CN1675472A - 有相对转轴倾斜叶片的离心风扇叶轮 - Google Patents

有相对转轴倾斜叶片的离心风扇叶轮 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种离心式风扇叶轮(1)，其具有旋转轴(6)并包括一或多个模件(2)。每一模件(2)包括一安装盘(4)、至少一个连接环(5)、以及若干在安装盘(4)与连接环(5)之间延伸的叶片(3)。叶片(3)与安装盘(4)和连接环(5)相对于叶轮(1)的旋转轴(6)成一角度(α)相连。叶片(3)的倾斜角度(α)值可为5至30(六十进制)度，而根据所要求的性能类型不同，叶片(3)可为矩形或梯形：矩形叶片使得容量提高，梯形叶片使得压位差和声学性能提高，从而实现了高性能与声适感的结合。

Description

有相对转轴倾斜叶片的离心风扇叶轮
技术领域
本发明涉及一种离心式风扇的叶轮，其叶片相对于叶轮本身的旋转轴倾斜。
本发明的叶轮可用于多种不同使用场合的风扇中，例如，用于通过汽车加热装置中的热交换器来使空气流动。本发明还可用于家用空调或供暖装置的风扇。
背景技术
用于此类风扇的叶轮必须满足多项要求，包括：噪声低、噪声谱分配优良、效率高、空间紧凑、压位差和容量适当。
文献EP-0 816 687公开了一种离心式风扇，其具有带倾斜叶片的叶轮。
叶片围绕叶轮轴布置在环形曲面上。每一叶片具有一锥形段，并且外弯，即具有外弯的边缘部。
虽然这种结构设计使得噪音有效降低，但是却难以通过塑料注模的方式进行制造。由此，EP-0 816 687还提供了一种用于制造专门为此目的而设计的叶轮和模具的专用方法。
本发明的目的在于提供一种具有倾斜叶片的改进型低噪音离心式风扇叶轮，其在压差和容量方面提供了最优的性能，同时还容易构造。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种如权利要求1所限定的具有倾斜叶片的离心式风扇叶轮。
从属权利要求涉及本发明有利的优选实施方案。
附图说明
附图示出了本发明的实施方案，但并不会限制其使用场合的范围，其中：
图1是根据本发明的叶轮的侧面透视图；
图2为图1的叶轮的透视前视图；
图3为形成图1叶轮部分的叶片的侧视平面图；
图4和5分别示出了形成图1叶轮部分的叶片根部和端部处的剖面图；
图6为现有技术的叶轮的声谱图；
图7为图1的叶轮的声谱图；以及
图8为图1的叶轮的前视图。
具体实施方式
下面为用于描述本发明的叶轮的简要术语定义：
前缘(A)为限定叶片的前边的线，即叶片外形与流体流接触的初始部分；
后缘(U)为限定叶片的后面的线，即叶片外形与流体流接触的最后部分；
弦长(L)为对于叶片与叶轮的旋转轴的垂直面之间的交叉点处的叶片段的空气动力学外形的自前缘延伸至后缘的弧的端部连线的长度；
叶片中线(MC)为不同半径的弦长L的中点连线；
叶片倾角(α)为叶片中线(MC)与叶轮的轴所成的角度；
拱高(f)为弦长(L)的最长垂线，自弦长(L)起算至外形或叶片的拱线；拱高(f)相对于弦长(L)的位置可按弦长本身长度的百分比表示。
参见附图中的图1和2，附图标记1表示本发明的整个叶轮。
叶轮1可包括两个或多个模件2，每一模件包括在安装盘4与至少一个连接环5之间延伸的若干叶片3。叶片3与这些部件相对于叶轮1的旋转轴6成一角度地连接。该角度α可为5至30(六十进制)度，优选10度。
两个相邻模件2的叶片3可同向倾斜或反向倾斜。此外，其中一个模件2的叶片3优选相对于相邻模件2的叶片偏置，即，其中一个模件2的一个叶片3的端部大约为相邻模件2的两个叶片3的间距的一半。在一优选实施方案中，叶轮1被设计成安装在从侧边吸入流体的离心式风扇中。
在未示出的另一实施方案中，空气仅从离心扇的一侧吸入，而叶片3安装盘4位于空气吸入侧的相对侧上。在后一种情况下，叶轮1可包括两个或多个并排设置的模件2。
每一叶片3的几何特征在图3至5中示出。
图3示出了弄平的平面图中的叶片3。叶片3基本上为不规则四边形，但为了增加容量，其也可为矩形。
叶片3包括相对于叶轮1的轴6倾斜角度β的直的前缘A、与叶轮1的轴6平行的直的后缘U、与安装盘4相连的根部7以及与环5相连的端部8。
如果叶片3为矩形，则前缘4的倾斜角度β可为0度至40(六十进制)度。
叶片3是矩形还是不规则四边形取决于所要求性能的类型：矩形叶片使得容量提高，而不规则四边形叶片则使得压差更大并且声学性能更佳。
在容量、压差与声学性能方面提供极佳性能的角度β的优选值为12.65度。
叶片3的延伸长度为L，叶片3的外形在根部7处具有沿外形的中线测得的直线长度W1，以及在端部8处的直线长度W2。
外形的长度W1、W2与长度L的比率如下：
W2为长度L的0.3～0.5，优选为0.35；
W1为长度L的0.3～0.8，优选为0.70。
图4和5分别示出了叶片3轮廓在根部7和端部8处的外形图。
根部7处的外形的中线9的曲度按如下公式定义：
Y＝Y0+ α1(x-x0)+ b1(x-x0)2+ c1(x-x0)3+ d1(x-x0)4
其中:
外形的弦长C1为21.488mm，恒定厚度S1为1.1mm，中线9与弦长C1之间的拱高f1为4.20306mm。
另外，端部8处的外形的中线10的曲度也按如下公式定义：
Y＝Y0+ α1(x-x0)+ b1(x-x0)2+ c1(x-x0)3+ d1(x-x0)4
其中的常数同上。
外形的弦长C2为14.154mm，恒定厚度S2为1.1mm，拱高f2为1.5033mm。
拱高f1和f2约位于相应弦长C1和C2的一半，这些位置由下表中的值lf1、lf2表示。
厚度S1、S2和外形的拱高f1、f2与弦长C1、C2的比值如下：S1为弦长C1的5％～8％，优选6％；
f1为弦长C1的10％～15％，优选12％；
S2为弦长C2的6％～10％，优选8％；
f2为弦长C2的10％～15％，优选12％。
根部7处外形的弦长C1与前缘A处测量的半径R1成角度γ1。该角度γ1可为50至80(六十进制)度，优选65.2度。
端部8处外形的弦长C2与前缘A处测量的半径R2形成角度γ2。角度γ2可为33至63(六十进制)度，优选48.2度。
下文的描述涉及本发明的叶轮的优选实施方案，但并无限制发明构思的范围之意。附图中示出的叶轮1由两个具有侧面吸入部的两个对称模件2组成。
每一模件2具有相对于相邻模件2的叶片偏置的二十八个叶片，模件的外径约为99mm，宽约为44mm。
本发明的叶轮1优选沿图8中的箭头S所标示的方向旋转，也就是说，此方向使得当叶轮沿此方向旋转时，最内部直径上的叶片3的前缘A位于最外部直径上的后缘U之后。
此构造为叶轮1的无声运转和性能提供了最佳结果。
本发明的风扇叶片3的推荐优选实施方案的所有特征值在下表中总结出，其中，
C1，C2     表示弦长；
f1，f2     表示拱高；
lf1，lf2   表示相对于弦长C1，C2的拱高位置；
S1，S2     表示外形厚度；
W1，W2     表示外形的直线长度；
α         表示叶片中线MC与叶轮的轴6的夹角；
β         表示叶片3的前缘与叶轮的轴6的夹角；
γ1，γ2   表示叶片根部和端部处的叶片3的外形分别与穿过外形的前缘的叶轮半径R1、R2形成的角度。
    位置/数值     根部     端部
    C1/C2     21.488mm     14.154mm
    f1/f2     4.203mm     1.503mm
    lf1/lf2     53.92％     41.44％
    S1/S2     1.1mm     1.1mm
    α     10°     10°
    β     12.65°     12.65°
    γ1，γ2     65.2°     48.2°
图6和7示出了常规直叶片式叶轮(图6)与根据本发明制造的叶轮(图7)的测试结果，两种叶轮均具有同样的容量和压差。
测试表明声级减少了大约1dB(A)，声适感明显改善。
就此而论，应当记得，人耳的灵敏度是两个主变量的函数：频率和声压级。
人耳的灵敏度在低频区降低，在中频区增加，而在高频区再次降低，这样便可形成声音的感觉强度(响度)曲线图，通常称为“等响度曲线”，例如由国家和国际标准组织使用。
本发明的叶轮使得声压级可朝较少干扰人耳的频率移动，换言之，这意味着叶轮产生的声音更“令人愉快”。
在不背离如权利要求所限定的发明构思的范围的前提下，可对上述发明进行改进和改变。
另外，本发明的所有细部可由技术上相当的元素代替。

Claims (11)

1.一种离心式风扇叶轮(1)，其具有旋转轴(6)并包括一个或多个模件(2)，每一模件(2)包括一安装盘(4)、至少一个连接环(5)以及若干在安装盘(4)与连接环(5)之间延伸的叶片(3)，叶片(3)与安装盘(4)和连接环(5)相对于叶轮(1)的旋转轴(6)成一角度(α)地连接，叶轮的特征在于，叶片(3)的倾斜角度(α)可为5至30(六十进制)度。
2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，叶片(3)的倾斜角度(α)为10(六十进制)度。
3.根据权利要求1或2所述的叶轮，其特征在于，当从弄平的平面图中看时，每一叶片(3)基本上为不规则四边形。
4.根据权利要求1或2所述的叶轮，其特征在于，当从弄平的平面图中看时，每一叶片(3)基本上为矩形。
5.根据权利要求3所述的叶轮，其特征在于，每一叶片(3)具有一直边前缘(A)，其与叶轮(1)的轴(6)的倾斜角度(β)为0至40(六十进制)度。
6.根据权利要求3所述的叶轮，其特征在于，每一叶片(3)具有一与叶轮(1)的轴(6)平行的直的后缘(U)。
7.根据权利要求3所述的叶轮，其特征在于，每一叶片(3)具有直的前缘(A)，其与叶轮(1)的轴(6)的倾斜角度(β)为12.65(六十进制)度。
8.根据前述权利要求之一所述的叶轮，其特征在于，每一叶片(3)的外形在所述根部的倾斜角度(γ1)为50至80(六十进制)度。
9.根据前述权利要求之一所述的叶轮，其特征在于，每一叶片(3)的外形在所述端部的倾斜角度(γ2)为33至63(六十进制)度。
10.根据前述权利要求之一所述的叶轮，其特征在于，每一叶片(3)的外形在所述根部的倾斜角度(γ1)为65.2(六十进制)度。
11.根据前述权利要求之一所述的叶轮，其特征在于，每一叶片(3)在所述端部的倾斜角度(γ2)为48.2(六十进制)度。
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