高效率低噪音电风扇叶型的制作方法

专利名称：高效率低噪音电风扇叶型的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种高效率轴流式风扇叶型，特别是一种高效率、低噪音电风扇叶型。现有电风扇叶型为园柱面构成。这种叶型其进口结构角度，不适应进口气流速度场，造成气流对叶片进口边缘的冲角损失。同时，这种叶型出口边，亦不能获得正确的气流出口角度，造成出口不合理的速度分布。这种叶型在叶轮旋转时对空气施加以较大的变加速度运动，这将使空气产生较大的压力波动。这种叶型另一严重缺点是叶片的压力面与吸力面之间有较大的压力差，从而产生出口气流旋涡和顶部气流旋涡。由于上述原因导致一般风扇叶型的扇风效率较低、噪音较大等弊病。为了解决上述问题，人们对风扇叶型作了不少改进。例如，为了减小进口气流冲角损失而采用沿径向进口角逐渐减小的扭曲叶型，但其计算进口角度的前提是假定进口气流为均匀的轴向进入叶片的，实际上电风扇进气气流是一种自由流场，它按汇流流场分布，因此，这种设计，对电风扇叶片来说不可避免仍有较大的冲角损失；又如德国专利DE3412－916、DE2850－658及日本专利公开特许公报特开昭61－142396等，他们对现有叶型作了局部的改进，如DE3412－916和日本专利特开昭61－142396他们提出叶片顶部采用前弯，但未找出最合理的前弯导流边的形状与尺寸关系。又如EP－174－437－A提出了叶型是一函数，但其函数是带有36个特殊常数的5次函数，十分复杂。而且他们都未从电风扇的实际流场出发，也未从叶型考虑作出完整的叶型设计，本实用新型的任务是要提供一种较大幅度提高风扇效率、减小风扇噪音的完善的新型风扇叶型，与一般叶型相比，煽风效率可提高20～30％，噪音可降低2－5分贝，并可采用较薄的材料。本实用新型的电风扇叶型其主要特点是1、叶片进口构改角度大小及沿径向的变化规律根据汇流进气速度场与加速度变化规律进行计算与设计的；2、叶片是一复合曲面，基本型线是一等加速度曲线，叶片外形是一内凹的扭曲的扇形；3、叶片顶部带有朝气流方向弯曲的导流边〔1〕。4、叶片出口边缘带有一定弧形的导流边〔2〕。本实用新型的电风扇叶型适用范围较大，可用于风扇叶轮直径为160毫米的台扇、壁扇、顶扇，也可用于各种叶轮直径的通风机、空调机、制冷机冷却风扇，还可用于电机及内燃机冷却风扇以及吊扇等。本实用新型的风扇叶型由下面几部分组成1、叶片曲面是一复合的二次曲面。这种叶片的特点是当它被一与叶轮旋转轴线同心的园柱面相对时，在该叶片上的交线展开图是一条二次曲线，即y＝AX2＋BX＋C〔图2〕，在不同直径上方程中的系数与常数不同，其中系数A与B由叶片进出口角度定出，常数C由叶片进口边起始高度定出，而进口角度的大小和沿径向的变化是根据进气速度场和加速度变化规律确定，出口角度的大小和变化规律是考虑与驱动匹配具有高的煽风效率和较大的风量来确定。当叶轮旋转时，这种叶片曲面在压力面将以一等加速度推动空气向前运动，亦即叶片对空气将以一不变的推力推动空气前进。2、叶片进风边缘由后倾(逆气流方向)逐渐改变成前倾(顺气流方向)。其作用是(1)增大进气面积，同时进气边后倾适应汇流进气流场，从而增加进气量和煽风量；(2)用以克服叶轮带动空气旋转时在叶片内空气所具有的离心力，从而减小风叶内的空气外流，增加向前的煽风量。3、叶片顶端具有向前弯曲的导流边。导流边由距离进口最边缘20°～25°、高度从零开始，随角度增大而逐渐增高，然后逐渐减小，距出口最边缘10°左右，导流边凸起高度为0。最大凸起高度点处于叶宽所占角度的 4/5 。前弯导流边是一小园弧与叶片顶端园滑连接，园弧顶部的切线与叶轮轴线成45°角度。前弯导流边小园弧半径为叶轮半径的 1/18 ～ 1/22 。顶部前弯导流边的作用(1)减小叶片顶部空气旋涡损失。由于叶轮旋转时在叶片压力面与吸力面之间有较大的压力差，因此在叶片顶部的气流将从压力面反流至吸力面。叶端向前弯曲后，当叶轮旋转时，叶端空气将具有向叶片内部相对流动的动压力，阻止了这种反向旋流；(2)由于顶部园弧切线与轴线成45°角度，在叶轮旋转时具有引导叶端外部附近空气进入叶片内部的作用，进一步增加风扇风量。4、叶片出口导流边。在叶片出口边缘带有5°～8°宽度的出口导流边，导流边为一园弧，它与出口边园滑过渡。出口导流边园弧半径为叶轮半径的 1/18 ～ 1/12 ，其曲率中心与叶片型面成10°～15°角度。出口导流边的作用是减小或基本消除叶片出口压力面向吸力面的强烈旋涡流动，使风扇效率提高，噪音降低。以下结合附图对本发明一实施例作进一步详细描述。图1是本实用新型一种叶轮直径为200毫米的电风扇叶轮正向视图。图2表示本发明基本叶型曲线与出口导流边形状。风扇叶型是由二次曲线所组成的复合曲面叶轮半径叶片基本型线X变化范围(毫米)R＝30毫米 y30＝0.0046X2＋0.275X＋4.11 6～55R＝40毫米 y40＝0.0032X2＋0.215X＋0.9 7～73R＝50毫米 y50＝0.0024X2＋0.18X－0、89 6～93R＝60毫米 y60＝0.0019X2＋0.168X－0.99 92～111R＝70毫米 y70＝0.00133X2＋0.149X＋0.5 0～131R＝80毫米 y80＝0.0012X2＋0.133X－0、16 2～144R＝90毫米 y90＝0.00137X2＋0.095X＋0.4 11～134上述方程组合所构成的叶型，其进口边缘至出口边缘的径向线由后倾(逆气流方向倾斜)，逐渐变成前倾(顺气流方向倾斜)且径向线为一曲线，这种叶型外形为内凹的扭曲的扇形。从100°至107°为出口导流边(见图1、图2)，出口导流边为一R10毫米的园弧，其园弧曲率中心与基本叶型曲率中心相反。在107°处各边缘点的切线与垂直轴平面成15°的角度(见图2)。图3表示叶片径向线由后倾逐渐前倾的趋势和叶端前弯导流边凸起高度变化。角度位置 25° 30° 40° 50° 60° 70° 80°90° 95°前弯导流边凸起高度00.61.82.02.22.42.61.70前弯导流边的形状为一R5毫米的园弧，园弧外缘点其切线与旋转轴线成45°角度。前弯导流边高度从距离叶片进口最边缘25开始(见图1、图3)逐渐加大，80°处导流边最高，然后逐渐变小，95°后高度为零。权利要求1.一种高效率、低噪音的电风扇叶型，其特征在于叶型的叶端有一与叶片端部圆滑连接的圆弧状前弯导流边、出口边带有5°～8°宽且与叶片圆滑连接的圆弧状导流边，其基本叶型为y=AX2+BX+C二次曲线方程组合的复合曲面，其中系数A、B和常数C是由叶片进、出口角度以及叶片进口起始高度来确定，而进口角度是气流的汇流方式及加速度进入风扇叶轮为据来确定，出口角度及其沿径向变化均依相匹配的驱动电机具有最高煽风效率为据来确定。2.据权利要求1所述的电风扇叶型，其特征在于该叶型从进口边至出口边的径向连线由后倾(顺气流方向倾斜)逐渐前倾(逆气流方向倾斜)，径向线为一内弯曲线，叶片外形为内凹的扭曲扇形结构。3.据权利要求1所述的电风扇叶型，其特征在于前弯导流边圆弧半径为叶轮半径的 1/18 ～ 1/22 ，圆弧的外缘切线与叶轮旋转轴线成45°角，前弯导流边始于叶片进气最边缘20°～25°，止于叶片出口最边缘5°～15°，其最高尺寸为叶轮直径的 1.3/100 ～ 2.0/100 ，位置在叶片宽度的80％处(靠出口边)。4.据权利要求1所述的电风扇叶型，其特征在于出口圆弧状导流边圆弧半径为叶轮半径的 1/8 ～ 1/12 ，曲率中心位置与叶片型面曲率中心位置反向，圆弧外缘切线与叶轮旋转平面成10°～15°角。专利摘要本实用新型提供了一种高效率、低噪音的轴流式电风扇叶型、基本叶型是由二次曲线组成的复合曲面，方程为Y＝AX文档编号F04D29/38GK2034207SQ8721515公开日1989年3月15日 申请日期1987年12月7日 优先权日1987年12月7日发明者曾建秋, 曾前 申请人:长沙铁道学院, 长沙市长城电器开关厂