CN1501000A - 涡轮风扇 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种涡轮风扇，其叶片的垂直投影面形成机翼型的两侧有凸起的正压面和凹陷的负压面，并在主板和挡板之间放射状垂直安装有该多个叶片，所述叶片以连接前端点和后端点的弦为标准，其垂直投影面位于所述弦的同一侧并在其主体部分的后端部负压面侧，具有凸起所形成部分负压面的后端涡流防止部分。这种叶片在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量并减少噪音。因此，借助这种超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够减少制作费用，缩短制作时间，并能够减轻整个风扇的重量。

Description

涡轮风扇

技术领域

本发明涉及一种通风领域的涡轮风扇，具体地说，特别是涉及一种在维持相同风量和电力消耗的情况下，为了节约制作费用和制作时间而研发的超薄叶片的涡轮风扇。

背景技术

一般的送风扇通过叶片和转子的旋转力压送空气，广泛的应用在冰箱、空气净化器和吸尘器等产品上。

送风扇根据空气的吸入和导出方式的不同及形状，可以分为轴流风扇、离心风扇和涡轮风扇。

在这些风扇中，涡轮风扇是唯一一种采用空气从轴的方向流入并通过叶片方式的，也就是采用了通过风扇侧面放射状导出的方式。因为这种方式，使空气能够自然地流入风机内部并导出，因此，不需要额外的管道。比较适合于大型产品(如吸顶式空气净化器)。

请参阅图1至图3所示，是现有涡轮风扇的结构，图1为平面图，图2为侧剖面图，图3为表示叶片垂直投影面的平面图。

如图所示，现有的涡轮风扇包括主体部分1，形成主体1的下部并安装设有风扇电机5的主板2，沿主板2内侧面相距一定间隔的多个叶片3和沿叶片3上端相连接的挡板4。

为了吸入空气，主体部分1上部形成了吸入口7，中间部分为了把空气引向排出的方向形成了一个通道6，侧面部分形成了把吸入的空气排出去的排出口8。

因此，当风扇电机5驱动之后，主体部分1开始旋转并且带动与主体部分1连接在一起的叶片3转动，外面的空气通过主体部分下面的吸入口7进入，并沿着通道6排出到排出口8。

另外，叶片3的垂直投影面形成机翼型(aerofoil)，在其两侧形成有凸出的正压面31和凹陷的负压面32，并放射状垂直安装在主板2和挡板4之间。

这里所说的机翼型是指1950年由NACA(美国航空咨询委员会)开发的流线翼形，这是根据下列理论设计出来的叶片形状。

图4表示现有涡轮风扇叶片垂直投影面的平面图，把作为叶片内侧末端端点的前端点O作为原点，并把连接原点和叶片外侧末端端点的后端点Z的虚拟直线作为X轴形成了一个直角坐标系。

所述机翼型理论(NACA4-Digit Aerofoil)是利用描述叶片厚度的厚度函数(thickness function：yt)和描述其厚度的平均值所形成的抛物线的拱形线33函数(camberline function：yc)，通过下列数学式，把叶片的正压面及负压面所形成的抛物线表示在坐标上所得到的。

首先，厚度函数yt如数学式1：

【数学式1】

$\mathrm{yt}\left(x\right)=\frac{\mathrm{tc}}{0.2}0.2969\sqrt{x}-0.126x-0.3526x^2+{0.3100x}^3-0.1015x^4$

拱形线函数yc如数学式2：

【数学式2】

oDx＜p的时候， $\mathrm{yc}\left(x\right)=\frac{M}{\sqrt{P}}2\mathrm{px}-x^2$

pDxD1的时候， $\mathrm{yc}\left(x\right)=\frac{M}{\sqrt{1-P}}(1-2p+2\mathrm{px}-x^2)$

在这里，M表示最大拱形的Y坐标，而p表示最大拱形的X坐标。因此，表示叶片正压面31所形成抛物线的数学式如数学式3：

【数学式3】

xu＝x-yt(x)sinθ′    yu＝yc(x)+yt(x)cosθ

在这里，

oDx＜p的时候， $\mathrm{\θ}=\arctan 2\frac{M}{\sqrt{P}}(p-x)$

pDxD1的时候， $\mathrm{\θ}=\arctan 2\frac{M}{\sqrt{1-P}}(p-x)$

另外，表示叶片负压面32所形成抛物线的数学式如数学式4：

【数学式4】

xl＝x+yt(x)sinθ′    yl＝yc(x)-yt(x)cosθ

在这里，θ值与在所述叶片正压面31所形成抛物线的情况相同。但是，根据所述方式所制作的叶片，因为其厚度比较厚，因此，存在发生同一风量时的电力消耗大、噪音大等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的缺陷，而提供一种涡轮风扇。该涡轮风扇具有超薄的叶片。这种叶片在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量并减少噪音。因此，借助这种超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够减少制作费用，缩短制作时间，并能够减轻整个风扇的重量。

本发明的目的及其解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的涡轮风扇，其叶片的垂直投影面形成机翼型的两侧，具有凸起的正压面和凹陷的负压面，并在主板和挡板之间放射状垂直安装有该多个叶片，所述叶片，具有以连接前端点和后端点的弦为标准，其垂直投影面位于所述弦的同一侧的主体部分；所述主体部分，在其后端部负压面侧，具有凸起所形成部分负压面的后端部涡流防止部分。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的涡轮风扇，其中所述的叶片中，是把前端点作为原点，把连接其原点和后端点的虚拟直线作为X轴的直角坐标系作为标准，在垂直投影面中，形成所述正压面的抛物线，由数学式3所得的坐标组成，该表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为：

xu＝x-yt(x)sinθ′    yu＝yc(x)+yt(x)cosθ

在这里，

oDx＜p的时候， $\mathrm{\θ}=\arctan 2\frac{M}{\sqrt{P}}(p-x)$

pDxD1的时候， $\mathrm{\θ}=\arctan 2\frac{M}{\sqrt{1-P}}(p-x)$

前述的涡轮风扇，其中所述的叶片，在其垂直投影面上，形成所述主体部分负压面的抛物线，由数学式2所得的坐标组成，该拱形线函数yc如数学式2为：

oDx＜p的时候， $\mathrm{yc}\left(x\right)=\frac{M}{\sqrt{P}}2\mathrm{px}-x^2$

pDxD1的时候， $\mathrm{yc}\left(x\right)=\frac{M}{\sqrt{1-P}}(1-2p+2\mathrm{px}-x^2)$

在这里，M表示最大拱形的Y坐标，而p表示最大拱形的X坐标。

前述的涡轮风扇，其中所述的叶片，在其垂直投影面上，所述后端部涡流防止部分所形成的负压面抛物线，由数学式4所得的坐标组成，该表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为：

xl＝x+yt(x)sinθ′    yl＝yc(x)-yt(x)cosθ

在这里，θ值与在所述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。

前述的涡轮风扇，其中所述的叶片的后端部涡流防止部分的弦的长度是所述主体部分弦的长度的40％以下。

前述的涡轮风扇，其中所述的叶片，其在所述主体部分的前端部负压面侧，具有凸起所形成的前端部涡流防止部分。

前述的涡轮风扇，其中所述的叶片，在其垂直投影面上，所述前端部涡流防止部分所形成的负压面抛物线，由数学式4所得的坐标组成，该数学式4为：

xl＝x+yt(x)sinθ′    yl＝yc(x)-yt(x)cosθ

在这里，θ值与在所述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。

前述的涡轮风扇，其中所述的叶片的前端部涡流防止部分的弦的长度是所述主体部分弦的长度的40％以下。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，由以上的技术方案可知，本发明涡轮风扇，其叶片的垂直投影面形成翼剖面的两侧有凸起的正压面和凹陷的负压面，并在主板和挡板之间放射状垂直安装有该多个叶片，所述叶片以连接前端点和后端点的弦为标准，其垂直投影面位于所述弦的同一侧并在其主体部分的后端部负压面侧，具有凸起所形成部分负压面的后端涡流防止部分。这种叶片在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量并减少噪音。所提供的叶片在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量并减少噪音。因此，借助这种超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够减少制作费用，缩短制作时间，并能够减轻整个风扇的重量。

综上所述，本发明借由超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够减少制作费用，缩短制作时间，并能够减轻整个风扇的重量。其在技术发展空间有限的领域中，不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的发明。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本发明的具体实施方式由以下的实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1至图4是现有涡轮风扇的示意图。

图1为平面图。

图2为侧剖面图。

图3为表示叶片垂直投影面的平面图。

图4为在直角坐标系上表示叶片垂直投影面的平面图。

图5为本发明涡轮风扇的叶片垂直投影面平面图。

图6为对现有涡轮风扇的叶片和本发明涡轮风扇的叶片的性能比较图。

图7为根据本发明涡轮风扇的叶片的又一种实例的垂直投影面平面图。

**附图中主要零部件的标号说明**

O   前端点               Z： 后端点

C   弦                   31：正压面

34：负压面               35：部分负压面

41：主体部分             42：前端涡流防止部分

43：后端涡流防止部分

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的涡轮风扇其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图5所示，根据本发明提出的涡轮风扇的叶片，以连接前端点O和后端点Z的弦C为标准，具有所有的垂直投影面位于弦C的上部的主体部分，并在其主体部分的后端部负压面侧，具有凸起所形成部分负压面的后端涡流防止部分。

在叶片的垂直投影面上，前端点O是指叶片内侧末端的端点，后端点Z是指叶片外侧末端的端点。

另外，根据本发明所制作的叶片的主体部分，以连接前端点O和后端点Z的弦C为标准，所有垂直投影面全部位于所述弦C的上部。这与图4中所示的现有涡轮风扇叶片的情况形成鲜明的对比。在这种情况下，以连接前端点O和后端点Z的弦C为标准，一部分垂直投影面留在弦C的下部。

因此，是在维持现有涡轮风扇叶片正压面31抛物线的形状的同时，把负压面34的抛物线往上移并在后端部形成既定的凸起部分，结果能够达到减少叶片厚度的目的。

在这里值得指出，本发明中的叶片正压面是根据已有的机翼型理论中求得正压面31抛物线的数学式3得到的，而且，保留了叶片正压面31抛物线原来的形状，只把负压面34抛物线往上移动了一些，这一点是值得肯定的。

另外，本发明涡轮风扇叶片主体部分41的负压面34，其负压面34所形成的抛物线应由数学式2所得的坐标形成。

即，上述数学式2在原来的方式中是求得形成拱形线33的抛物线的公式，在本发明中，它起到了界定我们减少叶片厚度的极限的作用。

另外，本发明涡轮风扇叶片后端涡流防止部分43所形成的部分负压面36的抛物线，由数学式4所得的坐标组成。

这样的后端涡流防止部分43，只使作为空气流入部分的后端部保持原来的厚度，这样既达到了本发明减少叶片厚度的目的，也最大限度地制约了涡流的不利因素的发生。

因此，后端涡流防止部分43中，形成部分负压面36的抛物线，按原来的方式，从数学式4求得为宜。

另一方面，如果后端涡流防止部分的弦D过长，会淡化要减少叶片重量的本发明的宗旨。

因此，根据实验结果，前端涡流防止部分的弦D的长度要所述主体部分弦C的长度的40％以下为宜。

图6是经过实验得到的对现有涡轮风扇的叶片和本发明涡轮风扇的叶片的性能对照表。

通过对现有涡轮风扇的叶片和实例1涡轮风扇的叶片的比较，我们可以看出，后者虽然在电力消耗和噪音等方面出现了一些不利的因素，但考虑到减少了噪音和叶片的厚度，其整体的有利性还是体现了出来。

另外，如图7所示，根据本发明所制作的叶片中，值得肯定的是，其主体部分41的前端部下端具有凸起形成的前端涡流防止部分42。

这样的前端部涡流防止部分42，和后端部涡流防止部分43一样，使作为空气流入部分的前端部保持了原来的厚度，这样既达到了本发明减少叶片厚度的目的，也最大限度地制约了涡流等不利因素的发生。

因此，与后端部涡流防止部分43一样，前端部涡流防止部分42所形成的部分负压面36的抛物线，也应由数学式4所得的坐标组成，并且，其前端涡流防止部分42的弦D的长度要所述主体部分弦C的长度的40％以下为宜。

就这样，通过对具有前端部涡流防止部分42及后端部涡流防止部分43的实施例2和现有情况的对比，如图6所示，我们可以看到，虽然在电力消耗方面没有什么差别，但可以减少噪音。

也就是说，与现有涡轮风扇的叶片相比，虽然减少了其厚度，但表现出了更加优越的性能。这也正是本发明的意义所在。

上述如此结构构成的本发明涡轮风扇的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多借鉴可取之处，而确实具有技术进步性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1、一种涡轮风扇，其特征在于：叶片的垂直投影面形成机翼型的两侧，具有凸起的正压面和凹陷的负压面，并在主板和挡板之间放射状垂直安装有该多个叶片，所述叶片，具有以连接前端点和后端点的弦为标准，其垂直投影面位于所述弦的同一侧的主体部分；所述主体部分，在其后端部负压面侧，具有凸起所形成部分负压面的后端部涡流防止部分。

2、根据权利要求1所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片中，是把前端点作为原点，把连接其原点和后端点的虚拟直线作为X轴的直角坐标系作为标准，在垂直投影面中，形成所述正压面的抛物线，由数学式3所得的坐标组成，该表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为：

xu＝x-yt(x)sinθ′    yu＝yc(x)+yt(x)cosθ

在这里，

oDx＜p的时候， $\mathrm{\θ}=\arctan 2\frac{M}{\sqrt{P}}(p-x)$

pDxD1的时候， $\mathrm{\θ}=\arctan 2\frac{M}{\sqrt{1-P}}(p-x)$

3、根据权利要求2所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片，在其垂直投影面上，形成所述主体部分负压面的抛物线，由数学式2所得的坐标组成，该拱形线函数yc如数学式2为：

oDx＜p的时候， $\mathrm{yc}\left(x\right)=\frac{M}{\sqrt{P}}2\mathrm{px}-x^2$

pDxD1的时候， $\mathrm{yc}\left(x\right)=\frac{M}{\sqrt{1-P}}(1-2p+2\mathrm{px}-x^2)$

在这里，M表示最大拱形的Y坐标，而p表示最大拱形的X坐标。

4、根据权利要求3所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片，在其垂直投影面上，所述后端部涡流防止部分所形成的负压面抛物线，由数学式4所得的坐标组成，该表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为：

xl＝x+yt(x)sinθ′    yl＝yc(x)-yt(x)cosθ

在这里，θ值与在所述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。

5、根据权利要求4所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片的后端部涡流防止部分的弦的长度是所述主体部分弦的长度的40％以下。

6、根据权利要求1至5所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片在所述主体部分的前端部负压面侧，具有凸起所形成的前端部涡流防止部分。

7、根据权利要求6所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片在其垂直投影面上，所述前端部涡流防止部分所形成的负压面抛物线，由数学式4所得的坐标组成，该数学式4为：

xl＝x+yt(x)sinθ′    yl＝yc(x)-yt(x)cosθ

在这里，θ值与在所述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。

8、根据权利要求7所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片的前端部涡流防止部分的弦的长度是所述主体部分弦的长度的40％以下。