CN104033422B - 一种带分流叶片的小型轴流风扇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带分流叶片的小型轴流风扇，包括叶片、机匣、电机固定架、电机和轮毂；电机通过电机固定架固定在机匣内，轮毂与电机输出轴相连接，所述的叶片包括分流叶片和长叶片，长叶片与分流叶片均沿周向等间距安装在轮毂上；分流叶片与长叶片的曲率半径相同。本发明能够改善原型风扇的静压‑流量特性和效率‑流量特性，同时也能降低噪声，改善原型风扇的气动性能。
Description
技术领域
本发明属于散热风扇技术领域，尤其涉及一种带分流叶片的小型轴流风扇。
背景技术
小型轴流风扇在计算机、电子仪器仪表等电子元器件以及空调、冰箱、电吹风等民用电器以及化工、机械等行业应用十分广泛。小型轴流风扇因其特殊的应用场合和作用，它的性能好坏将决定电子设备等仪器的运行状况。
小型轴流风扇的性能主要有通风性能和声学性能，通风性能是风扇最基本的性能，通风量越大表明风扇起到的散热效果会越好，随着人们对于工作环境和生活品质的要求越来越高，而风扇是目前很多机械设备中最主要的噪声源，风扇的噪声问题也引起了人们的重视，噪声在实质上是能量波在介质中传播，噪声的产生必然会消耗能量，噪声过大会对人的身体和身心健康产生危害，降低噪声能够节能环保，因此高性能、低噪声是理想风扇所要达到的目标。
因此，基于上述的描述，迫切需要设计出一种新的小型轴流风扇，以此来提高风扇的静压升和效率，并且能够降低风扇的噪声，改善小型轴流风扇的静特性与气动性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种带分流叶片的小型轴流风扇，以使得风扇的静压升和效率提高，噪声降低。
一种带分流叶片的小型轴流风扇，包括叶片、机匣、电机固定架、电机和轮毂；电机通过电机固定架固定在机匣内，轮毂与电机输出轴相连接，所述的叶片包括分流叶片和长叶片，长叶片与分流叶片均沿周向等间距安装在轮毂上；分流叶片与长叶片的曲率半径相同。
所述的分流叶片为长短叶片式分流叶片，所述的长短叶片式分流叶片设置在相邻两长叶片所形成的流道中，且分流叶片在两长叶片流道中间位置时为0°，偏向压力面时为正，偏向吸力面时为负，角度用表示，所述长短叶片式分流叶片的弦长为L1，长叶片的弦长为L2， L1/L2=1/3~2/3；所述长短叶片式分流叶片的叶高为h1，长叶片的叶高为h2， h1/h2=2/3~1。
所述的分流叶片为串列叶栅式分流叶片，结构与长叶片相同，通过两相同叶轮轴向叠加，组成前后两排叶栅，前后两轮毂额线之间沿轴向的距离为a，a=-5~0mm；此时两个轮毂叠加形成一个轮毂，所述的串列叶栅式分流叶片周向偏转角， ，在压力面一侧偏转为正。
所述的分流叶片为开缝式分流叶片，所述的开缝式分流叶片是将原叶片在距叶片前缘的5/8~7/8弦长处截断；然后将短的一部分作为分流叶片，长的一部分作为长叶片，所述开缝式分流叶片的弦长为l1，长叶片的弦长为 l 2， l 1/ l 2=1/7~3/5；所述叶片开缝式分流叶片周向偏转角，设在压力面一侧偏转为正，则，叶高与原叶片相同。
所述的长短叶片式分流叶片、串列叶栅式分流叶片、开缝式分流叶片的安装角与长叶片安装角相同时，静特性以及降噪效果较好，故选取=27.7°.
本发明具有如下积极效果：
本发明能够改善原型风扇的静压-流量特性和效率-流量特性，同时也能降低噪声，改善原型风扇的气动性能。本发明的静压明显比原型风扇的好，当质量流量系数 Φ >0.06465（ Q m =0.006 kg/s）时，本发明的效率明显比原型风扇的好；同时在轴向的8个监测点中，除了叶顶间隙的监测点2的噪声降低了约2dB，其它各监测点均能降低约6dB，且在大部分频段上，本发明的A计权声压级均比原型风扇的低，降噪效果较为明显。
附图说明
图1是本发明优选实施例安装示意图；
图2是带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇示意图；
图3是带串列叶栅式分流叶片的小型轴流风扇示意图；
图4是带叶片开缝式分流叶片的小型轴流风扇示意图；
图5是原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇 Ψ - Φ 性能曲线对比示意图；
图6是原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇 η - Φ 效率曲线对比示意图；
图7是原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇在8个监测点的总声压级图；
图8是原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇在出口区离转子中心100mm处监测的1/3倍噪声频程图；
8个噪声监测点分别位于进口区离转子中心50mm，转子叶顶间隙，出口区离转子中心50mm，100mm，200mm，300mm，400mm，500mm处。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种带分流叶片的小型轴流风扇，本发明包括分流叶片7、长叶片6、机匣3、电机固定架4、电机5、轮毂2，长叶片6与分流叶片7均沿周向等间距安装在轮毂2上，轮毂2与电机5输出轴相连接，电机5固定在电机固定架4上，电机固定架4固定在机匣3内；导线8的一端与电机5相连接，另一端与导线连接头9相连接；导线连接头9外接电源。
所述机匣3的截面为四边形，四个角端均开有螺纹通孔1，用于机匣的固定。
如图2所示，带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇优选实施例中风扇叶轮外径为85mm，轮毂直径为61mm，轮毂高度为15mm，叶顶间隙为1.5mm，长叶片数与分流叶片数均为5。
所述分流叶片7为优选设计方案，分流叶片位于两长叶片中间偏向长叶片压力面12°，弦长为长叶片弦长的1/2，叶高为长叶片叶高的2/3，安装角为27.7°，分流叶片与长叶片具有相同的曲率半径。
如图5所示，为原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇 Ψ - Φ性能曲线对比示意图,从图像整体分析可知，带分流叶片的风扇模型的静压-流量特性总体上比原型风扇模型的静压-流量特性好，其中静压系数为：
为静压升，u为风扇外缘圆周速度；仅在质量流量系数 Φ > 0.043（ Q m =0.004kg/s）时，原型风扇模型的静压-流量曲线比带分流叶片的风扇的好。因此，单从 Ψ - Φ曲线看，本发明对静压的提高有明显的作用。
如图6所示，为原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇 η - Φ效率曲线对比示意图，在不同的流量范围内，原型风扇模型和带分流叶片的风扇模型的效率值有不同的情况。当质量流量系数 Φ <0.06465（ Q m =0.006 kg/s）时，带分流叶片的风扇模型不能提高风扇的效率值；当质量流量系数 Φ >0.06465（ Q m =0.006 kg/s）时，带分流叶片的风扇模型的效率值大于原型风扇模型的效率值。从 η - Φ曲线看，本发明在一定流量范围内可以明显提高小型轴流风扇的效率。
如图7所示，为原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇在8个监测点的总声压级图，从图中可以看出，带分流叶片的风扇在各个监测点处的总声压级均较原型风扇有明显降低，除了叶顶间隙处的监测点2的噪声降低了约2dB，其它各监测点均能降低约6dB，降噪效果较为明显。从总声压级图中可以看出，本发明可以明显改善小型轴流风扇的气动性能。
如图8所示，为原型叶片风扇与带长短叶片式分流叶片的小型轴流风扇在出口区离转子中心100mm处监测的1/3倍噪声频程图，从图中可以看出，除了在800Hz~1250Hz频段上，带分流叶片的风扇的A计权声压值比原型风扇略高，其它频段上，带分流叶片的风扇的A计权声压值均比原型风扇低。从1/3倍噪声频程图可以看出，带分流叶片的风扇在大部分频段上能够降低噪声，改善小型轴流风扇的气动性能。
实施例2：
如图3所示，带串列叶栅式分流叶片的小型轴流风扇优选实施例中风扇叶轮外径为85mm，轮毂直径为61mm，轮毂高度为35mm，叶顶间隙为1.5mm，长叶片数与分流叶片数均为5。
串列叶栅式分流叶片，结构与长叶片相同，通过两相同叶轮轴向叠加，组成前后两排叶栅，前后两轮毂额线之间沿轴向的距离为a，a=-5~0mm；此时两个轮毂叠加形成一个轮毂，所述的串列叶栅式分流叶片周向偏转角， ，在压力面一侧偏转为正。
实施例3：
如图4所示，带叶片开缝式分流叶片的小型轴流风扇优选实施例中风扇叶轮外径为85mm，轮毂直径为61mm，轮毂高度为15mm，叶顶间隙为1.5mm，长叶片数与分流叶片数均为5。
开缝式分流叶片是将原叶片在距叶片前缘的5/8~7/8弦长处截断；然后将短的一部分作为分流叶片，长的一部分作为长叶片，所述开缝式分流叶片的弦长为l1，长叶片的弦长为 l 2， l 1/ l 2=1/7~3/5；所述叶片开缝式分流叶片周向偏转角，设在压力面一侧偏转为正，则，叶高与原叶片相同。
本发明工作过程如下：
以实施例1为例进行说明，气体从进风口轴向进入叶轮，如图2所示，在两长叶片中间偏向长叶片压力面12°添加分流叶片，叶轮原始的长叶片吸力面靠近出口处的流体受到分流叶片加强做功的作用，在一定程度上抑制长叶片吸力面一侧流动分离情况的发生，而分流叶片因其附面层比较薄，且有长叶片压力面产生的气动力的作用，而使得分流叶片具有更强的抗分离能力，所以分流叶片可以一定程度上抑制边界层分离以及涡流脱落现象的产生，改善内部流动状况。因此，实施例1能够改善原型风扇的静压-流量特性和效率-流量特性，尤其当质量流量系数 Φ >0.043（ Q m =0.004kg/s）时，本发明的静压明显比原型风扇的好，当质量流量系数 Φ >0.06465（ Q m =0.006 kg/s）时，实施例1的效率明显比原型风扇的好；同时在轴向的8个监测点中，除了叶顶间隙的监测点2的噪声降低了约2dB，其它各监测点均能降低约6dB，且在大部分频段上，本发明的A计权声压级均比原型风扇的低，降噪效果较为明显。
本领域的技术人员应当明白，在不脱离发明内容的情况下，可以对该发明进行各种改进和改变。因此依据本发明的技术实质，对本发明所作的简单修改以及各种相似变化和改进，均应该属于本发明技术范围之内。
Claims (6)
1.一种带分流叶片的小型轴流风扇，包括叶片、机匣、电机固定架、电机和轮毂；电机通过电机固定架固定在机匣内，轮毂与电机输出轴相连接，其特征在于：所述的叶片包括分流叶片和长叶片，长叶片与分流叶片均沿周向等间距安装在轮毂上；分流叶片与长叶片的曲率半径相同；
所述的分流叶片为长短叶片式分流叶片，所述的长短叶片式分流叶片设置在相邻两长叶片所形成的流道中，且分流叶片在两长叶片流道中间位置时为0°，偏向压力面时为正，偏向吸力面时为负，角度用α表示|α|＝0°～12°，所述长短叶片式分流叶片的弦长为L1，长叶片的弦长为L2，L1/L2＝1/3～2/3；所述长短叶片式分流叶片的叶高为h1，长叶片的叶高为h2，h1与h2比值为2/3～1。
2.一种带分流叶片的小型轴流风扇，包括叶片、机匣、电机固定架、电机和轮毂；电机通过电机固定架固定在机匣内，轮毂与电机输出轴相连接，其特征在于：所述的叶片包括分流叶片和长叶片，长叶片与分流叶片均沿周向等间距安装在轮毂上；分流叶片与长叶片的曲率半径相同；
所述的分流叶片为串列叶栅式分流叶片，结构与长叶片相同，通过两相同叶轮轴向叠加，组成前后两排叶栅，前后两轮毂额线之间沿轴向的距离为a，a＝-5～0mm；此时两个轮毂叠加形成一个轮毂，所述的串列叶栅式分流叶片周向偏转角α，α＝5°～12°，在压力面一侧偏转为正。
3.一种带分流叶片的小型轴流风扇，包括叶片、机匣、电机固定架、电机和轮毂；电机通过电机固定架固定在机匣内，轮毂与电机输出轴相连接，其特征在于：所述的叶片包括分流叶片和长叶片，长叶片与分流叶片均沿周向等间距安装在轮毂上；分流叶片与长叶片的曲率半径相同；
所述的分流叶片为开缝式分流叶片，所述的开缝式分流叶片是将原叶片在距叶片前缘的5/8～7/8弦长处截断；然后将短的一部分作为分流叶片，长的一部分作为长叶片，所述开缝式分流叶片的弦长为L1，长叶片的弦长为L2，L 1/L 2＝1/7～3/5；所述开缝式分流叶片的周向偏转角β，设在压力面一侧偏转为正，则β＝5°～12°，叶高与原叶片相同；原叶片为改进前的小型轴流风扇的叶片。
4.根据权利要求1所述的一种带分流叶片的小型轴流风扇，所述的长短叶片式分流叶片的安装角δ与长叶片安装角相同时，选取δ＝27.7°。
5.根据权利要求2所述的一种带分流叶片的小型轴流风扇，所述的串列叶栅式分流叶片的安装角δ与长叶片安装角相同时，选取δ＝27.7°。
6.根据权利要求3所述的一种带分流叶片的小型轴流风扇，所述的开缝式分流叶片的安装角δ与长叶片安装角相同时，选取δ＝27.7°。
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