CN117419071A - 风叶组件及具有该风叶组件的轴流风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风叶组件及具有该风叶组件的轴流风机。风叶组件包括轮毂以及多个叶片；多个叶片连接在轮毂的外周壁上，且在轮毂的周向上间隔开设置；多个叶片沿轮毂的轴向向进风方向弯曲，叶片的叶根至叶片的叶尖两侧分别具有第一叶边和第二叶边，第一叶边呈曲线形，第二叶边呈圆弧形；第一叶边的厚度小于第二叶边的厚度，且第一叶边与空气先接触以切割空气。本发明叶片的表面以曲面过渡，能够使空气贴合叶片流动，叶片的风阻系数较低，空气的流动更为顺畅，增加整体的风量，能效比较高，且叶片弯曲增加了叶片与空气的接触面，更有利于叶片送风，进一步提高叶片的送风量。

Description

风叶组件及具有该风叶组件的轴流风机

技术领域

本发明属于轴流风机技术领域，具体涉及一种风叶组件及具有该风叶组件的轴流风机。

背景技术

近年来畜牧业行业发展迅速，畜牧业对养殖的空气环境要求越来越高，良好的通风条件更有利于养殖物的健康成长，而通风机的送风效率成为主要因素。其中，风量和通风静压是通风机设计的关键。目前的研究设计主要从风机节能和风机系统节能两个方面进行深入研究。风机研究开发系列化，提高节能效果，可以从电机、风叶、风筒、百叶窗等方面进行研究或结合整个养殖舍风路来设计，也就是EPC设计研究。其中，风机的研究开发成为节能的关键。随着养殖舍密闭环境标准的提高以及精准送风需求的提出，市场中的大多数风机由于静压低，无法实现长距离送风和精准送风，且未来的风机静压由25pa~50pa向100pa~150pa发展的趋势。

发明内容

本发明提供一种风叶组件及具有该风叶组件的轴流风机，能够解决现有的风机由于静压低，无法实现长距离送风和精准送风的技术问题。

本发明提供风叶组件，其包括轮毂以及多个叶片；

多个叶片连接在轮毂的外周壁上，且在轮毂的周向上间隔开设置；多个叶片沿轮毂的轴向向进风方向弯曲；

叶片的叶根至叶片的叶尖两侧分别具有第一叶边和第二叶边，第一叶边呈曲线形，第二叶边呈圆弧形。

在一些实施方式中，叶片的中部向出风方向凸出，以使叶片朝向进风方向的一侧形成凹面。

在一些实施方式中，凹面具有最大弯曲处，最大弯曲处在水平方向的延伸线与叶片的叶尖中部延伸线之间具有夹角θ，夹角θ的范围为55°~60°。

在一些实施方式中，第一叶边的厚度小于第二叶边的厚度，且第一叶边与空气先接触以切割空气。

在一些实施方式中，第一叶边的厚度逐渐减小形成切角。

在一些实施方式中，第二叶边在厚度方向上以圆角过渡。

在一些实施方式中，叶片的叶根倾斜安装在轮毂上，叶片的叶根与轮毂之间的倾斜安装角为28°~35°。

在一些实施方式中，叶片的表面以曲面过渡。

一种轴流风机，其包括风筒以及上述的风叶组件，轮毂和多个叶片设置在风筒中。

本发明提供的一种风叶组件及具有该风叶组件的轴流风机，具有以下有益效果：

叶片的表面能够与空气贴合叶片流动，叶片的向进风方向弯曲，使叶片增大与空气的接触面积，增加整体的风量，能效比较高，更有利于叶片送风，进一步提高叶片的送风量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例的风叶组件的示意图；

图2为本发明实施例的风叶组件的侧视图；

图3为本发明实施例的第一叶边和第二叶边的示意图；

图4为本发明实施例的轴流风机的示意图；

图5本发明实施例的风筒的示意图；

图6为带集流器和拢风筒的传统36寸轴流风机和本发明带集流器和拢风筒的轴流风机的仿真速度流线图；

图7为带集流器和拢风筒的传统36寸轴流风机和本发明带集流器和拢风筒的轴流风机的仿真出口面速度云图；

图8为带集流器和拢风筒的传统36寸轴流风机和本发明带集流器和拢风筒的轴流风机的仿真出口面压力云图；

图9本发明风叶组件的压力云图。

附图：1-轮毂；101-轴孔；2-叶片；201-第一叶边；202-第二叶边；203-叶根；204-叶尖；205-凹面；3-风筒。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

结合参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，提供一种风叶组件，其包括轮毂1以及多个叶片2；多个叶片2连接在轮毂1的外周壁上，且在轮毂1的周向上间隔开设置；多个叶片2沿轮毂1的轴向向进风方向弯曲出风的方向后仰，叶片2的表面以曲面过渡。

叶片2的表面以曲面过渡，能够使空气贴合叶片2流动，叶片2的风阻系数较低，空气的流动更为顺畅，增加整体的风量，提高静压力，且叶片2弯曲增加了叶片2与空气的接触面，更有利于叶片2送风，进一步提高叶片2的送风量，可实现远距离送风和精准送风。

叶片2为弯扭叶片2，叶片2的中部向出风方向凸出，以使叶片2朝向进风方向的一侧形成凹面205。叶片2的叶根203至叶片2的中部向出风方向凸出，叶片2的中部至叶片2的叶尖204向进风方向弯曲，以使叶片2的弯曲最大处靠近出风方向。进风时，空气较为集中地进入吹向凹面205，凹面205容纳更多的风量，为整体旋转提供更大的动力，进一步增加整体的扫风量。

凹面205具有最大弯曲处，最大弯曲处在水平方向的延伸线与叶片2的叶尖204中部延伸线之间具有夹角θ，夹角θ的范围为55°~60°。叶片2整体为向出风方向弯曲的弓形，根据仿真结构计算所得，优选为57°。结合参见图6和图7所示，不同的后仰角度的风量不一样，在该范围内仿真得出的风量和能效比更大，速度云图的出风速度更大，不在此范围内，会使风机的风量下降，风速降低，会使得整体性能降低。

作为一种具体的实施方式，多个叶片2以轮毂1的中轴线为中心，沿轮毂1的周向以120°、90°、72°分别设置叶片2的数量为3、4、5，优选为3个，可根据实际需求选择，叶片2数量的增加，实际能耗也增加，多个叶片2均匀间隔设置能够确保受力平衡和送风均匀。

作为一种具体的实施方式，多个叶片2以一定倾斜角度安装在轮毂1上，叶片2的叶根203与轮毂1之间的倾斜安装角为28°~35°，优选为32.3°。倾斜设置可以确保出风方向，提升风叶组件的风量和能效比，倾斜角度可以根据叶片2的安装角来调整。

叶片2相对轮毂1的周向以逆时针弯曲。逆时针的弯曲方向顺风，风阻更小，风叶组件转动的过程中，整体与空气的接触面比顺时针弯曲大，并且与出风方向更贴合，风量也更大。

结合参见图3所示，叶片2的叶根203至叶片2的叶尖204两侧分别具有第一叶边201和第二叶边202，第一叶边201呈曲线形，第二叶边202呈圆弧形，叶片2的叶尖204以圆弧从第一叶边201过渡到第二叶边202。叶片2的叶根203呈圆弧形，与轮毂1连接后形成强度较好的叶片2结构。本发明的叶根203、叶尖204、第一叶边201和第二叶边202形成的叶片2，整体轮廓结构更有利于送风，更有助于推动空气流动，使风叶组件具有较好的送风效果。

第一叶边201的厚度小于第二叶边202的厚度，且第一叶边201与空气先接触以切割空气。

具体的，第一叶边201的厚度逐渐减小形成切角，第二叶边202在厚度方向上以圆角过渡。

在本实施例中，第一叶边201的结构更有助于优化叶片2的形状结构，更好地减少叶片2产生的风阻，第一叶边201和第二叶边202相配合使用，可以在接触空气的同时降低空气摩擦阻力，并对出风时形成静压力，进而提高进风量，第二叶边202以圆角过渡使叶片2变得更薄，进一步降低叶片2的重量。

结合参见图4和图5所示，一种轴流风机，其包括风筒3以及上述的风叶组件，轮毂1和多个叶片2设置在风筒3中，轮毂1上设置有个贯穿轮毂1中心的轴孔101，轴孔101插入有带动轮毂1转动的转轴。具体的，风筒3的一端设置有用于进风的集流器，风筒3的另一端设置有用于出风的拢风筒，集流器和拢风筒分别为扩口结构，使叶片2旋转的过程中，在风筒3中产生较高的静压力。

本发明的轴流风机安装方便，可以在养殖场任意位置进行安装，适合大型畜牧业养殖场的通风降温需求，最重要的是可以实现高静压养殖场的远距离送风需求和精准送风需求，供用户长期连续的使用。

风筒3和轮毂1的材料为铝合金，叶片2的材料为塑料。

作为一种具体的实施方式，叶片2的直径为D，叶片2的厚度为2~8mm，优选为5mm，此种结构更为轻盈，可以满足在一定负压情况下产生形变，且加工方便，有利于进行量产，提高生产效率。

作为一种具体的实施方式，轮毂1的直径为d，轮毂1的材料为铝合金，刚性强，在高转速情况下，具有不易变形的特点，长期使用时轮毂1结构稳定性好。

作为一种具体的实施方式，风筒3呈圆环形，风筒3的直径为1.01D，厚度为5~10mm，优选为8mm。风筒3的材料可以为铝合金材料，还可以用塑料3D打印制成，结构轻盈，加工方便，在高静压力和高速气流下变形程度较小，具有较好的强度。叶片2在风筒3内转动时，可以风筒3内部产生静压力，风筒3起到整流作用，引导出风，可增加出风速度和出风距离。

叶片2的叶尖204与风筒3之间留有间隙，轮毂1带动多个叶片2转动的过程中在风筒3中形成静压力。

具体的，叶片2的叶尖204与风筒3之间的间隙为0.01D，合适的间隙能够增加风叶组件的工作效率和提高出风的静压力。

下表为在相同条件下，本风叶组件与传统叶片2在相同转速下的仿真数据对比，表中可以看出，960rpm时，本风叶组件相较传统的叶片2能效比高11.7%，风量大24.8%。在相同的转速情况下，本发明的风叶组件输出的风量更大，能效比更高。

结合参见图6，从图中可以看出本发明的轴流风机出风量更大，且出风较为均匀，最大风速为5.55m/s。结合参见图7，从图中可以看出本发明轴流风机的出风速度更大，为5.57m/s。结合参见图8，本轴力风机的出口压力较大，压力值为109.2Pa，出口压力值决定了出风的送风距离，出风静压力越大，出风可以吹出的距离越大，更有利于送风，出风压力值的大小是评判风机性能的标准。结合参见图9，叶片2的叶尖204压力值较大，有利于送风，本发明的风叶组件综合性能优于传统风叶。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上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 (8)

1.一种风叶组件，包括：轮毂（1）以及多个叶片（2），其特征在于：

多个所述叶片（2）连接在所述轮毂（1）的外周壁上，且在所述轮毂（1）的周向上间隔开设置；多个所述叶片（2）沿所述轮毂（1）的轴向向进风方向弯曲；

所述叶片（2）的叶根（203）至所述叶片（2）的叶尖（204）两侧分别具有第一叶边（201）和第二叶边（202），所述第一叶边（201）呈曲线形，所述第二叶边（202）呈圆弧形；

所述第一叶边（201）的厚度小于所述第二叶边（202）的厚度，且所述第一叶边（201）与空气先接触以切割空气。

2.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述叶片（2）的中部向出风方向凸出，以使所述叶片（2）朝向进风方向的一侧形成凹面（205）。

3.根据权利要求2所述风叶组件，其特征在于，所述凹面（205）具有最大弯曲处，所述最大弯曲处在水平方向的延伸线与所述叶片（2）的叶尖（204）中部延伸线之间具有夹角θ，所述夹角θ的范围为55°~60°。

4.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述第一叶边（201）的厚度逐渐减小形成切角。

5.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述第二叶边（202）在厚度方向上以圆角过渡。

6.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述叶片（2）的叶根（203）倾斜安装在所述轮毂（1）上，所述叶片（2）的叶根（203）与所述轮毂（1）之间的倾斜安装角为28°~35°。

7.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述叶片（2）的表面以曲面过渡。

8.一种轴流风机，其特征在于，包括风筒（3）以及权利要求1至7任一项所述的风叶组件，所述轮毂（1）和多个所述叶片（2）设置在所述风筒（3）中。