CN109667795A - 一种风机集流器、离心风机及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风机集流器、离心风机及空调系统，涉及风机技术领域，为提供一种能够有效提高进风效率、改善进风噪音的音质的风机集流器而发明。风机集流器包括环形结构的迎风面，所述迎风面上形成有凸起和/或凹槽，所述凸起和凹槽用于将所述迎风面上的层流边界层扰动成湍流边界层。本发明风机集流器、离心风机及空调系统用于提高风机集流器的工作性能。

Description

一种风机集流器、离心风机及空调系统

技术领域

本发明涉及风机技术领域，尤其涉及一种风机集流器、离心风机及空调系统。

背景技术

现有的一种多翼离心风机，参照图1，包括中空结构的蜗壳001，蜗壳001具有进风端，在进风端处安装风机集流器003，蜗壳001的空腔内安装叶轮002，当气流通过风机集流器003进入蜗壳001内后，利用高速旋转的叶轮002将气体加速；其中，风机集流器003是多翼离心风机的重要部件，风机集流器003的进风效率对多翼离心风机的性能起着举足轻重的作用，例如，如图1所示，风机集流器003的迎风面P1为光滑面，当气流流经光滑的迎风面P1时，会使气流在迎风面P1上形成层流边界层(如图2所示)，且层流边界层的厚度约为风机集流器003径向尺寸的1％～1.5％，进而导致沿着风机集流器003的径向方向，在边界层内气流具有很明显的流速梯度，即愈靠近迎风面P1，气流流速愈小，甚至等于零，这样就会影响风机集流器003的进风效率，同时，气流流经风机集流器003时，风机会发出低沉的“嗡嗡”噪音，或者发出尖锐的噪音，声音不柔和，影响用户体验舒适度。

发明内容

本发明的实施例提供了一种风机集流器、离心风机及空调系统，主要目的是有效提高风机集流器的进风效率，且改善进风噪音的音质。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种风机集流器，包括环形结构的迎风面，所述迎风面上形成有凸起和/或凹槽，所述凸起和所述凹槽用于将所述迎风面上的层流边界层扰动成湍流边界层。

另一方面，本发明实施例提供了一种离心风机，包括：

机壳，所述机壳具有进风端和出风端；

风机集流器，所述风机集流器为上述实施例所述的风机集流器，所述风机集流器设置在所述进风端处；

叶轮，所述叶轮设置在所述机壳内。

另一方面，本发明实施例提供了一种空调系统，包括上述实施例提供的离心风机。

本发明实施例提供的风机集流器、离心风机及空调系统中，由于风机集流器的迎风面上形成有凸起和/或凹槽，通过凸起和/或凹槽会使靠近迎风面的气流边界层因受到气流扰动结构的干扰而形成湍流边界层，湍流边界层与层流边界层相比，能够减小气流在迎风面上的阻力，促使风机集流器吸入更多的空气，且可减小气流流速形成的梯度现象，以使气流在流经迎风面时，流速较均匀，进而提高风机集流器的进风效率，同时，拓宽了进气噪音的频带宽度，降低进气噪音的音调，最终改善离心风机的音质。

附图说明

图1为现有技术中的一种离心风机的结构示意图；

图2为气流流经现有技术中的风机集流器的迎风面上时形成的层流边界层的效果图；

图3为本发明实施例提供的一种离心风机的结构示意图；

图4为图3的A向视图；

图5为图4的B-B剖视图；

图6为图5的C处放大图；

图7为本发明实施例提供的一种凸起的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种离心风机的结构示意图；

图9为图8的D向视图；

图10为本发明实施例提供的另一种凸起的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种凹槽的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种凸起的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种凹槽的结构示意图；

图14为气流流经本发明实施例提供的风机集流器的迎风面上时形成的湍流边界层的效果图；

图15为现有技术的风机集流器和本发明实施例提供的风机集流器的噪音频谱对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例风机集流器、离心风机及空调系统进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、

“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图3至图7，本发明实施例提供了一种风机集流器3，包括环形结构的迎风面F，迎风面F上形成有凸起32和/或凹槽31，凸起32和凹槽31用于将迎风面F上的层流边界层扰动成湍流边界层。

参照图14，由于迎风面F上形成有凹槽31，当气流进入风机集流器3且流经迎风面F时，在靠近迎风面F的位置处会形成湍流边界层，若形成湍流边界层，气流在迎风面F的壁面上就不会出现滞留现象，相反会具有一定的流速，且沿着风机集流器3的径向方向，不会形成具有较大流速梯度值的气流层(即不会出现靠近迎风面F的壁面上的气流流速值很小，愈靠近风机集流器3的中心位置，气流的流速值愈大)，所以，通过凹槽31的干扰作用，会使通过迎风面F的气流的流速较均匀，进而使风机集流器吸入更多的空气，提高风机集流器的进风效率。下述通过实验数据验证本发明提供的风机集流器所达到的技术效果：

上述是在风机集流器具有相同的规格，处于相同的外界环境下进行的试验，从上述实验数据可以看出，具有凹槽的迎风面能够明显提高进风量，且进风效率提高了7％。

同理，在迎风面F上形成有凸起32时，当气流进入风机集流器3且流经迎风面F时，在凸起32的作用下，靠近迎风面F的位置处会形成湍流边界层。

参照图15对本发明实施例提供的风机集流器和现有技术的风机集流器(无气流扰动结构)的风机噪音进行分析：

图15中的黑色线代表使用现有技术风机集流器的风机噪音频谱曲线图，低频噪音较高，高频噪音较低，但是，采用本发明实施例提供的风机集流器的风机，其噪音频谱曲线图(灰色线)中低频噪音降低，高频噪音升高，音调变的更加柔和，相应提高用户体验。

在一些实施方式中，凸起32包括多个点状凸起；在另外一些实施方式中，凹槽31包括多个凹点，点状凸起或凹点形成点状扰动结构。

参照图8和图9，凹点包括多个，多个凹点具有多种排布方式，示例的，参照图8，多个凹点分成多个点状组(即凹点组)，每个凹点组中的多个凹点位于以迎风面F的中心轴线为圆心的同一个圆上；另外，多个凹点也可以按照其他方式布设。

同理，点状凸起也可以包括多个，多个点状凸起也分成多个点状凸起组，每个点状凸起组中的多个点状凸起位于以迎风面F的中心轴线为圆心的同一个圆上。

为了进一步提高进风效率，参照图9，相邻两个凹点组中，其中一个凹点组中的凹点为第一凹点，另一个凹点组中的凹点为第二凹点，第一凹点和圆心的连线与第二凹点和圆心的连线不在同一条直线上。例如，第n个凹点组中的凹点与圆心的连线为直线L1，但是，第n-1个凹点组或第n+1个凹点组中的凹点与圆心的连线为直线L2，L1与L2之间具有夹角(不共线)。若L1与L2共线，则会在迎风面F上出现湍流边界层与层流边界层交替布设的现象，相比全部形成湍流边界层，会降低整个风机集流器的进风效率。

在另外一些实施例中，相邻两个凹点组中相邻的三个凹点呈等腰三角形布设，参照图8，位于同一个的凹点组(为了便于描述，称为第n个凹点组)中的相邻两个凹点的间距为s，与第n个凹点组相邻的第n-1个凹点组中的凹点与第n个凹点组中的且相邻的凹点的间距为1/2s，这样所达到的技术效果为：进一步使形成的湍流边界层均匀，进一步提高进风效率。

同理，相邻两个点状凸起组中，其中一个点状凸起组中的点状凸起为第一点状凸起，另一个点状凸起组中的点状凸起为第二点状凸起，第一点状凸起和圆心的连线与第二点状凸起和圆心的连线不在同一条直线上，所达到的技术效果与上述凹点达到的技术效果相同，在此不再赘述。

相邻两个点状组(即位于同一圆上的多个点状凸起或位于同一圆上的多个凹点)之间的距离范围为0.05～0.1x，x为迎风面F的轴向长度，若相邻两个点状组之间的距离过大，影响湍流边界层的形成，若相邻两个点状组之间的距离过小，反而会增加气流在迎风面F上的流动阻力。

示例的，点状凸起可以为图10和图12所示的结构；再示例的，凹点可以为图11和图13所示的结构；再示例，在迎风面面上可以形成包括如图10、图12、图11和图13所示的结构，且点状凸起和凹点相间隔布设。

参照图6，凹槽31包括迎风面F周向设置的多个环形凹槽，参照图7，凸起32包括沿迎风面F周向设置的多个环形凸起，环形凹槽或环形凸起形成环形扰动结构。多个环形扰动结构沿风机集流器的轴向并列布设，相邻两个环形扰动结构之间的距离范围为0.05～0.1x，x为迎风面F的轴向长度，若相邻两个环形扰动结构之间的距离过大，影响湍流边界层的形成，若相邻两个环形扰动结构之间的距离过小，反而会增加气流在迎风面F上的流动阻力。

在一些实施例中，每一个环形扰动结构为圆形结构，即环形扰动结构的中心轴线与风机集流器的中心轴线重合，形成圆形的环形扰动结构在制造加工时，加工方便，便于实施。

示例的，环形凸起可以为如图7所示的结构；再示例的，环形凹槽可以为图6所示的结构；再示例的，环形凸起和环形凹槽相间隔布设。

需要说明的是，本实施例提供的凹槽和凹点，为盲槽和相对应的盲点，是为了防止气流从迎风面流至与迎风面相背的背风面，以影响集流器的集风效果，当气流流经迎风面F时，在凹点的作用下，也会形成湍流边界层。

点状扰动结构和环形扰动结构的横截面为半圆形结构或多边形结构，例如，图7所示的环形扰动结构的横截面为半圆形结构，图12和图13所示的点状扰动结构的横截面为半圆形结构，图10和图11所示的点状扰动结构的横截面为三角形。另外，点状扰动结构和环形扰动结构的横截面也可以为矩形或梯形，在此对点状扰动结构和环形扰动结构的横截面结构不做限定。

为了保障能够在迎风面F上形成湍流边界层，凸起32和/或凹槽31沿垂直于迎风面F的高度为a，a＝fδ，其中，δ为气流在光滑的迎风面F形成层流边界层的边界层厚度，x为迎风面F的轴向长度，Re为雷诺数，f为气流扰动结构高度系数。凸起32的高度指凸起32的最高点距离迎风面F的垂直距离，凹槽31的高度指凹槽31的最低点距离迎风面F的垂直距离，若高度过高，就会增加气流的流动阻力，若高度过低，就会同光滑迎风面一样，形成的是层流边界层，而不会形成湍流边界层。

为了有效提高进风效率，f的取值范围为0.8～1.1；优选的，f的取值范围为0.8～1.1；再优选的，f＝1.0。

本发明实施例提供的凸起32和/或凹槽31的高度为a，是通过先确定层流边界层的厚度δ，再依据层流边界层的厚度δ得到凸起32和/或凹槽31的高度为a，这样就会使迎风面上的层流边界层因受到扰动而转变为湍流边界层，这样所得到的凸起32和/或凹槽31的高度a更能准确的使层流边界层干扰成湍流边界层。

风机集流器3可以是圆筒形集流器、圆锥形集流器、圆弧形集流器或喷嘴形集流器，在此对风机集流器的具体类别不做限定，只要迎风面F上形成有气流扰动结构的风机集流器均在本公开的保护范围之内。

本发明实施例另一方面还提供了一种离心风机，参照图3、图4、图5和图8，离心风机包括：机壳1、风机集流器3和叶轮2，机壳1具有进风端和出风端；风机集流器3为上述实施例提供的风机集流器，风机集流器3设置在机壳1的进风端处；叶轮2设置在机壳1内。

由于本实施例提供的离心风机包括上述实施例提供的风机集流器，当气流通过风机集流器3时，在凸起32和凹槽31的作用下，迎风面F上会形成湍流边界层，通过湍流边界层会有效提高风机集流器的进风效率，进而提高离心风机的进风效率，同时，由于凸起32或凹槽31的存在，离心风机在运转时，所发出的噪音柔和，相比现有离心风机有效改善了音质，使用户听起来舒适，进而提高用户体验度和舒适度。

机壳1和风机集流器3可以是一体成型结构，也可以是分体结构，例如，当机壳1和风机集流器3为分体结构时，风机集流器3包括导流部33和安装部34，导流部33与安装部34连接，且安装部34通过连接件或者其他连接结构(例如，焊接)设置在机壳1的进风端处。导流部33和安装部34也可以一体成型。

在一些实施方式中，机壳1可以为注塑件，也可以为钣金件；同理，风机集流器3可以是注塑件，也可以是钣金件；另外，机壳1和风机集流器3也可以是其他材质制成。

叶轮2可以选择多翼叶轮，也可以选择其他结构的叶轮，在此对叶轮2的具体结构也不做限定。

本发明实施例另一方面还提供了一种空调系统，空调系统包括上述实施例提供的离心风机，空调系统包括相连接的室内机和室外机，离心风机安装在室内机内。

由于空调系统包括上述实施例提供的离心风机，且离心风机包括风机集流器，风机集流器包括环形结构的迎风面F，迎风面F上形成有凸起32和/或凹槽31，凸起32和凹槽31用于将迎风面F上的层流边界层扰动成湍流边界层。通过凸起32和凹槽31会使靠近迎风面的气流边界层形成湍流边界层，湍流边界层与现有的层流边界层相比，能够减小气流在迎风面上的阻力，促使风机集流器吸入更多的空气，且可减小气流流速形成的梯度现象，以使气流在流经迎风面时，流速较均匀，进而提高风机集流器的进风效率，同时，拓宽了进气噪音的频带宽度，降低进气噪音的音调，最终改善离心风机的音质。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种风机集流器，其特征在于，包括环形结构的迎风面，所述迎风面上形成有凸起和/或凹槽，所述凸起和所述凹槽用于将所述迎风面上的层流边界层扰动成湍流边界层。

2.根据权利要求1所述的风机集流器，其特征在于，所述凸起包括多个点状凸起或多个沿所述迎风面的周向设置的环状凸起；

所述凹槽包括多个凹点或多个沿所述迎风面周向设置的环状凹槽。

3.根据权利要求2所述的风机集流器，其特征在于，多个所述点状凸起或多个所述凹点均分成多个点状组，每个所述点状组中的多个所述点状凸起或多个所述凹点位于以所述迎风面的中心轴线为圆心的同一个圆上。

4.根据权利要求3所述的风机集流器，其特征在于，相邻两个所述点状组中，其中一个所述点状组中的所述点状凸起或所述凹点为第一点状结构，另一个所述点状组中的所述点状凸起或所述凹点为第二点状结构，所述第一点状结构和圆心的连线与所述第二点状结构和所述圆心的连线不在同一条直线上。

5.根据权利要求1所述的风机集流器，其特征在于，所述凸起和所述凹槽的横截面为半圆形结构或多边形结构。

6.根据权利要求1所述的风机集流器，其特征在于，所述凸起和/或所述凹槽沿垂直于所述迎风面的高度为a，a＝fδ，其中，δ为气流在光滑的所述迎风面形成层流边界层的边界层厚度，x为所述迎风面的轴向长度，Re为雷诺数，f为气流扰动结构高度系数。

7.一种离心风机，其特征在于，包括：

机壳，所述机壳具有进风端和出风端；

风机集流器，所述风机集流器为权利要求1-6中任一项所述的风机集流器，所述风机集流器设置在所述进风端处；

叶轮，所述叶轮设置在所述机壳内。

8.一种空调系统，其特征在于，包括权利要求7所述的离心风机。