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涡轮风扇

阅读：294发布：2021-03-03

IPRDB可以提供涡轮风扇专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种涡轮风扇，其是在主板和挡板之间放射状垂直安装多个叶片的涡轮风扇中，提供垂直投影面成机翼面，主体部分的两个侧面形成凸出正压面和凹陷负压面，该正压面比由NACA四位数翼型定义的正压面更靠近负压面，其负压面比由NACA四位数翼型定义的负压面更靠近正压面；而且，在这个主体部分的后端部正压面侧，因其凸起而形成后端正压面紊流防止部分；在主体部分的后端负压面侧，因其凸起而形成部分负压面的后端负压面紊流防止部分为特点的叶片。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减少噪音。因此，借助这种超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够减少制作的费用，缩短制作时间，并且能够减轻整个风扇的重量。，下面是涡轮风扇专利的具体信息内容。

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有多个叶片，所述叶片，其垂直投影面形成机翼面形状，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，在所述主体部分的后端部正压面侧，具有凸起所形成的部分正压面的后端正压面紊流防止部分；

在所述主体部分的后端部负压面侧，具有凸起所形成的部分负压面的后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：

$y_{t} (x) = \frac{t_{c}}{0.2} (0.2969 \sqrt{x} - 0.126 x - 0.35160 x^{2} + 0.2843 x^{3} - 0.1015 x^{4})$ 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， $y_{c} (x) = \frac{M}{P^{2}} (2 Px - x^{2})$ P＜x≤1时， $y_{c} (x) = \frac{M}{{(1 - P)}^{2}} (1 - 2 P + 2 Px - x^{2})$ 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如数学式3：

xu＝x-yt(x)sinθ yu＝yc(x)+yt(x)cosθ

在这里，

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

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，所述后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，所述后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后端紊流防止部分的弦的长度是所述主体部分弦的长度的40％以下。

3、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，在其所述主体部分的前端正压面侧，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；

在其所述主体部分的前端负压面侧，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；

其中所述的叶片的垂直投影面上，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；

所述的叶片的垂直投影面上，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。

4、根据权利要求3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所述主体部分弦的长度的40％以下。

5、根据权利要求2所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片，在其所述主体部分的前端正压面侧，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；

在其所述主体部分的前端负压面侧，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，

6、根据权利要求5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所述主体部分弦的长度的40％以下。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种领域的涡轮风扇，特别是涉及一种在维持相同风量和电力消耗的情况下，为了节约制作费用和制作时间而研发的超薄叶片的涡轮风扇(TURBOFAN)。

背景技术

一般的送风扇通过叶片和转子的旋转力压送空气，其广泛的应用在冰箱、空气净化器和吸尘器等产品上。
上述的送风扇根据空气的吸入和导出方式的不同及形状，可分为轴流风扇、离心风扇和涡轮风扇。
在这些风扇中，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，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(如吸顶式空气净化器)。
请参阅图1至图3所示，是现有涡轮风扇的结构，图1为平面图，图2 为侧剖面图，图3为表示叶片垂直投影面的平面图。
如图所示，现有的涡轮风扇，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，沿着该主板2内侧面相距一定间隔的多个叶片(3)和沿着叶片3上端相连接的挡板4。
为了吸入空气，主体部分1上部形成了吸入口7，中间部分为了把空气引向排出的方向形成了一个通道6，侧面部分形成了把吸入的空气排出去的排出口。
因此，当风扇电机5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的垂直投影面形成机翼面(aerofoil)，在两侧形成凸出的正压面31和凹陷的负压面32，并且放射状垂直安装在主板2和挡板4之间。
这里所说的机翼面是指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。
图4是表示现有涡轮风扇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。
所述机翼面理论(NACA 4-Digit Aerofoil)是利用描述叶片厚度的厚度函数(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(camberline function：yc)，通过下列数学式，把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) = \frac{t_{c}}{0.2} (0.2969 \sqrt{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：
【数学式2】
P＞x≥0时，

y_{c} (x) = \frac{M}{P^{2}} (2 Px - x^{2})

P＜x≤1时，

y_{c} (x) = \frac{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31所形成抛物线的数学式如数学式3：
【数学式3】
xu＝x-yt(x)sinθ yu＝yc(x)+yt(x)cosθ
在这里，
P＞x≥0时，

θ = \arctan 2 \frac{M}{\sqrt{P}} (P - x)

P＜x≤1时，

θ = \arctan 2 \frac{M .}{\sqrt{1 - P}} (P - x)

另外，表示叶片负压面32所形成抛物线的数学式如数学式4：
【数学式4】
xl＝x+yt(x)sinθ yl＝yc(x)-yt(x)cosθ
在这里，θ值与在所述叶片正压面31所形成抛物线的情况相同。
但是，根据所述方式所制作的叶片，因为其厚度比较厚，因此，存在发生同一风量时的电力消耗大、噪音大等问题。
由此可见，所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。
为了解决所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所述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于所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(TURBOFAN)，能够改进一般市面上现有常规的涡轮风扇结构，使其更实用性。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，克服所述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(TURBOFAN)，所要解决的主要技术问题是使其只作出一种超薄的叶片。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减少噪音。因此，借助这种超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够减少制作费用，缩短制作时间，并能够减轻整个风扇的重量。
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。依据本发明提出的涡轮风扇，在其主板和挡板之间放射状垂直安装有多个叶片，所述叶片，其垂直投影面形成机翼面形状，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，在所述主体部分的后端部正压面侧，具有凸起所形成的部分正压面的后端正压面紊流防止部分；在所述主体部分的后端部负压面侧，具有凸起所形成的部分负压面的后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) = \frac{t_{c}}{0.2} (0.2969 \sqrt{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) = \frac{M}{P^{2}} (2 Px - x^{2})

P＜x≤1时，

y_{c} (x) = \frac{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如数学式3：
xu＝x-yt(x)sinθ yu＝yc(x)+yt(x)cosθ
在这里，
P＞x≥0时，

θ = \arctan 2 \frac{M}{\sqrt{P}} (P - x)

P＜x≤1时，

θ = \arctan 2 \frac{M}{\sqrt{1 - P}} (P - x)

另外，表示叶片负压面所形成抛物线的数学式如数学式4：
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，所述后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，所述后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，其中所述的叶片的后端紊流防止部分的弦的长度是所述主体部分弦的长度的40％以下。
前述的涡轮风扇，其中所述的叶片，在其所述主体部分的前端正压面侧，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；在其所述主体部分的前端负压面侧，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，其中所述的叶片的垂直投影面上，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；所述的叶片的垂直投影面上，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；所述的叶片的前端紊流防止部分的弦的长度是所述主体部分弦的长度的40％以下。
前述的涡轮风扇，其中所述的叶片，在其所述主体部分的前端正压面侧，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；在其所述主体部分的前端负压面侧，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，其中所述的叶片的垂直投影面上，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；所述的叶片的垂直投影面上，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；所述的叶片的前端紊流防止部分的弦的长度是所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下列优点：
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减少噪音。因此，借助这种超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够减少制作费用，缩短制作时间，并能够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，在维持相同风量和电力消耗的情况下，可节约制作费用和制作时间，其具有所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、实用的发明。
所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至图4是现有涡轮风扇的示意图。
图1为平面图。
图2为侧剖面图。
图3为表示叶片垂直投影面的平面图。
图4为在直角坐标系上表示叶片垂直投影面的平面图。
图5为本发明涡轮风扇的叶片垂直投影面平面图。
图6为图示垂直投影面厚度较厚的叶片的平面图。
图7为图示垂直投影面厚度较薄的叶片的平面图。
图8为本发明的实施例，表示在前端部和后端部形成凸起的叶片垂直投影面平面图。
**附图中主要零部件的标号说明**
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
70：后端正压面紊流防止部分    71：部分正压面
80：后端负压面紊流防止部分    81：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，是表示根据本发明涡轮风扇的叶片垂直投影面的平面图。如图所示，根据本发明中的叶片，其垂直投影面成机翼面，主体部分40的两个侧面形成有凸出正压面41和凹陷负压面42，而且，在这个主体部分40的后端部正压面41侧，具有凸起所形成的部分正压面71的后端正压面紊流防止部分70；在主体部分40的后端部负压面42侧，具有凸起所形成的部分负压面81的后端负压面紊流防止部分80。
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的后端部正压面41及负压面42所凸出的紊流防止部分70、80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。
对于本发明原理的详细说明如下。
所述数学式3和4是求得形成机翼面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yt所得的值来的。根据任意改变所述数学式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，为了节省原材料，根据减少叶片的重量而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，在其前端和后端部会发生涡流。
因此，假设有图6所示的最大厚度为a的厚的机翼面形状的叶片和图7 所示的最大厚度为b的机翼面形状的叶片，我们可以想象一种叶片的形状是，把所述危险区域后端部做成如图6所示的厚的形状，而其余部分做成如图7所示的薄的形状。这样就可以得到图5所示有着非常经济的垂直投影面的叶片结构。
这样的理论用原来的机翼面理论数学公式表示，可以如下：
与原来的情况一样，如图4所示，把前端点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所述直角坐标系。
在叶片垂直投影面中，前端点O是指叶片内侧末端端点，而后端点Z是指叶片外侧末端端点。
形成主体部分40的正压面41及负压面42的抛物线，各自由上述的数学式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，在满足机翼面理论的范围之内，以尽量薄为宜。
另一方面，形成后端正压面紊流防止部分70所形成的部分正压面71 及后端负压面紊流防止部分80所形成的部分负压面81的抛物线，也是由数学式3及数学式4所得的坐标组成。这与所述主体部分40的情况是一致的。如图5所示，这是为了防止涡流的形成，在叶片后端部形成了一个凸起，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，有关后端正压面紊流防止部分70所形成的部分正压面71抛物线坐标的Y轴坐标值，要比有关主体部分40正压面41抛物线坐标的Y轴坐标值要大。
与此相反，有关后端负压面紊流防止部分80所形成的部分负压面81 抛物线坐标的Y轴坐标值，要比有关主体部分40负压面41的抛物线坐标的Y轴坐标值要尽量小。
另外，当叶片厚度变薄时，涡流等有害的空气流动不仅发生在叶片的后端部，也会发生在前端部，因此，可以利用所述原理，想象一种前端部及后端部都有凸起结构的叶片。
图8为表示在前端部和后端部都有凸起部的叶片的垂直投影面的平面图。
如图所示，在本实施例中的叶片中，主体部分40的前端部正压面41侧，具有凸起所形成的部分正压面51的前端正压面紊流防止部分50和在主体部分40的前端部负压面42侧，具有凸起所形成部分负压面61的前端负压面紊流防止部分60。
这种凸起结构所包含的工程学上的意义和效果，与所述后端部紊流防止部分70、80一样。
另外，在选定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抛物线的时候，也与所述后端部紊流防止部分的情况一样，因为是为了防止涡流等的产生才形成了叶片前端部的凸起部分，因此，根据其抛物线所获得的叶片轮廓的厚度，只要足以防止涡流的形成即可。
因此，前端正压面紊流防止部分50所形成的部分正压面51抛物线的Y 轴座标值，要尽量大于主体部分40正压面41抛物线的Y轴坐标值；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Y轴坐标值，要尽量小于主体部分40负压面42抛物线的Y轴坐标值。
另一方面，如果前端紊流防止部分的弦D和后端紊流防止部分的弦B过长，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，前端紊流防止部分的弦D的长度和后端紊流防止部分的弦B的长度以所述主体部分弦C的长度的40％以下为宜。
所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所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。

标题	发布/更新时间	阅读量
涡轮机-专利编号CN101821481A	2020-05-13	248
涡轮清洁-专利编号CN103314186A	2020-05-12	321
涡轮机-专利编号CN101709667A	2020-05-13	934
涡轮清洁-专利编号CN103314186B	2020-05-12	1025
涡轮机-专利编号CN101821481B	2020-05-13	749
涡轮机的涡轮环-专利编号CN105189937A	2020-05-12	647
涡轮-专利编号CN101166890B	2020-05-11	221
涡轮-专利编号CN101166890A	2020-05-11	1009
涡轮-专利编号CN101617102A	2020-05-11	137
涡轮-专利编号CN101617102B	2020-05-11	482

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