專利名稱：一種低噪聲工業(yè)換氣扇的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)換氣扇，特別是一種低噪聲的工業(yè)換氣扇。
背景技術：
現(xiàn)有的工業(yè)換氣扇，其葉片是平板型或略顯弧形的，在弧形中其葉片前緣基本是大圓弧形的，加上簡易的面板，支撐在面板上的支架、以及電機等部件而組成?，F(xiàn)有的這類換氣扇，固然由于其結構簡單，而易于加工；但其缺點也是明顯的葉片形狀簡易不符合空氣流動規(guī)律，能量轉換的工作效率低；葉片與空氣摩擦所產(chǎn)生的噪聲也大。當前，噪聲大是現(xiàn)有工業(yè)換氣扇未能有效解決的普遍問題。一般的噪聲在60-80分貝的水平。
中國專利ZL93228964.9.名稱為“新型換氣扇風葉”的專利文件中，公開了一種圓弧形風葉(即“葉片”)，它的風葉前緣呈小圓弧形狀，該小圓弧前緣半徑R1控制在20-35mm之間，前緣流入角接近于零度(即與輪轂盤平面平行)，后緣圓弧半徑R2＝50mm；風葉最大弦長的位置度X控制在0.7-0.9之間，即r∶R＝0.7-0.9，r為風葉最長弦至風葉軸心的距離，R為風葉最大半徑。這種風葉結構，據(jù)稱具有效率高、噪聲小、功耗低等優(yōu)點。
另一種公開的換氣扇葉片，見諸于ZL95244882.3號、名稱為“換氣扇雙向葉輪”的專利文件中，那是在大于4的偶數(shù)葉片中，半數(shù)葉片的面，成正面向內凹陷的彎曲形，另半數(shù)葉片成反向曲面，即反面呈向內凹陷的彎曲形，一正一反的均勻相間隔排列，成中心對稱。當它無論正向或反向轉動時，都能保證有足夠的風量輸出，適用于雙向換氣扇使用。
上述第一種葉片，在葉片前緣小圓弧這一點上，對現(xiàn)有技術略有改進，但改進不大，效果不明顯，仍屬略呈弧形那一類，對現(xiàn)有技術缺陷的改善不大。而第二種葉片，基本是平板式，只解決反向仍有風送出的問題，而效率卻明顯地降低了很多，空氣的無效流動會更大。低效率、高噪聲的缺陷仍然沒有解決。目前，尚未見有一種葉片的設計，是根據(jù)空氣動力學原理，最大限度地提高換氣扇的工作效率，加大換氣扇的工作能力；特別是有效地降低由于葉片的擾動所產(chǎn)生的噪聲。這必須要從葉片的設計入手。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術中的不足之處，而提供一種效率高、流量大、低噪聲的工業(yè)換氣扇。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來達到本發(fā)明的工業(yè)換氣扇，由面板、支架、電機盒、電機和葉輪所組成。其中，電機盒借支架的幾根支撐桿的支持，被固定在面板上，電機則裝置在電機盒里，蓋上盒蓋；葉輪則以其軸套的軸孔，被支承在電機里伸出的傳動軸上，由該軸所帶動而旋轉。該葉輪包含有若干葉片，葉片架和軸套等部分，以軸套連接到電機的轉軸上，若干片葉片借助葉片架而固定在軸套的外圍，或直接固定在包含有軸套的輪轂盤上。各葉片以軸套的軸孔為中心，成中心對稱分布。
其特征在于，各葉片是非平板的扭曲型，葉片呈前傾式設置，葉面分布不對稱。在葉輪半徑的范圍內，將其劃分為若干份，例如5-7份，稱之為不同的基元級半徑r，葉尖的基元級半徑最大。葉根的基元級半徑最小，每一個基元級半徑在葉面上運動的投影構成一條弧線，弧線兩端點的距離為其弦長b，該弦線與葉輪平面的夾角α稱之為安裝角，即基元級半徑r上各橫截面的安裝角。安裝角α取決于該截面的氣流流入角βm，以及氣動力特性最佳工作狀態(tài)下的攻角。所謂扭曲型葉片是指，葉片在不同基元級半徑r的葉面上有不同的安裝角，該安裝角α是在70°到10°角范圍內逐漸減小的，即從葉片根部到葉片外緣，隨著基元級半徑r的增大而逐漸減小其安裝角的角度，使得葉片扭曲。也就是說，葉面上越趨向于葉片的外緣，葉面的扭曲程度越低。這是根據(jù)氣流在葉片進出口處的相對速度、絕對速度和圓周速度所構成的風速三角形的關系，而確定并設計該處的安裝角。這種扭曲型的葉片不僅可產(chǎn)生一定的風壓，也符合葉片與空氣接觸的流動規(guī)律，減小葉片與空氣之間的沖擊，避免造成空氣擾動。從而提高效率和增加葉輪的工作能力，同時，也相應減小噪聲。
現(xiàn)有的換氣扇葉片，基本上是以葉輪半徑為軸的軸對稱分布，運轉時空氣呈流動態(tài)，空氣與這種對稱葉片的接觸就不可能是勻稱的了。因而，會造成空氣的湍流。故此，本發(fā)明換氣扇葉片的設計，采用葉面分布不對稱，葉片呈前傾式設置。這就是說，葉面上各部分面積的分布是不對稱的，并且是向前傾斜的。采用變環(huán)量設計，使靠外緣部分產(chǎn)生較大風壓，在徑向上的葉面部分分布偏向于外緣，從葉片根部至外緣，葉片上各部分葉面面積是漸次增大的，即不同基元級半徑r在葉面上的弦長b也不同，隨著r的增大而增大(為外緣圓弧形所限，最大基元級半徑的弦長會略有例外)。在圓周方向上從前緣至后緣，各部分葉面面積也是漸次增大的，但以葉片架中軸線為軸的前緣部分總面積，大于后緣部分總面積約一倍，即葉面分布的設置向前傾斜。并且葉片前緣朝向旋轉方向突出，其邊線成小圓弧，圓弧半徑較小，且靠向外緣；該前緣端部，成為由三個圓弧所構成的類三角形的突緣，朝向旋轉方向突出；后緣圓弧的圓弧半徑則較前緣的為大。這樣，當空氣氣流從葉片的前緣突出處進入，經(jīng)過前傾式的葉面，流向后緣而脫離接觸的進程中，氣流與葉片的接觸面和接觸角，有一個由小到大的漸變過程，符合空氣流動規(guī)律，減少了在葉片表面所形成的渦流和擾動頻率，達到降低噪聲的目的，這跟跳水運動員“壓水花”的現(xiàn)象相類似。
通常，換氣扇每個葉輪的葉片數(shù)可在2片至10片，甚至更多。但換氣扇的葉片以3片至5片為最佳。本設計采用4葉的鋼或其它金屬制作的葉片葉輪(帶葉片架)；或5葉的用工程塑料制作的整體葉輪(帶輪轂盤)。
為進一步降低噪聲，本設計的換氣扇，在面板上還裝置有一個噴嘴形的集流器，設置在葉輪的外圍，可在面板上直接成形，或制作后安裝在面板上，與葉輪是同心圓，與葉輪外緣保持一定距離，朝葉輪進氣方向靠前，以使氣流經(jīng)集流器的集流，保證其均勻地進入葉輪的進口截面，不致有大的渦流區(qū)，減少流動損失，減少葉片與進口氣流之間的干擾，從而降低噪聲，提高葉輪的工作效率。該集流器是一個套在葉輪外圍靠前的、進口呈弧形逐漸縮小的、至出口處再略為擴大的噴嘴，形成雙扭線噴嘴形、噴嘴的壁面是弧形的曲面，象一個向中心作弧形突起的外圈，與葉輪保持一定距離。進入葉輪的空氣能均勻地進入，保證葉輪入口處有均勻的速度場，避免渦流的產(chǎn)生。當然，也會降低噪聲。
本發(fā)明換氣扇具有如下優(yōu)點1、效率高，流量大。
由于在葉片的形狀和安裝角上的設計，根據(jù)空氣動力學原理，采用了扭曲型和前傾式的葉片，采用了變環(huán)量設計，符合空氣流動規(guī)律，最大限度地發(fā)揮了葉片外緣部分的作用，提高葉輪的工作效率，提高流量。并且，換氣扇面板的設計加強了其剛性強度，設有噴嘴形集流器。同樣起到了降低能量損失，提高換氣扇葉輪效率的作用。
2、運轉平穩(wěn)，噪聲小。
同樣由于上述設計的原因，氣流與葉片的接觸，有一個漸進過程，符合空氣流動規(guī)律，避免渦流的產(chǎn)生，好比是跳水入水時“壓水花”壓得好。可達到降低噪聲的目的。可降低到55分貝以內。一個實例是，在型號和大小相同情況下，現(xiàn)有的葉輪跟本設計相比，噪聲從原來的58分貝降低至51分貝。本設計適用于各類換氣扇，特別是大流量、低噪聲的工業(yè)換氣扇。


圖1是本發(fā)明換氣扇的結構示意圖；圖2是換氣扇面板的主視圖；圖3是該面板的俯視圖；圖4是面板上A-A剖視圖(比例2∶1)；圖5是4葉葉輪的立體圖；圖6是4葉葉輪的主視圖；圖7是葉片進出口的空氣速度示意圖；圖8是葉片風速三角形示意圖；圖9是葉片5-1的主視圖；圖10是其俯視圖；圖11是5葉葉輪結構示意圖；圖12是4葉葉輪結構示意圖。
各圖之中，1是面板、2是支架、3是電機盒、4是電機、5是葉輪、1-1-是面板上設置的集流器、3-1是電機盒的底盒、3-2是其盒蓋、5-1是各葉片、5-2是葉片架，5-3是軸套。在風速三角形中，W1、C1分別為葉片進口處的相對速度和絕對速度，W2、C2分別為出口處的相對速度和絕對速度，R是圓弧半徑，u為葉片截面上圓周速度，Wm為某截面的平均相對速度，ΔCu為絕對速度在圓周上的投影，βm表示某截面的氣流流入角。
具體實施例方式實施例1由面板1、支架2、電機盒3、電機4和葉輪5組成一臺工業(yè)換氣扇。其中，電機4裝置在電機盒3的底盒3-1里面，蓋上盒蓋3-2，支架2有4根支撐桿，桿的一端以緊固件連接或焊接在電機盒3上，另一端也以緊固件連接或焊接在面板1上；葉輪5包含有葉片5-1，葉片架5-2和軸套5-3，如圖12所示，葉片5-1共有4片，以緊固件或鉚釘或焊接分別固定在葉片架5-2上，在葉片架5-2的中心固定設置有軸套5-3，軸套5-3緊套在電機4伸出的傳動軸上。
如圖5、圖6、圖9、圖10所示，4葉葉輪上各葉片5-1的設置，采用扭曲型、前傾式，以及變環(huán)量設計。葉面分布傾向于旋轉方向前方和靠向外緣，前緣端部是向前突出的由三個圓弧組成的類三角形突緣。從葉片根部到外緣，各部分葉面的面積逐漸增大，但朝前傾斜。對應于基元級半徑r在葉面上的不同弦長b，隨著r的增大而增加；而葉片在不同基元級半徑r上的橫截面，采用不同的安裝角α，隨著r的增大，安裝角α漸趨減小。其中一個典型設計的相關參數(shù)如下葉輪外徑Dt＝250mm，葉片架的盤直徑Dh＝75mm。

如圖2、圖3、圖4所示，在換氣扇面板1上設置噴嘴形集流器1-1。
如上所述，將面板、支架、電機盒、電機、葉輪等部件組合成一臺本實用新型的工業(yè)換氣扇。
歸納起來，整個葉輪葉片的設計方法和程序，有如下特點1、根據(jù)對流量和風壓的要求，通過風速三角形，算出不同基元級半徑r上的不同βm，查出最佳工作狀態(tài)下的攻角，再算出不同的安裝角α，設計出扭曲型葉片，從而提高葉輪效率及其工作能力。
2、采用變環(huán)量流型，使葉面布置偏向于外緣，以充分發(fā)揮葉片外緣的作用，并可減低該處的扭曲角。
3、采用圓弧板葉型。根據(jù)氣動力方程。算出不同r上的不同弦長b，以保證葉片上有一定風壓p。
4、為進一步降低噪聲，采用前傾式葉型設計，并在前緣氣流進口處設有一個突緣，以使加大流量時仍能獲得低噪聲的效果；并對計算出來的b和α作適當修正。最后得出如附表所示的設計參數(shù)。
實施例2同實施例1，只是，葉輪采用5葉葉輪。如圖11所示，用工程塑料制作5片葉片5-1與葉片架5-2的圓盤連成一體的整體塑料葉輪5，軸套5-3設置在葉片架5-2的盤中心。葉片5-1同樣采用扭曲型和前傾式設計。各相關參數(shù)如下表。其余同實施例1。
葉輪外徑Dt＝250mm，葉片架盤直徑Dh＝95mm。

權利要求
1.一種低噪聲工業(yè)換氣扇，由面板(1)、支架(2)、電機盒(3)、電機(4)，和葉輪(5)所組成，電機(4)裝置在電機盒(3)里，電機盒(3)通過支架(2)被固定在面板(1)上，葉輪(5)包含有若干葉片(5-1)、葉片架(5-2)和軸套(5-3)，以軸套(5-3)連接到電機(4)的轉軸上，被該轉軸所帶動，其特征在于，各葉片(5-1)是扭曲型、呈前傾式設置，葉面分布不對稱，即在不同基元級半徑r的葉面上有不同的安裝角α，隨著r的增大而減少，使葉片扭曲；而不同基元級半徑r在葉面上的弦長b也不同，隨著r的增大而增大，而且，葉面分布的設置，朝旋轉方向向前傾斜。
2.根據(jù)權利要求1所述的低噪聲工業(yè)換氣扇，其特征在于，所述的葉片(5-1)的前緣端部朝旋轉方向突出，且靠向外緣，成為由三個圓弧所組成的類三角形突緣；而后緣圓弧的圓弧半徑則較前緣的為大。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的低噪聲工業(yè)換氣扇，其特征在于，所述的不同基元級半徑的葉面上的安裝角α，在70度角至10度角范圍內逐漸減小。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的低噪聲工業(yè)換氣扇，其特征在于，所述的若干葉片(5-1)的片數(shù)在2片至10片范圍內，最佳是在3片至5片；有4葉葉片固定在葉片架上的葉輪，也有帶5葉葉片的整體葉輪。
5.根據(jù)權利要求3所述的低噪聲工業(yè)換氣扇，其特征在于，所述的若干葉片(5-1)的片數(shù)在2片至10片范圍內，最佳是在3片至5片；有4葉葉片固定在葉片架上的葉輪，也有帶5葉葉片的整體葉輪。
6.根據(jù)權利要求1或2或5所述的低噪聲工業(yè)換氣扇，其特征在于，所述的換氣扇在面板(1)上裝置有一個噴嘴形的集流器(1-1)，該集流器(1-1)是在葉輪外圍靠前，與葉輪保持一定距離的、向中心作弧形突起的外圈。
7.根據(jù)權利要求3所述的低噪聲工業(yè)換氣扇，其特征在于，所述的換氣扇在面板(1)上裝置有一個噴嘴形的集流器(1-1)，該集流器(1-1)是在葉輪外圍靠前，與葉輪保持一定距離的、向中心作弧形突起的外圈。
全文摘要
一種低噪聲工業(yè)換氣扇,由面板、支架、電機盒、電機和葉輪所組成,葉輪包含有若干葉片,葉片架和軸套,葉片片數(shù)在2－10片范圍。各葉片是扭曲型、呈前傾式設置,葉面分布不對稱,按變環(huán)量設計。不同基元級半徑r上的安裝角α,隨r的增大而減少,使葉片扭曲;弦長b隨r的增大而增大,使葉面偏重于外緣;葉片前端是由三個圓弧所組成的類三角形突緣。面板上還裝設有一個噴嘴形的集流器,以進一步降低噪聲。該換氣扇效率高、流量大,突出優(yōu)點是運轉平穩(wěn)、噪聲小,是根據(jù)空氣動力學原理而設計的新型換氣扇。適用于各類換氣扇,特別是大流量、低噪聲的工業(yè)換氣扇。
文檔編號F04D29/34GK1350123SQ0112787
公開日2002年5月22日 申請日期2001年9月25日 優(yōu)先權日2001年9月25日
發(fā)明者呂植良, 譚錦光, 余炳華 申請人:廣東正野電器有限公司