專利名稱：一種降低能耗和噪音的軸流風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種軸流風(fēng)扇，尤其是能提高軸流風(fēng)扇的效率，降低能耗和噪音的技術(shù)。
技術(shù)背景本發(fā)明人與其他發(fā)明人合作于2000年向中國知識產(chǎn)權(quán)局提交了一項專利申請，發(fā)明名稱 《高性能螺旋槳》，專利申請?zhí)朇N00111209.0， 2001年提交國際專利申請，國際申請?zhí)杙ct /cn01/00112,在美國的申請已經(jīng)得到授權(quán)，專利號US6866482 B2,名稱:HIGN-PERF0RMENCE PROPELLER。該申請涉及一種具有單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇技術(shù)，本申請技術(shù)是在 上述技術(shù)基礎(chǔ)上的進一步發(fā)展。國際申請說明書中對單邊弧形葉邊的位置、運動軌跡、運動特性有如下描述"葉邊各部 分基本與螵旋槳同圓心，葉邊功能相同部分在螺旋槳軸向投影基本在相同旋轉(zhuǎn)半徑上，原則 上要求葉邊在旋轉(zhuǎn)方向只產(chǎn)生摩擦阻力。在葉邊有傾角情況下，葉邊會產(chǎn)生增加或減小槳葉 葉端壓力的形狀力。根據(jù)需要，葉邊可以在槳葉旋轉(zhuǎn)方向以近似漸開線型式適當(dāng)展開"。 發(fā)明內(nèi)容前面所述的具有單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇技術(shù)，在實驗中發(fā)現(xiàn)完全相同形狀結(jié) 構(gòu)的單邊弧形葉邊，在一部份軸流風(fēng)扇上使用，節(jié)能降噪效果非常好，而在另一部分軸流風(fēng) 扇上，卻沒有節(jié)能降噪效果。由于不清楚是什么原因，因此無法有把握的設(shè)計這種具有節(jié)能 降噪效果的的軸流風(fēng)扇，嚴(yán)重阻礙了這項技術(shù)的應(yīng)用。本實用新型通過大量研究試驗發(fā)現(xiàn)問題與單邊弧形葉邊結(jié)構(gòu)、形狀、位置、空間運動軌 跡等無關(guān)，通過大量試驗和研究發(fā)現(xiàn)槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的夾角P對節(jié)能作用效果有著關(guān)鍵作用，當(dāng)夾角e為正值，單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇具有非常好的節(jié)能降噪效果，如附圖l所示；當(dāng)夾角e為負(fù)值，單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇節(jié)能降噪效 果很小，甚至不具有節(jié)能降噪效果，如附圖2所示。研究發(fā)現(xiàn)，在夾角e為正值情況下，槳葉負(fù)壓力面能夠得到充分的流體補充，使槳葉負(fù) 壓力面的壓強絕對值降低，從而降低了槳葉壓力抵抗、使槳葉阻力和能耗都得到降低。由于 槳葉負(fù)壓力面的壓強絕對值減小，與周圍空間的壓力差減小，流體向槳葉負(fù)壓力面流動速度 降低，因此產(chǎn)生的渦流強度也相應(yīng)降低，噪音也得到相應(yīng)降低。上述作用在槳葉葉端效果最 顯著，因為這里是風(fēng)扇線速度最快，產(chǎn)生的各項作用力最大，壓力梯度也最大的位置，而且 在絕大部分風(fēng)扇使用的旋轉(zhuǎn)線速度范圍內(nèi)，槳葉負(fù)壓力面產(chǎn)生的作用力遠(yuǎn)大于正壓力面，因 此降低槳葉負(fù)壓力面壓強絕對值，節(jié)能降噪效果非常顯著。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是具有單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇槳葉，該槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的夾角e在0度至90度之間，或具有單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇槳葉，該槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的平均夾角e在o度至90度之間，研究和試驗發(fā)現(xiàn)夾角e或平均夾角e角度數(shù)值最佳范圍在6度至50度之間。本實用新型的有益效果是，為單邊弧形葉邊槳葉技術(shù)的應(yīng)用掃除了技術(shù)障礙，為設(shè)計制 造高效率、低噪音軸流風(fēng)扇奠定了基礎(chǔ)和提供了可行的實施方案，避免了在節(jié)能降噪原理不 清楚的情況下，沒有可靠的實施技術(shù)方案條件下，盲目設(shè)計造成的損失，使單邊弧形葉邊槳 葉這項節(jié)能降噪技術(shù)達到了應(yīng)用水平。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的夾角e為正值的圖示。圖2是槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的夾角P為負(fù)值的圖示。圖3是單邊弧形葉邊與槳葉負(fù)壓力面連接位置的表面為曲面形狀情況下，槳葉負(fù)壓力面與風(fēng)扇徑向之間的平均夾角e的圖示。 圖4是槳葉負(fù)壓力面為曲面形狀情況下，槳葉負(fù)壓力面與風(fēng)扇徑向之間的平均夾角e的 圖示。
圖5是采用單邊弧形葉邊與槳葉形成一體結(jié)構(gòu)的槳葉，單邊弧形葉邊與槳葉之間沒有明 顯分界線，在此情況下，槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的平均夾角e的圖示。
圖6是描述單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇各部分釆用的名稱與具體對應(yīng)位置示意圖。 圖中l(wèi).槳葉，2.槳轂，3.槳葉根部，4.槳葉端部，5.單邊弧形葉邊，6.由軸流風(fēng)扇徑向向槳葉負(fù)壓力面流動的流體，7.槳葉負(fù)壓力面。
具體實施方式
在圖1所示實施例中，有單邊弧形葉邊的槳葉(1)的負(fù)壓力面(7)與軸流風(fēng)扇徑向之 間夾角e的角度數(shù)值為正值，由槳葉端部(4)的外部，沿軸流風(fēng)扇徑向流動的流體(6)能 夠到達槳葉負(fù)壓力面(7)的附面層，能夠減小槳葉負(fù)壓力面(7)的壓強絕對值，減小槳葉 的壓力抵抗，從而減少槳葉阻力，減小槳葉能耗，降低噪音。
在圖2所示，槳葉負(fù)壓力面(7)與軸流風(fēng)扇徑向之間夾角e的角度數(shù)值為負(fù)值。由槳葉端部(4)的外部，沿軸流風(fēng)扇徑向流動的流體(6)不能到達槳葉負(fù)壓力面(7)的附面層， 槳葉負(fù)壓力面(7)的壓力基本沒有變化，因此沒有節(jié)能降噪效果。
在圖3所示實施例中，槳葉負(fù)壓力面(7)與軸流風(fēng)扇徑向之間平均夾角e的角度數(shù)值為 正值，單邊弧形葉邊(5)與槳葉負(fù)壓力面(7)連接位置表面為曲面形狀，沿這曲面形狀向 槳葉負(fù)壓力面流動的流體，能量損失小，渦流渦度減小，節(jié)能降噪效果進一步提高。
在圖4所示實施例中，槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間平均夾角e的角度數(shù)值為正值，單邊弧形葉邊(5)相對軸流風(fēng)扇軸向有外傾角，流體沿單邊弧形葉邊(5)和單邊弧形葉邊 (5)與槳葉負(fù)壓力面連接位置表面構(gòu)成的曲面向槳葉負(fù)壓力面流動，能量損失更小，節(jié)能降 噪效果進一步提高。
在圖5所示實施例中，單邊弧形葉邊與槳葉形成一體結(jié)構(gòu)的槳葉，單邊弧形葉邊與槳葉 之間沒有明顯分界線，槳葉負(fù)壓力面與單邊弧形葉邊整體成曲面形狀， 一體結(jié)構(gòu)槳葉負(fù)壓力 面與風(fēng)扇徑向之間平均夾角e的角度數(shù)值為正值，在靠近槳轂的槳葉根部(3)和槳葉中部，
槳葉負(fù)壓力面與風(fēng)扇徑向之間平均夾角e的角度數(shù)值為負(fù)值，由于夾角e為負(fù)值部分槳葉線 速度較低，對整體節(jié)能降噪效果影響不起主要作用，軸流風(fēng)扇整體仍有較好的節(jié)能降噪效果。
軸流壓氣機采用這項技術(shù)，特別是第一級，能夠增加流體吸入量，減少葉端泄漏損失， 減少功耗，提高壓縮性能。
本實用新型技術(shù)可以應(yīng)用于各種流體輸送用途的螺旋槳、軸流風(fēng)機、軸流鼓風(fēng)機、軸流 壓氣機、風(fēng)扇、軸流泵、風(fēng)力滅火機等流體機械，或各種攪拌流體的流體機械。 本實用新型槳葉可以采用鑄造、壓鑄、注塑、沖壓、機械切削、焊接等方法制造。
說明
平均夾角e:取曲線兩端的連線與軸流風(fēng)扇徑向的夾角為平均夾角e;或取曲線各點的 切線與軸流風(fēng)扇徑向的夾角的平均值為平均夾角P 。
本實用新型設(shè)定軸流風(fēng)扇徑向與軸流風(fēng)扇軸向是相互垂直的。
權(quán)利要求1. 一種降低能耗和噪音的軸流風(fēng)扇，在槳轂(2)上安裝有若干槳葉(1)，在槳葉(1)上有單邊弧形葉邊(5)，或在槳轂(2)上安裝有若干單邊弧形葉邊(5)與槳葉(1)形成一體結(jié)構(gòu)的槳葉，其特征是槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的夾角β在0度至90度之間，或槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的平均夾角β在0度至90度之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的軸流風(fēng)扇，其特征是槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的夾角e在6度至50度之間，或槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的平均夾角0在6度至50度之間。
專利摘要一種降低能耗和噪音的軸流風(fēng)扇，其特征是槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的夾角β在0度至90度之間，或槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間的平均夾角β在0度至90度之間。以往單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇，在技術(shù)方面不能確保產(chǎn)生預(yù)期的節(jié)能降噪效果，本申請通過大量研究，發(fā)現(xiàn)單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇具有節(jié)能降噪效果的夾角β范圍，和最佳夾角β范圍，實驗數(shù)據(jù)表明，在本申請的夾角β范圍內(nèi)，采用單邊弧形葉邊槳葉結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇能耗和噪音大幅度下降，在風(fēng)量相同條件下，能耗和噪音降低50％以上，適用各種軸流風(fēng)扇，軸流風(fēng)機及各種軸流流體輸送或攪拌機械。
文檔編號F04D25/02GK201212489SQ20082000833
公開日2009年3月25日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者瑋 韓 申請人:瑋 韓