CN106337840A - 轴流风轮和具有轴流风轮的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴流风轮和具有轴流风轮的空调器，所述轴流风轮包括：轮毂和多个叶片，多个叶片设在轮毂的外周面上，每个叶片沿顺时针方向的前侧边沿形成为前缘、后侧边沿形成为尾缘，每个叶片的连接前缘和尾缘的外端的边沿形成为外缘，每个叶片沿轮毂的中心轴方向的两侧表面分别形成为正压力面和负压力面，其中，轴流风轮在垂直于轮毂的中心轴的平面上的投影中轮毂的中心轴到叶片外缘的中点之间的连线将叶片的投影分隔为第一投影面和第二投影面，第一投影面位于第二投影面的沿顺时针方向的前侧，且第一投影面的面积与第二投影面的面积之间的比值在0.35到0.5的范围内。根据本发明的轴流风轮，具有风量大且噪音小的优点。

Description

轴流风轮和具有轴流风轮的空调器

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，尤其是涉及一种轴流风轮和具有轴流风轮的空调器。

背景技术

原材料及人力成本越来越高的情况下，各产品厂商必须不断的降低产品的成本，同时在成本降低的同时确要保持性能和品质不下降，以保证产品的市场竞争力。如何协调成本与性能及品质之间的平衡，成了空调企业研发的一大难题。目前，空调厂家通常使用体积比较小的小箱体开发制冷/制热能力比较大的大能力机型，利用减小机器体积以增大运输装柜量、减小箱体降低单体样机原材料使用量等技术降低成本；小箱体机型还利于用户安装摆放的选择及可以预留维修空间，增加用户对机型种类的选择，提高市场竞争力。

在机型箱体变小之后，若各参数维持不变，机型的制冷/制热能力在某些工况下会出现衰减。为了保证小箱体机型相对大箱体机型能力上不会出现衰减，通常通过提高风机转速及压缩机运转频率来实现，在提高风机转速之后，样机运转噪音会增大，降低的空调器的声品质，不利于产品的市场竞争力。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种轴流风轮，所述轴流风轮具有风量大且噪音小的优点。

本发明还提出一种具有上述轴流风轮的空调器。

根据本发明第一方面的轴流风轮，包括：轮毂；以及多个叶片，多个所述叶片环绕所述轮毂的中心轴沿顺时针方向依次排列地设在所述轮毂的外周面上，每个所述叶片沿顺时针方向的前侧边沿形成为前缘，每个所述叶片沿顺时针方向的后侧边沿形成为尾缘，每个所述叶片的连接所述前缘和尾缘的外端的边沿形成为外缘，每个所述叶片沿所述轮毂的中心轴方向的两侧表面分别形成为正压力面和负压力面，其中，所述轴流风轮在垂直于所述轮毂的中心轴的平面上的投影中所述轮毂的中心轴到所述叶片外缘的中点之间的连线将所述叶片的投影分隔为第一投影面和第二投影面，所述第一投影面位于所述第二投影面的沿顺时针方向的前侧，且所述第一投影面的面积与所述第二投影面的面积之间的比值在0.35到0.5的范围内。

根据本发明的轴流风轮，具有风量大且噪音小的优点。

在一些实施例中，所述第一投影面的面积与所述第二投影面的面积之间的比值在0.38到0.45的范围内。

进一步地，所述第一投影面的面积与所述第二投影面的面积之间的比值为0.4。

在一些实施例中，所述轮毂的直径与所述叶片的最大直径之间的比值在0.23到0.29的范围内。

进一步地，所述轮毂的直径与所述叶片的最大直径之间的比值在0.24到0.28的范围内。

更进一步地，所述轮毂的直径与所述叶片的最大直径之间的比值为0.26。

在一些实施例中，所述轴流风轮的沿其旋转中心轴的最大高度与所述叶片的最大直径之间的比值在0.29到0.34的范围内。

进一步地，所述轴流风轮的沿其旋转中心轴的最大高度与所述叶片的最大直径之间的比值为0.315。

在一些实施例中，所述叶片的数量在2到4的范围内。

进一步地，所述叶片包括沿所述轮毂的周向布置的四个。

在一些实施例中，所述负压力面上设有一个或间隔布置的多个凹槽。

在一些实施例中，所述尾缘上形成有朝向所述前缘方向凹陷且沿所述叶片的厚度方向贯穿所述叶片的缺口槽，所述缺口槽与所述尾缘的连接部位圆弧过渡。

在一些实施例中，所述叶片的前缘在朝远离所述轮毂的延伸方向上沿顺时针方向倾斜延伸，所述叶片在沿顺时针的旋转方向上向下倾斜。

根据本发明第二方面的空调器，包括根据本发明第一方面的轴流风轮。

根据本发明的空调器，通过设置上述第一方面的轴流风轮，从而提高了空调器的整体性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的轴流风轮俯视图的示意图；

图2是根据本发明实施例的轴流风轮主视图的示意图；

图3是根据本发明实施例的轴流风轮在在垂直于轮毂的中心轴的平面上的投影的示意图，其中，第一投影面的面积/第二投影面的面积＝0.5；

图4是根据本发明实施例的轴流风轮在在垂直于轮毂的中心轴的平面上的投影的示意图，其中，第一投影面的面积/第二投影面的面积＝0.48；

图5是根据本发明实施例的轴流风轮在在垂直于轮毂的中心轴的平面上的投影的示意图，其中，第一投影面的面积/第二投影面的面积＝0.42；

图6是根据本发明实施例的轴流风轮在在垂直于轮毂的中心轴的平面上的投影的示意图，其中，第一投影面的面积/第二投影面的面积＝0.40；

图7是根据本发明实施例的轴流风轮在在垂直于轮毂的中心轴的平面上的投影的示意图，其中，第一投影面的面积/第二投影面的面积＝0.38；

图8是根据本发明实施例的轴流风轮在在垂直于轮毂的中心轴的平面上的投影的示意图，其中，第一投影面的面积/第二投影面的面积＝0.35；

图9是根据本发明实施例的轴流风轮仰视图的示意图；

图10是图9中所示的轴流风轮主视图的示意图；

图11是根据本发明另一些实施例的轴流风轮仰视图的示意图；

图12是图11中所示的轴流风轮的另一个角度的示意图；

图13是图11中所示的轴流风轮的再一个角度的示意图；

图14是图11中所示的轴流风轮的又一个角度的示意图。

图15是根据本发明实施例的不同A/B比值的轴流风轮的空气流量与噪声的关系示意图。

附图标记：

轴流风轮100，

轮毂1，

叶片2，前缘21，尾缘22，外缘23，正压力面24，负压力面25，

凹槽26，缺口槽27。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图15描述根据本发明第一方面实施例的轴流风轮100。

如图1所示，根据本发明第一方面实施例的轴流风轮100，包括：轮毂1以及多个叶片2。

具体地，多个叶片2环绕轮毂1的中心轴沿顺时针方向依次排列地设在轮毂1的外周面上，每个叶片2沿顺时针方向(例如图1中所示的箭头指向的顺时针方向)的前侧边沿形成为前缘21，每个叶片2沿顺时针方向的后侧边沿形成为尾缘22，这里，“顺时针方向”是指，轴流风轮100俯视其正压力面时的顺时针方向，此外，“沿顺时针方向的前侧边沿”是指，在沿图1中所示的顺时针方向的方向上，位于叶片2前侧的边沿；同理，“沿顺时针方向的后侧边沿”是指，在沿图1中所示的顺时针方向的方向上，位于叶片2后侧的边沿。每个叶片2的连接前缘21和尾缘22的外端的边沿形成为外缘23，每个叶片2沿轮毂1的中心轴方向的两侧表面分别形成为正压力面24和负压力面25。

其中，轴流风轮100在垂直于轮毂1的中心轴的平面上的投影中，将轮毂1的中心轴到叶片2外缘23的中点之间的连线，该连线将叶片2的投影分隔为第一投影面和第二投影面，第一投影面位于第二投影面的沿顺时针方向(例如图1中所示的顺时针方向)的前侧，且第一投影面的面积A与第二投影面的面积B之间的比值在0.35到0.5的范围内，即：0.35≤A/B≤0.5。由此，在轴流风轮100运行的过程中，可以在保证风量的前提下，降低轴流风轮100运转过程中的噪音。

根据本发明实施例的轴流风轮100，可以在保证风量的前提下，降低轴流风轮100运转过程中的噪音，也就是说，轴流风轮100具有风量大且噪音小的优点。

轴流风轮100气动噪声机理：旋转噪声和涡流噪声。涡流噪声主要是由于气流流过叶片2时产生紊流附面层以及涡流分裂脱落，引起叶片2的压力脉动而产生的；旋转噪声是轴流风轮100旋转时，叶片2打击周围的气体介质，引起周围气体的压力脉动而形成的，对于给定的空间某质点来说，每当叶片2通过时，打击这一质点气体的压力便迅速起伏一次，旋转叶片2连续地逐个掠过，就不断地产生压力脉动，造成气流很大的不均匀性，从而向周围辐射噪声。

在本发明的一个实施例中，参照图3-图8，第一投影面的面积A与第二投影面的面积B之间的比值在0.38到0.45的范围内，即：0.38≤A/B≤0.45。进一步地，第一投影面的面积A与第二投影面的面积B之间的比值为0.4，A/B＝0.4。这里，A/B的值越小，表明该叶片2的叶尖(叶片2的前缘21与外缘23的连接位置)前弯的越多，并且叶尖相对比较尖。这种比常规普通叶形的尖度和弯度大的称之为强前弯叶形，根据强前弯叶片2理论可以知道，强前弯叶片2结构可以抑制流经叶片2空气流的二次流损失，并减小沿叶片2高度方向的流动损失，提高效率，增强做功能力，具有一定的优越性。

轴流风轮100的叶片2大部分使用AS+玻纤，部分使用PP、PC、PA，其中PA、PC材质的韧性与硬度相对PC和AS材质的要较好，但是成本高。在均衡性能与成本下，通常优先使用AS+玻纤。因此受材料强度及制造工艺影响，强前弯叶形也有其本身缺陷，叶尖部位在高速运作时可能会颤动，也会产生其他噪音，反而不利于噪音性能。这就需要根据理论与实验相结合，寻找最佳的弯度和尖度。根据本申请大量的实验验证，在本发明叶形上A和B的比值：0.38≤A/B≤0.45内效果比较理想，优选的A/B＝0.4。根据下表1的实验数据以及图15可以看出，转速越高，当A/B＝0.4时，风量变化很小，噪音却可以降低2.1分贝。并从实验数据可以看出随着A/B变化，风量、噪音都跟着发生变化，在A/B＝0.4时，风量与噪音对应的变化规律里到达低谷。

表1不同A/B的转速、风量、噪音对比

在一些实施例中，轮毂1的直径D1与叶片2的最大直径D2之间的比值在0.23到0.29的范围内，即轮毂比D1/D2满足：0.23≤D1/D2≤0.29。优选地，轮毂1的直径D1与叶片2的最大直径D2之间的比值在0.24到0.28的范围内，即轮毂比D1/D2进一步满足：0.24≤D1/D2≤0.28。由此，可以使轴流风轮100的性能达到最佳。

这里，轮毂比是轮毂1直径与叶片2最大直径之比，是个小于1的数值，是设计轴流风轮100用到的一个很重要的参数。根据轴流式通风机实用技术可知，影响轴流风轮100轮毂比的选择的是全压系数。全压系数大的采用大轮毂比，全压系数小的采用小轮毂比。空调器所用轴流风机为低压风机，全压系数小，采用小轮毂比。对于轴流风轮100大轮毂比，相对于同样的轴流风轮100外径，轮毂1大叶片2短，适用于高压小流量的轴流风轮100；小轮毂比，相对于同样的轴流风轮100外径，轮毂1小叶片2长，适用于低压大流量的轴流风轮100。即轮毂比影响风机的风量和抗压能力，对于不同的叶形和不同的工况，需要根据实际设计不同的轮毂比，本发明实施例里使用的轮毂比通过实验检测结果得出，使用本发明实施例的叶形时，轮毂1在0.24到0.28的范围内效果比较好。

优选地，轮毂1的直径与叶片2的最大直径之间的比值为0.26时，即D1/D2＝0.26时，轴流风轮100的性能达到最佳。

在一些实施例中，轴流风轮100的沿其旋转中心轴的最大高度H与叶片2的最大直径D2之间的比值在0.29到0.34的范围内。由此，可以使轴流风轮100的性能较佳。

这里，轴流风轮100的叶片2与轮毂1的连接，需要通过一定的叶片安装角来约束，但是对于空间曲面分布的叶片2来说，不同直径上叶形截面的叶型安装角是不一样的，不易通过安装角约束叶片2的安装位置，故通过风机高度与风机直径比来表述叶片2相对安装角度。

叶片安装角对轴流风轮100的性能有直接的影响，在其它所有设计参数相同的条件下，叶片安装角大小就决定了一台轴流风机的性能。叶片安装角增大，将使叶片2上的负荷加大，从而直接影响叶片2表面的压力分布，使压力脉动加大，而引起叶片2的负荷噪声加大。叶片2的安装角减小，虽然使叶片2表面的负荷减小，从而减小叶片2的负荷噪声，但是，太小的叶片安装角将使风机的压力、流量和效率都下降，轴流风轮100的叶片安装角对轴流风机性能的影响很大。所以，综合考虑一台轴流风机的性能时，叶片安装角是不能随意增大或减小的，需要通过实验测试验证。

因此，在本发明的实施例中，通过实验验证，当轴流风轮100的高度H与叶片2的最大直径D2之间的比值满足：0.29≤H/D2≤0.34内时，使得叶片安装角在比较好的角度范围，优选地，轴流风轮100的沿其旋转中心轴的最大高度H与叶片2的最大直径D2之间的比值满足：H/D2＝0.315时，轴流风轮100性能最佳。

在一些实施例中，叶片2的数量在2到4的范围内。轴流风轮100的叶片数对于轴流风轮100的全压、全压效率、噪音、风量等都有影响。由通风机实用技术手册可知叶片数与轮毂比之间的关系如下表2中所示：

表2轴流风轮的轮毂比与叶片数量之间关系

轮毂比	≤0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
						叶片数	2～6	4～8	6～12	8～16	10～20

由于本发明实施例优选的轮毂比为0.26，根据表格可以选择的叶片数为2～6片。由于本实施例的叶片2结构约束，当叶片数大于4时，作为一体注塑成型的轴流风轮100存在脱模困难的问题，因此，优选地，叶片2的数量在2片到4片的范围内。

根据实验验证对比2～4片风机性能，使用本发明实施例的叶形且在本发明实施例的叶片安装角度范围内，在4叶片2效果风量、噪音综合达到最佳。优选地，叶片2包括沿轮毂1的周向布置的四个。

在一些实施例中，如图9和图10所示，负压力面25上可以设有一个或间隔布置的多个凹槽26。由此，可以降低轴流风轮100在注塑过程中由于叶片2厚度过大引起的缩水、内气泡风险，同时减轻轴流风轮100的重量，降低成本和减小输入功率。

在一些实施例中，尾缘22上形成有朝向前缘21方向凹陷且沿叶片2的厚度方向贯穿叶片2的缺口槽27，缺口槽27与尾缘22的连接部位圆弧过渡。通过设置缺口槽27，不仅可以减轻叶片2的重量，减少轴流风轮100的负荷，还可以减少尾缘22位置的涡流损失，从而减小轴流风轮100运转过程中的振动和噪音。

在一些实施例中，叶片2的前缘21在朝远离轮毂1的延伸方向(例如图2中所示的向下的方向)上沿顺时针方向(例如图1和图2中所示的顺时针方向)倾斜延伸，叶片2在沿顺时针的旋转方向上向下倾斜。以使叶片2的结构呈空间曲面分布，从而保证轴流风轮100具有较佳的性能。

下面将参考图1-图15描述根据本发明一个具体实施例的轴流风轮100。

参照图1，轴流风轮100包括轮毂1和环绕轮毂1中心轴沿顺时针方向依次排列地设在轮毂1的外周面上的四个叶片2。

具体地，如图1所示，每个叶片2沿顺时针方向的前侧边沿形成为前缘21，每个叶片2沿顺时针方向的后侧边沿形成为尾缘22，每个叶片2的连接前缘21和尾缘22的外端的边沿形成为外缘23，每个叶片2沿轮毂1的中心轴方向的两侧表面分别形成为正压力面24和负压力面25，叶片2的前缘21在朝远离轮毂1的延伸方向上沿顺时针方向倾斜延伸，叶片2在沿顺时针的旋转方向上向下倾斜。

尾缘22上形成有朝向前缘21方向凹陷且沿叶片2的厚度方向贯穿叶片2的缺口槽27，缺口槽27与尾缘22的连接部位圆弧过渡。负压力面25上设有一个或间隔布置的多个凹槽26。

其中，轴流风轮100在垂直于轮毂1的中心轴的平面上的投影中轮毂1的中心轴到叶片2外缘23的中点之间的连线将叶片2的投影分隔为第一投影面和第二投影面，第一投影面位于第二投影面的沿顺时针方向的前侧，第一投影面的面积与第二投影面的面积之间的比值在0.38到0.45的范围内。轮毂1的直径与叶片2的最大直径之间的比值在0.24到0.28的范围内。轴流风轮100的沿其旋转中心轴的最大高度与叶片2的最大直径之间的比值在0.29到0.34的范围内。

根据本发明实施例的轴流风轮100，可以有效地解决目前小箱体大能力机型的空调器所使用的轴流风轮100运行噪音大的问题。

根据本发明第二方面实施例的空调器，包括根据本发明上述第一方面实施例的轴流风轮100。

根据本发明实施例的空调器，通过设置上述第一方面实施例的轴流风轮100，从而提高了空调器的整体性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种轴流风轮，其特征在于，包括：

轮毂；以及

多个叶片，多个所述叶片环绕所述轮毂的中心轴沿顺时针方向依次排列地设在所述轮毂的外周面上，每个所述叶片沿顺时针方向的前侧边沿形成为前缘，每个所述叶片沿顺时针方向的后侧边沿形成为尾缘，每个所述叶片的连接所述前缘和尾缘的外端的边沿形成为外缘，每个所述叶片沿所述轮毂的中心轴方向的两侧表面分别形成为正压力面和负压力面，

其中，所述轴流风轮在垂直于所述轮毂的中心轴的平面上的投影中所述轮毂的中心轴到所述叶片外缘的中点之间的连线将所述叶片的投影分隔为第一投影面和第二投影面，所述第一投影面位于所述第二投影面的沿顺时针方向的前侧，且所述第一投影面的面积与所述第二投影面的面积之间的比值在0.35到0.5的范围内。

2.根据权利要求1所述的轴流风轮，其特征在于，所述第一投影面的面积与所述第二投影面的面积之间的比值在0.38到0.45的范围内。

3.根据权利要求2所述的轴流风轮，其特征在于，所述第一投影面的面积与所述第二投影面的面积之间的比值为0.4。

4.根据权利要求1所述的轴流风轮，其特征在于，所述轮毂的直径与所述叶片的最大直径之间的比值在0.23到0.29的范围内。

5.根据权利要求4所述的轴流风轮，其特征在于，所述轮毂的直径与所述叶片的最大直径之间的比值在0.24到0.28的范围内。

6.根据权利要求5所述的轴流风轮，其特征在于，所述轮毂的直径与所述叶片的最大直径之间的比值为0.26。

7.根据权利要求1所述的轴流风轮，其特征在于，所述轴流风轮的沿其旋转中心轴的最大高度与所述叶片的最大直径之间的比值在0.29到0.34的范围内。

8.根据权利要求7所述的轴流风轮，其特征在于，所述轴流风轮的沿其旋转中心轴的最大高度与所述叶片的最大直径之间的比值为0.315。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的轴流风轮，其特征在于，所述叶片的数量在2到4的范围内。

10.根据权利要求9所述的轴流风轮，其特征在于，所述叶片包括沿所述轮毂的周向布置的四个。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的轴流风轮，其特征在于，所述负压力面上设有一个或间隔布置的多个凹槽。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的轴流风轮，其特征在于，所述尾缘上形成有朝向所述前缘方向凹陷且沿所述叶片的厚度方向贯穿所述叶片的缺口槽，所述缺口槽与所述尾缘的连接部位圆弧过渡。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的轴流风轮，其特征在于，所述叶片的前缘在朝远离所述轮毂的延伸方向上沿顺时针方向倾斜延伸，所述叶片在沿顺时针的旋转方向上向下倾斜。

14.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-13中任一项所述的轴流风轮。