低噪声轴流风机及其使用方法与流程

1.本发明涉及通风设备，更具体地说，它涉及一种低噪声轴流风机及其使用方法。


背景技术：

2.轴流风机，用途非常广泛，就是与风叶的轴同方向的气流，如电风扇，空调外机风扇就是轴流方式运行风机。之所以称为“轴流式”，是因为气体平行于风机轴流动。轴流式风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合。轴流式风机固定位置并使空气移动。轴流风机主要由风机叶轮和机壳组成，结构简单但是数据要求非常高，当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，然后流入导叶。导叶将偏转气流变为轴向流动，同时将气体导入扩压管，进一步将气体动能转换为压力能，最后引入工作管路。
3.轴流风机在使用时会产生噪声，轴流风机含有各种噪声源，其中气动噪声是主要的,其它如机械噪声、电磁噪声等,在风机正常运行条件下都是次要的。根据轴流风机产生噪声的频谱分析,其特点为在宽频带上叠加离散频率的频带,因而风机的噪声有两种产生的机理:宽频带的涡流噪声和离散峰值的旋转噪声。
4.涡流噪声是由具有随机性质的脉动力引起的，其产生的机理可以从以下四个方面进行分析:
5.1.叶片表面上的气流形成紊流附面层后，附面层中气流紊流的压力脉动作用于叶片产生了噪声。紊流附面层发展越严重，所产生的噪声也越强。
6.2.气流流经叶片时，由于附面层发展到一定程度，特别是气道扩压度较大时，会产生涡流脱离，涡流脱离将引起较大的脉动，经典的例子是卡门涡街。周期性的涡流脱离将导致相应环量的改变，也使叶片上气流作用力发生变化，使叶片的气动性能变坏，以致于辐射出很强的噪声。此外，叶片尾缘的涡流脱离若被后面的叶片撞击，噪声将更大。
7.3.由于束流的紊流度引起叶片作用力的脉动造成噪声。当具有一定紊流度的气流流向叶片时，叶片前缘各点冲角的大小，将取决于气流平均速度和瞬时扰动速度。在紊流情况下，瞬时扰动速度是明显无规律变化的，因而也使冲角产生无规律的变化，导致升力的无规律脉动而产生噪声。
8.4.当气流流经轴流风机通道时，叶片凹面压力大于凸面压力，形成压差，在叶片端面气流从凹面流向凸面，形成二次涡流噪声。
9.旋转噪声是由于工作轮上均匀分布的叶片打击周围的气体介质，引起周围气体压力脉动而产生的噪声。这种噪声具有周期性，在频谱上表现为离散峰值，其频率与风机转速有关因而常称之为旋转噪声。
10.现有一种常规的风机降噪方案，即以流体力学及气动声学的原理为依据，从工程仿生学角度出发，在典型动物飞行无声理论的基础上，应用仿生改形技术，在叶片的尾缘设置锯齿，能有效降低轴流风机的噪音。
11.根据轴流风机转速的不同，锯齿的间距、齿高等均会对降噪效果有影响，一种锯齿
的形状以及排布在风机不同转速的情况下，降噪效果有所不同，很多情况下不能达到最好的降噪效果，使得仿生锯齿降噪的方法具有局限性。
12.因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。


技术实现要素：

13.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供低噪声轴流风机及其使用方法。
14.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种低噪声轴流风机，包括风筒和风机叶轮，所述风机叶轮包括若干叶片，所述叶片的尾缘活动连接有若干仿生锯齿，所述仿生锯齿和叶片沿仿生锯齿的齿高方向相对滑动且通过紧固件实现固定，若干所述仿生锯齿通过间距等距变化机构实现若干仿生锯齿间距同步变化。
15.通过采用上述技术方案，通过松动紧固件，从而可调节仿生锯齿和叶片之间的距离，从而改变仿生锯齿的齿高，而后通过紧固件实现固定，通过等距变化机构改变仿生锯齿之间的距离，且改变距离的过程中，相邻仿生锯齿之间等距变化，方便调节仿生锯齿之间的间距，且保持调节后的精度，通过改变仿生锯齿的间距以及齿高，从而使得风机在不同转速下均能保持最好的降噪效果，提高风机的实用性。
16.本发明进一步设置为：所述叶片尾缘向内凹陷形成有容腔，所述间距等距变化机构包括一副剪叉臂组件，所述仿生锯齿安装在剪叉臂组件的相交点处，所述叶片的侧壁开设有空腔，所述空腔通过盖板开合，所述空腔的底面开设有与容腔连通的滑槽，所述剪叉臂组件同侧的两端均滑动连接在滑槽内且通过紧固件固定。
17.通过采用上述技术方案，通过打开盖板，通过剪叉臂组件的两端在滑槽内滑动，从而能改变剪叉臂组件的相交点处之间的间距，且为等距变化，从而带动仿生锯齿改变间距，通过紧固件固定，使得仿生锯齿的齿高变化以及间距变化能在完成后同步固定，方便了操作过程，通过盖上盖板，即可封闭空腔，从而保持叶片表面的平整。
18.本发明进一步设置为：所述剪叉臂组件同侧的两端均固定连接有穿过滑槽的移动轴，所述滑槽的两侧均形成有阵列设置的弧形槽，所述紧固件为与移动轴螺纹连接的转帽，所述转帽嵌入对称设置的两个弧形槽内用于固定移动轴。
19.通过采用上述技术方案，通过转动转帽，即可带动转帽脱离弧形槽，从而方便通过移动轴在滑槽内滑动，调节剪叉臂组件同侧的两端的距离，通过转动转帽使其嵌入弧形槽内，即可固定转帽和移动轴，进而方便保持剪叉臂组件的状态。
20.本发明进一步设置为：所述仿生锯齿上均开设有连通其两侧的通孔，若干所述通孔内安装有同一连接杆，所述连接杆的两端分别抵触容腔的两内侧壁。
21.通过采用上述技术方案，在剪叉臂组件形变时，剪叉臂组件带动仿生锯齿移动，通过连接杆抵触通孔内壁，从而使得仿生锯齿会沿着连接杆的长度方向移动，进而对仿生锯齿的移动起到导向作用，保持仿生锯齿沿叶片的转动方向设置。
22.本发明进一步设置为：所述剪叉臂组件的交叉点处均固定连接有定位轴，所述容腔内壁上开设有呈井字形设置且容纳定位轴移动的导向槽。
23.通过采用上述技术方案，通过定位轴在导向槽内移动，从而对剪叉臂组件的形变起到导向作用，进而使得剪叉臂组件的形变过程更加平稳。
24.本发明进一步设置为：所述叶片的尾缘朝向中央收束形成有导向面，所述导向面的边沿抵触仿生锯齿用于实现仿生锯齿和叶片的平滑过渡。
25.通过采用上述技术方案，导向面能使得叶片的尾缘和仿生锯齿之间平滑过渡，从而使得气流能沿导向面流动至仿生锯齿处，从而减少涡流的产生和脱落，提高风机的降噪效果。
26.本发明进一步设置为：所述风筒由内而外依次包括内层、厚离心玻璃棉层、阻尼层和外层，所述内层上开设有若干阵列分布的吸音孔。
27.通过采用上述技术方案，吸音孔能有效传导噪音至厚离心玻璃棉层内，厚离心玻璃棉层内的纤维能起到良好的降噪效果，阻尼层能提高外层和厚离心玻璃棉层之间的连接强度，提高风筒的使用寿命。
28.本发明进一步设置为：所述叶片上一体成型有以风机叶轮为圆心的弧形凸条，所述叶片的表面为非光滑表面。
29.通过采用上述技术方案，弧形凸条和非光滑表面可使与叶片相对运动的气流改变方向，从而产生有利于减小切向粘附力的法向微振动,使叶片界面呈不连续分布,进而降低产生的噪音。
30.本发明进一步设置为：所述叶片沿其重心积迭线周向弯曲，所述叶片上开设有若干倾斜设置的气流孔，第一排所述气流孔分布在叶片附面层分离点的前面。
31.通过采用上述技术方案，气流孔改变了叶片表面静压分布，叶片中部位置的静压小于叶顶和叶根，两端端壁的低能流体在压差的作用下流向叶片中部，从而降低了低能流体积聚产生的能量损失，能够减缓涡流的产生与脱落，使流体流动状态更加稳定，从而起到降噪的作用。
32.一种低噪声轴流风机的使用方法，应用于低噪声轴流风机，包括以下步骤s1打开盖板，转动转帽使其脱离弧形槽；s2改变两个移动轴之间的间距，通过剪叉臂组件调动若干仿生锯齿移动并保持等间距设置；s3移动两个移动轴使其在滑槽内移动，带动剪叉臂组件和仿生锯齿移动，改变仿生锯齿的齿高；s4转动转帽使其嵌入弧形槽，盖上盖板。
33.综上所述，本发明具有以下有益效果：通过松动紧固件，从而可调节仿生锯齿和叶片之间的距离，从而改变仿生锯齿的齿高，而后通过紧固件实现固定，通过等距变化机构改变仿生锯齿之间的距离，且改变距离的过程中，相邻仿生锯齿之间等距变化，方便调节仿生锯齿之间的间距，且保持调节后的精度，通过改变仿生锯齿的间距以及齿高，从而使得风机在不同转速下均能保持最好的降噪效果，提高风机的实用性。
附图说明
34.图1为本发明的结构示意图；
35.图2为图1中a部的放大示意图；
36.图3为本发明中风筒的结构示意图；
37.图4为本发明中叶片的局部爆炸图；
38.图5为图4中b部的放大示意图；
39.图6为本发明中叶片的局部剖视图；
40.图7为本发明中剪叉臂组件的局部结构示意图。
41.图中：1、风筒；2、叶片；3、仿生锯齿；4、紧固件；5、容腔；6、剪叉臂组件；7、空腔；8、盖板；9、滑槽；10、移动轴；11、弧形槽；12、连接杆；13、定位轴；14、导向槽；15、导向面；16、内层；17、厚离心玻璃棉层；18、阻尼层；19、外层；20、吸音孔；21、弧形凸条；22、气流孔。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
43.一种低噪声轴流风机及其使用方法，如图1、图2和图3所示，包括风筒1和风机叶轮，其中风筒1由内而外依次包括内层16、厚离心玻璃棉层17、阻尼层18和外层19，内层16上开设有若干圆形且阵列分布的吸音孔20，外层19和内层16均采用不锈钢材质。
44.如图4、图5、图6和图7所示，风机叶轮包括若干叶片2，叶片2的尾缘活动连接有若干仿生锯齿3，若干仿生锯齿3通过间距等距变化机构实现若干仿生锯齿3间距同步变化,具体的，叶片2尾缘向内凹陷形成有容腔5，间距等距变化机构包括一副剪叉臂组件6，剪叉臂组件6为现有技术，故在此不再赘述，仿生锯齿3转动连接在剪叉臂组件6的相交点处，仿生锯齿3上均开设有沿剪叉臂组件6的长度方向且连通仿生锯齿3两侧的通孔，若干通孔内安装有同一圆柱状的连接杆12，连接杆12的两端分别抵触容腔5的两内侧壁，叶片2的侧壁开设有空腔7，空腔7通过盖板8开合，盖板8和叶片2通过四个位于盖板8边角的螺栓固定，空腔7的底面开设有与容腔5连通的滑槽9，剪叉臂组件6同侧的两端均滑动连接在滑槽9内且通过紧固件4固定，仿生锯齿3和叶片2沿仿生锯齿3的齿高方向相对滑动且同样通过紧固件4实现固定，剪叉臂组件6同侧的两端均粘接有穿过滑槽9的移动轴10，滑槽9的两侧均形成有阵列设置的弧形槽11，紧固件4为与移动轴10螺纹连接的转帽，转帽嵌入对称设置的两个弧形槽11内用于固定移动轴10，剪叉臂组件6的交叉点处均一体成型有定位轴13，容腔5内壁上开设有呈井字形设置且容纳定位轴13移动的导向槽14。
45.如1、图2和图4所示，叶片2的尾缘朝向中央收束形成有导向面15，导向面15的边沿抵触仿生锯齿3用于实现仿生锯齿3和叶片2的平滑过渡，叶片2上一体成型有若干以风机叶轮为圆心的弧形凸条21，叶片2的表面为非光滑表面，叶片2沿其重心积迭线周向弯曲，叶片2上开设有若干倾斜设置的气流孔22，第一排气流孔22分布在叶片2附面层分离点的前面。
46.一种低噪声轴流风机的使用方法，应用于低噪声轴流风机，包括以下步骤s1打开盖板8，转动转帽使其脱离弧形槽11；s2改变两个移动轴10之间的间距，通过剪叉臂组件6调动若干仿生锯齿3移动并保持等间距设置；s3移动两个移动轴10使其在滑槽9内移动，带动剪叉臂组件6和仿生锯齿3移动，改变仿生锯齿3的齿高；s4转动转帽使其嵌入弧形槽11，盖上盖板8。
47.工作原理：打开盖板8，从而露出空腔7，通过松动紧固件4，从而可调节仿生锯齿3和叶片2之间的距离，从而改变仿生锯齿3的齿高，具体的，通过转动转帽，即可带动转帽脱离弧形槽11，从而方便通过移动轴10在滑槽9内滑动，调节剪叉臂组件6同侧的两端的距离以及剪叉臂组件6整体的位置，通过剪叉臂组件6的两端在滑槽9内滑动，从而能改变剪叉臂组件6的相交点处之间的间距，且为等距变化，从而带动仿生锯齿3改变间距，在剪叉臂组件6形变时，剪叉臂组件6带动仿生锯齿3移动，通过连接杆12抵触通孔内壁，从而使得仿生锯齿3会沿着连接杆12的长度方向移动，进而对仿生锯齿3的移动起到导向作用，保持仿生锯齿3沿叶片2的转动方向设置，通过定位轴13在导向槽14内移动，从而对剪叉臂组件6的形变
起到导向作用，进而使得剪叉臂组件6的形变过程更加平稳。
48.而后通过紧固件4实现固定，具体的，通过转动转帽使其嵌入弧形槽11内，即可固定转帽和移动轴10，进而方便保持剪叉臂组件6的状态，而后通过盖上盖板8并将盖板8和叶片2栓接，即可封闭空腔7，从而保持叶片2表面的平整。
49.通过等距变化机构改变仿生锯齿3之间的距离，且改变距离的过程中，相邻仿生锯齿3之间等距变化，方便调节仿生锯齿3之间的间距，且保持调节后的精度，通过改变仿生锯齿3的间距以及齿高，从而使得风机在不同转速下均能保持最好的降噪效果，提高风机的实用性，导向面15能使得叶片2的尾缘和仿生锯齿3之间平滑过渡，从而使得气流能沿导向面15流动至仿生锯齿3处，从而减少涡流的产生和脱落，提高风机的降噪效果，弧形凸条21和非光滑表面可使与叶片2相对运动的气流改变方向，从而产生有利于减小切向粘附力的法向微振动,使叶片2界面呈不连续分布,进而降低产生的噪音，而气流孔22的设置，改变了叶片2表面静压分布，叶片2中部位置的静压小于叶顶和叶根，两端端壁的低能流体在压差的作用下流向叶片2中部，从而降低了低能流体积聚产生的能量损失，能够减缓涡流的产生与脱落，使流体流动状态更加稳定，从而起到降噪的作用，吸音孔20能有效传导噪音至厚离心玻璃棉层17内，厚离心玻璃棉层17内的纤维能起到良好的降噪效果，阻尼层18能提高外层19和厚离心玻璃棉层17之间的连接强度，提高风筒1的使用寿命。
50.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。