專利名稱：一種產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型。
目前傳統(tǒng)風(fēng)扇葉型是采用圓柱面或圓錐面，其缺點(diǎn)是氣流場(chǎng)在風(fēng)葉處變化較大，吸風(fēng)區(qū)是按匯流流場(chǎng)分布的自由流場(chǎng)，送風(fēng)區(qū)是圓柱形流場(chǎng)，并在風(fēng)葉處產(chǎn)生較大的渦流損失，另外，在送風(fēng)區(qū)所產(chǎn)生的風(fēng)力過(guò)強(qiáng)，當(dāng)按吸氣方式進(jìn)行工作時(shí)，氣流場(chǎng)彎曲較大，引起較大的速度損失，當(dāng)按送氣方式進(jìn)行工作時(shí)，使風(fēng)區(qū)較窄，這樣就使風(fēng)扇的工作效率降低。為了擴(kuò)大家用電風(fēng)扇送氣的氣流角度，許多人進(jìn)行了專門的研究，力求改進(jìn)風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)形狀，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?5204422U采用弧形或弧形扭曲扇葉，但是沒(méi)有提供具體的葉型函數(shù)，給制造帶來(lái)了不便，其同時(shí)不能形成均勻流變的廣角氣流場(chǎng)，氣流在風(fēng)葉處變化復(fù)雜，易產(chǎn)生較大的渦流損失和噪音，并且工作效率較低。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型，其葉面曲面為一復(fù)合的三元二次曲面，并滿足一函數(shù)關(guān)系式，使氣流場(chǎng)在吸氣方向和送氣方向都向外擴(kuò)散，并且形成均勻流變的氣流場(chǎng)，減少渦流損失和降低噪音，使工作效率更高，且便于加工制造。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是1，葉片曲面是一復(fù)合的三元二次曲面，滿足函數(shù)Y＝a(r－c)2－bθ2，其a、b、c為三個(gè)常數(shù)，三個(gè)常數(shù)a、b、c和坐標(biāo)原點(diǎn)根據(jù)扇型和對(duì)廣角氣流的擴(kuò)散角度的要求來(lái)選定，r、θ為兩個(gè)自變量，風(fēng)扇葉的葉片基本外型是前凹并沿徑向向氣流反方向彎曲的扇型。
2，葉片在工作旋轉(zhuǎn)方向上，扇葉的圓周線展開(kāi)圖形的曲率半徑由前向后按函數(shù)規(guī)律遞增。
3，葉片曲面的橫截線由前內(nèi)向后外延伸，呈后向式分布。
4，葉片曲面的徑向線由內(nèi)至外向氣流反方向彎曲，其曲率半徑按函數(shù)規(guī)律由內(nèi)向外遞增。
本實(shí)用新型的圓周線同傳統(tǒng)扇葉一樣向氣流方向上彎曲，并保持一定的前沖角，其作用是產(chǎn)生軸向氣流速度分量，所不同的是其曲率半徑按函數(shù)規(guī)律變化，這樣可以減少渦流損失和降低噪音。葉片曲面橫截線和徑向線的共同作用是提供氣流沿徑向向外的氣流速度分量，供氣流場(chǎng)向外擴(kuò)散，形成均勻流變的廣角氣流場(chǎng)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的兩個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳述


圖1，臺(tái)扇風(fēng)葉主視圖。
圖2，臺(tái)扇風(fēng)葉A－A剖面和氣流場(chǎng)分布示意圖。
圖3，臺(tái)扇風(fēng)葉圓周剖面展開(kāi)圖。
圖4，臺(tái)扇風(fēng)葉徑向剖面圖。
圖5，臺(tái)扇風(fēng)葉圓周線分布展開(kāi)圖。
圖6，臺(tái)扇風(fēng)葉徑向線分布圖。
圖7，吊扇風(fēng)葉正面圖。
圖8，吊扇風(fēng)葉圓周線分布展開(kāi)圖。
圖9，吊扇風(fēng)葉徑向線分布圖。
實(shí)施例一由
圖1至圖6所示臺(tái)扇風(fēng)葉的葉型結(jié)構(gòu)，葉片曲面為一復(fù)合的三元二次曲面，滿足函數(shù)Y＝a(r－c)2－bθ2，葉片基本外型是前凹并沿徑向向氣流反方向彎曲的扇型，函數(shù)關(guān)系式中Y、r、θ是三個(gè)變量，a、b、c是三個(gè)按需要而確定的常數(shù)，函數(shù)Y隨自變量r和θ的變化而取不同的值，函數(shù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的座標(biāo)(r、θ、Y)是在特定的空間極坐標(biāo)系中取得，該座標(biāo)系是由一個(gè)由極角θ和極徑r所確定的極座標(biāo)平面r－θ平面和縱向座標(biāo)軸Y構(gòu)成，這里特作如下規(guī)定，Y軸平行于電扇轉(zhuǎn)軸，其正方向與氣流方向相反，極坐標(biāo)平面r－θ平面與Y軸垂直，極角θ的正方向與風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，對(duì)應(yīng)于該空間極座標(biāo)系的原點(diǎn)，有r＝0和Y＝0，Y軸對(duì)轉(zhuǎn)軸中心的偏心量取決于電扇種類，在臺(tái)扇一類的寬葉型電扇中，偏心量取零值，即在本實(shí)施例中，Y軸定在轉(zhuǎn)軸中心線上。
如
圖1所示，葉面上任取一點(diǎn)(P)，則點(diǎn)(P)滿足函數(shù)Y＝a(r－c)2－bθ2，所對(duì)應(yīng)的座標(biāo)值為r＝r1，θ＝θ1，和Y＝Y(jié)1，以轉(zhuǎn)軸中心線為參照，點(diǎn)(P)所對(duì)應(yīng)的位置是角度α＝α1和半徑R＝R1，取葉片進(jìn)氣前邊最前一點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸中心的連線為α＝0的位置，R＝R1，是點(diǎn)(P)到轉(zhuǎn)軸中心線的距離。極座標(biāo)系中θ＝0應(yīng)比α＝0有一個(gè)超前的角度θ0，θ0為起始角，于是有r1＝R1和θ1＝θ0＋α1。
圖2表示葉片的A－A剖面和氣流場(chǎng)分布示意圖，氣流場(chǎng)(W)在進(jìn)氣方向和出氣方向向外擴(kuò)散，成為連續(xù)流變的廣角氣流場(chǎng)。
如
圖1所示，為了詳細(xì)說(shuō)明葉片的結(jié)構(gòu)形狀，可以從三個(gè)剖切面上觀察，圓周面是以轉(zhuǎn)軸中心線為軸心，半徑為R的圓柱面，徑切面是通過(guò)轉(zhuǎn)軸中心線的平面，橫切面是垂直于轉(zhuǎn)軸中心線的平面，可以用截線法來(lái)考察葉片曲面的形狀，通過(guò)任意一點(diǎn)(P)用上述的三個(gè)剖切面與葉面相截，可以得到三個(gè)截線以R＝R1的圓周面截取圓周線(1)，以α＝α1的徑切面截取徑向線(2)；以Y＝Y(jié)1的橫切面截取橫截線(3)。
在
圖1所示的圓周線(1)的位置上的葉片圓周剖面展開(kāi)圖，如圖3所示，葉片的圓周剖面同傳統(tǒng)風(fēng)扇葉一樣具有一定的前沖角和拱度，以產(chǎn)生軸向氣流速度分量，其拱度和前沖角取決于葉片數(shù)n，極座標(biāo)初始角θ0和葉型函數(shù)中的常數(shù)b，應(yīng)按以下的范圍內(nèi)取值n＝3； θ0＝5～15°； b＝0.02～0.04Dn＝4； θ0＝5～15°； b＝0.015～0.025Dn＝6； θ0＝5～10°； b＝0.01～0.02D其中D是風(fēng)扇葉直徑圖5表示各半徑位置的圓周線(1)的分布展開(kāi)圖，圓周線(1)由內(nèi)向外其拱度和前沖角是遞減的。
與傳統(tǒng)扇葉不同的是，圓周線(1)的曲率半徑在旋轉(zhuǎn)方向上由前向后按函數(shù)規(guī)律遞增，這樣可以減少渦流損失和降低噪音。

圖1中的徑向線(2)的位置上的徑向剖面圖如圖4所示，葉片在徑向上由內(nèi)至外向氣流反方向彎曲，這樣可以產(chǎn)生一個(gè)沿徑向向外的氣流速度分量，使氣流場(chǎng)(W)在送氣方向上沿徑向向外擴(kuò)散，根據(jù)氣流連續(xù)流動(dòng)的原理，氣流場(chǎng)(W)在吸氣方向上也沿徑向向外擴(kuò)散。連續(xù)流變的廣角氣流場(chǎng)(W)就是這樣形成的。圖6表示各不同角度位置的徑向線分布圖，徑向線(2)的曲率半徑由內(nèi)向外按函數(shù)規(guī)律遞增，這樣可以使廣角氣流場(chǎng)(W)分布均勻，并獲得均勻流變的連續(xù)氣流場(chǎng)(W)，徑向線(2)彎曲的程度取決于常數(shù)a和c，并決定著廣角氣流場(chǎng)(W)的張開(kāi)角度，應(yīng)取a＝0.000033～0.000045D；c＝0.15～0.25D。

圖1所示的橫截線(3)反映出真實(shí)形狀，其特點(diǎn)是呈后向式配置，即橫截線(3)在旋轉(zhuǎn)方向上由前內(nèi)向后外延伸，這樣當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣除了順軸向流動(dòng)外，還沿橫截線(3)向外流動(dòng)。

圖1還表示出由Y＝－0.05D～0.15D的一組橫截線，橫截線(3)和徑向線(2)共同作用，就產(chǎn)生了廣角氣流場(chǎng)(W)。
應(yīng)指出圓周線(1)，徑向線(2)及橫截線(3)是按函數(shù)規(guī)律連續(xù)地分布在整個(gè)葉片曲面上，并構(gòu)成葉片曲面，上述三種截線并不是單獨(dú)存在的。
實(shí)施例二。
如圖7所示的吊扇風(fēng)葉的正面圖，葉片前邊最前一點(diǎn)的切線與轉(zhuǎn)軸中心有一個(gè)偏心量e，則極座標(biāo)原點(diǎn)(O)應(yīng)取在與上述切線平行，且通過(guò)轉(zhuǎn)軸中心的直線上，原點(diǎn)(O)在風(fēng)葉反向延長(zhǎng)長(zhǎng)度f(wàn)的位置上，應(yīng)取f＝0.5～0.75D，θ＝0取在原點(diǎn)(O)與葉片葉根最前點(diǎn)的連線位置上或超前1～3°，吊扇葉型函數(shù)同臺(tái)扇相類似，僅常數(shù)a、b、c取值范圍不同，應(yīng)取a＝0.00002～0.00003D，b＝0.02D～0.03D，C＝f＋0.05～0.1D。
圖9表示徑向線(2)在兩個(gè)角度的分布圖，徑向線(2)由內(nèi)至外向氣流反方向彎曲。
圖8表示不同位置的圓周線(1)的分布圖。
在圖8和圖9中，為了便于觀察，將Y軸由點(diǎn)(O)平移到轉(zhuǎn)軸中心的位置上。
為了調(diào)節(jié)圓周線的前沖角的分布，
圖1所示風(fēng)葉正面是呈后彎式的，風(fēng)葉正面也可以直線型的，這就要看對(duì)風(fēng)力分布的需要了，不論采取那種形式，葉片曲面均按函數(shù)Y＝a(r－c)2－bθ2變化，
圖1還畫(huà)出了一組Y＝0至Y＝0.16D的橫截線(3)，其凹向與臺(tái)扇不同，這是由于極坐標(biāo)原點(diǎn)不在轉(zhuǎn)軸中心的位置上而造成的，但都有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是橫截線(3)都是按后向式分布的。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于葉面曲面為一復(fù)合的三元二次曲面，滿足函數(shù)Y＝a(r－c)2－bθ2，使氣流場(chǎng)在吸氣方向和送氣方向都向外擴(kuò)散，并且形成均勻流變的廣角氣流場(chǎng)，氣流場(chǎng)在葉片處變化和緩，可以減少渦流損失和降低噪音，使工作效率更高，由于r、θ為自變量，a、b、c為按需選擇的常數(shù)，函數(shù)即易于調(diào)整和控制，故便于加工制造，除了可按送氣方式工作，也可以按吸氣方向工作，用途廣泛，可用于各種家用電風(fēng)扇、排氣扇、抽油煙機(jī)、空調(diào)器和各種工業(yè)風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型，其特征是葉片曲面為一復(fù)合的三元二次曲面，滿足函數(shù)Y=a(r-c)2-bθ2，其中a、b、c為三個(gè)常數(shù)，三個(gè)常數(shù)a、b、c和坐標(biāo)原點(diǎn)根據(jù)扇型和對(duì)廣角氣流的擴(kuò)散角度的要求來(lái)選定，r、θ為兩個(gè)自變量，葉片基本外型是前凹并沿徑向向氣流反方向彎曲的扇型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型，其特征是葉片在工作旋轉(zhuǎn)方向上，扇葉的圓周線展開(kāi)圖形的曲率半徑由前向后按函數(shù)規(guī)律遞增。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型，其特征是葉片曲面的橫截線由前內(nèi)向后外延伸，呈后向式分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型，其特征是葉片曲面的徑向線由內(nèi)至外向氣流反方向彎曲，其曲率半徑按函數(shù)規(guī)律由內(nèi)向外遞增。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種能產(chǎn)生廣角氣流的風(fēng)扇葉型，其特征是葉片曲面為一復(fù)合的三元二次曲面，滿足函數(shù)Y＝a(r-c)
文檔編號(hào)F04D29/38GK2086337SQ9120220
公開(kāi)日1991年10月9日 申請(qǐng)日期1990年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月4日
發(fā)明者況榮春 申請(qǐng)人:況榮春