离心式多叶片风扇 【技术领域】
本发明涉及一种离心式多叶片风扇，特别是涉及一种改进了叶片形状并特别适合车辆等空调系统用的离心式多叶片风扇叶片。
背景技术
与送风能力、噪音等有关的送风机的性能受风扇叶片的形状和其外罩卷曲的形状的影响很大，在设计送风机时，这些因素必须要充分地考虑。
一个离心式多叶片风扇中，因为其沿着气流方向的每个叶片的长度被设定的比较短，因此难以形成一个沿叶片的气流，而气流的脱离容易形成涡流。由气流的脱离产生的涡流的声音是多叶片风扇产生噪音地主要原因。减少噪音的结构，例如，JP-A-60-156997建议的叶片的形状，其截面被作成机翼的截面形状以抑制从叶片脱离的气流产生涡流的噪音。
此外，如图6所示，本发明的申请人建议一个JP-A-2002-285996中的结构，其中，中间部分71处的叶片表面与半径为rn圆的切线之间有被定义为βn的夹角(βn为βn＞90度侧的角度)，这个圆的半径rn被定义为沿气流方向(此方向为沿每个扇叶70，从风扇的径向的内侧向径向的外侧延伸)连接叶片70径向中间部分71的径向的部分71与风扇的旋转轴(未示出)之间的线段，叶片70的径向外侧端72处的叶片表面与半径为r2圆的切线之间有被定义为β2的夹角(β2为β2＞90度侧的角度)，这个圆的半径r2被定义为连接径向外侧端72与风扇的旋转轴之间的线段，这两个角度满足下列关系。
β2-5≤βn≤β2+5
优选地，
β2≤βn≤β2+5
如图6所示，r1所指半径为叶片70上径向内端79和风扇旋转轴的连线。在这样一个结构中，通过将叶片形状设定为最合适的形状，即叶片第一半部74作成机翼状的截面和把叶片第二半部73中的βn和β2的关系设定为特定的关系，使多叶片风扇运行点处的运转效率增加，噪音降低。
然而，在JP-A-2002-285996公开的多叶片风扇的结构中，对这样一个叶片70的气流使用肉眼观察设备观察的结果，如图7所示，在径向内侧端79侧的前缘部分75的一个位置，气流的脱离在叶片70的负压面76上构成了一个脱离层77，并且脱离层77从脱离的位置向下游区域延伸。通过此脱离层77，叶片70间的气流偏向邻近的叶片70上的正压面78侧，并可看到叶片后面的气流区域有一个剪切流。也就是说，在此结构中，存在关于多叶片风扇性能进一步改进的空间。
【发明内容】
可是，为解决上述问题，虽然可以考虑在叶片的出口处收缩叶片第二半部73的气流通道并强行抑制气流偏转的方法，但是，在这样一种方法中，由于收缩气流通道，气流速度增加，使得叶片出口处的压力恢复不足，而且，高压损失的情况下，在运行点，其送风和降噪性能都会降低。此外，尽管也可考虑通过改变叶片前缘的入口角来抑制气流脱离的方法，但是，如果入口角是按照高压损失条件下的运行点改变的，那么，这个入口角在低压损失条件下，在运行点就不合适了，结果降低送风效率和噪音性能。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的离心式多叶片风扇结构，其叶片具有上述形状，通过稳定叶片间的气流，即抑制叶片负压面前缘部分气流脱离产生的压力损失以及气流脱离后叶片间气流的偏转，可在低压损失情况下的运行点到高压损失情况下的运行点这样大的范围，提高风扇效率和减少噪音，从而，可提供一种特别适用于车用空调系统的送风机方面使用的离心式多叶片风扇。
为达到前述的和其他的目的，本发明的离心式多叶片风扇，包括围绕旋转轴沿圆周方向设置的多个叶片；在多个叶片的第一端部(风扇的反空气吸入侧)连接到所有叶片上的驱动盘；一个在多个叶片的与第一端部相对的第二端部(风扇吸入空气的一侧)连接到所有叶片上的环形连接环；多叶片风扇从彼此相邻的叶片之间的部分的叶片径向内侧端部吸入空气，从彼此相邻的叶片之间的部分的叶片径向外侧端部排出空气。该多叶片风扇的特征在于：每个叶片作成这样的叶片形状：在气流方向上从每一叶片的径向内侧端部至径向中间部分的至少叶片第一半部，其负压面的横截面的形状形成为一条折线。
在这样的结构中，因为至少叶片第一半部的一部分的负压面横截面形状形成为一条折线，因此在叶片第一半部的负压面沿着折线各自的形线形成一薄的湍流边界层。所以，叶片前缘部分的负压面上的气流脱离的被抑制，脱离点沿气流方向向叶片的后部移动。叶片第一半部负压面上，特别是叶片前缘部分负压面上出现的脱离层被抑制。其结果是，缘于脱离层的出现而产生的叶片间气流的压力损失和噪音被减少，叶片间气流的偏转可以得到抑制。
此外，在此结构中，由于基本无须改变气流在叶片前缘部分的入口角，就能抑制叶片间的气流偏转，因此，防止了低压损失条件下运行点的入口角变成不合适的角，在低压损失条件到高压损失条件这样宽的条件范围里，都可以适当地抑制气流的脱离。因此，可以提高多叶片风扇运行点处风扇的工作效率，减少噪音，特别是当多叶片风扇用于车用空调系统的送风机时，。
在本发明中，“折线”的含义，如在下文的图3和5所示，是指在每个连接点以任意的角度顺序地连续连接多条线段所构成的一条线，整个线有某一固定方向。
在本发明中，虽然只要叶片第一半部的至少一部分的负压面的横截面形状形成为一条折线，就能提高风扇的效率，减小噪音，但是，优选地，有折线的负压面的横截面形状设置在前缘部分，尤其是设置在包括叶片第一半部最突出部分的区域。即，由于在叶片的负压面上气流的脱离现象发生，尤其易从上述的最突出部分形成的起始点发生，因此，通过将包括最突出部分的该区域负压面横截面形状用折线构成，可有效地防止在叶片前缘部分形成脱离层。
更进一步地，在负压面侧，在构成折线的彼此相邻的直线(线段)之间，的各个夹角大于180度。优选地，相邻线段间的各个夹角沿所述气流方向顺序地递减。
在本发明的上述离心式多叶片风扇中，由于其叶片第一半部的至少一部分的负压面的横截面形状形成为一条折线，所以形成脱离层的起始点可以向下游方向移动，从而抑制压力损失和噪音。并且，叶片间气流的偏转可以得到抑制或防止。而且，因为抑制叶片间气流的偏转无须改变叶片前缘部分的气流的入口角，所以在防止了在低压损失条件下运行点的入口角变成不合适的角的同时，还可抑制在高压损失条件下气流的脱离。
本发明的更多的特征和优点，可通过下文伴随附图对本发明最佳实施方式所作的具体描述，会更加清楚明了。
【附图说明】
图1为本发明实施例的离心式多叶片风扇的正视图。
图2为图1中的多叶片风扇的侧视半剖图。
图3为图1中的多叶片风扇的III部分局部正视放大图。
图4为图3中描述的叶片部分气流的一个例子的示意图。
图5为图3中描述的叶片剖面放大图。
图6为常规离心式多叶片风扇叶片部分正视图。
图7为图6所示叶片部分气流的一个例子的示意图。
【具体实施方式】
图1-3描述了本发明实施例的离心式多叶片风扇。在图1和图2中，多叶片风扇1，具有带多个叶片2的多叶片风扇部分3。这些叶片2围绕旋转轴4沿圆周方向布置。一个圆盘状驱动盘5位于叶片2的第一端(风扇1的反吸气侧)，驱动盘5连接所有叶片2。驱动盘5的中央部位有一个突起6。旋转轴4安装在突起6中，并通过旋转轴5的旋转，使驱动盘5和所有叶片2按预定方向(如图1箭头所示方向)旋转。一个环形的连接环7位于叶片2的第二端(风扇1的吸气侧)，连接环7使所有叶片2相互连接，起强化结构的作用。
一个机罩(未示出)位于多叶片风扇部分3的周围，以容纳多叶片风扇1并构成离心式送风机，机罩上有空气进口和出口，该罩可以是蜗壳形或圆筒形。
每个叶片2的结构如图3所示。沿气流方向(沿着叶片2从风扇1内侧向外侧的方向)的每个叶片2的从径向内侧端11至径向中间部分12的叶片第一半部分13，其负压面14的横截面的形状由折线17构成。在此实施例中，在沿气流方向的前缘部分15，尤其是包括叶片第一半部分13的前缘部分15中的在风扇1圆周方式上的最突出部分16的区域由折线17构成。
如图3和图5所示，折线17由多条线18，19和20(多条线段)顺序连续连接构成，折线17整体上由径向内侧指向径向外侧。在此实施例中负压面上的构成折线17的线段，其相邻线段间的夹角X、Y、Z都大于180度。而且，夹角X、Y、Z，沿气流方向，即从线段18至20的方向，是递减的(X＞Y＞Z)。
进一步地，如图3所示，半径为rn的圆，其半径rn由每一叶片2上沿气流方向(沿每一叶片2从风扇的径向内侧指向径向外侧的方向)的径向中间部分12与风扇的旋转轴8(如图1，图2所示)之间的连线所限定，这个圆的切线与上述中间部分12处的叶片表面的夹角记为βn(βn为βn大于90度一侧的角)；另一个圆半径为r2，半径r2由叶片2的径向外侧端21与风扇旋转轴8之间的连线所限定，这个圆的切线与叶片径向外侧端21处的叶片表面的夹角记为β2(β2为β2大于90度一侧的角)。满足下列关系式。
β2-5≤βn≤β2+5
满足下列关系式更好，
β2≤βn≤β2+5
另外，在中间部分12至径向外侧端21的全长上在βn连续的条件下，使βn＝β2。在图3中，半径r1为连接叶片2的径向内侧端11和风扇旋转轴8之间的线段。
在此实施例中，每个叶片2的叶片第一半部分13，即从径向内侧端11至径向中间部分12，其横截面为机翼形截面，在沿其延展方向，叶片的厚度增加后又减小。另外，叶片第二半部分22，其从径向中间部分12至径向外侧端21延展，该叶片第二半部分22以一个大致不变的厚度形成。
尽管在此实施例中，叶片第一半部分13的横截面为机翼形，但只要满足上述βn和β2的关系式被满足，叶片从径向内侧端至径向外侧端的全长上可以以一个不变的厚度形成。
这种构造的多叶片风扇1的运行将通过与普通构造对比进行解释。
在如图6和图7所示的普通构造中，叶片70第一半部分74的前缘部分75的负压面76为一曲面，从径向内侧端79至径向外侧端72的方向上，叶片的厚度在增加之后又减少。
图4示出了本发明上述实施例的气流状态，本发明的风扇的运行将通过与图7所示普通构造下的气流状态对比进行解释。
在普通构造中，如图7所示，在叶片70的负压面76侧上，脱离气流形成的脱离层77以前缘部分最突出部分80为脱离起点开始产生，伴随这一现象可能产生湍流噪声，由此，气流变得不稳定，并可能难以抑制这种噪声。而且，当负压面76上形成有脱离气流层77时，气流向相邻叶片的正压面78偏转，气流变得不稳定，并且压力损失增大。
另一方面，在本发明的实施例中，如图4所示，因为前缘部分15的负压面14的截面形状形成为折线17，沿折线17的各线段18，19，20形成一个薄的湍流分界层24。因此，脱离层25的起点，沿气流方向朝叶片2的后部移动。结果，因为叶片第一半部分13尤其是前缘部分15的负压面14上产生脱离层25，以及由脱离层25的产生所导致的叶片2间气流向相邻叶片的正压面23的偏转，还有湍流噪音的产生都被抑制了，所以防止或抑制了叶片间的压力损失和噪声。
而且，在此实施例中，因为抑制叶片间气流的偏转几乎没有改变气流在叶片2前缘部分15上的入口角，在防止运行点压力损失小的条件下气流入口角变成一个不合适的角的同时，在低压损失至高压损失这一宽泛的条件范围内气流的脱离也被恰当地抑制了。所以，在多叶片风扇的运行点处能提高风扇效率，减少噪音，尤其是当此多叶片风扇用于汽车空调系统的送风机时。
因此，本发明的离心式多叶片风扇特别适用于汽车空调系统的送风机。
本发明在结合优选实施例得到描述，本领域的技术人员也应该了解，上述优选实施例的变动和修改也没脱离本发明的范围。在本领域技术人员考虑本发明的说明书以及本发明所公开的实施例后，其它的实施例将会变得很明显。可以看出，说明书以及描述的实施例仅仅作为示范，本发明所要求的实际的保护范围由下面的权利要求表述。