TWI311611B - Impeller structure and the centrifugal fan device using the same - Google Patents

Description

1311611 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關葉輪結 Λ ^ ^ P -4- L I 无兵疋知一種错由兩列葉片 在位向尺寸上少許葉片重疊（〇verlan),报+ 乂 、月 (斷⑷功能之縫隙〜 叩)形成-個類㈣ 縫隙飢運（gap passage)之一種苹輪έ士盖 以及使用該葉輪結構之離心風扇裝置。 _知、、.。構 【先前技術】 >離：式葉輪為離心風扇(風機)之心臟，對於產品效率 好^與噪音值高低，佔有相當關鍵的影響。—般離心式風 扇茱輪之葉片型式可分為後傾式（baek财d ―⑶⑽ type：^ 徑向式（radiai type)及前傾式（f〇rward— type)一種' 其中以後傾式葉輪之效率及噪音表現最佳。然 後傾式葉輪葉片有平板（Plate)及翼型（airfoil)之分，以 翼型葉片之效率最高且噪音值最低。 不過，傳統翼型葉片之結構為單列，請參閱圖一所示， 該圖係為習用之單列葉輪俯視示意圖。當流體在流經該葉 輪1之葉片1 〇時’從離心式葉輪流場可知，流體在旋轉流 場因離心力（centrifugal force)與科氏力（Coriolis force)之作用，及葉片1〇幾何之影響，使葉片1〇的兩面 分成壓力面 1 〇2(pressure surf ace)與吸力面 101 (suet ion surface)。由相對速度場（reiative vei〇city)觀點，流體 於葉片10之吸力面101之減速過程（decelerating process)較壓力面劇烈，加上二次流（secondary flow)將 低能量流體推至吸力面1〇1，導致此表面邊界層厚度急劇 1311611 成長，容易發生邊界層流離現象，不但增加了葉輪内能量 損失，葉輪出口處之跡流（wake)區域變大，也增大出口混 合損失；同時因流場之流離與不均勻將伴隨著噪音。 而在習用技術中，如US. Pat. No. 4, 615, 659所揭霖之離 心式壓縮機葉輪至少可切割成三列以上之平板葉片模植， =將每列$片錯開少許距離。然其結構複雜、加工不易， 设計分析工作之難度亦很高。 綜合上述’因此亟需—種葉輪結構以及使用該葉輪結構 之離心風扇裝置來解決習用技術所產生之問題。 【發明内容】 姓椹^ t明的主要目的是提供—葉輪結構以及使用該葉輪 了裝置，其係利用雙列排列之葉片，使該兩 f请;=上重疊，以形成類似喷嘴功能之流道，達到 間所邊界層成Μ及減少邊界層厚度之目的。 姓構=月的*"人要目的是提供—葉輪結構以及使用該葉輪 ，置’其係利用雙列排列之葉 ： 體由該流到噴4可==似喷嘴功能之流道，當流 產生，達到減少因流離，點位置或者是克服流離 本發明的另-目岐Z合所造成能量損失之目的。 葉片間之徑向上用雙列排列之葉片，使該兩 降低劈音之目的。 也成類似喷嘴功能之流道，達到 1311611 ，了達到上述之目的，本發明提供一種葉輪結構，且 :::有：-盤體；以及複數對葉片結構，其係設置於該 1上’該對葉片結構更包括有：一第一葉片；以及一第 係設置於該第一葉片之一側’該第二葉片與該 弟一葉片於徑向上具有一重疊區域。 列。較佳的是’該複數對葉片結構於該盤體上係呈環形排 :佳該第二葉片之徑向葉片長度(cr)與該第一 2之禮向葉片長度（⑴，其比值（Cr/W範圍為〇.8〜2 〇 較佳的是，該重疊區域之距離（R〇1)，與該 徑向葉片長卿，其比值⑽/Cf)範圍為。〜2.〇^ 較佳的是’該重疊區域之周向距離係為該第二葉片之 葉片¥緣和該第-葉片之葉片尾緣之間距。其中該 :⑴與任兩第-葉片之葉月尾緣於圓周方向的苹片門距 ⑻，其比值（t/s)範圍為請〜〇15。 ）葉片間距 為了達到上述之目的，本發明更提供一種離心 V 系包含有：一渦捲殼體’其係具有-流體出口：= =體入π ’-盤體’其係設置於該渦捲殼體内，該般㉖ =具有複數對葉片結構，該對葉片結構更包括有：:丑― 葉片〃，以及一第二葉片，其係設置於該第一葉片之— 亥第—葉片於徑向上具有—重疊區域；以及 -驅:裝二端與該盤體中心相連接’而另- 8 1311611 【實施方式】 為使貴審查委員能對本發明之转 a A, R ^ At ^ 更進一步的認知與瞭解，下文、目的及功此有 部結構以及設計的理明之糸統的相關細 心原由進仃况明，以使得審查委員可 以了角午柄明之特點，詳細說明陳述如下： 請參閱圖二Α以及圖-R ό 一 結構較佳實施例之俯二圖f為本發明葉輪 其係包含有：-盤紙以及複數茱=構2 ’ 對葉片結構21，其係設置於該結f 21。_數 片結構 設二二及：葉片211。該第二葉謂其係 一、弟葉片210之—側，該第二葉片211盥兮繁一 某片210於徑向上具有一香聶 ” …人 在本實施例中，該複數 ：y;且：距-周向距離。 體2 0上。 賴個茱片結構21係成環形排列於該盤 請參閱圖三以及圖四所示， 將傳統單列翼型葉片改成雙列翼型==7構：改良， 第一普9ΐη、，Ώ & 又幻異生桊片，亦即丽述所謂之 二葉片、211 古二葉片2U °該第一葉片210與該第 21〇3、2ΙΠ 1 ; 力面 2100、2110 與—吸力面 3 2U3。接下來說明第—葉片別與第二葉片⑴ 瞻係。如圖三所示，該第一葉請與第二 門小刀別於㈣方向前後排列並在徑向與周向上_ 開少睁距離，使該第二葉片2 门门上知 靠近該第力面2113的導緣2川 片在押^ !· 00的尾緣2102，藉由兩列葉 工口尺寸上> 终莱片重疊’形成一個類似噴嘴功能之 * 1311611 縫隙流道212。者户辦叙a ^ , 間斷第-以^隙流道212喷出時，除了可 動能i體:;=γγγ之邊界層成長外；此高 合，減少此、二^ 面2113上之低動量流體混 不Hi、了延遲流離點位1或克服流離發生， 流也降低出口混合損失；同時噪音因 良琢門又斯：H、热小渴旋產生而有所改善。藉此葉片結構改 ㈣某片吸力面之邊界層成長，並啡化葉輪之出Π流場。

葉片^)卜’該第二葉片2U之徑向葉片長度（Cr)與該第一 範圍為。之广向茱片長度(Cf)’此兩參數之比值(即Cr/⑺ 中心為屌.〜2.0。其中’徑向葉片長度(⑻係為以該盤體 華過該第二葉片尾緣2112之圓93與通過該第 :茶^ I緣2111之圓91的半徑差；徑向葉片長度（以）則 亥盤體中心為原心通過該第一葉片尾緣2102之圓92 广過该第-葉片導緣21G1之圓⑽的半 片210與該第二葉片⑴在徑向尺寸上重疊 ㈣），與該第—葉片210之徑向葉片長度（Cf)，此兩來晝= = (:"〇闺範圍為0〜0.2之間。其中，重疊葉片 長度（Rol)為圓92與圓91之半徑差。 如圖四所示，該第二葉片211之導緣2111和第一葉片 210之尾緣2102之周向間距（t)，與相鄰之兩第一葉片 210、M0a之尾緣21〇2、21〇2a於圓周方向的葉片間距⑻， 此兩麥數之比值（即t/s)範圍為〇. 〇5〜〇. 15。 請參閱圖五所示，該圖係為本發明之離心風扇裝置剖 視不意圖。該離心風扇裝置3,其係包含有：—渴捲殼體 30、硪心葉輪31以及一軸體32。該渦捲殼體3〇，其係 10 I3U611 -具有—流體入口 3〇1與一流體出口（圖中未示）。該離心葉 -輪31，其係設置於該渦捲殼體30内，該離心葉輪31上更 具有一盤體310以及複數對葉片結構，該對葉片結構更包 括有：一第一葉片311 ;以及一第二葉片312。該第二葉^ 312，其係設置於該第一葉片311之一側，該第二葉片 與該第一葉片311於徑向上具有一重疊區域，且相距—周 向距離。該離心葉輪31之該第一葉片311和第二葉片3ι°2 馨 之間的位置關係，如圖二A以及前所述，在此不做贅述。 该軸體32，其係以一端與該盤體31中心相連接，而另一 端則與一驅動裝置33相連接。該驅動裝置33可提供該軸 體32旋轉之動力以帶動該盤體3丨進行轉動，進而產=離 心風扇之作用。 §流體95自流體入口 301進入離心風扇3 ,旋轉動力 =轴體32輸入、帶動離心葉輪31旋轉，以提高流體之能 量，流體由葉輪出口經渦捲殼體3〇之減速、擴壓，使流^ _ 之速度能轉換成壓力能，最後流體由渦捲殼體之流體出^ 本發明之離心風扇裝置3之該離心葉輪除了可間斷 弟—葉片吸力面之邊界層成長外；此高動能流體與第二葉 片吸力面上之低動量流體混合，減少此邊界層厚度，延遲 流離點位置或克服流離發生，不但減少了流離損失，也降 出口犯σ損失。使得該離心風扇裝置3之噪音因流場較 均勻、無小渦旋產生而有所改善。 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以 =制本發明。即大驗本發明巾請料m圍所做之 :寻3化及修饰’仍將不失本發明之要義所在，故都應視 1311611 為本發明的進一步實施狀況。 练合上述，本發明提供之葉輪結構以及使用該葉輪結 構之離心風扇裝置，其係具有間斷第—葉片吸力面之邊界 層成長曰外；其所產生之高動能流體與第二葉片吸力面上之 低動量流體混合，減少此邊界層厚度，延遲流離點 (seParatlC)n polnt)位置或克服流離發生之優點。足以滿 ，業界之需求，進而提高該產業之競爭力，誠已符合發明 ΐΪί所ί定申請發明所需具備之要件，故麦依法呈提發 賜睛’謹請#審查委員允撥時間惠予審視，並 賜準專利為禱。 【圖式簡單說明】 圖-係為係為習用之單列葉輪俯視示意圖。 係為本發明葉輪結構較佳實施例之俯視

【主要元件符號說明】 1-葉輪 10-葉片 101- 吸力面 102- 壓力面 2 -某輪結構 1311611 、 20-盤體 21、21a-葉片結構 210、 210a—第一葉片 2100- 壓力面 2101- 導緣 2102、2102a-尾緣 2103-吸力面 211、 211a-第二葉片 • 2110-壓力面 21Π-導緣 2112- 尾緣 2113- 吸力面 212-縫隙流道 22-前蓋 3 -離心風扇裝置 30- 渦捲殼體 攀 3 01 -流體入口 31- 離心葉輪 310- 盤體 311- 第一葉片 - 312-第二葉片 - 32-軸體 33-驅動裝置 90 、 9卜 92 、 93-圓 95-流體 13

Claims (1)

1311611 十、申請專利範圍·· 1. 一種葉輪結構，其係包含有： 一盤體；以及 該對葉片結 複數對葉片結構，其係設置於該盤體上 構更包括有： 一第一葉片；以及 -第，葉片，其係設置於該第一葉片之—側 二葉片與該第-葉片於徑向上具有—重. 2. 如申請專利範圍第i項所述之葉輪、社 且:或。 葉片結構於該盤體上係呈環形排列。 〃 4稷數對 3. 如申請專利範㈣！項所述之葉輪結構， 片之徑向葉片長度(Cr)與該第—葉、荦^ (CO，其比值（Cr/CO範圍為〇. 8〜2. 〇之間。㈣片長度 4·如申請專利第！項所述之葉輪結構， 域之徑向距離（Rol)，盥該第一筆 ，、中5亥重噎區 rrf, ^ ^ A ^ 某片之徑向葉月县声 (Cf)，其比值（Rol/Cf)範圍為大於〇且小於等於〇 2又 5·如申請專利範㈣“所述之葉輪結構，、舌田° S周向距離係為該第二葉片之葉片導緣和該第 1區 之葉片尾緣之間距。 業片 6.如申請專利範圍第5項所述之葉輪結 離⑴與任兩第一葉片之葉片尾緣於圓周方;^ ⑻’其比值(t/S)範圍為〇 05〜。.15。 °勺某片間距 7·—種離心風扇裝置’其係包含有： —渦捲殼體，其係具有—流體“與—流體入口； 14 1311611 ' ::某輪’其係設置於該渦捲殼體内，該離 • 有—4體，該盤體上更且有㈣斜-…一茉輪 對葉片結構更包括有：〃歧對茱片、、，構’該 一第—葉片；以及 :ί=其!設置於該第-葉片之-側，該第 ^片^亥弟-葉片於徑向上具有—重疊區域，·以 • 其係以一端與該盤體中心相連接，而另-端 則與一驅動裝置相連接。 触 8=申請專利範圍第7項所叙離⑽輕置，1中^ #對葉片結構於《體上係呈環形㈣。、 所述之離，置，其中該第 度（⑺，其比值（⑽）範圍為0.8〜uU,向葉片長 料利範圍第7項所述之離心風扇裝置， ，J豐區域之徑向距離(Rol)，與該第一葉片之徑向葉= 又（Cf)，其比值（Rol/Cf)範圍為為〇〜〇.2之間。”、 11舌Μ專利㈣第7項所述之離^風扇裝置，其中今 =區域之周向距離係為該第二葉片之葉片㈣°第 一葉片之葉片尾緣之間距。 °"弟 12.如中請糊範圍第u項料之離颂輕置， 周向距離⑴與任兩第—葉片之葉片尾緣於圓周方^的= 片間距（S)，其比值（t/S)範圍為〇.05〜0.15。 、茱 15