CN103573703A - 轴流风叶 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轴流风叶，包括轮毂和连接在所述轮毂上的叶片，所述叶片的两面分别为出风侧的压力面和进风侧的吸力面，所述叶片的径向向外的边缘部位为外缘，所述叶片的外缘设置有多段折边，所述折边方向由所述压力面朝向所述吸力面。在叶片的外缘设置分段折边、叶片的前缘设置凹陷区，改变了气流流经叶片的外缘、前缘的流动方式，从而减小空气在叶片的外缘处的“泄露”，还可以改善叶片前缘处涡的脱落方式，提高了风机的效率，降低了风叶涡流噪声（宽频噪声）。

Description

轴流风叶

技术领域

本发明涉及一种风叶，尤其是一种轴流风叶。 

背景技术

空调器室外机或其它换气装置中，为实现空气循环流动而通常采用各种轴流风叶，现有的主流风叶的基本结构是作为旋转轴的轮毂和在这个中枢外周呈放射状排列的多个叶片组成，通过电机驱动旋转，空气从叶片的前缘流入，在叶片被升压后从叶片的后缘部吹出，从而形成了压力面和吸力面；现有的轴流风叶在运转过程中，经常会在吸力面的叶顶中间部分区域产生低压区，即涡流，该涡流主要是由气流经风叶的压力面高压区流向吸力面的低压区导致，这种现象被称为“泄露”。除此之外，叶片的吸力面前缘附近，会发生边界层分离，导致涡流产生。总之，上述两种情况皆会导致风叶的涡流噪声（宽频噪声），进而导致风机噪音总值升高，影响了空调整机的总体性能。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种设计合理的轴流风叶，本发明实现上述目的所采用的技术方案是： 

一种轴流风叶，包括轮毂和连接在所述轮毂上的叶片，所述叶片的两面分别为出风侧的压力面和进风侧的吸力面，所述叶片的径向向外的边缘部位为外缘，所述叶片的外缘设置有多段折边，所述折边方向由所述压力面朝向所述吸力面。 

较优地，任一段所述折边的弧长与所述叶片外缘的弧长之比为0.1～0.75。 

较优地，所述叶片的外缘设置有两段折边，第一段折边设置在靠近叶片前缘的位置，第二段折边设置在靠近叶片后缘的位置。 

较优地，所述第一段折边的折弯角度为θ₁，60°≤θ₁≤120°，所述第二 段折边的折弯角度为θ₂，90°≤θ₂＜180°。 

较优地，所述第一段折边的折弯角度θ₁小于所述第二段折边的折弯角度θ₂。 

较优地，所述第一段折边的折弯角度θ₁为85°～95°，所述第二段折边的折弯角度θ₂为130°～140°。 

较优地，每段所述折边在所述叶片上的高度的最大值与其所在位置对应的叶片厚度之比为0.5～4.5。 

较优地，所述叶片的外缘设置有两段折边，且每段所述折边在所述叶片上的高度最大值不相同。 

较优地，所述第一段折边在叶片上的高度的最大值大于所述第二段折边在叶片上的高度的最大值。 

较优地，所述风叶的半径R1和任一段所述折边的起点的起始半径R2之差，与所述风叶的半径R1之比为0.025～0.1，即0.025≤（R1-R2）/R1≤0.1。 

较优地，每段所述折边高度的变化形状为凹下形、凸起形或直线形。 

较优地，所述叶片的前缘或前缘附近还设置有自所述吸力面向所述压力面方向凹陷的凹陷区。 

较优地，所述凹陷区的凹陷深度与所述凹陷区所在位置的叶片的最大厚度之比为0.5～1.5。 

较优地，所述凹陷区最大的宽度与所述叶片的翼形弦长的比值为0.05～0.25。 

较优地，所述凹陷区所在的最大半径与所述风叶半径的比值为0.5～1.0； 

所述凹陷区所在的最小半径与所述风叶半径的比值为0.29～0.5。 

在叶片的外缘设置分段折边、叶片的前缘设置凹陷区，改变了气流流经叶片的外缘、前缘的流动方式，从而减小空气在叶片的外缘处的“泄露”、改善前缘吸力面附近涡的脱落，提高了风机的效率，降低了风叶涡流噪声（宽频噪声）。 

附图说明

图1本发明的轴流风叶的一实施例的立体示意图图； 

图2为图1所示的轴流风叶俯视示意图； 

图3为图2所示的轴流风叶主视示意图； 

图4为图2所示的轴流风叶的单个叶片示意图； 

图5为图4所示的单个叶片的折边示意图； 

图6为图4所示的单个叶片的凹槽位置示意图； 

图7为图4所示的单个叶片的折边形状示意图； 

图8为图4所示的单个叶片局部放大图； 

图9为图8所示的单个叶片H-H面剖视图； 

图1 0为图9所示的带有尺寸要求的单个叶片H-H面剖视图； 

图11为图9所示的带有弦长标注的单个叶片H-H面剖视图； 

其中， 

1轮毂；2叶片；3凹陷区；4折边。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的轴流风叶进行进一步详细说明。 

首先对轴流风叶的叶片进行说明，叶片朝向其旋转方向的边缘部位为前缘，背离其旋转方向的边缘部位为后缘，叶片的径向向外的边缘部位为外缘，叶片的两面分别为出风侧的压力面和进风侧的吸力面。 

参照图1至图11，本发明的轴流风叶，包括轮毂1，轮毂1上轴向分布有多个叶片2，各叶片2形状相同，并以轴流风叶的旋转中心为轴中心，呈等间距或不等间距分布，叶片2的两面分别为压力面T和吸力面S，叶片2的外缘设置多段折边4，折边4的折边方向由所述压力面向所述吸力面，叶片4的前缘或前缘附近还设置有自所述吸力面向所述压力面凹陷的凹陷区3。 

叶片2上的折边4的数量为四段，分别为AB段、BC段、CD段和DE段，如图4所示，四段折边4中的任一折边4的弧长与AE的弧长之比为0.1～0.7 5，例如， $\widehat{\mathrm{AB}}/\widehat{\mathrm{AE}}\∈\left[\mathrm{0.1,0.75}\right]$ 或 $\widehat{\mathrm{DE}}/\widehat{\mathrm{AE}}\∈\left[\mathrm{0.1,0.75}\right];$ 当B、C和D三点重合时，折边4的数量变为两段,分别为AB段和BE段，其中AB段为第一段折边，BE段为第二段折边；AB段折边靠近叶片2的前缘的位置，BE段折边靠近叶片2的 后缘的位置。 

如图5所示，其中AB段折边4的弧长与AE之间的弧长之比仍然为0.1～0.75，即 $\widehat{\mathrm{AB}}/\widehat{\mathrm{AE}}\∈\left[\mathrm{0.1,0.75}\right],$ 同样地， $\widehat{\mathrm{BE}}/\widehat{\mathrm{AE}}\∈\left[\mathrm{0.1,0.75}\right].$

折边4在轮毂1的径向方向上距离轮毂轴心最近的端点为起点，所述起点在轮毂1的径向方向上距离轮毂1轴心的距离即为起始半径；轴流风叶的叶片2在轮毂1的径向方向上距离轮毂轴心最远距离为轴流风叶的半径； 

所述轴流风叶的半径和任一所述折边的起始半径之差与所述轴流风叶的半径之比为0.025～0.1，如图6所示，第二段折边（BE）段的起点为E点，E点的起始半径为R₂，轴流风叶的半径为R₁，轮毂1的外径为R₀,其中R₂与R₁满足以下条件： 

（R₁-R₂）/R₁∈[0.025,0.1]； 

同样地，所述轴流风叶的半径与第一段折边（AE段）的起点A处的起始半径之差，与所述轴流风叶的半径之比也为0.025～0.1。 

每段所述折边在所述叶片上的高度最大值与其所在位置对应的叶片厚度之比均为0.5～4.5。如图7所示，AB段的折边4在叶片2上的高度的最大值为h₁，最大高度值h₁所在位置对应的叶片厚度h，则h₁/h∈[0.5,4.5]；BE段折边4在叶片2上高度的最大值为h₂，最大高度值h₂所在位置对应的叶片厚度h，则h₂/h∈[0.5,4.5]； 

折弯角度为折边所在的平面与叶片外缘处的吸力面之间的夹角，如图8所示，AB段的折边4的折边角度为θ₁，θ₁的角度范围为θ₁∈[60°,120°]，优选85°～95°，AB段的折边4的高度由A至B逐渐减小，折边高度的变化形状为凹下形L1、凸起形L3或直线形L2; 

BE段折边的折边线为MN，折边角度θ₂，其中，θ₂＞θ₁，θ₂的角度范围为θ₂∈[90°,180°），优选130°～140°，BE段折边4的高度由B至E逐渐增大； 

其中，每段所述折边在所述叶片上的高度最大值均不相同，即AB段折边的最大高度不等于BE段折边的最大高度，优选的，AB段折边在叶片2上的高度的最大值大于BE段折边在叶片2上的高度的最大值。 

如图9至图11所示，叶片4的前缘或前缘附近设置有自所述吸力面向所述压力面方向凹陷的凹陷区3，凹陷区3的深度为h₃,凹陷区3所在位置的叶片2的最大厚度为h₄（未示出），h₃与h₄满足条件为：h₃/h₄∈[0.5,1.5]； 

凹陷区3的最大宽度为W，叶片2的翼型弦长为L，则需W/L∈[0.05,0.25]； 

凹陷区3自半径R₄开始至R₃结束，其中R₄＜R₃，R₄和R₃分别为凹陷区3的两端部在轮毂的径向方向上距离轮毂轴心的距离，即凹陷区3所在的最大的半径为R₃，凹陷区3所在的最小的半径为R₄，如图6所示，其中R₄/R₁∈[0.2 9,0.5]，R₃/R₁∈[0.5,1.0]，R₁为轴流风叶的半径； 

凹陷区3的截面形状如图10所示，形式可以为Line₁、Line₂、Line₃中的任意一种，其中，Line₁为中间宽两端窄的形状，或为漏斗状，或为碗状。；Line₂为呈漏斗状；Line₃为碗状；也可以由几段依次直线或曲线连接组成；Line₀为风叶凹陷区3处理前的截面型线。 

该轴流风叶在叶片外缘增加折边结构（折边方式为分段折边），该结构能够改变气流流经叶片外缘的方式,改善叶片外缘泄露现象；除此之外，还在叶片前缘增加“凹陷”结构，  以改变气流流经叶片前缘的方式，从而达到改善叶片前缘边界层分离现象的效果。总之，与现有轴流风叶相比，提高了风机的效率、降低风叶的漩涡噪音,进而达到降低风叶噪音总值以及风叶功率的效果，优势见下表。 

本发明的轴流风叶与现有轴流风叶实验测试数据对比 

从上表可以看出，根据本发明的轴流风叶，与现有的轴流风叶相比，在风量基本相同的工况下，噪声有所降低；在产生的噪声大小基本相等的工况下，能够获得更大的风量。本发明的轴流风叶运用在机房空调室外机风道上。在960rpm转速条件下，单风机风量可达到11500m³/h以上，不但满足系统要求，而且电机功耗得到降低，噪音得到降低。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (15)

1.一种轴流风叶，包括轮毂和连接在所述轮毂上的叶片，所述叶片的两面分别为出风侧的压力面和进风侧的吸力面，所述叶片的径向向外的边缘部位为外缘，其特征在于：

所述叶片的外缘设置有多段折边，所述折边方向由所述压力面朝向所述吸力面。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于：

任一段所述折边的弧长与所述叶片外缘的弧长之比为0.1～0.75。

3.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于：

所述叶片的外缘设置有两段折边，第一段折边设置在靠近叶片前缘的位置，第二段折边设置在靠近叶片后缘的位置。

4.根据权利要求3所述的轴流风叶，其特征在于：

所述第一段折边的折弯角度为θ₁，60°≤θ₁≤120°，所述第二段折边的折弯角度为θ₂，90°≤θ₂＜180°。

5.根据权利要求4所述的轴流风叶，其特征在于：

所述第一段折边的折弯角度θ₁小于所述第二段折边的折弯角度θ₂。

6.根据权利要求4所述的轴流风叶，其特征在于：

所述第一段折边的折弯角度θ₁为85°～95°，所述第二段折边的折弯角度θ₂为130°～140°。

7.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于：

每段所述折边在所述叶片上的高度的最大值与其所在位置对应的叶片厚度之比为0.5～4.5。

8.根据权利要求7所述的轴流风叶，其特征在于：所述叶片的外缘设置有两段折边，且每段所述折边在所述叶片上的高度最大值不相同。

9.根据权利要求8所述的轴流风叶，其特征在于：

所述第一段折边在叶片上的高度的最大值大于所述第二段折边在叶片上的高度的最大值。

10.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于：

所述风叶的半径R1和任一段所述折边的起点的起始半径R2之差，与所述风叶的半径R1之比为0.025～0.1，即0.025≤（R1-R2）/R1≤0.1。

11.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于：

每段所述折边高度的变化形状为凹下形、凸起形或直线形。

12.根据权利要求1至11任一项所述的轴流风叶，其特征在于：

所述叶片的前缘或者前缘附近还设置有自所述吸力面向所述压力面方向凹陷的凹陷区。

13.根据权利要求12所述的轴流风叶，其特征在于：

所述凹陷区的凹陷深度与所述凹陷区所在位置的叶片的最大厚度之比为0.5～1.5。

14.根据权利要求13所述的轴流风叶，其特征在于：

所述凹陷区最大的宽度与所述叶片的翼形弦长的比值为0.05～0.25。

15.根据权利要求13或14所述的轴流风叶，其特征在于：

所述凹陷区所在的最大半径与所述风叶半径的比值为0.5～1.0；

所述凹陷区所在的最小半径与所述风叶半径的比值为0.29～0.5。

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