CN116066410A - 一种换气通风用轴流风机 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种换气通风用轴流风机，包括多个第一级扇叶和安装在每个第一级扇叶叶顶位置的局部叶尖小翼，多个第一级扇叶呈环形分布；通过采用非均匀有理B型样条线形状的局部叶尖小翼，可有效提高了曲线的连续性，方便自由选择控制点的数量，并且该曲线作为一种广泛使用的曲线拟合方式，其简单易行，方便操作，同时本案通过采用局部叶尖小翼，可方便对叶顶位置的压力分布进行调节改善，从而有效改善间隙的压力差，而且由于叶尖小翼结构增加了叶顶间隙的流道长度，从而增加了间隙流动阻力，因此方便减小泄漏流，降低设备内的流动损失，增大风机全压，提高设备送风效率。
Description
技术领域
本发明涉及排风设备的技术领域，特别是涉及一种换气通风用轴流风机。
背景技术
轴流风机具有流量大、压力低、噪声小、安装方便等优点，广泛运用在流量要求较高而压力要求较低的场合，例如工厂、家庭、办公楼和公共场所等，其主要用于通风、换气、冷却，由于现有轴流风机的整体耗电量较大，因此提高其效率，降低流动损失具有重要的节能意义。
现有轴流风机在使用时，叶顶与风机机匣之间存在一定的间隙，因此在叶顶处会产生跨叶顶的泄漏流，是轴流风机内部流动损失的主要原因之一，占轴流风机总体内流损失的三分之一。因此开发一种能够有效控制轴流风机叶顶泄漏流动的叶顶结构符合节能减排政策，具有重要的社会意义和实际经济价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种换气通风用轴流风机。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种换气通风用轴流风机，包括多个第一级扇叶和安装在每个第一级扇叶叶顶位置的局部叶尖小翼，多个第一级扇叶呈环形分布，所述局部叶尖小翼包括安装在第一级扇叶吸力面上的第一小翼和安装在第一级扇叶压力面上的第二小翼；
其中，所述第一小翼的外边缘设置有第一外轮廓线，所述第二小翼的外边缘设置有第二外轮廓线，并且第一外轮廓线和第二外轮廓线均为非均匀有理B型样条线，第一小翼和第二小翼均靠近第一级扇叶的迎风端位置。
进一步地，还包括筒状机匣，筒状机匣内设置有转动筒，转动筒中部设置有芯轴，第一级扇叶安装在芯轴外壁上，转动筒的内壁上呈环形设置有多个第二级扇叶，第二级扇叶倾斜，并且第二级扇叶的弧形方向与第一级扇叶的弧形方向相反，第二级扇叶的外端与芯轴外壁接近，第一级扇叶的外端与转动筒内壁接近。
进一步地，转动筒的外壁上套设有移动筒，转动筒在移动筒内转动，移动筒的外壁上设置有多个滑块，滑块长度方向与移动筒轴线平行，多个滑块呈环形分布，筒状机匣内壁上开设有多个滑槽，多个滑槽呈环形分布，滑块滑动安装在滑槽内；
芯轴上设置有连接架，并且芯轴在连接架上转动，连接架的外端固定在移动筒上。
进一步地，转动筒与芯轴之间设置有传动单元，所述传动单元包括安装在芯轴端部的第一齿环，第一齿环上啮合设置有第一锥齿轮，第一锥齿轮上设置有传动轴，传动轴的外端设置有第二锥齿轮，转动筒的端面上设置有第二齿环，第二锥齿轮与第二齿环啮合连接；
传动轴的外壁上设置有固定板，并且传动轴在固定板上转动，固定板的外端固定在移动筒上。
进一步地，还包括插柱，插柱的外壁上设置有多个棱，芯轴的中部开设有棱形通孔，插柱滑动穿过棱形通孔，筒状机匣中部固定有电机，电机的输出端与插柱传动连接。
进一步地，电机与插柱之间传动连接有往复丝杠，往复丝杠外壁上螺装套设有螺套，螺套的外壁上固定有连接臂，连接臂外端固定在连接架上。
与现有技术相比本发明的有益效果为：通过采用非均匀有理B型样条线形状的局部叶尖小翼，可有效提高了曲线的连续性，方便自由选择控制点的数量，并且该曲线作为一种广泛使用的曲线拟合方式，其简单易行，方便操作，同时本案通过采用局部叶尖小翼，可方便对叶顶位置的压力分布进行调节改善，从而有效改善间隙的压力差，而且由于叶尖小翼结构增加了叶顶间隙的流道长度，从而增加了间隙流动阻力，因此方便减小泄漏流，降低设备内的流动损失，增大风机全压，提高设备送风效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中筒状机匣剖视结构示意图；
图3是图1中筒状机匣内部结构的放大示意图；
图4是图3中传动单元的放大示意图；
图5是图3中移动筒放大结构示意图；
图6是图5中移动筒剖视结构示意图；
图7是图6中第一级扇叶斜视放大结构示意图；
图8是本发明的局部叶尖小翼的线形示意图；
图9是本发明轴流风机与原始轴流风机的流量-全压曲线对比图；
图10是本发明轴流风机与原始轴流风机的流量-全压效率曲线对比图；
图11是本发明中8个控制点的叶尖小翼宽度/弦长的取值范围图；
附图中标记：1、第一控制点；2、第二控制点；3、第三控制点；4、第四控制点；5、第五控制点；6、第六控制点；7、第七控制点；8、第八控制点；9、前缘点；10、第一投影点；11、第二投影点；12、第三投影点；13、第四投影点；14、尾缘点；15、第一交点；16、第二交点；17、第三交点；18、第四交点；19、第一外轮廓线；20、第二外轮廓线；21、压力面型线；22、吸力面型线；23、叶型中弧线；24、第一小翼；25、第二小翼；26、筒状机匣；27、转动筒；28、芯轴；29、第一级扇叶；30、第二级扇叶；31、移动筒；32、滑块；33、滑槽；34、连接架；35、第一齿环；36、第一锥齿轮；37、传动轴；38、第二锥齿轮；39、第二齿环；40、固定板；41、电机；42、往复丝杠；43、螺套；44、连接臂；45、插柱。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。
如图1至图8所示，本发明的一种换气通风用轴流风机，包括多个第一级扇叶29和安装在每个第一级扇叶29叶顶位置的局部叶尖小翼，多个第一级扇叶29呈环形分布，所述局部叶尖小翼包括安装在第一级扇叶29吸力面上的第一小翼24和安装在第一级扇叶29压力面上的第二小翼25；
其中，所述第一小翼24的外边缘设置有第一外轮廓线19，所述第二小翼25的外边缘设置有第二外轮廓线20，并且第一外轮廓线19和第二外轮廓线20均为非均匀有理B型样条线，第一小翼24和第二小翼25均靠近第一级扇叶29的迎风端位置。
具体的，第一外轮廓线19上的B型样条线上依次划分有第一控制点1、第二控制点2、第三控制点3和第四控制点4，所述第一级扇叶29叶顶中部设有叶型中弧线23，叶型中弧线23上依次划分有第一投影点10、第二投影点11、第三投影点12和第四投影点13，第一控制点1、第二控制点2、第三控制点3、第四控制点4依次与第一投影点10、第二投影点11、第三投影点12、第四投影点13位置对应，其中对应位置的控制点和投影点之间连线垂直于第一级扇叶29吸力面的吸力面型线22。
第二外轮廓线20上的B型样条线上依次划分有第五控制点5、第六控制点6、第七控制点7和第八控制点8，并且第五控制点5、第六控制点6、第七控制点7、第八控制点8依次与叶型中弧线23上的第一投影点10、第二投影点11、第三投影点12、第四投影点13位置对应，其中对应位置的控制点和投影点之间的连线垂直于第一级扇叶29压力面的压力面型线21。
所述第一级扇叶29叶顶面上处于迎风端的中点设置为前缘点9，所述第一级扇叶29叶顶面上处于背风端的中点设置为尾缘点14，通过前缘点9和尾缘点14以便区分第一级扇叶29方位，第一投影点10与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的1.5％-3.5％，第二投影点11与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的15％-19％，第三投影点12与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的32％-38％，第四投影点13与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的45％-65％。
本实施例中，对于控制点和投影点的数量可根据实际情况进行调节。
通过采用非均匀有理B型样条线形状的局部叶尖小翼，可有效提高了曲线的连续性，方便自由选择控制点的数量，并且该曲线作为一种广泛使用的曲线拟合方式，其简单易行，方便操作，同时本案通过采用局部叶尖小翼，可方便对叶顶位置的压力分布进行调节改善，从而有效改善间隙的压力差，而且由于叶尖小翼结构增加了叶顶间隙的流道长度，从而增加了间隙流动阻力，因此方便减小泄漏流，降低设备内的流动损失，增大风机全压，提高设备送风效率。
如图8和图11所示，作为上述实施例的优选，所述第一控制点1位于吸力面型线22上，第二控制点2与第二投影点11之间连线与吸力面型线22的交点设为第一交点15，第二控制点2与第一交点15之间的距离设为LS2，所述叶型中弧线23的叶型弧长设为c，LS2与c的比值为4％-10％，第三控制点3与第三投影点12之间连线与吸力面型线22的交点设为第二交点16，第三控制点3与第二交点16之间的距离设为LS3，LS3与c的比值为8％-16％，第四控制点4位于吸力面型线22上，其中LS3大于LS2。
如图8和图11所示，作为上述实施例的优选，所述第五控制点5位于压力面型线21上，第六控制点6与第二投影点11之间连线与压力面型线21的交点设为第三交点17，第六控制点6与第三交点17之间距离设为LP6，LP6与c的比值为3％-8％，第七控制点7与第三投影点12之间连线与压力面型线21的交点设为第四交点18，第七控制点7与第四交点18之间距离设为LP7，LP7与c的比值为1％-4％，第八控制点8位于压力面型线21上，其中LP6大于LP7。
如图1至图6所示，作为上述实施例的优选，还包括筒状机匣26，筒状机匣26内设置有转动筒27，转动筒27中部设置有芯轴28，第一级扇叶29安装在芯轴28外壁上，转动筒27的内壁上呈环形设置有多个第二级扇叶30，第二级扇叶30倾斜，并且第二级扇叶30的弧形方向与第一级扇叶29的弧形方向相反，第二级扇叶30的外端与芯轴28外壁接近，第一级扇叶29的外端与转动筒27内壁接近。
具体的，筒状机匣26用于对其内部结构进行固定并且作为空气流通通道，转动转动筒27和芯轴28，并且使转动筒27和芯轴28的转动方向相反，转动筒27和芯轴28分别带动其上的第二级扇叶30和第一级扇叶29转动，由于第一级扇叶29与第二级扇叶30的弧形方向相反，因此，第一级扇叶29和第二级扇叶30可推动筒状机匣26内的空气呈单向流动状态，从而实现鼓风作用。
通过采用多个第一级扇叶29和多个第二级扇叶30同步反向转动的方式，可实现对空气的双重推动作用，有效提高了空气流速，提高设备工作效率，同时第二级扇叶30可对第一级扇叶29叶顶与转动筒27内壁之间的空隙进行补充，第一级扇叶29可对第二级扇叶30叶顶与芯轴28外壁之间的空隙进行补充，从而形成相互补充效果，方便降低空气在缝隙内的泄漏量，从而有效降低流动损失，提高设备工作效率。
如图2至图5所示，作为上述实施例的优选，转动筒27的外壁上套设有移动筒31，转动筒27在移动筒31内转动，移动筒31的外壁上设置有多个滑块32，滑块32长度方向与移动筒31轴线平行，多个滑块32呈环形分布，筒状机匣26内壁上开设有多个滑槽33，多个滑槽33呈环形分布，滑块32滑动安装在滑槽33内；
芯轴28上设置有连接架34，并且芯轴28在连接架34上转动，连接架34的外端固定在移动筒31上。
具体的，移动筒31和连接架34可对芯轴28和转动筒27进行支撑固定，当转动筒27和芯轴28转动时，可推动移动筒31沿滑槽33方向往复滑动，此时移动筒31带动滑块32在滑槽33内滑动，移动筒31通过连接架34带动芯轴28和转动筒27同步往复移动，将转动状态的多个第一级扇叶29和多个第二级扇叶30视为活塞结构，当该活塞结构沿筒状机匣26内空气流动方向移动时，其可对筒状机匣26内的空气再次施加一个推动力，从而进一步提高筒状机匣26内空气流速，当该活塞结构反向移动时，由于第一级扇叶29和第二级扇叶30持续推动空气流动，从而使空气快速补充至该活塞结构反向移动时所遗留的空间内，由于筒状机匣26的两端均与外界连通，借助于移动筒31的往复移动，可有效增大设备内的空气流动速度，提高工作效率。
如图1至图4所示，作为上述实施例的优选，转动筒27与芯轴28之间设置有传动单元，所述传动单元包括安装在芯轴28端部的第一齿环35，第一齿环35上啮合设置有第一锥齿轮36，第一锥齿轮36上设置有传动轴37，传动轴37的外端设置有第二锥齿轮38，转动筒27的端面上设置有第二齿环39，第二锥齿轮38与第二齿环39啮合连接；
传动轴37的外壁上设置有固定板40，并且传动轴37在固定板40上转动，固定板40的外端固定在移动筒31上。
具体的，当芯轴28转动时，芯轴28可带动第一齿环35和第一锥齿轮36转动，第一锥齿轮36通过传动轴37、第二锥齿轮38和第二齿环39可带动转动筒27转动，此时转动筒27与芯轴28同步反向转动，固定板40可对传动轴37进行支撑。
如图4所示，作为上述实施例的优选，还包括插柱45，插柱45的外壁上设置有多个棱，芯轴28的中部开设有棱形通孔，插柱45滑动穿过棱形通孔，筒状机匣26中部固定有电机41，电机41的输出端与插柱45传动连接。
具体的，电机41通过插柱45和插柱45上的棱带动芯轴28转动，从而带动设备运行，当移动筒31沿滑槽33方向滑动时，芯轴28可在插柱45上滑动，并且芯轴28与插柱45保持传动状态。
如图4所示，作为上述实施例的优选，电机41与插柱45之间传动连接有往复丝杠42，往复丝杠42外壁上螺装套设有螺套43，螺套43的外壁上固定有连接臂44，连接臂44外端固定在连接架34上。
具体的，当电机41带动往复丝杠42和插柱45转动时，往复丝杠42推动螺套43进行往复移动，螺套43可通过连接臂44带动连接架34进行往复移动，从而带动移动筒31沿筒状机匣26轴线方向进行往复移动，实现转动筒27和芯轴28的反向同步转动并往复移动的目的。
本发明的一种一种换气通风用轴流风机中的局部叶尖小翼的具体数据检测：
实施例
第一级扇叶29半径为450mm，叶片数为12，叶顶间隙为4.5mm，c为182mm。
第一投影点10与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的2％；
第二投影点11与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的17％；
第三投影点12与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的35％；
第四投影点13与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的55％；
第一控制点1位于吸力面型线22上；
LS2与c的比值为6％；
LS3与c的比值为第一投影点10％；
第四控制点4位于吸力面型线22上；
第五控制点5位于压力面型线21上；
LP6与c的比值为4％；
LP7与c比值为2％；
第八控制点8位于压力面型线21上；
从图9和图10中可以得出，通过在原型轴流风机第一级扇叶29叶顶前缘处添加局部叶尖小翼，风机全压提升1.9％，全压效率在满足GB19761-2020一级能效德的基础上提升1.1％。
实施例
第一级扇叶29半径为250mm，叶片数为7，叶顶间隙为2.5mm，c为100mm。
第一投影点10与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的1.5％；
第二投影点11与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的15％；
第三投影点12与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的32％；
第四投影点13与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的45％；
第一控制点1位于吸力面型线22上；
LS2与c的比值为4％；
LS3与c的比值为8％；
第四控制点4位于吸力面型线22上；
第五控制点5位于压力面型线21上；
LP6与c的比值为3％；
LP7与c比值为1％；
第八控制点8位于压力面型线21上。
实施例
第一级扇叶29半径为355mm，叶片数为10，叶顶间隙为3.55mm，c为155mm。
第一投影点10与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的3.5％；
第二投影点11与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的19％；
第三投影点12与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的38％；
第四投影点13与前缘点9之间的距离为叶型中弧线23长度的65％；
第一控制点1位于吸力面型线22上；
LS2与c的比值为10％；
LS3与c的比值为16％；
第四控制点4位于吸力面型线22上；
第五控制点5位于压力面型线21上；
LP6与c的比值为8％；
LP7与c比值为7％；
第八控制点8位于压力面型线21上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种换气通风用轴流风机，其特征在于，包括多个第一级扇叶（29）和安装在每个第一级扇叶（29）叶顶位置的局部叶尖小翼，多个第一级扇叶（29）呈环形分布，所述局部叶尖小翼包括安装在第一级扇叶（29）吸力面上的第一小翼（24）和安装在第一级扇叶（29）压力面上的第二小翼（25）；
其中，所述第一小翼（24）的外边缘设置有第一外轮廓线（19），所述第二小翼（25）的外边缘设置有第二外轮廓线（20），并且第一外轮廓线（19）和第二外轮廓线（20）均为非均匀有理B型样条线，第一小翼（24）和第二小翼（25）均靠近第一级扇叶（29）的迎风端位置。
2.如权利要求1所述的一种换气通风用轴流风机，其特征在于，还包括筒状机匣（26），筒状机匣（26）内设置有转动筒（27），转动筒（27）中部设置有芯轴（28），第一级扇叶（29）安装在芯轴（28）外壁上，转动筒（27）的内壁上呈环形设置有多个第二级扇叶（30），第二级扇叶（30）倾斜，并且第二级扇叶（30）的弧形方向与第一级扇叶（29）的弧形方向相反，第二级扇叶（30）的外端与芯轴（28）外壁接近，第一级扇叶（29）的外端与转动筒（27）内壁接近。
3.如权利要求2所述的一种换气通风用轴流风机，其特征在于，转动筒（27）的外壁上套设有移动筒（31），转动筒（27）在移动筒（31）内转动，移动筒（31）的外壁上设置有多个滑块（32），滑块（32）长度方向与移动筒（31）轴线平行，多个滑块（32）呈环形分布，筒状机匣（26）内壁上开设有多个滑槽（33），多个滑槽（33）呈环形分布，滑块（32）滑动安装在滑槽（33）内；
芯轴（28）上设置有连接架（34），并且芯轴（28）在连接架（34）上转动，连接架（34）的外端固定在移动筒（31）上。
4.如权利要求3所述的一种换气通风用轴流风机，其特征在于，转动筒（27）与芯轴（28）之间设置有传动单元，所述传动单元包括安装在芯轴（28）端部的第一齿环（35），第一齿环（35）上啮合设置有第一锥齿轮（36），第一锥齿轮（36）上设置有传动轴（37），传动轴（37）的外端设置有第二锥齿轮（38），转动筒（27）的端面上设置有第二齿环（39），第二锥齿轮（38）与第二齿环（39）啮合连接；
传动轴（37）的外壁上设置有固定板（40），并且传动轴（37）在固定板（40）上转动，固定板（40）的外端固定在移动筒（31）上。
5.如权利要求4所述的一种换气通风用轴流风机，其特征在于，还包括插柱（45），插柱（45）的外壁上设置有多个棱，芯轴（28）的中部开设有棱形通孔，插柱（45）滑动穿过棱形通孔，筒状机匣（26）中部固定有电机（41），电机（41）的输出端与插柱（45）传动连接。
6.如权利要求5所述的一种换气通风用轴流风机，其特征在于，电机（41）与插柱（45）之间传动连接有往复丝杠（42），往复丝杠（42）外壁上螺装套设有螺套（43），螺套（43）的外壁上固定有连接臂（44），连接臂（44）外端固定在连接架（34）上。
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Denomination of invention: An axial flow fan for ventilation and air exchange Granted publication date: 20230804 Pledgee: Deqing County Branch of China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: GUANGDONG ZHAOQING DETON Co.,Ltd. Registration number: Y2024980028089 |