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CN110966253A - 一种具有凹部结构的轴流风叶 - Google Patents

一种具有凹部结构的轴流风叶 Download PDF

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CN110966253A CN201811162183.1A CN201811162183A CN110966253A CN 110966253 A CN110966253 A CN 110966253A CN 201811162183 A CN201811162183 A CN 201811162183A CN 110966253 A CN110966253 A CN 110966253A
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Abstract

本发明提供一种具有凹部结构的轴流风叶，包括轮毂(1)和多个叶片(2)。在叶片(2)上设置从压力面(P)向吸力面(S)凹陷的凹部(2.1)，通过约束凹部(2.1)的区域、截面最低点位置、凹陷程度，使轴流风叶可以在不改变转速和整体尺寸的前提下，具备更强的做功能力，从而降低风机运行噪音、改善声品质。

Description

一种具有凹部结构的轴流风叶
技术领域
本发明涉及通风机技术领域，具体涉及一种低压送风的轴流风叶。
背景技术
轴流风叶的噪音水平作为衡量通风机舒适性程度的重要指标，越来越受到企业的关注，研发出低噪音的轴流风叶成为技术开发人员所面临的难题。轴流风叶运行时的噪音源主要为：风叶高速旋转时的旋转噪音和涡流噪音。为了降低这两种噪音，往往需要采用具有优良空气动力性能的叶片来降低转速和改善空气流动。
研究表明，通风机在正常运行条件下的噪音视为偶极子声源，偶极子声源与风扇运行时转速的5.5次方到6次方成正比，降低轴流风叶运行转速可达到降低轴流风叶噪音的效果。然而轴流风叶作为通风机，运行时的送风量是通风机的首要技术指标，如图7所示，采用不具有凹部结构的普通轴流风叶，简单的降低风扇转速虽然能使得运行噪音降低，但送风量也同时下降，导致通风机的性能下降。
综上所述，有效地降低轴流风叶运行时转速同时保证送风量不变，从而降低风机噪音水平是目前本领域技术开发人员急需解决的问题。
发明内容
本发明解决上述技术问题的方案为：提供一种具有凹部结构的轴流风叶，在叶片上设置从压力面向吸力面凹陷的凹部结构，可以保证在同等送风量的前提下，降低轴流风叶的运行转速。
一种具有凹部结构的轴流风叶，包括轮毂和多个叶片；每个叶片包含尾缘、外缘和前缘；其特征在于：所述叶片上具有凹陷结构的凹部，所述的凹部从压力面向吸力面凹陷；所述的压力面为轴流风叶逆时针旋转时叶片两侧表面中压力高的外表面，所述的吸力面为轴流风叶逆时针旋转时叶片两侧表面中压力低的外表面。
进一步的，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶，其特征在于所述压力面在凹部区域内的任意一个过风叶旋转轴的截面上呈现为有且仅有一个波谷的样条曲线。
进一步的，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶，其特征在于所述凹部位于平面D和平面E所夹的锐角区域内；所述平面D经过风叶旋转轴和尾缘的顶点A，尾缘与轮毂的交点定义为X，尾缘与外缘的交点定义为Y，过点X和点Y做直线XY，尾缘上到直线XY的最大距离对应的点定义为顶点A；所述平面E经过风叶旋转轴和前缘的根部B点，根部B点为前缘与轮毂的交点。
进一步的，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶，其特征在于参考平面R与吸力面相交形成若干从外缘到轮毂方向依次为r0、r1、r2.....rn-1、rn的离散交点，离散交点到参考面Q对应的距离依次为hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn，hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn的数值呈从大到小再到大的规律；所述参考平面R经过风叶旋转轴和外缘上任意点，且参考平面R在凹部区域内；所述参考面Q为垂直于风叶旋转轴且位于吸力面一侧的任意平面。
进一步的，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的离散交点，其特征在于：以风叶旋转轴为轴心，过hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn中最小值对应的离散交点所作的圆柱面直径为d0，所述的轴流风叶外圆周直径为d1，d0和d1满足0.42d1≤d0≤0.82d1的关系。
进一步的，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的离散交点，其特征在于平面T与叶片吸力面相交形成从前缘到尾缘方向依次为t1、t2、t3.....tn的离散交点，离散交点到直线MN的垂足从前缘到尾缘方向依次为s1、s2、s3.....sn，线段t1 s1、t2 s2、t3 s3.....tn sn的长度值呈从小到大再到小的规律；以风叶旋转轴为轴心的任意直径的圆柱面F与尾缘的交点为M，与前缘的交点为N，所述直线MN过交点M和交点N，所述平面T过直线MN且平行于风叶旋转轴。
进一步的，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的线段，其特征在于线段t1s1，t2 s2、t3 s3..... tn sn中长度值最大的定义为tsmax，tsmax满足0.05≤tsmax÷LS≤0.25；所述的LS为点M和点N连线的直线段长度。
本发明具有以下优点：
提供一种具有凹部结构的轴流风叶，在叶片上设置从压力面向吸力面凹陷的凹部，截面的样条曲线保证可以形成明显的凹部结构，使得在同等送风量的前提下，降低轴流风叶的运行转速，通过控制凹部的区域、截面位置、凹陷程度，使轴流风叶的做功能力大大增强，涡流和泄露量减少，从而明显降低轴流风叶的运行噪音，并且改善轴流风叶声品质。
附图说明
本发明的上述和附加的特征和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的轴流风叶的立体图；
图2是本发明实施例的轴流风叶的主视图；
图3是图2中G-G在本发明实施例一的剖面图；
图4是图2中H-H本发明实施例的剖面图；
图5是图2中G-G在本发明实施例二的剖面图；
图6是图2中G-G在本发明实施例三的剖面图；
图7是现有的不具有凹部结构的普通轴流风叶立体图。
具体实施方式
下面结合具体实施例一对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，具有一种凹部结构的轴流风叶，包括轮毂1和三个叶片2；每个叶片2包含尾缘2.2、外缘2.3和前缘2.4，其中外缘2.3位于轴流风叶最大外径处，前缘2.4和尾缘2.2分别位于外缘2.3的两端，轴流风叶逆时针旋转时，气流先从前缘2.4流入叶片，再从尾缘2.2流出叶片；其特征在于叶片2上具有凹陷结构的凹部2.1，所述的凹部2.1从压力面P向吸力面S凹陷；所述的压力面P为轴流风叶逆时针旋转时叶片2两侧表面中压力高的外表面，所述的吸力面S为轴流风叶逆时针旋转时叶片2两侧表面中压力低的外表面。
如图3所示，压力面P在截面上呈现为有且只有一个波谷的样条曲线，从r0到r1样条曲线的斜率从小到大，从r1到r2样条曲线的斜率从大到小，从r2到rn-1样条曲线的斜率从小到大，从rn-1到rn样条曲线的斜率不变，所述截面经过风叶旋转轴O且在凹部2.1区域内的任意一个平面。
如图2所示，凹部2.1位于平面D和平面E所夹的锐角区域内；所述平面D经过风叶旋转轴O和尾缘2.2的顶点A，尾缘2.2与轮毂1的交点定义为X，尾缘2.2与外缘2.3的交点定义为Y，过点X和点Y做直线XY，尾缘2.2上到直线XY的最大距离对应的点定义为顶点A；所述平面E经过风叶旋转轴O和前缘2.4的根部B点，根部B点为前缘2.4与轮毂1的交点。
如图2、图3所示，参考平面R与吸力面S相交形成若干从外缘2.3到轮毂1方向依次为r0、r1、r2.....rn-1、rn的离散交点，离散交点到参考面Q对应的距离依次为hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn，hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn的数值呈从大到小再到大的规律；所述参考平面R经过风叶旋转轴O和外缘2.3上任意点Z，且参考平面R在凹部2.1区域内；所述参考面Q为垂直于风叶旋转轴O且位于吸力面S一侧的任意平面。
如图3所示，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的离散交点，以风叶旋转轴O为轴心，过hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn中最小值对应的离散交点所作的圆柱面直径为d0，所述的轴流风叶外圆周直径为d1，d0=0.42d1。
如图2、图4所示，平面T与叶片吸力面S相交形成从前缘2.4到尾缘2.2方向依次为t1、t2、t3.....tn的离散交点，离散交点到直线MN的垂足从前缘2.4到尾缘2.2方向依次为s1、s2、s3.....sn，线段t1 s1、t2 s2、t3 s3..... tn sn的长度值呈从小到大再到小的规律；以风叶旋转轴O为轴心的任意直径的圆柱面F与尾缘2.2的交点为M，与前缘2.4的交点为N，所述直线MN过交点M和交点N，所述平面T过直线MN且平行于风叶旋转轴O。
如图4所示，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的线段，线段t1 s1、t2 s2、t3s3..... tn sn中长度值的最大定义为tsmax，tsmax满足tsmax÷LS=0.25；所述的LS为点M和点N连线的直线段长度。
下面结合具体实施例二对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，具有一种凹部结构的轴流风叶，包括轮毂1和三个叶片2；每个叶片2包含尾缘2.2、外缘2.3和前缘2.4，其中外缘2.3位于轴流风叶最大外径处，前缘2.4和尾缘2.2分别位于外缘2.3的两端，轴流风叶逆时针旋转时，气流先从前缘2.4流入叶片，再从尾缘2.2流出叶片；其特征在于叶片2上具有凹陷结构的凹部2.1，所述的凹部2.1从压力面P向吸力面S凹陷；所述的压力面P为轴流风叶逆时针旋转时叶片2两侧表面中压力高的外表面，所述的吸力面S为轴流风叶逆时针旋转时叶片2两侧表面中压力低的外表面。
如图5所示，压力面P在截面上呈现为有且只有一个波谷的样条曲线，从r0到r2样条曲线的斜率从大到小，从r2到rn样条曲线的斜率从小到大。所述截面经过风叶旋转轴O 且在凹部2.1区域内的任意一个平面。
如图2所示，凹部2.1位于平面D和平面E所夹的锐角区域内；所述平面D经过风叶旋转轴O和尾缘2.2的顶点A，尾缘2.2与轮毂1的交点定义为X，尾缘2.2与外缘2.3的交点定义为Y，过点X和点Y做直线XY，尾缘2.2上到直线XY的最大距离对应的点定义为顶点A；所述平面E经过风叶旋转轴O和前缘2.4的根部B点，根部B点为前缘2.4与轮毂1的交点。
如图2、图5所示，参考平面R与吸力面S相交形成若干从外缘2.3到轮毂1方向依次为r0、r1、r2.....rn-1、rn的离散交点，离散交点到参考面Q对应的距离依次为hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn，hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn的数值呈从大到小再到大的规律；所述参考平面R经过风叶旋转轴O和外缘2.3上任意点Z，且参考平面R在凹部2.1区域内；所述参考面Q为垂直于风叶旋转轴O且位于吸力面S一侧的任意平面。
如图5所示，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的离散交点，以风叶旋转轴O为轴心，过hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn中最小值对应的离散交点所作的圆柱面直径为d0，所述的轴流风叶外圆周直径为d1，d0=0.6d1。
如图2、图4所示，平面T与叶片吸力面S相交形成从前缘2.4到尾缘2.2方向依次为t1、t2、t3.....tn的离散交点，离散交点到直线MN的垂足从前缘2.4到尾缘2.2方向依次为s1、s2、s3.....sn，线段t1 s1、t2 s2、t3 s3..... tn sn的长度值呈从小到大再到小的规律；以风叶旋转轴O为轴心的任意直径的圆柱面F与尾缘2.2的交点为M，与前缘2.4的交点为N，所述直线MN过交点M和交点N，所述平面T过直线MN且平行于风叶旋转轴O。
如图4所示，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的线段，线段t1 s1、t2 s2、t3s3..... tn sn中长度值的最大定义为tsmax，tsmax满足tsmax÷LS=0.18；所述的LS为点M和点N连线的直线段长度。
下面结合具体实施例三对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，，具有一种凹部结构的轴流风叶，包括轮毂1和三个叶片2；每个叶片2包含尾缘2.2、外缘2.3和前缘2.4，其中外缘2.3位于轴流风叶最大外径处，前缘2.4和尾缘2.2分别位于外缘2.3的两端，轴流逆时针风叶旋转时，气流先从前缘2.4流入叶片，再从尾缘2.2流出叶片；其特征在于叶片2上具有凹陷结构的凹部2.1，所述的凹部2.1从压力面P向吸力面S凹陷；所述的压力面P为轴流风叶逆时针旋转时叶片2两侧表面中压力高的外表面，所述的吸力面S为轴流风叶逆时针旋转时叶片2两侧表面中压力低的外表面。
如图6所示，压力面P在截面上呈现为有且只有一个波谷的样条曲线，从r0到r1样条曲线的斜率不变，从r1到r2样条曲线斜率从大到小，从r2到rn-1样条曲线斜率不变，从rn-1到rn样条曲线的斜率从大到小，所述截面经过风叶旋转轴O且在凹部2.1区域内的任意一个平面。
如图2所示，凹部2.1位于平面D和平面E所夹的锐角区域内；所述平面D经过风叶旋转轴O和尾缘2.2的顶点A，尾缘2.2与轮毂1的交点定义为X，尾缘2.2与外缘2.3的交点定义为Y，过点X和点Y做直线XY，尾缘2.2上到直线XY的最大距离对应的点定义为顶点A；所述平面E经过风叶旋转轴O和前缘2.4的根部B点，根部B点为前缘2.4与轮毂1的交点。
如图2、图6所示，参考平面R与吸力面S相交形成若干从外缘2.3到轮毂1方向依次为r0、r1、r2.....rn-1、rn的离散交点，离散交点到参考面Q对应的距离依次为hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn，hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn的数值呈从大到小再到大的规律；所述参考平面R经过风叶旋转轴O和外缘2.3上任意点Z，且参考平面R在凹部2.1区域内；所述参考面Q为垂直于风叶旋转轴O且位于吸力面S一侧的任意平面。
如图6所示，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的离散交点，以风叶旋转轴O为轴心，过hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn中最小值对应的离散交点所作的圆柱面直径为d0，所述的轴流风叶外圆周直径为d1， d0=0.82d1。
如图2、图4所示，平面T与叶片吸力面S相交形成从前缘2.4到尾缘2.2方向依次为t1、t2、t3.....tn的离散交点，离散交点到直线MN的垂足从前缘2.4到尾缘2.2方向依次为s1、s2、s3.....sn，线段t1 s1、t2 s2、t3 s3..... tn sn的长度值呈从小到大再到小的规律；以风叶旋转轴O为轴心的任意直径的圆柱面F与尾缘2.2的交点为M，与前缘2.4的交点为N，所述直线MN过交点M和交点N，所述平面T过直线MN且平行于风叶旋转轴O。
如图4所示，所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的线段，线段t1 s1、t2 s2、t3s3..... tn sn中长度值的最大定义为tsmax，tsmax满足tsmax÷LS=0.05；所述的LS为点M和点N连线的直线段长度。
根据以上三个本发明实施例提供的具有凹部结构的轴流风叶，在叶片上设置从压力面向吸力面凹陷的凹部，截面的样条曲线保证可以形成明显的凹部结构，使得在同等送风量的前提下，降低轴流风叶的运行转速，通过控制凹部的区域、截面位置、凹陷程度，使轴流风叶的做功能力大大增强，涡流和泄露量减少，从而明显降低轴流风叶的运行噪音，并且改善轴流风叶声品质。
如图7所示，为现有的轴流风叶示意图，其具有陷结构，但凹陷区域、截面最低点位置、凹陷程度与本发明完全不同。
本技术方案包括但不限于以上实施情况，通过本技术方案中任意一种方法进行简单推理、衍生而得出的新方案也将视为本技术方案的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有凹部结构的轴流风叶，包括轮毂(1) 和多个叶片(2)；每个叶片(2)包含尾缘(2.2)、外缘(2.3)和前缘(2.4)；其特征在于：所述叶片(2)上具有凹陷结构的凹部(2.1)，所述的凹部(2.1)从压力面(P)向吸力面(S)凹陷；所述的压力面(P)为轴流风叶逆时针旋转时叶片(2)两侧表面中压力高的外表面，所述的吸力面(S)为轴流风叶逆时针旋转时叶片(2) 两侧表面中压力低的外表面。
2.根据权利要求1所述的一种具有凹部结构的轴流风叶，其特征在于所述压力面(P)在凹部(2.1)区域内的任意一个过风叶旋转轴(O)的截面上呈现为有且只有一个波谷的样条曲线。
3.根据权利要求1所述的一种具有凹部结构的轴流风叶，其特征在于所述凹部(2.1)位于平面(D)和平面(E)所夹的锐角区域内；所述平面(D)经过风叶旋转轴(O)和尾缘(2.2)的顶点(A)，尾缘(2.2)与轮毂(1)的交点定义为(X)，尾缘(2.2)与外缘(2.3)的交点定义为(Y)，过点(X)和点(Y)做直线(XY)，尾缘(2.2)上到直线(XY)的最大距离对应的点定义为顶点(A)；所述平面(E)经过风叶旋转轴(O)和前缘(2.4)的根部(B)点，根部(B)点为前缘(2.4)与轮毂(1)的交点。
4.根据权利要求1所述的一种具有凹部结构的轴流风叶，其特征在于参考平面(R)与吸力面(S)相交形成若干从外缘(2.3)到轮毂(1)方向依次为r0、r1、r2.....rn-1、rn的离散交点，离散交点到参考面(Q)对应的距离依次为hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn，hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn的数值呈从大到小再到大的规律；所述参考平面(R)经过风叶旋转轴(O)和外缘(2.3)上任意点(Z)，且参考平面(R)在凹部(2.1)区域内；所述参考面(Q)为垂直于风叶旋转轴(O)且位于吸力面(S)一侧的任意平面。
5.根据权利要求4所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的离散交点，其特征在于：以风叶旋转轴(O)为轴心，过hr0、hr1、hr2......hrn-1、hrn中最小值对应的离散交点所作的圆柱面直径为d0，所述的轴流风叶外圆周直径为d1，d0和d1满足0.42d1≤d0≤0.82d1的关系。
6.根据权利要求1所述的一种具有凹部结构的轴流风叶，其特征在于平面(T) 与叶片吸力面(S)相交形成从前缘(2.4)到尾缘(2.2)方向依次为t1、t2、t3.....tn的离散交点，离散交点到直线(MN)的垂足从前缘(2.4)到尾缘(2.2)方向依次为s1、s2、s3.....sn，线段t1s1、t2 s2、t3 s3..... tn sn的长度值呈从小到大再到小的规律；以风叶旋转轴(O)为轴心的任意直径的圆柱面(F)与尾缘（2.2）的交点为(M)，与前缘（2.4）的交点为(N)，所述直线(MN)过交点(M)和交点(N)，所述平面(T)过直线(MN)且平行于风叶旋转轴(O)。
7.根据 权利要求6所述的一种具有凹部结构的轴流风叶叶片的线段，其特征在于：线段t1 s1、t2 s2、t3 s3..... tn sn中长度值的最大定义为tsmax，tsmax满足0.05≤tsmax÷LS≤0.25；所述的LS为点(M)和点(N)连线的直线段长度。
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