CN107027317A - 风机叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明的一种风机叶轮，其特征在于，包括：轮毂；和设置在所述轮毂的周围的多个叶片。叶片的圆周方向的截面在轮毂侧构成为，前缘部具有椭圆形状，中间部具有翼形形状，后缘部具有一定壁厚。另外，叶片的圆周方向的截面在中央部构成为，前缘部具有圆弧形状，中间部具有翼形形状，后缘部具有一定壁厚。由此能够提高送风性能和降低湍流噪声。

Description

风机叶轮

技术领域

本发明涉及一种风机叶轮。

背景技术

专利文献1中记载的现有的风机叶轮如下所示。图14是现有的风机叶轮的立体图。图15是该风机叶轮的侧视图。图16是该风机叶轮的主视图。图17和图18是用于说明该风机叶轮的叶片上大致沿着等流线E1-E2(参照图16)的圆周方向的截面形状的图。

如图14至图16所示，风机叶轮102具有大致圆柱状的轮毂103和设置在轮毂103上的多个(三个)叶片104。

每个叶片104形成为翼形形状，其中厚壁的厚度从上风侧的前缘105到下风侧的后缘106改变到位置105M。并且，从位置105M到后缘106，形成为大致一定的壁厚形状。

在图17和图18中示出了上述现有叶片104的具体截面。在图17中，从叶片104的前缘105到后缘106的翼弦长的50％的位置被设定为位置105M(50％)。图17所示的叶片104在从前缘105到位置105M(50％)的区域中具有最大壁厚tmax。此外，在图18中，从叶片104的前缘105到后缘106的翼弦长的85％的位置被设定为位置105M(85％)。图18所示的叶片104在从前缘105到位置105M(85％)的区域中具有最大壁厚tmax。图17和图18所示的叶片104形成为从位置105M到后缘106基本一定的壁厚形状(t1＝t2)。忽略在前缘105的外周侧向前方突出的三角尖端部104a(参见图16)，前缘105被认为是直线，并且从叶片104的内周侧到外周侧，位置105M以相同比率设定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-242665号公报

发明内容

在上述现有技术的风机叶轮中，在规定的条件下，能够提高风量性能，能够降低噪声。然而，利用上述现有叶片104的翼形形状，不能抑制前缘剥离。因此，在通常条件下发生前缘剥离。而且，由于前缘剥离引起的气流干扰，风量性能劣化，噪声上升。此外，叶片104的尖端部附近形成翼形，导致叶片104的重量增加，强度下降。

本发明旨在解决上述现有问题，目的在于提供一种风机叶轮，即使在各种条件下也能够抑制前缘剥离，提高风量性能和降低噪声。

在本发明中，通过将叶片的前缘部形成为椭圆形或圆形，并且进一步通过将中间部形成为翼形形状，能够抑制剥离。因此，在各种条件下形成平滑的流场。结果，能够提高风量性能，进一步降低噪声。

本发明的风机叶轮能够通过提高送风性能并降低噪声来抑制风量性能的劣化和湍流噪声的增加。此外，能够抑制生产率的劣化。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的风机叶轮的立体图。

图2是本发明的实施方式1的风机叶轮的侧视图。

图3是本发明的实施方式1的风机叶轮的主视图。

图4是本发明的实施方式1的风机叶轮的叶片的截面图。

图5是本发明的实施方式1的风机叶轮的叶片的截面图。

图6是用于说明本发明的实施方式1的风机叶轮的叶片的壁厚分布的图。

图7是用于说明本发明的实施方式1的风机叶轮的壁厚分布的图。

图8是本发明的实施方式1的风机叶轮的叶片的截面图。

图9是用于说明本发明的实施方式1的风机叶轮的壁厚分布的图。

图10是本发明的实施方式2的风机叶轮的主视图。

图11是本发明的实施方式2的风机叶轮的叶片的截面图。

图12是本发明的实施方式3的风机叶轮的立体图。

图13是本发明的实施方式3的风机叶轮的侧视图。

图14是现有的风机叶轮的立体图。

图15是现有的风机叶轮的侧视图。

图16是现有的风机叶轮的俯视图。

图17是现有的风机叶轮的截面图。

图18是现有的风机叶轮的截面图。

具体实施方式

第1方面的风机叶片包括：轮毂；和设置在轮毂的周围的多个叶片。在叶片的圆周方向的截面中，前缘部具有椭圆形或圆形，而且中间部具有翼形形状。结果，能够抑制剥离。因此，湍流减少，风量性能提高，并且降低流体噪声。此外，后缘部形成为一定的壁厚形状。因此，能够进行稳定的成型和生产。这里，“一定”包括大致一定。

在第2方面中，特别是在第1方面中，在叶片的圆周方向的截面中，在尖端部侧前端部，前缘侧具有翼形形状，后缘侧具有一定壁厚，中间区域部从翼形形状逐渐变为具有一定壁厚的形状。结果，在尖端部附近，由于薄壁形状，能够减轻重量，能够提高强度。这里，“一定”包括大致一定。

在第3方面中，特别是在第2方面中，在叶片的圆周方向的截面形状中，设从前缘至后缘的长度为100％时，叶片的具有最大壁厚的位置在离前缘0％～20％的位置。结果，进一步抑制了前缘剥离，这使得能够实现风量性能的提高和噪声的降低。

在第4方面中，特别是在第3方面中，叶片在圆周方向上的截面在后缘部逐渐变薄。结果，抑制后缘剥离，提高风量性能，降低噪声。

在第5方面中，特别是在第1方面中，在轮毂与叶片接合的接合部，前缘侧的壁厚大于后缘侧的壁厚。由此，能够提高接合部的强度。

下面参照图1～图13对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明不受该实施方式限定。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1的风机叶轮的立体图。图2是风机叶轮的侧视图。图3是风机叶轮的主视图。图4和图5分别示出了在该风机叶轮的叶片中大致沿着图3所示的等流线A1-A2、B1-B2的圆周方向的截面形状。

图1～图3中，风机叶轮2具有大致圆柱状的轮毂3和设置于轮毂3的多个(本实施方式中两个)叶片4。在本实施方式中，轮毂为圆柱状，但本发明不限于此，也可以是圆锥台的轮毂，也可以是圆柱状和圆锥台形的组合。

叶片4具有作为上风侧的前缘5和作为下风侧的后缘6。此外，叶片4具有作为轮毂相反侧的端部的尖端部7。

叶片4构成为圆周方向的截面形状根据叶片4的半径方向位置连续地变化。在以下的说明中，将对应于叶片4的与轮毂3连接的安装叶根部分和叶片4的外周端的中心区域及其附近的区域称作中央部60。在叶片4的半径方向上，比中央部60靠轮毂3的一侧称为“轮毂侧”，比中央部60靠尖端部7的一侧称为“尖端部侧”。

图4是大致沿着叶片4的轮毂侧的等流线A1-A2的圆周方向的截面图。对该位置处的叶片4的截面形状进行说明。叶片4的前缘5侧前端具有椭圆形状。在前缘5侧前端的下游方向上，具有翼形形状，在后缘6附近，壁厚一定(包括大致一定)。即，在前缘5的前端附近(以下称为前缘部15)为椭圆形。另外，在后缘6附近(以下称为后缘部16)，壁厚一定(包括大致一定)。而且，设置在前缘部15与后缘部16之间的中间部17，以平滑地连接前缘部15和后缘部16的方式具有厚壁变化的翼形形状。

图5是沿着叶片4的半径方向的中央部60的等流线B1-B2的圆周方向的截面图。对中央部60的叶片4的截面形状进行说明。前缘5侧前端具有圆弧形状。在前缘5侧前端的下游方向上，形成为翼形，后缘6附近具有一定的壁厚(包括大致一定)。也就是说，前缘部15是圆弧形的。在后缘部16中，壁厚是一定的(包括基本一定)。而且，中间部17是以平滑地连接前缘部15和后缘部16的方式壁厚变化的翼形形状。

即，叶片4的中央部的圆周方向的截面上的前缘部15的前缘侧，是与叶片4的轮毂侧的圆周方向的截面上的前缘部15的前缘侧相比更接近正圆的圆弧形。换句话说，在叶片4的轮毂侧的圆周方向的截面上的前缘部15的前缘侧，是与叶片4的中央部60的圆周方向的截面上的前缘部15的前缘侧相比更向叶片4的壁厚方向偏平的圆弧形。

图6和图7分别是表示在大致沿等流线A1-A2的截面、大致沿等流线B1-B2的截面上的叶片4的壁厚分布。如图6所示，在大致沿等流线A1-A2的截面中，前缘部15具有椭圆形状。而且，在中间部17中，形成为翼形形状，并且后缘部16的壁厚是一定的(包括大致一定)。而且，优选在大致沿着等流线A1-A2的截面中，设叶片4从前缘5到后缘6的长度为100％时，最大壁厚：Tmax的位置在从叶片4的前缘5起0％～20％的位置。更优选最大壁厚：Tmax的位置在从叶片4的前缘5起18％的位置。

无论是在椭圆形的前缘部15具有最大壁厚的情况下，还是在翼形形状的中间部分17具有最大壁厚的情况下，最大壁厚的位置都优选从叶片的前缘起0％～20％的位置。这是因为前缘剥离倾向于在从前缘起0％至20％的区域发生。根据上述结构，通过抑制前缘剥离，能够形成具有较少湍流的平滑流场。结果，能够提高送风性能并降低噪声。

此外，如图7所示，在大致沿着等流线B1-B2的截面中，前缘部15具有圆弧形状。而且，在中间部17中，形成为翼形形状，并且后缘部16的壁厚是一定的(包括大致一定)。而且，优选地在大致沿着等流线B1-B2的截面中，设叶片4从前缘5到后缘6的长度为100％时，最大壁厚：Tmax的位置在从叶片4的前缘5起0％～20％的位置。更优选最大壁厚：Tmax的位置在从叶片4的前缘5起18％的位置。

无论是在圆弧形状的前缘部15具有最大壁厚的情况下，还是在翼形形状的中间部分17具有最大壁厚的情况下，最大壁厚的位置都优选从叶片的前缘起0％～20％的位置。这是因为前缘剥离倾向于在从前缘起0％至20％的区域发生。根据上述结构，通过抑制前缘剥离，能够形成具有较少湍流的平滑流场。结果，能够提高送风性能并降低噪声。

根据上述结构，本实施方式的叶片4能够抑制叶片前端的前缘剥离，能够形成具有较小湍流的平滑流场。因此，能够提高送风性能并降低噪声。此外，后缘部16的壁厚薄且一定(包括大致一定)。结果，在成型部件使用树脂等的情况下，生产率提高。还可以减轻重量并提高对转速的强度。

图8是在风机叶轮的叶片4中大致沿着图3所示的等流线C1-C2的圆周方向的截面图。图9是表示大致沿着等流线C1-C2的截面上的壁厚分布的图。在尖端部7附近(以下也称为尖端部侧前端部80)，下游区域的大部分区域形成为具有薄壁且具有一定(包括大致一定)的壁厚。此外，在上游区域具有平缓的翼形，类似于下游侧的形状(薄的一定的壁厚)。更具体地说，如图9所示，在大致沿着等流线C1-C2的截面中，从前缘5到后缘6的叶片4的长度的大约1/2的区域是薄的翼形形状，剩余的约1/2区域具有一定的壁厚(包括基本一定)。前缘侧和后缘侧之间的中间区域90构成为从翼形形状逐渐变化到一定的壁厚。

像这样，通过将尖端部侧前端部80做成薄壁的大致一定的壁厚，离心力导致的负荷降低，耐旋转断裂的强度提高。此外，成型性稳定，生产率也提高。此外，由于轮毂3附近的截面形状具有翼形，所以从轮毂3附近的翼形形状逐渐变化，以确保性能。

(实施方式2)

图10是本发明的实施方式2的风机叶轮的主视图。图11是在该风机叶轮的叶片中大致沿着图10所示的轮毂侧的等流线D1-D2的圆周方向的截面图。

本实施方式中，仅对与实施方式1不同的点进行说明。在本实施方式中，叶片4的后缘6附近的截面在大致沿着等流线D1-D2的截面逐渐变薄。特别地，从后缘6的负压面8侧逐渐变薄并且连接到压力面9侧。换句话说，在大致沿着等流线D1-D2的截面中，压力面9是大致平面。或者，压力面9是曲率大于负压面8的曲率的面。

通过采用这种形状，可以抑制后缘剥离。而且，实现了风量性能的提高和噪声的降低。

(实施方式3)

图12和图13是本发明的实施方式3的风机叶轮的立体图和侧视图。在本实施方式中，仅对与实施方式1或2不同的点进行说明。在本实施方式中，如图12和图13所示，叶片4的形成为翼形的部分与轮毂3连接的安装叶根部分4b的壁厚大。叶片4的前缘5的安装叶根部分4b是当通过风机叶轮2的旋转向叶片4施加大的离心力时最容易破裂的部分。因此，通过增大安装叶根部分4b的壁厚来加强，能够抑制由于翼形引起的重量增加，即由于旋转期间离心力的增加而导致的破坏。

对于叶片4的安装叶根部分4b的加强，如图12和图13所示，仅利用前缘5附近也可以获得大的效果，但是也可以加强整个安装叶根部分4b。

如上所述，在本实施方式的叶片4中，在轮毂3与叶片4的接合部，前缘5侧的壁厚大于后缘6侧的壁厚。因此，接合部的强度提高。

如上所述，本发明的风机叶轮，在斜流风机和轴流风机的风机叶轮中，叶片的前缘部15形成为椭圆形或圆形，中间部17形成翼形形状，从而提高送风性能并降低湍流噪声。此外，后缘部16的壁厚是一定的(包括大致一定的)。结果，在成型部件使用树脂等的情况下，生产率提高。另外，能够减轻重量，对转速的强度提高。此外，仅通过在载荷大的部位增加强度，能够实现轻而强的斜流型叶轮等。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的风机叶轮实现了送风性能的提高和湍流噪声的降低。此外，生产率提高。另外，能够减轻重量，对转速的强度提高。因此，能够适用于斜流型叶轮和轴流式型叶轮等用途。而且，这种斜流型叶轮和轴流式型叶轮等能够用作家用空调或商用空气调节机的风机。

附图标记说明

2、102 风机叶轮

3、103 轮毂

4、104 叶片

104a 三角尖端部

4b 安装叶根部分

5、105 前缘

6、106 后缘

7 尖端部

8 负压面

9 压力面

15 前缘部

16 后缘部

17 中间部

60 中央部

80 尖端部侧前端部

90 中间区域。

Claims (5)

1.一种风机叶轮，其特征在于，包括：

轮毂；和

设置在所述轮毂的周围的多个叶片，

所述叶片的圆周方向的截面在轮毂侧构成为，前缘部具有椭圆形状，中间部具有翼形形状，后缘部具有一定壁厚，

所述叶片的圆周方向的截面在中央部构成为，所述前缘部的具有圆弧形状，所述中间部具有翼形形状，所述后缘部具有一定壁厚。

2.如权利要求1所述的风机叶轮，其特征在于：

所述叶片在所述圆周方向上的所述截面在尖端部侧前端部构成为，前缘侧具有翼形形状，后缘侧具有一定壁厚，中间区域部从所述翼形形状逐渐变为所述具有一定壁厚的形状。

3.如权利要求2所述的风机叶轮，其特征在于：

设所述叶片在圆周方向上从前缘至后缘的长度为100％时，所述叶片的具有最大壁厚的位置在离所述前缘0％～20％的位置。

4.如权利要求1所述的风机叶轮，其特征在于：

所述叶片在圆周方向上的截面在所述后缘部逐渐变薄。

5.如权利要求1所述的风机叶轮，其特征在于：

在所述轮毂与所述叶片接合的接合部，前缘侧的壁厚大于后缘侧的壁厚。