WO2010069126A1 - 风机叶轮 - Google Patents

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fan impeller
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张敏
施密特⋅乌韦
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CHANGZHOU XIANGMING ELECTROMOTOR Co Ltd
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to an impeller, and more particularly to a fan impeller.
  • the fan is a device capable of providing wind power, and is widely used in various occasions, especially in the fields of heating and ventilation systems, purification filtration systems, wind kinetic energy systems, etc., in which centrifugal type Fans are widely used in HVAC, fresh air, and clean areas due to their unique intake/exhaust structure principles and mature manufacturing processes, such as: FFU Fan Filter Unit and FCU Fan Control Unit (Fan Control Unit) ) and other systems.
  • a centrifugal fan using a rear curved blade wherein air flow in a certain groove groove, wherein the air flow density on the front surface 26 of the blade 2 is significantly higher than the rear surface 27, so that The blade tip 25 produces an air flow displacement near the rear surface 27 which disturbs the direction of air flow during normal operation of the fan, not only generating noise, but also causing the amount of ventilation at the end 25 to be significantly less than the amount of ventilation in the center 24.
  • Fig. 2 shows a swirling recirculation. Since the fan impeller rotates clockwise, air 3 flows from the blade start end 23, and air pressure is generated on the front 26 and rear 27 surfaces of the blade, respectively. The front surface pressure gradually increases from the beginning to the end of the blade. Conversely, the back surface pressure gradually decreases from the beginning to the end of the blade, resulting in the formation of a low pressure zone 28 at the blade end 25 near the blade rear surface 27, in order to balance the air. The air pressure is strong and ambient air flows back into the low pressure zone 28 from the blade tip 25, thereby forming a swirling recirculation 31 at the blade tip 25 near the blade rear surface 27, which produces not only greater air resistance, but also greater air resistance.
  • the present invention provides a fan impeller having a plurality of blades mounted between the upper and lower end plates, wherein the blades are provided during operation of the fan to reduce noise and improve efficiency.
  • At least one concave rib is disposed along a transverse direction thereof, the concave rib is provided with a through hole at an end near the end of the blade, and the through hole is located at 1/5 ⁇ 1/ of the length of the blade from the end of the blade 3 places, such as 1/5, 1/4, 1/3, etc.
  • the blade is in the form of any one of a rear curved blade, a rear straight blade, a straight blade, a front curved blade, and a front straight blade.
  • the concave rib has a cross section of a semicircular shape, a rectangular shape or other common geometric shapes.
  • the number of the ribs, and/or the width of the ribs, and/or the depth of the ribs, and/or the size of the through holes increase as the blade height increases.
  • the invention adopts the above technical solution.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a hollow airflow direction of a conventional radial fan blade groove
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a swirling reflow in a blade groove of a conventional radial fan
  • Figure 3 is a structural view of a blade according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a top plan view and a partial view of a blade according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a structural view of an impeller according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic view of the air flow direction of the impeller according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a preferred embodiment of the present invention provides a fan impeller 1 for a fan filter unit (FFU), which is composed of an upper end plate 4, a lower end plate 5 and seven pieces.
  • the rear curved blade 2 is composed, and the rear curved blade 2 is installed between the upper and lower end plates, and is fixed to the upper and lower end plates by the connecting portion 20, respectively.
  • the rear curved blade 2 is provided with three concave ribs 21 having a semicircular cross section along its lateral direction, and each rib is provided at one end near the blade end 25
  • the through hole 22, and the through hole 22 is located at 1/5 of the blade length from the blade end 25, and the rear curved blade 2 also has an inner corner 29 at its starting end 23, as shown in a partially enlarged view of FIG.
  • the upper end plate 4, the lower end plate 5, and the vane 2 of the fan impeller 1 may be constructed of an aluminum plate, a steel (iron) plate, or a plastic article. According to the operating conditions or parameters of the fan, the model specifications of the fan, including the form and size, are selected. After the upper end plate 4, the lower end plate 5 and the blade 2 are separately formed, the blade 2 and the upper end plate are riveted on a special tool. 4 and the lower end plate 5 are assembled into a finished fan impeller 1.
  • the blade may also be any one of a rear straight blade, a straight blade, a front curved blade, and a front straight blade.
  • the connection between the blade and the upper and lower end plates may also be crimped, welded, and bonded.
  • the cross section of the concave rib can also be in other common geometric shapes, such as a rectangle, a triangle, a circle, and the like.
  • the number of ribs, and/or the width of the ribs, and/or the depth of the ribs, and/or the size of the through holes increase as the blade height increases.
  • Table 1 is a comparison table between the preferred embodiment of the present invention and the prior art: Standard air volume (m 3 /H) working efficiency speed outlet static pressure straight blade *7; straight blade *7 ; straight blade *7; straight blade *7;

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Description

风机叶轮 技术领域
本发明涉及一种叶轮， 尤其涉及一种风机叶轮。 技术背景
风机是一种能够提供风源动力的装置， 被普遍应用于各种场合中， 特别 是在供暖通风系统、 净化过滤系统、风力动能系统等领域中起着举足轻重以 及不可替代的作用，其中离心式风机因其特有的进 /排气结构原理以及成熟的 生产制造工艺被广泛应用在暖通、 新风、 洁净等领域， 例如： FFU风机过滤 单元 (Fan Filter Unit)及 FCU风机控制单元 (Fan Control Unit)等系统中。
传统的风机设计理论及产品结构， 特别是对一些特殊的应用领域， 如： 医疗、通讯、环保、 医药食品、航空电子等环境己经不能满足其需求， 因此， 人们对风机的高效、 节能、 环保、 低噪、 安全等要求有了更加高的标准。
众所周知， 在运行离心式风机时， 由于叶片横向以及径向上所承受的压 力以及周转率都是不同的，致使各叶片之间会产生不规则的空气流动以及空 气相互碰撞， 不可避免地会产生噪音， 尤其是随着风机转速越来越高和直径 越来越大， 噪音也就越来越大。
如图 1所示， 一种使用后曲叶片的离心式风机， 其中某一叶片槽中的空 气流动情况， 其中， 叶片 2前表面 26上的空气流动密度明显高于其后表面 27， 使得在叶片末端 25靠近后表面 27处产生空气流动位移， 该空气流动位 移扰乱了风机正常运转时的空气流动方向，不仅产生了噪音，还造成末端 25 的通风量明显小于中部 24的通风量。
图 2则示出一种漩涡式回流， 由于风机叶轮顺时针旋转， 空气 3 从叶 片始端 23流入， 对该叶片前 26、后 27表面分别产生空气压力， 前表面压力 自叶片始端至末端逐渐增加，相反地后表面压力则自叶片始端至末端逐渐减 小， 导致在叶片末端 25靠近叶片后表面 27处形成一低压区 28， 为了平衡空 气压强， 周围的空气会从叶片末端 25回流入该低压区 28， 从而在叶片末端 25靠近叶片后表面 27处形成了漩涡式回流 31， 该回流 31的产生不仅会造 成更大的空气阻力， 以消耗更多能量， 还会降低在叶片末端 25 的通风量， 影响风机运转的效率， 而且回流空气的相互碰撞、 或与叶片的碰撞都会产生 更多的噪音。 在现有技术中， 我们在风机叶轮的叶片上设置若千根外凸压筋， 或优化 叶片的弯曲度， 都能在一定程度上降低风机运转时的噪音， 但效果不明显， 且无法避免风机运转时， 工作效率的降低。 发明概要
为了解决上述问题， 在风机运转时， 达到降低噪音， 提高效率的效果， 本发明提供一种风机叶轮， 所述风机叶轮具有若干个安装在叶轮上、 下端板 间的叶片， 其中， 所述叶片沿其横向设有至少一根内凹压筋， 所述内凹压筋 在靠近叶片末端的一端处设有通孔，且所述通孔位于自叶片末端起叶片长度 的 1/5~1/3处， 例如 1/5处、 1/4处、 1/3处等。
在本发明中， 所述叶片采用后曲叶片、 后直叶片、 径直叶片、 前曲叶片 以及前直叶片中的任意一种形式。
在本发明中， 所述内凹压筋的横截面为半圆形、矩形或其他常见几何图 形。
另外， 在本发明中， 所述压筋的数量、 和 /或压筋的宽度、 和 /或压筋的 深度、 和 /或通孔的大小随叶片高度的增加而增加。 本发明采用上述技术方案， 当风机叶轮运转时， 空气从叶片始端流入， 对该叶片前、 后表面分别产生空气压力， 前表面压力自叶片始端至末端逐渐 增加， 相反地后表面压力则自叶片始端至末端逐渐减小， 导致在该叶片后表 面末端处形成一低压区， 由于在叶片上设有内凹压筋， 且压筋的末端带有通 孔， 使得叶片前表面的部分空气能沿内凹压筋的方向， 从压筋末端的通孔流 向叶片后表面的低压区， 达到平衡叶片前、 后表面压力的效果， 进而避免了 空气流动位移的产生， 不仅减少空气相互碰撞产生的噪音， 减少空气阻力， 还增加了通风量， 提高了工作效率。 附图说明
图 1为现有径流式风机叶片槽中空气流向示意图；
图 2为现有径流式风机叶片槽中漩涡式回流示意图；
图 3为本发明一优选实施例的叶片结构图；
图 4为本发明一优选实施例的叶片俯视图及局部视图；
图 5为本发明一优选实施例的叶轮结构图；
图 6为本发明一优选实施例的叶轮空气流向示意图。
1〜风机叶轮； 2〜叶片； 3〜空气； 4〜上端板； 5〜下端板；
21〜内凹压筋； 22〜通孔； 23〜叶片始端； 24〜叶片中部；
25〜叶片末端； 26〜叶片前表面； 27〜叶片后表面； 28〜低压区；
29〜内弯角； 20〜连接部； 31〜漩涡式回流； 32〜补充气流。 发明内容
以下结合附图和具体实施例， 对本发明更加详细的描述。
请同时参阅图 3、 图 4和图 5， 本发明一优选实施例提供了一种用于风 机过滤单元 (FFU)的风机叶轮 1， 该风机叶轮 1由上端板 4、 下端板 5以及七 片后曲叶片 2组成， 后曲叶片 2安装在上、 下端板之间， 并通过连接部 20 分别与上、 下端板固定。其中， 如图 4中 A-A剖面图所示， 后曲叶片 2沿其 横向设有三根横截面为半圆形的内凹压筋 21， 每根压筋在靠近叶片末端 25 的一端处都设有一通孔 22， 且通孔 22位于自叶片末端 25起叶片长度的 1/5 处， 后曲叶片 2在其始端 23还具有一内弯角 29， 如图 4中局部放大图 B所 在该优选实施例中， 风机叶轮 1的上端板 4、 下端板 5以及叶片 2可由 铝板、 钢 （铁）板或塑料制品等材料构成。 根据风机的使用条件或参数来选 择风机的型号规格， 包括形式和尺寸等要素， 上端板 4、 下端板 5以及叶片 2独立成型后， 在专用工具上通过铆接的方式， 将叶片 2与上端板 4和下端 板 5组装为成品风机叶轮 1。
通过上述设置， 如图 6所示， 当该优选实施例所提供的风机叶轮 1运转 时， 空气 3从叶片始端 23流入， 对叶片的前表面 26及后表面 27分别产生 空气压力， 前表面 26的压力自叶片始端 23至末端 25逐渐增加， 相反地后 表面 27的压力则自叶片始端 23至末端 25逐渐减小， 导致在该叶片后表面 27末端 25处形成一低压区 28， 由于在叶片 2上设有内凹压筋 21， 且压筋 21 的末端设有通孔 22， 使得叶片前表面 26的部分空气能作为补充气流 32 沿内凹压筋 21的方向， 从压筋末端的通孔 22流向叶片后表面 27的低压区 28，达到平衡叶片前、后表面压力的效果，进而避免了空气流动位移的产生， 不仅减少空气相互碰撞产生的噪音， 减少空气阻力， 还增加了通风量， 提高 了工作效率。
在其他具体实施例中， 叶片也可以为后直叶片、 径直叶片、 前曲叶片以 及前直叶片中的任意一种， 叶片与上、 下端板之间的连接也可通过压接、 焊 接、 粘合等方式， 且内凹压筋的横截面也可呈其他常见几何图形， 诸如， 矩 形、 三角形、 圆形等。
在其他具体实施例中， 所述压筋的数量、 和 /或压筋的宽度、 和 /或压筋 的深度、 和 /或通孔的大小随叶片高度的增加而增加。
另外，请参见表 1，为本发明优选实施例与现有技术之间的效果比较表: 标准风量 (m3/H) 工作效率 转速 出口静压 径直叶片 *7; 径直叶片 *7; 径直叶片 *7; 径直叶片 *7;
(r/min) (Pa) 内凹压筋 *3; 无内凹压筋； 内凹压筋 *3 ; 无内凹压筋； 开孔 无开孔 开孔 无开孔
1200 100 3795.4 3739.9 46.07 45.02
1100 150 2988.2 2913.6 53.37 52.64
1000 100 2969.4 2912.1 52.57 51.53
1000 200 1402 1247.7 46.78 44.39
900 50 2893.1 2829.5 43.73 42.26
900 150 1570.4 1476.3 50.76 48.22
800 50 2470.6 2423 46.66 45.36 表 1 根据表 1， 可以看出， 本发明一优选实施例所提供的风机叶轮， 在相同 转速及出口静压的条件下，其标准风量及工作效率明显优于现有技术中的风 机叶轮。
本发明的实施例有较佳的实施性， 且并非对本发明作任何形式的限制， 任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等 同的有效实施例， 但凡未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明的技术实 质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方 案的范围内。

Claims

权利要求
1. 一种风机叶轮， 具有若干个安装在叶轮上、下端板间的叶片， 其特征 在于， 所述叶片沿其横向设有至少一根内凹压筋， 所述内凹压筋在靠近叶片 末端的一端处设有通孔。
2. 如权利要求 1所述的风机叶轮，其特征在于，所述通孔位于自叶片末 端起叶片长度的 1/5~1/3处。
3. 如权利要求 2所述的风机叶轮，其特征在于，所述通孔位于自叶片末 端起叶片长度的 1/4〜1/3处。
4. 如权利要求 3所述的风机叶轮，其特征在于，所述内凹压筋的横截面 为半圆形、 矩形或其他常见几何图形。
5. 如权利要求 4所述的风机叶轮，其特征在于，所述叶片的始端具有内 弯角。
6. 如上述任一项权利要求所述的风机叶轮，其特征在于，所述叶片为后 曲叶片、 后直叶片、 径直叶片、 前曲叶片或前直叶片中任意一种。
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