CN102269169A - 贯流风机及具有其的空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种贯流风机及具有其的空调器。根据本发明的贯流风机包括：贯流风轮、后导风蜗壳和蜗舌连体蜗壳，蜗舌连体蜗壳包括蜗舌和前导风蜗壳，蜗舌具有朝向贯流风轮的导风表面，导风表面在平行于贯流风轮轴向的蜗舌长度方向上包括位于两侧的两侧部位和位于中间的中间部位，中间部位设置有气流梳理结构，气流梳理结构具有朝向贯流风轮突伸的凸形部。根据本发明的空调器，包括前面所述的贯流风机。根据本发明的贯流风机，降噪效果好，成本低，且容易制造。
Description
技术领域
本发明涉及制冷领域，更具体地，涉及一种贯流风机及具有其的空调器。
背景技术
贯流风机在工业上又常称为横流式风机、线流式风机。参见图1和图2，贯流风机包括：贯流风轮3和贯流风机的风道，贯流风机的风道由后导风蜗壳2和蜗舌连体蜗壳1所围成的进出风通道形成，图中A所指示的范围为贯流风机的进风范围。结合参考图1所述的空调器结构，可以看出，贯流风机设置在空调器壳体内，空气从空调器的进风格栅5进入空调器壳体内部，经过设置在贯流风叶和进风格栅之间的蒸发器4换热后从贯流风机的风道系统排出。这种贯流风机结构相对简单，具有薄而细长的出口截面，基本不改变气流的流动方向等特点。这种贯流风机的动压较高，气流不乱，可产生扁平且高速的的气流，而且气流横向均匀，到达的时间长，噪音较低。随着人们生活水平的提高，对工作和生活中的噪声要求也不断提高，对贯流风机的气动特性和噪声的降低提出更高的要求。
贯流风机噪声值主要取决于气动噪声，由空气在贯流风机内的不均匀流动引起。气动噪声通常包括两个部分，即旋转噪声和紊流噪声。旋转噪声的特点是频率离散，所以又称离散频率噪声；紊流噪声又称涡流噪声，它的特点是频率较宽，为连续频谱噪声，所以也称宽频噪声，它是由于气流流经叶片时，产生紊流附面层及旋涡与旋涡分裂脱体，而引起叶片上压力脉动造成的，它是贯流风机的另一主要噪声源。旋转噪声通常集中在噪声谱的中、低频段，人耳较为敏感；紊流噪声则是连续谱，通常不影响音质。
贯流风机内部空气流动(简称为内流区)取决于两方面，其一是蜗舌连体蜗壳1确定的内流区偏心涡的位置和大小；其二是后导风蜗壳2的形式决定的贯流风轮出口气流速度转化为静压力。因为后导风蜗壳2以贯流风机偏心涡涡心位置为圆心的同心圆进行修正，所以贯流风机整个气流流动受蜗舌连体蜗壳1的影响最大。蜗舌连体蜗壳1又由蜗舌10及其安装基体——前导风蜗壳12构成，前导风蜗壳12的型线通常为与气流方向基本一致的弧线或直线。内流区偏心涡的位置和大小取决于贯流风轮与蜗舌连体蜗壳1的间隙(简称为蜗舌间隙)，这里的蜗舌间隙主要由蜗舌10跟贯流风轮3的位置决定，因此决定贯流风机性能和噪声的关键因素是蜗舌10的结构设计。改变蜗舌10的形状和与贯流风轮3之间的间隙，也就改变了蜗舌间隙的大小和位置。蜗舌10的截面形状可以与贯流风轮3是同心圆弧或非同心圆弧。从贯流风机的基本流动机理以及一些试验结果可以总结出：当蜗舌间隙较大时，内流区的偏心涡核区、循环回流区、内回流区等流动区域增大。由于偏心涡增大，贯流风轮内部的循环气流增加，贯流区域减小，降低了贯流风机的气动噪音，但噪声降低的同时贯流风机的贯流空气量降低。适当减小涡舌间隙，可使贯流风轮内部的循环气流减少，主流区流量增大，从而增加贯流风机的流量和压头，但过小的蜗舌间隙将增加系统的阻力，使贯流风机效率降低，从而降低整个贯流风机的性能，如风量、风压等，且使贯流风机的气动噪音提高。
降低贯流风机旋转噪声的一个有效手段是防止贯流风轮3的叶片周向均匀布置，例如中国专利申请号为99106786、95100629、00123848中公布的，采用多节组合贯流风轮分段错位安装、不等节距的叶片周向分布、叶片倾斜安装、每组叶片均匀增大角度等方式都可以降低旋转噪声。其中采用不等节距的叶片周向分布，能改善贯流风机内部流动状态，使流动更加均匀。
在蜗舌设计方面，人们也通过根据贯流风机内部空气流动的二元性设计了二维特性的蜗壳型线(包括后导风蜗壳2和蜗舌连体蜗壳1)，通过优化蜗壳型线抑制湍流的发生及其引起的噪声。另外，专利号为ZL200520063602.8，申请号为200810199001.8的专利分别从离散旋转噪声频谱的角度，提出了在轴向方向上对蜗壳型线进行再设计，对蜗舌在轴向进行改造，使蜗舌具有三维设计特征，将蜗舌在平行于旋转轴的轴向方向上与贯流风轮的贯流风轮外缘之间的距离为变化值，在蜗舌轴向整体做成齿状、波纹状或斜歪扭状，以抑制贯流风轮的高次谐波，降低噪音。
但是，由于贯流风轮3在高速旋转时对气体做功，贯流风轮本身会也受到气流的反冲击力的作用，贯流风机内部流动的偏心涡的位置也处于一种运动状态，叶片通道出流与蜗舌10的作用力也是一种脉动力，因此贯流风轮3在旋转时还处于径向和轴向的摆动状态；将贯流风轮3作为一个两端简支的回转轴系统，由于贯流风轮3不可避免的具有一定柔性，而且贯流风轮3的动平衡性能处于一定的范围内，贯流风轮3中间部位的径向位移会大于两端的位移。前述两种因素，使得贯流风轮3在旋转时产生径向和轴向的振动，会使得多节组合式贯流风轮内部不但产生轴向运动气流，也使得涡心处于一种跳动状态，显然，这种振动形式对于贯流风机的性能和噪声是非常不利的，使得贯流风机中间部位的不均匀气流成为贯流风轮的主要噪声源。
而以上所述的多个专利中，都没有对贯流风轮3因旋转产生的反作用力和离心力等振动因素加以考虑，所以对贯流风机因上述振动因素引起的气流流动不均而产生的噪音没有针对性。目前应用的恒距蜗舌(统称直线蜗舌)贯流风机降低总噪声和刺耳音的效果均不够理想；齿状和斜歪扭状的不恒距蜗舌贯流风机，需要在蜗舌的整个长度上，都做出齿状，形状复杂，制作工艺难度大成本也高。因此，设计一种针对贯流风轮旋转振动状态所产生的主要噪声源位置进行改造的蜗舌和应用这种蜗舌的贯流风机，对改善整机噪声有很大的意义。
发明内容
本发明旨在提供一种贯流风机及具有其的空调器，以解决现有技术的贯流风机不能针对贯流风轮的振动形式有效降噪的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种贯流风机，包括：贯流风轮、后导风蜗壳和蜗舌连体蜗壳，蜗舌连体蜗壳包括蜗舌和前导风蜗壳，蜗舌具有朝向贯流风轮的导风表面，导风表面在平行于贯流风轮轴向的蜗舌长度方向上包括位于两侧的两侧部位和位于中间的中间部位，中间部位设置有气流梳理结构，气流梳理结构具有朝向贯流风轮突伸的凸形部。
进一步地，中间部位的气流梳理结构为凸台。
进一步地，凸台上设有多个按一定间隔排布的梳理筋条；各梳理筋条的延伸方向与蜗舌长度方向均形成夹角。
进一步地，中间部位的气流梳理结构包括多个形成于导风表面上并按一定间隔排布的梳理筋条；各梳理筋条的延伸方向与蜗舌长度方向均形成夹角。
进一步地，中间部位的气流梳理结构包括沿贯流风机进出风方向依次设置的凸形条、多个梳理筋条；其中，凸形条沿蜗舌长度方向延伸；多个梳理筋条沿贯流风机进出风方向延伸，多个梳理筋条按照一定间隔沿蜗舌长度方向并排设置。
进一步地，凸形条的高度与梳理筋条的高度相同。
进一步地，梳理筋条的高度为1.5～10mm，宽度为1.5～3.5mm，相邻两梳理筋条的间距为梳理筋条宽度的1～2倍。
进一步地，各梳理筋条均呈齿状，且各梳理筋条均垂直于蜗舌长度方向。
进一步地，各梳理筋条均呈波纹状。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种空调器，包括前面所述的贯流风机。
根据本发明的技术方案，由于在导风表面平行于贯流风轮轴向的蜗舌长度方向上的中间部位设置有气流梳理结构，该气流梳理结构具有朝向贯流风轮突伸的凸形部，通过设置该气流梳理结构，调整了贯流风机对应于贯流风轮中部的蜗舌间隙，顺应贯流风轮高速旋转时产生径向晃动的状态，能够抑制贯流风机在实际运行中贯流风轮中部径向晃动大造成的蜗舌间隙偏离设计值的问题，相应地修正了贯流风轮中部的负荷，符合贯流风轮中部出风大于两侧的做功状态，改善了贯流风叶叶轮偏心涡的跳动和紊流噪声，降低了贯流风轮的振动强度，避免了因贯流风轮中间部位的剧烈振动引起的气流紊乱并产生噪声的问题，从而降低了贯流风机的整体噪音。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了现有技术的贯流风机的截面结构；
图2示意性示出了现有技术中使用贯流风叶的空调器的截面结构；
图3示意性示出了本发明第一实施例的贯流风机沿蜗舌长度方向的截面结构；
图4示意性示出了本发明第二实施例的贯流风机沿蜗舌长度方向的截面结构；
图5示意性示出了本发明第三实施例的贯流风机沿蜗舌长度方向的截面结构；
图6和图7分别示意性示出了本发明第四实施例的贯流风机的局部结构。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图3，示意性示出本发明第一实施例的贯流风机沿蜗舌长度方向的截面结构。本发明中蜗舌长度方向指与贯流风轮轴向平行的方向。
结合参考图1和图2，贯流风机包括：贯流风轮3、后导风蜗壳2和蜗舌连体蜗壳1，蜗舌连体蜗壳1包括蜗舌10和前导风蜗壳12。可以结合参见图1，后导风蜗壳2的截面形状包括底盘引流线21、后导风蜗壳型线22，以及底盘出风口导流线23，蜗舌连体蜗壳1的截面形状包括蜗舌型线(形成于蜗舌10上)和前导风蜗壳型线(形成于前导风蜗壳12上)。其中，蜗舌10具有朝向贯流风轮3的导风表面101，导风表面101的中间部位设有气流梳理结构，该气流梳理结构为朝贯流风轮3突伸的凸台101a，使导风表面101沿蜗舌10长度方向的截面呈中间高两边低的凸型结构。
根据本发明的贯流风机，通过在导风表面101的中间部位设置凸台型的气体梳理结构，减小了蜗舌中间部位与贯流风轮外缘的间隙，符合贯流风轮3高速旋转时产生径向晃动的状态，抑制贯流风机在实际运行中因贯流风轮3中部径向晃动大造成的蜗舌间隙偏离设计值的问题，相应地修正了贯流风轮3中部的负荷，符合贯流风轮3中部出风大于两侧的做功状态，达到了降低贯流风轮的振动强度，避免因贯流风轮3中间部位的剧烈振动引起的气流紊乱并产生噪声的问题，从而降低了贯流风机的整体噪音。
而且根据本发明的贯流风机，因蜗舌10的导风表面中间部位具有突伸的气流梳理结构，使得导风表面101沿蜗舌10长度方向上与贯流风轮3边缘的距离产生变化，这样蜗舌10在轴向上对贯流风轮3产生干涉错开的压力脉动，抑制贯流风轮3叶片产生的旋转谐波叠加，这样消除了在贯流风轮3旋转过程中因为旋转频率谐波形成的刺耳噪声的作用。同时还改善了贯流风轮偏心涡的跳动，改善紊流噪声，最终改善贯流风机音质，控制整机噪声水平。根据本发明的贯流风机结构简单、制造成本低即可达到很好的降低噪音的效果。
例如应用本发明第一实施例贯流风机的空调机机身约长800mm，贯流风轮由32个叶片组成，其结构尺寸为92mm(直径)×650mm；贯流风轮由9节叶轮组合而成，相邻两节叶轮直叶片之间错开约1/2布置，凸型结构的导风表面的两侧与贯流风轮的蜗舌间隙为6mm，高风档转速1260rpm。蜗舌导风表面101的凸台101a大致对应于9节叶轮中第5节叶轮的位置。中间凸出部位之外的导风表面与贯流风轮的间隙距离为6mm，导风表面的中间凸台101a相的高度约为0.6mm，即导风表面101与贯流风轮3外缘间隙呈中间小两端大分布。
参见图4，示意性示出本发明第二实施例的贯流风机沿蜗舌长度方向的截面结构。
与上述第一实施例的不同之处在于，凸台101a上面还设有多个梳理筋条101b，多个梳理筋条101b可以沿蜗舌10长度方向按照一定间隔均匀排布在凸台101a上，各梳理筋条101b的延伸方向与蜗舌10长度方向形成夹角。各梳理筋条101b可以为截面呈梯形的齿型条，各齿型条均垂直于蜗舌长度方向。由于上述齿型条的存在，梳理了贯流风轮3边缘与蜗舌10间的气流，使得气流均匀，进一步达到降低刺耳呼啸声、改善音质的目的。当然，梳理筋条101b还可以有其他合适的结构，例如呈波纹状或者具有扭曲的斜歪扭状。
参见图5，示意性示出本发明第三实施例的贯流风机沿蜗舌长度方向的截面结构。与本发明第二实施例的不同之处在于，导风表面101的中间部位的多个梳理筋条101b直接形成于导风表面101上，多个梳理筋条101b形成气流梳理结构。
居于导风表面101中间的多个梳理筋条101b，同样符合贯流风轮3中部出风大于两侧的做功状态和贯流风轮3高速旋转时产生径向晃动的状态，修正了贯流风轮3中部的负荷，降低贯流风轮3中间部位的振动，相应地抑制贯流风轮3旋转过程中因为频率谐波形成的刺耳噪声，梳理了贯流风轮3边缘与蜗舌10间的气流，使得气流均匀，进一步达到降低刺耳呼啸声、改善音质的目的。
图6和图7示出了本发明的第四实施例的局部截面结构。如图所示，与上述第一实施例的不同之处在于，导风表面101的中间部位的气流梳理结构包括沿贯流风机进出风方向依次设置的凸形条101c和多个梳理筋条101b，多个梳理筋条101b按照一定间隔沿蜗舌10长度方向并排设置。凸形条沿蜗舌长度方向延伸；多个梳理筋条沿贯流风机进出风方向延伸。其中，凸形条101c用于降低蜗舌10和贯流风轮3的间隙，梳理筋条101b用于梳理空气流动，使贯流风机内气流均匀，达到降低噪音的效果。本实施例中的梳理筋条可以采用第一实施例中的梳理筋条的结构。
进一步地，凸形条101c的高度和梳理筋条101b的高度相同，使导风表面101中间部位与贯流风轮3外缘的间隙小于两端与贯流风轮3外缘的间隙。针对不同规格的贯流风机，梳理筋条相对于导风表面的高度可以为1.5～10mm，宽度可以为1.5～3.5mm，相邻两所述梳理筋条的间距可以为所述梳理筋条宽度的1～2倍，以达到最好的降噪效果。
例如应用本发明第四实施例贯流风机的空调机机身约长800mm，贯流风轮由32个叶片组成，其结构尺寸为92mm(直径)×650mm；贯流风轮由9节叶轮组合而成，相邻两节叶轮直叶片之间错开约1/2布置，凸型结构的导风表面的两侧与贯流风轮的蜗舌间隙为6mm，高风档转速1260rpm。
梳理筋条101b的分布范围和凸形条101c的长度大概为多节叶轮中单节叶轮的长度，且大致对应于9节叶轮的第5节叶轮的位置。其中，梳理筋条为10个齿形条，高度约为2mm，宽度为2.5mm，齿形条之间间距为3.5mm，凸型条101c的高度与齿形条101b的高度不相同，为0.5mm。
需要说明的是，上述实施例中例举了几种蜗舌10的导风表面101呈中间高两端低结构的具体实施方式，容易理解，导风表面101的结构并不限于上面几种具体的实施方式，导风表面的中间凸出部位的位置和长度范围还可以有多种变化形式，导风表面101只要形成中间高两端低，使导风表面101与贯流风轮3的外缘间隙呈中间小两端大以降低贯流风轮的振动，使气流在贯流风机内均匀流动，进而降低噪音的效果即可。
实验证明，根据本发明的贯流风机比普通的直蜗舌的贯流风机在同等风量情况下，噪音小1～2db(A)。
本发明还提供了一种空调器，包括前面所述的贯流风机。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种贯流风机，包括：贯流风轮(3)、后导风蜗壳(2)和蜗舌连体蜗壳(1)，所述蜗舌连体蜗壳(1)包括蜗舌(10)和前导风蜗壳(12)，所述蜗舌(10)具有朝向所述贯流风轮(3)的导风表面(101)，其特征在于，
所述导风表面(101)在平行于所述贯流风轮(3)轴向的蜗舌长度方向上包括位于两侧的两侧部位和位于中间的中间部位，所述中间部位设置有气流梳理结构，所述气流梳理结构具有朝向所述贯流风轮(3)突伸的凸形部。
2.根据权利要求1所述的贯流风机，其特征在于，所述中间部位的所述气流梳理结构为凸台(101a)。
3.根据权利要求2所述的贯流风机，其特征在于，
所述凸台(101a)上设有多个按一定间隔排布的梳理筋条(101b)；
各所述梳理筋条(101b)的延伸方向与所述蜗舌长度方向均形成夹角。
4.根据权利要求1所述的贯流风机，其特征在于，
所述中间部位的所述气流梳理结构包括多个形成于所述导风表面上并按一定间隔排布的梳理筋条(101b)；
各所述梳理筋条(101b)的延伸方向与所述蜗舌长度方向均形成夹角。
5.根据权利要求1所述的贯流风机，其特征在于，
所述中间部位的所述气流梳理结构包括沿所述贯流风机进出风方向依次设置的凸形条、多个梳理筋条；
其中，所述凸形条(101c)沿所述蜗舌长度方向延伸；
所述多个梳理筋条(101b)沿所述贯流风机进出风方向延伸，所述多个梳理筋条(101b)按照一定间隔沿所述蜗舌长度方向并排设置。
6.根据权利要求5所述的贯流风机，其特征在于，所述凸形条(101c)的高度与所述梳理筋条(101b)的高度相同。
7.根据权利要求6所述的贯流风机，其特征在于，所述梳理筋条(101b)的高度为1.5～10mm，宽度为1.5～3.5mm，相邻两所述梳理筋条的间距为所述梳理筋条宽度的1～2倍。
8.根据权利要求3或4或5所述的贯流风机，其特征在于，各所述梳理筋条(101b)均呈齿状，且各所述梳理筋条均垂直于所述蜗舌长度方向。
9.根据权利要求3或4或5所述的贯流风机，其特征在于，各所述梳理筋条(101b)均呈波纹状。
10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的贯流风机。
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