空調用軸流風扇的製作方法

2023-05-24 02:14:31 2

專利名稱：空調用軸流風扇的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軸流風扇，尤其是一種空調用軸流風扇。
背景技術：
目前，空調器室外機主要由熱交換器、軸流風扇、導風結構、風扇網罩、電機安裝 架、隔板和壓縮機系統組成。通常，軸流風扇由一與電機軸連接的輪轂、以風扇旋轉軸線為 對稱中心呈中心對稱、等間距分布的葉片構成，其中，葉片由前緣線、後緣線和外緣線圍成 的曲面構成。 軸流風扇將電機輸入的功率轉為空氣的循環流動，從而進行強制對流換熱。研究 如何通過匹配軸流風扇的各設計參數，在維持空調器必需的風量條件下降低電機輸入功 率，符合當今的環保節能潮流。

發明內容
為了克服現有空調用軸流風扇節能效果較差的不足，本發明所要解決的技術問題 是提供一種能夠在保證風量同時減小輸入功率，從而更加節能的一種空調用軸流風扇。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是空調用軸流風扇，包括半徑為Rh的 輪轂及連接在輪轂上的三個葉片，該三個葉片形狀相同並以風扇旋轉軸線為中心呈中心對 稱布置，軸流風扇半徑為R，所述葉片的形狀滿足如下關係 定義一坐標X，該坐標是這樣得到，在軸流風扇外徑與輪轂之間沿徑向方向任一點 所處位置的半徑為r， Rh < r < R，則x = r/R， Rh/R < x 2 ; 前緣投影線的起點為前緣線與輪轂的交點在法平面的投影點，以該投影點與中心 點的直線連線為基準線，隨x變化前緣投影線上任一點與中心點的直線連線和基準線之間 的夾角a (x)是關於x的n次函數關係，其中n^2，若a (x)為正表示該夾角與軸流風扇 旋轉方向相同，若a (x)為負表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相反； 後緣投影線的起點為後緣線與輪轂的交點在法平面的投影點，以該投影點與中心 點的直線連線為基準線，隨x變化後緣投影線上任一點與中心點的直線連線和基準線之間 的夾角P (x)是關於x的n次函數關係，其中n^2，若P (x)為正表示該夾角與軸流風扇 旋轉方向相反，若P (x)為負表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相同； 隨x變化，不同位置處翼弦線與法平面在通過輪轂中心線的任一平面上的投影的 夾角V (x)是關於x的n次函數關係，其中n > 2，所稱翼弦線系以一半徑為r， Rh < r < R， 中心線為風扇旋轉軸線的圓柱面截取葉片的截面在通過風扇旋轉軸線的平面展開後該圓 柱面與前緣線、後緣線交點的連線；
隨x變化，不同位置處葉片翼型截面升力係數y (x)是關於x的n次函數關係，其 中n^2，所稱葉片翼型截面(4)系以一半徑為r，Rh〈r〈R，中心線為風扇旋轉軸線(29) 的圓柱面截取葉片(11)的截面展開後的區域；所稱翼型截面升力係數是葉片翼型截面(4) 表現的氣動性能； 法平面內基準線和基準線的夾角9的範圍為65° 80° 。所述軸流風扇的半徑R = 200 250mm， Rh : R = 0. 35 0. 4 : 1。 隨x變化，不同半徑處葉片的翼形形狀為，靠近前緣處為圓弧，靠近後緣處為尖
角，前緣與後緣之間圓滑過渡，翼型的重心在靠近前緣30% 45%的範圍。 本發明的有益效果是在軸流風扇的半徑R和輪轂半徑Rh確定的情況下，a (x)
與P (x)及夾角9決定了葉片某一徑向位置處翼弦線的長度即弦長，而V(x)即葉片某一
徑向位置處的安裝角，P (x)是翼型截面升力係數，通過優化空調用軸流風扇的設計參數，
主要是調整弦長、安裝角V(x)和翼型截面升力係數P (x)三個參數來限定葉片形狀及葉
片與輪轂之間的位置關係，可在產生足夠空氣流量的同時降低電機的輸入功率，達到節能效果。


圖1是本發明軸流風扇的立體圖。
圖2是葉片在法平面的投影圖。 圖3是是以一以輪轂中心線為中心線、半徑為r的圓柱面截取葉片的示意圖。 圖4是圖3的截面展開圖。 圖5是a (x)的示意圖。 圖6是|3 (x)的示意圖。 圖7是本發明實施例效果測試圖。 圖8是本發明實施例效果測試圖。 圖中標記為，前緣1、後緣2、翼弦線3、葉片翼型截面4、輪轂10、葉片11、前緣線 12、後緣線13、外緣線14、前緣投影線15、後緣投影線16、外緣線的投影線17、法平面20、風 扇旋轉軸線29、中心點0，前緣線與輪轂的交點在法平面上的投影點A，後緣線與輪轂的交 點在法平面上的投影點B，前緣投影線上任意一點A'，後緣投影線上任意一點B'， a (x)= Z A， 0A， P (x) = Z B， 0B， 9 = Z AOB。 圖4、圖5和圖6中虛線箭頭所示為軸流風扇的旋轉方向。 圖7中，Q代表優化後的風量，Q。代表優化前的風量； 圖8中，P代表優化後的輸入功率，P。代表優化前的輸入功率。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。 如圖1 圖6所示，本發明的空調用軸流風扇包括半徑為Rh的輪轂10及連接在 輪轂10上的三個葉片11，該三個葉片11形狀相同並以輪轂中心線29為中心呈中心對稱布 置，軸流風扇半徑為R，所述葉片的形狀滿足如下關係 定義一坐標x，該坐標是這樣得到，在軸流風扇外徑與輪轂10之間沿徑向方向任
5一點所處位置的半徑為r， Rh < r < R，則x = r/R， Rh/R < x 2 ;
前緣投影線15的起點為前緣線12與輪轂10的交點在法平面20的投影點A，以該 投影點A與中心點0的直線連線為基準線0A，隨x變化前緣投影線15上任一點A'與中心 點0的直線連線OA'和基準線OA之間的夾角a (x)是關於x的n次函數關係，其中n > 2， 若a (x)為正表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相同，若a (x)為負表示該夾角與軸流風扇 旋轉方向相反； 後緣投影線16的起點為後緣線13與輪轂10的交點在法平面20的投影點B，以該 投影點B與中心點0的直線連線為基準線0B，隨x變化後緣投影線16上任一點B'與中心 點0的直線連線OB'和基準線OB之間的夾角13 (x)是關於x的n次函數關係，其中n > 2， 若P (x)為正表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相反，若13 (x)為負表示該夾角與軸流風扇 旋轉方向相同； 隨x變化，不同位置處翼弦線3與法平面20在通過的風扇旋轉軸線29的任一平 面上的投影的夾角V (x)是關於x的n次函數關係，其中n > 2，所稱翼弦線3系以一半徑 為r，Rh < r 2，所稱葉片翼型截面4系以一半徑為r， Rh < r < R，中心線為風扇旋轉軸線29的 圓柱面截取葉片11的截面展開後的區域；所稱翼型截面升力係數是葉片翼型截面4表現的 氣動性能； 法平面20內基準線OA和基準線OB的夾角e的範圍為65° 80° 。
依據上述模型，不同位置x處的弦長是由a (x)， 13 (x)和9規定，安裝角由V (x) 規定，翼型截面升力係數由P (x)規定，以降低電機的輸入功率為優化目標，對現有軸流風 扇的設計參數進行優化，主要調整了葉片弦長和安裝角，最終達到了在保證風量的同時降 低電機輸入功率的目的。不同狀態的空調室外機，只要風扇直徑滿足本發明規定範圍，按照 本發明提供的弦長，安裝角和翼形升力係數變化規律即可獲得較好性能狀態的風扇。
本發明依據常用風扇規格，即軸流風扇的半徑R二 200 250mm，Rh : R = 0. 35 0.4 : l，利用上述的優化手段，得到了以下幾組相對較優的弦長和安裝角匹配關係
第一組， a (x) = 17x2_2. 291x_2. 1904，
P (x) = 9. 6524x2+16. 4764x_7. 4573，
小(x) = 60. 0654x2-127. 9202x+84. 2225+k，
(x) = 1. 6712x2_3. 6842x+2. 2259 ; 第二組， a (x) = -93. 7202x3+206. 7488x2_123. 8051x+22. 2075，
P (x) = 2. 3407x3+4. 9376x2+19. 4832x_8. 06，












(x)為
小(x)= (x)=
第三組
a (x)= P (x)= 小(x)=
(x)= 第四組 a (x)= P (x)= 小(x)=
(x)=
-84. 0661x3+230. 2580x'_235. 9204x+105. 4245+k， -0. 0155x3+l. 7026x2-3. 7041x+2. 2298 ;
-221. 9207x4+504. 6206x3_376. 8114x2+119. 2391x_14. 144， -6. 8822x4+20. 8765x3_13. 1303x2+27. 0068x_9. 1844， -25. 7978x4-14. 2244x3+162. 1815x2_207. 7536x+101. 2701+k， -1. 9314x4+5. 2132x3-3. 394x2_l. 5954x+l. 9187 ;
-635. 4x。+1913. 2x4-2288. 6x3+1397. 7x'_0427. 2x+51， -1782. 5x5+6002. 4x4_7867. 6x3+5015. 5x2_1526. 5x+176. 6， 605. 8x5-2065. 8x4+2651. 3x3_1522. 7x2+306. 3x+40. 8+k， 16. 0607x5-56. 0114x4+75. 8757x3_48. 0603x2+12. 031x+0. 3164 ; 以上各a (x)，P (x)，小(x)函數的單位均為度，其中，k為測試係數，k二-6 -無量綱係數。
6， 在得到較優的弦長和安裝角匹配關係後，改變測試係數k及夾角e的取值來相應
得到不同的輸入功率，其中同等風量下輸入功率最低的方案是進一步的優化方案，經過有 限次試驗，可以得到符合實際需要的優化方案。
本發明推薦應用於如下常規翼形的葉片，S卩隨X變化，不同半徑處葉片ll的翼形 形狀為，靠近前緣1處為圓弧，靠近後緣2處為尖角，前緣1與後緣2之間圓滑過渡，翼型的 重心在靠近前緣30% 45%的範圍，但是，本發明對於其它常用的軸流風扇葉片翼形，例 如前緣1與後緣2均為圓弧的翼形，也可適用。
實施例-空調用軸流風扇，採用常規翼形，R = 233mm， Rh = 168mm，其採用的弦長與安裝 角匹配關係為 a (x) = -93. 7202x3+206. 7488x2_123. 8051x+22. 2075， P (x) = 2. 3407x3+4. 9376x2+19. 4832x_8. 06， 小(x) = -84. 0661x3+230. 2580x2_235. 9204x+105. 4245+k ; 圖7為小(x)中的A和9對應取不同值"A = 0， 9 = 76. 3 ;A = 2， 9 = 74. 5 ; A = 4， e = 73. 4 ;A = 6， e = 67. 3"時，空調器室外機的風量測試結果，圖8為相應的輸 入功率測試結果。 由圖7和圖8可知，本發明的軸流風扇在風量Q變化不大情況下，輸入功率P降低 較多，即應用本發明可保證同等風量下降低輸入功率。
權利要求
空調用軸流風扇，包括半徑為Rh的輪轂(10)及連接在輪轂(10)上的三個葉片(11)，該三個葉片(11)形狀相同並以風扇旋轉軸線(29)為中心呈中心對稱布置，軸流風扇半徑為R，其特徵是所述葉片的形狀滿足如下關係定義一坐標x，該坐標是這樣得到，在軸流風扇外徑與輪轂(10)之間沿徑向方向任一點所處位置的半徑為r，Rh＜r＜R，則x＝r/R，Rh/R＜x＜1；定義一法平面(20)，該法平面(20)是任一與風扇旋轉軸線(29)垂直的平面，其與風扇旋轉軸線(29)相交於中心點(O)；葉片(11)的前緣線(12)、後緣線(13)在法平面(20)上的投影線分別為前緣投影線(15)和後緣投影線(16)，前緣投影線(15)、後緣投影線(16)均是x的n次函數，其中n≥2；前緣投影線(15)的起點為前緣線(12)與輪轂(10)的交點在法平面(20)的投影點(A)，以該投影點(A)與中心點(O)的直線連線為基準線(OA)，隨x變化前緣投影線(15)上任一點(A』)與中心點(O)的直線連線(OA』)和基準線(OA)之間的夾角α(x)是關於x的n次函數關係，其中n≥2，若α(x)為正表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相同，若α(x)為負表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相反；後緣投影線(16)的起點為後緣線(13)與輪轂(10)的交點在法平面(20)的投影點(B)，以該投影點(B)與中心點(O)的直線連線為基準線(OB)，隨x變化後緣投影線(16)上任一點(B』)與中心點(O)的直線連線(OB』)和基準線(OB)之間的夾角β(x)是關於x的n次函數關係，其中n≥2，若β(x)為正表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相反，若β(x)為負表示該夾角與軸流風扇旋轉方向相同；隨x變化，不同位置處翼弦線(3)與法平面(20)在通過的風扇旋轉軸線(29)的任一平面上的投影的夾角ψ(x)是關於x的n次函數關係，其中n≥2，所稱翼弦線(3)系以一半徑為r，Rh＜r＜R，中心線為風扇旋轉軸線(29)的圓柱面截取葉片(11)的截面平面展開後該圓柱面與前緣線(12)、後緣線(13)交點的連線；隨x變化，不同位置處葉片翼型截面升力係數μ(x)是關於x的n次函數關係，其中n≥2，所稱葉片翼型截面(4)系以一半徑為r，Rh＜r＜R，中心線為風扇旋轉軸線(29)的圓柱面截取葉片(11)的截面展開後的區域；所稱翼型截面升力係數是葉片翼型截面(4)表現的氣動性能；法平面(20)內基準線(OA)和基準線(OB)的夾角θ的範圍為65°～80°。
2. 如權利要求1所述的空調用軸流風扇，其特徵是所述軸流風扇的半徑R = 200 250線Rh : R = 0. 35 0. 4 : 1。
3. 如權利要求2所述的空調用軸流風扇，其特徵是a (x) = 17x2_2. 291x_2. 1904，P (x) = 9. 6524x2+16. 4764x_7. 4573，小(x) = 60. 0654x2-127. 9202x+84. 2225+k，ii (x) = 1. 6712x2-3. 6842x+2. 2259。以上a (x)， |3 (x)，小(x)各函數的單位均為度，其中，k為測試係數，k二-6 6， ii (x)為一無量綱係數。
4. 如權利要求2所述的空調用軸流風扇，其特徵是a (x) = -93. 7202x3+206. 7488x2_123. 8051x+22. 2075，P (x) = 2. 3407x3+4. 9376x2+19. 4832x_8. 06，小(x) = -84. 0661x3+230. 2580x2_235. 9204x+105. 4245+k，ii (x) = -0. 0155x3+l. 7026x2-3. 7041x+2. 2298。以上a (x)， |3 (x)，小(x)各函數的單位均為度，其中，k為測試係數，k二-6 6， ii (x)為一無量綱係數。
5. 如權利要求2所述的空調用軸流風扇，其特徵是a (x) = -221. 9207x4+504. 6206x3_376. 8114x2+119. 2391x_14. 144，P (x) = -6. 8822x4+20. 8765x3_13. 1303x2+27. 0068x_9. 1844，小(x) = -25. 7978x4-14. 2244x3+162. 1815x2_207. 7536x+101. 2701+k，ii (x) = -1. 9314x4+5. 2132x3-3. 394x2_l. 5954x+l. 9187。以上a (x)， |3 (x)，小(x)各函數的單位均為度，其中，k為測試係數，k二-6 6， ii (x)為一無量綱係數。
6. 如權利要求2所述的空調用軸流風扇，其特徵是a (x) = -635. 4x5+1913. 2x4_2288. 6x3+1397. 7x2_0427. 2x+51，P (x) = -1782. 5x5+6002. 4x4_7867. 6x3+5015. 5x2_1526. 5x+176. 6，小(x) = 605. 8x5-2065. 8x4+2651. 3x3_1522. 7x2+306. 3x+40. 8+k，ii (x) = 16. 0607x5-56. 0114x4+75. 8757x3-48. 0603x2+12. 031x+0. 3164。以上a (x)， |3 (x)，小(x)各函數的單位均為度，其中，k為測試係數，k二-6 6， ii (x)為一無量綱係數。
7. 如權利要求1 6中任意一項權利要求所述的空調用軸流風扇，其特徵是隨x變化，不同半徑處葉片(11)的翼形形狀為，靠近前緣(1)處為圓弧，靠近後緣(2)處為尖角，前緣(1)與後緣(2)之間圓滑過渡，翼型的重心在靠近前緣30% 45%的範圍。
全文摘要
本發明公開了一種能夠在保證風量同時減小輸入功率，從而更加節能的一種空調用軸流風扇，其通過優化空調用軸流風扇的設計參數，主要是調整弦長、安裝角ψ(x)及翼型截面升力係數三個參數來限定葉片形狀及葉片與輪轂之間的位置關係，可在產生足夠空氣流量的同時降低電機的輸入功率，達到節能效果，尤其適合於空調室外機的軸流風扇改進應用。
文檔編號F04D19/00GK101718279SQ200910311718
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者何錦蓉, 張仁亮 申請人:四川長虹空調有限公司