CN104329271B - 风机及具有其的空调 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了风机及具有其的空调。该风机包括：蜗壳，蜗壳包括间隔设置的蜗壳前段和蜗壳后段，蜗壳前段与蜗壳后段围成沿绕蜗壳周向一周的出风口，蜗壳前段具有沿轴向贯穿蜗壳前段的进风口，出风口与进风口连通；叶轮，叶轮设置在蜗壳前段与蜗壳后段之间，且对应于出风口。该风机可以360°出风，换热更均匀。
Description
技术领域
本发明涉及空气调节设备领域，具体而言，涉及一种风机及具有其的空调。
背景技术
目前大部分空调均为单向出风式结构，该类出风结构使得空调对于各方向的换热效果不一致，这样使得室内温度不均匀，易造成室内环境的热舒适性差。由于离心风机在蜗壳内部流动呈现出较明显的非对称性，较冗长的蜗壳流道虽然能使气体较平稳流出，但其无法完全利用叶轮各个出口角度气体，综合而言单向出流方式对于室内换热均匀性与风机特性均较为不利。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种风机及具有其的空调，以解决现有技术中的风机出风方向单一的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种风机，风机包括：蜗壳，蜗壳包括间隔设置的蜗壳前段和蜗壳后段，蜗壳前段与蜗壳后段围成绕蜗壳周向一周的出风口，蜗壳前段具有沿轴向贯穿蜗壳前段的进风口，出风口与进风口连通；叶轮，叶轮设置在蜗壳前段与蜗壳后段之间，且对应于出风口。
进一步地，蜗壳前段包括集流器，集流器为环形，且集流器具有大截面端和小截面端，由大截面端至小截面端集流器的中心孔的截面积逐渐减小，集流器的小截面端靠近叶轮。
进一步地，集流器的小截面端的内径d1小于叶轮的内径D1。
进一步地，蜗壳前段还包括：叶轮前盘，叶轮前盘固定连接在集流器的小截面端，并沿蜗壳的径向，向远离集流器的方向延伸；挡环，挡环固定设置在叶轮前盘的远离集流器的一端，且沿蜗壳的轴向延伸，挡环的远离叶轮前盘的一端与集流器的大截面端平齐，集流器、叶轮前盘和挡环围成共振腔。
进一步地，叶轮前盘的壁面与叶轮的端面平行，且叶轮前盘与叶轮之间具有第一间隙Δt1，第一间隙Δt1的取值范围为16mm>△t1>2mm。
进一步地，第一间隙Δt1的取值范围为6mm>△t1>4mm。
进一步地，蜗壳前段和蜗壳后段的外径d3相等，蜗壳前段的外径d3大于叶轮的外径D2，且蜗壳前段的外径d3减叶轮的外径D2的值大于0.5倍的叶片型线长度L。
进一步地，共振腔的最大消声频率等于i倍的旋转噪声基频，其中，i为正整数。
进一步地，蜗壳后段包括：环形基板；扩压环，扩压环固定连接在环形基板的外周，并沿蜗壳的径向，向远离叶轮的方向延伸，沿远离环形基板的方向扩压环的截面积逐渐增大。
进一步地，扩压环的外环面的最大截面积S1大于扩压环的内环面的最小截面积S2，且扩压环的外环面的最大截面积S1与扩压环的内环面的最小截面积S2的比值大于1.2。
进一步地，环形基板与叶轮的端面之间具有第二间隙Δt2，第二间隙的取值范围为10mm≥△t2≥2mm。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种空调，包括风机，风机为上述的风机。
进一步地，空调还包括换热器，换热器设置在风机的进风口处。
应用本发明的技术方案，风机包括蜗壳和叶轮。其中，蜗壳包括间隔设置的蜗壳前段和蜗壳后段，蜗壳前段与蜗壳后段围成绕蜗壳周向一周的出风口，蜗壳前段具有沿轴向贯穿蜗壳前段的进风口，出风口与进风口连通，蜗壳用于对叶轮引入的风进行整流，并通过出风口送出，蜗壳的出风口为绕蜗壳的周向一周的出风口，因而能够实现360°出风口，以此解决单方向出风造成的换热不均的问题，同时能够增大出风量，减少风量损失。叶轮设置在蜗壳前段与蜗壳后段之间，且对应于出风口，通过叶轮的转动引风。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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示出了根据本发明的实施例的风机的侧视示意图；以及
图2示出了图1中的风机的A-A向剖视图；
图3示出了根据本发明的实施例的带有换热器的风机的剖视图；
图4示出了根据本发明的实施例的风机的风路图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、蜗壳；11、蜗壳前段；111、集流器；112、叶轮前盘；113、挡环；114、共振腔；12、蜗壳后段；121、环形基板；122、扩压环；13、出风口；14、进风口；20、叶轮；30、换热器；40、电机。
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。
如图1至4所示，根据本发明的实施例，风机包括蜗壳10和叶轮20。其中，蜗壳10包括间隔设置的蜗壳前段11和蜗壳后段12，蜗壳前段11与蜗壳后段12围成绕蜗壳10周向一周的出风口13，蜗壳前段11具有沿轴向贯穿蜗壳前段11的进风口14，出风口13与进风口14连通，蜗壳10用于对叶轮20引入的风进行整流，并通过出风口送出，蜗壳10的出风口13为绕蜗壳10的周向一周的出风口13，因而能够实现360°出风口，以此解决单方向出风造成的换热不均的问题，同时能够增大出风量，减少风量损失。叶轮20设置在蜗壳前段11与蜗壳后段12之间，且对应于出风口13，通过叶轮20的转动引风。
在本实施例中，蜗壳前段11包括集流器111，集流器111为环形，且集流器111具有大截面端和小截面端，由大截面端至小截面端集流器111的中心孔的截面积逐渐减小，集流器111的小截面端靠近叶轮20。集流器111的弧形内壁面可以实现导流作用，实现平缓入流，防止气体在进风口14发生窜动，一方面保证气流均匀性，另一方面减少噪音。集流器111的截面积逐渐减小可以有效地集流，提高进风量与入流均匀度。
优选地，集流器111的小截面端的内径d1小于叶轮20的内径D1。以此保证平缓进风。
在本实施例中，蜗壳前段11还包括叶轮前盘112和挡环113。
其中，叶轮前盘112固定连接在集流器111的小截面端，并沿蜗壳10的径向，向远离集流器111的方向延伸。挡环113固定设置在叶轮前盘112的远离集流器111的一端，且沿蜗壳10的轴向延伸，挡环113的远离叶轮前盘112的一端与集流器111的大截面端平齐，集流器111、叶轮前盘112和挡环113围成共振腔114。通过围成共振腔114能够实现降噪的目的。
在本实施例中，集流器111、叶轮前盘112和挡环113为一体化结构，连接稳固结构强度高，围成共振腔114后能够降低噪音的效果好。该共振腔114为Helmholtz共振腔，能够有效消除旋转噪音。
优选地，为了防止漏风，减少风量损失，叶轮前盘112的壁面与叶轮20的端面平行，且叶轮前盘112与叶轮20之间具有第一间隙Δt1，第一间隙Δt1的取值范围为16mm>△t1>2mm。该第一间隙Δt1为轴向间隙。叶轮前盘112与叶轮20之间的间隙可以保证叶片前盘112不会干涉叶轮20转动，而叶轮前盘112和叶轮20之间若间隙过小容易造成异常噪音，而间隙过大容易造成泄漏，使得风量损失。
优选地，第一间隙Δt1的取值范围为6mm>△t1>4mm。在这一取值范围内的效果最好。
优选地，蜗壳前段11和蜗壳后段12的外径d3相等，蜗壳前段11的外径d3大于叶轮20的外径D2，且蜗壳前段11的外径d3减叶轮20的外径D2的值大于0.5倍的叶片型线长度L，叶片型线长度L为叶片翼型轮廓线各个内切圆的中心连线长度，即翼型中线长度。蜗壳前段11的外径d3即为挡环113的外径。
在本实施例中，挡环113的远离叶轮前盘112的一侧具有凸起，该凸起朝向集流器111，以使共振腔114呈凹形，而共振腔114的各尺寸可以根据Helmholtz共振腔的消声机理确定。
优选地，共振腔114的最大消声频率等于i倍的旋转噪声基频，其中，i为正整数，以实现最好的消音效果。
在本实施例中，蜗壳后段12包括环形基板121和扩压环122。
环形基板121用于与蜗壳前段11组成围成出风口13。在本实施例中，环形基板121上设置有通孔。
扩压环122固定连接在环形基板121的外周，并沿蜗壳10的径向，向远离叶轮20的方向延伸，沿远离环形基板121的方向扩压环122的截面积逐渐增大，以使出风平缓，降低噪音。
优选地，扩压环122的外环面的最大截面积S1大于扩压环122的内环面的最小截面积S2，且扩压环122的外环面的最大截面积S1与扩压环122的内环面的最小截面积S2的比值大于1.2，以此满足使用需求，并保证出风平缓，出流均匀。
优选地，为了保证环形基板121不会干涉叶轮20转动，环形基板121与叶轮20的端面之间具有第二间隙Δt2，第二间隙的取值范围为10mm≥△t2≥2mm，以在保证风量，避免漏风严重的情况下降低噪音，提高使用舒适性。
优选地，第二间隙Δt2的取值范围为3mm至6mm时效果最好。
叶轮20通过电机40带动转动，电机40通过环形基板121上的通孔与叶轮20连接。
根据本发明的另一方面，提供一种空调，包括风机，风机为上述的风机。
优选地，空调还包括换热器30，换热器30设置在风机的进风口14处。换热器30设置在风机的进风口14的前端，可以有效利用离心风机对气流的卷吸作用实现入风，入流更加均匀，入流的换热也更加均匀，换热效果更好。
如图4所示，气流由风机的卷吸作用由换热器30进入风机，这样的结构形式可以较好的实现入流平稳均匀，同时平稳均匀的入流形式能较好的实现换热器在入口壁面的均匀换热，在一定程度提高换热效率。气体沿换热器30经集流器111流入叶轮20，在叶轮20做功加速后径向流入出风口13，并进入扩压环122，经扩压环122扩压作用使出流平顺化，气体最终由出口360°径向流出与室内环境换热，且各向流速较为均匀，实现空调对室内环境的均匀换热。另外，由于出口不直对用户，其出风不直接吹向用户，这给用户带来较优的换热舒适性感受。
通过该风机可以实现360°出风，配以具有周向出风口的空调壳体即可以实现360°出风换热，解决了空调单向出风无法保证室内各位置换热均匀的问题，提升了使用舒适性，且有效地利用了风机的进风量，减少了风量损失，更加有利于节省能源，提高能源利用率。进风口14设置在蜗壳10的一侧，在蜗壳10的集流器111的导流作用下，实现了单向入风，径向360°出风效果，同时在保证风机噪声符合要求的前提下，进一步提升了风机风量，进一步改善了室内换热效果。
本发明的风机摒弃了一般离心风机所使用的蜗壳结构，其在叶轮20外侧设置分体式的蜗壳10，通过合理设置蜗壳10与叶轮20的配合尺寸，在保证叶轮20出流平稳的前提下，实现对风机出风量的提升。同时通过将蜗壳10的出风口13设置为周向出风口，使风机实现360°均匀出风，改善普通空调所存在的室内换热不均问题，另外将换热器30置于进风口14的前端更有利于空调入流稳定并在一定程度提高空调的换热效率。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：空调由风机、换热器、外框和电机组成。其中风机由蜗壳前段、叶轮与蜗壳后段三者组成，通过蜗壳前段和蜗壳后段的导流作用实现流体轴向进风、径向360°出风的效果，其出流量为一般离心风机的2～3倍，进而增大了空调换热量。
集流器与叶轮前盘、挡环组合形成一体化结构，集流器内侧壁面型线呈弧形过渡，且集流器内径d1小于叶轮内径D1，实现平缓入流并防止气体在进风口产生窜动。集流器出口与叶片前盘相接处采用圆角平滑过渡，以保证入流平缓。
叶轮前盘壁面与叶轮的前端面相互平行，叶轮可采用等高叶片或不等高叶片，无论何类情况，叶轮前盘壁面始终与相邻叶轮外缘相平行。叶轮前盘壁面与叶轮间沿轴向具有第一间隙Δt1，Δt1的取值范围为16mm至2mm，最好为6mm至4mm，以控制该处泄漏损失并避免因间隙过小产生的异常噪声。
挡环与集流器、叶轮前盘组成共振腔，挡环内侧远离叶轮前盘的一端有朝向集流器的凸起，使共振腔呈凹形，蜗壳前段11的外径d3大于叶轮外径D2，且d3-D2大于0.5L，其中L为叶片型线长度。该共振腔的各尺寸在满足以上要求的前提下需符合Helmholtz共振腔消声机理，使其最大消声频率处于旋转噪声基频或i倍基频上。
蜗壳后段为风机出口扩压段，出口扩压段需满足扩压环的外环面的最大截面积S1大于其内环面的最小截面积S2，其面积比大于1.2，同时扩压段型线呈弧形，以保证风机全压满足工况要求并平顺流体，实现出流均匀化。蜗壳后段与叶轮后盘二者轴向具有第二间隙Δt2，第二间隙Δt2的取值范围为10mm至2mm，最好为3mm至6mm以减小泄漏损失。
在保证出风均匀性前提下，增大风机流量并实现风机在径向360°均匀出风，以此提高空调换热量并改善空调对于室内环境的换热均匀性；空调内部离心风机引入Helmholtz共振腔，以减弱离心风机运行时所产生的旋转噪声；同时对各动静结构间间隙进行限定，以控制其中泄漏损失。
以上所述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 (11)
1.一种风机，其特征在于，包括：
蜗壳(10)，所述蜗壳(10)包括间隔设置的蜗壳前段(11)和蜗壳后段(12)，所述蜗壳前段(11)与所述蜗壳后段(12)围成绕所述蜗壳(10)周向一周的出风口(13)，所述蜗壳前段(11)具有沿轴向贯穿所述蜗壳前段(11)的进风口(14)，所述出风口(13)与所述进风口(14)连通；
叶轮(20)，所述叶轮(20)设置在所述蜗壳前段(11)与所述蜗壳后段(12)之间，且对应于所述出风口(13)；
所述蜗壳前段(11)包括集流器(111)，所述集流器(111)为环形，且所述集流器(111)具有大截面端和小截面端，由所述大截面端至所述小截面端，所述集流器(111)的中心孔的截面积逐渐减小，所述集流器(111)的小截面端靠近所述叶轮(20)，
所述蜗壳前段(11)还包括：
叶轮前盘(112)，所述叶轮前盘(112)固定连接在所述集流器(111)的小截面端，并沿所述蜗壳(10)的径向，向远离所述集流器(111)的方向延伸；
挡环(113)，所述挡环(113)固定设置在所述叶轮前盘(112)的远离所述集流器(111)的一端，且沿所述蜗壳(10)的轴向延伸，所述挡环(113)的远离所述叶轮前盘(112)的一端与所述集流器(111)的大截面端平齐，所述集流器(111)、所述叶轮前盘(112)和所述挡环(113)围成共振腔(114)。
2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述集流器(111)的小截面端的内径d1小于所述叶轮(20)的内径D1。
3.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述叶轮前盘(112)的壁面与所述叶轮(20)的端面平行，且所述叶轮前盘(112)与所述叶轮(20)之间具有第一间隙Δt1，所述第一间隙Δt1的取值范围为16mm>△t1>2mm。
4.根据权利要求3所述的风机，其特征在于，所述第一间隙Δt1的取值范围为6mm>△t1>4mm。
5.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述蜗壳前段(11)和所述蜗壳后段(12)的外径d3相等，所述蜗壳前段(11)的外径d3大于所述叶轮(20)的外径D2，且所述蜗壳前段(11)的外径d3减所述叶轮(20)的外径D2的值大于0.5倍的叶片型线长度L。
6.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述共振腔(114)的最大消声频率等于i倍的旋转噪声基频，其中，i为正整数。
7.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述蜗壳后段(12)包括：
环形基板(121)；
扩压环(122)，所述扩压环(122)固定连接在所述环形基板(121)的外周，并沿所述蜗壳(10)的径向，向远离所述叶轮(20)的方向延伸，沿远离所述环形基板(121)的方向所述扩压环(122)的截面积逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的风机，其特征在于，所述扩压环(122)的外环面的最大截面积S1大于所述扩压环(122)的内环面的最小截面积S2，且所述扩压环(122)的外环面的最大截面积S1与所述扩压环(122)的内环面的最小截面积S2的比值大于1.2。
9.根据权利要求7所述的风机，其特征在于，所述环形基板(121)与所述叶轮(20)的端面之间具有第二间隙Δt2，所述第二间隙的取值范围为10mm≥△t2≥2mm。
10.一种空调，包括风机，其特征在于，所述风机为权利要求1至9中任一项所述的风机。
11.根据权利要求10所述的空调，其特征在于，空调还包括换热器(30)，所述换热器(30)设置在所述风机的进风口(14)处。
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