导航：X技术最新专利流体压力执行机构;一般液压技术和气动零部件的制造及其应用技术

  2.目前常见的轴流风机叶片，其主要为材质为塑料，形状为典型的前弯型叶片，径向长度较短，通过模具注塑加工而成，大多数都用在民用通风和空调散热等领域。而方形负压风机的方形叶片的材质主要为钢质，呈方形薄片状，径向长度高，其尾缘凹陷结构可直接冲压而成，加工方便，大多数都用在输送含尘和固体杂质的非易燃易爆、低腐蚀性、中高温气体。方形负压风机一般应用于工业生产厂房、各类仓库、家禽舍房和办公室中，由于其应用场所的特殊性，必须要求其有节能与低噪的特点。

  3.研究表明，风机在工作时叶片会产生叶尖涡和叶顶泄漏涡，造成涡流噪声和压力损失，从而使得叶片工作效率下降，噪声增加；特别是相比于普通叶片，方形负压风机的方形叶片具有较高的径向长度，其叶片面积较大，叶片的吸力面流动分离较为严重，使得这一问题更为突出。

  4.此外，工业上对于通风换气的流量工况要求较大，转速较高，因此对于叶片的强度也具有一定的要求。而轴流风机叶片的厚度较薄，叶片在高转速旋转状态下压力差大多分布在在叶片中上部，易造成薄叶片的变形。

  5.针对现存技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种方形负压风机叶片，其目的是，在方形负压风机叶片设计尾缘凹陷结构，减少叶片压力面和吸力面的压差，进而降低叶尖涡强度，改善叶片的气动性能并提升降噪的效果。

  6.为实现上述目的，本发明提出了一种方形负压风机叶片，将叶片吸力曲面投影到平面中得到吸力投影面，该吸力投影面中，靠近尾缘两侧设点a和点b，分别以点a和点b为圆心作圆a和圆b；

  7.在圆a上取一点b，以点b为切点作圆弧段l，使圆a内切于圆弧段l，圆弧段l半径为r4；作圆弧段s，圆弧段s和圆弧段l的交点为点i，圆弧段s与圆b的切点为点c，圆弧段s半径为r5；弧段b

  c即为叶片的尾缘曲线.作为进一步优选的，尾缘凹陷比ε＝1.38～1.42。

  9.作为进一步优选的，叶片吸力曲面上设置有p字形加强筋，且p字形加强筋的凹槽靠近叶片上曲面一侧。

  10.作为进一步优选的，所述p字形加强筋边长与对应叶片边长的比值为0.84～0.86。

  11.作为进一步优选的，所述p字形加强筋的凸槽宽度与圆a半径的比值为0.9～2.7。

  12.作为进一步优选的，圆a半径是圆b半径的两倍，圆弧段l半径r4与圆a半径的比值为29.5～30。

  14.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现存技术相比，主要具备以下的技术优点：

  15.1.本发明方形叶片具有的尾缘凹陷结构能够有效减弱叶顶泄漏涡和叶尖涡的强度，具有一定的节约能源的效果；其次，尾缘凹陷结构可以有效改善声压级分布的均匀性，改善风机的声音品质；同时，本发明的尾缘凹陷结构可以在某些特定的程度上起到节省材料的作用。本发明的方形叶片具有噪声小、耗电少、风量大和送风远的优点，适用于工业生产厂房、仓库和家禽舍房等场合的通风换气。

  16.2.风机在工作时叶片会产生叶尖涡和叶顶泄漏涡，造成涡流噪声和压力损失，从而使得叶片工作效率下降，噪声增加；而尾缘凹陷结构减少叶片压力面和吸力面的压差，进而能够更好的降低叶尖涡强度，使得叶尖涡提前脱落，以此来降低涡流噪音和减少尾迹区域。特别是当叶片的面积越大时，叶片表面与气流的接触面积就越大，相应的流动分离也大，流动损失增加；方形负压风机的叶片面积较大，故流动损失相对于普通叶片更为严重，故增加尾缘凹陷结构改善效果更为明显。

  17.3.本发明将尾缘凹陷比进一步设置在1.38～1.42，当尾缘凹陷比ε过小时，叶片凹陷程度过小，叶片气动性能与未凹陷时相比变化不大；当尾缘凹陷比ε较大时，叶片凹陷程度过大，进而恶化叶片上的压力分布，导致叶片前缘流动分离加剧，压力损失加剧，最终会降低气动效率并增加涡流噪声。

  18.4.本发明通过在叶片吸力面设置p字形加强筋结构，相对于传统的沿叶高方向的竖状加强筋，p字形加强筋可以在增强叶片径向强度的同时，也能增加叶片的周向强度；由于p字形加强筋在叶片中部形成了环形加强筋，还可以针对性的增加整个叶片中部区域的结构强度，达到节省材料和增加叶片强度可靠性的目的。

  19.5.轴流风机叶片的厚度较薄，而叶片的主要受力载荷集中在叶片中上部，造成薄叶片的变形，所以要呈p字在中上部布置更多的加强筋，在高转速下能够有效提升叶片中上部主要受力区域承受压力的强度，使得轴流风机的工作范围更广。

  27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

  28.本发明实施例提供的一种方形负压风机叶片，如图1至图3所示，轴流叶片为空间三维曲面，包括压力曲面、吸力曲面、上曲面、下曲面、前缘曲面和尾缘曲面。通过将叶片安装在叶托之上，构成轴流风机的核心部件。按照送风量的不同，可选择不同叶片数进行搭配，正常的情况下选用6片叶片。

  29.具体来说，叶片形状曲线均由圆弧线构成，具有提高能效、降低噪音、节省材料和结构强度高等优点。轴流叶片表面为空间三维曲面，包括压力曲面、吸力曲面、上曲面、下曲面、前缘曲面和尾缘曲面。以叶片中心点为o点，以吸力曲面指向压力曲面作为z轴正方向，以尾缘曲面指向所述前缘曲面作为y轴正方向，以下曲面指向上曲面作为x轴正方向，以此建立空间直角坐标系。

  30.所述前缘曲面与所述压力曲面和所述吸力曲面相交，相交线记为前缘曲线；所述尾缘曲面与所述压力曲面和吸力曲面相交，相交线记为尾缘曲线；所述上曲面与所述压力曲面和吸力曲面相交，相交线记为上曲线；所述下曲面与所述压力曲面和吸力曲面相交，相交线.将叶片吸力曲面投影到平面xoy中得到吸力投影面，在平面xoy中，过o点作中轴线所示，以o点为坐标中心，定位叶片的四个顶点，以确定叶片的基本形状与大小，从吸力投影面左上角开始，四个顶点顺时针依次分别记为点a、点b、点c、点d；然后分别以点a和点d为圆心，作半径为r1的圆a和圆d；以点b和点c为圆心，作两半径为r2的圆b和圆c。

  32.进一步，作圆a和圆d共同的外切圆，记切点为点a和点h，取圆弧段ah作为叶片的下曲线；作圆b和圆c共同的内切圆，记切点为点d和点e，取圆弧段de作为叶片的上曲线；作圆d和圆c共同的内切圆，记切点为点g和点f，取圆弧段gf为叶片的前缘曲线.进一步，在圆a上取一点，记为点b；以点b为切点，作一圆弧段l使得圆a内切于圆弧段，其半径记为r4；作一圆弧段s，使得圆弧段l外切于圆弧段s且圆b外切于圆弧段s，圆弧段s和圆弧段l的交点记为点i，圆弧段s与圆b的切点记为点c，记圆弧半径为r5；因此，弧段b

  c构成叶片的尾缘曲线，由两段圆弧所构成的尾缘凹陷的程度可由r5和r4的比值所确定，记r5/r4为尾缘凹陷比ε，ε的值越大，则尾缘凹陷越深。

  34.则叶片在平面xoy的投影面由多个圆弧段相切连接而成，包括圆弧段ah、圆弧段de、圆弧段gf、圆弧段bi、圆弧段ic、以及由顶点a、b、c、d所确定的四段圆弧。在平面yoz内，以上述o点为圆心，沿中轴线将叶片折弯为圆弧形，折弯半径记为r6，如图6所示。

  35.上述轴流叶片中，以圆a的半径r1作为尺寸基准，则半径r1两倍于半径r2，且进一步的：

  41.尾缘凹陷比ε为1.3～1.5，进一步优选为1.38～1.42；通过改变尾缘凹陷的深度，使叶片吸力面中部高压气流提前流入叶片吸力面低压区，从而造成吸力面局部区域压力升高，进而时叶尖涡提前脱落，以此来降低涡流噪音和减少尾迹区域，最终改善叶片的气动性

  42.进一步优选的，叶片厚度按照标准取在2mm～3mm之间；由于叶片厚度一般较薄，在叶片背面(吸力曲面)增加p字形加强筋结构，如图5所示，以加强叶片强度的作用，保证厚度较薄的叶片在非常快速地旋转时的强度要求。如图7所示，通过叶片的投影截面和其折弯半径能确定叶片的三维模型。根据对应平行的叶片边长尺寸，按照0.84～0.86的比例缩小得到对应的p字形加强筋边长，加强筋的凸槽宽度与半径r1的比值在0.9～2.7之间变化。

  43.本发明通过在方形负压风机叶片增加尾缘凹陷结构，不但可以提高风机的节能效果，而且可以改善风机的声音品质；同时还可以节省生产的材料，降低成本。进一步通过在叶片吸力面增加p字形加强筋结构，能大大的提升叶片主要受力部分承受载荷的强度。综上，本发明具有提高能效、降低噪音、节省材料和结构强度高等优点。

  45.本实例中圆a和圆d的半径r1取10mm，圆b和圆c的半径取5mm；圆弧段ah的半径r1取397mm，圆弧段de的半径r2取237mm，圆弧段fg的半径r3取999mm；圆弧段bi的半径r4取300mm，凹陷深度ε取值为1.41，则圆弧段ic的半径r5为424mm；折弯半径r6取140mm。最后，将叶片安装至叶托部分，即可得到如图1所示的轴流风机叶轮。

  46.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围以内。