具有前彎的高效靜音葉輪的製作方法

2023-10-11 07:02:24

本發明涉及一種用於軸流式風機具有前彎的高效靜音葉輪。

背景技術：

軸流式風機通常與通風管道連接，而不同的通風管道有不同的工況，不同的工況對軸流式風機的實際使用效果影響非常的大，軸流式風機與通風管道連接而成的風道系統主要用流量係數、風機效率、比A聲級這三個參數來評價，這三個係數是對風道系統的特性評價，是不依賴於風機功率的參數，同一個風道系統由於實際使用需求的關係，其使用的風機功率可能會不一樣，但是這三個參數都是不變的。

而且現有的軸流式風機的風機效率低，增加的用戶的使用成本，現有的軸流式風機的比A聲級高，導致使用該風機的風道系統噪音非常的大，傷害人們的聽力。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提供一種用於軸流式風機具有前彎的高效靜音葉輪。

本發明解決其技術問題的解決方案是：

一種具有前彎的高效靜音葉輪，包括葉輪本體，葉輪本體上設有軸線，軸線上設有軸心，葉輪本體包括以軸心為基點環形陣列有若干個葉片，葉片為壁厚均勻的片體，葉片的正反兩面分別為正壓面和負壓面，正壓面的邊緣包括依次連接的前側邊、後側邊、外側邊、內側邊，前側邊、後側邊設在外側邊和內側邊之間，正壓面為內徑為R的圓柱柱面的一部分，正壓面上設有基準母線，基準母線與所述圓柱柱面的一條圓柱母線重合；

葉片在平展狀態下：

以距離外側邊的平均距離最小的圓弧為外側擬合圓弧，所述外側擬合圓弧的半徑為R1，以距離內側邊的平均距離最小的圓弧為內側擬合圓弧，所述內側擬合圓弧的半徑為R2，R1大於R2，外側擬合圓弧和內側擬合圓弧的圓心距小於五分之一的R2；

內側邊上設有基準始點，外側邊上設有基準終點，基準始點、基準終點、外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心三點一線，連接基準始點和基準終點形成基準線，基準線上設有分界點，基準線與基準母線在分界點上相交，以分界點為頂點基準線到基準母線的逆時針方向的轉角為A，A小於90度；

前側邊上設有前彎起點，前彎起點到外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心的距離等於分界點到外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心的距離，外側邊和前側邊的交點或延長線交點為前彎終點，前彎起點與前彎終點的連線為前彎準線，前彎起點與外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心的連線為前彎定位線，以前彎起點為頂點前彎定位線到前彎準線的逆時針方向的轉角為B，B大於90度且小於180度；

前側邊為連續光滑曲線，前側邊包括在前彎起點到前彎終點之間的前彎部，前彎邊為向後側邊凹的弧形；前側邊還包括呈直線的直邊部，所述直邊部與前彎部相切，直邊部位於前彎部和內側邊之間，所述直邊部的延長線經過外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心；

前側邊以外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心為頂點順時針旋轉角度C後可與後側邊重合，角度C小於90度。

作為上述方案的進一步改進，外側邊與前側邊用圓弧過渡連接，前側邊與後側邊用圓弧過渡連接，後側邊與內側邊用圓弧過渡連接，內側邊與外側邊用圓弧過渡連接。

作為上述方案的進一步改進，外側擬合圓弧和內側擬合圓弧共心。

作為上述方案的進一步改進，A為12度至18度。

作為上述方案的進一步改進，B為150度至155度。

作為上述方案的進一步改進，基準終點到分界點的線段長度為基準線長度的40%至60%。

作為上述方案的進一步改進，R和R2的比值為1.8至2.2。

作為上述方案的進一步改進， R1和R2的比值為0.4至0.56。

作為上述方案的進一步改進，C為50度至80度。

本發明的有益效果是：一種具有前彎的高效靜音葉輪，包括葉輪本體，葉輪本體上設有軸線，軸線上設有軸心，葉輪本體包括以軸心為基點環形陣列有若干個葉片，葉片為壁厚均勻的片體，葉片的正反兩面分別為正壓面和負壓面，正壓面的邊緣包括依次連接的前側邊、後側邊、外側邊、內側邊，前側邊、後側邊設在外側邊和內側邊之間，正壓面為內徑為R的圓柱柱面的一部分；在前側邊上設有前彎，後側邊與前側邊旋轉重合。根據實驗結果的對比，本發明能大大提高風機效率並降低比A聲級。本發明用於風機。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他設計方案和附圖。

圖1是本發明的實施例的葉片的展開狀態示意圖；

圖2是本發明的實施例的葉片的主視示意圖；

圖3是本發明的實施例的立體示意圖。

具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本發明的目的、特徵和效果。顯然，所描述的實施例只是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，基於本發明的實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬於本發明保護的範圍。另外，文中所提到的所有聯接/連接關係，並非單指構件直接相接，而是指可根據具體實施情況，通過添加或減少聯接輔件，來組成更優的聯接結構。本發明中的各個技術特徵，在不互相矛盾衝突的前提下可以交互組合。

參照圖1至圖3，這是本實用的一個實施例，具體地：

一種具有前彎的高效靜音葉輪，包括葉輪本體，葉輪本體上設有軸線，軸線上設有軸心，葉輪本體包括以軸心為基點環形陣列有若干個葉片，葉片為壁厚均勻的片體，葉片的正反兩面分別為正壓面12和負壓面11，正壓面12的邊緣包括依次連接的前側邊、後側邊23、外側邊22、內側邊24，前側邊、後側邊23設在外側邊22和內側邊24之間，正壓面12為內徑為R的圓柱柱面的一部分，正壓面12上設有基準母線60，基準母線60與所述圓柱柱面的一條圓柱母線重合；

本實施例的葉片在平展狀態下：

外側邊22和內側邊24為共心的圓弧，但是在實際的生產中外側邊22和內側邊24不一定為標準圓弧，故以距離外側邊22的平均距離最小的圓弧為外側擬合圓弧，所述外側擬合圓弧的半徑為R1，以距離內側邊24的平均距離最小的圓弧為內側擬合圓弧，所述內側擬合圓弧的半徑為R2，R1大於R2，外側擬合圓弧和內側擬合圓弧的圓心距小於五分之一的R2；

內側邊24上設有基準始點31，外側邊22上設有基準終點32，基準始點31、基準終點32、外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心三點一線，連接基準始點31和基準終點32形成基準線30，基準線30上設有分界點33，基準線30與基準母線60在分界點33上相交，以分界點33為頂點基準線30到基準母線60的逆時針方向的轉角為A，A小於90度；

前側邊上設有前彎起點41，前彎起點41到外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心的距離等於分界點33到外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心的距離，外側邊22和前側邊的交點或延長線交點為前彎終點42，前彎起點41與前彎終點42的連線為前彎準線52，前彎起點41與外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心的連線為前彎定位線51，以前彎起點41為頂點前彎定位線51到前彎準線52的逆時針方向的轉角為B，B大於90度且小於180度；

前側邊為連續光滑曲線，前側邊包括在前彎起點41到前彎終點42之間的前彎部211，前彎邊為向後側邊23凹的弧形；

前側邊以外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心為頂點順時針旋轉角度C後可與後側邊23重合，角度C為60度。

外側邊22與前側邊用圓弧過渡連接，前側邊與後側邊23用圓弧過渡連接，後側邊23與內側邊24用圓弧過渡連接，內側邊24與外側邊22用圓弧過渡連接。

前側邊還包括呈直線的直邊部212，所述直邊部212與前彎部211相切，直邊部212位於前彎部211和內側邊24之間，所述直邊部212的延長線經過外側擬合圓弧/內側擬合圓弧的圓心。

前彎部的與外側邊形成一個近似銳角的尖端，有利於將空氣分割，而本發明與現有的扇形葉片的面積一樣，保證了風壓，有利於提高風機的效率，而分界點和角度A配合適當的半徑R設置，讓本發明在保證風壓、風量的同時受到的空氣阻力大幅減少。

本實施例的A為15度，B為155，C為50度，基準終點32到分界點33的長度：分界點33到基準始點31的長度=3:2，R=90，R1=20，R2=50；將本實施例與8種風道連接，通過實驗測量形成了8種工況，然後對流量係數、風機效率、比A聲級的數據實際測量數據如表1所示：

表1：

。

在此還提供另一個參數的葉輪的實驗數據，如表2所示：

A為12度，B為150，C為80度，基準終點32到分界點33的長度：分界點33到基準始點31的長度=2：3，R=90，R1=23.5，R2=42；

表2：

。

現有的葉輪的葉片大多數為扇形葉片，扇形葉片也可用本發明的所述的特徵進行形狀描述，為方便對比，用於對比的扇形葉片的A為0度、B為180度、C為60度、R=90，R1=20，R2=50，而扇形葉片不具有前彎部211，而只有直邊部212。將使用上述扇形葉片的軸流風機同樣地與8種風道連接形成8種工況，然後對流量係數、風機效率、比A聲級的數據實際測量數據如表3所示：

表3：

。

通過對比表1和表3的數據，可見本發明對比現有的扇形葉片在風機效率顯著提高的同時，比A聲音級也顯著降低。

本發明是基於上述扇形葉片進行的改進，本發明的分界點、角度A、角度B、前彎部、直線部以及其他結構特徵的創造性設置以及對這些參數進行有機的配置，讓本發明具有超高的風機效率和極低的比A聲級。

以下舉幾個例子，具體地，

例1：

基於本發明的實施例，但將B改為180度，亦即將前彎起點設在內側邊上，其他參數不變，然後將使用例1所述的葉片的軸流風機同樣地與8種風道連接形成8種工況，然後對流量係數、風機效率、比A聲級的數據實際測量數據如表4所示：

表4：

例1的結構特徵與本發明的實施例對比，少了直邊部。

例2：

基於本發明的實施例，但將A改為0度（即讓基準線和基準母線相互重疊），B改為180度，亦即將前彎起點設在內側邊上，其他參數不變，然後將使用例2所述的葉片的軸流風機同樣地與8種風道連接形成8種工況，然後對流量係數、風機效率、比A聲級的數據實際測量數據如表5所示：

表5：

例2的結構特徵與本發明的實施例對比，少了直邊部，且讓基準線30與基準母線60重合。

例3：

基於本發明的實施例，但將A改為25度，其他參數不變，然後將使用例3所述的葉片的軸流風機同樣地與8種風道連接形成8種工況，然後對流量係數、風機效率、比A聲級的數據實際測量數據如表6所示：

表6：

例3的結構特徵與本發明的實施例對比，僅僅是改變A的角度。

將表3數據和表4、表5、表6的數據進行單獨對比的話，可發現若直邊部、分界點、角度A的特徵單獨設置都難以改善現有技術的扇形葉片，而將這些特徵結合在一起，並通過合理的參數設置，才讓本發明具有高效而且靜音的效果。

以上對本發明的較佳實施方式進行了具體說明，但本發明並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。