CN106224269A - 一种新型管道风机及其应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种新型管道风机及其应用。本申请的管道风机，包括电机、扇叶和静叶，扇叶由扇叶轮毂、叶片和外导向圈组成；叶片固定在扇叶轮毂和外导向圈间，扇叶的扇叶进风口采用轴流式风机扇叶的叶片结构，扇叶出风口采用离心式风机扇叶的叶片结构，扇叶进风口的叶片结构和扇叶出风口的叶片结构合成一体结构的叶片；静叶包括两级增压叶片，两级增压叶片分别为离心增压叶片和轴流导向增压叶片。本申请的管道风机，通过对扇叶叶片结构进行改进优化，使风道更加顺畅，从而使得管道风机既能提供大风量，又具有高静压；与此同时，对静叶结构进行改进，通过两级增压叶片，进一步提高增压效果。本申请的管道风机提高了通风效率，更加高效节能。

Description

一种新型管道风机及其应用
技术领域
本申请涉及管道风机领域，特别涉及一种结构改进的新型管道风机及其应用。
背景技术
管道风机是日常生活中是必不可少的通风送风设备。其中，管道风机的核心部件就是电机和扇叶两部分。随着对通风送风设备使用品质的要求越来越高，对扇叶的要求也越来越高。一款大风量、高静压、低噪音的节能通送风设备，必须一款性能优良的扇叶。
现有的扇叶主要有两种，一种是轴流式风机扇叶，一种是离心式风机扇叶。轴流式风机扇叶的空气流向是沿轴方向，其优点是风量大，但压强较低。而离心式风机扇叶的空气流向则是成90度角，其优点是压强大，但风量较低。
在轴流式风机扇叶中，为了增加静压，通常会设计一个轴流扇式静叶，但是其增压效果一般。离心式风机扇叶，由于采用蜗壳作为增压导向结构，因此，其本身具有较强的静压；但是，这也直接导致其产品设计时因产品参数而固定了产品形态。
因此，亟需一款大风量、高静压的管道风机，以满足通风送风设备日益发展的使用需求。
发明内容
本申请的目的是提供一种结构改进的新型管道风机及其应用。
为了实现上述目的，本申请提供了一种管道风机，包括电机、扇叶和静叶，其中，扇叶由扇叶轮毂11、叶片12和外导向圈13组成；叶片12固定在扇叶轮毂11和外导向圈13之间，并且，扇叶的扇叶进风口14采用的是轴流式风机扇叶的叶片结构，扇叶出风口15采用的是离心式风机扇叶的叶片结构，扇叶进风口14的叶片结构和扇叶出风口15的叶片结构合成一体结构的叶片12；静叶包括两级增压叶片，两级增压叶片分别为离心增压叶片22和轴流导向增压叶片23。
需要说明的是，本申请的管道风机采用特殊结构设计的扇叶，具体的，将扇叶进风口14和扇叶出风口15分别设计成轴流式叶片结构和离心式叶片结构，并且轴流式叶片结构和离心式叶片结构两者是一体成型的，使得空气流通更加顺畅，既满足了大风量，又具有高静压。与此同时，本申请采用特殊结构设计的静叶，该静叶将离心增压叶片22和轴流导向增压叶片23设计成一体结构，进一步提高了增压效果，增加了设计的自由程度。
优选的，叶片12的曲面符合以下公式，
公式一：tanθ=ρ/d(ρ)=k×e(cotθ)/ [cotθ×k×e(cotθ)]
公式二：x=a×（e (α×θ)×cosθ-1）-b
公式三：y=a×e (α×θ)×sinθ
公式四：z=a×e (α×θ)
其中x、y、z为所述叶片12曲面在笛卡尔坐标系中的坐标，θ为旋转角度、ρ为切线夹角、k为常数系数、e为自然常数、a为螺旋初始半径、α为旋转半径参数、b为常数。
需要说明的是，本申请的特殊结构的扇叶，其叶片是通过笛卡尔模型模拟计算获得的曲面，这样可以更好的保障风道顺畅，从而提高风量和静压。
优选的，本申请的静叶由静叶轮毂21、离心增压叶片22和轴流导向增压叶片23组成；静叶轮毂21起到支撑作用；离心增压叶片22固定设置于静叶轮毂21的圆板上围成一圈，作为第一级增压叶片；轴流导向增压叶片3设置于静叶轮毂1的边缘，绕静叶轮毂1的圆板一周，作为第二级增压叶片。
优选的，离心增压叶片22呈类水滴形结构，其中细小的一头指向轮毂21内部。
优选的，轴流导向增压叶片23呈曲形方片结构。
优选的，叶片12的片数大于一。
更优选的，叶片12的片数为6-12片。本申请的一种实现方式中具体采用了9片叶片。
可以理解，叶片的片数可以根据扇叶的大小和使用需求而调整，通常采用的是6片、9片或12片等。
本申请的另一面公开了本申请的管道风机在通风或送风设备中的应用。
可以理解，本申请的管道风机，其关键在于采用了特殊结构设计的扇叶，以及特殊结构设计的静叶，从而提高了管道风机的风量和静压，因此，本申请的管道风机、扇叶或者静叶也可以用于对风量和静压要求较高的其它通风或送风设备中。
因此，本申请的有益效果在于：本申请的管道风机，通过对扇叶的叶片结构进行改进和优化，使得风道更加顺畅，从而使得管道风机既能够提供大风量，又具有高静压；与此同时，通过对静叶结构进行改进和优化，通过两级增压叶片，进一步提高了增压效果。本申请的管道风机提高了通风效率，更加高效节能。
附图说明
图1是本申请的实施例中扇叶的结构示意图；
图2是本申请的实施例中扇叶另一视图的结构示意图；
图3是本申请的实施例中扇叶另一视图的结构示意图；
图4是本申请的实施例中扇叶叶片的结构示意图；
图5是本申请的实施例中静叶的结构示意图；
图6是本申请的实施例中静叶另一视图的结构示意图；
图中，11为扇叶轮毂、12为叶片、13为外导向圈、14扇叶为进风口、15为扇叶出风口、21为静叶轮毂、22为离心增压叶片、23为轴流导向增压叶片、24为静叶进风口、25为静叶出风口。
具体实施方式
为了使审查员能够进一步了解本申请的目的，现附较佳实施例以详细说明如下，本实施例仅用于说明本申请的技术方案，并非限定本申请。
实施例
本例的管道风机包括电机、扇叶和静压，其中电机根据不同的使用需求采用常规的电机。本例具体采用的是市场上比较成熟的直流无刷电机。
本例的扇叶如图1至图3所示，由扇叶轮毂11、叶片12和外导向圈13组成；叶片12固定在扇叶轮毂11和外导向圈13之间，并且，扇叶的扇叶进风口14采用的是轴流式风机扇叶的叶片结构，扇叶出风口15采用的是离心式风机扇叶的叶片结构，扇叶进风口14的叶片结构和扇叶出风口15的叶片结构合成一体结构的叶片12。本例的叶片12，如图4所示，该叶片12是通过笛卡尔模型模拟获得的，其公式如下：
公式一：tanθ=ρ/d(ρ)=k×e(cotθ)/ [cotθ×k×e(cotθ)]
公式二：x=a×（e (α×θ)×cosθ-1）-b
公式三：y=a×e (α×θ)×sinθ
公式四：z=a×e (α×θ)
其中x、y、z为所述叶片12曲面在笛卡尔坐标系中的坐标，θ为旋转角度、ρ为切线夹角、k为常数系数、e为自然常数、a为螺旋初始半径、α为旋转半径参数、b为常数。
本例的静叶如图5和图6所示，由静叶轮毂21、离心增压叶片22和轴流导向增压叶片23组成；静叶轮毂21起到支撑作用；离心增压叶片22固定设置于静叶轮毂21的圆板上围成一圈，作为第一级增压叶片；轴流导向增压叶片23设置于静叶轮毂21的边缘，绕静叶轮毂21的圆板一周，作为第二级增压叶片。
本例中，离心增压叶片22采用类水滴形结构，以减小风经过静叶产生的噪音，离心增压叶片22分布于静叶轮毂21水平面上，倾斜方向与扇叶出风风向相反，以达到第一级的减速增压效果。轴流导向增压叶片23采用曲形方片结构，分布于静叶轮毂21的环面上，即沿静叶轮毂21的边缘绕一周，静叶进风口24倾斜方向与离心增压叶片22一致，静叶出风口25根据轴流导向增压叶片23参数调制倾斜角度，以达到第二级的减速增压效果和导向作用。
本例按照以上公式，采用3D打印制作扇叶，其扇叶进风口14和扇叶出风口15的口径均为75mm，叶片直径90mm。同样的，采用3D打印制作静叶，静叶直径为140mm，高度为30mm。
为了进行比较，本例采用了市场购买的，铭牌显示：标称功率28W、风量46m3/h、静压129Pa、输入电压AC220V、进出风口径为75mm、叶片直径为134mm的扇叶作为对比测试。同时，在组装管道风机时，采用了市场购买的相配套的轴流扇式静叶。
对比测试了采用本例特殊叶片结构设计的扇叶和静叶的管道风机，与采用市场购买扇叶和静叶的管道风机，两者的功率、风量、压强和噪音等性能。具体采用的设备包括：功率计、数显直流电源、风速计、压强测试仪，噪音探测器。
将采用市售购买扇叶和静叶组装的管道风机连接功率计，然后连接AC220V市电，功率计显示数值为27.48W。风速计采用直径为75mm的测速端口，风速显示为10.86m/s，使用压强测试仪连接对比测试样本的进风口，当达到无气体流出时的数值显示为126Pa。
将采用本例扇叶和静叶的管道风机连接数显直流电源，风速计采用直径为75mm的测速端口，当风速稳定显示为11.07m/s时，数显直流电源显示数值为0.66A、15.1V，即功率为9.966W，使用压强测试仪连接对比测试样本的进风口，当达到无气体流出时的数值显示为135Pa。
采用本例特殊叶片设计扇叶的功率在10W左右时即可达到46m3/h的出风量，且达到高于对比测试样品的压强。
采用本例特殊设计扇叶和静叶的管道风机，其测试结果显示，在同等出风量的情况下，用本例的扇叶只需市售扇叶50%的功率就可达到，即本例的扇叶只需采用市售扇叶50%的功率就可以达到相同的风量，通风效率是市场扇叶管道风机的二倍。可见，本例的管道风机采用特殊叶片结构设计的扇叶，使得风道更加顺畅，同时保障了大风量和高静压。
需要声明的是，上述内容及具体实施方式意在证明本申请所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本申请保护范围的限定。本领域技术人员在本申请的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本申请的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种管道风机，包括电机、扇叶和静叶，其特征在于：所述扇叶由扇叶轮毂（11）、叶片（12）和外导向圈（13）组成；所述叶片（12）固定在所述扇叶轮毂（11）和外导向圈（13）之间，并且，所述扇叶的扇叶进风口（14）采用的是轴流式风机扇叶的叶片结构，扇叶出风口（15）采用的是离心式风机扇叶的叶片结构，扇叶进风口（14）的叶片结构和扇叶出风口（15）的叶片结构合成一体结构的所述叶片（12）；
所述静叶包括两级增压叶片，所述两级增压叶片分别为离心增压叶片（22）和轴流导向增压叶片（23）。
2.根据权利要求1所述的管道风机，其特征在于：所述叶片（12）的曲面符合以下公式，
公式一：tanθ=ρ/d(ρ)=k×e(cotθ)/ [cotθ×k×e(cotθ)]
公式二：x=a×（e (α×θ)×cosθ-1）-b
公式三：y=a×e (α×θ)×sinθ
公式四：z=a×e (α×θ)
其中x、y、z为所述叶片（12）曲面在笛卡尔坐标系中的坐标，θ为旋转角度、ρ为切线夹角、k为常数系数、e为自然常数、a为螺旋初始半径、α为旋转半径参数、b为常数。
3.根据权利要求1所述的管道风机，其特征在于：所述静叶由静叶轮毂（21）、离心增压叶片（22）和轴流导向增压叶片（23）组成；所述静叶轮毂（21）起到支撑作用；所述离心增压叶片（22）固定设置于静叶轮毂（21）的圆板上围成一圈，作为第一级增压叶片；所述轴流导向增压叶片（23）设置于静叶轮毂（21）的边缘，绕静叶轮毂（21）的圆板一周，作为第二级增压叶片。
4.根据权利要求1所述的管道风机，其特征在于：所述离心增压叶片（22）呈类水滴形结构，其中细小的一头指向静叶轮毂（21）内部。
5.根据权利要求1所述的管道风机，其特征在于：所述轴流导向增压叶片（23）呈曲形方片结构。
6.根据权利要求1-5任一项所述的管道风机，其特征在于：所述叶片（12）的片数大于一。
7.根据权利要求1-5任一项所述的管道风机，其特征在于：所述叶片（12）的片数为6-12片。
8.根据权利要求1-7任一项所述的管道风机在通风或送风设备中的应用。
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