[发明专利]轴流风机

说明书

本发明一般涉及到轴流风机，特别是，以低的风机气流湍流和低噪音运行的高效轴流风机。

以轴流风机用于通风和冷却的各地方，包括从私人电脑壳到整个建筑物。轴流风机包括一多叶片的叶轮并可以或也可以不包括一风机罩，它有助于引导空气通过叶片，当叶轮被风机电机转动时，通过叶片的空气压力减低，这导致产生空气连续地朝向风机运动。而后风机叶片升高压力，将空气从风机后方向外侧推动。移动的空气产生一稳定的气流，该气流可用于通风和冷却特定的区域。

虽然轴流风机在通风和冷却上极为有用，它们一般限制在最大为60%到65%的运行效率。对于许多必须冷却的装置，需要大量利用能源来运行的部件就是风机，所以，改进风机的效率能大大改善这种装置的整机效率。

许多传统的风机效率低的原因在于当空气流过风机叶片运动时和排出风机罩时有湍流。湍流是通过风机的空气的一种随意流动，而不是定向流动，结果，风机电动机必须花费能量以克服湍流和推动空气通过风机。湍流还产生大量的不需要的噪音。例如，用于小的设备和个人计算机的风机，能产生影响否则较为安静的环境噪音。在大型建套物中须小心处理由较大型的取暖、通风和空调系统的风机产生的噪音与该建筑物内的居住者之间的隔离问题。

传统的风机的另一个限制是，它必须有一个相对窄的工作速度范围和条件。如果通过风机的气流低于风机工作所要求的最低值，则能发生失速状态。在失速状态中空气停止在风机叶片表面上的平稳流动并剧烈地从叶片上分离开。气流的剧烈分离开大大增加了湍流，湍流减少气流量并使通过风机的压力升高，从而增加风机产生的噪音。在严重失速的情况下，便发生强烈振动，以致能破坏风机。

最后，污染、灰尘、昆虫或类似物在叶片上的积聚因减小了通过风机的空气流和升高其压力从而降低了风机的性能。这些减量本身又使风机效率降低，并且增加风机的噪音级。过量的污物、灰尘和昆虫积聚能有效减小气流，可以导致风机进入严重的失速状态。如果风机仍在这样条件下运行，便能破坏风机。

从前面的讨论中，应当清楚地看到，对于轴流风机需要提出在相对宽的工作条件范围内提供更大的效率并减小噪音的要求。本发明满足了这个要求。

本发明提供一种轴流风机，该轴流风机具有这样的构形，使得在将空气送入风机并经过风机叶片时，有效地减少由空气承受的的湍流。通过提供一种具有圆形钟形承口表面的风机罩和轮毂来减小湍流，这些表面实际上与进入风机的空气路径相一致，并在空气通过钟形承口表面运动时能使气流平稳地流动。通过构造该风机叶片的构形成可进一步减小湍流，可确保叶片具有促进气流平稳地流动的压力分布和失速特性，和确保在叶片轮毂上的空气速度近似等于叶片翼梢上的空气速度。构造成具有这些特征的轴流风机获得大于80%的工作效率，并在较大条件范围内工作而不遭受风机失速，与可比输出的普通风机相比，还降低了噪音。

按照本发明，风机罩从风机叶片的前导边沿的前端延伸超出风机叶片的出气边沿的一个点上，风机罩钟形承口设定为一曲面，该曲面一般限定为抛物面或椭圆面的形状，具体地说，风机罩钟形承口的形状由等式

y = (2 p x )12]]>

给出，其中x是沿着风机罩的内表面的轴距，y是垂直于x轴的距离，位于风机罩前导边沿上的两个轴的交点为原点，P是一预定恒量，该恒量决定风机罩钟形承口的抛物面的曲率。

轮毂具有一比较平坦的中间平面和在周缘上弯曲的钟形承口表面，该表面为与风机罩钟形承口表面相类似的抛物面，其中y是沿轮毂外表面的轴距，x是与y轴垂直的距离，位于轮毂平坦表面上的两轴的交点为原点，P是一预定恒量，该恒量决定轮毂钟形承口的抛物面曲率。为便于制造，风机罩钟形承口和轮毂钟形承口的抛物面形状可制成近似于圆形，其直径选择成可与抛物面上大约90°弧的形状部分相一致，圆形虽比抛物面形更易制造，但也一样能提供许多抛物面形所能获得的益处。