CN212563780U - 具有加强框的聚类风叶结构、轴流风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有加强框的聚类风叶结构，固定架构和降噪结构，固定架构上设置有至少一组聚类风叶，聚类风叶包括第一风叶和第二风叶，第一风叶设置在固定架构上，第二风叶通过连接件连接设置在第一风叶上，连接件贯穿第一风叶，连接件首尾相连形成加强框，加强框与固定架构同心设置，加强框的直径大于固定架构的直径；第一风叶的前缘与外缘的交界处，和/或第一风叶的后缘与外缘的交界处，和/或第二风叶的前缘与外缘的交界处，和/或第二风叶的后缘与外缘的交界处设置有降噪结构。该聚类风叶结构具有降低噪音、送风量大且送风稳定的优点。本实用新型还公开了一种具有上述聚类风叶结构的轴流风扇。

Description

具有加强框的聚类风叶结构、轴流风扇

技术领域

本实用新型涉及散热技术领域，具体涉及一种具有加强框的聚类风叶结构、轴流风扇。

背景技术

风扇在计算机等电子元器件、电吹风等民用电器以及化工、机械等行业和领域的应用十分广泛。风扇的主要性能有送风性能和声学性能，其中以送风性能为风扇最基本的性能，送风量越大表明风扇能够达到的散热效果越好。但是，随着人们的生活水平的提高，人们对风扇的声学性能的要求也日益增高。

在目前现有的风扇中，大都采用普通的单层光滑风叶，在风扇风叶转动的过程中，因为气流与风叶的几何面或边有显著的交互作用，形成不稳定的边界层，尤其是风扇的风叶上的前缘、外缘和后缘的相互交界处的气流流场极为不稳定，容易形成不稳定的边界层，不稳定的边界层强化了小尺度紊流的发展，透过小尺度紊流机制，流场的能量被消散转化成噪声能量，从而产生噪音。因此现在的风扇风叶设计，存在噪音大、送风量小等问题。为了解决这些问题，在现有的风扇设计中通常采用增加风叶数量来保证风扇送风的稳定性，从而以减少因风叶之间气流不稳而产生噪音，但是这样会导致风叶的长度和面积受到更大的限制，从而使得送风量的减小。现有的常规风叶设计难以同时实现送风量大而且噪音小的问题，这样的设计已经不能满足人们对于高性能风扇的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有加强框的聚类风叶结构，具有降低噪音、送风量大且送风稳定的优点，而且该聚类风叶结构整体设计简单，工艺难度小，能够有利于提高生产效率，降低生产成本。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

本实用新型提供的一种具有加强框的聚类风叶结构，包括：

固定架构，所述固定架构上设置有至少一组聚类风叶，所述聚类风叶包括第一风叶和第二风叶，所述第一风叶设置在所述固定架构上，所述第二风叶通过连接件连接设置在所述第一风叶上，所述连接件贯穿所述第一风叶，所述连接件首尾相连形成加强框，所述加强框与所述固定架构同心设置，所述加强框的直径大于所述固定架构的直径；

降噪结构，所述第一风叶的前缘与外缘的交界处，和/或所述第一风叶的后缘与外缘的交界处，和/或所述第二风叶的前缘与外缘的交界处，和/或所述第二风叶的后缘与外缘的交界处设置有所述降噪结构。

进一步地，所述第一风叶与所述固定架构连接一端的边缘和/或所述第一风叶与所述加强框连接一端的边缘和/或所述第二风叶与所述加强框连接一端的边缘设置有所述降噪结构。

进一步地，所述固定架构的上下边缘和/或所述加强框的上下边缘上设置有所述降噪结构。

进一步地，所述降噪结构设置为锯齿形结构、波浪形结构、V形结构、W形结构、半圆形结构中的任意一种或任意多种结构的组合。

进一步地，所述降噪结构包括任意两种不同的形状结构。

进一步地，所述降噪结构的边缘上还设置有次降噪结构。

进一步地，所述第一风叶与所述第二风叶相互间隔分布设置。

进一步地，所述聚类风叶具有若干个风叶实度值，且所述聚类风叶中的各个叶片不可重叠或重叠在所述聚类风叶吹风方向的正前方的指定角度内，其中，所述风叶实度值计算公式为：

(i和n均为正整数，且i≥1，n＞i)，式中，S_D为所述聚类风叶在直径D下的所述风叶实度值，L_i为叶片i的叶片弦长，

为在同一直径D下各个叶片的叶片弦长之和， n为在同一直径D下所存在的叶片数量。

进一步地，所述聚类风叶具有若干个所述直径D，所述直径D的范围为20mm～1.5m，所述风叶实度值的范围为0.05～0.95。

本实用新型还提供了一种轴流风扇，其特征在于，包括上述的具有加强框的聚类风叶结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的一种具有加强框的聚类风叶结构，通过设计加强框，并且通过加强框设置在固定架构上的所有第一风叶连接在一起，能够有效地增加第一风叶的稳定性，减少第一风叶转动时产生的震动。加强框与固定架构同心设置，能够保证风扇转动时加强框与固定结构的转动协调度达到最高，避免相互之间产生气流不均匀而造成震动，影响风叶结构转动的稳定性。

同时，在固定架构和加强框上设置有聚类风叶，通过聚类风叶，可以得到若干个风叶实度，从而能够不止局限于单个风叶最外围做有效的功，使得聚类风叶吹出来的风相对于传统的单片光滑风叶更均匀、效率更高。通过加强框和第二风叶的设计，能够很好地与第一风叶进行结合，能够有效地同时解决送风量和稳定性的问题，实现送风量大的同时，还能够保证风叶的稳定性。而且这样的风叶结构设计简单，工艺难度小，能够有利于提高生产效率，同时降低生产成本。

此外，本聚类风叶结构还设置有降噪结构，通过在第一风叶的前缘与外缘的交界处和/ 或第一风叶的后缘与外缘的交界处、以及第二风叶的前缘与外缘的交界处和/或第二风叶的后缘与外缘的交界处设置有降噪结构，从而能够实现对风叶上各个交界处上的气流进行梳理，避免产生紊流，从而有效地降低噪音的产生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。

其中：

图1是本实用新型所述具有加强框的聚类风叶结构的结构示意图；

图2是本实用新型所述具有加强框的聚类风叶结构的背面结构示意图；

图3为图2中A-A的截图；

图4是本实用新型所述单个风叶的结构示意图；

图5是本实用新型所述降噪结构与次降噪结构的形状示意图；

图6是本实用新型所述交界点的结构示意图；

图中：

1-固定架构；11-加强筋；2-第一风叶；3-第二风叶；4-加强框；5-降噪结构；51-次降噪结构；6-交界处；7-连接处；B1-后缘；B2-外缘；B3-前缘；B4-内缘；C-交界点；H-几何中心。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

如图1所示，本实用新型所提供的一种具有加强框的聚类风叶结构，包括固定架构1，固定架构1上设置有至少一组聚类风叶，聚类风叶包括第一风叶2和第二风叶3，第一风叶2 设置在固定架构1上，第二风叶3通过连接件连接设置在第一风叶2上，连接件贯穿第一风叶，连接件首尾相连形成加强框4。通过加强框4的设计，并且通过加强框4将设置在固定架构1上的所有第一风叶2连接在一起，能够有效地增加第一风叶2的稳定性，减少第一风叶2转动时产生的震动。加强框4与固定架构1同心设置，能够保证风扇转动时加强框4与固定结构的转动协调度达到最高，避免相互之间产生气流不均匀而造成震动，影响风叶结构转动的稳定性。

其中，第一风叶2与第二风叶3相互间隔设置，使得第一风叶2和第二风叶3转动时达到较高的协调度，保证风叶转动时的稳定性，从而保证送风的稳定性，还能够进一步提高送风量。将第二风叶3设置在加强框4上，能够减少第二风叶3的用料，而且这样的结构设计简单，工艺难度小，能够有利于提高生产效率，同时降低生产成本。由于第二风叶3的叶根未直接与固定架构1连接，因此，抗气流冲击的能力比第一风叶2稍弱，因此，第一风叶2 的外缘最远端与加强框4的距离设置为大于或等于第二风叶3的外缘最远端与加强框4的距离。这样的设计能够使得第一风叶2能够相对于第二风叶3抵挡更多气流的冲击，有利于减少气流对第二风叶3的冲击，保证第二风叶3的稳定性，从而提高风叶结构整体的稳定性。

固定架构1的一侧面上设置有凹槽，凹槽内均匀设置有若干加强筋11，加强筋11能够进一步增加聚类风叶结构的稳定性。固定架构1的结构设置为圆柱或圆台状，加强框4的结构设置为空心圆柱或空心圆台状，采用圆柱或者圆台的设计，能够减小对固定架构1和加强框4表面的冲击，降低噪音。而且，将固定架构1和加强框4设置成圆台状，即将固定架构 1和加强框4的表面倾斜设置，而且是根据气流的流向设置倾斜角度，能够进一步保证气流的顺畅，从而进一步降低噪音。

在风叶的设计中，叶片与固定架构1相交线的两端点连成的直线相对于固定架构1中轴线的角度叫做内安装角，叶片的宽度最大的界面的两端点所连成的直线相对于固定架构1中轴线的角度叫做外安装角，在本聚类风叶结构的设计中，第一风叶2和第二风叶3的安装角设计范围为：内安装角15°-75°，外安装角10°-70°。通过相同或不同角度的第一风叶2和第二风叶3设计搭配，可优化第一风叶2和第二风叶3的扩散、距离、噪音等参数，从而优化风扇的性能。

在本聚类风叶设计中，聚类风叶结构具有若干个风叶实度值，且聚类风叶结构中的各个叶片不可重叠在聚类风叶结构吹风方向的正前方的指定角度内，其中，风叶实度值计算公式为：

(i和n均为正整数，且i≥1，n＞i)，式中，S_D为聚类风叶结构在直径D下的风叶实度值，L_i为叶片i的叶片弦长，

为在同一直径D下各个叶片的叶片弦长之和，n为在同一直径D下所存在的叶片数量。在一些具体的实施例中，直径D的范围可以是20mm～ 1.5m，风叶实度值的范围可以是0.05～0.95。

在本实施例中，该聚类风叶结构具有若干个风叶实度值，意味着不同直径下的每个叶片均可在其直径下的最外围做有效的功，而不局限于单个叶片在一个直径下的最外围做有效的功，如此使得聚类风叶结构吹出来的风会相对于传统风叶更均匀、效率更高。

如图2-3所示，本聚类风叶结构上还设置有降噪架构，根据研究发现，风叶在运转的过程中，因为气流与风叶的几何面或边有显著的交互作用，形成不稳定的边界层，尤其是在风扇的风叶上的交界处6，如图4所示，风叶上各个相邻边缘的过渡段为交界处6，这些边缘包括前缘B3、后缘B1、外缘B2及内缘B4。不稳定的边界层强化了小尺度紊流的发展，透过小尺度紊流机制，流场的能量被消散转化成噪声能量，从而产生噪音。因此在第一风叶2和第二风叶3的交界处6也可以设置有降噪结构5，能够有效避免交界处6产生紊流和过大的涡流，从而达到有效的降噪效果。

降噪结构5设置在第一风叶2与固定架构1连接一端的边缘、第一风叶2与加强框4连接一端的边缘以及第二风叶3与加强框4连接一端的边缘，上述的连接位置即如图2所示的连接处7。风叶在运转的过程中，上述所提及的连接处7是流场也是极为不稳定的区域之一，因为气流与风叶的几何面或边有显著的交互作用，形成不稳定的边界层，尤其是风叶与固定架构1和加强框4的连接处7。而且，固定架构1和加强框4的上下边缘也是气流流场不稳定的区域，因此在固定架构1的上下边缘以及加强框4的上下边缘上也可以设置有降噪结构5，能够进一步地降低噪音的产生。

如图5所示，降噪结构5设置为锯齿形结构和或波浪形结构，也可以是类似锯齿形和波浪形的V形、W形、半圆形、多圆形等形状结构。这样的形状结构能够实现对连接处7出风时所产生的大涡流进行切割和梳理，使之形成小涡流，保证了连接处7出风过渡的顺畅，减少流场的能量被消散转化成噪声能量，从而降低风叶高速旋转带来的噪音。而且在降噪结构 5上还可以设置有次降噪结构51，次降噪结构51设置在主降噪结构5的边缘上，能够进一步对气流涡流进行切割和梳理，进一步降低噪音。

在本实施例中，降噪结构采用任意两种不同的形状结构组合而成，如在风叶前缘B3与外缘B2的交界处，在靠近前缘B3的一侧采用锯齿形降噪结构，靠近外缘B2的一侧采用波浪形降噪结构，两个不同的形状结构组合可以相辅相成，避免由于单一形状结构切割梳理后产生的气流再次聚集形成新的涡流，能够进一步降低涡流的形成，从而实现进一步降低噪音的效果。

如图6所示，特别的，在交界处6上设置有交界点C，交界点C作为交界处6的划分点，其两则设置不同的降噪结构5；作为优选的设置方式，交界点C为交界处6上远离叶片本体的几何中心H最远的点。为了达到更好的降噪效果，交界点C的两侧设置有不同的降噪结构 5，降噪结构5的设计基于交界点开始布局。假设B1是第一风叶的后缘，B2是第一风叶的外缘，C点为交界点，在交界点C的一侧，即设置在边缘CO1上的降噪结构5的结构形式可以是波浪形结构，而在交界点C的另一侧，即设置在边缘CO2上的降噪结构5的结构形式可以是锯齿形结构。

对应地，本实用新型实施例还提供一种轴流风扇，包括上述任一实施例中的聚类风叶。

在本实施例中，得益于上述聚类风叶的改进，该轴流风扇具有出风量大且噪音低的优点。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，包括：

固定架构，所述固定架构上设置有至少一组聚类风叶，所述聚类风叶包括第一风叶和第二风叶，所述第一风叶设置在所述固定架构上，所述第二风叶通过连接件连接设置在所述第一风叶上，所述连接件贯穿所述第一风叶，所述连接件首尾相连形成加强框，所述加强框与所述固定架构同心设置，所述加强框的直径大于所述固定架构的直径；

降噪结构，所述第一风叶的前缘与外缘的交界处，和/或所述第一风叶的后缘与外缘的交界处，和/或所述第二风叶的前缘与外缘的交界处，和/或所述第二风叶的后缘与外缘的交界处设置有所述降噪结构。

2.根据权利要求1所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述第一风叶与所述固定架构连接一端的边缘和/或所述第一风叶与所述加强框连接一端的边缘和/或所述第二风叶与所述加强框连接一端的边缘设置有所述降噪结构。

3.根据权利要求1所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述固定架构的上下边缘和/或所述加强框的上下边缘上设置有所述降噪结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述降噪结构设置为锯齿形结构、波浪形结构、V形结构、W形结构、半圆形结构中的任意一种或任意多种结构的组合。

5.根据权利要求4所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述降噪结构包括任意两种不同的形状结构。

6.根据权利要求5所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述降噪结构的边缘上还设置有次降噪结构。

7.根据权利要求1所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述第一风叶与所述第二风叶相互间隔分布设置。

8.根据权利要求1所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述聚类风叶具有若干个风叶实度值，且所述聚类风叶中的各个叶片不可重叠或重叠在所述聚类风叶吹风方向的正前方的指定角度内，其中，所述风叶实度值计算公式为：

(i和n均为正整数，且i≥1，n＞i)，式中，S_D为所述聚类风叶在直径D下的所述风叶实度值，L_i为叶片i的叶片弦长，

为在同一直径D下各个叶片的叶片弦长之和，n为在同一直径D下所存在的叶片数量。

9.根据权利要求8所述的具有加强框的聚类风叶结构，其特征在于，所述聚类风叶具有若干个所述直径D，所述直径D的范围为20mm～1.5m，所述风叶实度值的范围为0.05～0.95。

10.一种轴流风扇，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的具有加强框的聚类风叶结构。

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