CN111043078A - 一种轴流风叶和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴流风叶和空调器，涉及空调技术领域。该轴流风叶包括轮毂和叶片。叶片连接于轮毂的周向，沿轴流风叶的旋转方向，叶片包括前缘和后缘，叶片靠近后缘的位置开设有缝隙。当气流流向叶片时，气流在叶片的前缘处被分为两部分，其中一部分流向叶片的吸力面，另一部分流向叶片的压力面。流向吸力面一侧的气流会发生分离，从而形成较大的分离区；流向压力面一侧的气流会穿过缝隙回流到吸力面一侧，可以吹掉吸力面的分离区的低能量流体，从而减小吸力面一侧分离区的大小，减小叶片的旋转力矩。有利于提高轴流风叶的风量，抑制后缘位置涡流的形成，进而降低涡流的噪声。

Description

一种轴流风叶和空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种轴流风叶和空调器。

背景技术

轴流风叶通常用于流体机械装置中，例如空调器，针对现有的空调器中的轴流风叶，当风叶叶片的安装角较大时，轴流风叶容易产生较高的涡流噪声，影响用户体验。

发明内容

本发明解决的问题是降低轴流风叶产生的涡流噪声。

为解决上述问题，本发明实施例通过在轴流风叶的叶片上开设缝隙，从而减小分离区大小，进而降低涡流噪声。

第一方面，实施例提供一种轴流风叶，包括轮毂和叶片，所述叶片连接于所述轮毂的周向，沿所述轴流风叶的旋转方向，所述叶片包括前缘和后缘，所述叶片靠近所述后缘的位置开设有缝隙。

在本发明的实施例中，通过在轴流风叶的叶片上开设缝隙，且缝隙相对于前缘位于靠近后缘的位置，从而将叶片分隔为主叶和襟叶两部分。当气流流向叶片时，气流在叶片的前缘处被分为两部分，其中一部分流向叶片的吸力面，另一部分流向叶片的压力面。流向吸力面一侧的气流会发生分离，从而形成较大的分离区；流向压力面一侧的气流会穿过缝隙回流到吸力面一侧，可以吹掉吸力面的分离区的低能量流体，从而减小吸力面一侧分离区的大小，减小叶片的旋转力矩。有利于提高轴流风叶的风量，抑制后缘位置涡流的形成，进而降低涡流的噪声。

在可选的实施方式中，所述叶片包括叶顶，所述叶片具有靠近于所述轮毂的近端和靠近于所述叶顶的远端，所述缝隙从所述近端延伸至所述远端；

所述缝隙包括相对的第一端和第二端，所述第一端靠近于所述轮毂，所述第二端靠近于所述叶顶。

在本发明的实施例中，通过将缝隙开设于叶片的靠近后缘位置，且使缝隙沿从靠近轮毂的近端至靠近叶顶的远端的方向延伸，有利于减小分离区的大小。

在可选的实施方式中，所述第一端与所述轮毂的中心轴线之间的距离为r0，所述轮毂的半径为R0，则有r0＝(1.05～1.2)×R0。

在本发明的实施例中，当缝隙第一端与轮毂中心轴线的距离为(1.05～1.2)×R0范围时，可以有效抑制后缘位置涡流的形成，减小吸力面一侧分离区的大小。当r0小于1.05倍的R0时，缝隙的第一端会延伸至叶片的叶根部，从而导致叶片的强度降低较大；当r0大于1.2倍的R0时，叶片的叶根部的分离区得不到有效抑制。

在可选的实施方式中，所述第二端与所述轮毂的中心轴线之间的距离为r1，所述叶顶的半径为R1，则有r1＝(0.5～0.95)×R1。

在本发明的实施例中，当缝隙第二端与轮毂中心轴线的距离为(0.5～0.95)×R1范围时，可以有效抑制后缘位置涡流的形成，减小吸力面一侧分离区的大小。当r1小于0.5倍的R1时，叶片的叶顶部的分离区得不到有效抑制；当r1大于0.95倍的R1时，缝隙的第二端会延伸至叶片的叶顶部，从而导致叶片的刚度下降，叶片变形较大，进而影响使用性能。

在可选的实施方式中，所述叶片的叶高半径为R，所述前缘和所述后缘分别对应于所述叶片的叶高处形成的弧线长度为s，所述缝隙靠近于所述后缘的一侧和所述后缘分别对应于所述叶片的叶高处形成的弧线长度为e，则e＝(0.1～10)×s/R。

在本发明的实施例中，当叶片的叶高半径R越小，叶片的安装角α会越大。α越大，叶片越容易发生气流分离，则叶片的叶根部分会更早发生分离，分离区也会更大。当R越大时，e应该越小。当弧线e为(0.1～10)×s/R范围时，可以较好的减小吸力面一侧分离区的大小。当e值太小时，缝隙距离叶片的后缘位置太近，叶片的抑制分离效果不明显；当e值太大时，缝隙距离叶片的前缘会较近，从而影响叶片的风量。

在可选的实施方式中，所述叶片的叶高半径为R，所述缝隙包括沿宽度方向的第一侧和第二侧，所述第一侧和所述第二侧分别对应于所述叶片的叶高处形成的弧线长度为d，则d＝(0.01～0.5)×R，且所述d大于或等于0.5mm，小于或等于10mm。

在本发明的实施例中，由于叶片的叶根部的安装角最大，叶片的叶根部的分离较早。所以，当R越小，缝隙的弧线宽度d较大，当R越大，缝隙的弧线宽度d越小。且d小于0.5mm时，缝隙容易堵塞；当d大于10mm时，缝隙对气动性能的影响较大，从而降低了叶片的风量。

在可选的实施方式中，所述缝隙为弧形，所述缝隙将所述叶片分隔为主叶和襟叶，所述叶片还包括相对两侧的吸力面和压力面；

所述叶片包括由叶高半径形成的剖面线，所述叶片包括沿所述剖面线剖切且展开所形成的截面翼型，所述截面翼型包括主叶部和襟叶部，所述主叶部的上翼面和下翼面之间的中弧线为第一弧线，所述襟叶部的上翼面和下翼面之间的中弧线为第二弧线，所述第一弧线朝向所述襟叶部的延长线为第三弧线；

所述襟叶部位于所述第三弧线的朝向所述压力面的一侧，且所述第二弧线与所述第三弧线之间具有旋转角度β。

在本发明的实施例中，通过将襟叶部相对于主叶部的第一弧形的延长线旋转角度β，有利于增加气流的出流角度，增大截面翼型的弧度，提升截面翼型的气动性能，补偿叶片缝隙引起的风量损失。

在可选的实施方式中，所述旋转角度β为5°～30°。

在本发明的实施例中，当β值较小时，不足以补偿缝隙引起的风量损失；当β值较大时，会造成轴流风叶的功率增加。

在可选的实施方式中，所述叶片还包括加强部，所述加强部连接于所述缝隙宽度方向的两侧，且将所述缝隙分隔为至少两个子缝隙。

在本发明的实施例中，通过在缝隙的两侧且贯通缝隙设置加强部，以防止叶片开设缝隙后叶片的强度和刚度降低，造成叶片变形过大甚至被破坏。通过增设加强部提高叶片强度。

第二方面，实施例提供一种空调器，包括前述实施方式任一项所述的轴流风叶。

具有上述轴流风叶的空调器，提高轴流风叶的风量，降低涡流噪声，有利于提高用户体验，提升产品品质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轴流风叶的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的轴流风叶中轮毂和其中一个叶片的俯视示意图；

图3为图2中沿叶片叶高半径所在弧线形成的截面翼型的示意图；

图4为叶片未开设缝隙时分离区的示意图；

图5为叶片开设缝隙后分离区的示意图；

图6为图1中A的放大图。

附图标记说明：

图标：100-轴流风叶；10-轮毂；20-叶片；21-缝隙；212-第一端；215-第二端；22-加强部；23-主叶；24-襟叶；251-第一点；252-第二点；253-第三点；254-第四点；26-子缝隙；27-主叶部；275-第一弧线；28-襟叶部；285-第二弧线；29-延伸部；295-第三弧线；31-前缘；32-后缘；33-叶顶；34-吸力面；35-压力面；36-上翼面；37-下翼面；38-弦线。

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。

本发明实施例提供了一种空调器，空调器包括轴流风叶。

轴流风叶通常用在空调室外机等流体机械装置中，且轴流风叶具有风量大，压头小的特点。

然而，现有的轴流风叶，当叶片固定在轮毂上的安装角较大时，叶片的吸力面常发生气流分离，进而形成分离区。由于分离区内气体能量较低，且导致轴流风叶增大截面翼型阻力，增加风叶的旋转力矩，提高输入功率，降低风叶的风量；且分离区的流体形成大量的涡，极易产生较高的涡流噪声。

图1为本发明实施例提供的轴流风叶100的结构示意图。

请参照图1所示，轴流风叶100包括叶片20，每个叶片20上靠近后缘32的位置开设有缝隙21。本申请通过开设缝隙21，且缝隙21将叶片20分隔为主叶23和襟叶24两部分。当轴流风叶100旋转时，气流从主叶23和襟叶24之间的缝隙21中穿过，可以吹掉叶片20的分离区内的低能量流体，有利于减小分离区的区域大小，减小轴流风叶100旋转的力矩，进而提高轴流风叶100的风量，降低涡流噪声。

下面对本实施例提供的轴流风叶100的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

请继续参照图1所示，轴流风叶100包括轮毂10和叶片20，叶片20连接于轮毂10的周向。

进一步的，叶片20的数量为多个，且全部叶片20均匀间隔地连接于轮毂10的周向。

具体的，轮毂10为圆柱状结构，且轮毂10带动叶片20绕轮毂10的中心轴线沿顺时针或逆时针转动。叶片20包括前缘31、后缘32、叶顶33、吸力面34以及压力面35。

其中，沿轴流风叶100的旋转方向，位于叶片20前侧的边缘为前缘31，位于叶片20后侧的边缘为后缘32，连接于前缘31和后缘32之间且远离轮毂10的外周壁为叶顶33；在图1视角下，当轮毂10带动叶片20顺时针方向转动时，叶片20面向气流的表面为吸力面34，背向气流的表面为压力面35。

进一步地，每个叶片20上均开设有缝隙21，缝隙21位于叶片20靠近后缘32的位置。缝隙21将叶片20分隔为主叶23和襟叶24，且缝隙21为弧形。

叶片20包括靠近于轮毂10的近端和靠近于叶顶33的远端，缝隙21从近端延伸至远端，从而将叶片20分隔为主叶23和襟叶24两部分。

沿缝隙21的长度方向，缝隙21包括相对的第一端212和第二端215。其中，第一端212靠近于轮毂10，第二端215靠近于叶顶33。

当轴流风叶100以角速度ω顺时针旋转时，气流经过叶片20的前缘31后分成了两部分，一部分流向压力面35，一部分流向吸力面34。流向吸力面34的部分气流会发生分离，从而形成分离区。流向压力面35的气流通过缝隙21回流向吸力面34，吹掉吸力面34的低能量气流，以减小分离区的大小，抑制后缘32涡流，有利于降低涡流噪声。

图2为图1中轮毂10和其中一个叶片20的俯视示意图。

请参照图1和图2所示，轴流风叶100在垂直于轮毂10的中心轴线的平面上进行投影，轮毂10半径为R0，叶顶33的半径为R1，叶片20的叶高半径为R。

缝隙21的第一端212与轮毂10的中心轴线之间的距离为r0，缝隙21的第二端215与轮毂10的中心轴线之间的距离为r1。

则在本实施例中，r0＝(1.05～1.2)×R0，r1＝(0.5～0.95)×R1。

值得注意的是：当r0较小时，缝隙21会延伸到叶片20的叶根处，从而导致叶片20的强度降低较大；当r0较大时，叶片20的叶根部的分离区得不到有效抑制。

当r1大于R1时，缝隙21会延伸出叶片20的叶顶33，从而导致叶片20的刚度下降，叶片20的变形会较大，进而影响轴流风叶100的性能；一般情况下，叶片20的叶顶33部安装角较小，此时r1可以适当小一些，然而缝隙21太小，抑制分离区的作用不明显。

以叶片20的叶高半径R为半径画弧线，该弧线对应于叶片20前缘31的点为第一点251，弧线对应于叶片20的后缘32的点为第二点252，弧线对应于缝隙21沿宽度方向靠近于后缘32的一侧的点为第三点253，则第一点251与第二点252之间形成的弧线长度为s；第二点252与第三点253之间形成的弧线长度为e。

在本实施例中，e＝(0.1～10)×s/R(单位：毫米)。

通常情况下，叶片20的叶高半径R越小，安装角α则越大。α越大越容易发生气流分离，因此叶片20的叶根部的分离区发生更早，分离区会更大。

缝隙21与后缘32之间的弧长距离应更大，即R越大，e应该越小。

值得注意的是：e值太小，缝隙21距离后缘32就会太近，抑制分离效果不明显；e值太大，缝隙21距离前缘31就会太近，进而影响风量。

缝隙21包括沿宽度方向的第一侧和第二侧，以叶片20的叶高半径R为半径画弧线，该弧线对应于缝隙21第一侧的点为第三点253，对应于缝隙21第二侧的点为第四点254，则，第三点253与第四点254之间的弧线长度为d。

在本实施例中，d＝(0.01～0.5)×R(单位：毫米)，且d要满足大于或等于0.5mm，小于或等于10mm之间的范围。

由于叶片20的叶根部安装角最大，分离较早，因此缝隙21的弧线宽度d较大，换句话说，R越大，d越小。值得注意的是，当d太小，缝隙21容易堵塞；当d太大，缝隙21对气动性能影响较大，降低风量。

轴流风叶100的叶片20截面叶型通常为翼型，具体的，以叶片20的叶高半径为R为半径画弧线，以该弧线为剖面线沿平行于轮毂10的中心轴线的方向剖切叶片20，且将剖切后的截面展开形成了该叶片20的截面翼型。

图3为截面翼型的示意图。

请参照图3所示，缝隙21将截面翼型分为主叶部27和襟叶部28。与吸力面34相对应的为上翼面36，与压力面35相对应的为下翼面37，沿上翼面36和下翼面37的中心位置做弧线。

前缘31和后缘32的连线为弦线38，弦线38与水平线的夹角为安装角α。

则位于主叶部27的上翼面36和下翼面37之间的中弧线为第一弧线275，位于襟叶部28的上翼面36和下翼面37之间的中弧线为第二弧线285。

进一步的，将主叶部27的上翼面36和下翼面37朝向襟叶部28的方向进行延伸，且延伸线交于一点，由主叶部27的上下翼面37延伸形成了延伸部29，延伸部29的上翼面36和下翼面37之间的中弧线为第三弧线295。

则在本实施例中，第二弧线285和第三弧线295相交于缝隙21靠近襟叶部28一侧的交点，襟叶部28位于第三弧线295的朝向压力面35的一侧。且第二弧线285与第三弧线295之间具有旋转角度。

换句话说，叶片20开设有缝隙21后，襟叶部28相对于延伸部29向压力面35一侧旋转角度β，从而增加出流角度，增大了截面翼型的弧度，提升截面翼型的气动性能，补偿叶片20缝隙21引起的风量损失。

进一步的，该旋转角度β为5°～30°。

值得注意的是，当β值太小，不足以补偿缝隙21引起的风量损失；当β值太大，会造成功率增加。

图4为叶片20未开设缝隙21时分离区的示意图，图5为叶片20开设了缝隙21时分离区的示意图。

如图4和图5所示，当气流经过叶片20的前缘31后被分成两部分，其中一部分气流流向吸力面34的一侧，另一部分气流流向压力面35的一侧。

在叶片20未开设缝隙21时，流向吸力面34一侧的部分气流会发生分离，从而形成较大的分离区。

在叶片20开设缝隙21后，流向压力面35一侧的气流会穿过缝隙21回流向吸力面34一侧，从而吹掉吸力面34的低能量气流，进而减小吸力面34的分离区大小，减小叶片20的旋转力矩，抑制后缘32涡流形成，有利于降低涡流的噪声。

图6为图1中A的放大图。

请参照图1和图6所示，叶片20还包括加强部22，加强部22连接于缝隙21宽度方向的两侧，且加强部22将缝隙21分隔为至少两个子缝隙26。

在本实施例中，每个叶片20上均匀间隔地设置两个加强部22，从而将缝隙21分隔为三个子缝隙26。通过设置加强部22，防止在叶片20上开设缝隙21后，叶片20的强度和刚度下降过多，而引起破坏和变形严重的问题。

本发明实施例提供的轴流风叶100和空调器具有的有益效果是：

设计合理、巧妙，通过在叶片20的靠近后缘32位置开设缝隙21，从而将叶片20分隔为主叶23和襟叶24两部分。当压力面35一侧的气流穿过缝隙21流到吸力面34一侧时，可以吹掉分离区的低能量流体，从而减小分离区的大小，减小叶片20的旋转力矩。进而提高轴流风叶100的风量，降低涡流噪声。

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)

1.一种轴流风叶，其特征在于，包括轮毂(10)和叶片(20)，所述叶片(20)连接于所述轮毂(10)的周向，沿所述轴流风叶(100)的旋转方向，所述叶片(20)包括前缘(31)和后缘(32)，所述叶片(20)靠近所述后缘(32)的位置开设有缝隙(21)。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述叶片(20)包括叶顶(33)，所述叶片(20)具有靠近于所述轮毂(10)的近端和靠近于所述叶顶(33)的远端，所述缝隙(21)从所述近端延伸至所述远端；

所述缝隙(21)包括相对的第一端(212)和第二端(215)，所述第一端(212)靠近于所述轮毂(10)，所述第二端(215)靠近于所述叶顶(33)。

3.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于，所述第一端(212)与所述轮毂(10)的中心轴线之间的距离为r0，所述轮毂(10)的半径为R0，则有r0＝(1.05～1.2)×R0。

4.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于，所述第二端(215)与所述轮毂(10)的中心轴线之间的距离为r1，所述叶顶(33)的半径为R1，则有r1＝(0.5～0.95)×R1。

5.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述叶片(20)的叶高半径为R，所述前缘(31)和所述后缘(32)分别对应于所述叶片(20)的叶高处形成的弧线长度为s，所述缝隙(21)靠近于所述后缘(32)的一侧和所述后缘(32)分别对应于所述叶片(20)的叶高处形成的弧线长度为e，则e＝(0.1～10)×s/R。

6.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述叶片(20)的叶高半径为R，所述缝隙(21)包括沿宽度方向的第一侧和第二侧，所述第一侧和所述第二侧分别对应于所述叶片(20)的叶高处形成的弧线长度为d，则d＝(0.01～0.5)×R，且所述d大于或等于0.5mm，小于或等于10mm。

7.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述缝隙(21)为弧形，所述缝隙(21)将所述叶片(20)分隔为主叶(23)和襟叶(24)，所述叶片(20)还包括相对两侧的吸力面(34)和压力面(35)；

所述叶片(20)包括由叶高半径形成的剖面线，所述叶片(20)包括沿所述剖面线剖切且展开所形成的截面翼型，所述截面翼型包括主叶部(27)和襟叶部(28)，所述主叶部(27)的上翼面(36)和下翼面(37)之间的中弧线为第一弧线(275)，所述襟叶部(28)的上翼面(36)和下翼面(37)之间的中弧线为第二弧线(285)，所述第一弧线(275)朝向所述襟叶(24)部的延长线为第三弧线(295)；

所述襟叶(24)部位于所述第三弧线(295)的朝向所述压力面(35)的一侧，且所述第二弧线(285)与所述第三弧线(295)之间具有旋转角度β。

8.根据权利要求7所述的轴流风叶，其特征在于，所述旋转角度β为5°～30°。

9.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述叶片(20)还包括加强部(22)，所述加强部(22)连接于所述缝隙(21)宽度方向的两侧，且将所述缝隙(21)分隔为至少两个子缝隙(26)。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的轴流风叶(100)。

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