风扇和风扇叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种具有前流入边缘(2)和后流出边缘(3)的风扇叶片(1)，其中所述风扇叶片(1)具有至少部分波纹状的流入边缘(4)，其中这形成具有特定三维波形的波纹(W)。形成具有特定三维波形的波纹(W)。形成具有特定三维波形的波纹(W)。

【技术实现步骤摘要】
风扇和风扇叶片
[0001]本申请是申请日为2021.3.4、申请号为202180016925.3(PCT/EP2021/055473)、专利技术名称为“风扇和风扇叶片”的申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种风扇和风扇叶片，确切来说涉及一种径流式风扇。

技术介绍

[0003]风扇用于例如热量交换器中以经由交换器组件进行抽吸。然而，因此去向风扇的进入流是强烈的湍流。去向风扇的湍急进入流导致发出的声音明显增大，这意味着产生恼人的噪声。湍急程度Tu和所谓的湍流长度尺寸Λ可通过度量方式来确定以对进入流进行表征。湍急程度是速度的波动值对平均值的比率。湍流长度尺寸是湍流结构的平均尺寸。所述湍流长度尺寸对应于速度波动彼此相关的路径长度。热量交换器本质上是由具有翅片的管道构造而成。
[0004]在目前的风扇或风扇轮中，有利于形成流体的通风风扇实现了高性能，特别是在所实现的通过流量或压力增强方面。原则上，需要即使在入射流湍急的情况下噪声仍然低且同时具有良好的空气动力特性的风扇。然而，在风扇的运作中强烈的噪声产生目前仍然是一个问题。当湍急的进入流冲击通风风扇时，产生噪声。
[0005]现有技术中采取了各种设计措施来减少这些问题。文档DE 19948075 A使用一种具有多个叶片的轴流式风扇，所述叶片具有双镰刀形前风扇边缘，所述双镰刀形前风扇边缘具有突出的外隅角以减小运行噪声。US 3416725 A公开一种具有双镰刀形流入边缘和轻微单镰刀形流出边缘的叶片形状。
[0006]DE 10326637 B3描述了另一解决方案，即具有交替旋转方向的风扇，所述风扇具有S形镰刀形叶片，所述S形镰刀形叶片具有向外急剧退却的流入边缘。WO 1998005868 A1公开了一种对轴流式风扇或其叶片几何形状进行气动声学优化的数值方法，并且US 2649921提供了一种具有非常短且宽的叶片以及三重弯曲的流入边缘和流出边缘的风扇。此外，US 5533865 A公开了一种用于风车的转子，所述风车的叶片具有锯齿形流出边缘。交错或波纹状的流出边缘用于减小流出边缘的声音(例如，GB 2497739或EP 1801422 A2)。DE 102009044824 A1在流出边缘的区域中使用孔形式的孔隙来减小在流出边缘处出现的声音。
[0007]然而，在进入流湍急的情形下，在流出边缘处出现的声音相对于在流入边缘处出现的声音来说不那么重要。
[0008]在进入流湍急的情况下，波纹状或交错的流入边缘也被看作减小噪声的手段。US 6431498 B1描述由于在翼展方向上进行各种切割而得到的波纹状流入边缘。前区域在弦向方向上延伸到厚度最大值。US 9249 666 B2描述了流入边缘上的波纹的替代设计，其中轮廓不在弦向方向上延伸，而是脱离参考轮廓而去向压力侧或抽吸侧。EP 3121 376 B1中描述了呈双正弦形式的特殊流入边缘波纹。WO2013/180296使用具有三角形形状的交错流入
边缘。文档DE 102017212231 A1描述了波纹状流入边缘与波纹状流出边缘的组合。流入边缘上的波纹与流出边缘相比具有更大的波长。
[0009]在波纹状流入边缘或交错流入边缘中，波谷是出现声音的重要位置。其他文档涉及在谷区域中对叶片进行修改。JP6409666B2在叶片上在谷区域中使用额外引导元件。JP5978886B2中描述了交错流入边缘中呈谷形式的凹部。

技术实现思路

[0010]基于此技术背景，本专利技术涉及提供一种特别是在进入流湍急的情况下以低噪声运作并且同时具有良好的空气动力性质的风扇或风扇叶片的问题。
[0011]本专利技术使用根据独立权利要求的风扇来解决此问题。随附权利要求含有有利实施方案。
[0012]在更详细地描述本专利技术之前，将阐释所使用的几个概念和术语以更好地理解本专利技术。出于此目的，介绍典型的轴流式风扇和斜流式风扇，轴流式风扇和斜流式风扇通常具有呈星状排列在中心叶毂上的多个风扇叶片以用于对风扇周围的空气或将由风扇输送的气体进行流体抽吸和/或压缩。风扇叶片可通过圆环在径向最外轮廓表面处彼此连接。
[0013]此外，每个风扇叶片具有：前流入边缘，所述前流入边缘在既定旋转方向上引导运作；以及后流出边缘，所述后流出边缘在所述既定旋转方向上跟随风扇的运作。此外，根据旋转方向和风扇叶片轮廓，存在抽吸侧和压力侧，其中所述压力侧通常位于风扇叶片的凸形侧上并且所述压力侧通常位于风扇叶片的凹形侧上。因此，风扇叶片具有在运作中吸入流入的空气的抽吸侧和与所述抽吸侧相对的压力侧，在所述压力侧上排出空气的压力增强。
[0014]根据本专利技术的风扇相对于同类传统风扇的差异在于在进入流湍急的情况下的降噪运作。上文已提及，根据本专利技术的风扇使用至少一个根据本专利技术的风扇叶片，其中此风扇叶片相对于同类传统风扇来说通过特殊设计实现了噪声产生的减小。
[0015]出现的声音增大的机制是基于湍急进入流与风扇的进入流的时间改变相关。湍流导致作用在叶片上的力随时间变化，因此触发对应的波动性声音发出。所述波动的强度特别重要。进入流的湍急程度越高且因此风扇的进入流的相关流动变量的波动越大，则所产生的声音发出越强烈，换言之，感到所述风扇运作的声音越大。
[0016]对在进入流湍急时叶片轮廓的前侧流入边缘的各种修改的研究显示，当流入边缘体现为波纹状或具有波纹状锯齿形式时，会产生正面的声学效果。根据本专利技术可认识到，使得发出的声音发出减小的本质机制在于，叶片上进行声源的去相关。湍急进入流看起来是混乱的，但并不是完全混乱的，而是与一些几何因素相关。上述长度尺寸Λ是可确立湍流波动的特定相关性的路径长度。
[0017]然而，研究已表明，有声学效果的波纹状流入边缘具有更差的空气动力学性质，因此人们最初不愿设计此种形式。本专利技术涉及一种在声学上和空气动力学上皆有利的流入边缘波纹的特定设计。此乃是由于根据本专利技术已表明形成非常独特的波形是特别有利的。
[0018]本专利技术的一个基本概念是，进入流至少部分地具有特定三维波纹状形式或变为三维波纹状。波纹的特殊形式明显不同于现有技术。如果波纹状流入边缘进一步体现为具有孔隙，则更有利。根据本专利技术，提供具有流入边缘和流出边缘的风扇叶片，其中所述风扇叶
片在至少一个区段中具有波纹状流入边缘，所述波纹状流入边缘具有周期长度为λ的周期性重复波形，所述周期性重复波形不同于正弦曲线或近乎正弦曲线波形，确切来说不同于具有相等周期长度λ的正弦曲线或近乎正弦曲线波形。
[0019]在规律重复的物理事件中，周期(周期长度)是事件重复的最小位置距离。
[0020]如果波纹状流入边缘具有用于达到此目的的两个或更多个周期性重复波形，则更有利。当在多个周期内形成所期望的波形时，出现根据本专利技术的效果。
[0021]因此波谷和波峰可交替地形成在前边缘上，即沿着流入边缘，所述波谷和波峰是按照特定周期性设置。
[0022]同时提供空气动力学改进和声学改进的波长和振幅的最优范围是依据实验研究确定。波纹的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于径流式风扇的具有流入边缘(2、4)和流出边缘(3)的风扇叶片(1)，其中所述风扇叶片(1)至少在一个区段中具有波纹状流入边缘(4)，所述波纹状流入边缘(4)具有周期长度为λ的周期性重复波形，所述周期性重复波形不同于正弦曲线或近乎正弦曲线波形，确切来说不同于具有相等周期长度λ的正弦曲线或近乎正弦曲线波形，其特征在于所述重复波形每个周期形成在两个侧缘(K1、K2)之间的两个相邻波谷(7)，所述两个侧缘(K1、K2)相对于流动方向(V)倾斜地朝向彼此延伸，其中波峰(8)处于所述两个波谷(7)之间，所述峰逆着所述流动方向(V)在流入侧前边缘的方向(V)上延伸，并且直接处于两个相邻波谷(7)之间的波峰(8)的波纹的峰谷值的绝对值是所述直接相邻的波峰(7)的峰谷值的大约10％至80％。2.如权利要求1所述的风扇叶片(1)，所述风扇叶片(1)的特征在于，所述波纹状流入边缘(4)具有两个或更多个周期性重复波形。3.如权利要求1或2所述的风扇叶片(1)，所述风扇叶片(1)的特征在于，从所述波纹状流入边缘(4)的区域中的所述前边缘(VK)到所述波谷(7)测量的波纹(6)的峰谷值H具有相对于所述周期长度λ在所述流动方向(V)上观察到的值，所述值处于范围0.2≤λ/H≤2内，其中所述值可沿着所述流入边缘(2)变化。4.如前述权利要求中任一项所述的风扇叶片(1)，所述风扇叶片(1)的特征在于，所述风扇叶片尤其在所述波纹状流入边缘(4)的所述区域中具有弦长SL，并且所述波谷(7)的区域中的所述峰谷值H优选地是所述弦长SL的大约10％至30％，更优选地是所述弦长SL的10％至20％。5.如前述权利要求中任一项所述的风扇叶片(1)，所述风扇叶片(1)的特征在于，所述倾斜延伸的波纹侧缘(K1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：发明
国别省市：