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涡轮风扇

申请号 CN02148732.4 申请日 2002-11-15 公开(公告)号 CN1278047C 公开(公告)日 2006-10-04
申请人 乐金电子(天津)电器有限公司; 发明人 金承天;
摘要 本发明是关于一种涡轮风扇,其是在主板和挡板之间放射状垂直安装设有多个叶片的涡轮风扇中,提供一种新型叶片,该叶片在垂直投影面形成机翼型形状,其主体部分的两个侧面形成设有凸出的正压面毒凹陷的负压面;而且,该主体部分的前端部正压面侧,凸起形成部分正压面的前端正压面的紊流防止部分;在主体部分的前端部负压面侧,凸起形成部分负压面的前端负压面紊流防止部分。借由本发明的叶片的上述结构,使得本发明在相同或减少电力消耗的条件下,能够产生等量或更多的风量,并且可以减少噪音。因此,借由上述结构的超薄型叶片所制作出来的涡轮风扇,具有能够缩减制作费用、减少制作时间,并能减轻整个风扇重量的优良功效。
权利要求

1、一种涡轮风扇,其特征在于:

在其主板和挡板之间放射状垂直安装设有多个叶片,所述叶片,其垂 直投影面形成机翼型形状,具有在两侧形成凸起的正压面和凹陷的负压面 的主体部分;

在所述主体部分的前端部正压面侧,具有凸起所形成的部分正压面的 前端正压面紊流防止部分;

在所述主体部分的前端部负压面侧,具有凸起所形成的部分负压面的 前端负压面紊流防止部分;

上述的机翼面是利用描述叶片厚度的厚度函数yt和描述其厚度的平均 值所形成的抛物线的拱形线函数yc,把叶片的正压面和负压面所形成的抛 物线表示在坐标上得到的,其中厚度函数厚度函数yt如数学式1:

y t ( x ) = t c 0.2 ( 0.2969 x - 0.126 x - 0.35160 x 2 + 0.2843 x 3 - 0.1015 x 4 ) 其中yt表示叶片厚度,tc为最大厚度值。

拱形线函数yc如数学式2:

P>x≥0时, y c ( x ) = M P 2 ( 2 Px - x 2 ) P<x≤1时, y c ( x ) = M ( 1 - P ) 2 ( 1 - 2 P + 2 Px - x 2 ) 在这里,M表示最大拱形的Y坐标,而p表示最大拱形的X坐标。

因此,表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为:

xu=x-yt(x)sinθ    yu=yc(x)+yt(x)cosθ

在这里,

P>x≥0时, θ = arctan 2 M P ( P - x ) P<x≤1时, θ = arctan 2 M 1 - P ( P - x ) 另外,表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为:

xl=x+yt(x)sinθ    yl=yc(x)-yt(x)cosθ

在这里,θ值与在所述叶片正压面所形成抛物线的情况相同;

并且,所述前端正压面紊流防止部分所形成的部分正压面抛物线由数 学式3所得的坐标组成,其坐标的Y轴坐标值比所述主体部分正压面抛物 线的Y轴坐标值大,所述前端负压面紊流防止部分所形成的部分负压面抛物线由数学式4 所得的坐标组成,其坐标的Y轴坐标值比所述主体部分负压面抛物线的Y 轴坐标值小。

2、根据权利要求1所述的涡轮风扇,其特征在于其中所述的叶片的前 端紊流防止部分的弦的长度是上述主体部分弦的长度的40%以下。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种一般工程领域通风装置中的涡轮风扇,特别是涉及一 种在维持相同风量和电力消耗的情况下,可以缩减制作费用、减少制作时 间,并能减轻整个风扇重量的超薄叶片的涡轮风扇(TURBO FAN)。

背景技术

一般的送风扇,是通过叶片和转子的旋转力压送空气,而广泛地应用 在冰箱、空气净化器和吸尘器等产品上。
上述的送风扇,根据空气吸入和导出方式的不同及形状,可以分为轴 流风扇、离心风扇和涡轮风扇。
在上述这些风扇中,涡轮风扇是唯一一种采用空气从轴的方向流入并 通过叶片方式的风扇,也就是采用了通过风扇侧面放射状导出空气的方式。 因为这种工作方式,使空气能够自然地流入风机内部并导出,因此,不需要 额外的管道。比较适合于大型产品,例如吸顶式空气净化器。
请参阅图1至图3所示,是现有的涡轮风扇的结构,图1是现有的涡 轮风扇的平面示意图,图2是现有的涡轮风扇的侧剖面示意图,图3是现有 的涡轮风扇的叶片垂直投影面的平面示意图。
如图1至图3所示,现有的涡轮风扇,其包括:主体部分1、形成主体 1的下部并安装有风扇电机5的主板2、沿着主板2内侧面相距一定间隔的 多个叶片3,以及沿着叶片3上端相连接的挡板4。
为了吸入空气,主体部分1的上部形成设有吸入口7,中间部分为了将 空气引向排出的方向而形成设有一个通道6,侧面部分则形成设有将吸入的 空气排出去的排出口8。
因此,当风扇电机5转动驱动之后,主体部分1开始旋转,并且带动 与主体部分1连接在一起的叶片3转动,外面的空气通过主体部分1下面 的吸入口7进入,并沿着通道6排出到排出口8。
另外,叶片3的垂直投影面为形成机翼型(aerofoil),在两侧形成凸 出的正压面31和凹陷的负压面32,并呈放射状垂直安装在主板2和挡板4 之间。
这里所说的机翼型,是指1950年由NACA(美国航空咨询委员会)开发 的流线翼形,这是根据下列理论设计出来的叶片形状。
请参阅图4所示,是现有的涡轮风扇在直角坐标系上表示叶片垂直投 影面的平面图,把作为叶片内侧末端端点的前端点O作为原点,并把连接 原点和叶片外侧末端端点的后端点Z的虚拟直线作为X轴形成了一个直角 坐标系。
上述的机翼型理论(NACA4-Digit Aerofoil),是利用描述叶片厚度的 厚度函数yt(thickness function:yt)和描述其厚度的平均值所形成的抛物 线的拱形线33函数yc(camberline function:yc),通过下列数学式,将叶 片的正压面及负压面所形成的抛物线表示在坐标上所得到的。
首先,厚度函数yt如数学式1:
【数学式1】
y t ( x ) = t c 0.2 ( 0.2969 x - 0.126 x - 0.35160 x 2 + 0.2843 x 3 - 0.1015 x 4 )
 拱形线函数yc如数学式2:
【数学式2】
P>x≥0时, y c ( x ) = M P 2 ( 2 Px - x 2 )
P<x≤1时, y c ( x ) = M ( 1 - P ) 2 ( 1 - 2 P + 2 Px - x 2 )
 在这里,M表示最大拱形的Y坐标,而p表示最大拱形的X坐标。
因此,表示叶片正压面所形成抛物线31的数学式如数学式3:
【数学式3】
xu=x-yt(x)sinθ    yu=yc(x)+yt(x)cosθ
这里
P>x≥0时, θ = arctan 2 M P ( P - x )
P<x≤1时, θ = arctan 2 M 1 - P ( P - x )
另外,表示叶片负压面所形成抛物线32的数学式如数学式4:
【数学式4】
xl=x+yt(x)sinθ    yl=yc(x)-yt(x)cosθ
在这里,θ值与在上述叶片正压面所形成抛物线31的情况相同。
但是,根据上述方式所制作的叶片,因为其厚度比较厚,因此,存在有 发生同一风量时的电力消耗大及噪音大等问题。
由此可见,上述现有的涡轮风扇仍存在有诸多的缺陷,而亟待加以进 一步改进。
为了解决上述涡轮风扇存在的问题,相关厂商莫不费尽心思来谋求解 决之道,但长久以来一直未见适用的设计被发展完成,而一般产品又没有 适切的结构能够解决上述问题,此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的涡轮风扇存在的缺陷,本发明人基于从事此类产品 设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,积极加以研究创新,以期创设 一种新型结构的涡轮风扇,能够改进一般市面上现有常规的涡轮风扇结构, 使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经反复试作样品及改进后, 终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于,克服现有的涡轮风扇存在的缺陷,而提供一种 新型结构的涡轮风扇,所要解决的主要技术问题是使其制作出一种超薄型 的叶片,这种叶片在相同或减少电力消耗的条件下,能够产生等量或更多 的风量,并可减少噪音,因此,使得借由这种超薄型叶片所制作出来的涡 轮风扇,具有能够缩减制作费用、减少制作时间,并能够减轻整个风扇重 量的功效。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现 的。依据本发明提出的一种涡轮风扇,在其主板和挡板之间放射状垂直安 装设有多个叶片,所述叶片,其垂直投影面形成机翼型形状,具有在两侧 形成凸起的正压面和凹陷的负压面的主体部分;在所述主体部分的前端部 正压面侧,具有凸起所形成的部分正压面的前端正压面紊流防止部分;在 所述主体部分的前端部负压面侧,具有凸起所形成的部分负压面的前端负 压面紊流防止部分;上述的机翼面是利用描述叶片厚度的厚度函数yt和描 述其厚度的平均值所形成的抛物线的拱形线函数yc,把叶片的正压面和负 压面所形成的抛物线表示在坐标上得到的,
其中厚度函数厚度函数yt如数学式1:
y t ( x ) = t c 0.2 ( 0.2969 x - 0.126 x - 0.35160 x 2 + 0.2843 x 3 - 0.1015 x 4 )
其中yt表示叶片厚度,tc为最大厚度值。
拱形线函数yc如数学式2:
P>x≥0时, y c ( x ) = M P 2 ( 2 Px - x 2 )
P<x≤1时, y c ( x ) = M ( 1 - P ) 2 ( 1 - 2 P + 2 Px - x 2 )
在这里,M表示最大拱形的Y坐标,而p表示最大拱形的X坐标。 因此,表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为:
xu=x-yt(x)sinθ    yu=yc(x)+yt(x)cosθ
在这里,
P>x≥0时, θ = arctan 2 M P ( P - x )
P<x≤1时, θ = arctan 2 M 1 - P ( P - x )
另外,表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为:
xl=x+yt(x)sinθ    yt=yc(x)-yt(x)cosθ
在这里,θ值与在所述叶片正压面所形成抛物线的情况相同;
并且,所述前端正压面紊流防止部分所形成的部分正压面抛物线由数 学式3所得的坐标组成,其坐标的Y轴坐标值比所述主体部分正压面抛物 线的Y轴坐标值大,所述前端负压面紊流防止部分所形成的部分负压面抛 物线由数学式4所得的坐标组成,其坐标的Y轴坐标值比所述主体部分负 压面抛物线的Y轴坐标值小。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实 现。
前述的涡轮风扇,其中所述的叶片的前端紊流防止部分的弦的长度是 上述主体部分弦的长度的40%以下。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知,本发明的涡轮风扇至少具有以下的优点:
本发明所提供的叶片,在相同或减少电力消耗的条件下,能够产生等 量或更多的风量,并可减少噪音。因此,借由这种超薄叶片制作出来的涡 轮风扇,能够缩减制作费用、减少制作时间,并能减轻整个风扇的重量。
综上所述,本发明特殊结构的涡轮风扇,设计为超薄型的叶片,该叶片 在相同或减少电力消耗的条件下,能够产生等量或更多的风量,并可减少噪 音,因此,使得借由这种超薄型叶片所制作出来的涡轮风扇,具有能够缩减 制作费用、减少制作时间,并能够减轻整个风扇重量的优良功效。其具有 上述诸多的优点及实用价值,并在同类产品中未见有类似的结构设计公开 发表或使用,且其不论在结构上或功能上皆有较大的改进,在技术上有较 大的进步,并产生了好用及实用的效果,而确实具有增进的功效,从而更加 适于实用,诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的 技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例 并配合附图详细说明如后。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1是现有的涡轮风扇的平面示意图。
图2是现有的涡轮风扇的侧剖面示意图。
图3是现有的涡轮风扇的叶片垂直投影面的平面示意图。
图4是现有的涡轮风扇在直角坐标系上表示叶片垂直投影面的平面图。
图5是本发明涡轮风扇的叶片垂直投影面平面示意图。
图6是垂直投影面厚度较厚的叶片的平面示意图。
图7是垂直投影面厚度较薄的叶片的平面示意图。
**图中主要部分的符号说明**
O……前端点    Z……后端点
C……弦        40……主体部分
41……正压面    42……负压面
50……前端正压面紊流防止部分    51……部分正压面
60……前端负压面紊流防止部分    61……部分负压面

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的涡轮风扇其具体实 施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
请参阅图5所示,是本发明涡轮风扇的叶片垂直投影面平面示意图,本 发明涡轮风扇的叶片,其垂直投影面成机翼型形状,其结构特征在于:其主 体部分40的两个侧面形成设有凸出的正压面41和凹陷的负压面42,而且, 在该主体部分40的前端部正压面41侧,形成设有因其凸起而形成部分正 压面51的前端正压面紊流防止部分50;在该主体部分40的前端部负压面 42侧,形成设有因其凸起而形成部分负压面61的前端负压面紊流防止部分 60。
在这里,主体部分40中叶片的厚度比原来的厚度要薄,只是主体部分 41的前端部正压面41及负压面42所凸出的紊流防止部分50、60保持了原 来的厚度。这样,在达到本发明要减少叶片厚度的目的的同时,还最大限 度地防止了涡流的形成等不利的因素。
现将本发明的结构原理详细说明如下。
上述的数学式3和数学式4,是求得形成机翼型形状叶片正压面和负压 面抛物线坐标的公式,这些是根据厚度函数1所得的值yt而来的。根据任 意改变上述数学式1的变量tc,我们可以得到任意厚度叶片的正压面及负 压面所形成的抛物线的坐标。
另一方面,为了达到节省原材料,根据减少叶片的重量而可减少电力 消耗的目的,最好是尽量减少叶片的厚度,但叶片的厚度过薄,在其前端 部会发生涡流现象。
因此,假设有如图6所示最大厚度为a厚的机翼型形状的叶片,和如 图7所示最大厚度为b的机翼型形状的叶片,我们可以想象出一种叶片的 形状是,把上述危险区域前端部做成如图6所示的厚的形状,而其余部分 则做成如图7所示的薄的形状。这样就可以得到如图5所示有着非常经济 的垂直投影面的叶片结构。
上述这样的理论用原来的机翼型理论数学公式表示,可以表示如下:
与原来的情况一样,如图4所示,将前端点O作为原点,并把连接原 点和后端点Z的虚拟直线作为X轴的直角坐标系作为标准,假设叶片垂直 投影面放置在上述直角坐标系。
在叶片垂直投影面中,前端点O是指叶片内侧末端的端点,而后端点Z 是指叶片外侧末端的端点。
形成主体部分40的正压面41及负压面42的抛物线,各自分别由数学 式3及数学式4所得的坐标组成。根据这些抛物线所得的叶片的轮廓的厚 度,在满足机翼型理论的范围之内,尽量薄为宜。
另一方面,形成前端正压面紊流防止部分50所形成的部分正压面51 及前端负压面紊流防止部分60所形成的部分负压面61的抛物线,也是由 数学式3及数学式4所得的坐标组成。这与上述主体部分40的情况是一致 的。如图5所示,这是为了防止涡流的形成,而在叶片的前端部形成设有 了一个凸起,因此,根据抛物线所得的叶片轮廓厚度,只要足以防止涡流 的形成即可。
因此,有关前端正压面紊流防止部分50所形成的部分正压面51抛物 线坐标的Y轴坐标值,要比有关主体部分40正压面抛物线坐标的Y轴坐标 值要大。
与此相反,有关前端负压面素流防止部分60所形成的部分负压面61 抛物线坐标的Y轴坐标值,要比有关主体部分40负压面的抛物线坐标的Y 轴坐标值要尽量小。
另一方面,如果前端部紊流防止部分的弦D过长,则会淡化要减少叶 片重量的本发明的宗旨。
因此,根据实验结果,该前端紊流防止部分的弦D的长度是上述主体 部分弦C的长度的40%以下为宜。
上述如此结构构成的本发明涡轮风扇的技术创新,对于现今同行业的 技术人员来说均具有许多可取借鉴之处,而确实具有技术进步性。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式 上的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以 变更或修饰为等同变化的等效实施例,但是凡是未脱离本发明技术方案内 容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与 修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。