專利名稱：軸流風(fēng)扇的葉片及空調(diào)用軸流風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種空調(diào)用軸流風(fēng)扇的葉片及空調(diào)用軸流風(fēng)扇。
背景技術(shù)：
在空調(diào)等通風(fēng)換氣裝置用軸流風(fēng)扇的設(shè)計過程中，葉片安裝角的設(shè)計直接影響葉片的氣動性能，因此對風(fēng)扇風(fēng)量產(chǎn)生重要影響。而葉片徑向彎曲角及前掠彎曲角不僅影響風(fēng)量，對氣動噪音也有重要影響。目前在風(fēng)扇設(shè)計過程中往往很難達(dá)到最佳的參數(shù)匹配，導(dǎo)致舊翼型風(fēng)扇存在風(fēng)量不足、噪音偏高的問題。隨著計算機(jī)技術(shù)及計算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,簡稱CFD)的發(fā)展，以及其具有周期短、成本低、可以有效分析各種影響因素以及定量化流場參數(shù)等優(yōu)點，使其成為葉輪機(jī)械研究和設(shè)計研發(fā)領(lǐng)域 中的一種全新手段，可以做到在風(fēng)扇設(shè)計階段就能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)估其氣動性能和聲學(xué)特性，為風(fēng)扇的參數(shù)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，并且可以減少試驗的費(fèi)用和工作量，縮短研發(fā)周期，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在對空調(diào)等通風(fēng)換氣設(shè)備的能效比要求越來越高的今天，現(xiàn)有的軸流風(fēng)扇做功效率普遍偏低，不能滿足高風(fēng)量、高風(fēng)壓、低噪音的要求，迫切需要改良，以使整機(jī)性能實現(xiàn)新的突破，節(jié)能降噪，本發(fā)明的目的就在于此。對于開放式低壓軸流風(fēng)扇的設(shè)計，一般是通過設(shè)計基元級翼型，調(diào)整不同截面翼型的氣流沖角、葉片的曲率、弧度、以及葉片數(shù)目等要素來提升風(fēng)扇的風(fēng)量和風(fēng)壓，降低風(fēng)扇的氣動噪音。目前開放式低壓軸流風(fēng)扇風(fēng)量不足、噪音較高，迫切需要解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種軸流風(fēng)扇的葉片及空調(diào)用軸流風(fēng)扇，可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的葉片設(shè)計不合理導(dǎo)致軸流風(fēng)扇的風(fēng)量和風(fēng)壓不足、噪音較高的問題。為解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供一種軸流風(fēng)扇的葉片包括多個迭合而成的特征截面，所述特征截面的輪廓型線是由內(nèi)弧曲線和背弧曲線圍成的封閉曲線，在以H% =0. 80, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的第一圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面ct !=0° ， α 2=177. V ， β =38. 6。，b=174. 2mm, Plx=27. 16mm,Ply=96. 24mm, Plz=-9. 65mm, P2x=-99. 95mm, P2y=3. 08mm, P2z = -83. 92mm ;在以H%= 0.57, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面8°，α 2=162. 0°，β=35. 0° , b=236. 0mm,Plx=25. 37mm, Ply=137. 68mm, Plz=8. 46mm, P2x=-139. 99mm, P2y=_0. 27mm, P2z=_88. 09mm ;在以H%= 0.44, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面α !=10. 1°，a 2=149. 5°，β =30. 3°，b=301. 7mm,Plx=15. 00mm, Ply=179. 36mm, Plz=21. 57mm, P2x=_178. 86mm, P2y=_20. 25mm, P2z=_95. 15mm ;在以H%= 0.36, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a 1=16. 7°，a 2=145. 6°，P =26. 5。，b=367. 6mm,Plx=-4. 79mm, Ply=219. 95mm, Plz=30. 65mm, P2x=_214. 11mm, P2y=_50. 57mm, P2z=_103. 9mm ;在以H%= 0.31, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a !=24. 0°，a 2=142. 8°，^ =23. 4°，b=435. 2mm,Plx=-35. 1mm, Ply=257. 62mm, Plz=36. 70mm, P2x=_242. 58mm, P2y=_93. 56mm, P2z=-115. 2mm ;相關(guān)參數(shù)定義如下H%:r與R的比值;
r :葉輪圓形輪轂外圓柱面半徑；R :與輪轂內(nèi)切圓柱面同心的不同圓柱面的半徑為R ；L1 :與輪轂內(nèi)切圓柱面同心的半徑為R的不同圓柱面所截得的葉片橫截面的圓弧中點的連線；L2 :葉片葉根弦線中點Q與風(fēng)扇中心點0的連線；L3 :圓弧中點N與風(fēng)扇中心點0的連線；Ci1丄2與L3之間的夾角，稱為葉片徑向彎曲角；L4 :風(fēng)扇前緣與R對應(yīng)的圓柱面交點處沿前緣曲線的切線；L5 通過L4切點P與中線點0的連線；a 2 :L4與L5之間的夾角，稱為葉片前掠彎曲角；^ :與風(fēng)扇軸線垂直的基準(zhǔn)平面與通過與輪轂圓柱面同心的半徑為R的不同圓柱面所截得的葉片橫截面的弦線的夾角，稱為葉片安裝角；APpP2 :指半徑為R不同圓柱面與葉片壓力面相交型線上葉片前緣及后緣點，坐標(biāo)表示為 P1 (Plx，Ply, PJ，P2 (P2x，P2y, P2z);b :半徑為R的圓柱面與葉片前緣及后緣交點的連線，稱為翼型弦長；xy平面、z軸基于空間直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點為葉根側(cè)電機(jī)軸孔中心點，xy平面以經(jīng)過所述原點并垂直于風(fēng)扇軸線的平面；以原點與所述第一圓柱面和葉片后緣線交點連線為X軸正方向，以垂直于所述xy平面從壓力面指向吸力面的方向為z軸方向。進(jìn)一步地,在以H% =0. 67, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面，a2=171.6°，￠=37. 1°，b = 204. 7mm，Pls = 27. 27mm，Ply=116. 86mm，Plz=O. 10mm，P2x=_119. 95mm，P2y=3. 45mm，P2z=_85. 62mm。進(jìn)一步地，在以H% =0. 5，r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面Za1 = 6.8°，a2=153. 2°，￠=32.6°，b = 268. 5mm，Plx = 21. 31mm，Ply=158. 58mm，Plz=15. 56mm，P2x=_159. 78mm，P2y=_8. 39mm，P2z=_91. 29mm。進(jìn)一步地，在以H% =0.4，r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a 1=13. 4°，a2=149. 2°，P = 28. 3°，b=334. 8mm，Plx = 6. 34mm，Ply=199. 89mm，Plz = 26. 62mm，P2x=_197. 02mm，P2y=_34. 39mm，P2z=_99. 33mm。進(jìn)一步地，在以H% =0. 33，r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面^: = 20. 2°，a2=138.2° ,￠=24.8°，b = 400. 8mm，Plx=_18. 6mm，Ply = 239. 28mm，Plz=33. 95mm，P2x=_229. 58mm，P2y=_69. 93mm，P2z=_109. 1mm。進(jìn)一步地，在以H% =0. 29，r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a i = 26. 6°，α2=140.8°，β=21.9°，b=439. 3mm，Plx=_46. 5mm，Ply = 265. 12mm，Plz=35. 93mm，P2x=_263. 49mm，P2y=_94. 72mm，P2z=-117. 7mm。再進(jìn)一步地，相鄰的每兩個特征截面之間為連續(xù)光滑過渡。其中，所述!1%的誤差在±1內(nèi)；所述a i、α2、β的誤差在±1°內(nèi)；所述r、b、Plx、Ply、Plz、P2x、P2y、P2z 的誤差在 ± Imm 內(nèi)。
優(yōu)選地，所述葉片材料采用增強(qiáng)聚丙烯。另一方面，本發(fā)明還提供一種空調(diào)用軸流風(fēng)扇，風(fēng)扇的所有葉片均采用本發(fā)明所述的葉片。本發(fā)明主要解決空調(diào)外機(jī)及通風(fēng)換氣裝置所用開放式低壓軸流風(fēng)扇做功效率低，噪音較大，整體重量較大的問題。最佳的參數(shù)匹配得到的葉片的翼型和基元級堆疊方式可以達(dá)到提高風(fēng)扇風(fēng)量、提高效率、降低噪音的目的。本發(fā)明通過對葉片的多個特征截面進(jìn)行最佳的參數(shù)匹配，形成特定的葉片型線的成型規(guī)律。葉片由注塑工藝制作。葉片的材料優(yōu)選增強(qiáng)PP，也可以采用其他材料制作。本發(fā)明軸流風(fēng)扇的輪轂為圓形，但不論風(fēng)扇輪轂形狀為圓形或三角形或其他任意形狀，以及輪轂加強(qiáng)筋的不同變化，由本發(fā)明所述的特征截面限定的葉片的翼型和型線也是等同于本發(fā)明所述葉片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是I、風(fēng)扇的做功效率更高，實現(xiàn)高風(fēng)量、高風(fēng)壓、低噪音的要求；2、在扇葉性能提高的前提下，扇葉平均壁厚更薄，部件成本降低；3、葉片材料應(yīng)用增強(qiáng)PP可以提高風(fēng)扇的物理性能。本發(fā)明通過結(jié)合計算流體動力學(xué)(CFD)仿真分析和實驗數(shù)據(jù)分析等手段，設(shè)計合理的基元級翼型，調(diào)整葉片曲率、弧度、傾角，使風(fēng)扇的性能得到提升，達(dá)到高效低噪的要求。本發(fā)明的軸流風(fēng)扇通過改進(jìn)基元級翼型和翼型堆疊方式，獲得最佳的參數(shù)匹配，提升了風(fēng)扇的風(fēng)量和風(fēng)壓，降低了噪音，做功效率較高，性價比很高。


圖I是采用本發(fā)明葉片的軸流風(fēng)扇的俯視圖，圖中示出了用以定義葉片的特征截面的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)；圖2是采用本發(fā)明葉片的軸流風(fēng)扇的另一視圖，示出了其中一個葉片的10個特征截面，以及參數(shù)b、β ；圖3是葉片的其中一個特征截面的正視圖，示出了壓力面、吸力面，以及用于限定特征截面的兩個點PpP2的位置；圖4是從葉片頁頂俯視的由不同特征截面迭合而成的葉片示意圖5是從葉片頁根俯視的由不同特征截面迭合而成的葉片示意圖；圖6是本發(fā)明軸流風(fēng)扇的三維成型圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1-5所示，本發(fā)明所述的軸流風(fēng)扇的葉片，是由多個特征截面迭合而成的異形體，特征截面的輪廓曲線(如圖3所示)是由壓力面曲線和吸力面曲線圍成的封閉曲線。葉片的特征截面由表I所示參數(shù)限定，表I列出了 10個特征截面及其相應(yīng)參數(shù)。表I :葉片的10個特征截面及確定該特征截面的相關(guān)參數(shù)(未標(biāo)注單位mm)
權(quán)利要求
1.一種軸流風(fēng)扇的葉片，包括多個迭合而成的特征截面，所述特征截面的輪廓型線是由內(nèi)弧曲線和背弧曲線圍成的封閉曲線，其特征在于 在以H%=0. 80, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的第一圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面α 1=0°，α2=177. 7°，β=38. 6° , b=174. 2mm,Plx=27. 16mm，Ply=96. 24mm，Plz=-9. 65mm，P2x=_99. 95mm，P2y=3. 08mm，P2z=_83. 92mm ; 在以H%=0. 57, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面^^=3. 8°，α 2=162. 0°，β =35. O °，b=236. 0_，Plx=25. 37mm，Ply=137. 68mm，Plz=8. 46mm，P2x=_139. 99mm，P2y=-O. 27mm，P2z=_88. 09mm ; 在以H%=0. 44, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a FlO. 1°，α2=149·5°，β =30. 3 ° , b=301. 7mm,Plx=15. 00mm，Ply=179. 36mm，Plz=21. 57mm，P2x=_178. 86mm，P2y=_20. 25mm，P2z=_95. 15mm ; 在以H%=0. 36, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a :=16. 7°，α2=145. 6°，β =26. 5 °，b=367. 6mm，Plx=_4. 79mm，Ply=219. 95mm，Plz=30. 65mm，P2x=_214. 11mm，P2y=_50. 57mm，P2z=_103. 9mm ; 在以H%=0. 31, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面^^=24. O。，α 2=142. 8°，β=23. 4°，b=435. 2mm，Plx=_35. 1mm，Ply=257. 62mm，Plz=36. 70 mm，P2x=_242. 58 mm，P2y=_93. 56mm，P2z=-115. 2mm ;相關(guān)參數(shù)定義如下 H% :r與R的比值； r :葉輪圓形輪轂外圓柱面半徑； R :與輪轂內(nèi)切圓柱面同心的不同圓柱面的半徑為R ； L1 :與輪轂內(nèi)切圓柱面同心的半徑為R的不同圓柱面所截得的葉片橫截面的圓弧中點的連線； L2 :葉片葉根弦線中點Q與風(fēng)扇中心點O的連線； L3 :圓弧中點N與風(fēng)扇中心點O的連線； a i :L2與L3之間的夾角，稱為葉片徑向彎曲角； L4 :風(fēng)扇前緣與R對應(yīng)的圓柱面交點處沿前緣曲線的切線； L5 :通過L4切點P與中線點O的連線； a a :L4與L5之間的夾角，稱為葉片前掠彎曲角； β :與風(fēng)扇軸線垂直的基準(zhǔn)平面與通過與輪轂圓柱面同心的半徑為R的不同圓柱面所截得的葉片橫截面的弦線的夾角，稱為葉片安裝角； 點Pp P2 :指半徑為R不同圓柱面與葉片壓力面相交型線上葉片前緣及后緣點，坐標(biāo)表示為 P1 (Plx, Ply, Plz), P2 (P2x, P2y, P2z)； b :半徑為R的圓柱面與葉片前緣及后緣交點的連線，稱為翼型弦長；xy平面、z軸基于空間直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點為葉根側(cè)電機(jī)軸孔中心點，xy平面以經(jīng)過所述原點并垂直于風(fēng)扇軸線的平面；以原點與所述第一圓柱面和葉片后緣線交點連線為X軸正方向，以垂直于所述xy平面從壓力面指向吸力面的方向為z軸方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于 在以H%=0. 67, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面^=1.5°，a2=171.6°，￠=37.1°，b=204. 7 mm,Pls=27. 27 mm，Ply=I 16. 86 mm，Plz=O. 10 mm，P2x=-119. 95 mm，P2y=3. 45 mm，P2z=_85. 62 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于 在以H%=0. 5, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a :=6. 8° , a 2=153. 2° , ￠=32.6° ,b=268. 5 mm,Plx=21. 31mm，Ply=I兄.58 mm，Plz=15. 56 mm，P2x=-IM. 78 mm，P2y=_8. 39 mm，P2z=_91. 29 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于 在以H%=0. 4, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a 1=13. 4。，a 2=149. 2。，^ =28. 3。，b=334. 8 mm,Plx=6. 34mm，Ply=199. 89 mm，Plz=26. 62 mm，P2x=_197. 02 mm，P2y=_34. 39 mm，P2z=_99. 33 mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于 在以H%=0. 33, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時，所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面^^=20.2°，a2=138.2°，￠=24.8° , b=400. 8 mm,Plx=_18. 6 mm，Ply=239. 28 mm，Plz=33. 95 mm，P2x=_229. 58 mm，P2y=_69. 93 mm，P2z=_109. I mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于 在以H%=0. 29, r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的圓柱面截取所述葉片時,所述葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面a-26. 6°，a 2=140.8°，￠=21.9°，b=439. 3 mm,Plx=_46. 5mm，Ply=265. 12 mm，Plz=35. 93 mm，P2x=_263. 49 mm，P2y=_94. 72 mm，P2z=-117. 7 mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于相鄰的每兩個特征截面之間為連續(xù)光滑過渡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于所述服的誤差在±1內(nèi)；所述O1' a2、P的誤差在±1°內(nèi)的誤差在土 Imm 內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的軸流風(fēng)扇的葉片，其特征在于所述葉片材料采用增強(qiáng)聚丙烯。
10.一種空調(diào)用軸流風(fēng)扇，其特征在于所述風(fēng)扇的所有葉片均采用前述任一權(quán)利要求所述葉片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軸流風(fēng)扇的葉片，以H%=0.80，r=80mm確定的與風(fēng)扇軸線同軸的第一圓柱面截取葉片時，葉片具有滿足如下參數(shù)條件的特征截面α1=0°，α2=177.7°，β=38.6°，b=174.2，P1x=27.16，P1y=96.24，P1z=-9.65，P2x=-99.95，P2y=3.08，P2z=-83.92；在H%=0.57，r=80，H%=0.44，r=80，H%=0.36，r=80，H%=0.31，r=80確定的圓柱面分別截取葉片時上述參數(shù)值相應(yīng)變化，未標(biāo)注單位為mm。還提供空調(diào)用軸流風(fēng)扇。通過最佳的參數(shù)匹配，提升了風(fēng)扇的風(fēng)量，降低了噪音，性價比提高。
文檔編號F04D29/38GK102720700SQ20121022567
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者于國棟, 劉宇鵬, 王崇江, 王維斌, 許勤, 趙磊, 陳林 申請人:海爾集團(tuán)公司, 青島海爾模具有限公司