专利名称：一种产生广角气流的风扇叶型的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能产生广角气流的风扇叶型。
目前传统风扇叶型是采用圆柱面或圆锥面，其缺点是气流场在风叶处变化较大，吸风区是按汇流流场分布的自由流场，送风区是圆柱形流场，并在风叶处产生较大的涡流损失，另外，在送风区所产生的风力过强，当按吸气方式进行工作时，气流场弯曲较大，引起较大的速度损失，当按送气方式进行工作时，使风区较窄，这样就使风扇的工作效率降低。为了扩大家用电风扇送气的气流角度，许多人进行了专门的研究，力求改进风叶的结构形状，如中国专利申请号85204422U采用弧形或弧形扭曲扇叶，但是没有提供具体的叶型函数，给制造带来了不便，其同时不能形成均匀流变的广角气流场，气流在风叶处变化复杂，易产生较大的涡流损失和噪音，并且工作效率较低。
本实用新型的任务是提供一种产生广角气流的风扇叶型，其叶面曲面为一复合的三元二次曲面，并满足一函数关系式，使气流场在吸气方向和送气方向都向外扩散，并且形成均匀流变的气流场，减少涡流损失和降低噪音，使工作效率更高，且便于加工制造。
本实用新型的技术方案是1，叶片曲面是一复合的三元二次曲面，满足函数Y＝a(r－c)2－bθ2，其a、b、c为三个常数，三个常数a、b、c和坐标原点根据扇型和对广角气流的扩散角度的要求来选定，r、θ为两个自变量，风扇叶的叶片基本外型是前凹并沿径向向气流反方向弯曲的扇型。
2，叶片在工作旋转方向上，扇叶的圆周线展开图形的曲率半径由前向后按函数规律递增。
3，叶片曲面的横截线由前内向后外延伸，呈后向式分布。
4，叶片曲面的径向线由内至外向气流反方向弯曲，其曲率半径按函数规律由内向外递增。
本实用新型的圆周线同传统扇叶一样向气流方向上弯曲，并保持一定的前冲角，其作用是产生轴向气流速度分量，所不同的是其曲率半径按函数规律变化，这样可以减少涡流损失和降低噪音。叶片曲面横截线和径向线的共同作用是提供气流沿径向向外的气流速度分量，供气流场向外扩散，形成均匀流变的广角气流场。
以下结合附图对本实用新型的两个实施例进行详述
图1，台扇风叶主视图。
图2，台扇风叶A－A剖面和气流场分布示意图。
图3，台扇风叶圆周剖面展开图。
图4，台扇风叶径向剖面图。
图5，台扇风叶圆周线分布展开图。
图6，台扇风叶径向线分布图。
图7，吊扇风叶正面图。
图8，吊扇风叶圆周线分布展开图。
图9，吊扇风叶径向线分布图。
实施例一由
图1至图6所示台扇风叶的叶型结构，叶片曲面为一复合的三元二次曲面，满足函数Y＝a(r－c)2－bθ2，叶片基本外型是前凹并沿径向向气流反方向弯曲的扇型，函数关系式中Y、r、θ是三个变量，a、b、c是三个按需要而确定的常数，函数Y随自变量r和θ的变化而取不同的值，函数所对应的点的座标(r、θ、Y)是在特定的空间极坐标系中取得，该座标系是由一个由极角θ和极径r所确定的极座标平面r－θ平面和纵向座标轴Y构成，这里特作如下规定，Y轴平行于电扇转轴，其正方向与气流方向相反，极坐标平面r－θ平面与Y轴垂直，极角θ的正方向与风叶转动方向相反，对应于该空间极座标系的原点，有r＝0和Y＝0，Y轴对转轴中心的偏心量取决于电扇种类，在台扇一类的宽叶型电扇中，偏心量取零值，即在本实施例中，Y轴定在转轴中心线上。
如
图1所示，叶面上任取一点(P)，则点(P)满足函数Y＝a(r－c)2－bθ2，所对应的座标值为r＝r1，θ＝θ1，和Y＝Y1，以转轴中心线为参照，点(P)所对应的位置是角度α＝α1和半径R＝R1，取叶片进气前边最前一点与转轴中心的连线为α＝0的位置，R＝R1，是点(P)到转轴中心线的距离。极座标系中θ＝0应比α＝0有一个超前的角度θ0，θ0为起始角，于是有r1＝R1和θ1＝θ0＋α1。
图2表示叶片的A－A剖面和气流场分布示意图，气流场(W)在进气方向和出气方向向外扩散，成为连续流变的广角气流场。
如
图1所示，为了详细说明叶片的结构形状，可以从三个剖切面上观察，圆周面是以转轴中心线为轴心，半径为R的圆柱面，径切面是通过转轴中心线的平面，横切面是垂直于转轴中心线的平面，可以用截线法来考察叶片曲面的形状，通过任意一点(P)用上述的三个剖切面与叶面相截，可以得到三个截线以R＝R1的圆周面截取圆周线(1)，以α＝α1的径切面截取径向线(2)；以Y＝Y1的横切面截取横截线(3)。
在
图1所示的圆周线(1)的位置上的叶片圆周剖面展开图，如图3所示，叶片的圆周剖面同传统风扇叶一样具有一定的前冲角和拱度，以产生轴向气流速度分量，其拱度和前冲角取决于叶片数n，极座标初始角θ0和叶型函数中的常数b，应按以下的范围内取值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是风扇叶直径图5表示各半径位置的圆周线(1)的分布展开图，圆周线(1)由内向外其拱度和前冲角是递减的。
与传统扇叶不同的是，圆周线(1)的曲率半径在旋转方向上由前向后按函数规律递增，这样可以减少涡流损失和降低噪音。
图1中的径向线(2)的位置上的径向剖面图如图4所示，叶片在径向上由内至外向气流反方向弯曲，这样可以产生一个沿径向向外的气流速度分量，使气流场(W)在送气方向上沿径向向外扩散，根据气流连续流动的原理，气流场(W)在吸气方向上也沿径向向外扩散。连续流变的广角气流场(W)就是这样形成的。图6表示各不同角度位置的径向线分布图，径向线(2)的曲率半径由内向外按函数规律递增，这样可以使广角气流场(W)分布均匀，并获得均匀流变的连续气流场(W)，径向线(2)弯曲的程度取决于常数a和c，并决定着广角气流场(W)的张开角度，应取a＝0.000033～0.000045D；c＝0.15～0.25D。
图1所示的横截线(3)反映出真实形状，其特点是呈后向式配置，即横截线(3)在旋转方向上由前内向后外延伸，这样当叶片转动时，空气除了顺轴向流动外，还沿横截线(3)向外流动。
图1还表示出由Y＝－0.05D～0.15D的一组横截线，横截线(3)和径向线(2)共同作用，就产生了广角气流场(W)。
应指出圆周线(1)，径向线(2)及横截线(3)是按函数规律连续地分布在整个叶片曲面上，并构成叶片曲面，上述三种截线并不是单独存在的。
实施例二。
如图7所示的吊扇风叶的正面图，叶片前边最前一点的切线与转轴中心有一个偏心量e，则极座标原点(O)应取在与上述切线平行，且通过转轴中心的直线上，原点(O)在风叶反向延长长度f的位置上，应取f＝0.5～0.75D，θ＝0取在原点(O)与叶片叶根最前点的连线位置上或超前1～3°，吊扇叶型函数同台扇相类似，仅常数a、b、c取值范围不同，应取a＝0.00002～0.00003D，b＝0.02D～0.03D，C＝f＋0.05～0.1D。
图9表示径向线(2)在两个角度的分布图，径向线(2)由内至外向气流反方向弯曲。
图8表示不同位置的圆周线(1)的分布图。
在图8和图9中，为了便于观察，将Y轴由点(O)平移到转轴中心的位置上。
为了调节圆周线的前冲角的分布，
图1所示风叶正面是呈后弯式的，风叶正面也可以直线型的，这就要看对风力分布的需要了，不论采取那种形式，叶片曲面均按函数Y＝a(r－c)2－bθ2变化，
图1还画出了一组Y＝0至Y＝0.16D的横截线(3)，其凹向与台扇不同，这是由于极坐标原点不在转轴中心的位置上而造成的，但都有一个共同特点，就是横截线(3)都是按后向式分布的。
本实用新型的优点在于叶面曲面为一复合的三元二次曲面，满足函数Y＝a(r－c)2－bθ2，使气流场在吸气方向和送气方向都向外扩散，并且形成均匀流变的广角气流场，气流场在叶片处变化和缓，可以减少涡流损失和降低噪音，使工作效率更高，由于r、θ为自变量，a、b、c为按需选择的常数，函数即易于调整和控制，故便于加工制造，除了可按送气方式工作，也可以按吸气方向工作，用途广泛，可用于各种家用电风扇、排气扇、抽油烟机、空调器和各种工业风机等领域。
权利要求1.一种产生广角气流的风扇叶型，其特征是叶片曲面为一复合的三元二次曲面，满足函数Y=a(r-c)2-bθ2，其中a、b、c为三个常数，三个常数a、b、c和坐标原点根据扇型和对广角气流的扩散角度的要求来选定，r、θ为两个自变量，叶片基本外型是前凹并沿径向向气流反方向弯曲的扇型。
2.根据权利要求1所述的一种产生广角气流的风扇叶型，其特征是叶片在工作旋转方向上，扇叶的圆周线展开图形的曲率半径由前向后按函数规律递增。
3.根据权利要求1所述的一种产生广角气流的风扇叶型，其特征是叶片曲面的横截线由前内向后外延伸，呈后向式分布。
4.根据权利要求1所述的一种产生广角气流的风扇叶型，其特征是叶片曲面的径向线由内至外向气流反方向弯曲，其曲率半径按函数规律由内向外递增。
专利摘要本实用新型涉及一种能产生广角气流的风扇叶型，其特征是叶片曲面为一复合的三元二次曲面，满足函数Y＝a(r-c)
文档编号F04D29/38GK2086337SQ9120220
公开日1991年10月9日 申请日期1990年12月4日 优先权日1990年12月4日
发明者况荣春 申请人:况荣春