CN107178512A - 螺旋桨式风扇及成型用模具 - Google Patents

螺旋桨式风扇及成型用模具 Download PDF

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Abstract

本发明设计一种螺旋桨式风扇及成型用模具，涉及散热装置技术领域，解决了现有技术中存在的送风效率低、能耗高的技术问题。本发明的螺旋桨式风扇包括扇叶、旋转轴以及连接部，通过在连接部上形成用于伴随转动进行送风的翼面状的表面，在叶片的转动中心附近也可以向顺向送风，可以提高送风能力，从而使轮毂部(旋转轴)的尺寸尽可能的小，以满足节能性和节省资源方面的要求。

Description

螺旋桨式风扇及成型用模具
技术领域
本发明涉及散热装置技术领域，特别地涉及一种螺旋桨式风扇及成型用模具。
背景技术
目前，现有的送风机或冷却机中使用螺旋桨式风扇，例如在空调的室外机中附设有用于向热交换器进行送风的螺旋桨式风扇。螺旋桨式风扇具有风扇的中心部附近比风扇的外周一侧的圆周速度慢、送风能力弱的特性。如果在送风路径内设置例如热交换器等压力损失大的阻力物，则因这样的特性造成在风扇外周一侧向顺向送风，但在风扇的中心部附近产生逆流，其结果，导致风扇的压力流量特性在高静压区域变差。为了改善上述的现象，一般采用增大轮毂部尺寸的手段，但是这样的做饭虽然可以一定程度地抑制压力流量特性在高静压区域内产生恶化，但是在低压大风量区域内，不能充分且有效地利用转动中心部，降低了送风效率。此外，尺寸更大的轮毂部，使螺旋桨式风扇本身的重量变大，所以增加了驱动用电动机的负载，从而增大了能耗。
发明内容
本发明提供一种螺旋桨式风扇及成型用模具，用于解决现有技术中存在的送风效率低、能耗高的技术问题。
本发明提供一种螺旋桨式风扇，包括：
扇叶，包括在周向上间隔设置的第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和所述第二叶片均具有相同的形状；
旋转轴，所述第一叶片和所述第二叶片以所述旋转轴的轴线为中心转动进行送风；以及
连接部，所述连接部具有用于伴随转动进行送风的翼面状的表面；
所述连接部从旋转轴的外壁沿所述旋转轴的径向方向延伸，并连接所述第一叶片和所述第二叶片形状相同的端部。
在一个实施方式中，所述第一叶片和所述第二叶片均包括：
圆弧形的周向边缘部；
前边缘部，设置在所述叶片转动方向的一侧；
后边缘部，设置在所述叶片转动方向相反的一侧，并与所述周向边缘部相连；以及
端部，连接所述前边缘部和所述周向边缘部，并朝向转动方向突出。
在一个实施方式中，所述第一叶片的所述前边缘部和所述第二叶片的所述后边缘部通过所述连接部相连；
所述第一叶片和所述第二叶片连接处的最小距离d满足下列定义式：
D＝7d
其中，D为所述周向边缘部的直径。
在一个实施方式中，所述第一叶片上所述周向边缘部与所述后边缘部形成第一交点，所述第二叶片上所述周向边缘部与所述后边缘部形成第二交点；
所述第一叶片的前边缘部与所述第二叶片的前边缘部之间形成第三交点；
所述第三交点到所述第一交点和所述第二交点连线的垂直距离H满足下列定义式：
其中，D为所述周向边缘部的直径。
在一个实施方式中，所述第一叶片和所述第二叶片连接处的最小距离d满足下列定义式：
d≥2dT
其中，dT为所述旋转轴的直径。
在一个实施方式中，所述第一叶片的所述后边缘部和所述第二叶片的所述后边缘部上均设置有凹陷部，所述凹陷部的两端之间的距离L1满足下列定义式：
其中，D为所述周向边缘部的直径。
在一个实施方式中，所述凹陷部的最低点与最高点之间的距离L2满足下列定义式：
其中，D为所述周向边缘部的直径。
在一个实施方式中，所述第一叶片的所述前边缘部和所述第二叶片的所述前边缘部上均设置有第一凸起部，所述第一凸起部向着所述第一叶片或所述第二叶片的负压面一侧凸起。
在一个实施方式中，所述第一叶片的后边缘部与所述连接部的交界处设置有第二凸起部，所述第二叶片的后边缘部与所述连接部的交界处也设置有第二凸起部；
所述第二凸起部向着与所述第一叶片或所述第二叶片的转动方向相反的方向凸起。
本发明还提供一种成型用模具，对上述的螺旋桨式风扇进行树脂成型。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在连接部上形成用于伴随转动进行送风的翼面状的表面，在叶片的转动中心附近也可以向顺向送风，可以提高送风能力，从而使轮毂部(旋转轴)的尺寸尽可能的小，以满足节能性和节省资源方面的要求。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的第一实施例中的螺旋桨式风扇的结构示意图；
图2是图1所示螺旋桨式风扇的侧视图；
图3是本发明的第二实施例中的螺旋桨式风扇的结构示意图；
图4是本发明的第三实施例中的螺旋桨式风扇的结构示意图。
附图标记：
1-扇叶； 2-旋转轴； 3-连接部；
4-第一交点； 5-第二交点； 6-第三交点；
7-凹陷部； 8-第一凸起部； 9-第一凸起部；
11-第一叶片； 12-第二叶片； 13-周向边缘部；
14-前边缘部； 15-后边缘部； 16-端部。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的第一实施例提供了一种螺旋桨式风扇，其包括扇叶1、旋转轴2以及连接部3。其中，扇叶1包括在周向上间隔设置的第一叶片11和第二叶片12，第一叶片11和第二叶片12均具有相同的形状，并且第一叶片11和第二叶片12能够以旋转轴2轴线为中心转动进行送风，旋转轴2用于驱动螺旋桨式风扇转动。
此外，连接部3具有用于伴随转动进行送风的翼面状表面，连接部3从旋转轴2的外壁沿旋转轴2的径向方向延伸，并连接第一叶片11和第二叶片12形状相同的端部。通过在连接部3上形成用于伴随转动进行送风的翼面状的表面，在叶片的转动中心附近也可以向顺向送风，因此可以提高送风能力，从而可以减轻螺旋桨式风扇的重量。由此，降低了驱动螺旋桨式风扇所需要的力，实现节能性和节省资源的目的。
通过连接部3将第一叶片11和第二叶片12相连，使扇叶1大致呈S形，且旋转轴2位于其中间位置处。
如图1所示，以第一叶片11和第二叶片12相连处的最小距离为直径作圆，使第一叶片11和第二叶片12均位于该圆的外部，而连接部3位于该圆的内部。
进一步地，第一叶片11、第二叶片12和连接部3均为薄壁形状，且三者一体成型。由此，可以减轻螺旋桨式风扇的重量，并且可以提高螺旋桨式风扇的刚度。
优选地，翼面状的表面从第一叶片11和第二叶片12的翼面连续形成。能够有助于送风，所以可以大幅度提高送风能力。
在本实施例中，扇叶1由具有曲面的一体式薄壁状物形成，例如扇叶1由树脂成型以获得重量轻且高刚度的螺旋桨式风扇；或者扇叶1由一张板状物扭转形成，例如对金属板材进行扭转加工。
在本实施例中，第一叶片11和第二叶片12均包括：圆弧形的周向边缘部13、前边缘部14、后边缘部15和端部16。
其中，前边缘部14设置在叶片转动方向的一侧；后边缘部15设置在叶片转动方向相反的一侧，并与周向边缘部13相连；端部16用于连接前边缘部14和周向边缘部13，并朝向转动方向突出。
在本实施例中，第一叶片11的前边缘部13和第二叶片12的后边缘部14通过连接部3相连，第一叶片11和第二叶片12连接处的最小距离d满足下列定义式：
D＝7d
其中，D为周向边缘部13的直径。可以防止因连接部3的尺寸相对于扇叶1外周尺寸过小，而导致螺旋桨式风扇的强度不足。
如图2所示，第一叶片11上周向边缘部13与后边缘部15形成第一交点4，第二叶片12上周向边缘部13与后边缘部15形成第二交点5；第一叶片11的前边缘部14与第二叶片12的前边缘部14之间形成第三交点6；第三交点6到第一交点4和第二交点5连线的垂直距离H满足下列定义式：
其中，D为周向边缘部13的直径。
在第一叶片11的前边缘部14和第二叶片12的后边缘部15的连接部分上，叶片变成以与中心轴垂直的平面为基准，更朝向中心轴的轴向弯曲倾斜。由此，空气容易从叶片的转动中心附近的正压面(空气吹出侧的翼面)流入，因此可以有效提高螺旋桨式风扇的送风能力。
进一步地，第一叶片11和第二叶片12连接处的最小距离d满足下列定义式：
d≥2dT
其中，dT为旋转轴2的直径。可以防止叶片在第一叶片11的前边缘部14和第二叶片12的后边缘部15的连接部分过度倾斜。由此，可以防止由于与正压面相反一侧的负压面(空气吸入侧的翼面)上产生空气流的剥离，而导致螺旋桨式风扇的送风能力降低。其结果，可以实现在节能性和节省资源的目的。
如图3所示，在上述实施例的基础上，在本发明的第二实施例中，第一叶片11的后边缘部15和第二叶片12的后边缘部15上均设置有凹陷部7，通过设置凹陷部7能够减小第一叶片11和第二叶片12的面积，以便有效地减小阻力。需要说明的是，虽然通过减小叶片面积，减小了同一转速时的风量，但是由于有效地减小了阻力，因此可以降低同一风量时的消耗电力。
进一步地，凹陷部7的两端之间的距离L1满足下列定义式：
其中，D为周向边缘部13的直径。由此，可以进一步有效地增大同一风量时的消耗电力的下降率。
更进一步地，凹陷部7的最低点与最高点之间的距离L2满足下列定义式：
其中，D为周向边缘部13的直径。由此，可以进一步有效地抑制同一转速时的风量的减少率。
如图4所示，在上述实施例的基础上，在本发明的第三实施例中，第一叶片11的前边缘部14和第二叶片12的前边缘部14上均设置有第一凸起部8，第一凸起部8向着第一叶片11或第二叶片12的负压面一侧凸起。通过第一凸起部8可形成漩涡，所形成的漩涡沿流线在翼面上前进，从而防止翼面上的气流脱离。因此，可以提高螺旋桨式风扇的性能和效率，并且可以降低由气流脱离产生的噪音，从而有助于降低风扇的噪音。
进一步地，第一叶片11的后边缘部15与连接部3的交界处设置有第二凸起部9，第二叶片12的后边缘部15与连接部3的交界处也设置有第二凸起部9；第二凸起部9向着与第一叶片11或第二叶片12的转动方向相反的方向凸起。通过设置有第二凸起部9，使第一叶片11和第二叶片12的弦长被延长，因此能够更强力地进行送风。
上述的扇叶1包括两个叶片，此外，扇叶1还可设置为包括多个叶片的形式，例如三个叶片。其中，多个叶片具有旋转对称的形状。即扇叶1具有如下的性质：
第一，当扇叶1绕旋转轴2旋转时，以2π/n的弧度(n是正整数，在本实施方式中n＝3)的旋转角度重复相同的图形。
第二，使扇叶1中的一个叶片绕旋转轴2按120°的旋转角度旋转时，该叶片与相邻的另一叶片重叠。
另外，本发明中第一叶片11和第二叶片12均构造为翼型形状，即分别从叶片中心附近越朝向前边缘部14和后边缘部15，连接前边缘部14和后边缘部15的周向断面形状的厚度越薄，并且在比叶片中心更接近前边缘部14一侧的位置上具有最大厚度。并且，连接部3的翼型形状与上所述的叶片形状相同。即扇叶1为在从叶片的外边缘朝向中心轴的任意断面位置上，都具有翼型的断面形状的结构。该种结构可以作为具有翼型的断面形状和大的迎角的叶片来有效地对转动中心部进行利用，由此，可以大幅度增强比外周一侧圆周速度慢的中心部附近的送风能力，从而可以大幅度改善风扇整体的送风性能。
本发明还提工一种成型用模具，用于对上述的螺旋桨式风扇进行树脂成型。
优选地，成型模具包括浇口部，该浇口部用于注入具有流动性的树脂。浇口部对应于连接部3，并且浇口部设置在与第一叶片11的前边缘14和第二叶片12的后边缘15之间边界对应的位置上，能够抑制在第一叶片11的前边缘14和第二叶片12的后边缘15之间边界的位置上使连接部3产生熔接痕。由此，可以防止螺旋桨式风扇的破坏刚度下降。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种螺旋桨式风扇，其特征在于，包括：
扇叶(1)，包括在周向上间隔设置的第一叶片(11)和第二叶片(12)，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)均具有相同的形状；
旋转轴(2)，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)以所述旋转轴(2)的轴线为中心转动进行送风；以及
连接部(3)，所述连接部(3)具有用于伴随转动进行送风的翼面状的表面；
所述连接部(3)从旋转轴(2)的外壁沿所述旋转轴(2)的径向方向延伸，并连接所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)形状相同的端部。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)均包括：
圆弧形的周向边缘部(13)；
前边缘部(14)，设置在所述叶片转动方向的一侧；
后边缘部(15)，设置在所述叶片转动方向相反的一侧，并与所述周向边缘部(13)相连；以及
端部(16)，连接所述前边缘部(14)和所述周向边缘部(13)，并朝向转动方向突出。
3.根据权利要求2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述第一叶片(11)的所述前边缘部(13)和所述第二叶片(12)的所述后边缘部(14)通过所述连接部(3)相连；
所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)连接处的最小距离d满足下列定义式：
D＝7d
其中，D为所述周向边缘部(13)的直径。
4.根据权利要求2或3所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述第一叶片(11)上所述周向边缘部(13)与所述后边缘部(15)形成第一交点(4)，所述第二叶片(12)上所述周向边缘部(13)与所述后边缘部(15)形成第二交点(5)；
所述第一叶片(11)的前边缘部(14)与所述第二叶片(12)的前边缘部(14)之间形成第三交点(6)；
所述第三交点(6)到所述第一交点(4)和所述第二交点(5)连线的垂直距离H满足下列定义式：
<mrow> <mn>0.02</mn> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <mi>H</mi> <mi>D</mi> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.026</mn> </mrow>
其中，D为所述周向边缘部(13)的直径。
5.根据权利要求2或3所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)连接处的最小距离d满足下列定义式：
d≥2dT
其中，dT为所述旋转轴(2)的直径。
6.根据权利要求2或3所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述第一叶片(11)的所述后边缘部(15)和所述第二叶片(12)的所述后边缘部(15)上均设置有凹陷部(7)，所述凹陷部(7)的两端之间的距离L1满足下列定义式：
<mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>4</mn> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> <mi>D</mi> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>3</mn> </mfrac> </mrow> 1
其中，D为所述周向边缘部(13)的直径。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述凹陷部(7)的最低点与最高点之间的距离L2满足下列定义式：
<mrow> <mn>0.08</mn> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>D</mi> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.1</mn> </mrow>
其中，D为所述周向边缘部(13)的直径。
8.根据权利要求2或3所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述第一叶片(11)的所述前边缘部(14)和所述第二叶片(12)的所述前边缘部(14)上均设置有第一凸起部(8)，所述第一凸起部(8)向着所述第一叶片(11)或所述第二叶片(12)的负压面一侧凸起。
9.根据权利要求8所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，所述第一叶片(11)的后边缘部(15)与所述连接部(3)的交界处设置有第二凸起部(9)，所述第二叶片(12)的后边缘部(15)与所述连接部(3)的交界处也设置有第二凸起部(9)；
所述第二凸起部(9)向着与所述第一叶片(11)或所述第二叶片(12)的转动方向相反的方向凸起。
10.一种成型用模具，其特征在于，对权利要求1-9中任意一项所述的螺旋桨式风扇进行树脂成型。
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