CN104763679A - 风叶、风机及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风叶、风机及空调器。该风叶包括轮毂和叶片，所述叶片围绕所述轮毂分布，所述叶片的外端点C与所述叶片的内端点A的连线为弧线，所述弧线的圆心B、所述叶片的内端点A以及所述轮毂的中心O形成直角三角形，其中∠AOB为直角，以达到减小叶片的气流流动不均匀度，抑制叶片的气流入流分离、叶间涡等多类紊流流动，提高风叶出流的均匀性的目的。

Description

风叶、风机及空调器

技术领域

本发明涉及风机设备领域，特别是涉及一种风叶，含有该风叶的风机，以及含有该风机的空调器。

背景技术

目前，大部分风机的风叶采用直叶片或者圆弧翼型结构的叶片。直叶片或者圆弧翼型结构的叶片便于开模加工，但是这种结构在部分工况与入流条件下易产生较大的叶片前缘压力，进而会使得气流分离的可能性大大增加，这对于风机的气动性能与噪声水平有较大影响。

发明内容

基于此，有必要针对风叶易产生前缘压力进而导致气流分离的问题，提供一种能够减小叶间流道的气流流动不均匀度，抑制叶片的气流入流分离等紊流流动的风叶，含有上述风叶的风机，以及含有该风机的空调器。上述目的通过下述技术方案实现：

一种风叶，包括轮毂和叶片，所述叶片围绕所述轮毂分布，所述叶片的外端点C与所述叶片的内端点A的连线为弧线，所述弧线的圆心B、所述叶片的内端点A以及所述轮毂的中心O形成直角三角形，其中∠AOB为直角。

在其中一个实施例中，所述叶片的厚度相同。

在其中一个实施例中，所述叶片的高度h随所述叶片的外缘上的任意一点与该点到所述轮毂的轴线之间的距离而变化。

在其中一个实施例中，所述叶片的外缘的截面形状为斜线。

在其中一个实施例中，所述叶片的外缘的截面形状为弧线。

在其中一个实施例中，所述叶片的外缘与水平面之间存在夹角θ₁，且θ₁<90°，所述叶片的前缘与竖直面之间存在夹角θ₂，且θ₂<85°。

在其中一个实施例中，所述叶片的外缘与水平面之间的夹角θ₁的范围为3°<θ₁<16°，所述叶片的前缘与竖直面之间的夹角θ₂的范围为15°<θ₂<35°。

在其中一个实施例中，所述轮毂与所述叶片之间以及任意相邻的两个所述叶片之间形成叶间流道，所述叶间流道的面积S保持恒定。

在其中一个实施例中，所述风叶还包括前盘，所述前盘安装在所述叶片上，且所述前盘的表面形状与所述叶片的前缘的表面形状相适配。

在其中一个实施例中，所述前盘紧贴所述叶片的前缘设置。

在其中一个实施例中，所述前盘与所述叶片之间存在预设距离，所述预设距离为1.5mm～6mm。

还涉及一种风机，包括如上述任一项所述的风叶。

还涉及一种空调器，包括如上述技术特征所述的风机。

本发明的有益效果是：

本发明的风叶、风机及空调器，结构设计简单合理，采用叶片的外端点C与叶片的内端点A的连线形成弧线形结构的叶片，能够保证叶片之间的的动量矩uc_u沿叶片的弧线方向保持恒定，叶片之间的气流流场分布形式能够大大减小叶片的气流流动不均匀度，抑制叶片的气流入流分离、叶间涡等多类紊流流动，提高风叶出流的均匀性，进而提高风机的性能，同时还能够达到降低噪声的目的。

附图说明

图1为本发明的风叶的等环量翼型结构的风叶的示意图；

图2为图1所示的风叶的气流流动的示意图；

图3为图1所示的风叶一实施例中叶片的前缘与竖直面平行的剖视图；

图4为图1所示的风叶另一实施例中叶片的前缘与竖直面之间存在夹角的剖视图；

图5为图4所示的风叶中风叶的前缘为曲面结构的剖视图；

图6为图4所示的风叶中风叶上安装前盘的剖视图；

图7为图4所示的风叶各截面的气流流速分布示意图；

其中：

100-风叶；

110-后盘；111-轮毂；

120-叶片；121-外缘；122-前缘；

130-前盘。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的风叶、风机及空调器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1至图3，本发明一实施例的风叶100，包括后盘110和叶片120，后盘110的中心位置为一截面形状为环形的轮毂111，环形的轮毂111能够便于风叶100的安装，进而带动风叶100转动。轮毂111凸出于后盘110的表面，叶片120围绕轮毂111均匀分布，气流与风叶100的外缘121相接触。轮毂111的外表面的下部的截面形状为弧形，且弧形的终止位置为后盘110的内环，叶片120的一端位于后盘110的内环上，叶片120的另一端位于后盘110的外环上。均匀分布能够保证各个叶片120上所承受的冲击力相一致，减小风叶100的振动，同时保证气流能够在风叶100上平稳流动。凸起的轮毂111与叶片120之间以及任意相邻的两个叶片120之间形成叶间流道Q，气流通过凸起的轮毂111与叶片120之间的叶间流道Q流入到任意相邻的两个叶片120之间的叶间流道Q，这样能够大大减小气流在叶间流道Q流动的不均匀度，抑制叶片120的气流入流分离、叶间涡等多类紊流流动，提高风叶100出流的均匀性，进而提高风机的性能。

叶片的外端点C与叶片的内端点A的连线为弧线，该弧线为等环量翼型骨线的弧。等环量翼型骨线的弧AC采用圆弧拟合方式生成。叶片120的等环量翼型骨线的弧的生成方式一般是采用曲线近似拟合的方式。在本发明中，叶片120的等环量翼型骨线的弧AC是采用圆弧结合方式来生成的，进而生成等环量翼型骨线的叶片120。如图1所示，O为后盘110的中心(也为轮毂111的中心)，A为后盘120的内环上的一点(即为叶片120的内端点)，选取∠OAB＝β，∠AOB＝90°，分别做线段OB与线段AB，使得线段OB与线段AB相交于点B。

再以点B为圆心，线AB为半径，由点A起始至与后盘110的外环交于点C(即为叶片的外端点)，形成叶片120的等环量翼型骨线的弧AC。以叶片120厚度分布在等环量翼型骨线的弧AC的上下两侧形成叶片120，以避免气流在入口侧与叶间流道Q的入流分离流动。气流在任意相邻的两个叶片120之间的叶间流道Q的流动如图2所示的箭头方向。此时，叶片120与后盘110的外环的交点C、叶片120与后盘110的内环的交点A的连线为弧线，该弧线为等环量翼型骨线的弧AC，等环量翼型骨线的圆心B、叶片120与后盘110的内环的交点A以及后盘110的中心O形成直角三角形。

叶片120呈狭长状，采用圆弧拟合方式生成所述叶片120的等环量翼型骨线，形成叶片120的等环量翼型结构。本发明的风叶100中的叶片120为等环量翼型结构，或者称为无功叶片120结构，其理论依据是叶片120的做功能力主要体现在叶间流道Q处的动量矩uc_u的变化。气流从轮毂111处流入轮毂111与叶片120之间叶间流道Q，流经任意相邻的两个叶片120之间叶间流道Q并从任意两个相邻的叶片120之间的边缘位置流出。也就是说轮毂111处为气流的入口侧，叶片120的任意两个相邻的叶片120之间的边缘位置为气流的出口侧。

在入口侧，所涉及的速度均为气流在入口侧时的速度值，气流的径向速度u₁与叶片120的相对速度w₁合成为气流的绝对速度c₁，cu₁为气流的绝对速度c₁在气流的径向速度u₁所在直线上的分量，u₁＝r₁×ω，其中，ω为叶片120的转动角速度，r₁为入口侧与后盘110的中心之间的距离。在出口侧，所涉及的速度均为气流在出口侧时的速度值，气流的径向速度u₂与叶片120的相对速度w₂合成为气流的绝对速度c₂，cu₂为气流的绝对速度c₂在气流的径向速度u₂所在直线上的分量，u₂＝r₂×ω，其中，r₂为出口侧与后盘110的中心之间的距离。动量矩uc_u沿叶片120的等环量翼型骨线方向保持恒定，气流的流速没有明显的加速或减速，气流在叶间流道Q的流动较为平稳，这样能够减小风叶100的振动，降低风叶100的噪声。

目前，在离心风机中，一般风叶采用直叶片或者圆弧翼型结构的叶片。直叶片或者圆弧翼型结构的叶片便于开模加工，但是这种结构在部分工况与入流条件下易产生较大的叶片的前缘压力，进而会使得气流分离的可能性大大增加，这对于风机的气动性能与噪声水平有较大影响。参见图1至图3，本发明的风叶100采用等环量翼型结构的叶片120来保证动量矩uc_u沿叶片120的等环量翼型骨线方向保持恒定，使得叶间流道Q处的气流流场分布形式能够大大减小叶片120的气流流动不均匀度，抑制叶片120的气流入流分离、叶间涡等多类紊流流动，保证气流流动平稳，提高风机的性能，达到降低噪声的目的。

如图3和图4所示，作为一种可实施方式，叶片120的前缘122与竖直面平行或与竖直面之间存在夹角θ₂。叶片120的前缘122为叶片120与轮毂111相对处的表面，叶片120的前缘122的表面可以是竖直面，也可以是倾斜面。如图3所示，叶片120的前缘122与竖直面平行，即叶片120的前缘122的表面为竖直面，以便于叶片120的加工。如图4所示，叶片120的前缘122与竖直面之间存在夹角θ₂，即叶片120的前缘122的表面为倾斜面，且倾斜面从叶片120的外缘121向轮毂111处倾斜，以减小前缘122上各点间的速度梯度，提高风叶100的气流流出的均匀性，进而提高风机的性能。

进一步地，叶片120的前缘122与竖直面之间的夹角θ₂<85°。在本发明中，叶片120的前缘122与竖直面之间夹角θ₂的优选范围为15°<θ₂<35°。叶片120的前缘122与竖直面之间的夹角在15°～35°之间能够使前缘122上各点间的速度梯度进一步减小，提高风叶100的气流流出的均匀性。

参见图3，作为一种可实施方式，叶片120的厚度相同。为了保证叶片120的等环量翼型骨线上下两侧的表面能够较好的抑制气流的入流分流现象发生，可以选择等厚度的叶片120，即叶片120在沿后盘110径向方向上的厚度相同，这样能够避免入口侧与叶间流道Q之间的气流分流现象。

参见图4和图5，当然，叶片120的高度h还可以随叶片120的外缘121上的任意一点与该点到轮毂111的轴线之间距离的变化而变化，这样能够进一步提高风叶100的气流流出的均匀性，提高风机的性能。

如图4所示，一种实施方式为叶片120的截面形状为斜线，即叶片120的高度h呈等量变化，叶片120的外缘121与水平面之间的夹角θ₁保持不变。叶片120的外缘121形成一段斜线，叶片120的外缘121的表面为一倾斜面，该倾斜面从轮毂111处向后盘110的外圆周处倾斜，此时，叶片120的外缘121与水平面之间的夹角θ₁保持不变，保证气流在叶片120的前缘122上能够平稳流动，进一步提高风叶100的气流流出的均匀性，提高风机的性能。进一步地，如图4和图7所示，叶片120的外缘121为子午面，这种叶片120在承袭等环量翼型结构的叶片120优点基础上，通过减小叶片120的前缘122处气流速度梯度来进一步提高风机出流均匀性，提高风机的性能。图7所示的M-M与N-N处的箭头为气流速度梯度。

如图1和5所示，另一实施方式为叶片120的外缘121的截面形状为弧线，即叶片120的外缘121为弧面。叶片120的外缘121按型线进行变化形成曲线形式，一般的，以弧线作为叶片120的外缘121的曲线形式。进一步地，叶间流道Q的面积S沿等环量翼型骨线的弧AC的方向保持恒定，叶片120的外缘121与水平面之间的夹角θ₁及叶片120的高度h的变化应配合叶间流道Q的距离变化，使得叶间流道Q的面积S沿等环量翼型骨线的弧AC的方向保持恒定，以进一步提高风叶100的气流流出的均匀性，提高风机的性能，此时，叶片120的外缘121与水平面之间的夹角θ₁按一定规律变化。

作为一种可实施方式，叶片120的外缘121与水平面之间的夹角θ₁<90°。在本发明中，叶片120的外缘121与水平面之间夹角θ₁的优选范围为3°<θ₁<16°。叶片120的外缘121与水平面之间的夹角在3°～16°范围内能够进一步保证气流在叶片120的前缘122上能够平稳流动，提高风叶100的气流流出的均匀性，提高风机的性能。

如图6所示，作为一种可实施方式，风叶100还包括前盘130，前盘130安装在多个叶片120上，通过前盘130来降低风叶100的温度，保证风叶100在转动时运动平稳，进而保证气流在风叶100上能够平稳流动。且前盘130的表面形状与叶片120的前缘122的表面形状相适配，以便于前盘130的安装。进一步地，前盘130紧贴叶片120的前缘122设置，即前盘130的表面与叶片120的前缘122相贴合，这样能够保证风叶100的动平衡，使得风叶100在转动时不会出现晃动，保证风叶100运动平稳。

当然，前盘130与叶片120之间还可以存在预设距离，通过预设距离能够增加风叶100气流的流量，气流可以在预设距离中即叶片120的前缘122上流动，也可以在前盘130远离叶片120的表面上流动，以增加风叶100的气流量。预设距离在1.5mm～6mm范围内，气流量增加比较明显；预设间隙过小，气流在预设间隙中会产生较大的压力，影响风叶100的性能；预设间隙较大，气流直接在预设间隙中流动，不会在前盘130上流动，使得前盘130不起作用。

本发明的一种风机，包括如上述任一实施例所述的风叶100，上述风叶100采用等环量翼型结构的风叶来减小气流在叶间流道Q流动的不均匀度，抑制气流的入流分离、叶间涡等多类紊流流动，提高风叶100的气流流出的均匀性，进一步提高风机的气流流出的均匀性，保证风机性能，达到降低噪声的目的。本发明的一种空调器，包括上述实施例中的风机，通过风机中的风叶100提高空调器的气流流出的均匀性，保证空调器的性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种风叶，其特征在于，包括轮毂(111)和叶片(120)，所述叶片(120)围绕所述轮毂(111)分布，所述叶片(120)的外端点C与所述叶片(120)的内端点A的连线为弧线，所述弧线的圆心B、所述叶片(120)的内端点A以及所述轮毂(110)的中心O形成直角三角形，其中∠AOB为直角。

2.根据权利要求1所述的风叶，其特征在于，所述叶片(120)的厚度相同。

3.根据权利要求1所述的风叶，其特征在于，所述叶片(120)的高度h随所述叶片(120)的外缘(121)上的任意一点与该点到所述轮毂(111)的轴线之间的距离而变化。

4.根据权利要求3所述的风叶，其特征在于，所述叶片(120)的外缘(121)的截面形状为斜线。

5.根据权利要求3所述的风叶，其特征在于，所述叶片(120)的外缘(121)的截面形状为弧线。

6.根据权利要求4或5所述的风叶，其特征在于，所述叶片(120)的外缘(121)与水平面之间存在夹角θ₁，且θ₁<90°，所述叶片(120)的前缘(122)与竖直面之间存在夹角θ₂，且θ₂<85°。

7.根据权利要求6所述的风叶，其特征在于，所述叶片(120)的外缘(121)与水平面之间的夹角θ₁的范围为3°<θ₁<16°，所述叶片(120)的前缘(122)与竖直面之间的夹角θ₂的范围为15°<θ₂<35°。

8.根据权利要求6所述的风叶，其特征在于，所述轮毂(111)与所述叶片(120)之间以及任意相邻的两个所述叶片(120)之间形成叶间流道，所述叶间流道的面积S保持恒定。

9.根据权利要求1所述的风叶，其特征在于，所述风叶(100)还包括前盘(130)，所述前盘(130)安装在所述叶片(120)上，且所述前盘(130)的表面形状与所述叶片(120)的前缘(122)的表面形状相适配。

10.根据权利要求9所述的风叶，其特征在于，所述前盘(130)紧贴所述叶片(120)的前缘(122)设置。

11.根据权利要求10所述的风叶，其特征在于，所述前盘(130)与所述叶片(120)之间存在预设距离，所述预设距离为1.5mm～6mm。

12.一种风机，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的风叶(100)。

13.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求12所述的风机。