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：
本發(fā)明涉及一種軸流風(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)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明人與其他發(fā)明人合作于2000年向中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交了一項(xiàng)專利申請(qǐng)， 發(fā)明名稱《高性能螺旋槳》，專利申請(qǐng)?zhí)朇N00111209. 0，2001年提交國際專利申請(qǐng)，國際申 請(qǐng)?zhí)杙ct/cn01/00112，該申請(qǐng)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(qǐng)技術(shù)是在上述技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展。國際申請(qǐng)說明書中對(duì)單邊弧形葉邊的位置、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)特性有如下描述“葉 邊各部分基本與螺旋槳同圓心，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(huì)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”。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(shí)驗(yàn)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(jì)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(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過大量研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題與單邊弧形葉邊結(jié)構(gòu)、形狀、位置、空間運(yùn)動(dòng)軌 跡等無關(guān)，通過大量試驗(yàn)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0對(duì)節(jié)能 作用效果有著關(guān)鍵作用，當(dāng)夾角日為正值，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1所示；當(dāng)夾角0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0為正值情況下，槳葉負(fù)壓力面能夠得到充分的流體補(bǔ)充，使 槳葉負(fù)壓力面的壓強(qiáng)絕對(duì)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(qiáng)絕對(duì)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(dòng)速度降低，因此產(chǎn)生的渦流強(qiáng)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?yàn)檫@里是風(fēng)扇線速度最快，產(chǎn)生的各項(xiàng)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(qiáng)絕對(duì)值，節(jié)能降噪效果非常顯著。本發(fā)明解決其技術(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0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3 在0度至90度之間，研究和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)夾角0或平均夾角0角度值最佳范圍在0度至45
3度之間。本發(fā)明的有益效果是，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(jì) 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(shí)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(shí)施技術(shù)方案條件下，盲目設(shè)計(jì)造成的損失，使單邊弧形葉 邊槳葉這項(xiàng)節(jié)能降噪技術(shù)達(dá)到了應(yīng)用水平。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)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3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3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0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3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0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)扇各部分采用的名稱與具體對(duì)應(yīng)位 置示意圖。圖中1.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(dòng)的流體，7.槳葉負(fù)壓力面。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明在圖1所示實(shí)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3的角度數(shù)值為正值，由槳葉端部⑷的外部，沿軸流風(fēng)扇徑向流動(dòng)的流體(6) 能夠到達(dá)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(qiáng)絕對(duì)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3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(dòng)的流體(6)不能到達(dá)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(shí)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0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(dòng)的流體，能量損失小，渦流渦度減小，節(jié)能降噪效果進(jìn)一步提高。在圖4所示實(shí)施例中，槳葉負(fù)壓力面與軸流風(fēng)扇徑向之間平均夾角0的角度數(shù)值 為正值，單邊弧形葉邊(5)相對(duì)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(dòng)，能量損失更 小，節(jié)能降噪效果進(jìn)一步提高。在圖5所示實(shí)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0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0的角度數(shù)值為負(fù)值，由于夾角0為負(fù)值部分槳葉線速度較低，對(duì)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(jī)采用這項(xiàng)技術(shù)，特別是第一級(jí)，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。本發(fā)明技術(shù)可以應(yīng)用于各種流體輸送用途的螺旋槳、軸流風(fēng)機(jī)、軸流鼓風(fēng)機(jī)、軸流 壓氣機(jī)、風(fēng)扇、軸流泵、風(fēng)力滅火機(jī)等流體機(jī)械，或各種攪拌流體的流體機(jī)械。本發(fā)明槳葉可以采用鑄造、壓鑄、注塑、沖壓、機(jī)械切削、焊接、板金、復(fù)合材料粘合 等方法制造。說明平均夾角β 取曲線兩端的連線與軸流風(fēng)扇徑向的夾角為平均夾角β ；或取曲線 各點(diǎn)的切線與軸流風(fēng)扇徑向的夾角的平均值為平均夾角β。本發(fā)明設(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
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1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0在0度至45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0度至 45度之間。
全文摘要
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(qǐng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在本申請(qǐng)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(jī)及各種軸流流體輸送或攪拌機(jī)械。
文檔編號(hào)F04D29/38GK101825114SQ20091012667
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者韓瑋 申請(qǐng)人:韓瑋