專利名稱：斜流式空氣循環(huán)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)機(jī)，尤指一種適用于多種場合的斜流式空氣循環(huán)器。
目前的風(fēng)機(jī)主要是離心式風(fēng)機(jī)及軸流式風(fēng)機(jī)，它們被廣泛地用于通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)器中等等，風(fēng)扇也單獨(dú)地被在家庭中應(yīng)用，或在其它家電產(chǎn)品中例如冷風(fēng)機(jī)、加濕器中被應(yīng)用。離心式風(fēng)機(jī)可以提供較高的風(fēng)壓，但供風(fēng)方向單一；軸流式風(fēng)機(jī)可以提供較大的風(fēng)量，供風(fēng)方向也是限于單向或單一平面。即以往的風(fēng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)用戶對較復(fù)雜的氣流方向的要求，不能實(shí)現(xiàn)氣流沿室內(nèi)空間任意預(yù)定方向流動(dòng)的氣動(dòng)性能，而且噪聲高。因此，能夠提供沿室內(nèi)空間任意預(yù)定方向流動(dòng)的氣流，且噪聲低的風(fēng)機(jī)仍是十分需要的。
本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機(jī)，即斜流式空氣循環(huán)器，它能夠使氣流沿室內(nèi)空間任意預(yù)定方向流動(dòng)，且噪聲低。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種風(fēng)機(jī)，即斜流式空氣循環(huán)器，適用于大型抽風(fēng)系統(tǒng)和/或小型風(fēng)扇，其主要包括電機(jī)支撐板、輪轂、風(fēng)葉、馬達(dá)及機(jī)轂，所述風(fēng)機(jī)的各部件尺寸采用葉輪機(jī)械三元流動(dòng)理論與內(nèi)部繞流控制的氣動(dòng)理論及風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)確定，即根據(jù)所述理論和算法，算出風(fēng)葉子午流線分布，確定輪轂的傾角αh與機(jī)轂的傾角αt，確定風(fēng)葉各葉型截面所在的錐面位置，由風(fēng)葉子午分速度C算出軸向速度Cz，由Cz和切向速度Cu取得速度分布組合優(yōu)化，再得出葉型幾何參數(shù)的弦長b、安裝角βb、葉片曲率半徑R0和流面傾角α。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，使用新的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，即采用最先進(jìn)的葉輪機(jī)械三元流動(dòng)理論與內(nèi)部繞流控制的氣動(dòng)理論及風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，由此確定風(fēng)機(jī)的各關(guān)鍵部件的關(guān)鍵尺寸，據(jù)此制出的風(fēng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)噪聲低和實(shí)現(xiàn)氣流沿室內(nèi)空間任意預(yù)定方向流動(dòng)的目的。由于本發(fā)明的產(chǎn)品所提供的風(fēng)是斜流的(相對于主軸方向)，而且能使空氣在室內(nèi)循環(huán)，所以可以更科學(xué)地稱本發(fā)明產(chǎn)品為斜流式空氣循環(huán)器。
以下結(jié)合附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1是本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
圖2是本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器的風(fēng)葉、葉冠和輪轂部分形狀的外觀圖。
圖3是本發(fā)明的部分風(fēng)葉及其葉冠形狀的剖面圖。
圖4是本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)詳圖。
圖5是本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器的一實(shí)施例的外觀圖。
圖6是說明實(shí)驗(yàn)空調(diào)工程用的空調(diào)房間結(jié)構(gòu)參數(shù)的示意圖。
圖7是圖6所示房間在X斷面上取點(diǎn)測溫度的一種布置位置圖。
圖8是對圖7所示各位置進(jìn)行測溫的熱電藕測溫線路方框圖。
圖9是圖7中Z＝1.44米縱斷面開機(jī)45分鐘時(shí)的溫度分布曲面圖。
圖10是圖7中Z＝1.44米縱斷面開機(jī)45分鐘時(shí)的溫度分布平面圖。
圖11是關(guān)于軸向、徑向、準(zhǔn)正交方向和子午方向的說明圖。
圖12是設(shè)計(jì)本發(fā)明產(chǎn)品時(shí)得出的沿風(fēng)葉子午面的流線分布圖。
圖13是設(shè)計(jì)本發(fā)明產(chǎn)品時(shí)風(fēng)葉進(jìn)口、出口的子午分速度C11(進(jìn)口)、C12(出口)隨平均相對半徑rm的變化圖。
圖14是流型優(yōu)化計(jì)算結(jié)果中最佳的Cz與Cu的變化圖。
圖15是葉片弦長b與葉型曲率半徑R0的變化說明圖。
圖16是流面傾角α與葉片安裝角βb的變化說明圖。
圖17是本發(fā)明產(chǎn)品的錐形外轂的半錐角αt的定義和風(fēng)葉輪轂傾角αh的定義的說明圖。
圖18是風(fēng)葉相對弦長b/bh的變化范圍圖，bh是輪轂弦長。
圖19是風(fēng)葉葉片安裝角βb的變化范圍圖。
圖20是風(fēng)葉相對曲率半徑R0/R0h的變化范圍圖。
首先對本發(fā)明所應(yīng)用的理論和計(jì)算方法及實(shí)施例作詳細(xì)說明。
本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器采用葉輪機(jī)械三元流動(dòng)理論(Three-Demensional Flow Theory of the Turbomachinery)與內(nèi)部繞流控制的氣動(dòng)理論(Internal Encircling Control Aerodynamic Theory)及風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件系統(tǒng)和葉輪內(nèi)部流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果研制開發(fā)而成。采用上述理論與研究方法開發(fā)本產(chǎn)品，在國內(nèi)外尚屬首次。
本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器采用的風(fēng)葉是一種三元扭曲風(fēng)葉，其使氣流可以根據(jù)用戶的性能要求沿空間任意方向流動(dòng)。通過這種三元風(fēng)葉(3-D Blades)所形成的沿錐體擴(kuò)張方向的三元?dú)饬髁鲌?，可以獲得空調(diào)室內(nèi)氣流最有效的熱交換與流通，達(dá)到改善氣流組織與降溫或升溫目的，與同類軸流式或離心式風(fēng)葉相比，它具有效率高、噪聲低、風(fēng)量大、體積小等特點(diǎn)。
本發(fā)明風(fēng)機(jī)的另一個(gè)特征是在風(fēng)葉葉尖設(shè)置有輔助導(dǎo)葉的葉冠裝置，這種葉冠能有效控制氣流通過葉尖間隙的潛流與二次流，從而明顯地降低噪聲及改善風(fēng)葉氣動(dòng)性能。
采用本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器，于典型的5×5×3m3空調(diào)室內(nèi)的熱對流作過模擬估算。
由對流作用引起的熱量(或冷量)轉(zhuǎn)移是和流體的移動(dòng)結(jié)合在一起的。因此對流換熱是一種復(fù)雜的過程，它主要取決于外部受迫運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置性能及換熱面的形狀位置，當(dāng)采用本發(fā)明于5×5×3m3空調(diào)室內(nèi)時(shí)，可以迅速有效地進(jìn)行對流換熱，同時(shí)由于本發(fā)明風(fēng)機(jī)的機(jī)頭可以在0-180度范圍任意轉(zhuǎn)向，便可在運(yùn)行過程中始終處于最佳的對流換熱的狀態(tài)。室內(nèi)的平均流速可以給人獲得舒適感。
根據(jù)對2.88×3×2.9m3模型空調(diào)室內(nèi)溫度場測定數(shù)據(jù)，應(yīng)用對流換熱原理，對5×5×3m3空調(diào)室在采用本發(fā)明時(shí)進(jìn)行熱交換模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為0.5m3/s時(shí)，提供熱源的室內(nèi)最邊緣平均溫升可以升高4.310℃。此溫升與熱源或冷源提供的負(fù)荷有關(guān)，也與空調(diào)室的體積大小有關(guān)。如果是冷源，對5×5×3m3空調(diào)室，則可以降低4.310℃，室內(nèi)平均流速約為0.033m/s。
本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器，主要用于家庭室內(nèi)空氣循環(huán)，它確?？照{(diào)室內(nèi)冷、熱氣流在很短時(shí)間內(nèi)趨于較均勻狀態(tài)，合乎人體需要，達(dá)到節(jié)能目的。以5×5×3m3空調(diào)室為例，采用本發(fā)明風(fēng)機(jī)，只要10-15分鐘，就可以平均降溫或升溫4-5℃，室內(nèi)氣流的平均流速符合人體舒適感。
本發(fā)明產(chǎn)品根據(jù)用戶的不同要求，形成不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。除應(yīng)用于空調(diào)室內(nèi)空氣循環(huán)外，還可以用于屋頂、廠房、礦井、現(xiàn)場工地、住宅等通風(fēng)換氣。
開發(fā)本發(fā)明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理論是發(fā)明人多年來關(guān)于風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)理論與風(fēng)機(jī)內(nèi)部繞流控制氣動(dòng)理論研究與應(yīng)用的結(jié)果，風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)理論也是發(fā)明人根據(jù)葉輪機(jī)械三元流動(dòng)理論發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果。這一理論從數(shù)學(xué)模型上準(zhǔn)確地反映了氣流的空間流動(dòng)規(guī)律。在根據(jù)三元流動(dòng)理論設(shè)計(jì)各類風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇葉輪時(shí)，可不再受軸向或徑向的限制，而采用沿空間任意方向的三元流動(dòng)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)充分考慮實(shí)際氣流特性，滿足葉道內(nèi)部流動(dòng)不分離準(zhǔn)則與優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等。本發(fā)明就是在這種設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)下，在國內(nèi)外首次開發(fā)成功的。
本發(fā)明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法主要包括如下內(nèi)容；(a)確定本發(fā)明產(chǎn)品的最佳子午面形狀，該子午面形狀包括進(jìn)口、旋轉(zhuǎn)的風(fēng)葉流道和出口圓錐擴(kuò)散通道。其計(jì)算與確定方法見如下文獻(xiàn)，即呂文燦的“任意傾斜流面葉輪子午形狀分析與研究”(第四屆亞洲流體機(jī)械國際會(huì)議，中國蘇州，10月，1993)，(b)進(jìn)行該產(chǎn)品的子午面三元流場計(jì)算，采用流線迭代法進(jìn)行6-8次迭代，獲得所需計(jì)算精度的收斂解。計(jì)算結(jié)果為子午面實(shí)際流線分布、子午速度分布等，其結(jié)果可參閱圖12和圖13所示。
(c)進(jìn)行空間流型優(yōu)化計(jì)算，這是在子午面三元流場獲得收斂解的基礎(chǔ)上，按如下文獻(xiàn)，即呂文燦的“任意傾流面葉輪最佳控制旋渦的研究與應(yīng)用”(中國工程熱物理學(xué)報(bào)(美國版)，Vol.2.1992)進(jìn)行流型優(yōu)化計(jì)算，結(jié)果如圖14所示。
(d)進(jìn)行三元葉型優(yōu)化計(jì)算，根據(jù)子午三元流場計(jì)算結(jié)果，計(jì)算沿準(zhǔn)正交q向各截面上風(fēng)葉的氣流參數(shù)與葉型的幾何參數(shù)，并進(jìn)行葉型優(yōu)化迭代計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖15、圖16所示。
本計(jì)算例(如圖12-圖20所示)的風(fēng)葉輪由5個(gè)葉片組成。每個(gè)葉片都是空間三元扭曲葉片。葉型安裝角從輪轂向輪緣遞減，見圖16，葉型弦長從輪轂向輪緣遞增，見圖15。
基元葉型是等厚度圓弧葉型。三元流動(dòng)計(jì)算軟件同時(shí)提供風(fēng)葉葉道內(nèi)部實(shí)際流動(dòng)不分離準(zhǔn)則與氣動(dòng)優(yōu)化準(zhǔn)則的校核，當(dāng)該準(zhǔn)則不滿足時(shí)，則重新修改參數(shù)進(jìn)行迭代計(jì)算，直到滿足為止。
(e)根據(jù)下述文獻(xiàn)，即呂文燦的“風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的一種控制方案和它的實(shí)驗(yàn)研究”(第一屆能量轉(zhuǎn)換與能源工程國際會(huì)議，中國武漢，10月，1990)，計(jì)算在葉尖截面上氣流沿葉面的附面層厚度、動(dòng)量厚度與通過葉尖間隙潛流與二次流強(qiáng)度，從而確定控制葉尖繞流的葉冠結(jié)構(gòu)最佳尺寸。
根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)品的性能試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果與其性能實(shí)測數(shù)據(jù)吻合。
參閱圖1所示本發(fā)明風(fēng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例，該風(fēng)機(jī)可稱為斜流式空氣循環(huán)器，可適用于大型抽風(fēng)系統(tǒng)或小型風(fēng)扇，該風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括有電機(jī)支撐板1、輪轂3、風(fēng)葉即葉片4、馬達(dá)10及機(jī)轂11；機(jī)轂11與電機(jī)支撐板1相連接構(gòu)成本發(fā)明風(fēng)機(jī)的框架，馬達(dá)10安裝在電機(jī)支撐板1上，風(fēng)葉4安裝在輪轂3上，風(fēng)葉4和輪轂3可分別制造或制成一體，例如用塑料材料將輪轂3和與其連在一起的幾個(gè)風(fēng)葉4一次壓鑄出來，輪轂3中間有孔，套在馬達(dá)10的軸上，由馬達(dá)10帶動(dòng)輪轂3和風(fēng)葉4旋轉(zhuǎn)工作。該風(fēng)機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)采用前述葉輪機(jī)械三元流動(dòng)理論與內(nèi)部繞流控制的氣動(dòng)理論及風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件系統(tǒng)和葉輪內(nèi)部流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所確定。
本發(fā)明風(fēng)機(jī)的主要特征首先在于它的葉片4的形狀，與以往的風(fēng)機(jī)的葉片的形狀不同，本發(fā)明風(fēng)機(jī)的每一葉片4都是空間三元扭曲葉片形狀，該形狀由子午三元流場計(jì)算結(jié)果，沿準(zhǔn)正交q向各截面上的風(fēng)葉的氣流參數(shù)與葉型的幾何參數(shù)所確定。
葉片4的數(shù)目根據(jù)不同要求從3至10片范圍確定。輪轂3的外表面成圓錐形，葉片4置于該圓錐面上，并與輪轂3以一定的角度相連接。
圖上還示出在風(fēng)葉4葉尖處設(shè)置有葉冠12，葉冠12的長度和風(fēng)葉4的葉尖的上弦長度相同，葉冠12的其余特征在另外的圖中進(jìn)一步說明。葉冠12起輔助導(dǎo)葉的作用，能有效控制氣流通過葉尖間隙的潛流與二次流，從而明顯地降低噪聲及改善風(fēng)葉4的氣動(dòng)性能。
參閱圖2所示本發(fā)明風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉4、葉冠12以及輪轂3部分的一實(shí)施例的外形圖。圖中可以看出，風(fēng)葉4傾斜地安裝在輪轂3的外圓錐面上，風(fēng)葉4下部較窄，上部較寬，在風(fēng)葉4的葉尖部分沿弦長有與風(fēng)葉葉片成一角度的窄條，該窄條就是葉冠12。風(fēng)葉4是片狀結(jié)構(gòu)，呈扭曲形，本立體圖清楚地反映了這幾部分的形狀，而尺寸和形狀皆根據(jù)前述方法和步驟算出。
參閱圖3所示部分風(fēng)葉4及其葉冠12的剖面圖。圖中顯示葉冠12與風(fēng)葉4的葉尖成直角，葉冠12的寬度Δh根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格在2-12毫米范圍內(nèi)確定，而葉冠12的厚度δ也是根據(jù)產(chǎn)品不同規(guī)格在0.5-4.5毫米范圍內(nèi)確定。
參閱圖4所示本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器的一個(gè)實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)詳圖。圖中雖然只畫了一半的結(jié)構(gòu)剖面，但不影響對整個(gè)結(jié)構(gòu)的說明。圖中所用來代表部件的數(shù)字的含義與圖1至圖3中的相同。
圖4中，馬達(dá)10固定在電機(jī)支撐板1上，電機(jī)支撐板1固定在機(jī)轂11上，風(fēng)機(jī)帶有面蓋2，它是活動(dòng)的，安裝在機(jī)轂11左側(cè)，使空氣經(jīng)面蓋2進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)，輪轂3由螺母5固定在傳動(dòng)片6上，傳動(dòng)片6套在馬達(dá)10的軸7上，由墊圈8和卡環(huán)9將傳動(dòng)部分連接起來，風(fēng)葉4固定在輪轂3上，風(fēng)葉4的葉尖部分有葉冠12，葉冠12與機(jī)轂11內(nèi)壁之間有小的間隙即徑向間隙Δr，Δr的范圍為Δr＝1.5-16mm，機(jī)轂11的左邊是進(jìn)風(fēng)口，右邊是出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口小而出風(fēng)口大，其內(nèi)壁呈圓錐形，圓錐角在另外的附圖中給出。本實(shí)施例是按本說明書中所述的方法設(shè)計(jì)和制造的。因此，風(fēng)葉4在3至10片范圍內(nèi)，是按三元理論所設(shè)計(jì)和制造的空間扭曲形狀，輪轂3的尺寸、風(fēng)葉4的尺寸都由前述方法所確定。
參閱圖5所示本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器的一實(shí)施例的外觀圖。本外觀圖僅是一種實(shí)施例，外觀不相同的本發(fā)明產(chǎn)品還有很多，但只要按本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇或稱為斜流式室氣循環(huán)器，不受外觀的限制，都屬本發(fā)明的范圍。
圖5中，空氣從右下方被吸入，然后經(jīng)圓錐狀的輪轂的引導(dǎo)和風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動(dòng)，將空氣以一定的壓力、速度、流量等從圖中左上方吹出。機(jī)頭的方向可以在0-180°范圍內(nèi)變化。
參閱圖6所示說明實(shí)驗(yàn)空調(diào)工程用的空調(diào)房間結(jié)構(gòu)參數(shù)的示意圖。本說明書中前面已論述到驗(yàn)證本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，采用了5×5×3立方米的空調(diào)房間。這里用的是一樣的房間，只是尺寸不同而已。X-Z面是水平面，Y軸所示是垂直方向。由于這種房間常用來驗(yàn)證所發(fā)明的設(shè)計(jì)方法是否正確，本發(fā)明也采用同樣的方式驗(yàn)證，所以引用此圖對空調(diào)房間結(jié)構(gòu)參數(shù)予以說明。
參閱圖7，為了測量空調(diào)房間內(nèi)各處在使用風(fēng)機(jī)后的分別的溫度變化，就要取點(diǎn)進(jìn)行溫度測量。圖7給出了取測量點(diǎn)的一種取點(diǎn)方式。
參閱圖8，顯示有關(guān)圖6和圖7中所述要測溫度所采用的熱電藕溫度計(jì)，為了測量的準(zhǔn)確，采用了有關(guān)的電子電路，并放大、顯示和打印出來。參閱圖9和圖10，顯示了圖6至圖8的一次測量結(jié)果，即在開機(jī)后45分鐘時(shí)，在X＝1.44米縱斷面上測得的溫度分布情形，圖9是曲面圖，圖10是平面圖，各有特色，圖9直觀，而圖10因有等溫線也很直觀。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在模型制出后，用圖6至圖8所示方法檢驗(yàn)是否正確。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法已被驗(yàn)證是正確的。
參閱圖11，為了說明風(fēng)葉等的設(shè)計(jì)參數(shù)必須引入的子午方向，圖中用1表示，軸向用Z表示，徑向用r表示，子午方向1與Z軸的夾角用α表示，準(zhǔn)正交方向用q表示，q與r的夾角用γ表示。
參閱圖12所示子午流線計(jì)算結(jié)果，表現(xiàn)了沿風(fēng)葉子午面的流線分布，根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，流線計(jì)算迭代公差小于0.002毫米，子午流線即沿子午面的流線，所謂子午面就是通過旋轉(zhuǎn)中心軸線的任意一個(gè)平面都是子午面，亦即是r-z坐標(biāo)所在的平面。圖中繪出七條子午流線，輪轂與葉尖子午流線確定了風(fēng)葉的輪轂傾角與機(jī)轂傾角，中間各流線所形成的錐面就是所在的葉型截面。
參閱圖13所示風(fēng)葉進(jìn)口、出口的子午分速度C11、C12隨平均相對半徑rm的變化圖，C11是進(jìn)口子午分速度，C12是出口子午分速度，也就是氣流沿子午面的速度分布。下標(biāo)1表示沿子午方向(圖11已有說明)，α稱為流線或流面傾角。在有了C1值后，就可以計(jì)算出軸向速度Cz，再與切向速度Cu組合，便可計(jì)算出所在錐面上的葉型參數(shù)，包括安裝角βb與弦長b等，安裝角βb為弦長方向與圓周方向的夾角。
參閱圖14所示流型優(yōu)化計(jì)算結(jié)果，即得到了最優(yōu)的軸向速度Cz分布和切向速度Cu分布，據(jù)此，可以獲得最優(yōu)的風(fēng)葉扭曲(三元)規(guī)律，這是經(jīng)不同錐面與葉型優(yōu)化計(jì)算最終確定的。
參閱圖15和圖16，圖15給出了葉片弦長b與曲率半徑Ro的變化關(guān)系，圖16給出了流面傾角α與葉片安裝角βb的變化關(guān)系。它們都是風(fēng)葉葉型優(yōu)化計(jì)算的最終結(jié)果，即風(fēng)葉葉片弦長b、葉型圓弧半徑R0，葉型安裝角βb、葉型所在錐面的傾角即子午流線傾角α，整個(gè)三元葉片的形狀被上述4個(gè)參數(shù)b、R0、βb、α的分布規(guī)律所確定。它們是由電腦三錐數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，任何人為的手算都是無法代替的。
圖13-圖16中的縱坐標(biāo)是平均相對半徑，即rm＝(r/rt)m，(下標(biāo)m為平均值)，其中r1為葉尖半徑，在圖13-圖16中的虛線位置rmh＝((r1h+r2h)/2)/(r1t+r2t)/2)，下標(biāo)h-輪轂，t-葉尖，所以rmh所在位置即為風(fēng)葉在輪轂起點(diǎn)的相對平均半徑，本實(shí)施例中rmh＝0.347，要求專利保護(hù)范圍rmh＝0.3-0.4。
圖12至圖16是風(fēng)葉的計(jì)算步驟，首先在圖12中確定了風(fēng)葉輪轂與葉尖錐面位置的傾角α，中間的各流線確定了風(fēng)葉各葉型截面所在的錐面位置，在圖13中由C1計(jì)算出軸向速度Cz，由Cz與Cu達(dá)到了速度分布組合優(yōu)化，否則要重算Cz分布，由優(yōu)化的(Cz)opt、(Cu)opt才能進(jìn)行優(yōu)化葉型的幾何參數(shù)計(jì)算，從而最終獲得葉型的幾何參數(shù)b、βb、R0、α。
參閱圖17所示本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器，當(dāng)風(fēng)葉出口直徑d2分別為0.2米、0.3米、0.4米、0.5米、0.6米、0.7米、0.8米時(shí)，它們的錐形外轂的半錐角αt＝4-18°，風(fēng)葉輪轂的傾角αh＝10-42°。
參閱圖18，說明了風(fēng)葉相對弦長b/bh的變化范圍，這里bh是輪轂弦長，圖中的參數(shù)以相對值表示，圖中虛線區(qū)域是本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍，即相對弦長b/bh＝0.6-2.5。
參閱圖19，說明了風(fēng)葉葉片安裝角βb的變化范圍，縱坐標(biāo)用r的相對值表示，圖中虛線區(qū)域的數(shù)據(jù)范圍為本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍，即βb從輪轂的54°到葉尖截面的25°為其保護(hù)范圍。
參閱圖20，說明了風(fēng)葉曲率半徑R0的變化范圍，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都用相對值表示，即R0/R0h表示橫坐標(biāo)，R0h是輪轂葉片的曲率半徑，r/rt表示縱坐標(biāo)，圖中的虛線區(qū)域的數(shù)據(jù)范圍為本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍，即相對曲率半徑R0/R0h＝0.6-2.8。
以上論述和附圖清楚地說明了本發(fā)明風(fēng)機(jī)即斜流式空氣循環(huán)器的特征、優(yōu)點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法和實(shí)施例，本說明書中所用的專業(yè)術(shù)語和符號都是本行業(yè)中通用的術(shù)語和符號，含義明確，本發(fā)明的產(chǎn)品是本領(lǐng)域的先進(jìn)產(chǎn)品，本領(lǐng)域的人，在閱讀過本說明書后，就會(huì)領(lǐng)略到本發(fā)明的先進(jìn)和優(yōu)勢之處，本發(fā)明的實(shí)施給風(fēng)機(jī)產(chǎn)品領(lǐng)域增添了更多的光彩，給使用者增加了更多的選擇。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)機(jī)，即斜流式空氣循環(huán)器，適用于大型抽風(fēng)系統(tǒng)和/或小型風(fēng)扇，其主要包括電機(jī)支撐板(1)、輪轂(3)、風(fēng)葉(4)、馬達(dá)(10)及機(jī)轂(11)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)的各部件尺寸采用葉輪機(jī)械三元流動(dòng)理論與內(nèi)部繞流控制的氣動(dòng)理論及風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)確定，即根據(jù)所述理論和算法，算出風(fēng)葉子午流線分布，確定輪轂(3)的傾角αh與機(jī)轂(11)的傾角αt，確定風(fēng)葉(4)各葉型截面所在的錐面位置，由風(fēng)葉子午分速度C算出軸向速度Cz，由Cz和切向速度Cu取得速度分布組合優(yōu)化，再得出葉型幾何參數(shù)的弦長b、安裝角βb、葉片曲率半徑R0和流面傾角α。
2.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述風(fēng)葉(4)的形狀為空間三元扭曲形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，當(dāng)所述風(fēng)葉(4)的出口直徑d2為0.2-0.8米時(shí)，風(fēng)葉(4)的數(shù)目為3-10片。
4.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，當(dāng)所述風(fēng)葉(4)的出口直徑d2為0.2-0.8米時(shí)，所述機(jī)轂(11)的傾角αt為4-20°。
5.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，當(dāng)所述風(fēng)葉(4)的出口直徑d2為0.2-0.8米時(shí)，所述輪轂(3)的傾角αh為8-45°。
6.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述風(fēng)葉(4)的葉尖設(shè)有葉冠(12)。
7.如權(quán)利要求6所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述葉冠(12)的寬度Δh在2-12毫米范圍內(nèi)，厚度δ在0.5-4.5毫米范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述風(fēng)葉(4)的弦長b的變化范圍按相對弦長b/bt確定，即b/bh＝0.6-2.5。
9.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述風(fēng)葉(4)的安裝角βb的變化范圍從輪轂的54°到葉尖的25°。
10.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述風(fēng)葉(4)的曲率半徑R0的變化范圍按相對曲率半徑R0/R0h確定，即R0/R0h＝0.6-2.8。
11.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述輪轂(3)的相對半徑rmh的變化范圍是rmh＝0.3-0.4。
12.如權(quán)利要求1所述的斜流式空氣循環(huán)器，其特征在于，所述機(jī)轂(11)與葉冠(12)之間的徑向間隙Δr的變化范圍是Δr＝1.5-16毫米。
全文摘要
一種風(fēng)機(jī),即斜流式空氣循環(huán)器,適用于大型抽風(fēng)系統(tǒng)和小型風(fēng)扇,其主要包括電機(jī)支撐板、輪轂、風(fēng)葉、馬達(dá)及機(jī)轂,風(fēng)機(jī)的各主要部件尺寸利用最先進(jìn)的風(fēng)機(jī)三元流動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算和確定,包括輪轂的傾角α
文檔編號F04D29/38GK1241686SQ9811605
公開日2000年1月19日 申請日期1998年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月15日
發(fā)明者呂文燦 申請人:建誼國際有限公司