CN110107530B - 多段式导流轮毂结构风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多段式导流轮毂结构风扇，它包括：风扇芯体、扇叶、扇叶根部导流筋、扇叶凹面导流筋、扇叶凸面导流筋以及加强筋，扇叶的一面为扇叶凸面，另一面为扇叶凹面，所述的扇叶通过嵌件注塑的方式固定在风扇芯体上；扇叶根部导流筋的一端从扇叶凸面的根部位置起始，另一端顺着一个方向经过一个或多个扇叶，延伸到下一个扇叶的前缘位置终止；扇叶凹面导流筋从距离扇叶根部导流筋末端最近的扇叶凹面的前缘位置起始，于该扇叶后缘位置终止；扇叶凸面导流筋从距离扇叶根部导流筋末端最近的扇叶凸面的前缘位置起始，于该扇叶后缘附近位置终止，该风扇用于空间通风散热、气体输送相关的领域，该风扇可以增加风扇流量，提高功率系数。

Description

多段式导流轮毂结构风扇
技术领域
本发明涉冷却系统领域，具体是一种将转动功率转化为推力，推送大量气体的多段式导流轮毂结构风扇。
背景技术
风扇作为常见的气体输送和能量转换的装置，可以在开放的空间中使用，也可以在管道等相对有限的空间中使用。风扇广泛运用于航空、船舶、汽车、家电等领域，在现代生产与生活中发挥重要的作用。
风扇按气流流动方式区分，主要分为轴流式风扇和离心式风扇，轴流式风扇主要利用扇叶推动空气，进风口、出风口之间产生压差，使气体沿轴向输送到出风口，如排风扇；离心式风扇主要利用离心力产生的压力，使气体沿切向输送到出风口，如鼓风机。风扇的设计直接关系到风扇的性能。本专利在风扇常用叶型基础上，对轮毂区域进行优化，从而进一步提高了风扇整体性能。
发明内容
发明目的：为了解决现有风扇设计技术局限性，本发明所述的多段式导流轮毂结构风扇，该风扇用于空间通风散热、气体输送相关的领域，该风扇可以增加风扇流量，提高功率系数。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种多段式导流轮毂结构风扇，它包括：风扇芯体、扇叶、扇叶根部导流筋、扇叶凹面导流筋、扇叶凸面导流筋以及固定在扇叶上的加强筋；
所述的扇叶的一面为扇叶凸面，另一面为扇叶凹面，所述的扇叶通过嵌件注塑的方式固定在风扇芯体上；
所述的扇叶根部导流筋的一端从扇叶凸面的根部位置起始，另一端顺着一个方向经过一个或多个扇叶，延伸到下一个扇叶的前缘位置终止；
所述的扇叶凹面导流筋从距离扇叶根部导流筋末端最近的扇叶凹面的前缘位置起始，于该扇叶的后缘位置终止；
所述的扇叶凸面导流筋从距离扇叶根部导流筋末端最近的扇叶凸面的前缘位置起始，于该扇叶的后缘附近位置终止；
所述的扇叶根部导流筋和扇叶凹面导流筋通过加强筋连接，扇叶根部导流筋和扇叶凹面导流筋不在一条延伸线上且两者之间设有高度差，工作状态下，该设计在两条导流筋之间形成涡流区域，可以减小从凹槽区域流经导流筋的气体与风扇表面的摩擦阻力，从而提高气体流量。
作为本发明的进一步优选，所述的扇叶根部导流筋与扇叶凸面形成凹槽，凹槽截面为圆弧形或V形，在工作状态下，利用不同半径位置气体相对流速差产生的压差，将轮毂内侧的气体通过凹槽高效导入相邻扇叶的凹面，该结构可以有效增加加风扇流量，提高功率系数。
作为本发明的进一步优选，所述的扇叶根部导流筋的终止位置与扇叶凹面导流筋的起始位置之间通过加强筋连接，在工作状态下，该设计在两条导流筋之间形成涡流区域，可以减小从凹槽区域流经导流筋的气体与风扇表面的摩擦阻力，从而提高气体流量。
作为本发明的进一步优选，所述的扇叶凸面导流筋C与相邻扇叶根部导流筋A形成较小的夹角，在工作状态下，该设计在两条导流筋之间形成气流通道，引导根部气流，降低能量损失，减小涡流噪音。
作为本发明的进一步优选，相邻的扇叶根部导流筋和扇叶凹面导流筋之间使用的加强筋形成H形、X形或三角形的结构加强，该结构可以有效增加轮毂根部抗弯能力，减少轮毂应力集中。
作为本发明的进一步优选，所述的扇叶凸面导流筋与相邻的扇叶根部导流筋形成夹角，形成气流通道，引导根部空气，降低能量损失，减小涡流噪音从而增加风扇流量，提高功率系数。
作为本发明的进一步优选，所述的加强筋与风扇芯体的连接处设有一个或多个孔槽，用来安放平衡销钉以调整风扇静不平衡量。
作为本发明的进一步优选，所述的扇叶根部导流筋、扇叶凹面导流筋、加强筋为一体式结构，通过一体成型的方式保证了结构的稳定性，增加了工作的可靠性。
有益效果：本发明所述的多段式导流轮毂结构风扇，与现有技术相比，在工作状态下具有以下优点：
1、利用不同半径位置气体相对流速差产生的压差，将导流筋，加强筋，以及扇叶根部的气体通过扇叶根部导流筋A与扇叶的凸面形成的凹槽高效导入相邻扇叶凹面，该结构可以有效增加加风扇流量，提高功率系数；
2、利用相邻两条扇叶凹面导流筋之间形成的涡流区域，减小从凹槽区域流经导流筋的气体与风扇表面的摩擦阻力，提高气体流量；
3、利用扇叶凸面导流筋与相邻的扇叶根部导流筋形成的夹角，从而产生气流通道，引导并约束叶片根部气流，降低能量损失，减小涡流噪音；
4、扇叶凹面导流筋将从扇叶根部导出的气体引导向扇叶工作效率较高区域，进一步提高轮毂导流效果，并且提高了扇叶的强度，降低了扇叶的应力和变形；
5、加强筋有效增加轮毂根部抗弯能力，减少轮毂应力集中；
6、加强筋与风扇芯体的连接处设有一个或多个孔槽，用来安放平衡销钉以调整风扇静不平衡量，并且降低该区域注塑件收缩变形量。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的后视图；
图3为本发明的立体图；
图4为本发明凹面的结构示意图；
图5为本发明左视图的局部视图；
图6为本发明的局部放大图；
图7为气流走向示意图；
图8为流量、静压、效率曲线示意图；
图9为流量、功率曲线示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如图1所示为本发明的主视图，用来展示风扇工作时，扇叶根部导流筋A的气流走向；如图2所示为风扇的后视图，用来展示风扇凹面的结构；如图3所示为本发明的立体图，用来展示扇叶凸面导流筋C引导气流走向；如图4所示为本发明凹面的结构示意图，用来展示扇叶凹面导流筋B、加强筋E；如图5所示为本发明左视图的局部视图，用来展示扇叶根部导流筋A和扇叶凹面导流筋B的相对位置，如图6所示为本发明的局部放大图，用来展示扇叶根部导流筋A、扇叶凹面导流筋B和加强筋E的相对位置，如图7所示为气流走向示意图，用来展示扇叶根部导流筋A和扇叶凹面导流筋B之间形成的涡流区域，可以减小从凹槽区域流经导流筋的气体与风扇表面的摩擦阻力，从而提高气体流量。
如图1至图7所示，本发明所述的多段式导流轮毂结构风扇，它包括风扇芯体K、扇叶X、扇叶根部导流筋A、扇叶凹面导流筋B、扇叶凸面导流筋C以及固定在扇叶X上的加强筋E，所述的加强筋E与风扇芯体K的连接处设有一个或多个孔槽D。
实施例1
扇叶根部导流筋A和扇叶凹面导流筋B通过嵌件注塑的方式固定在风扇芯体K上，扇叶根部导流筋A的一端从扇叶凸面的根部位置起始，另一端顺着一个方向经过一个或多个扇叶，延伸到下一个扇叶的前缘位置终止；所述的扇叶凹面导流筋B从距离扇叶根部导流筋A末端最近的扇叶凹面的前缘位置起始，于该扇叶后缘位置终止；所述的扇叶凸面导流筋C从距离扇叶根部导流筋A末端最近的扇叶凸面的前缘位置起始，于该扇叶后缘附近位置终止；所述的扇叶根部导流筋A的终止位置与扇叶凹面导流筋B的起始位置之间通过加强筋D连接且两者之间设有高度差。
电机带动风扇芯体K转动，从而带动扇叶X的转动，此时风扇芯体K内侧的空气经过扇叶根部导流筋A，流经扇叶X，通过扇叶凹面导流筋B将空气引导至下一个扇叶X的凹面；扇叶凸面导流筋C与相邻扇叶根部导流筋A形成的夹角，产生了气流通道，引导根部空气，降低能量损失，减小涡流噪音从而增加风扇流量，提高功率系数；在加强筋E与芯体K的结合处有一个或多个孔槽D，用来安放平衡销钉以调整风扇静不平衡量，并且降低该区域注塑件收缩变形量。
对比分析实验
1.分析目的：
基于叶型参数相近的不同轮毂结构风扇，在相同的条件下，分析风扇性能，包括风量、静压、功率、静压效率。
2.分析对象：
对象一：本发明所述的风扇；
对象二：常规结构风扇。
3.分析工况条件：
风扇直径(mm) 780 风扇伸入状态 66％伸入
护风圈直径(mm) 800 叶顶间隙(mm) 10
环境温度(℃) 20 大气压(kPa) 101
转速(rpm) 1500 气体 空气
测试参考标准：GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》。
4.分析数据：
表一为基于本发明所述的轮毂风扇的性能数据；
表二为基于常规轮毂结构风扇的性能数据。
5.实验数据曲线
如图8所示为流量、静压、效率曲线示意图，根据附图中的曲线可知，相同流量下，本发明风扇静压和效率比常规结构风扇有显著提高。
如图9所示为流量、功率曲线示意图，根据附图中的曲线可知相同流量下，本发明风扇功率与常规结构风扇功率接近。

Claims (7)

1.一种多段式导流轮毂结构风扇，它包括：风扇芯体和扇叶，其特征在于：它还包括：扇叶根部导流筋、扇叶凹面导流筋、扇叶凸面导流筋以及固定在扇叶上的加强筋；
所述的扇叶的一面为扇叶凸面，另一面为扇叶凹面，所述的扇叶通过嵌件注塑的方式固定在风扇芯体上；
所述的扇叶根部导流筋的一端从扇叶凸面的根部位置起始，另一端顺着一个方向经过一个或多个扇叶，延伸到下一个扇叶的前缘位置终止；
所述的扇叶凹面导流筋从距离扇叶根部导流筋末端最近的扇叶凹面的前缘位置起始，于该扇叶的后缘位置终止；
所述的扇叶凸面导流筋从距离扇叶根部导流筋末端最近的扇叶凸面的前缘位置起始，于该扇叶的后缘附近位置终止；
所述的扇叶根部导流筋和扇叶凹面导流筋通过加强筋连接，扇叶根部导流筋和扇叶凹面导流筋不在一条延伸线上且两者之间设有高度差。
2.根据权利要求1所述的多段式导流轮毂结构风扇，其特征在于：所述的扇叶根部导流筋与扇叶凸面形成凹槽，凹槽截面为圆弧形或V形。
3.根据权利要求1所述的多段式导流轮毂结构风扇，其特征在于：所述的扇叶根部导流筋的终止位置与扇叶凹面导流筋的起始位置之间通过加强筋连接。
4.根据权利要求1所述的多段式导流轮毂结构风扇，其特征在于：相邻的扇叶根部导流筋和扇叶凹面导流筋之间使用的加强筋形成H形、X形或三角形的结构加强。
5.根据权利要求1所述的多段式导流轮毂结构风扇，其特征在于：所述的扇叶凸面导流筋与相邻的扇叶根部导流筋形成夹角。
6.根据权利要求1所述的多段式导流轮毂结构风扇，其特征在于：所述的加强筋与风扇芯体的连接处设有一个或多个孔槽。
7.根据权利要求1所述的多段式导流轮毂结构风扇，其特征在于：所述的扇叶根部导流筋、扇叶凹面导流筋、加强筋为一体式结构。
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