CN110486324A - 一种贯流叶轮及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种贯流叶轮和空调器，贯流叶轮包括设置在两侧的轮盘，两侧所述轮盘之间设有多个叶轮中节，相邻的所述叶轮中节之间由中节盘隔开，每个所述叶轮中节包括多个沿所述中节盘周向间隔布置的叶片，所述叶片具有压力面和吸力面，所述叶片具有分流切口，所述分流切口将所述叶片分隔成主体部和尾部。本发明的贯流叶轮具有新型结构的叶片，叶片上切割分流切口将叶片分成两部分，叶片压力面上的气流会从分流切口流过，吹掉吸力面上的附面层，从而增加分离区流体能量，减少气流分离，减小分离区范围，降低贯流叶轮产生的噪音。

Description

一种贯流叶轮及空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种贯流叶轮及空调器。

背景技术

贯流叶轮广泛用于空调室内机，用于带动气体流动，完成气体交换。贯流叶轮具有多个弯曲的叶片，叶片具有压力面和吸力面。气体流动时，叶片会干涉气体的流向，在叶片吸力面的后缘处分离形成分离区，此区域内的气体产生涡流，流速降低，噪音增大。现有技术的叶片结构会产生较大的分离区，导致贯流叶轮产生的噪音增大。

发明内容

本发明解决的问题是减少气流分离，从而降低噪声。

为解决上述问题，本发明提供一种贯流叶轮，包括设置在两侧的轮盘，两侧所述轮盘之间设有多个叶轮中节，相邻的所述叶轮中节之间由中节盘隔开，每个所述叶轮中节包括多个沿所述中节盘周向间隔布置的叶片，所述叶片具有压力面和吸力面，所述叶片具有分流切口，所述分流切口将所述叶片分隔成主体部和尾部。

与现有技术相比，本发明的贯流叶轮具有新型结构的叶片，叶片上切割分流切口将叶片分成两部分，叶片压力面上的气流会从分流切口流过，吹掉吸力面上的附面层，从而增加分离区流体能量，减少气流分离，减小分离区范围，降低贯流叶轮产生的噪音。

可选地，所述主体部在所述吸力面上延伸的长度为第一弧长L1，所述第一弧长L1与所述叶片的翼型的中弧线长度L之间满足关系L1＝(0.6～0.9)L。

使分流切口的分隔位置位于分离区，保证气流流过分流切口后能与吸力面流线均匀混合，同时可以减小吸力面的气流分离，不影响压力面流动状态。

可选地，所述主体部在所述压力面上延伸的长度为第二弧长L2，所述第二弧长L2与所述叶片的翼型的中弧线长度L之间满足关系L2＝(0.4～0.7)L。

分流切口在压力面的分隔位置比吸力面靠前，能保证气流流到吸力面时贴体。

可选地，所述主体部与所述分流切口的交界边缘具有第一分隔线，所述尾部与所述分流切口的交界边缘具有第二分隔线，所述第一分隔线和所述第二分隔线的弯曲方向与所述叶片的弯曲方向相同。

分隔曲线弯曲方向与叶片弯曲方向相同，降低分流切口对压力面流动状态的影响，减少能量损失。

可选地，所述第一分隔线与所述吸力面的交点为第一分隔点，在所述第一分隔点上所述吸力面的切线与所述第一分隔线的切线之间的夹角为切口出风角α，所述切口出风角α介于0°～60°之间。

控制切口出风角，保证气流可以顺畅地流过分隔处，最大限度降低对吸力面流线的干扰。

可选地，所述第二分隔线与所述压力面的交点为第二分隔点，所述第二分隔点与所述第一分隔线之间的最短距离为分隔距离d1，所述分隔距离d1与所述叶片的翼型的最大厚度d之间满足关系：d1＝(0.3～1.5)d。

选取合适的分隔距离，分隔距离过小加工困难，且容易堵塞，分隔距离过大则叶片的做功面积变小，产生的风量减少。

可选地，所述第一分隔线与所述第二分隔线的线型相同。

第一分隔线与第二分隔曲线型相同时，分流切口内的气流速度变化小，从分流切口中流出的气体吹向吸力面，减少气流分离，减小分离区。

可选地，所述第一分隔线与所述第二分隔线相互平行。

第一分隔线与第二分隔曲相互平行时，分流切口内的气流速度变化小，从分流切口中流出的气体吹向吸力面，减少气流分离，减小分离区。

可选地，所述第一分隔线与所述压力面的交点为第三分隔点，在所述第三分隔点上所述第一分隔线的切线为第一切线，所述第二分隔线与所述压力面的交点为第二分隔点，在所述第二分隔点上的所述第二分隔线的切线为第二切线，所述第一切线的延长线与所述第二切线的延长线之间的夹角为尾部转动角度β，所述尾部转动角度β介于-10°～10°之间。

通过尾部转动，改变叶片叶型弯度，调整弯度可以进一步改善气流流场，减少吸力面分离区，降低噪音。

本发明还提供一种空调器，其包括上述的贯流叶轮。

与现有技术相比，本发明的空调器通过新型的贯流叶轮进行气体交换，能够降低使用时产生的噪音，改善用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例的贯流叶轮的结构图；

图2为本发明实施例的贯流叶轮的径向剖视图；

图3为本发明实施例的贯流叶轮的叶片的径向剖视图；

图4为本发明实施例的贯流叶轮的叶片的尺寸示意图；

图5为本发明实施例的贯流叶轮的叶片的尾部转动状态示意图；

图6为气流在现有技术贯流叶轮的叶片与本发明实施例的贯流叶轮的叶片周围的流向示意图；

图7为实验例一中对照组叶片周围的速度云图；

图8为实验例一中实验组叶片周围的速度云图；

图9为实验例二中对照组贯流叶轮的噪音云图；

图10为实验例二中实验组一贯流叶轮的噪音云图；

图11为实验例二中实验组二贯流叶轮的噪音云图；

图12为实验例二中实验组三贯流叶轮的噪音云图。

附图标记说明：

1-叶片，11-压力面，12-吸力面，13-分流切口，14-主体部，15-尾部，16-第一分隔线，17-第二分隔线，2-叶轮中节，3-轮盘，4-中节盘。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，应当说明的是，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并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多个该特征。

在本发明各实施例中的术语名词例如“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。

本发明的实施例中所提到的“内”与“外”，指的是相对于一腔体结构，诸如一圆筒，圆筒内部为内侧，圆筒外部为外侧。

本发明的实施例提供一种空调器，结合图1至图5所示，这种空调器具有一种新型的贯流叶轮，用于驱动气体流动。贯流叶轮包括设置在两侧的轮盘3，两侧轮盘3之间设有多个叶轮中节2，相邻的叶轮中节2之间由中节盘4隔开，中节盘4中部开口。每个叶轮中节2包括多个沿中节盘4周向间隔布置的叶片1，各个叶轮中节2的叶片1布置方式可以相同也可以不同。叶片1靠近贯流叶轮外侧的部位为叶片1的前部，叶片1靠近贯流叶轮外侧的部位为叶片1的后部，叶片1的两侧分别为压力面11和吸力面12，推动气流的工作面为压力面11，另一侧为吸力面12，叶片1整体朝向压力面11弯曲。由于吸力面12弯曲，气流在吸力面12上会发生分离，特别是后部会产生较大的分离区。本实施例的叶片1具有特殊结构，叶片1上开设分流切口13，分流切口13将叶片1分隔成主体部14和尾部15两部分，主体部14靠近贯流叶轮的外侧，尾部15靠近贯流叶轮的内侧，主体部14和尾部15推动气流的工作面构成叶片1的压力面11，主体部14和尾部15的另一侧构成叶片1的吸力面12。分流切口13为气流提供了流动通道，压力面11上的气流会从分流切口13的通道直接流到吸力面12上，吹掉吸力面12上的附面层，分流切口13流出的气体进入原来的分离区，从而增加分离区流体能量，减少气流分离。

如图6所示，其为本发明实施例的叶片1与现有技术的叶片周围的气体流向示意图，图6中左侧部分图形为气流在现有的贯流叶轮叶片周围的流向示意图，图中箭头表示气流方向，气流在吸力面发生分离，形成了较大的分离区，在分离区内气体形成涡流，流速下降，产生噪音。图6中右侧部分图形为气流在本实施例贯流叶轮叶片1周围的流向示意图，压力面11上部分气流通过分流切口13吹向吸力面12，有效地减小叶片1吸力面12尾缘处的分离，分离区缩小，增大贯流叶轮的流道通流面积，在保证流量的同时减小噪声。

本实施例在叶片1上设置分流切口13，不需要改变贯流叶轮中叶片1的安装角度、进、出口角度、叶片外形、叶片数量、分布方式等参数，就可以实现降噪效果，加工方便，实用性强。

结合图3所示，主体部14与分流切口13的交界边缘具有第一分隔线16，尾部15与分流切口13的交界边缘具有第二分隔线17，第一分隔线16和第二分隔线17构成了分流切口13的流体通道边缘。第一分隔线16和第二分隔线17的弯曲方向与叶片1的弯曲方向相同，可以降低分流切口13对压力面11流动状态的影响，减少流量和流速损失。第一分隔线16和第二分隔线17可以相互平行设置，也可以不平行设置，两条分隔曲线相互平行时，从分流切口13内流过的气流速度变化小。两条分隔曲线相互不平行可以分成两种情况，一种是第一分隔线16和第二分隔线17在压力面11上开口距离较大，在吸力面12上开口距离较小，此时分流切口13的气流通道在气流方向上逐渐缩小，使从压力面11流向吸力面12的气流流速增大；另一种结构是第一分隔线16和第二分隔线17在压力面11上开口距离较小，在吸力面12上开口距离较大，此时分流切口13的气流通道在气流方向上逐渐增大，使从压力面11流向吸力面12的气流流速降低，即改变第一分隔线16和第二分隔线17相互之间的分布关系，可以改变分流切口13的出风风速，从而减小分离区。除了改变第一分隔线16和第二分隔线17之间相互之间的分布关系，还可以通过改变分隔曲线的线型来改变分流切口13的出风情况。第一分隔线16与第二分隔线17的线型可以相同也可以不相同，当两条分隔曲线的线型相同时，流过分流切口13的气流速度变化较小，两条分隔曲线的线型不同时，流过分流切口13的气流速度变化较大，即可以通过改变分隔曲线的线型影响分流切口13的出风风速，从而减少吸力面12上的气流分离。

结合图4所示，本实施例对贯流叶轮的叶片1各部位尺寸进行限定，以进一步减少气流分离，保证气体流量。定义主体部14在吸力面12上延伸的长度为第一弧长L1，主体部14在压力面11上延伸的长度为第二弧长L2，叶片1的翼型的中弧线长度为L。为了保证气流流过分流切口13后能与吸力面12的流线均匀混合，同时为了确保可以有效减小吸力面12的气流分离，不影响压力面11流动状态，分流切口13的分隔位置尽量位于分离区。一般吸力面12上的分离区开始于吸力面12前部至后部50％～70％部位，因此吸力面12上的分隔位置取L1＝a*L，a为0.6～0.9，如L1＝0.6L、L1＝0.7L、L1＝0.8L、L1＝0.9L等情况,压力面11上的分隔位置取L2＝b*L，b为0.4～0.7，如L2＝0.4L、L2＝0.5L、L2＝0.6L、L2＝0.7L等情况，且a>b,压力面11上的分隔位置比吸力面12上的分隔位置靠前，保证气流流到吸力面12时贴体。

定义第一分隔线16与吸力面12的交点为第一分隔点，在第一分隔点上吸力面12的切线与第一分隔线16的切线之间的夹角为切口出风角α，控制切口出风角可以保证气流可以顺畅地流过分隔处，最大限度降低从分流切口13流出的气体对吸力面12流线的干扰，保证气体流速和流量。切口出风角α的角度选择与吸力面12的弯曲度有关，当切口出风角α介于0°～60°之间时，分流切口13流出的气体对吸力面12流线的干扰较小，可以根据叶片1自身形状控制切口出风角α，在不同的实施方式中切口出风角α可以不同，如α＝0°、10°、20°、30°、45°、50°、60°等。

本实施例中第一分隔线16与第二分隔线17线型相同且相互平行，定义第二分隔线17与压力面11的交点为第二分隔点，第二分隔点与第一分隔线16之间的最短距离为分隔距离d1，叶片1的翼型的最大厚度为d。需要对分隔距离d1进行控制，分隔距离d1过小，分流切口13加工困难，且杂质进入分流切口13容易堵塞，破坏分流效果；分隔距离d1过大，则叶片1的做功面积变小，贯流叶轮产生的风量减少，空调器换气效率降低。取d1＝(0.3～1.5)d，如d1＝0.3d、d1＝0.5d、d1＝0.8d、d1＝d、d1＝1.2d、d1＝1.5d等，此时分流切口13的分流效果较好，可以在保证流量的情况下，减小贯流叶轮产生的噪声。

结合图5所示，本实施例中叶片1的尾部15发生了转动，改变叶片1的弯曲度。定义第一分隔线16与压力面11的交点为第三分隔点，在第三分隔点上第一分隔线16的切线为第一切线，定义第二分隔线17与压力面11的交点为第二分隔点，在第二分隔点上的第二分隔线17的切线为第二切线。如果尾部15不转动，则第一分隔线16与第二分隔线17相互平行，第一切线与第二切线之间也相互平行。本实施例中尾部15绕第二分隔点发生转动后的定位，使得第一切线的延长线与第二切线的延长线相交，第一切线的延长线与第二切线的延长线之间的夹角为尾部转动角度β，通过改变尾部15的转动角度，可以改变叶片1叶型弯度，进一步改善气流流场，减少吸力面12分离区，降低噪音。尾部15的转动角度不宜过大，否则反而会增加分离区范围，控制尾部15的转动角度β＝-10°～10°，如β＝-10°、β＝-5°、β＝5°、β＝10°等。

本发明实施例的空调器通过新型的贯流叶轮进行气体交换，能够在保证风量的同时降低使用时产生的噪音，改善用户体验。以下通过两个实验例来验证本发明实施例的效果：

实验例一

测试贯流叶轮工作时叶片周围区域的流场，选择现有技术的贯流叶轮为对照组，选择本发明一种实施例的贯流叶轮为实验组，实验组贯流叶轮的叶片与对照组贯流叶轮的叶片形状、数量、分布方式均相同。实验组叶片具有分流切口，且第一分隔线和第二分隔线线形相同且相互平行。

实验结果如图7和图8所示，图7为对照组的速度云图，图8为实验组的速度云图，速度云图中深色部分表示失速区域，从图7中可见在对照组叶片的后部出现了气流分离现象，具有较大的分离区，图8中失速区域明显减小，表示气流分离减少。

实验例二

测试贯流叶轮工作时产生的风量和噪音情况，选择现有技术的贯流叶轮为对照组，选择本发明三种实施方式的贯流叶轮分别作为实验组一、实验组二和实验组三。三个实验组贯流叶轮的叶片与对照组贯流叶轮的叶片形状、数量、分布方式均相同。三个实验组叶片的第一分隔线与第二分隔线线型相同且相互平行，三个实验组叶片的参数只有分隔距离d1不同，其中实验组一的分隔距离d1＝0.8d，实验组二的分隔距离d1＝1.2d，实验组三的分隔距离d1＝1.8d。

实验结果如表1、表2和图9至图12所示，表1为风量测试结果，表2位噪声测试结果，图9为对照组的噪声云图，图10为实验组一的噪声云图，图11为实验组二的噪声云图，图12为实验组三的噪声云图。

表1

组别	对照组	实验组一	实验组二	实验组三
					风量m<sup>3</sup>/h	907	902	897	842

从表1可见叶片的分流切口的分隔距离较小时对贯流叶轮的风量影响较小，但分流切口过大则会使风量下降。

表2

组别	对照组	实验组一	实验组二	实验组三
					噪声源噪声值dB	68.9	68	67.1	66.2

从表2可见，在贯流风轮的叶片上设置分流切口可以降低贯流风轮工作时产生的噪音，当分隔距离增大时，噪音下降。

从实验例二结果可知，在贯流风轮的叶片上设置分流切口可以降低贯流风轮工作时产生的噪音，选择合适的分隔距离可以在保证风量的同时降低噪音。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种贯流叶轮，其特征在于，包括设置在两侧的轮盘(3)，两侧所述轮盘(3)之间设有多个叶轮中节(2)，相邻的所述叶轮中节(2)之间由中节盘(4)隔开，每个所述叶轮中节(2)包括多个沿所述中节盘(4)周向间隔布置的叶片(1)，所述叶片(1)具有压力面(11)和吸力面(12)，所述叶片(1)具有分流切口(13)，所述分流切口(13)将所述叶片(1)分隔成主体部(14)和尾部(15)。

2.根据权利要求1所述的贯流叶轮，其特征在于，所述主体部(14)在所述吸力面(12)上延伸的长度为第一弧长L1，所述第一弧长L1与所述叶片(1)的翼型的中弧线长度L之间满足关系L1＝(0.6～0.9)L。

3.根据权利要求1所述的贯流叶轮，其特征在于，所述主体部(14)在所述压力面(11)上延伸的长度为第二弧长L2，所述第二弧长L2与所述叶片(1)的翼型的中弧线长度L之间满足关系L2＝(0.4～0.7)L。

4.根据权利要求1～3任一所述的贯流叶轮，其特征在于，所述主体部(14)与所述分流切口(13)的交界边缘具有第一分隔线(16)，所述尾部(15)与所述分流切口(13)的交界边缘具有第二分隔线(17)，所述第一分隔线(16)和所述第二分隔线(17)的弯曲方向与所述叶片(1)的弯曲方向相同。

5.根据权利要求4所述的贯流叶轮，其特征在于，所述第一分隔线(16)与所述吸力面(12)的交点为第一分隔点，在所述第一分隔点上所述吸力面(12)的切线与所述第一分隔线(16)的切线之间的夹角为切口出风角α，所述切口出风角α介于0°～60°之间。

6.根据权利要求4所述的贯流叶轮，其特征在于，所述第二分隔线(17)与所述压力面(11)的交点为第二分隔点，所述第二分隔点与所述第一分隔线(16)之间的最短距离为分隔距离d1，所述分隔距离d1与所述叶片(1)的翼型的最大厚度d之间满足关系：d1＝(0.3～1.5)d。

7.根据权利要求4所述的贯流叶轮，其特征在于，所述第一分隔线(16)与所述第二分隔线(17)的线型相同。

8.根据权利要求7所述的贯流叶轮，其特征在于，所述第一分隔线(16)与所述第二分隔线(17)相互平行。

9.根据权利要求7所述的贯流叶轮，其特征在于，所述第一分隔线(16)与所述压力面(11)的交点为第三分隔点，在所述第三分隔点上所述第一分隔线(16)的切线为第一切线，所述第二分隔线(17)与所述压力面(11)的交点为第二分隔点，在所述第二分隔点上的所述第二分隔线(17)的切线为第二切线，所述第一切线的延长线与所述第二切线的延长线之间的夹角为尾部转动角度β，所述尾部转动角度β介于-10°～10°之间。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的贯流叶轮。