本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)風扇的葉片單元，其包括：

-葉片；以及

-管狀桿，所述葉片固定在該管狀干上，并且所述管狀桿具有被構造成由用于將所述桿連接至風扇的轉子的機構接合的根部部分。

背景技術：

在用于工業(yè)用途的風扇中，特別是在那些大直徑的風扇中，其葉輪可以具有高達20m的直徑，葉片經(jīng)受高的周期性和沖擊性載荷，從而使得它們經(jīng)受相當大的疲勞應力，明顯地縮短了其使用壽命。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種與傳統(tǒng)類型的單元相比將呈現(xiàn)出更高的疲勞強度的葉片單元。

技術實現(xiàn)要素：

以上提及的目的經(jīng)由具有在后續(xù)權利要求中的一個或多個中想起的特性的葉片單元而實現(xiàn)。

權利要求形成了在本文中提供的與本發(fā)明相關的技術教導的整體部分。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過非限定性示例的方式參照附圖描述本發(fā)明，其中：

－圖1是用于工業(yè)用途的裝備有本文中描述的類型的葉片單元的風扇的葉輪的透視圖；

－圖2是本文中描述的葉片單元的實施例的局部透視圖，其中，該單元沿著平行于葉片的縱軸線的平面被截開；

－圖3是圖1的葉輪的局部截開的前視圖；以及

－圖4在前視圖中表示出圖2的葉片單元。

具體實施方式

在隨后的說明書中，各種具體細節(jié)被示出，其目的在于提供對實施例的深入理解?？梢圆徊捎靡粋€或多個具體細節(jié)、或者采用其他方法、部件、或材料等而獲得實施例。在其他情形中，沒有詳細示出或描述已知的結構、材料或操作以便不會使實施例的各個特征方面難以理解。

本文中使用的參考內容僅是為了便利而提供并且因此不限定實施例的保護領域或范圍。

參照附圖，在本文中描述的葉片單元由附圖標記10表示，其包括具有適當構型的葉片或輪葉2，以及固定至該葉片單元的桿4，桿4被構造成連接至工業(yè)用風扇的轂。

葉片2具有縱向內部腔體，桿4收容在該空腔內，如在圖4的示例中，桿4經(jīng)由螺紋件或任意其他固定系統(tǒng)（諸如，粘合、鉚接等）固定至葉片2并且從葉片突出，以及根部部分4a被構造用于連接至風扇的轂。

特別地，桿4的根部部分經(jīng)由適配器26（圖3）和螺栓的系統(tǒng)待連接至風扇的轂，該適配器和螺栓通過摩擦使葉片封閉至轂。軸環(huán)12輔助葉片相對于轂而正確地定位。

在圖1中所示的示例中，由附圖標記22表示的風扇的轂特別地由兩個同軸的盤24構成，這兩個同軸的盤被設定成彼此相距適當?shù)木嚯x以用于使得與風扇的葉片的桿4接合的各個軸環(huán)能夠被收容在兩盤之間所限定的空間中。在任意情形中轂可以具有不同的構造并且不必由兩個盤構成。

附圖中示出的葉片構成了用在軸向風扇上的葉片的示例。本文中描述的葉片單元能夠在任意情形中被制造成也用于其他類型的風扇，例如，徑向風扇，并且通常，葉片2能夠根據(jù)其被設計所用的具體應用而呈現(xiàn)出任意構造。

在本文中描述的葉片單元的特征在于，其包括安裝在桿4內的另外的管狀桿6，優(yōu)選地安裝在根部部分4a處。更靠近根部部分的端部的桿6的端部6a經(jīng)由適合的連接機構而被軸向地約束至桿4，而其面向葉片2的尖端的相對端部6b沒有固定至桿該桿，而是相反地當由于彎曲而經(jīng)受形變時能夠相對于桿4滑動。優(yōu)選地，根據(jù)端部6b能夠相對于桿4在滑動摩擦的條件下滑動的構造，端部6b收容在桿4內。

另外的桿6主要地用作類似對源自高的周期性載荷并且最主要的沖擊性載荷（諸如，陣風）的葉片2的高的振蕩進行阻尼的構件，該沖擊性載荷頻繁地出現(xiàn)在大型風扇的葉片中并且導致疲勞且縮短葉片以及連接系統(tǒng)的使用壽命。如實際上將在下文中詳細地看到，桿6不僅對抗趨于使桿4彎曲的任意外部作用力，而且作為設置在桿4與其端部6b之間的摩擦力的結果，桿6還施加了與該桿的自身移動相反的作用力以及使葉片的振蕩的動能耗散的作用力，不論該振蕩發(fā)生在桿的彎曲的方向上或是發(fā)生在返回至桿的直線狀況的方向上。

在各種優(yōu)選實施例中，如在所示的實施例中，所討論的葉片單元包括設置在桿4內的第一襯套8a和第二襯套8b，該第一襯套8a和第二襯套8b具有適于與桿4在沒有游隙（play）的情況下聯(lián)接的形狀和尺寸，并且固定至桿4自身。該固定可以經(jīng)由螺紋件或任意其他系統(tǒng)（諸如粘合、鉚接、使用銷27等）而獲得。

兩個襯套8a、8b分別由桿6的相對端部6a、6b而接合，并且被設定成以適當?shù)木嚯x分開以使得桿6在其給定部分處直接地面向桿4的內表面，但是不與其接觸。這個構造使得由于桿6相對于桿4的滑動而產(chǎn)生的摩擦力能夠在襯套8b的區(qū)域中集中，并且經(jīng)由襯套8b在桿6的端部6b處集中，在這里，由這些力施加的抵抗葉片的移動的作用力以及隨之形成的能量損耗更有效。

端部6b具有諸如在適當?shù)挠蜗稐l件下接合襯套8b的形狀和尺寸。替代地，端部6a經(jīng)由螺紋件或任意其他系統(tǒng)固定至襯套8a以便被剛性地約束至該襯套8a。對于端部6b，替代地沒有提供連接機構以用于將其直接地固定至襯套8b。按照之前所述的，對于該端部，實際上設想的是，當桿4經(jīng)受由于彎曲而產(chǎn)生的變形時這個端部能夠在滑動摩擦的條件下相對于襯套8b滑動，以用于前面提到的對葉片的周期性振蕩以及最主要的沖擊性振蕩進行阻尼的目的。在這方面，本申請人已經(jīng)識別到是的，當在端部6b與襯套8b之間的聯(lián)接處于從0mm至2mm的范圍的游隙的條件下時，可以獲得這個意義上的優(yōu)異的結果。

在各個優(yōu)選實施例中，如在所示實施例中，襯套8a以及桿6的端部6a經(jīng)由銷27而被軸向地約束至桿4。以相同的方式，在該示例中，襯套8b經(jīng)由兩對螺紋件而被軸向地約束至桿4，與此同時這兩對螺紋件將葉片2固定至桿4。

再次參照本文中描述的葉片單元的機械行為，圖4示意性地示出了當周期性或沖擊性類型的彎曲力矩mf作用在葉片2上時桿6的作用力。

如在上圖中可見，力矩mf使桿4彎曲，其進而引起桿6的彎曲。桿6經(jīng)由作用在襯套8b的內表面上的反作用力rb而最主要地施加抵抗桿4從其未變形的直線狀況的位移的作用力。該力經(jīng)由襯套8b的外表面而傳遞至桿4，從而導致反作用力的力矩，該力矩在圖4中由具有與力矩mf相反的符號的力矩m1表示。

兩個桿4和6的彎曲隨后引起其相互滑動以使得桿6的端部6b相對于襯套8b在滑動摩擦的條件下滑動。由于該滑動的結果，在兩個桿之間產(chǎn)生的摩擦力與前述移動相反，從而產(chǎn)生與力矩mf相反的另外的力矩m2。

力矩mf可以具有周期性或沖擊性的性質。如果其是周期性的，則桿6的作用力導致葉片2的振蕩的可感知的減小。如果其是沖擊性的，則其在有限的時間而施加其作用力，并且一旦其已經(jīng)停止，葉片2趨于彈性地返回至其或多或少由在其正常操作期間作用在葉片上的載荷而產(chǎn)生變形的狀況。由桿6與襯套8b的相互作用所產(chǎn)生的力矩總是相對于葉片2的位移方向而處于相反方向上，并且因此關于這些振蕩運動而施加阻尼作用力。

在各個實施例中，如在所示的實施例中，桿4和6由復合材料（特別是玻璃纖維）借助于拉擠成形工藝而制成。優(yōu)選地，所使用的樹脂是乙烯基酯或環(huán)氧樹脂，并且增強件由粗紗和多向玻璃織布構成。在特別高的彎曲載荷的情形中，增強件可以通過添加碳粗紗而進一步強化。碳粗紗具有與相應的桿4和6相同的長度。對于每個桿的重量，采用在3wt%（重量百分比）和3.5wt%之間的碳的重量百分比獲得最佳的結果。然而，這不表示對能夠使用利用不同技術/工藝獲得的不同材料（優(yōu)選地復合材料）的桿而獲得的系統(tǒng)進行限制。

如與傳統(tǒng)類型的葉片單元相比（傳統(tǒng)類型的葉片單元通常具有由鋼或玻璃纖維制成的總體非常硬的到轂的連接），這使得能夠獲得結實并且能夠有效地管理周期性和沖擊性載荷的葉片單元的整體結構。一方面，增大的柔性使得能夠可感知地減小由葉片單元傳遞至風扇的轂并且隨后傳遞至用于驅動風扇的裝置以及支撐結構的載荷。另外，這意味著風扇的葉輪呈現(xiàn)出下述整體結構：該整體結構具有與在風扇的正常操作期間可能產(chǎn)生的振動的頻率相差更遠的固有頻率，因此大幅減小了與可能的共振現(xiàn)象相關的風險。

本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，由桿6確定的阻尼系統(tǒng)與以上述方式獲得的桿4的組合能夠實現(xiàn)獲得下述葉片單元：與傳統(tǒng)單元相比，該葉片單元呈現(xiàn)出明顯改善的機械性能。

源自周期性和沖擊性載荷的葉片振蕩的減小以及所獲得的葉片頻率導致由風扇傳遞至支撐結構的應力的減小并且因此使其振動減小。在這方面，在下表中示出了在設置有傳統(tǒng)葉片單元的風扇的支撐結構上測量的振動與在裝備有上述類型葉片單元的風扇的支撐結構上測量的振動的比較結果，明顯地給定相同的尺寸和操作條件。要注意的是，所討論的傳統(tǒng)葉片單元由通過模制獲得的玻璃纖維制成。

比較1

比較2

在上面所示的表格中，方向x和y是在葉輪的平面中的水平方向，而方向z是垂直于葉輪的平面的豎直方向。如從上面的表格中可見，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，與具有傳統(tǒng)葉片的風扇相比，在裝備有本文中描述的類型的葉片單元的風扇中振動的強度在所有的方向上普遍減小，在方向z上具有超過50％的最大減小。

當然，在不違反本發(fā)明的原理的情況下，構造的細節(jié)和實施例可以相對于在本文中純粹通過非限定性示例示出的實施例而改變，甚至顯著地改變，而并未由此脫離如由所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍。例如，可以甚至不設計襯套8a和8b，在該情形中并且桿6可以被設計有以上述形式直接接合桿4的部分。另外，在替代實施例中，桿6能夠在其不同于其末端部分的內部部分處被約束至桿4。