CN211715398U - 一种轴流风叶及具有该风叶的风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轴流风叶及具有该风叶的风机，包括轮毂和环绕轮毂设置的多个叶片，所述叶片尾缘上沿尾缘方向设置有多个垂直尾缘方向凹进的凹槽结构，相邻凹槽结构之间形成凸起，所述凸起边缘的轴向投影线为圆弧，多个凸起边缘的轴向投影线的圆心在同一条圆周线上。通过在叶片的尾缘设置数个凹槽结构能够使压力面部分的气流分散地流入背压力面，使背压力面产生的涡流分散，能够有效减弱轴流风叶的背压力面的涡流强度，减少前一轴流风叶的尾迹涡流对后一轴流风叶的冲击，从而能够有效提升风量，降低轴流风机的噪音。

Description

一种轴流风叶及具有该风叶的风机

技术领域

本实用新型涉及轴流风机领域，尤其涉及一种轴流风叶。

背景技术

轴流风叶在日常生活中的用途非常广泛，其轴流指的就是与风叶的轴同向流动的气流。常见的轴流风叶主要由轮毂和设置在轮毂周侧的多个叶片组成，结构虽然简单，但是轴流风叶各处细节结构的数据参数要求非常高，对轴流风叶的运转和噪音控制有很大影响。

如图1所示，授权公告号为CN 107355425 A的中国发明公开了一种高噪声消除度轴流风叶，包括轮毂以及设置在轮毂侧部的叶片，所述叶片的尾缘的中部设置有向所述叶片的中心区域延伸的V字凹槽，所述尾缘的边线的长度为L，所述V字凹槽在所述尾缘上的起点位于所述尾缘边线的0 .55～0 .64L长度处，所述V字凹槽在所述尾缘上的终点位于所述尾缘边线的0.7～0 .78L长度处，所述V字凹槽的深度为0 .4～0.65L；所述V字凹槽的两侧的叶片上密集设置有多个微型消声孔，所述微型消声孔的孔径为0 .4～0 .7mm。该方案虽然一定程度上降低了噪音程度，但在送风量上有损失。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，既能够减轻重量又能够提升风量同时降低噪音程度的轴流风叶。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：一种轴流风叶，包括轮毂和环绕轮毂设置的多个叶片，所述叶片的尾缘上沿尾缘方向设置有多个垂直尾缘方向凹进的凹槽结构，相邻凹槽结构之间形成凸起，所述凸起边缘的轴向投影线为圆弧，多个凸起边缘的轴向投影线的圆心在同一条圆周线上。风叶叶片的背压力面和压力面具有一定的压力差，有一部分气体从压力面卷吸入背压力面，在背压力面产生涡流，是产生噪音等的主要因素之一。通过在叶片的尾缘设置数个凹槽结构能够使压力面部分的气流分散地流入背压力面，使背压力面产生的涡流分散，能够有效减弱轴流风叶的背压力面的涡流强度，减少前一轴流风叶的尾迹涡流对后一轴流风叶的冲击，从而能够有效提升风量，降低轴流风机的噪音，同时，当后一轴流风叶叶片转到前一轴流风叶叶片的相同位置时，前一轴流风叶尾部的涡流对后一轴流风叶叶片产生的冲击减少，进一步降低了噪音，提升了风量。

进一步地，所述尾缘弧长为L，位于最内侧的凹槽边缘到轮毂的弧长为L1，L1=L*(10%～40%)。由于叶片转动时的角速度相同，线速度沿轴流风叶的径向越来越大，风量沿轴流风叶的径向逐渐增加，因此，越靠近叶片外边缘的风量越大，产生的涡流越多，涡流强度越大，越靠近轮毂的风量越大，产生的涡流越少，涡流强度越小，所以内侧不需要设置该凹槽结构，而且从保证所述叶片内侧结构强度的角度考虑，叶片内侧需要承受的力比较大，不适合做凹槽起结构，将凹槽结构设置在靠近外缘一侧。

进一步地，所述风叶外缘的轴向投影线直径为D1，所述轮毂外缘的轴向投影线的直径D2=D1*(20%～40%）；所述凹槽的槽底宽度为W，所述凸起边缘轴向投影线的半径为R，所述凸起顶地点到所述槽底边缘的垂直线的轴向投影线长度为H，H=W=R=（D1/2-D2/2）*(3%～10%)。

进一步地，所述叶片背压力面沿沿叶片尾缘到叶片前缘设置有若干沉槽，所述沉槽开口方向与轮毂轴向方向相同。通过在所述风叶背压力面沿尾缘到前缘设置若干沉槽，一方面加强减少叶片重量，另一方面同时能够加强结构，使结构强度不因开槽而降低太多，防止叶片结构损坏；沉槽开口方向与所述轮毂轴方向相同，因为所述风叶为整体注塑，沉槽的脱模方向需要和轮毂的脱模方向一致才能保证注塑完成后成功脱模。

进一步地，从叶片内缘到叶片外缘，所述沉槽的槽深由深变浅，使所述沉槽槽底各处到压力面的厚度相同。所述轴流风叶为塑料件，在注塑完成后需要经过一个冷却的过程，在冷却时会发生一定的收缩，壁厚不均匀，会导致局部收缩的幅度比较大局部收缩的幅度比较小，进而可能造成局部塌陷，影响压力面的气流情况，要避免这种情况需要所述区域的壁厚一致，同时轴流风叶都叶片内缘较厚而叶片外缘较浅，所以所述沉槽的槽深叶片内缘到叶片外缘由深变浅。

进一步地，从叶片内缘到叶片外缘，沉槽两槽壁距离由短变长。轴流风叶扇叶为内侧较窄外侧较宽的的形状，为了尽可能多的减重同时使相邻两沉槽之间的加强筋部分尽可能均匀，便于提高风机的效率和便于加强筋的脱模。

进一步地，多条沉槽的外端的轴向投影点在同一圆弧线上，所述圆弧线的直径为d1，d1=D1*(80%～95%)；多条沉槽的内端的轴向投影点在同一圆弧线上，所述圆弧线的直径为d2，d2 =D2*(110%～130%)。

进一步地，叶片前缘压力面和/或背压力面上沿前缘方向设置有加强条。在所述轴流风叶旋转过程中，叶片前缘部分起到了将高速气流分成两份的作用，一方面叶片前缘为内凹的弧线，叶片前缘尤其是靠近外缘的部分会承受较大的风压比较容易产生变形，另一方面前缘与轮毂连接的部分由于容易因为叶片的转动发生断裂，设置加强条，加强叶片的整个前缘的强度，防止叶片发生断裂或者变形。

进一步地，所述叶片前缘与轮毂连接处的背压力面设置有多个向轮毂轴向凸出的加强筋，多个加强筋上端面的高度从叶片前缘到叶片后缘依次降低。在所述轴流风叶旋转过程中，所述叶片前缘与轮毂的连接处最容易发生断裂所以设置了若干加强筋；由于设置在压力面对气流的影响比较大，所以所述加强筋设置在背压力面；同时加强筋的凸出方向与轮毂方向相同，便于注塑后的脱模。同时，在所述轴流风叶旋转过程中，所气流在遇到叶片前缘被分为两份，由于背压力面的气压比较小，被分到背力面的气流会沿背压力面表面流动，加强筋上端面的高度沿气流方向依次降低，配合气流的流动方向。

一种风机，其特征在于包括以上任意一种轴流风叶。

本实用新型采用上述技术方案，通过在叶片的尾缘设置数个凹槽结构能够使压力面部分的气流分散地流入背压力面，使背压力面产生的涡流分散，能够有效减弱轴流风叶的背压力面的涡流强度，减少前一轴流风叶的尾迹涡流对后一轴流风叶的冲击，从而能够有效提升风量，降低轴流风机的噪音。

附图说明

图1为现有技术说明图。

图2为本实用新型背压力面示意图。

图3为本实用新型压力面示意图。

图4为本实用新型凸起示意图。

图5为本实用新型尺寸示意图。

图6为本实用新型叶片截面示意图。

图7为本实用新型实验数据表。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：如图2、图4所示，一种轴流风叶，包括轮毂1和环绕轮毂设置的多个叶片2，所述叶片尾缘3上沿尾缘方向设置有多个垂直尾缘方向凹进的凹槽结构4，相邻凹槽结构之间形成凸起5，所述凸起边缘6的轴向投影线为圆弧，多个凸起边缘的轴向投影线的圆心在同一条圆周线上。

由于叶片转动时的角速度相同，沿轴流风叶的径向线速度越来越大，沿轴流风叶的径向排风量逐渐增加，因此，越靠近叶片外边缘的风量越大，产生的涡流越多，涡流强度越大，越靠近轮毂的风量越大，产生的涡流越少，涡流强度越小，所以内侧不需要设置该凹槽结构，而且从保证所述叶片内侧结构强度的角度考虑，叶片内侧需要承受的力比较大，不适合做凹槽起结构，将凹槽结构设置在靠近外缘一侧。下面是具体的实施方式。

如图5所示，所述尾缘弧长为L，位于最内侧的凹槽边缘到轮毂的弧长为L1，L1=L*(10%～40%)。

如图5所示，所述风叶外缘的轴向投影线直径为D1，所述轮毂外缘的轴向投影线的直径D2=D1*(20%～40%)；所述凹槽的槽底宽度为W，所述凸起边缘轴向投影线的半径为R，所述凸起顶点到所述槽底边缘的垂直线的轴向投影线长度为H，H=W=R=（D1/2-D2/2）*(3%～10%)。

要想保证叶片整体的结构强度，可以在叶片的前缘、外缘和后缘都设置加强条，也可以在叶片上设置多条加强筋，但是周向加强和设置多条加强筋都会极大地增加所述叶片的重量，并且加大了电机负荷和能耗，降低了轴流风机的效率；同时在风叶压力面做太多的加强筋结构会使所述叶片的风阻变大，使叶片难以转动；而在风叶背压力面沿气流方向设置若干沉槽，一方面不仅不会增加反而会减少叶片重量，减少电机负荷和能耗，而另一方面在背压力面的多条凹槽所形成的结构强度不会有太大的减弱，防止叶片结构损坏，也不会影响到气流的运动。所述风叶为整体注塑成型的，沉槽的脱模方向需要和轮毂的脱模方向一致才能保证注塑完成后能够成功脱模，同时在注塑完成后需要经过一个冷却的过程，在冷却时会发生一定的收缩，壁厚不均匀，会导致局部收缩的幅度比较大局部收缩的幅度比较小，进而可能造成局部塌陷，影响压力面的气流情况，要避免这种情况需要是所述区域的壁厚一致，同时轴流风叶都叶片内缘较厚而叶片外缘较浅，所以所述沉槽的槽深叶片内缘到叶片外缘由深变浅。下面是具体的实施方式。

如图2、图6所示：所述叶片背压力面从叶片后缘到叶片前缘设置有若干沉槽7；所述沉槽开口方向与轮毂轴向方向相同；所述沉槽的槽深从叶片内缘到叶片外缘由深变浅，使沉槽槽底各处到压力面的厚度相同。

同时存在多个沉槽时，多个沉槽的沉槽槽底到压力面的厚度相同。

轴流风叶扇叶为内侧较窄外侧较宽的形状，为了尽可能多的减重同时使相邻两沉槽之间的加强筋部分尽可能地均匀，提高风机的效率和便于加强筋的脱模，沉槽的宽度应该从内侧到外侧渐渐变宽。下面是具体的实施方式。

如图2所示，从叶片内缘到叶片外缘，沉槽两槽壁距离由短变长。

当存在多条沉槽时，为了使多条沉槽之间，便于模型的制造，多条沉槽的槽首应该在一轮毂轴为圆心的圆周线上，多条沉槽的槽尾应该在一轮毂轴为圆心的圆周线上。下面是具体的实施方式。

如图5所示，多条沉槽的外端的轴向投影点在同一圆弧线上，所述圆弧线的直径为d1，d1=D1*(80%～95%)；多条沉槽的外端的轴向投影在同一圆弧线上，所述圆弧线的直径为d2，d2 =D2*(110%～130%)。

在所述轴流风叶旋转过程中，所述前缘部分起到了将高速气流分成两份的作用，一方面叶片前缘为内凹的弧线，叶片前缘尤其是靠近外缘的部分会承受较大的风压比较容易产生变形；另一方面，前缘与轮毂连接的部分容易发生断裂。设置加强条布满整个叶片前的压力面同时与轮毂相连，加强叶片的前缘的弧形强度，同时防止叶片发生断裂。下面是具体的实施方式。

如图2～7所示，叶片前缘压力面和/或背压力面上沿前缘方向设置有加强条8。

在所述轴流风叶旋转过程中，所述叶片前缘与轮毂的连接处最容易发生断裂所以设置了若干加强筋；由于设置在压力面对气流的影响比较大，所以所述加强筋设置在背压力面；同时加强筋的凸出方向与轮毂方向相同，便于注塑后的脱模。在所述轴流风叶旋转过程中，所气流在遇到叶片前缘被分为两份，由于背压力面的气压比较小，被分到背压力面的气流会沿背压力面表面流动，加强筋上端面的高度沿气流方向依次降低，配合气流的流动方向。下面是具体的实施方式。

如图2、图3所示，所述叶片前缘与轮毂连接处的背压力面设置有多个向所述轮毂轴向凸出的加强筋9，多个加强筋上端面的高度从叶片前缘到叶片后缘依次降低。

如图7所示为三种齿槽风叶和传统结构风叶在高中低三种风速下的单位时间排风量和噪音的对比，其中模号 1为传统结构的轴流风叶， 风叶直径D1=750mm， 风轮轮毂直径D2=200 mm， L=300 mm，重量 3500g。模号A为风叶直径D1=750 mm， 风轮轮毂直D2=200 mm，风叶尾缘弧长L=300 mm，R=尾部半圆齿顶高H=尾部半圆齿间槽W=17 mm， 风叶尾缘残留弧长L1=75 mm， 尾部半圆齿间距a=51 mm，齿数=4齿， 背压力面沉槽外径d1=710 mm， 背压力面沉槽内径 d2=230 mm， 背压力面沉槽均匀胶厚δ= 3mm，重量为2780g；模号B为风叶直径D1=750 mm， 风轮轮毂直径 D2=200 mm， 风叶尾缘弧长L=300 mm， R=尾部半圆齿顶高H=尾部半圆齿间槽W =10 mm， 风叶尾缘残留弧长L1=30 mm， 尾部半圆齿间距a=30 mm， 齿数=9齿，背压力面沉槽外径d1=710 mm， 背压力面沉槽内径 d2=230 mm， 背压力面沉槽均匀胶厚δ= 2mm，重量为2650g；模号C为风叶直径D1=75 mm， 风轮轮毂直D2=200 mm， 风叶尾缘弧长L=300 mm，R=尾部半圆齿顶高H=尾部半圆齿间槽W=25 mm， 风叶尾缘残留弧长L1=75 mm，尾部半圆齿间距a=75 mm，齿数= 3齿背压力面沉槽外径d1=700 mm， 背压力面沉槽内径 d2=250 mm， 背压力面沉槽均匀胶厚δ= 4mm ，重量为3000g。

根据三种带有该齿槽的风叶和传统结构的风叶的实验数据的对比分析，在高中低三种风速的情况下，齿槽风叶的排风量均比传统结构风叶排风量大，其中模号A最大；在高中低三种风速的情况下，齿槽风叶的噪音均比传统结构风叶小，其中模号A最小。带有该齿槽的风叶在高中低风速时的排风量大于传统结构风叶而噪音量却略微有减少，说明三种齿槽风叶的产品性能好于传统结构的风叶，其中模号A的性能最好。

实施例2：一种风机，包括实施例1中的轴流风叶。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种轴流风叶，包括轮毂和环绕轮毂设置的多个叶片，其特征在于:所述叶片尾缘上沿尾缘方向设置有多个垂直尾缘方向凹进的凹槽结构，相邻凹槽结构之间形成凸起；所述凸起边缘的轴向投影线为圆弧，多个凸起边缘的轴向投影线的圆心在同一条圆周线上。

2.根据权利要求1所述的一种轴流风叶，其特征在于所述尾缘弧长为L，位于最内侧的凹槽边缘到轮毂的弧长为L1，L1=L*(10%～40%)。

3.根据权利要求1所述的一种轴流风叶，其特征在于：所述风叶外缘的轴向投影线直径为D1，所述轮毂外缘的轴向投影线的直径D2=D1*(20%～40%)；所述凹槽的槽底宽度为W，所述凸起边缘轴向投影线的半径为R，所述凸起顶地点到所述槽底边缘的垂直线的轴向投影线长度为H，H=W=R=（D1/2-D2/2）*(3%～10%)。

4.根据权利要求1所述的一种轴流风叶，其特征在于所述叶片背压力面沿叶片尾缘到叶片前缘设置有若干沉槽，所述沉槽开口方向与轮毂轴向方向相同。

5.根据权利要求4所述的一种轴流风叶，其特征在于所述沉槽的槽深从叶片内缘到叶片外缘由深变浅，使所述沉槽槽底各处到受压力面的厚度相同。

6.根据权利要求4所述的一种轴流风叶，其特征在于从叶片内缘到叶片外缘，沉槽两槽壁距离由短变长。

7.根据权利要求4所述的一种轴流风叶，其特征在于：多条沉槽的外端的轴向投影点在同一圆弧线上，所述圆弧线的直径为d1，d1=D1*(80%～95%)；条沉槽的外端的轴向投影在同一圆弧线上，所述圆弧线的直径为d2，d2 =D2*(110%～130%)。

8.根据权利要求1所述的一种轴流风叶，其特征在于叶片前缘受压力面和/或背压力面上沿前缘方向设置有加强条。

9.根据权利要求8所述的一种轴流风叶，其特征在于所述叶片前缘与轮毂连接处的背压力面设置有多个向所述轮毂轴向凸出的加强筋，多个加强筋上端面的高度从叶片前缘到叶片后缘依次降低。

10.一种风机，其特征在于包括权利要求1～9中任意一种轴流风叶。

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