CN104728162A - 贯流风叶 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种贯流风叶。根据本发明的贯流风叶，贯流风叶的外圆直径为D2，贯流风叶的叶片的弦长为L；以贯流风叶的转动轴心为圆心，与贯流风叶的叶片的厚度最大处的交点为半径的圆为第一截圆；贯流风叶的第一截圆直径为D1，0.9≤D1/D2≤0.98；第一截圆与贯流风叶的叶片的交接处厚度为d1，第一截圆与叶片的弦长L，d1/L>0.086。通过改进叶片厚度分布情况，调整叶片厚度最厚处的位置及最厚的厚度变化从而改善了贯流风叶进风区域的气流分离状态，减少损失，降低噪声。

Description

贯流风叶

技术领域

本发明涉及贯流风叶领域，特别地，涉及一种贯流风叶。

背景技术

贯流风叶（或者贯流风扇或者贯流风轮）普遍应用于空调壁挂式分体内机上，其工作特点包括：当叶轮作稳定的旋转运动时，气体存在着两次进出叶栅的流动。气体第一次进出叶栅时的相对速度是在作减速运动，第二次进出叶栅时的相对速度是在作加速运动，而气体的绝对速度在整个运动过程中是处在加速的过程，这就是旋转叶栅对气体做功的结果，气流流动轨迹见图1所示。第一次进出叶栅称之为进风区域，第二次进出叶栅称之为出风区域，则叶栅可按照类似区域划分为进风叶栅和出风叶栅。

传统贯流风叶叶片设计基本思路：按照流体动力学设计原理，气流进口处一般为小头，厚度随着气流进入叶栅逐渐增大；而随着气流流出叶栅，则考虑到叶片尾迹的损失，因此叶片厚度又逐渐减小，总体叶片设计为翼型形状。考虑到叶片两头均为进气侧和出气侧，现有的贯流叶轮的叶片厚度为两端小、中间大、平滑过渡的抛物线设计，且叶片的中线（叶片断面厚度中心的连线）基本为单圆弧线构成。其叶片结构见图2所示，厚度变化见图4所示，叶片中线圆弧见图3所示。

考虑到贯流叶轮气流两次穿过叶片，其一为从外围穿过叶片进入贯流风叶内部，其二为从贯流风叶内部穿过叶片流出，即叶片两端既为进气端又为出气端，见图1所示。从传统设计思路出发，现有叶片厚度设计能够达到避免气流分离的效果。但实际情况并非如此，在贯流叶轮应用在空调器风道中的情况来看，进风部分区域的叶片背部出现了严重的气流分离，见图5所示；而出风部分区域的叶片进气气流角度过大，见图6所示。两种设计弊端均会造成较大能量损失、产生气动噪声。

发明内容

本发明目的在于提供一种贯流风叶，以解决进风部分区域的叶片背部出现严重气流分离的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种贯流风叶，贯流风叶的外圆直径为D2，贯流风叶的叶片的弦长为L；以贯流风叶的转动轴心为圆心，与贯流风叶的叶片的厚度最大处的交点为半径的圆为第一截圆；贯流风叶的第一截圆直径为D1，0.9≤D1/D2≤0.98；第一截圆与贯流风叶的叶片的交接处厚度为d1，第一截圆与叶片的弦长L，d1/L>0.086。

进一步地，贯流风叶的内圆直径为D4，以贯流风叶的转动轴心为圆心，贯流风叶的叶片的中线包括两段圆弧，以两段圆弧的交界处的交点到贯流风叶的转动轴心为半径的圆为第二截圆；贯流风叶的第二截圆直径为D3，1.05≤D3/D4≤1.15。

进一步地，贯流风叶的叶片的弦长为L；贯流风叶的叶片上内圆顶点到两段圆弧的交界处的长度为L2，0.1≤L2/L≤0.4。

本发明还提供一种贯流风叶，贯流风叶的叶片的弦长为L；贯流风叶的叶片上外圆顶点到贯流风叶的叶片的最大厚度处的长度为L1，0.1≤L1/L≤0.4；贯流风叶的叶片距离外圆顶点L1长度处厚度为d1，d1/L>0.086。

进一步地，贯流风叶的内圆直径为D4，贯流风叶的第二截圆直径为D3，第二截圆与贯流风叶的叶片的交接处为两段圆弧的交界处，1.05≤D3/D4≤1.15。

进一步地，贯流风叶的叶片的弦长为L；贯流风叶的叶片上内圆顶点到两段圆弧的交界处的长度为L2，0.1≤L2/L≤0.4。

本发明具有以下有益效果：

通过改进叶片厚度分布情况，调整叶片厚度最厚处的位置及最厚的厚度变化从而改善了贯流风叶进风区域的气流分离状态，减少损失，降低噪声。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的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是现有技术贯流风叶工作时气流流动轨迹示意图；

图2A是现有技术贯流风叶叶片型线结构示意图；

图2B是图2A的A处放大示意图；

图3是现有技术贯流风叶叶片中线（叶片断面厚度中心的连线）由单段圆弧构成的示意图；

图4是现有技术贯流风叶叶片厚度与本发明贯流风叶叶片厚度变化对比示意图；

图5A是现有技术贯流风叶进风区域气流分离示意图；

图5B是图5A的B处放大示意图；

图6A是现有技术贯流风叶出风区域气流分离.示意图；

图6B是图6A的C处放大示意图；

图7A是根据本发明的贯流风叶叶片型线结构示意图；

图7B是图7A的D处的放大示意图；

图8是根据本发明的贯流风叶叶片中线（叶片断面厚度中心的连线）由两段圆弧构成的示意图；

图9是根据本发明的贯流风叶叶片最大厚度位置及两段圆弧交接处位置示意图；

图10A是根据本发明的本发明贯流风叶叶片最大厚度位置及两段圆弧交接处位置示意图；

图10B是图10A的E处的放大示意图；以及

图11是根据本发明的贯流风叶叶片最大厚度位置厚度与现有风叶叶片厚度对比示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图4、图7至图11，根据本发明的一种贯流风叶，贯流风叶的叶片的弦长为L；以贯流风叶的转动轴心为圆心，与贯流风叶的叶片的厚度最大处的交点为半径的圆为第一截圆；贯流风叶的外圆直径为D2，贯流风叶的第一截圆直径为D1，0.9≤D1/D2≤0.98；第一截圆与贯流风叶的叶片的交接处厚度最大；第一截圆与贯流风叶的叶片的交接处厚度为d1，第一截圆与叶片的弦长L，d1/L>0.086。最大厚度位置的第一截圆直径为D1，以及两段圆弧交接处位置第二截圆直径为D3，D2为风叶旋转中心为圆心的最大外切圆的直径，D4为风叶旋转中心为圆心的最小内切圆的直径；d1表示本发明贯流风叶叶片最大厚度位置厚度，d2表示第一截圆直径为D1位置处现有风叶叶片的厚度，并非现有叶片的最大厚度处厚度。通过改进叶片厚度分布情况，调整叶片厚度最厚处的位置及最厚的厚度变化从而改善了贯流风叶进风区域的气流分离状态，减少损失，降低噪声。

为了避免进风部分区域的叶片背部出现严重气流分离现象，本发明将叶片靠近外圆的附近处设计为叶片厚度最厚处，相对旋转中心的位置见图9所示，相对叶片弦长的位置见图10所示。叶片厚度变化并非简单抛物线，而是表明为原厚度变化抛物线的基础上靠近外圆D2附件处增添一个驼峰变化曲线，表示厚度变化在图4横坐标[6,11]区间突然有变厚。最大厚度处的厚度由原来的d2改变为d1，其余位置的厚度采取光滑过渡。改进后叶片叶型设计见图7所示，而叶片厚度变化曲线对比见图4所示，厚度变化对比见图11所示。

参见图3、图8至图10，贯流风叶的内圆直径为D4，以贯流风叶的转动轴心为圆心，贯流风叶的叶片的中线包括两段圆弧，以两段圆弧的交界处的交点到贯流风叶的转动轴心为半径的圆为第二截圆；贯流风叶的第二截圆直径为D3，1.05≤D3/D4≤1.15。参见图3，现有风叶叶片中线仅仅简单一段圆弧，中线在外圆上；参见图8，本发明的叶片中心线由两段圆弧构成；中线在两段圆弧交汇的位置有弯折，交汇点靠近D4附近，两段圆弧半径或者参数可以任意，无特定公式；其中两段圆弧是相切的，此时曲线的曲率发生了变化，对于圆弧半径或者曲线曲率没有具体要求，但对于过渡点的位置有1.05≤D3/D4≤1.15要求。靠近内圆的一段圆弧主要是出于解决出风部分气流分离问题，根据气流来流方向进行圆弧半径大小设计，相当于图8中内圆与外圆的交汇处弯折。

贯流风叶的叶片的弦长为L；贯流风叶的叶片上内圆顶点到两段圆弧的交界处的长度为L2，0.1≤L2/L≤0.4。为了避免出风部分区域的叶片进气气流角度过大、气流冲击及分离现象，本发明将叶片靠近内圆的附近处设计为两段圆弧连接处，相对旋转中心的位置见图9所示，相对叶片弦长的位置见图10所示。改进后叶片两段圆弧设计见图8所示。

根据本发明的贯流风叶，贯流风叶的叶片的弦长为L；贯流风叶的叶片上外圆顶点到贯流风叶的叶片的最大厚度处的长度为L1，0.1≤L1/L≤0.4；贯流风叶的叶片距离外圆顶点L1长度处厚度为d1，d1/L>0.086。

本发明对于叶片厚度最厚处的位置取值范围为D1/D2=0.90～0.98或者L1/L=0.10～0.40，其厚度变化取值范围为d1/d2=1.05～2；对于两段圆弧连接处位置取值范围为D3/D4=1.05～1.15或者L2/L=0.10～0.40。其中D2为风叶旋转中心为圆心的最大外切圆（通常称之外圆）的直径，D4为风叶旋转中心为圆心的最小内切圆（通常称之内圆）的直径，L为风叶叶片两个端点连线最大距离（称之为“弦长”）。

本专利实施案例，在某款壁挂分体式空调内机上应用，测试数据见表1所示。

方案	风量m3/h	噪声dB(A)	功率W
				现有技术风叶	395	41.5	32.4
本方案的风叶	397	40.2	30.1

应用本申请的风叶与比现有风叶比较，在风量不变的基础上，噪声降低1dB，功率降低2W（7.1%）。

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：

通过改进叶片厚度分布情况，调整叶片厚度最厚处的位置及最厚的厚度变化从而改善了贯流风叶进风区域的气流分离状态，减少损失，降低噪声；通过改进叶片中线（叶片断面厚度中心的连线）情况，实施叶片中线两段圆弧构成，调整两段圆弧连接位置从而改善了贯流风叶出风区域的气流冲击状态，减少损失，降低噪声。

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 (6)

1.一种贯流风叶，其特征在于，

所述贯流风叶的外圆直径为D2，所述贯流风叶的叶片的弦长为L；

以所述贯流风叶的转动轴心为圆心，与所述贯流风叶的叶片的厚度最大处的交点为半径的圆为第一截圆；所述贯流风叶的第一截圆直径为D1，0.9≤D1/D2≤0.98；

所述第一截圆与所述贯流风叶的叶片的交接处厚度为d1，所述第一截圆与所述叶片的弦长L，d1/L>0.086。

2.根据权利要求1所述的贯流风叶，其特征在于，

所述贯流风叶的内圆直径为D4，

以所述贯流风叶的转动轴心为圆心，所述贯流风叶的叶片的中线包括两段圆弧，以所述两段圆弧的交界处的交点到所述贯流风叶的转动轴心为半径的圆为第二截圆；

所述贯流风叶的第二截圆直径为D3，1.05≤D3/D4≤1.15。

3.根据权利要求1所述的贯流风叶，其特征在于，

所述贯流风叶的叶片的弦长为L；

所述贯流风叶的叶片上内圆顶点到两段圆弧的交界处的长度为L2，0.1≤L2/L≤0.4。

4.一种贯流风叶，其特征在于，

所述贯流风叶的叶片的弦长为L；

所述贯流风叶的叶片上外圆顶点到所述贯流风叶的叶片的最大厚度处的长度为L1，0.1≤L1/L≤0.4；

所述贯流风叶的叶片距离外圆顶点L1长度处厚度为d1，d1/L>0.086。

5.根据权利要求4所述的贯流风叶，其特征在于，

所述贯流风叶的内圆直径为D4，

所述贯流风叶的第二截圆直径为D3，所述第二截圆与所述贯流风叶的叶片的交接处为两段圆弧的交界处，1.05≤D3/D4≤1.15。

6.根据权利要求4所述的贯流风叶，其特征在于，

所述贯流风叶的叶片的弦长为L；

所述贯流风叶的叶片上内圆顶点到两段圆弧的交界处的长度为L2，0.1≤L2/L≤0.4。