專利名稱：一種低噪聲換氣扇的葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種換氣扇的葉輪，特別是一種低噪聲換氣扇的葉輪。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有換氣扇的葉輪，其葉片基本是平板型或略呈弧形的，在弧形的葉片中，其葉片前緣基本是大圓弧形的，葉面分布呈軸對(duì)稱。傾斜葉面中的葉面安裝角，從葉輪根部到外緣，沒有發(fā)生變化，采用均一的一個(gè)角度，即沒有扭曲。這種葉片的設(shè)置，不符合空氣流動(dòng)規(guī)律，能量轉(zhuǎn)換的工作效率低，葉片與空氣摩擦所產(chǎn)生的噪聲也大。當(dāng)前，噪聲大是現(xiàn)有工業(yè)換氣扇存在的普遍問題。一般的，噪聲在60～80分貝水平。
中國(guó)專利ZL93228964.9.名稱為“新型換氣扇風(fēng)葉”的專利文件中，公開了一種圓弧形風(fēng)葉(即“葉片”)，它的風(fēng)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(fēng)葉最大弦長(zhǎng)的位置X控制在0.7-0.9之間，即rR＝0.7-0.9，r為風(fēng)葉最長(zhǎng)弦至風(fēng)葉軸心的距離，R為風(fēng)葉最大半徑。這種風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，據(jù)稱具有效率高、噪聲小，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
這種換氣扇的葉片，在葉片前緣小圓弧這一點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)略有改進(jìn)，但仍屬略顯弧形的那一類；葉片與氣流的接觸，不符合空氣流動(dòng)的規(guī)律，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷的改善不大，低效率、高噪聲的缺陷仍然沒有解決。目前，尚未見有根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)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擾動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲的優(yōu)秀的葉片設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種效率高、流量大、低噪聲的換氣扇的葉輪。
本實(shí)用新型的目的可通過如下措施來達(dá)到本實(shí)用新型換氣扇葉輪，包含有若干葉片、葉片架和軸套，其中各葉片是扭曲型的，前傾式的，葉面分布不對(duì)稱，而偏重于朝旋轉(zhuǎn)方向的前面，以及偏向于葉片外緣；其前緣于朝前并靠向外緣的部位上，突出一小塊圓弧形的葉面，該突緣面是由三個(gè)小圓弧組成的類三角形面，而整個(gè)葉片的邊緣均由大小不一的圓弧線所構(gòu)成，總的來說前緣是較小的圓弧，后緣是較大的圓弧，成為一種圓弧板葉型的葉片。
所謂扭曲型是就葉面的傾斜角度而言。當(dāng)空氣流從葉輪的進(jìn)口處進(jìn)入，流經(jīng)葉片葉面，從出口處離開，有進(jìn)、出口的絕對(duì)速度；葉片是運(yùn)動(dòng)的，也就有進(jìn)、出口的相對(duì)速度；葉片旋轉(zhuǎn)，徑向上各部分有其圓周速度。這些速度參數(shù)的關(guān)系，構(gòu)成一個(gè)氣流進(jìn)出口速度三角形。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，為了提高葉輪的效率和流量，葉片各部分的安裝角應(yīng)是變化的，這些不同的安裝角α取決于該截面的氣流流入角βm，以及氣動(dòng)力特性最佳工作狀態(tài)下的攻角。將從軸心至外緣的葉輪半徑劃分為若干份，例如5-7份，稱之為基元級(jí)半徑r。葉尖處是最大基元級(jí)半徑，葉根處是最小基元級(jí)半徑。每一個(gè)基元級(jí)半徑在葉面上運(yùn)動(dòng)的投影構(gòu)成一條弧線，弦線兩端點(diǎn)的距離為其弦長(zhǎng)b，該弦線與葉輪平面的夾角稱之為安裝角α。從葉片的根部到葉片外緣，不同基元級(jí)半徑r上不同的葉面安裝角α，是在70度至10度的范圍內(nèi)逐漸變化的，表現(xiàn)在從葉片根部到葉片外緣，隨著基元級(jí)半徑r的增大，而逐漸減小葉面上的安裝角α的角度，葉片呈現(xiàn)扭曲。也就是說，葉面越趨向于外緣，葉面的扭曲程度越低。這種扭曲型的葉片不僅可產(chǎn)生一定的風(fēng)壓，也符合葉片與空氣接觸的流動(dòng)規(guī)律，減小葉片與空氣之間的沖擊，避免了空氣的擾動(dòng)，從而提高葉輪效率和加大葉輪的工作能力，同時(shí)，也相應(yīng)減小噪聲。
所謂前傾式的，是就葉片的葉面分布而言。葉面分布面積的變化，加上有變化的不同安裝角，隨之也產(chǎn)生葉面上風(fēng)壓的變化。為使這種分布更合理，以符合空氣動(dòng)力學(xué)的規(guī)律，應(yīng)朝前進(jìn)方向傾斜；并采用變環(huán)量設(shè)計(jì)，讓靠外緣部分產(chǎn)生較大風(fēng)壓，靠中心部分的風(fēng)壓較小。葉面各部分面積的分布，是不對(duì)稱的，在徑向上偏向于外緣；在圓周方向上偏向于旋轉(zhuǎn)方向朝前，乃至在葉片前緣，靠近外緣部位，設(shè)置有朝旋轉(zhuǎn)方向突出的突緣。該突緣是由三個(gè)圓弧所構(gòu)成的一個(gè)類三角形面。這樣，從葉片根部至葉片外緣，葉片徑向上各部分葉面面積是漸次增大的，表現(xiàn)在不同基元級(jí)半徑r在葉面上不同的弦長(zhǎng)b，隨著r的增大而增大，葉面布置偏重于朝旋轉(zhuǎn)方向向前。當(dāng)然，由于葉片要制成弧形的，最大r處的弦長(zhǎng)b會(huì)作適當(dāng)修正，而略有減小。而以葉片架中軸線為軸劃分為前緣與后緣兩部分的話，則前緣部分面積約為后緣部分的兩倍，也就是葉面分布向前緣部分傾斜設(shè)置。而葉面邊緣圓弧的圓弧半徑，前緣部分的圓弧半徑較小，后緣部分的圓弧半徑較大，俗稱“大圓弧”。這樣，當(dāng)氣流從葉片前緣的較小的突緣處進(jìn)入，經(jīng)過側(cè)重于外緣(外緣的圓周速度較大)的前傾式葉面，流向大圓弧的后緣而離開葉面的整個(gè)過程中，氣流與葉片的接觸面積和接觸角，有一個(gè)由小到大的漸變過程，符合空氣流動(dòng)規(guī)律，減少了在葉片表面所形成的渦流和擾動(dòng)頻率，達(dá)到提高葉輪效率和降低噪聲的目的。這跟跳水運(yùn)動(dòng)員“壓水花”壓得好的現(xiàn)象相類似。
本實(shí)用新型葉輪的葉片數(shù)，通常在2片至10片，甚至更多。但以3片至5片為最佳。本設(shè)計(jì)的實(shí)施例有4片葉片的葉輪(帶有葉片架)，也有5葉葉片的整體葉輪(葉片直接連接到輪轂盤上)。葉輪有用金屬制作的，也有用工程塑料制作的。
本實(shí)用新型葉輪具有如下優(yōu)點(diǎn)1、效率高、流量大。
在葉片的安裝角和葉面分布上，由于根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，采用了扭曲型和前傾式，以及變環(huán)量設(shè)計(jì)，符合空氣流動(dòng)規(guī)律，最大限度地發(fā)揮了葉片外緣部分的作用，提高了葉輪的工作效率和工作能力。
2、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小。
同樣由于上述設(shè)計(jì)的原因，氣流與葉片的接觸，有一個(gè)漸進(jìn)過程，符合空氣流動(dòng)規(guī)律，避免空氣的擾動(dòng)和渦流的產(chǎn)生，好比跳水運(yùn)動(dòng)員入水時(shí)“壓水花”壓得好?？纱鬄榻档驮肼?，降到55分貝以內(nèi)。一個(gè)實(shí)例是，在型號(hào)和大小相同的情況下，現(xiàn)有的某種葉輪跟本設(shè)計(jì)相比，其噪聲從58分貝降至51分貝。本設(shè)計(jì)適宜應(yīng)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4葉葉輪的立體圖；圖2是4葉葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是5葉葉輪的立體圖；圖4是5葉葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是葉片葉面上進(jìn)出口的空氣速度示意圖；圖6葉片風(fēng)速三角形示意圖；圖7是葉片1的主視圖；
圖8是其俯視圖；圖9是非對(duì)稱前傾式葉片示意圖；圖10是對(duì)稱式葉片與之對(duì)照的示意圖。
各圖之中，1是葉片，2是葉片架，3是軸套，r是不同的基元級(jí)半徑。在風(fēng)速三角形中，W1，C1分別為葉片進(jìn)口處的相對(duì)速度和絕對(duì)速度，W2、C2分別為出口處的相對(duì)速度和絕對(duì)速度，u為葉片截面上圓周速度，Wm為某截面的平均相對(duì)速度，ΔCu為絕對(duì)速度在圓周上的投影，βm表示某截面的氣流流入角。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1、圖2所示，用鋼板制作一個(gè)十字星式的葉片架2，其中心為軸套3，在葉片架2的4個(gè)臂上，分別以緊固件或鉚釘連接或焊接上4片葉片1，每片葉片都是扭曲型、前傾式，采用變環(huán)量設(shè)計(jì)。即葉片上的葉面分布，傾向于旋轉(zhuǎn)方向的前方和靠向外緣，從葉片根部到其外緣，各部分葉面的面積逐漸增大，而且，其分布朝前緣傾斜。表現(xiàn)在不同基元級(jí)半徑r所對(duì)應(yīng)的葉面上的不同弦長(zhǎng)b，隨著r的增大而增加。至于葉面的不同安裝角α，則隨著不同基元級(jí)半徑r而變化，葉面呈現(xiàn)扭曲，隨著r的增大，安裝角α漸趨減小。一個(gè)典型設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)如下葉輪外徑Dt＝250mm，葉片架的圓盤直徑Dh＝75mm。

歸納起來，整個(gè)葉輪葉片的設(shè)計(jì)方法和程序，有如下特點(diǎn)
1、根據(jù)對(duì)流量和風(fēng)壓的要求，通過風(fēng)速三角形，算出不同基元級(jí)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(shè)計(jì)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(dòng)力方程。算出不同r上的不同弦長(zhǎng)b，以保證葉片上有一定風(fēng)壓p。
4、為進(jìn)一步降低噪聲，采用前傾式葉型設(shè)計(jì)，并在前緣氣流進(jìn)口處設(shè)有一個(gè)突緣，以使加大流量時(shí)仍能獲得低噪聲的效果；并對(duì)計(jì)算出來的b和α作適當(dāng)修正。最后得出如附表所示的設(shè)計(jì)參數(shù)。
實(shí)施例2如圖3、圖4所示，同實(shí)施例1，只是，用工程塑料制作5葉的整體葉輪，5片葉片1直接連接在作為葉片架2的輪轂盤上，中心有軸套3。各葉片1的設(shè)置同樣采取扭曲型前傾式設(shè)計(jì)。相關(guān)參數(shù)如下表。其余同實(shí)施例1。
葉輪外徑Dt＝250mm。葉片架的盤直徑Dh＝95mm。
權(quán)利要求1.一種低噪聲換氣扇的葉輪，包含有若干葉片(1)、葉片架(2)和軸套(3)，其特征在于，各葉片(1)是扭曲型、前傾式的，葉面分布不對(duì)稱，而偏向于葉片旋轉(zhuǎn)方向前面和偏向葉片外緣，表現(xiàn)在從葉片根部到葉片外緣，隨著基元級(jí)半徑r的增大，而逐漸減小葉面上的安裝角α的角度，葉片呈現(xiàn)扭曲；并且，不同基元級(jí)半徑r在葉面上不同的弦長(zhǎng)b，隨著r的增大而增大，葉面布置偏重于朝旋轉(zhuǎn)方向向前。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲換氣扇的葉輪，其進(jìn)一步的特征在于，在所述的葉片(1)前緣靠近外緣部位，設(shè)置有朝旋轉(zhuǎn)方向突出的、由三個(gè)圓弧所構(gòu)成的一個(gè)類三角形突緣；而前緣部分的圓弧半徑較小，后緣部分的圓弧半徑較大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低噪聲換氣扇的葉輪，其特征在于，所述的不同基元級(jí)半徑r上不同的葉面安裝角α，在70度角至10度角范圍逐漸變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低噪聲換氣扇的葉輪，其特征在于，所述的若干葉片(1)的片數(shù)在2片至10片范圍內(nèi)，最佳是在3片至5片，有4片葉片(1)固定在葉片架(2)上的葉輪，也有帶5片葉片(1)的整體時(shí)輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低噪聲換氣扇的葉輪，其特征在于，所述的若干葉片(1)的片數(shù)在2片至10片范圍內(nèi)，最佳是在3片至5片，有4片葉片(1)固定在葉片架(2)上的葉輪，也有帶5片葉片(1)的整體葉輪。
專利摘要一種低噪聲換氣扇的葉輪，包含有若干葉片(1)、葉片架(2)和軸套(3)，葉片數(shù)在2－10片，最佳3－5片。各葉片是扭曲型、前傾式的，葉面分布不對(duì)稱，而偏向旋轉(zhuǎn)方向朝前和偏向外緣，隨著基元級(jí)半徑r的增大，而減小葉面上的安裝角α，葉片呈現(xiàn)扭曲，并逐漸增大r在葉面上的弦長(zhǎng)b，即偏向外緣；葉片前端有一個(gè)突出的、由三個(gè)圓弧所構(gòu)成的類三角形突緣。這種葉輪的優(yōu)點(diǎn)是效率高、流量大；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小。是根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理而設(shè)計(jì)的新型葉輪，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(hào)F04D29/34GK2578580SQ01255880
公開日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者呂植良, 譚錦光, 余炳華 申請(qǐng)人:廣東正野電器有限公司