CN112983862B - 离心风扇 - Google Patents

Abstract

本发明属于离心风扇技术领域，具体提供一种离心风扇。本发明旨在解决现有的离心风扇噪声太大的问题。为此目的，本发明的离心风扇包括扇叶，扇叶呈弯曲的板状，扇叶具有向心面和背心面，扇叶的尾缘设置有凹槽，凹槽的开口向底端的尺寸逐渐收缩。通过在扇叶的尾缘设置凹槽使气流涡团过渡更加平稳，不会因其它三角形或多边形的凹槽结构的较大角度导致风量的过分流失且能达到一定的降噪效果。在此基础上，凹槽由开口至底端的渐缩的豁口具有诱引气流的作用，气体流经此处时截面积逐渐变大，动压减小，静压增大，气体流速减小，进一步降低气动噪声。

Description

离心风扇

技术领域

本发明属于离心风扇技术领域，具体提供一种离心风扇。

背景技术

随着生活品质的提高，消费者对离心风扇噪声问题的关注程度也越来越高，成为挑选离心风扇或设置有离心风扇的设备的首要考虑因素，离心风扇的噪声问题大大降低了用户的使用体验。离心风扇是流体机械中将输入的机械能转化为气体势能和动能的一类重要部件，在人们的生活中随处可见，并且使用率很高。离心风扇的噪声一直都是各个厂家优化离心风扇的重要工作。离心风扇的噪声主要包括：机械噪声、气动噪声以及电磁噪声。随着加工精度和工艺水平的提高，机械噪声和电磁噪声已经有了较大的改善，使得对气动噪声的研究成为热点。现有的离心风扇的噪声大多来自于气动噪声，由于气流的流向不易控制，使得离心风扇的噪声没有更大的改善，大大降低了消费者的使用体验。

相应的，本领域需要一种新的离心风扇来解决现有离心风扇噪声太大的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决离心风扇噪声太大的问题，本发明提供了一种离心风扇，包括扇叶，所述扇叶呈弯曲的板状，所述扇叶具有向心面和背心面，所述扇叶的尾缘设置有凹槽，所述凹槽的开口向底端的尺寸逐渐收缩。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述向心面与所述凹槽的内表面相交后为第一圆弧线，所述背心面与所述凹槽的内表面相交后为第二圆弧线，所述第一圆弧线的开口尺寸大于所述第二圆弧线的开口尺寸。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述扇叶的尾缘为倾斜面。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述凹槽在所述扇叶上设置有多个。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述离心风扇包括风扇框，所述扇叶均匀设置在所述风扇框上。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述风扇框为圆柱形或椭圆形。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述扇叶的前缘与所述风扇框的内侧壁固定连接。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述扇叶与所述风扇框一体成型。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述扇叶由所述前缘至所述尾缘方向厚度逐渐减小。

在上述离心风扇的优选技术方案中，所述扇叶在所述凹槽以外的部分设置有空腔结构，所述空腔结构内设置有加强筋。

本领域人员能够理解的是，在本发明的技术方案的离心风扇包括扇叶，扇叶呈弯曲的板状，扇叶具有向心面和背心面，扇叶的尾缘设置有凹槽，凹槽的开口向底端的尺寸逐渐收缩。

通过上述设置方式，本发明的离心风扇具有呈弯曲板状的扇叶，使气流方向的变化是逐渐变化，弯曲板状的扇叶使气流对扇叶的瞬间冲击作用减小，气流压力损失减小，由此，气体流道内的压力差下降，湍流强度下降，由湍流产生的噪声相应地下降。扇叶上设置有凹槽，在扇叶转动过程中气流经过具有一定曲率的弧形叶片时，气体的流速不断降低，相应的压力沿流向不断增加，气体微团受到扇叶壁面的摩擦力和压差力，这两个力都是与流动方向相反的。气流在沿扇叶壁面法线方向的边界层，在摩擦力与压差力两个力的作用下，流速渐趋于零，摩擦力也相应的变为零，但压差力依然存在，在该力的作用下，气体微团可能发生近壁面的倒流，如果与扇叶壁面顺流的气体微团发生交汇，就会向远离扇叶壁面的方向流动，使得边界层内的气流抬升，产生气流的边界层分离和涡流噪声，尾缘设置的凹槽可将沿气体微团流动方向产生的较大涡流打碎成一个个小涡团，降低涡团的展向相关性从而减小涡流噪声。凹槽沿扇叶曲率处合理过渡且呈流线型，此种结构对于降噪而言，气流涡团过渡更加平稳，不会因其它凹槽结构的较大角度导致风量的过分流失且能达到一定的降噪效果。凹槽渐缩的豁口具有诱引气流的作用，气体流经此处时截面积变大，动压减小，静压增大，气体流速减小，进一步降低气动噪声。发明人通过对本方案进行流体力学仿真分析，得出本方案的离心风扇的噪声得到了大大的改善。

附图说明

下面参照附图来描述本离心风扇。附图中：

图1为本发明的离心风扇的结构示意图；

图2为本发明的离心风扇的扇叶的结构示意图；

图3为本发明的离心风扇的扇叶的凹槽的结构示意图；

图4为本发明的离心风扇的气体流动示意图；

图5为本发明的离心风扇的扇叶的一种实施方式的截面示意图。

附图标记列表:

1-扇叶，11-向心面，12-背心面，13-尾缘，14-凹槽，15-前缘，16-第一圆弧线，17-第二圆弧线，18-倾斜面，2-风扇框，3-小涡团，4-大涡流。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中风扇框2以圆柱形进行描述的，本领域技术人员可知的是，风扇框2也可以是椭圆形或圆盘等，只要能将扇叶1固定在风扇框2上即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，为解决现有的离心风扇噪声太大的问题，本发明的离心风扇包括扇叶1，扇叶1呈弯曲的板状，扇叶1具有向心面11和背心面12，扇叶1的尾缘13设置有凹槽14，凹槽14的开口向底端的尺寸逐渐收缩。

上述设置方式的优点在于：本发明的离心风扇具有呈弯曲板状的扇叶1，使气流方向的变化是逐渐变化，弯曲板状的扇叶1使气流对扇叶1的瞬间冲击作用小，气流压力损失减小，由此，气体的压力差下降，湍流强度下降，由湍流产生的噪声相应地下降。扇叶1上设置有凹槽14，在扇叶1转动过程中气流经过具有一定曲率的弧形叶片时，气体的流速不断降低，相应的压力沿流向不断增加，气体微团受到扇叶壁面的摩擦力和压差力，这两个力都是与流动方向相反的。气流在沿扇叶1壁面法线方向的边界层，在摩擦力与压差力两个力的作用下，流速渐趋于零，摩擦力也相应的变为零，但压差力依然存在，在该力的作用下，气体微团可能发生近壁面的倒流，如果与扇叶1壁面顺流的气体微团发生交汇，就会向远离扇叶1壁面的方向流动，使得边界层内的气流抬升，产生气流的边界层分离和涡流噪声，尾缘设置的凹槽14可将沿气体微团流动方向产生的较大涡流4打碎成一个个小涡团3，降低涡团的展向相关性从而减小涡流噪声。凹槽14沿扇叶曲率处合理过渡且呈流线型，此种结构对于降噪而言，气流涡团过渡更加平稳，不会因其它凹槽结构的较大角度导致风量的过分流失且能达到一定的降噪效果。凹槽14渐缩的豁口具有诱引气流的作用，气体流经此处时截面积变大，动压减小，静压增大，气体流速减小，进一步降低气动噪声。发明人通过对本方案进行流体力学仿真分析以及实际实验，得出本方案的离心风扇的噪声得到了大大的改善。

如图2、图3所示，在一种可能的实施方式中，向心面11与凹槽14的内表面相交后为第一圆弧线16，背心面12与凹槽14的内表面相交后为第二圆弧线17，第一圆弧线16的开口尺寸大于第二圆弧线17的开口尺寸。

上述设置方式的优点在于：扇叶1上设置的凹槽14具有由向心面11向背心面12的渐缩切割结构，第一圆弧线16的开口尺寸大于第二圆弧线17的开口尺寸。此种结构使得扇叶1在该处凹槽14的向心侧形成一个较大的豁口，在风扇旋转、气体流动过程中，一方面气体由扇叶1前缘15表面流动至尾缘13凹槽14处，气流在边界层脱离形成气体涡旋，经样条线状凹槽14打散成较小的涡团而降低气动噪声，在凹槽14向下渐缩的豁口基础上，通过向心面11向背心面12的渐缩切割结构，进一步增强诱引气流的作用，气流由第二圆弧线17的开口向第一圆弧线16的开口流动，经此处时截面积变大，动压减小，静压增大，气体流速减小,进一步降低气动噪声。

如图1、图2所示，在一种可能的实施方式中，扇叶1的尾缘13为倾斜面18，凹槽14在扇叶1上设置有多个，离心风扇包括风扇框2，扇叶1均匀设置在风扇框2上，风扇框2为圆柱形，扇叶1的前缘15与风扇框2的内侧壁固定连接。

上述设置方式的优点在于：扇叶1的前缘15与风扇框2内侧壁固定连接，风扇框2将多个扇叶1固定在其上，并随扇叶1转动，扇叶1的尾缘13为倾斜面18，气体流动到尾缘13处，倾斜面18使得气流在扇叶流道内完成流向转向，从而降低扇叶流道内的湍流噪声，使空气流动到尾缘13处，防止气流发生乱流，对离心风扇造成效率损失。

在一种可能的实施方式中，扇叶1与风扇框2一体成型。

上述设置方式的优点在于：通过注塑或机加工的方式使扇叶1与风扇框2一体成型设置，大大提高了扇叶1的制造安装精度，避免了拼接后的接缝缝隙或接缝凸起所带来的风阻影响，确保了气流在进入弧形段时平缓转向，提高了离心风扇在工作时的稳定性。防止气流流动中遇到障碍物，使气流与障碍物产生的不稳定反作用力而产生噪声。同时使扇叶1运行更平稳，气流涡团在扇叶1表面的过渡更平稳，从而减小扇叶1的噪声，提高离心风扇的运行效率。

如图5所示，在一种可能的实施方式中，扇叶1由前缘15至尾缘13方向厚度逐渐减小，扇叶1在凹槽14以外的部分设置有空腔结构(图中未示出)，空腔结构内设置有加强筋(图中未示出)。

上述设置方式的优点在于：扇叶1由前缘15至尾缘13的方向厚度逐渐减少，扇叶1沿弧度的方向厚度逐渐减小，从而在减轻离心风扇重量的同时，使气流在扇叶1的表面的流动过渡更平顺，空气的流通更加快速，风阻更小，从而减小噪声的产生，并且提高了离心风机的工作效率。空腔结构减轻了扇叶1的重量，加强筋使扇叶1在强度不变的情况下，减轻了扇叶1的重量，提高了运行效率。

综上所述，离心风扇具有呈弯曲板状的扇叶1，扇叶1上设置有凹槽14，在运行过程中气流经过具有一定曲率的弧形扇叶1时，气流的流速不断降低，相应的压力沿流向不断增加，气体微团受到扇叶1壁面的摩擦力和压差力，这两个力都是与流动方向相反的。气流在沿扇叶1壁面法线方向的边界层，在摩擦力和压差力两个力的作用下，流速渐趋于零，摩擦力也相应的变为零，但压差力依然存在，在该力的作用下，使得边界层内的流体抬升，产生边界层分离和涡流噪声。具有渐缩凹槽的尾缘13可将沿气体微团流动方向产生的较大涡流4打碎成一个个小涡团3，降低涡团的展向相关性从而减小涡流噪声。凹槽14沿扇叶1曲率处合理过渡且呈流线型，此种结构对于降噪而言，气流涡团过渡更加平稳，不会因其它三角形或多边形的凹槽结构的较大角度导致风量的过分流失，且能达到一定的降噪效果。在此基础上，向心面11到背心面12的渐缩的豁口具有诱引气流的作用，气体流经此处时截面积逐渐变大，动压减小，静压增大，气体流速减小，进一步降低气动噪声。通过将扇叶1与风扇框2一体设置使加工安装精度更好，从而使扇叶1的转动更平稳，使凹槽14结构的效果更好。在尾缘13上设置倾斜面18，使气流在倾斜面18处减少乱流的发生。扇叶1的厚度由前缘15至尾缘13逐渐减小，使气流涡团的过渡更平稳，减少噪声的发生。扇叶1上设置的空腔结构在不削弱扇叶1的强度的同时，减轻了扇叶1的重量，提高了离心风扇的工作效率。

需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，扇叶1呈弯曲的板状，但不限制扇叶1的形状，也可以是弧形或螺旋状等，也可以是长条形或半圆形等规则形状，也可以是其他不规则形状，只要能将凹槽14设置在其上即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，扇叶1的前缘15与风扇框2的内侧壁固定连接，也可以是扇叶1的前缘15与风扇框2的外侧壁固定连接，或者在风扇框2的内外侧壁上都设置扇叶1等，只要能将扇叶1固定在其上并实现气体流动的效果即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，扇叶1的尾缘13设置有倾斜面18，或者也可以是过渡圆弧等其他的结构，只要能使气流在流道内完成流向转向，防止湍流噪声即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，扇叶1的数量不做限制，可以是奇数片也可以是偶数片，可根据离心风机的具体型号做出选择，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，风扇框2不局限于环状结构，也可以是转轴或者转盘，只要能起到固定扇叶1的作用即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

最后需要说明的是，尽管本发明是以离心风扇为例进行描述的，但是本发明的离心风扇的扇叶1显然还可以应用于其他风扇的设备。例如，轴流风扇还可以应用于鼓风机等设备。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种离心风扇，其特征在于，包括扇叶，所述扇叶呈弯曲的板状，所述扇叶具有向心面和背心面，所述扇叶的尾缘为倾斜面，所述扇叶的尾缘设置有凹槽，所述凹槽的开口向底端的尺寸逐渐收缩，所述凹槽沿所述扇叶曲率过渡并呈流线型；所述向心面与所述凹槽的内表面相交后为第一圆弧线，所述背心面与所述凹槽的内表面相交后为第二圆弧线，所述第一圆弧线的开口尺寸大于所述第二圆弧线的开口尺寸。

2.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，所述凹槽在所述扇叶上设置有多个。

3.根据权利要求2所述的离心风扇，其特征在于，所述离心风扇包括风扇框，所述扇叶均匀设置在所述风扇框上。

4.根据权利要求3所述的离心风扇，其特征在于，所述风扇框为圆柱形或椭圆形。

5.根据权利要求4所述的离心风扇，其特征在于，所述扇叶的前缘与所述风扇框的内侧壁固定连接。

6.根据权利要求4所述的离心风扇，其特征在于，所述扇叶与所述风扇框一体成型。

7.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，所述扇叶由前缘至所述尾缘方向厚度逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，所述扇叶在所述凹槽以外的部分设置有空腔结构，所述空腔结构内设置有加强筋。