CN106351873B - 一种风扇叶片 - Google Patents

Abstract

本发明属于风机技术领域，具体为一种风扇叶片，包括外部叶片件和嵌入件构成，外部叶片件部分或全部包覆嵌入件；嵌入件为金属件，外部叶片件的强度小于金属件，外部叶片件的密度小于嵌入件；外部叶片件包覆嵌入件的部分有外部叶片件最大长度(b1)和外部叶片件最大宽度(c1)，嵌入件被外部叶片件包覆的部分具有嵌入件最大长度(b2)和嵌入件最大宽度(c2)；嵌入件最大长度(b2)为外部叶片件最大长度(b1)的80％到90％,嵌入件最大宽度(c2)为外部叶片件最大宽度(c1)的60％到80％。与现有技术相比，本发明提供的风扇叶片，无需嵌入件上设置拱起的强化结构，提高风扇叶片表面空气的流动的流畅性，提高了导风效率，同时降低噪声。

Description

一种风扇叶片

技术领域

本发明属于风机技术领域，具体为一种风扇叶片。

背景技术

风扇叶片是风机中重要的组成部件，现有的风扇叶片采用金属或者塑料材质制成，根据金属扇叶和塑料扇叶不同的特性，两种扇叶被应用到不用的场合。其中，塑料扇叶具有制作成本低、质量轻的优点，被广泛应用，但由于塑料扇叶的刚度不足的缺点，风扇运转时，扇叶容易变形，影响风扇的导风效果。而金属扇叶具有刚度强的优点，经常被应用到风压要求高的场合，但金属扇叶质量太大，导致电机负荷较大，影响电机寿命。

为了结合塑料扇叶和金属扇叶的优点，本领域技术人员研发出一种采用塑料件作为外层，内层嵌设金属件的复合型扇叶。但现有技术中，为了尽量减少金属件的体积，技术人员将金属件的最大长度和最大宽度设计得较小，为了保证扇叶的刚度，将金属件设计成拱形轮廓，如专利号为：200780023165.9的专利申请提供的技术方案。但拱形的金属件使扇叶的吸力面有相应的拱起区域，阻隔了扇叶表面空气的流动，降低了风扇的效率，同时使扇叶转动时噪声增大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种刚度强、转动时风噪低的风扇叶片。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种风扇叶片，包括外部叶片件和嵌入件，所述外部叶片件至少包覆所述嵌入件的大部分；所述嵌入件为金属件，所述外部叶片件包覆所述嵌入件的部分有外部叶片件最大长度(b1)和外部叶片件最大宽度(c1)，所述嵌入件被外部叶片件包覆的部分具有嵌入件最大长度(b2)和嵌入件最大宽度(c2)；所述嵌入件最大长度(b2)为外部叶片件最大长度(b1)的80％-90％,嵌入件最大宽度(c2)为外部叶片件最大宽度(c1)的60％-80％。

所述的外部叶片件至少包覆所述嵌入件的大部分中的“大部分”是指嵌入件面积的一半以上，即外部叶片件至少包覆所述嵌入件的一半面积。

相对于现有技术，本发明提供的风扇叶片嵌入件的最大长度达到了外部叶片件的80％-90％，最大宽度达到外部有叶片件的60％-80％，嵌入件的体积足够大，确保了扇叶的刚度，无需在嵌入件上设置拱起的强化结构，提高风扇叶片转动时，表面空气的流动的流畅性，提高了风扇叶片的效率，由于取消了拱起结构，降低了风扇叶片转动时噪声。

进一步的，所述嵌入件设有用于安装风扇叶片的平坦固定段，所述外部叶片件包覆所述嵌入件上平坦固定段以外的部分，使扇叶整体的刚度更均匀。所述外部叶片件呈曲面结构，嵌入件除平坦固定段外形状与外部叶片件形状相适配，在嵌入件上设置平坦固定段，便于扇叶的安装。

进一步的，所述嵌入件顶端和/或侧部设有镂空部，所述嵌入件的投影面积S1设计成为外部叶片件投影面积S的40％-70％。所述嵌入件的投影面积S1为嵌入件投影到扇叶旋转平面的面积，外部叶片件投影面积S为外部叶片件投影到扇叶旋转平面的面积。所述镂空部为从嵌入件边缘向其中部凹嵌的区域，所述镂空部的设置，使嵌入件能延伸靠近外部叶片件的边缘，同时降低嵌入件的整体体积，避免风扇叶片的整体质量过大。

为了避免镂空部的设置对风扇叶片整体刚性的影响，本发明提供了以下镂空部的优选设置方案：

对于镂空部设置在嵌入件顶端的情况，顶端镂空部的最大宽度(c3)为嵌入件最大宽度(c2)的30％到50％；顶端镂空部的最大长度(b3)小于嵌入件最大长度(b2)的30％。

对于镂空部设置在嵌入件侧部的情况，所述嵌入件设置镂空部的区域的最小宽度(c4)大于嵌入件最大宽度(c2)的50％。侧部镂空部的最大宽度(c5)小于嵌入件最大宽度(c2)的40％；所述侧部镂空部的最大长度(b4)小于嵌入件最大长度(b2)的50％。

进一步的，所述嵌入件对应风扇叶片吸力面的一侧设有两个以上的导风凸起，所述导风凸起设计成条形并沿风扇叶片的旋转方向延伸；所述外部叶片件在注塑成型时对应吸力面位置形成相适配的凸起。所述导风凸起的设置，一方面能增加风扇叶片的强度，另一方面对流经风扇叶片表面的气流起到导流作用，提高了风扇叶片的效率，降低了噪声。

为了提高导风凸起的导流效果，相邻的导风凸起之间的间距(b5)大于嵌入件最大长度(b2)的20％，所述导风凸起垂直于其延伸方向的截面形状呈正余弦曲线形状。

进一步的，与平坦固定段最接近的导风凸起与平坦固定段上端部的距离(b6)大于嵌入件最大长度(b2)的20％，确保嵌入件下端部的强度及该区域的流道顺畅。

进一步的，所述导风凸起的宽度(b7)大于5mm,小于相邻导风凸起之间间距(b5)的30％；所述导风凸起的凸起高度(b8)大于导风凸起的宽度(b7)的80％，小于导风凸起的宽度(b7)1.6倍。该种设置方式，不仅保证风扇叶片吸力面流道顺畅，而且导风凸起能更加有效地引导气流周向流动，提高风扇效率，降低风扇噪声。

进一步的，所述嵌入件上设有若干凸包，所述外部叶片件在注塑成型时对应位置形成相适配的凸起，不仅使嵌入件与外部叶片件之间的结合更稳固，而且所述凸包的设置使风扇叶片的表面形成相适配的凸起，所述凸包的不仅可以使得风扇叶片在旋转时离心力分布更加均匀，而且在风扇叶片的吸力面上也相应形成凸起，可减少风扇叶片的吸力面上气流附面层的附着，进而减少附面层分离，降低噪声。

进一步的，所述凸包设置于所述平坦固定段和/或导风凸起的外围，由于外部叶片件只包覆在嵌入件上平坦固定段以外的区域，因此平坦固定段的外围是外部叶片件与嵌入件之间结合较薄弱的区域，而导风凸起的表面由于是非平滑的结果，因此，导风凸起的外围也是外部叶片件与嵌入件之间结合的薄弱区域，将凸包设置上述两个结构的外围，使外部叶片件与嵌入件之间结合更稳固。

附图说明

图1为本发明提供的风扇叶片结构示意图；

图2为本发明提供的风扇叶片的嵌入件的结构示意图；

图3为本发明提供的风扇叶片设置导风凸起区域的结构示意图；

图4为嵌入件和外部叶片件在扇叶旋转平面的投影面积示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

参见图1，本实施例提供的一种风扇叶片，包括外部叶片件1和嵌入件2，所述嵌入件2设有用于安装风扇叶片的平坦固定段3，所述外部叶片件1包覆所述嵌入件2上平坦固定段3以外的部分，所述嵌入件2为金属件，所述外部叶片件1的强度小于金属件，所述外部叶片件1的密度小于嵌入件2；所述外部叶片件1包覆所述嵌入件2的部分具有外部叶片件1最大长度b1和外部叶片件1最大宽度c1，所述嵌入件2被外部叶片件1包覆的部分具有嵌入件2最大长度b2和嵌入件2最大宽度c2；所述嵌入件2最大长度b2为外部叶片件1最大长度b1的80％-90％,嵌入件2最大宽度c2为外部叶片件1最大宽度c1的60％-80％。参见图1，图中竖直方向为外部叶片件1和嵌入件2的最大长度取值方向，图中水平方向为外部叶片件1和嵌入件2的最大宽度取值方向。

本实施例提供的技术方案中，嵌入件2的最大长度和最大宽度分别进行了设置，相对于现有技术，由于嵌入件2的体积足够大，确保了扇叶的刚度，无需在嵌入件2上设置拱起的强化结构，提高风扇叶片转动时，表面空气的流动的流畅性，提高了风扇叶片的效率，由于取消了拱起结构，降低了风扇叶片转动时噪声。

参见图1、图2和图4，为了避免风扇叶片的整体质量过大，所述嵌入件2顶端和侧部设有镂空部4，使所述嵌入件2在扇叶旋转平面上的投影面积S1为外部叶片件1在扇叶旋转平面面积S的40％到70％。所述镂空部4为从嵌入件2边缘向其中内部凹嵌的区域。所述镂空部4的设置，使嵌入件2确保整体体积在合适的范围内的基础上，嵌入件2的上端和两侧能延伸靠近外部叶片件1的边缘，确保风扇叶片的刚度。

由于镂空部4的设置虽然有效地减少嵌入件2的体积，降低风扇叶片的整体质量，但镂空部4的设置不可避免会降低嵌入件2的刚度，为了控制镂空部4的对风扇叶片整体刚性的影响在合理的程度，如图2，本发明提供了镂空部4的优选设置方案：

在嵌入件2顶端设置的顶端镂空部4A，所述顶端镂空部4A的最大宽度c3为嵌入件2最大宽度c2的30％到50％；所述顶端镂空部4A的最大长度b3小于嵌入件2最大长度b2的30％，在侧部设置侧部镂空部4B，所述嵌入件2设置侧部镂空部4B的区域的最小宽度c4大于嵌入件2最大宽度c2的50％。所述侧部镂空部4B的最大宽度c5小于嵌入件2最大宽度c2的40％；所述侧部镂空部4B的最大长度b4小于嵌入件2最大长度b2的50％。

作为一种优选方案(图中表示)，所述顶端镂空部和侧部镂空部可选择性的单独设置，其中镂空部的形状限定，与上述限定相同。

参见图1至图3，所述嵌入件2对应风扇叶片吸力面的一侧设有两个以上的导风凸起5，所述导风凸起5设计成条形并沿风扇叶片的旋转方向延伸。所述导风凸起5的设置，一方面能增加风扇叶片的强度，另一方面对流经风扇叶片表面的气流起到导流作用，提高了风扇叶片的效率，降低了风扇叶片运转时的噪声。为了提高导风凸起5的导流效果，相邻的导风凸起5之间的间距b5大于嵌入件2最大长度b2的20％，所述导风凸起5垂直于其延伸方向的截面形状呈正余弦曲线形状。为了保证风扇叶片下端的强度及风扇叶片该区域的流道顺畅，与平坦固定段3最接近的导风凸起5与平坦固定段上端部的距离b6大于嵌入件2最大长度b2的20％。所述导风凸起5的宽度b7大于5mm,小于相邻导风凸起5之间间距b5的30％；所述导风凸起5的凸起高度b8大于导风凸起5的宽度b7的80％，小于导风凸起5的宽度b7的1.6倍。该种设置方式，不仅保证风扇叶片吸力面流道顺畅，而且导风凸起5能更加有效地引导气流周向流动，提高风扇效率，降低风扇噪声。

风扇叶片的制造过程为，先制作嵌入件2，嵌入件可选用2mm厚的钢板或铝板，然后在嵌入件2外侧通过注塑，形成外部叶片件1。注塑时，外部叶片件形成过程中，在导风凸起5对应的区域，会相应地形成一定角度折叠的曲面结构，该种相适配的结构，使外部接偏见1和嵌入件2之间也获得了形成配合和力配合的连接；可使嵌入件2与叶片件1之间配合更加稳固，避免风扇在高速旋转时风扇叶片的嵌入件2与外部叶片件2分离。另外，所述嵌入件2上设有若干直径为4-6mm的凸包6，注塑时，所述外部叶片件1在凸包6对应位置形成相适配的凸起。另外，所述凸包6的不仅可以使得风扇叶片在旋转时离心力分布更加均匀，而且在风扇叶片的吸力面上也相应形成凸起，可减少风扇叶片的吸力面上气流附面层的附着，进而减少附面层分离，降低噪声。

所述凸包6设置于所述平坦固定段3和导风凸起5的外围，由于外部叶片件1只包覆在嵌入件2上平坦固定段3以外的区域，因此平坦固定段3的外围是外部叶片件1与嵌入件2之间结合较薄弱的区域，而导风凸起5的表面由于是非平滑的结果，因此，导风凸起5的外围也是外部叶片件1与嵌入件2之间结合的薄弱区域，将凸包6设置上述两个结构的外围，使外部叶片件1与嵌入件2之间结合更稳固。

以下是将本发明的叶片的与现有技术中设有拱起强化结构的风扇叶片分别安装到同一风扇机体中进行三组测试，得到以下三个对比例，其中A1为嵌入件最大长度对外部叶片件最大长度的占比，A2为嵌入件最大宽度对外部叶片件最大宽度的占比，A3为风扇叶片表面拉伸强度，S为风扇转速，D为风扇运转时噪声分贝：

对比例1：

对比例2：

对比例3：

从对比例1至3可以看出：本发明提供的风扇叶片，在叶片直径、叶片数量、转数等条件相同的情况下，与现有技术中设有拱形凸起的风扇叶片相比，本发明提供的风扇叶片刚度更强，转动时产生的噪音更小。

为了体现本发明提供的技术方案中导风凸起5的作用，发明人将本发明导风凸起叶片与现有技术叶片(未设有导风凸起的叶片)分别安装于同一风扇机体中进行两组测试，得到以下对比例，其中b7为导风凸起宽度，b8为导风凸起的高度，Q为风扇运转时最大风量，D为风扇运转时噪声分贝：

对比例4：

对比例5：

从对比例4、5可以看出：本发明提供的风扇叶片，在叶片直径、叶片数量、转速等条件相同的情况下，与现有技术的风扇叶片相比，本发明提供的凸起风扇叶片转动时风量大、噪音小。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种风扇叶片，包括外部叶片件和嵌入件；所述嵌入件为金属件，其特征在于：所述外部叶片件包覆所述嵌入件的部分有外部叶片件最大长度(b1)和外部叶片件最大宽度(c1)，所述嵌入件被外部叶片件包覆的部分具有嵌入件最大长度(b2)和嵌入件最大宽度(c2)；所述嵌入件最大长度(b2)为外部叶片件最大长度(b1)的80％-90％,嵌入件最大宽度(c2)为外部叶片件最大宽度(c1)的60％-80％；

所述嵌入件顶端和/或侧部设有镂空部，所述镂空部为从所述嵌入件边缘向其中内部凹嵌的区域，所述嵌入件的投影面积S1设计成为外部叶片件投影面积S的40％-70％；

所述嵌入件顶端设有顶端镂空部，所述顶端镂空部的最大宽度(c3)为嵌入件最大宽度(c2)的30％-50％；所述顶端镂空部的最大长度(b3)小于嵌入件最大长度(b2)的30％；

所述嵌入件对应风扇叶片吸力面的一侧设有两个以上的导风凸起，所述导风凸起设计成条形并沿风扇叶片的旋转方向延伸；

所述嵌入件设有用于安装风扇叶片的平坦固定段，与平坦固定段最接近的导风凸起与平坦固定段上端部的距离(b6)大于嵌入件最大长度(b2)的20％，所述外部叶片件包覆所述嵌入件上平坦固定段以外的部分。

2.根据权利要求1所述的一种风扇叶片，其特征在于：所述嵌入件侧部设有侧部镂空部，所述嵌入件设置侧部镂空部的区域的最小宽度(c4)大于嵌入件最大宽度(c2)的50％。

3.根据权利要求2所述的一种风扇叶片，其特征在于：所述嵌入件侧部设有侧部镂空部，所述侧部镂空部的最大宽度(c5)小于嵌入件最大宽度(c2)的40％；所述侧部镂空部的最大长度(b4)小于嵌入件最大长度(b2)的50％。

4.根据权利要求1所述的一种风扇叶片，其特征在于：相邻的导风凸起之间的间距(b5)大于嵌入件最大长度(b2)的20％。

5.根据权利要求1所述的一种风扇叶片，其特征在于：所述导风凸起的宽度(b7)大于5mm,小于相邻导风凸起之间间距(b5)的30％；所述导风凸起的凸起高度(b8)大于导风凸起的宽度(b7)的80％，小于导风凸起的宽度(b7)1.6倍。

6.根据权利要求1所述的一种风扇叶片，其特征在于：所述导风凸起垂直于其延伸方向的截面形状呈正余弦曲线形状。

7.根据权利要求1所述的一种风扇叶片，其特征在于：所述嵌入件上设有若干凸包，所述外部叶片件在注塑成型时对应位置形成相适配的凸起。

8.根据权利要求7所述的一种风扇叶片，其特征在于：所述凸包设置于所述平坦固定段和/或导风凸起的外围。