CN106122091B - 具有前弯的高效静音叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有前弯的高效静音叶轮，包括叶轮本体，叶轮本体上设有轴线，轴线上设有轴心，叶轮本体包括以轴心为基点环形阵列有若干个叶片，叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面和负压面，正压面的边缘包括依次连接的前侧边、后侧边、外侧边、内侧边，前侧边、后侧边设在外侧边和内侧边之间，正压面为内径为R的圆柱柱面的一部分；在前侧边上设有前弯，后侧边与前侧边旋转重合。根据实验结果的对比，本发明能大大提高风机效率并降低比A声级。本发明用于风机。

Description

具有前弯的高效静音叶轮
技术领域
本发明涉及一种用于轴流式风机具有前弯的高效静音叶轮。
背景技术
轴流式风机通常与通风管道连接，而不同的通风管道有不同的工况，不同的工况对轴流式风机的实际使用效果影响非常的大，轴流式风机与通风管道连接而成的风道系统主要用流量系数、风机效率、比A声级这三个参数来评价，这三个系数是对风道系统的特性评价，是不依赖于风机功率的参数，同一个风道系统由于实际使用需求的关系，其使用的风机功率可能会不一样，但是这三个参数都是不变的。
而且现有的轴流式风机的风机效率低，增加的用户的使用成本，现有的轴流式风机的比A声级高，导致使用该风机的风道系统噪音非常的大，伤害人们的听力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于轴流式风机具有前弯的高效静音叶轮。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种具有前弯的高效静音叶轮，包括叶轮本体，叶轮本体上设有轴线，轴线上设有轴心，叶轮本体包括以轴心为基点环形阵列有若干个叶片，叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面和负压面，正压面的边缘包括依次连接的前侧边、后侧边、外侧边、内侧边，前侧边、后侧边设在外侧边和内侧边之间，正压面为内径为R的圆柱柱面的一部分，正压面上设有基准母线，基准母线与所述圆柱柱面的一条圆柱母线重合；
叶片在平展状态下：
以距离外侧边的平均距离最小的圆弧为外侧拟合圆弧，所述外侧拟合圆弧的半径为R1，以距离内侧边的平均距离最小的圆弧为内侧拟合圆弧，所述内侧拟合圆弧的半径为R2，R1大于R2，外侧拟合圆弧和内侧拟合圆弧的圆心距小于五分之一的R2；
内侧边上设有基准始点，外侧边上设有基准终点，基准始点、基准终点、外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心三点一线，连接基准始点和基准终点形成基准线，基准线上设有分界点，基准线与基准母线在分界点上相交，以分界点为顶点基准线到基准母线的逆时针方向的转角为A，A小于90度；
前侧边上设有前弯起点，前弯起点到外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的距离等于分界点到外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的距离，外侧边和前侧边的交点或延长线交点为前弯终点，前弯起点与前弯终点的连线为前弯准线，前弯起点与外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的连线为前弯定位线，以前弯起点为顶点前弯定位线到前弯准线的逆时针方向的转角为B，B大于90度且小于180度；
前侧边为连续光滑曲线，前侧边包括在前弯起点到前弯终点之间的前弯部，前弯部为向后侧边凹的弧形；前侧边还包括呈直线的直边部，所述直边部与前弯部相切，直边部位于前弯部和内侧边之间，所述直边部的延长线经过外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心；
前侧边以外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心为顶点顺时针旋转角度C后可与后侧边重合，角度C小于90度。
作为上述方案的进一步改进，外侧边与前侧边用圆弧过渡连接，前侧边与后侧边用圆弧过渡连接，后侧边与内侧边用圆弧过渡连接，内侧边与外侧边用圆弧过渡连接。
作为上述方案的进一步改进，外侧拟合圆弧和内侧拟合圆弧共心。
作为上述方案的进一步改进，A为12度至18度。
作为上述方案的进一步改进，B为150度至155度。
作为上述方案的进一步改进，基准终点到分界点的线段长度为基准线长度的40％至60％。
作为上述方案的进一步改进，R和R2的比值为1.8至2.2。
作为上述方案的进一步改进，C为50度至80度。
本发明的有益效果是：一种具有前弯的高效静音叶轮，包括叶轮本体，叶轮本体上设有轴线，轴线上设有轴心，叶轮本体包括以轴心为基点环形阵列有若干个叶片，叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面和负压面，正压面的边缘包括依次连接的前侧边、后侧边、外侧边、内侧边，前侧边、后侧边设在外侧边和内侧边之间，正压面为内径为R的圆柱柱面的一部分；在前侧边上设有前弯，后侧边与前侧边旋转重合。根据实验结果的对比，本发明能大大提高风机效率并降低比A声级。本发明用于风机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的实施例的叶片的展开状态示意图；
图2是本发明的实施例的叶片的主视示意图；
图3是本发明的实施例的立体示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图3，这是本实用的一个实施例，具体地：
一种具有前弯的高效静音叶轮，包括叶轮本体，叶轮本体上设有轴线，轴线上设有轴心，叶轮本体包括以轴心为基点环形阵列有若干个叶片，叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面12和负压面11，正压面12的边缘包括依次连接的前侧边、后侧边23、外侧边22、内侧边24，前侧边、后侧边23设在外侧边22和内侧边24之间，正压面12为内径为R的圆柱柱面的一部分，正压面12上设有基准母线60，基准母线60与所述圆柱柱面的一条圆柱母线重合；
本实施例的叶片在平展状态下：
外侧边22和内侧边24为共心的圆弧，但是在实际的生产中外侧边22和内侧边24不一定为标准圆弧，故以距离外侧边22的平均距离最小的圆弧为外侧拟合圆弧，所述外侧拟合圆弧的半径为R1，以距离内侧边24的平均距离最小的圆弧为内侧拟合圆弧，所述内侧拟合圆弧的半径为R2，R1大于R2，外侧拟合圆弧和内侧拟合圆弧的圆心距小于五分之一的R2；
内侧边24上设有基准始点31，外侧边22上设有基准终点32，基准始点31、基准终点32、外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心三点一线，连接基准始点31和基准终点32形成基准线30，基准线30上设有分界点33，基准线30与基准母线60在分界点33上相交，以分界点33为顶点基准线30到基准母线60的逆时针方向的转角为A，A小于90度；
前侧边上设有前弯起点41，前弯起点41到外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的距离等于分界点33到外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的距离，外侧边22和前侧边的交点或延长线交点为前弯终点42，前弯起点41与前弯终点42的连线为前弯准线52，前弯起点41与外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的连线为前弯定位线51，以前弯起点41为顶点前弯定位线51到前弯准线52的逆时针方向的转角为B，B大于90度且小于180度；
前侧边为连续光滑曲线，前侧边包括在前弯起点41到前弯终点42之间的前弯部211，前弯部为向后侧边23凹的弧形；
前侧边以外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心为顶点顺时针旋转角度C后可与后侧边23重合，角度C为60度。
外侧边22与前侧边用圆弧过渡连接，前侧边与后侧边23用圆弧过渡连接，后侧边23与内侧边24用圆弧过渡连接，内侧边24与外侧边22用圆弧过渡连接。
前侧边还包括呈直线的直边部212，所述直边部212与前弯部211相切，直边部212位于前弯部211和内侧边24之间，所述直边部212的延长线经过外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心。
前弯部的与外侧边形成一个近似锐角的尖端，有利于将空气分割，而本发明与现有的扇形叶片的面积一样，保证了风压，有利于提高风机的效率，而分界点和角度A配合适当的半径R设置，让本发明在保证风压、风量的同时受到的空气阻力大幅减少。
本实施例的A为15度，B为155，C为50度，基准终点32到分界点33的长度：分界点33到基准始点31的长度＝3:2，R＝90，R1＝20，R2＝50；将本实施例与8种风道连接，通过实验测量形成了8种工况，然后对流量系数、风机效率、比A声级的数据实际测量数据如表1所示：
表1：
在此还提供另一个参数的叶轮的实验数据，如表2所示：
A为12度，B为150，C为80度，基准终点32到分界点33的长度：分界点33到基准始点31的长度＝2：3，R＝90，R1＝23.5，R2＝42；
表2：
现有的叶轮的叶片大多数为扇形叶片，扇形叶片也可用本发明的所述的特征进行形状描述，为方便对比，用于对比的扇形叶片的A为0度、B为180度、C为60度、R＝90，R1＝20，R2＝50，而扇形叶片不具有前弯部211，而只有直边部212。将使用上述扇形叶片的轴流风机同样地与8种风道连接形成8种工况，然后对流量系数、风机效率、比A声级的数据实际测量数据如表3所示：
表3：
通过对比表1和表3的数据，可见本发明对比现有的扇形叶片在风机效率显著提高的同时，比A声音级也显著降低。
本发明是基于上述扇形叶片进行的改进，本发明的分界点、角度A、角度B、前弯部、直线部以及其他结构特征的创造性设置以及对这些参数进行有机的配置，让本发明具有超高的风机效率和极低的比A声级。
以下举几个例子，具体地，
例1：
基于本发明的实施例，但将B改为180度，亦即将前弯起点设在内侧边上，其他参数不变，然后将使用例1所述的叶片的轴流风机同样地与8种风道连接形成8种工况，然后对流量系数、风机效率、比A声级的数据实际测量数据如表4所示：
表4：
工况 流量系数 风机效率 比A声级
1 0.06397 15.878 39.996
2 0.10660 25.796 39.257
3 0.11808 27.836 39.242
4 0.14065 32.306 39.632
5 0.17911 41.673 38.823
6 0.21723 50.044 38.012
7 0.24274 52.052 36.450
8 0.27052 51.08100 35.416
例1的结构特征与本发明的实施例对比，少了直边部。
例2：
基于本发明的实施例，但将A改为0度(即让基准线和基准母线相互重叠)，B改为180度，亦即将前弯起点设在内侧边上，其他参数不变，然后将使用例2所述的叶片的轴流风机同样地与8种风道连接形成8种工况，然后对流量系数、风机效率、比A声级的数据实际测量数据如表5所示：
表5：
工况 流量系数 风机效率 比A声级
1 0.08793 11.387 42.324
2 0.11115 12.100 42.656
3 0.12826 13.292 42.163
4 0.14753 12.391 42.742
5 0.18015 15.372 43.707
6 0.21351 19.263 43.717
7 0.24179 20.720 42.708
8 0.26544 21.228 42.965
例2的结构特征与本发明的实施例对比，少了直边部，且让基准线30与基准母线60重合。
例3：
基于本发明的实施例，但将A改为25度，其他参数不变，然后将使用例3所述的叶片的轴流风机同样地与8种风道连接形成8种工况，然后对流量系数、风机效率、比A声级的数据实际测量数据如表6所示：
表6：
工况 流量系数 风机效率 比A声级
1 0.13652 26.688 40.181
2 0.14654 28.675 40.107
3 0.17793 37.118 38.626
4 0.19264 42.119 37.913
5 0.21845 43.202 38.117
6 0.24572 51.441 36.913
7 0.27101 56.367 36.466
8 0.30415 57.424 37.002
例3的结构特征与本发明的实施例对比，仅仅是改变A的角度。
将表3数据和表4、表5、表6的数据进行单独对比的话，可发现若直边部、分界点、角度A的特征单独设置都难以改善现有技术的扇形叶片，而将这些特征结合在一起，并通过合理的参数设置，才让本发明具有高效而且静音的效果。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.具有前弯的高效静音叶轮，包括叶轮本体，叶轮本体上设有轴线，轴线上设有轴心，叶轮本体包括以轴心为基点环形阵列有若干个叶片，其特征在于：叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面(12)和负压面(11)，正压面(12)的边缘包括依次连接的前侧边、后侧边(23)、外侧边(22)、内侧边(24)，前侧边、后侧边(23)设在外侧边(22)和内侧边(24)之间，正压面(12)为内径为R的圆柱柱面的一部分，正压面(12)上设有基准母线(60)，基准母线(60)与所述圆柱柱面的一条圆柱母线重合；
叶片在平展状态下：
以距离外侧边(22)的平均距离最小的圆弧为外侧拟合圆弧，所述外侧拟合圆弧的半径为R1，以距离内侧边(24)的平均距离最小的圆弧为内侧拟合圆弧，所述内侧拟合圆弧的半径为R2，R1大于R2，外侧拟合圆弧和内侧拟合圆弧的圆心距小于五分之一的R2；
内侧边(24)上设有基准始点(31)，外侧边(22)上设有基准终点(32)，基准始点(31)、基准终点(32)、外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心三点一线，连接基准始点(31)和基准终点(32)形成基准线(30)，基准线(30)上设有分界点(33)，基准线(30)与基准母线(60)在分界点(33)上相交，以分界点(33)为顶点基准线(30)到基准母线(60)的逆时针方向的转角为A，A小于90度；
前侧边上设有前弯起点(41)，前弯起点(41)到外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的距离等于分界点(33)到外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的距离，外侧边(22)和前侧边的交点或延长线交点为前弯终点(42)，前弯起点(41)与前弯终点(42)的连线为前弯准线(52)，前弯起点(41)与外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心的连线为前弯定位线(51)，以前弯起点(41)为顶点前弯定位线(51)到前弯准线(52)的逆时针方向的转角为B，B大于90度且小于180度；
前侧边为连续光滑曲线，前侧边包括在前弯起点(41)到前弯终点(42)之间的前弯部(211)，前弯部(211)为向后侧边(23)凹的弧形；前侧边还包括呈直线的直边部(212)，所述直边部(212)与前弯部(211)相切，直边部(212)位于前弯部(211)和内侧边(24)之间，所述直边部(212)的延长线经过外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心；
前侧边以外侧拟合圆弧/内侧拟合圆弧的圆心为顶点顺时针旋转角度C后可与后侧边(23)重合，角度C小于90度。
2.根据权利要求1所述的具有前弯的高效静音叶轮，其特征在于：外侧边(22)与前侧边用圆弧过渡连接，前侧边与后侧边(23)用圆弧过渡连接，后侧边(23)与内侧边(24)用圆弧过渡连接，内侧边(24)与外侧边(22)用圆弧过渡连接。
3.根据权利要求1所述的具有前弯的高效静音叶轮，其特征在于：外侧拟合圆弧和内侧拟合圆弧共心。
4.根据权利要求1所述的具有前弯的高效静音叶轮，其特征在于：A为12度至18度。
5.根据权利要求1所述的具有前弯的高效静音叶轮，其特征在于：B为150度至155度。
6.根据权利要求1所述的具有前弯的高效静音叶轮，其特征在于：基准终点(32)到分界点(33)的线段长度为基准线(30)长度的40％至60％。
7.根据权利要求1所述的具有前弯的高效静音叶轮，其特征在于：R和R2的比值为1.8至2.2。
8.根据权利要求7所述的具有前弯的高效静音叶轮，其特征在于：C为50度至80度。
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