专利名称：涡轮风扇的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一般工程领域通风装置中的涡轮风扇，特别是涉及一种在维持相同风量和电力消耗的情况下，可以缩减制作费用、减少制作时间，并能减轻整个风扇重量的超薄叶片的涡轮风扇(TURBO FAN)。
背景技术：
一般的送风扇，是通过叶片和转子的旋转力压送空气，而广泛地应用在冰箱、空气净化器和吸尘器等产品上。
上述的送风扇，根据空气吸入和导出方式的不同及形状，可以分为轴流风扇、离心风扇和涡轮风扇。
在上述这些风扇中，涡轮风扇是唯一一种采用空气从轴的方向流入并通过叶片方式的风扇，也就是采用了通过风扇侧面放射状导出的方式。因为这种工作方式，使空气能够自然地流入风机内部并导出，因此，不需要额外的管道。比较适合于大型产品，例如吸顶式空气净化器。
请参阅图1至图3所示，是现有的涡轮风扇的结构，图1是现有的涡轮风扇的平面示意图，图2是现有的涡轮风扇的侧剖面示意图，图3是现有的涡轮风扇的叶片垂直投影面的平面示意图。
如图1至图3所示，现有的涡轮风扇，其包括主体部分1、形成主体1的下部并安装有风扇电机5的主板2、沿着主板2内侧面相距一定间隔的多个叶片3，以及沿着叶片3上端相连接的挡板4。
为了吸入空气，主体部分1的上部形成设有吸入口7，中间部分为了将空气引向排出的方向而形成设有一个通道6，侧面部分则形成设有将吸入的空气排出去的排出口8。
因此，当风扇电机5转动驱动之后，主体部分1开始旋转，并且带动与主体部分1连接在一起的叶片3转动，外面的空气通过主体部分1下面的吸入口7进入，并沿着通道6排出到排出口8。
另外，叶片3的垂直投影面为形成机翼型(aerofoil)，在两侧形成凸出的正压面31和凹陷的负压面32，并呈放射状垂直安装在主板2和挡板4之间。
这里所说的机翼型，是指1950年由NACA(美国航空咨询委员会)开发的流线翼形，这是根据下列理论设计出来的叶片形状。
请参阅图4所示，是现有的涡轮风扇在直角坐标系上表示叶片垂直投影面的平面图，把作为叶片内侧末端端点的前端点O作为原点，并把连接原点和叶片外侧末端端点的后端点Z的虚拟直线作为X轴形成了一个直角坐标系。
上述的机翼型理论(NACA4-Digit Aerofoil)，是利用描述叶片厚度的厚度函数yt(thickness functionyt)和描述其厚度的平均值所形成的抛物线的拱形线33函数yc(camberline functionyc)，通过下列数学式，将叶片的正压面及负压面所形成的抛物线表示在坐标上所得到的。
首先，厚度函数yt如数学式数学式1yt(x)=tc0.20.2969x-0.126x-0.3526x2+0.3100x3-0.1015x4]]>拱形线函数yc如数学式数学式2oDx＜p的时候，yc(x)=MP2px-x2]]>pDxD1的时候，yc(x)=M1-P(1-2p+2px-x2)]]>在这里，M表示最大拱形的Y坐标，而p表示最大拱形的X坐标。因此，表示叶片正压面所形成抛物线31的数学式如数学式数学式3xu＝x-yt(x)sinθ′yu＝yc(x)+yt(x)cosθ在这里，oDx＜p的时候，θ=arctan2MP(p-x)]]>pDxD1的时候，θ=arctan2M1-P(p-x)]]>另外，表示叶片负压面所形成抛物线32的数学式如数学式数学式4xl＝x+yt(x)sinθ′yl＝yc(x)-yt(x)cosθ在这里，θ值与在上述叶片正压面所形成抛物线31的情况相同。
但是，根据上述方式所制作的叶片，因为其厚度比较厚，因此，存在有发生同一风量时的电力消耗大及噪音大等问题。
由此可见，上述现有的涡轮风扇仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。
为了解决上述涡轮风扇存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的涡轮风扇存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的涡轮风扇，能够改进一般市面上现有常规的涡轮风扇结构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的涡轮风扇存在的缺陷，而提供一种新型结构的涡轮风扇，所要解决的主要技术问题是使其制作出一种超薄型的叶片，这种叶片在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量，并可减少噪音，因此，使得借由这种超薄型叶片所制作出来的涡轮风扇，具有能够缩减制作费用、减少制作时间，并能够减轻整个风扇重量的功效。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种涡轮风扇，其包括在主板和挡板之间放射状垂直安装设有多个叶片，其特征在于上述的叶片，其垂直投影面形成机翼型形状，其主体部分的两个侧面形成设有凸出的正压面和凹陷的负压面；上述的主体部分的前端部正压面侧，形成设有因其凸起而形成部分正压面的前端正压面紊流防止部分；上述的主体部分的前端部负压面侧，形成设有因其凸起而形成部分负压面的前端负压面紊流防止部分。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。
前述的涡轮风扇，其中所述的叶片中是将前端点作为原点，并把连接该原点和后端点的虚拟直线作为X轴的直角坐标系作为标准，在垂直投影面上，上述主体部分的正压面抛物线是由数学式3所得的坐标组成；该表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为xu＝x-yt(x)sinθ′yu＝yc(x)+yt(x)cosθ在这里，
oDx＜p的时候，θ=arctan2MP(p-x)]]>pDxD1的时候，θ=arctan2M1-P(p-x)]]>前述的涡轮风扇，其中所述的叶片在其垂直投影面上，上述主体部分的负压面抛物线是由数学式4所得的坐标组成；该表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为xl＝x+yt(x)sinθ′yl＝yc(x)-yt(x)cosθ在这里，θ值与在上述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。
前述的涡轮风扇，其中所述的叶片在垂直投影面上，其前端正压面紊流防止部分所形成的部分正压面抛物线是由数学式3所得的坐标组成，其坐标的Y轴坐标值比上述主体部分正压面抛物线的Y轴坐标值大；该表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为xu＝x-yt(x)sinθ′yu＝yc(x)+yt(x)cosθ在这里，oDx＜p的时候，θ=arctan2MP(p-x)]]>pDxD1的时候，θ=arctan2M1-P(p-x)]]>前述的涡轮风扇，其中所述的叶片在垂直投影面上，其前端负压面紊流防止部分所形成的部分负压面抛物线是由数学式4所得的坐标组成，其坐标的Y轴坐标值比上述主体部分负压面抛物线的Y轴坐标值小；该表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为xl＝x+yt(x)sinθ′yl＝yc(x)-yt(x)cosθ在这里，θ值与在上述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。
前述的涡轮风扇，其中所述的叶片的前端紊流防止部分的弦的长度是上述主体部分弦的长度的40％以下。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到上述发明目的，本发明涡轮风扇，是在主板和挡板之间放射状垂直安装设有多个叶片的涡轮风扇中，提供一种新型叶片，该叶片是在垂直投影面形成机翼型形状，其主体部分的两个侧面形成设有凸出的正压面和凹陷的负压面；而且，该主体部分的前端部正压面侧，形成设有因其凸起而形成前端正压面紊流防止部分；在主体部分的前端部负压面侧，形成设有因其凸起而形成部分负压面的前端负压面紊流防止部分。
借由上述结构，本发明所提供的叶片，在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量，并可减少噪音。因此，借由这种超薄叶片制作出来的涡轮风扇，能够缩减制作费用、减少制作时间，并能减轻整个风扇的重量。
综上所述，本发明特殊结构的涡轮风扇，设计为超薄型的叶片，该叶片在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量，并可减少噪音，因此，使得借由这种超薄型叶片所制作出来的涡轮风扇，具有能够缩减制作费用、减少制作时间，并能够减轻整个风扇重量的优良功效。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用，且其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是现有的涡轮风扇的平面示意图。
图2是现有的涡轮风扇的侧剖面示意图。
图3是现有的涡轮风扇的叶片垂直投影面的平面示意图。
图4是现有的涡轮风扇在直角坐标系上表示叶片垂直投影面的平面图。
图5是本发明涡轮风扇的叶片垂直投影面平面示意图。
图6是垂直投影面厚度较厚的叶片的平面示意图。
图7是垂直投影面厚度较薄的叶片的平面示意图。
**图中主要部分的符号说明**O ……前端点 Z ……后端点C ……弦 40……主体部分41……正压面 42……负压面50……前端正压面紊流防止部分 51……部分正压面60……前端负压面紊流防止部分 61……部分负压面具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的涡轮风扇其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图5所示，是本发明涡轮风扇的叶片垂直投影面平面示意图，本发明涡轮风扇的叶片，其垂直投影面成机翼型形状，其结构特征在于其主体部分40的两个侧面形成设有凸出的正压面41和凹陷的负压面42，而且，在该主体部分40的前端部正压面41侧，形成设有因其凸起而形成部分正压面51的前端正压面紊流防止部分50；在该主体部分40的前端部负压面42侧，形成设有因其凸起而形成部分负压面61的前端负压面紊流防止部分60。
在这里，主体部分40中叶片的厚度比原来的厚度要薄，只是主体部分41的前端部正压面41及负压面42所凸出的紊流防止部分50、60保持了原来的厚度。这样，在达到本发明要减少叶片厚度的目的的同时，还最大限度地防止了涡流的形成等不利的因素。
现将本发明的结构原理详细说明如下。
上述的数学式3和数学式4，是求得形成机翼型形状叶片正压面和负压面抛物线坐标的公式，这些是根据厚度函数1所得的值yt而来的。根据任意改变上述数学式1的变量tc，我们可以得到任意厚度叶片的正压面及负压面所形成的抛物线的坐标。
另一方面，为了达到节省原材料，根据减少叶片的重量而可减少电力消耗的目的，最好是尽量减少叶片的厚度，但叶片的厚度过薄，在其前端部会发生涡流现象。
因此，假设有如图6所示最大厚度为a厚的机翼型形状的叶片，和如图7所示最大厚度为b的机翼型形状的叶片，我们可以想象出一种叶片的形状是，把上述危险区域前端部做成如图6所示的厚的形状，而其余部分则做成如图7所示的薄的形状。这样就可以得到如图5所示有着非常经济的垂直投影面的叶片结构。
上述这样的理论用原来的机翼型理论数学公式表示，可以表示如下与原来的情况一样，如图4所示，将前端点O作为原点，并把连接原点和后端点Z的虚拟直线作为X轴的直角坐标系作为标准，假设叶片垂直投影面放置在上述直角坐标系。
在叶片垂直投影面中，前端点O是指叶片内侧末端的端点，而后端点Z是指叶片外侧末端的端点。
形成主体部分40的正压面41及负压面42的抛物线，各自分别由数学式3及数学式4所得的坐标组成。根据这些抛物线所得的叶片的轮廓的厚度，在满足机翼型理论的范围之内，尽量薄为宜。
另一方面，形成前端正压面紊流防止部分50所形成的部分正压面51及前端负压面紊流防止部分60所形成的部分负压面61的抛物线，也是由数学式3及数学式4所得的坐标组成。这与上述主体部分40的情况是一致的。如图5所示，这是为了防止涡流的形成，而在叶片的前端部形成设有了一个凸起，因此，根据抛物线所得的叶片轮廓厚度，只要足以防止涡流的形成即可。
因此，有关前端正压面紊流防止部分50所形成的部分正压面51抛物线坐标的Y轴坐标值，要比有关主体部分40正压面抛物线坐标的Y轴坐标值要大。
与此相反，有关前端负压面紊流防止部分60所形成的部分负压面61抛物线坐标的Y轴坐标值，要比有关主体部分40负压面的抛物线坐标的Y轴坐标值要尽量小。
另一方面，如果前端部紊流防止部分的弦D过长，则会淡化要减少叶片重量的本发明的宗旨。
因此，根据实验结果，该前端紊流防止部分的弦D的长度是上述主体部分弦C的长度的40％以下为宜。
上述如此结构构成的本发明涡轮风扇的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取借鉴之处，而确实具有技术进步性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种涡轮风扇，其包括在主板和挡板之间放射状垂直安装设有多个叶片，其特征在于上述的叶片，其垂直投影面形成机翼型形状，其主体部分的两个侧面形成设有凸出的正压面和凹陷的负压面；上述的主体部分的前端部正压面侧，形成设有因其凸起而形成部分正压面的前端正压面紊流防止部分；上述的主体部分的前端部负压面侧，形成设有因其凸起而形成部分负压面的前端负压面紊流防止部分。
2.根据权利要求1所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片中是将前端点作为原点，并把连接该原点和后端点的虚拟直线作为X轴的直角坐标系作为标准，在垂直投影面上，上述主体部分的正压面抛物线是由数学式3所得的坐标组成；该表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为xu＝x-yt(x)sinθ′yu＝yc(x)+yt(x)cosθ在这里，oDx＜p的时候，θ=arctan2MP(p-x)]]>pDxD1的时候，θ=arctan2M1-P(p-x)]]>
3.根据权利要求2所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片在其垂直投影面上，上述主体部分的负压面抛物线是由数学式4所得的坐标组成；该表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为xl＝x+yt(x)sinθ′yl＝yc(x)-yt(x)cosθ在这里，θ值与在上述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。
4.根据权利要求3所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片在垂直投影面上，其前端正压面紊流防止部分所形成的部分正压面抛物线是由数学式3所得的坐标组成，其坐标的Y轴坐标值比上述主体部分正压面抛物线的Y轴坐标值大；该表示叶片正压面所形成抛物线的数学式3为xu＝x-yt(x)sinθ′yu＝yc(x)+yt(x)cosθ在这里，oDx＜p的时候，θ=arctan2MP(p-x)]]>pDxD1的时候，θ=arctan2M1-P(p-x)]]>
5.根据权利要求3所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片在垂直投影面上，其前端负压面紊流防止部分所形成的部分负压面抛物线是由数学式4所得的坐标组成，其坐标的Y轴坐标值比上述主体部分负压面抛物线的Y轴坐标值小；该表示叶片负压面所形成抛物线的数学式4为xl＝x+yt(x)sinθ′yl＝yc(x)-yt(x)cosθ在这里，θ值与在上述叶片正压面所形成抛物线的情况相同。
6.根据权利要求1所述的涡轮风扇，其特征在于其中所述的叶片的前端紊流防止部分的弦的长度是上述主体部分弦的长度的40％以下。
全文摘要
本发明是关于一种涡轮风扇，其是在主板和挡板之间放射状垂直安装设有多个叶片的涡轮风扇中，提供一种新型叶片，该叶片在垂直投影面形成机翼型形状，其主体部分的两个侧面形成设有凸出的正压面和凹陷的负压面；而且，该主体部分的前端部正压面侧，形成设有因其凸起而形成前端正压面紊流防止部分；在主体部分的前端部负压面侧，形成设有因其凸起而形成部分负压面的前端负压面紊流防止部分。借由本发明的叶片的上述结构，使得本发明在相同或减少电力消耗的条件下，能够产生等量或更多的风量，并且可以减少噪音。因此，借由上述结构的超薄型叶片所制作出来的涡轮风扇，具有能够缩减制作费用、减少制作时间，并能减轻整个风扇重量的优良功效。
文档编号F04D29/30GK1500999SQ0214873
公开日2004年6月2日 申请日期2002年11月15日 优先权日2002年11月15日
发明者金承天 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司