具有多段式葉片的送風裝置的製作方法
2023-07-20 15:20:31 1
專利名稱：具有多段式葉片的送風裝置的製作方法
技術領域：
本發明有涉及一種送風裝置，特別是涉及一種具有多段式葉片的送風裝置。
背景技術：
隨著工業技術的發展，風扇的應用日益普及，例如熱交換器或是計算機等設備中的風扇，這些設備經常利用風扇的運轉帶動空氣的流動，以降低熱交換器或是計算機設備中組件的溫度，提高設備的工作效率。特別是使用軸流式風扇，通過空氣對軸流風扇有相同入口方向及出口方向，直接將空氣吹向設備或快速帶動設備附近氣流，以降低設備的工作溫度。
現有技術軸流風扇的扇葉單元，如
圖1所示，主要包含輪轂100及數個葉片102，每個葉片102沿著輪轂100的周邊104表面等間隔排列。當軸流風扇以一旋轉方向106運轉時，空氣進入葉片102附近區域，接著每個葉片102會壓縮進入葉片102附近的空氣，使軸流風扇達到送風的功能。
如圖2所示，葉片102的前緣與後緣之間的連線108及空氣進入葉片102的流動方向110定義為迎角112。當迎角112逐漸增加到某一角度時，空氣與葉片102表面之間會產生剝離(Separation)現象，並且在葉片102上方造成渦流114，造成所謂的失速(Stall)現象，此失速現象將會影響每個葉片102的作功能力，以致於降低軸流風扇的效率及性能。
因此，在軸流風扇的應用中，如何防止在葉片上造成空氣與葉片的剝離現象，以避免軸流風扇產生失速，以提高軸流風扇的效率及性能，已經成為目前軸流風扇製造廠商亟需解決的課題。
綜上可知，所述現有技術的軸流風扇，在實際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。
發明內容
針對上述的缺陷，本發明目的之一是利用具有多段式葉片的送風裝置，通過輪轂周邊的數個葉片組，以每個葉片組的分段葉片導入流體，使流體的邊界層經過葉片組的每個分段葉片均重新形成，減少流體在葉片表面的邊界層厚度，以避免葉片與流體之間產生剝離現象。
本發明目的之二是利用具有多段式葉片的送風裝置，將葉片組的總迎角區分成多個分段葉片的迎角，以逐步地利用每個分段葉片的迎角，從而降低流體對葉片表面的撞擊。
本發明目的之三是利用具有多段式葉片的送風裝置，通過多個分段葉片的結構，降低流體在分段葉片表面上的阻力，減少葉片單元的運轉電流，從而節省送風裝置的用電量。
為了實現上述目的，本發明提供一種利用具有多段式葉片的送風裝置，其主要包含輪轂及數個葉片組，其中輪轂用來固定數個葉片組。數個葉片組連結於輪轂的周邊，並且向外成放射狀，其中每一葉片組至少具有第一葉片及第二葉片，第一葉片與第二葉片之間設置有一分段間隙，使流體的邊界層經過第一葉片及第二葉片均重新形成，減少流體在分段葉片表面的邊界層厚度，從而避免葉片與流體之間產生剝離現象。
本發明的第一實施例中，送風裝置主要包含扇框、輪轂及數個葉片組。輪轂樞接於扇框上，用以固定數個葉片組。數個葉片組連結固定於輪轂的周邊，並且向外成放射狀，每個葉片組包含多個分段葉片，其中每個分段葉片之間設置有一分段間隙，使經過分段葉片表面附近的流體維持在層流狀態。
本發明的第二實施例中，送風裝置主要包含扇框、輪轂、數個轉動葉片組及數個靜葉單元，其中輪轂上設置有數個轉動葉片組。數個靜葉單元，連結固定於扇框上，形成固定的靜止葉片結構。每個轉動葉片組包含多個分段葉片，其中每個分段葉片之間設置有一分段間隙，使經過每個分段葉片表面附近的流體不會產生剝離現象。基本上，該送風裝置主要是結合數個靜葉單元與數個轉動葉片組，其中轉動葉片組可為諸如上述的多段式葉片的組合或是現有技術的單葉片，組裝時將固定於扇框的靜葉單元與連結於輪轂的轉動葉片組共軸對準，以組合成送風裝置。
總之，本發明利用具有多段式葉片的送風裝置，通過多段式的葉片，減少流體在葉片表面的邊界層厚度，以避免產生葉片與流體之間的剝離現象。並且將葉片單元的總迎角區分成多個分段葉片的迎角，以逐步地利用分段葉片的迎角降低流體對葉片表面的撞擊。更重要的是，降低流體在分段葉片表面上的阻力，減少送風裝置運轉所需的電流。
附圖簡要說明下面結合附圖，通過對本發明的較佳實施例的詳細描述，將使本發明的技術方案及其他有益效果顯而易見。
附圖中，圖1是現有技術軸流風扇的扇葉單元的立體結構示意圖；圖2是現有技術軸流風扇的葉片的剖面示意圖；圖3是本發明具有多段式葉片的扇葉結構的立體結構示意圖；圖4是本發明扇葉結構的多段式葉片的剖面示意圖；圖5是本發明第一較佳實施例的具有多段式葉片的送風裝置立體結構示意圖；以及圖6是本發明第二較佳實施例的具有多段式葉片的送風裝置立體結構示意圖。
具體實施例方式
下文，將詳細描述本發明。
針對現有技術軸流風扇的缺點，本發明提供一種具有多段式葉片的送風裝置，通過輪轂周邊的數個葉片組，以每個葉片組的分段葉片導入流體，使流體的邊界層經過每個分段葉片均重新形成，減少流體在葉片表面的邊界層厚度，以避免產生葉片與流體之間的剝離現象。
並且將每一葉片組的總迎角區分成多個分段葉片的迎角，以逐步地利用分段葉片的迎角降低流體對葉片表面的撞擊。進一步利用分段葉片的結構，降低流體在分段葉片表面上的阻力，減少葉片單元的運轉電流。本發明的多段式葉片適用於軸流風扇或是其它類型的送風裝置，而流體例如可為空氣或是液體。
如圖3所示，本發明的扇葉結構的扇葉單元主要包含輪轂200及數個葉片組202。其中輪轂200用以固定數個葉片組202，使數個葉片組202連結於輪轂200的周邊204，並且向外成放射狀，其中每個葉片組202至少具有第一葉片202a及第二葉片202b，第一葉片202a與第二葉片202b之間設置有一分段間隙206，通過分段間隙206使經過第一葉片202a及第二葉片202b表面附近的流體維持在層流(Laminar Flow)狀態。
在較佳實施例中，每個葉片組202沿著輪轂200的周邊204等間隔排列，且每個葉片組202包含分段葉片202a，202b，即第一葉片202a與第二葉片202b。此外，第一葉片202a及第二葉片202b之間的分段間隙206沿著流體的流動方向208為分離狀態，或是第一葉片202a及第二葉片202b之間的分段間隙206沿流體的流動方向208為重疊狀態，使流體可以順利地在多個分段葉片202a，202b之間流動。當然，本發明的每個葉片組202還可包含三個或更多的分段葉片。
本發明的扇葉結構利用葉片組202的分段葉片202a，202b導入流體，使流體的邊界層經過第一葉片202a及第二葉片202b均重新形成，減少流體在分段葉片202a，202b表面的邊界層厚度，以避免產生葉片組202與流體之間的剝離現象。
如圖4所示，在每個葉片組202中，第一葉片202a具有第一前緣210a及第一後緣212a，第一前緣210a與第一後緣212a的連線定義為第一弦線214a，流體進入第一前緣210a的方向與第一弦線214a之間的夾角定義為第一迎角(A1)216a。第一迎角(A1)216a的角度可為任意角度，以產生較大的升力，較佳實施例中，0°＜A1≤30°，以使經過第一後緣212a附近的流體維持在層流狀態。
第二葉片202b具有第二前緣210b及第二後緣212b，第二前緣210b與第二後緣212b的連線定義為第二弦線214b，流體進入第二前緣210b的方向與第二弦線214b之間的夾角定義為第二迎角(A2)216b。第二迎角(A2)216b的角度可為任意角度，以使經過第二後緣212b附近的流體維持在層流狀態，較佳實施例中，0°＜A2≤30°。其中第一弦線214a及第二弦線214b與輪轂200半徑的夾角定義為安裝角218a，218b，一般而言，迎角216a，216b與安裝角218a，218b成正比。
具體而言，本發明的葉片組202具有一總迎角，該總迎角等於第一迎角(A1)216a與第二迎角(A2)216b的總和。一般而言，每個分段葉片202a，202b的迎角216a，216b越大，每個葉片組202的作功能力越大，從而送風裝置的性能越好。本發明的多段式葉片在流體與分段葉片202a，202b表面維持於層流狀態而不會產生剝離的情況下，每個分段葉片202a，202b具有最大的迎角，以產生最大的功。而且，本發明的多段式葉片更可利用一固定的總迎角，通過配置每個分段葉片202a，202b的安裝角218a，218b，以調整每個分段葉片202a，202b的迎角，提高送風裝置的效率。
本發明的多段式葉片逐步地以第一葉片202a的第一迎角(A1)216a及第二葉片202b的第二迎角(A2)216b，通過第二葉片202b的第二前緣210b吸收第一葉片202a的第一後緣212a附近產生的渦流，避免流體在分段葉片202a，202b附近的渦流擾動，以降低流體流經葉片表面的撞擊現象。
如圖4所示，本發明的第一葉片202a及第二葉片202b可為任意適當的葉片形狀。較佳實施例中，第一葉片202a沿著流體的流動方向的第一路徑長度211大於第二葉片202b的第二路徑長度213，使第一葉片202a的尺寸大於第二葉片202b，以形成一主要葉片及一次要葉片。扇葉結構先利用主要葉片將流體導入至葉片組202中，接著再通過次要葉片引入來自主要葉片的流體，以更有效地消除主要葉片可能產生的渦流。
在更佳的實施例中，本發明的主要葉片與次要葉片的第一迎角216a及第二迎角216b分別使主要葉片及次要葉片產生最大的升力。而且選擇適當的安裝角進行配置組裝，使每一葉片組202的總迎角最佳化，避免葉片組202產生失速。
因此，本發明利用第一葉片202a及第二葉片202b的尺寸及迎角216a，216b的大小，以及第一葉片202a及第二葉片202b的相對位置，使流體經過葉片組202時，可以完全避免流體與葉片組202之間的分離現象，並且降低流體對扇葉結構的阻力，以產生最大的效能。
本發明第一較佳實施例，如圖5所示，本發明送風裝置主要包含扇框220a、輪轂200及數個葉片組202。輪轂200樞接於扇框220a上，用以固定數個葉片組202。數個葉片組202連結固定於輪轂200的周邊204，並且向外成放射狀，每個葉片組202包含多個分段葉片202a，202b，其中每個分段葉片202a，202b之間設置有一分段間隙206，使經過分段葉片202a，202b表面附近的流體維持在層流狀態。
當該送風裝置進行運轉時，以一旋轉方向轉動，分段葉片202a，202b吸入流體，並且每個分段葉片202a，202b會壓縮進入葉片附近的流體，逐漸地通過分段葉片202a，202b加壓流體，利用流體產生的流動，使送風裝置實現送風的功能。
本發明第二較佳實施例中，如圖6所示，送風裝置主要包含扇框220b、數個轉動葉片222、輪轂200及數個靜葉單元(葉片組)202，其中輪轂200樞接於扇框220b上，且輪轂200上設置有轉動葉片222。如同第一較佳實施例所述，每一個轉動葉片222也可包含有數個多段式葉片，在此即不再多加贅述。本實施例最大的特色在於數個靜葉單元202，連結固定於扇框220b上，形成固定的靜止葉片結構，並且向外成放射狀。每個靜葉單元202包含多個分段葉片202a，202b，其中每個分段葉片202a，202b之間設置有一分段間隙206，使經過每個分段葉片202a，202b表面附近的流體不會產生剝離現象。
基本上，該送風裝置主要是結合數個靜葉單元202與轉動葉片222，其中轉動葉片222可為上述的多段式葉片或是現有技術的單葉片，組裝時將固定於扇框220b的靜葉單元202與連結於輪轂200的轉動葉片222共軸對準，以組合成送風裝置。當送風裝置進行運轉時，靜葉單元202與扇框220b處於固定靜止的狀態，利用靜葉單元202導入流體至轉動葉片222之間，通過分段葉片202a，202b逐步引入流體，並且利用轉動葉片222壓縮進入葉片附近的流體，使送風裝置實現送風的功能。
值得注意的是，在上述的較佳實施例中，相同的輪轂200軸向厚度，可以同時配置多個分段葉片202a，202b，而不會增加送風裝置的尺寸大小，有助於控制整體的製造成本。更重要的是，本發明的多段式葉片送風裝置，通過多個分段葉片202a，202b的結構，可用於降低流體在分段葉片202a，202b表面上的阻力，減少葉片單元202的運轉電流，以節省送風裝置的用電量。
綜上所述，本發明利用具有多段式葉片的送風裝置，通過多段式的葉片及輪轂周邊的數個葉片組，使流體的邊界層經過數個葉片組的每個分段葉片均重新形成，減少流體在葉片表面的邊界層厚度，以避免產生葉片與流體之間的剝離現象。並且將葉片組的總迎角區分成多個分段葉片的迎角，以逐步地利用分段葉片的迎角降低流體對葉片表面的撞擊。更重要的是，降低流體在分段葉片表面上的阻力，以減少葉片單元的運轉電流。
可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本發明後附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種具有多段式葉片的扇葉結構，其特徵在於，它至少包含一輪轂；以及數個葉片組，連結於該輪轂的周邊，並且向外成放射狀，每一該葉片組至少具有第一葉片及第二葉片，其中該第一葉片與該第二葉片之間設置有一分段間隙，使經過該第一葉片及該第二葉片表面附近的流體維持在層流狀態。
2.根據權利要求1所述的扇葉結構，其特徵在於，該第一葉片及該第二葉片之間的該分段間隙沿著流體的流動方向至少包含分離狀態。
3.根據權利要求1所述的扇葉結構，其特徵在於，該第一葉片及該第二葉片之間的該分段間隙沿著流體的流動方向至少包含重疊狀態。
4.根據權利要求1所述的扇葉結構，其特徵在於，流體沿著該第一葉片的流動方向的第一路徑長度大於該第二葉片的第二路徑長度，使該第一葉片的尺寸大於該第二葉片。
5.根據權利要求1所述的扇葉結構，其特徵在於，該第一葉片具有第一前緣及第一後緣，該第一前緣與該第一後緣的連線定義為第一弦線，流體進入該第一前緣的方向與該第一弦線之間的夾角定義為第一迎角A1，其中0°＜A1≤30°，使經過該第一後緣附近的流體維持在層流狀態。
6.根據權利要求1所述的扇葉結構，其特徵在於，該第二葉片具有第二前緣及第二後緣，該第二前緣與該第二後緣的連線定義為第二弦線，流體進入該第二前緣的方向與該第二弦線之間的夾角定義為第二迎角A2，其中0°＜A2≤30°，使經過該第二後緣附近的流體維持在層流狀態。
7.一種具有多段式葉片的送風裝置，其特徵在於，該送風裝置至少包含一扇框；一輪轂，樞接於該扇框上；以及數個葉片組，連結固定於該輪轂的周邊，並且向外成放射狀，每一該葉片組至少具有第一葉片及第二葉片，其中該第一葉片與該第二葉片之間設置有一分段間隙，使經過該第一葉片及該第二葉片表面附近的流體維持在層流狀態。
8.根據權利要求7所述的送風裝置，其特徵在於，該第一葉片及該第二葉片之間的該分段間隙沿著流體的流動方向至少包含分離狀態。
9.根據權利要求7所述的送風裝置，其特徵在於，該第一葉片及該第二葉片之間的該分段間隙沿流體的流動方向至少包含重疊狀態。
10.根據權利要求7所述的送風裝置，其特徵在於，流體沿著該第一葉片的流動方向的第一路徑長度大於該第二葉片的第二路徑長度，使該第一葉片的尺寸大於該第二葉片。
11.根據權利要求7所述的送風裝置，其特徵在於，該第一葉片具有第一前緣及第一後緣，該第一前緣與該第一後緣的連線定義為第一弦線，流體進入該第一前緣的方向與該第一弦線之間的夾角定義為第一迎角A1，其中0°＜A1≤30°，使經過該第一後緣附近的流體維持在層流狀態。
12.根據權利要求7所述的送風裝置，其特徵在於，該第二葉片具有第二前緣及第二後緣，該第二前緣與該第二後緣的連線定義為第二弦線，流體進入該第二前緣的方向與該第二弦線之間的夾角定義為第二迎角A2，其中0°＜A2≤30°，使經過該第二後緣附近的流體維持在層流狀態。
13.根據權利要求7所述的送風裝置，其特徵在於，其還包含數個靜葉單元，該靜葉單元連結固定於該扇框上，並且向外成放射狀，用於將經過該葉片組的流體導出該送風裝置外，每一該靜葉單元至少具有第三葉片及第四葉片，其中該第三葉片與該第四葉片之間設置有一分段間隙，使經過該第三葉片及該第四葉片表面附近的流體維持在層流狀態。
全文摘要
一種具有多段式葉片的送風裝置，該送風裝置主要包含扇框、輪轂及數個葉片單元。該輪轂樞接或是固定於扇框上用於固定多段式葉片。該數個葉片單元連結於輪轂的周邊並且向外成放射狀，每個葉片單元包含多個分段葉片，其中每個分段葉片之間設置有一分段間隙，使流體的邊界層經過每個分段葉片均重新形成，減少流體在葉片表面的邊界層厚度，避免葉片與流體之間產生剝離現象，使分段葉片表面附近的流體維持在層流狀態。
文檔編號F04D29/32GK1504650SQ02154370
公開日2004年6月16日 申請日期2002年11月28日 優先權日2002年11月28日
發明者張楯成, 林國正, 黃文喜, 張 成 申請人:臺達電子工業股份有限公司