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部前缘(2)和后部后缘(3)的风扇叶片(1)，所述风扇叶片(1)具有至少一些部分呈波状的前缘(4)，所述前缘形成具有独特三维波形的波纹(W)。有独特三维波形的波纹(W)。有独特三维波形的波纹(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202180017166.2(PCT/EP2021/055474)、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，确切来说涉及一种离心式风扇。

技术介绍

[0003]例如在经由交换器套组进行抽吸时在热交换器中使用风扇。然而，这使得去向风扇的进入流非常湍急。去向风扇的湍急进入流导致噪声发出显著地增大，而这会造成扰民的噪声。为了对进入流进行表征，可通过测量来确定湍流程度Tu和所谓湍流长度Λ。湍流程度是速度波动的量值对平均值的比率。湍流长度是湍流结构的平均尺寸。其对应于速度波动相互关联的路径长度。热交换器本质上由具有翅片的管道构成。
[0004]在当前的风扇或风扇轮下，在流体力学方面出色的风扇叶片实现高性能，尤其是在所实现的流量或压力增强方面。总而言之，需要即使流动湍急仍具有良好的空气动力性质的低噪声风扇。然而，在风扇运作期间强烈的噪声产生时常仍是一个问题。噪声是在湍急的进入流冲击风扇叶片时出现。
[0005]在现有技术中，有各种设计解决方案来减小这些问题。为了减小运作噪声，DE 19948075 A使用一种叶片具有双镰刀形前导叶片边缘的轴流式风扇，所述前导叶片边缘具有突出的外隅角。US 3416725 A示出一种具有双镰刀形前缘和略微单镰刀形后缘的叶片形状。
[0006]DE 10326637 B3描述另一解决方案，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形镰刀形叶片具有急剧向外后退的前缘。WO 1998005868 A1公开了对轴流式风扇或其叶片几何形状进行空气声学优化的数值方法，且美国专利第2,649,921号提供了一种具有非常短且宽的叶片和三重弯曲前缘和后缘的风扇。此外，美国专利第5,533,865 A号公开了一种风车的转子，所述风车的叶片具有锯齿形后缘。交错或波状的后缘用于减小后缘的噪声(例如GB 2497739或EP 1801422 A2)。DE 102009044824 A1在后缘的区域中使用呈孔形式的孔隙以减小后缘处噪声的产生。
[0007]然而，在进入流湍急的情况下，后缘处出现声音。然而，在湍急进入流中，后缘处产生的噪声与前缘处产生的噪声相比不那么重要。
[0008]波状或交错的前缘也作为减小湍流的噪声的手段而众所周知。美国专利第6,431,498B1号描述了由在展向方向上的各种切口形成的波状前缘。前区域在弦向上延长直至最大厚度。美国专利第9,249,666 B2号描述了一种前缘上的波纹的替代设计，其中轮廓不在弦向上延长，而是脱离参考轮廓而朝向压力侧或抽吸侧。EP 3121 376 B1中描述了双正弦形式的特殊前缘波纹。WO2013/180296使用具有三角形形状的交错前缘。DE 102017212231 A1描述了波状前缘与波状后缘的组合。前缘上的波纹具有比后缘大的波长。
[0009]在前缘是波状或交错的情形下，波谷是噪声产生的重要地方。其他公布案涉及在
谷区域中对叶片的修改。JP6409666B2在叶片上的谷区域中使用额外前导元件。JP5978886B2中描述了交错前缘在谷中的凹槽。

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形下以很小的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。从属权利要求含有有利的发展。
[0012]在更详细地描述本专利技术之前，阐释所使用的一些用语和术语以更好地理解本专利技术。为此探讨通常具有数个风扇叶片的典型离心式风扇，所述数个风扇叶片围绕圆周排列以靠空气动力来抽吸和/或排放风扇周围的空气或将由所述风扇输送的气体。风扇叶片可通过底部圆盘或顶盖圆盘或者这两者彼此连接。
[0013]此外，每个风扇叶片具有径向内前缘和径向外后缘。此外，根据旋转方向和风扇叶片轮廓，存在抽吸侧和压力侧，其中在风扇正在运作时所述压力侧在既定的旋转方向上引导所述抽吸侧。就此来说，风扇叶片具有在运作期间吸入流入的空气的抽吸侧和与所述抽吸侧相对的压力侧，在所述压力侧上用于排出空气的压力增强。
[0014]根据本专利技术的风扇与同类传统风扇的差别在于在进入流湍急的情况下仍能降噪运作。如上文已提及，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，根据本专利技术的风扇与同类传统风扇相比由于其形状特殊而在运作期间减小噪声产生。
[0015]噪声产生增大的机制是基于如下事实：湍流与风扇的气流随时间的改变相关。湍流导致作用于叶片上的力随时间而波动，因此触发对应的类似振动的声音发出。所述波动的强度特别重要。进入流的湍流程度越高且因此风扇的进入流的相关流动变量的波动越高，则发出的声音越大，或换言之，人感知到的所述风扇的运作越响。
[0016]在进入流湍急的情况下对叶片轮廓的前部前缘的各种修改的调查显示，如果前缘被设计成具有波状或波状交错的形状，则会达到积极的声学效果。根据本专利技术，可评定使得发出的声音减小的本质机制是将叶片上的声源去相关。湍急的进入流看起来是混乱的，但并非完全混乱，而是与几何因素相关。先前提及的长度Λ是可确定湍流波动的具体相关性的路径长度。
[0017]然而，研究显示，有声学效果的波状前缘具有不良的空气动力性质，因此人们最初不愿形成所述形状。本专利技术的目标是在声学和空气动力学上均有利的前缘波纹的独特设计。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]本专利技术的基本概念是前缘至少部分地具有独特的三维波形形式或是三维波状的。波纹的特殊设计显著不同于现有技术。如果波状前缘也被设计成具有孔隙，则也是有利的。根据本专利技术，风扇叶片具备前缘和后缘，其中所述风扇叶片至少在一个区域中具备波状前缘，所述前缘具有周期长度为λ的周期性重复波形，所述周期性重复波形偏离正弦曲线或近乎正弦曲线波形，确切来说偏离具有相同周期长度λ的正弦曲线或近乎正弦曲线波形。
[0019]在物理事件有规律地反复出现的情形下，周期(周期长度)是现象重复出现的最小局部距离。
[0020]如果波状前缘具有两种或更多种周期性重复波形，则也是有利的。当在数个周期
内形成所需的波形时，出现根据本专利技术的效果。
[0021]因此，前缘或流入边缘处可形成有交替的谷与突峰，所述交替的谷与突峰具备特定的周期性。
[0022]波长和振幅的最优范围是依据实验测试确定，这带来了空气动力学和声学上的改进。波纹的所谓峰谷值H是从最高点到最低点的距离。为了专注于减小声音功率，使用具有大的高度(大的峰谷值H)和较小的波长(小λ/H)的波纹。小峰谷值H和较大波长(较大λ/H)有利于减小接收功率。就叶轮直径D来说，在范围0.01≦H/D≦0.1内的优选峰/谷值H是有利的。
[0023]在本专利技术的对应有利实施方案中，规定波谷的峰谷值H被界定为从波状前缘的此区域中的前缘直至相应的波谷(在流动方向上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于离心式风扇的具有前缘(2、4)和后缘(3)的风扇叶片(1)，所述风扇叶片(1)至少在部分区域中具有波状前缘(4)，所述波状前缘(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偏离正弦曲线或近乎正弦曲线波形，确切来说偏离具有相同周期长度λ的正弦曲线或近乎正弦曲线波形，特征在于，所述重复波形每个周期形成在两个波纹侧缘(K1、K2)之间的两个相邻波谷(7)，所述两个波纹侧缘(K1、K2)相对于所述流动方向(V)以一定角度朝向彼此伸展，其中波纹突峰(8)位于所述两个波谷(7)之间，所述波纹突峰(8)逆着所述流动方向(V)在流入侧前边缘(V)的方向上延伸，并且直接位于两个相邻波谷(7)之间的波纹突峰(8)的波纹的峰谷值是紧邻的波纹突峰(7)的所述峰谷值的大约10％到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，所述波状前缘(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，在流动方向(V)上观察，从所述波状前缘(4)的区域中的前边缘(VK)到波谷(7)测量的波纹(6)的峰谷值H具有相对于所述周期长度λ的值，所述值处于范围0.2≤λ/H≤2内，其中所述值能够沿着所述前缘(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，所述风扇叶片确切来说在所述波状前缘(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的约10％到30％，更优选地是所述弦长SL的10％到20％。5.如权利要求1至4中任一项所述的风扇叶片(1)，所述风扇叶片(1)的特征在于，所述重复波形每个周期形成至少一个波谷(7)，所述至少一个波谷(7)具有朝向彼此且各自相对于所述流...

【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：