CN111649000A - 轴流式通风机的风扇叶轮和轴流式通风机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴流式通风机的风扇叶轮(1)，其具有多个围绕旋转轴(RA)布置在叶片环上的风扇叶轮叶片(2)，其中所述风扇叶轮叶片(2)中的至少一个具有径向内置的内部区段(3)和直接连接至所述内部区段(3)的邻接叶片边缘(5)的叶片边缘区段(4)，其中所述至少一个风扇叶轮叶片(1)在所述叶片边缘区段(4)的径向延伸范围内具有局部的凸起(6)，所述凸起构建在所述风扇叶轮叶片的弦长的延长部中并且所述风扇叶轮叶片(2)在所述叶片边缘区段(4)中局部有所增大，且其中所述风扇叶轮叶片(2)相对所述风扇叶轮(1)的旋转平面(RE)的平均迎角(α)大于所述凸起(6)相对所述旋转平面(RE)的平均迎角(β)。

Description

轴流式通风机的风扇叶轮和轴流式通风机
技术领域
本发明涉及一种轴流式通风机的风扇叶轮，其具有多个围绕旋转轴布置在叶片环上的风扇叶轮叶片。
背景技术
用于产生轴向气流的轴流式通风机的同类型的风扇叶轮长久以来已为人所知并且通常包括多个风扇叶轮叶片，这些风扇叶轮叶片从轮毂出发径向朝外延伸并且布置在叶片环中。
问题在于会因涡流形成而产生噪声，特别是在进流和/或入流方面受到干扰的安装条件下。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种风扇叶轮，其特别是在这类受干扰的安装情形下确保降低运行期间所产生的声级。
本发明用以达成上述目的的解决方案在于下述方式的特征。
根据本发明，提出一种轴流式通风机的风扇叶轮，其具有多个围绕旋转轴布置在叶片环上的风扇叶轮叶片，其中所述风扇叶轮叶片中的至少一个具有径向内置的内部区段和直接连接至所述内部区段的邻接叶片边缘的叶片边缘区段。所述至少一个风扇叶轮叶片在所述叶片边缘区段的径向延伸范围内具有局部的凸起，所述凸起构建在所述风扇叶轮叶片的弦长的延长部中并且所述风扇叶轮叶片在所述叶片边缘区段中局部有所增大。因此，所述叶片边缘区段被内部区段所限制并且通过以下方式而定义：总是设有所述凸起。此外，根据本发明，特别是在所述叶片边缘区段中的所述风扇叶轮叶片相对所述风扇叶轮的旋转平面的平均迎角大于所述凸起相对所述旋转平面的平均迎角。
这些技术特征的组合，即在叶片边缘区段中为凸起配设更大的弦长并同时相对其余风扇叶轮叶片减小这个凸起相对旋转轴迎角，降低了风扇叶轮上的气流分离倾向，进而减少了令人尤为不快的旋转噪声。
就所述风扇叶轮而言，一个优选实施变体在于，所述凸起相对所述风扇叶轮的旋转平面的平均迎角的值在1-15°之间，进一步优选在3-10°之间。在此情况下，这个凸起的迎角总是小于这个凸起外部区域中的风扇叶轮叶片的迎角。
许多轴流式通风机的风扇叶轮使用在径向外侧围绕叶轮叶片的环件，其被称为护圈。而本公开案的风扇叶轮的一个有利实施方案特别是在于，所述风扇叶轮叶片在其各个径向叶片边缘上自由终止并且无连接，也就是说，没有环件或类似部件将这些叶轮叶片连接在一起。这些叶轮叶片的径向外置的叶片边缘通过这个自由末端在流体技术上不受影响，以便所述凸起有利地发挥作用。
此外，就所述风扇叶轮而言同样优选地，所述至少一个风扇叶轮叶片的邻接所述叶片边缘的叶片边缘区段设定在所述风扇叶轮叶片的径向外部区域中。通过风扇叶轮叶片至叶片边缘区段的半径LS与风扇叶轮叶片的最大半径LD的比率以某种方式定义这个径向外部区域的尺寸以及凸起的径向延伸，从而适用0.7≤LS/LD≤1，优选0.85≤LS/LD≤0.95。
就这个凸起在风扇叶轮的旋转平面中沿周向的延伸而言，优选地，所述风扇叶轮叶片的弦长通过所述凸起沿垂直于所述旋转轴的方向相对所述内部区段局部以某种方式有所增大，从而适用1.05≤L1/L2≤1.4，进一步优选1.1≤L1/L2≤1.3，其中L1是所述风扇叶轮叶片在所述叶片边缘区段中的最大弦长，L2是所述风扇叶轮叶片在所述内部区段与所述叶片边缘区段之间的边界处的弦长，所述弦长均在风扇叶轮叶片的径向外置的叶片边缘处测得。
所述风扇叶轮叶片分别具有一个叶片前沿和一个叶片后沿。当所述凸起构建在所述叶片前沿上时，则实现用于减小噪声的特别有利的效果。在一个有利实施方案中，所述叶片后沿又具有凸状倒圆的弧形曲线。所述叶片前沿优选也弧形弯曲，但其半径大于叶片后沿，特别是叶片后沿半径的数倍。
此外，所述风扇叶轮的一个实施变体是有利的，在这个实施变体中，所述凸起以与所述风扇叶轮叶片一体成型的方式构建。所述叶轮优选由塑料制成，使得所有技术上影响气流的特征整合到这些风扇叶轮叶片中。
此外，所述风扇叶轮的一个进一步方案的特征在于，所述凸起具有指向周向的尖端。所述尖端优选相对所述风扇叶轮叶片的最大外半径径向朝内地间隔一定距离。这表明，所述凸起径向朝内地受到牵引，但这个尖端优选在工作期间限定一个假想圆，这个假想圆相对风扇叶轮的外半径间隔一定距离。
此外，所述风扇叶轮的一个实施变体是有利的，在这个实施变体中，所述凸起的尖端在所述叶片边缘区段中非中心地径向朝外错开。换句话说，以某种方式构建这个凸起，使得其指向周向的尖端相比于风扇叶轮叶片的内部区段更靠近风扇叶轮叶片的外半径。
此外，就所述风扇叶轮而言，这些叶轮叶片的一个技术方案在流体技术上有利地起作用并且有效减小噪声，在这个技术方案中，所述凸起的尖端以倒圆的方式构建。
所述风扇叶轮的其他有利实施方式在于，所述风扇叶轮叶片分别在其径向外部的叶片边缘上具有一个小翼。风扇叶轮叶片上的一个构造被定义为小翼，就这个构造而言，在风扇叶轮叶片上在径向端侧设有从底侧至顶侧的隆起或倒圆。此外，可以可选地在径向外部的叶片边缘上设置刷子。
在另一实施方式中，所述风扇叶轮叶片至少沿所述凸起具有与所述风扇叶轮叶片的其余区域相比更小的平均叶片厚度。
这些风扇叶轮叶片优选以某种方式构建，使得其分别限定一个围绕其径向中心的径向中部区域，在所述中部区域中，所述风扇叶轮叶片的弦长具有最大值。在此情况下，这个中部区域优选延伸至风扇叶轮叶片围绕其径向中心的最大径向延伸的30％。
此外，优选所述风扇叶轮的一个实施方案，在这个实施方案中，所有风扇叶轮叶片以全同的方式构建。
所述公开案还包括一种具有上述风扇叶轮的轴流式通风机。
附图说明
本发明的其他有利的进一步方案下面将参照附图结合本发明的优选实施例的描述更详细地对此进行说明。其中：
图1为本发明的风扇叶轮的轴向俯视图；
图2为图1所示风扇叶轮的侧视图；
图3为轴向线相对一侧的图1所示风扇叶轮的风扇叶轮叶片的细节图；
图4为图1所示风扇叶轮的风扇叶轮叶片的径向叶片边缘的轮廓图；
图5为图1所示风扇叶轮的风扇叶轮叶片的径向叶片边缘的另一轮廓图；
图6为相对现有技术的风扇叶轮，在采用图1所示风扇叶轮时的声压级相对频率的关系曲线图；
图7为图1所示风扇叶轮叶片相对现有技术的迎角曲线图；
图8为图1所示风扇叶轮叶片相对现有技术的弦长曲线图。
具体实施方式
图1-5示出轴流式通风机的风扇叶轮1的一个实施例，其中，五个全同的风扇叶轮叶片2从轮毂17出发径向朝外延伸并且围绕旋转轴RA形成叶片环。风扇叶轮叶片2的数量仅示例性地定为五个，但在替代性实施方案中也可以采用更多或更少的数量。
每个风扇叶轮叶片2都具有叶片后沿8、叶片前沿9和自由终止的径向叶片边缘5。各个风扇叶轮叶片2仅通过轮毂17连接在一起。叶片前沿8凸状地沿周向突出地倒圆并且分别限定一个弧形曲线，叶片前沿9从轮毂17出发基本上直线地径向朝外延伸。如图2中可以清楚看到的那样，风扇叶轮叶片2弯曲成形并且相对旋转平面RE而倾斜。在这些风扇叶轮叶片的各个轴向底侧上构建有沿周向定向的加固筋25，其部分地延伸到轮毂17并且在这个轮毂上在预定的轴向延伸范围内连接在一起。
风扇叶轮叶片2各具有一个径向内置的内部区段3和一个沿径向看直接连接至内部区段3的叶片边缘区段4，其延伸至各个叶片边缘5。在图1中以虚线示出内部区段3与叶片边缘区段4之间的边界13。在风扇叶轮叶片2中，径向外置的叶片边缘区段4通过以下方式而定义：这个叶片边缘区段在其径向延伸范围内具有局部的凸起6，这个凸起沿周向增大风扇叶轮叶片2在叶片边缘区段4中的弦长。因此，边界13设定在凸起6开始的位置上。在所示实施方案中，凸起6以基本上呈三角形的基本形状构建在各个叶片前沿9上，这个基本形状具有指向周向的倒圆尖端10。在图3中用元件符号12标示表明尖端10的平行于叶片边缘5的位置的线。在此可以看出，凸起6的尖端10相对风扇叶轮叶片2的最大外半径径向朝内地间隔一定距离，进而在叶片边缘区段4上沿径向看非中心地径向朝外错开。这一点通过凸起6的外沿的不同的角度曲线来实现，这些角度曲线一方面由叶片前沿9形成，另一方面由叶片边缘5形成。
参照图4，分别示出了风扇叶轮叶片2与凸起6相比相对旋转平面RE的不同的平均迎角α、β。风扇叶轮叶片2相对旋转平面RE的平均迎角α为35°，凸起6相对旋转平面RE的平均迎角β相当于10°。此外，沿风扇叶轮叶片2相对旋转平面RE的每个迎角总是小于沿凸起6相对旋转平面RE的每个迎角。还示出了风扇叶轮叶片2沿围绕径向中心的中部区域MB中的弦长L的总迎角μ，这个弦长将叶片后沿8上的边缘点XV1与叶片前沿9上的边缘点XV2连接在一起。在中部区域MB中，弦长L具有其最大值。
在所示实施方案中，凸起6一体成型地构建在风扇叶轮叶片2上，但仍然可以通过叶片前沿9的曲线跃变来清楚地确定和限制这个凸起的延伸以及由此所限定的弦延长。替代性实施方案在于，将这个凸起作为附件固定在各风扇叶轮叶片上。
凸起6在叶片边缘区段4中具有径向延伸，这个径向延伸由比率LS/LD所决定，其在所示情况下为0.88。LS是风扇叶轮叶片2至叶片边缘区段4的半径，LD是风扇叶轮叶片2的最大外半径。比率LS/LD应在0.7-1之间，特别是在0.85-0.98之间。
通过不同的弦长来确定凸起6沿周向的尺寸。通过凸起6沿垂直于旋转轴RA的方向以某种方式增大风扇叶轮叶片2的弦长，使得风扇叶轮叶片2包括凸起6在内的最大弦长L1与风扇叶轮叶片2不包括凸起6的弦长L2之比为1.2。这个比率应该在1.05-1.3之间，特别是在1.1-1.2之间。此外，如图4所示，凸起6的叶片厚度可以可选地大于其余风扇叶轮2的叶片厚度。
图6示出通过风扇叶轮2的本发明的技术方案所实现的优点，其用于减小不同频率f下的声压级Lp，其中实线77表示图1所示叶轮2的结果，虚线88表示没有凸起6的相同叶轮。基本上在整个频率曲线内，特别是在非常低的频率下，可以大幅降低声压级。
图7通过半径r相比于最大半径r_max的径向曲线示出具有图1所示凸起6的风扇叶轮叶片2的迎角μ相比于最大迎角μ_max的比率相对不具有凸起的现有技术(虚线)的比较。可以清楚地看到，在比率r/r_max为0.9时，叶片边缘区段4的开始处的迎角有所减小。
图8通过半径r相比于最大半径r_max的径向曲线示出具有图1所示凸起6的风扇叶轮叶片2的弦长L与最大弦长L_max的比相对不具有凸起的现有技术(虚线)的曲线图。弦长的最大值为风扇叶轮叶片2的整个径向延伸的0.7。在叶片边缘区段4中，弦长围绕凸起6局部地有所增大。

Claims (16)

1.一种轴流式通风机的风扇叶轮(1)，其具有多个围绕旋转轴(RA)布置在叶片环上的风扇叶轮叶片(2)，其中所述风扇叶轮叶片(2)中的至少一个具有径向内置的内部区段(3)和直接连接至所述内部区段(3)的邻接叶片边缘(5)的叶片边缘区段(4)，其中所述至少一个风扇叶轮叶片(2)在所述叶片边缘区段(4)的径向延伸范围内具有局部的凸起(6)，所述凸起构建在所述风扇叶轮叶片(2)的弦长的延长部中并且所述风扇叶轮叶片(2)在所述叶片边缘区段(4)中局部有所增大，且其中所述风扇叶轮叶片(2)相对所述风扇叶轮(1)的旋转平面(RE)的平均迎角(α)大于所述凸起(6)相对所述旋转平面(RE)的平均迎角(β)。
2.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，所述凸起(6)相对所述旋转平面(RE)的迎角(β)的值在2-15°之间，特别是在4-10°之间。
3.根据权利要求1或2所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(2)在其各个径向叶片边缘(5)上自由终止并且无连接。
4.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述至少一个风扇叶轮叶片(2)的邻接所述叶片边缘(5)的叶片边缘区段(4)设定在所述风扇叶轮叶片(2)的外部区域中，从而适用0.7≤LS/LD≤1，特别是0.85≤LS/LD≤0.95，其中LD为所述风扇叶轮叶片的最大半径，LS为所述风扇叶轮叶片至所述叶片边缘区段(4)的半径。
5.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(2)的弦长通过所述凸起(6)沿垂直于所述旋转轴(RA)的方向相对所述内部区段局部有所增大，从而适用1.05≤L1/L2≤1.4，特别是1.1≤L1/L2≤1.3，其中L1是所述风扇叶轮叶片(2)在所述叶片边缘区段中的最大弦长，L2是所述风扇叶轮叶片(2)在所述内部区段(3)与所述叶片边缘区段(4)之间的边界处的弦长。
6.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述至少一个风扇叶轮叶片(2)具有叶片前沿(9)和叶片后沿(8)，其中所述凸起构建在所述叶片前沿(9)上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述叶片后沿(8)具有凸状倒圆的弧形曲线。
8.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述凸起(6)以与所述风扇叶轮叶片(2)一体成型的方式构建。
9.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述凸起(6)具有指向周向的尖端(10)，所述尖端相对所述风扇叶轮叶片(2)的最大外半径径向朝内地间隔一定距离。
10.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述尖端(10)在所述叶片边缘区段(4)中非中心地径向朝外错开。
11.根据上述权利要求9或10中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述尖端(10)以倒圆的方式构建。
12.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(2)分别在其径向外部的叶片边缘(5)上具有一个小翼。
13.根据上述权利要求6-12中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(2)在所述凸起(6)的区域中的平均叶片厚度大于在所述风扇叶轮叶片(2)的其余区域中的平均叶片厚度。
14.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(2)具有围绕所述各个风扇叶轮叶片(2)的径向中心的径向中部区域(MB)并且所述风扇叶轮叶片(2)在所述中部区域(MB)中具有最大弦长。
15.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮的所有风扇叶轮叶片以全同的方式构建。
16.一种具有根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮的轴流式通风机。
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