CN113738697A - 具有三维弯曲的叶轮叶片的风扇叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风扇叶轮(1)，具有底盘(4)、盖盘(3)和围绕所述风扇叶轮(1)的旋转轴(RA)布置的叶轮叶片(2)，所述叶轮叶片分别沿着叶片长度从叶片前缘(5)延伸至叶片后缘(6)，其中所述叶轮叶片(2)被划分成以所述叶片前缘(5)为起点向所述叶片后缘(6)延伸的前段(10)、以所述叶片后缘(6)为起点向所述叶片前缘(5)延伸的后段(12)以及形成所述前段(10)与所述后段(12)之间的衔接的衔接段(11)，且其中，在从所述底盘(4)到所述盖盘(3)的延伸中，所述叶轮叶片(2)的所述前段(10)和所述后段(12)彼此相反地弯曲。

Description

具有三维弯曲的叶轮叶片的风扇叶轮
技术领域
本发明涉及一种具有三维弯曲的叶轮叶片的风扇叶轮。
背景技术
由现有技术已知具有相对于旋转方向前曲或后曲的叶轮叶片以及相对于风扇叶轮的旋转轴弯曲的叶轮叶片的风扇叶轮，例如参阅公开案DE 10 2017 114 679A1。
本案所介绍的风扇叶轮应用于通风空调技术领域的体积流量传导元件，例如所谓的空气处理机组。其中，强度且特别是转速强度(Drehzahlfestigkeit)起着决定性作用。一个临界点是风扇叶轮的叶轮叶片与底盘和/或盖盘之间的衔接处的材料应力。为了保证转速强度，现有技术往往会在衔接区域中设置半径。
发明内容
本发明的目的是在风扇叶轮的效率、噪声产生和实现更高转速的可能性方面进一步优化以往的风扇叶轮解决方案。
这个目的通过下述特征组合而达成。
本发明提出一种风扇叶轮，具有底盘、盖盘和围绕风扇叶轮的旋转轴布置的叶轮叶片，叶轮叶片分别沿着叶片长度从叶片前缘延伸至叶片后缘。其中，叶轮叶片被划分成以叶片前缘为起点向叶片后缘延伸的前段、以叶片后缘为起点向叶片前缘延伸的后段以及形成前段与后段之间的衔接的衔接段。在从底盘到盖盘的延伸中，叶轮叶片的前段和后段彼此相反地弯曲。
所述风扇叶轮的一个实施变体的特征在于：叶轮叶片的前段和后段相对于底盘与盖盘之间的最短连接彼此相反地弯曲，特别是三维弯曲。
在有利的技术方案中，叶轮叶片呈弧形弯曲。该弧形延伸的弧半径优选是恒定或基本恒定的。
此外，所述风扇叶轮的以下技术方案是有益的：前段的延伸占叶片长度的至少5％，优选占10％-40％。同样有利的是：后段的延伸占叶片长度的至少5％，优选占10％-40％。
在所述风扇叶轮中，衔接段将前段与后段连接起来。其中，该衔接特别是沿着叶片长度不断延伸。前段和后段的弯曲变换(也就是前段和后段彼此相反的弯曲)在衔接段中优选通过均匀的延伸而实现。
根据所述风扇叶轮从流体技术看有利的一个实施例，优选如下设置：前段朝向旋转轴弯曲，并且后段背离旋转轴弯曲。
在所述风扇叶轮中，底盘还优选具有轮毂，叶轮叶片固定或形成在轮毂上。轮毂形成关于马达的接口，并且或者由底盘一体形成，或者布置在底盘上。
进一步地，所述风扇叶轮具有盖盘，盖盘至少部分地、特别是完全覆盖叶轮叶片的轴向叶片端缘。于是，盖盘形成风扇叶轮的轴向吸入开口。
所述风扇叶轮的一个改进方案的特征在于：叶轮叶片在径向向内与底盘的外半径相隔距离(R)处收尾于底盘上，该距离占底盘的总直径(D)的至少5％，即R/D>0.05，进一步优选的范围为5％-25％，进一步优选地介于10％与15％之间。因此，叶轮叶片的末端相对于底盘的径向外缘明显内缩，使得流体在更长的距离上贴着底盘流动。
在一个实施例中，所述风扇叶轮的特征进一步在于：底盘在其径向外缘段处具有椭圆形截面，使得底盘的径向外缘平行于或基本平行于旋转轴延伸。
在一个示范性技术方案中，盖盘还具有位于径向内侧的区段，该区段限定平行于旋转轴的轴向延伸。叶轮叶片不贴靠轴向延伸的区段。而后，盖盘进一步地特别是沿径向延伸并且以贴靠的方式覆盖叶轮叶片。
此外，所述盖盘的以下技术方案是有利的：从侧向截面看，盖盘具有至少局部弯曲的延伸部分，并且在其径向外缘段处限定轴向变向。
在所述风扇叶轮的一个有利实施中，进一步如下设置：叶轮叶片从叶片前缘到叶片后缘分别沿径向向外并围绕旋转轴延伸。因此，叶轮叶片相对旋转方向前曲或后曲。
本发明的风扇叶轮特别是被设计成径流式叶轮或斜流式叶轮。优选地，所述风扇叶轮特别是用塑料一体制成。但是，也可以使用由金属、特别是由钣金构成的多件式叶轮。
附图说明
关于本发明其他有利改进方案的特征下面参照附图并结合本发明的优选实施予以详细说明。其中：
图1为实施为径流式叶轮的风扇叶轮的第一透视图；
图2为图1中的风扇叶轮的第二透视图；
图3为图1中的风扇叶轮的第一透视性剖面图；
图4为图1中的风扇叶轮的第二透视性剖面图。
具体实施方式
图1和图2以透视图示出实施为一体式径流式叶轮的风扇叶轮1，具有底盘4、限定吸入开口25的盖盘3以及在底盘4与盖盘3之间后曲布置在围绕旋转轴RA的叶片环中的叶轮叶片2。
叶轮叶片2从由底盘4所形成的轮毂9自入口侧叶片前缘5沿周向并且沿径向向外延伸至出口侧叶片后缘6。盖盘3完全覆盖叶轮叶片2的轴向端缘。工作时，流体被吸入开口25轴向吸入并且经由形成在叶轮叶片2之间的通道被径向吹出。
参考图3和图4可以清楚了解叶轮叶片2的几何形状。沿着从叶片前缘5到叶片后缘6的叶片长度，每个叶轮叶片均具有三个区段，也就是以叶片前缘5为起点向叶片后缘6延伸的前段10、以叶片后缘6为起点向叶片前缘5延伸的后段12以及形成前段10与后段12之间的衔接的衔接段11。图3中的剖面清楚图示了前段10，而图4中的剖面清楚图示了后段。在叶轮叶片2从底盘4到盖盘3的延伸中，前段10和后段12相对于旋转轴RA呈相反的弧形并且三维弯曲。图中以直线8、8’标示底盘4与盖盘3之间的最短连接，以便能更好地了解弯曲情况。其中的弧形弯曲是这样的：叶轮叶片2的前段10和后段12彼此相反地三维弯曲，其中在图示实施例中，前段10朝向旋转轴弯曲(参见图3)，后段12背离旋转轴弯曲(参见图4)。然而，朝向旋转轴RA的弯曲和背离旋转轴的弯曲也可以反过来实施。叶轮叶片2与底盘4和盖盘3的衔接均是以倾斜于旋转轴的方式进行。因此从侧向截面看，叶轮叶片2与底盘4共同地在前段10和后段12中分别形成V形连接区域18、18’，其中叶轮叶片2和底盘4在后段12中所形成的连接区域18’的张角明显小于前段10中的连接区域18的张角。
前段10和后段12的延伸分别约占叶片总长的30％，位于二者之间的衔接段11占余下部分。其中，衔接段11沿着叶片长度不断延伸，使得叶轮叶片2从前段10到后段12沿着叶片长度的弯曲变向在叶轮叶片2的整个轴向高度上是均匀无陡变的。
参考图1和图3所示，叶轮叶片2相对于底盘4的外半径(即最外边缘)明显地径向内缩设置或者说收尾。图1相应示出叶片后缘6与底盘4的外半径之间的距离R。距离R与底盘的最大总直径D的比率被定为R/D＝0.13。
此外，盖盘3和底盘4均为特殊成形。沿径向从内向外看，盖盘3首先具有区段21，该区段沿轴向平行于旋转轴RA延伸并且限定吸入开口25。从侧向截面看，接下来是覆盖叶轮叶片2的弧形弯曲延伸部分，该延伸部分在径向外缘段23中像翼尖小翼(Winglet)那样重又转变到平行于旋转轴RA的轴向。因此，盖盘3通过自身的径向延伸完成一次完整的轴向变向。如图4所示，外缘段23邻接叶轮叶片2。
底盘4在其径向外缘段22处具有椭圆形截面并且从沿径向向外延伸转变成轴向延伸，使得底盘4的径向外缘平行于或基本平行于旋转轴RA延伸。
本发明的实施不限于上述实施例。确切地说，上文同样做出说明的变体可相应地应用于附图所示的实施，例如，叶轮叶片在邻接叶片后缘的后段中朝向旋转轴弯曲，而在邻接叶片前缘的前段中相反地背离旋转轴弯曲。也可以在底盘和/或盖盘上采用替代形式。

Claims (15)

1.一种风扇叶轮(1)，具有底盘(4)、盖盘(3)和围绕所述风扇叶轮(1)的旋转轴(RA)布置的叶轮叶片(2)，所述叶轮叶片分别沿着叶片长度从叶片前缘(5)延伸至叶片后缘(6)，其中所述叶轮叶片(2)被划分成以所述叶片前缘(5)为起点向所述叶片后缘(6)延伸的前段(10)、以所述叶片后缘(6)为起点向所述叶片前缘(5)延伸的后段(12)以及形成所述前段(10)与所述后段(12)之间的衔接的衔接段(11)，且其中，在从所述底盘(4)到所述盖盘(3)的延伸中，所述叶轮叶片(2)的所述前段(10)和所述后段(12)彼此相反地弯曲。
2.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，所述叶轮叶片(2)的所述前段(10)和所述后段(12)相对于所述底盘(4)与所述盖盘(3)之间的最短连接彼此相反地弯曲。
3.根据权利要求1或2所述的风扇叶轮，其特征在于，所述叶轮叶片(2)呈弧形弯曲。
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，所述前段(10)的延伸占所述叶片长度的至少5％，特别是占10％-40％。
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，所述后段(12)的延伸占所述叶片长度的至少5％，特别是占10％-40％。
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，所述衔接段(11)沿着所述叶片长度不断延伸。
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，所述前段(10)朝向所述旋转轴(RA)弯曲，并且所述后段(12)背离所述旋转轴(RA)弯曲。
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，所述底盘(4)具有或形成所述风扇叶轮(1)的轮毂(9)，所述轮毂形成关于马达的接口，并且，所述叶轮叶片(2)固定或形成在所述轮毂上。
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，所述盖盘(3)至少部分地、特别是完全覆盖所述叶轮叶片(2)的轴向叶片端缘。
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，所述叶轮叶片(2)在径向向内与所述底盘(4)的外半径相隔距离(R)处收尾于所述底盘(4)上，所述距离占所述底盘的总直径(D)的至少5％，特别是占5％-25％且优选占10％-15％，即R/D>0.05，特别是0.05≤R/D≤0.25且优选为0.10≤R/D≤0.15。
11.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述底盘(4)在其径向外缘段(22)处具有椭圆形截面，使得所述底盘的径向外缘平行于或基本平行于所述旋转轴(RA)延伸。
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，所述盖盘(3)具有位于径向内侧的区段(21)，所述区段具有平行于或基本平行于所述旋转轴(RA)的轴向延伸。
13.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，从侧向截面看，所述盖盘(3)具有弯曲的延伸部分，并且在其径向外缘段(23)处限定轴向变向。
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，所述叶轮叶片(2)从所述叶片前缘(5)到所述叶片后缘(6)分别沿径向向外并围绕所述旋转轴(RA)延伸。
15.根据上述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，被设计成一体式径流式叶轮或斜流式叶轮。
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