[发明专利]一种耐磨耐腐蚀的碳纤维轴流风机叶片装置

说明书

本发明公开了一种耐磨耐腐蚀的碳纤维轴流风机叶片装置，包括多层纤维复合材料层，每层纤维复合材料层按照设定的纤维取向与其他纤维复合材料层层叠设置成层合板，层合板厚度方向的中部，位于两纤维复合材料层之间设置金属材料的叶柄，叶柄的长度方向与层叠的方向平行，层叠的纤维复合材料层的迎风面上设置有叶片进口边。该发明的优点在于：叶柄和叶片进口边在纤维复合材料层的设置方式替代现有技术中铆接的方式，由于纤维复合材料层最后会挤压成型，该结构不仅起到连接禁锢的作用，而且可以保证整体叶片的强度。叶片进口边的设置可以增强整个叶片的耐磨性。

技术领域

本发明涉及叶片领域，尤其是一种耐磨耐腐蚀的碳纤维轴流风机叶片装置。

背景技术

轴流风机广泛应用于通风换气、纺织、矿井、冶金、电站等各个领域中，是空气调节及通风系统的主要设备。相对于离心风机，轴流风机具有流量大、压头低等特点。随着技术的发展，越来越多条件苛刻的领域对轴流风机的需求也越来越多。比如风电领域，轴流风机体型较大，对其轻量化要求较高，而且风力发电很多在含沙量较高的戈壁地区，对风机的耐磨性要求也较高。

对于大型轴流风机，叶片作为轴流风机核心关键部件，对轻量化和耐磨性的要求很高。因此急需一种新的叶片装置来解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，为此，本发明提供一种耐磨耐腐蚀的碳纤维轴流风机叶片装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐磨耐腐蚀的碳纤维轴流风机叶片装置，包括多层纤维复合材料层，每层纤维复合材料层按照设定的纤维取向与其他纤维复合材料层层叠设置成层合板，层合板厚度方向的中部，位于两纤维复合材料层之间设置金属材料的叶柄，叶柄的长度方向与层叠的方向平行，层叠的纤维复合材料层的迎风面上设置有叶片进口边。

优化的，所述叶片进口边接触成层合板的侧面上设置有若干分支，所述叶柄伸入层合板的部分上也设置有多根分支。

优化的，叶片进口边上的分支垂直伸入靠中部的两层纤维复合材料层之间，若干分支沿叶片长度方向阵列。

优化的，叶柄上的一部分分支绕着叶柄的外边缘且垂直于叶柄的外边缘，一部分分支位于叶柄伸入纤维复合材料层顶端面上且与叶柄的长度方向平行设置。

优化的，每两层纤维复合材料层之间通过环氧树脂层粘结。

优化的，层合板的铺层方式为[0/90/45/-45/0/-45/45/0/45/-45]s。

优化的，所述纤维复合材料层的材料为T300碳纤维。

优化的，所述叶片进口边和叶柄外表面镶嵌钛合金TC4。

优化的，层合板最外侧的两层纤维复合材料层的外表面上喷涂有陶瓷漆层。

本发明的优点在于：

(1)本发明叶柄和叶片进口边在纤维复合材料层的设置方式替代现有技术中铆接的方式，由于碳纤维为丝束结构，穿制铆钉孔的时候很容易破坏纤维束，从而破坏叶片的整体强度，另外铆钉需要特殊的脑膜处理，不然长期使用中，铆钉磨损破坏会造成叶片飞车的严重事故，由于纤维复合材料层最后会挤压成型，该结构不仅起到连接禁锢的作用，而且可以保证整体叶片的强度。叶片进口边的设置可以增强整个叶片的耐磨性。

(2)纤维束可以紧裹分支，从而提高纤维复合材料层与叶片进口边和叶柄之间的连接度。

(3)纤维复合材料层的铺层方式可以使得1阶固有频率高，大型轴流风机叶片主要为了避开基频，一阶固有频率是个很重要的考核指标，其他方式铺层虽然部分2阶、3阶固有频率高于本发明披露的铺层，但主要影响叶片是否共振主要看1阶固有频率。而且本发明披露的铺层使得纤维束在不同角度都有铺层，叶片能承受不同方向的载荷。