CN111980963A - 轴流风叶、轴流风机及空气调节设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空气调节设备技术领域，具体而言，涉及一种轴流风叶、轴流风机和空气调节设备。轴流风叶包括围绕中心轴旋转的轮毂和由轮毂径向向外延伸并围绕中心轴布置的叶片，第一叶片的吸力面和与第一叶片相邻的第二叶片的压力面之间的轮毂侧面上形成有导流面，导流面为由第一曲线AB、第二曲线BC、第三曲线CD和第四曲线DA所围成的曲面，第二曲线BC位于轮毂的前端面上，第四曲线DA靠近第一叶片的内缘，端点A和端点B位于第一叶片内缘前端点的前侧，端点C和端点D位于第一叶片内缘前端点的后侧且位于第二叶片的内缘前端点的前侧。轴流风叶应用于轴流风机，提高了风机效率，并且减少了湍流及气动噪声。

Description

轴流风叶、轴流风机及空气调节设备

技术领域

本申请涉及空气调节设备技术领域，具体而言，涉及一种轴流风叶，还涉及包含有该轴流风叶的轴流风机和空气调节设备。

背景技术

轴流风叶由于风量大、噪声低而广泛用于空调产品中，空调中的轴流风叶及风道的效率对空调能力能效及舒适性有重要影响。风叶的风量低会使空调换热器侧换热变差，导致空调能力低而制冷剂侧的系统功率升高；同时，风叶效率低使风机输入功率高。所以，空调中轴流风叶及风道的风量大小及效率高低对空调的性能有明显影响。

现有的轴流风叶工作时效率较低，气动噪声较大。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题为：现有的轴流风叶工作时效率较低，气动噪声较大。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种轴流风叶、包含有该轴流风叶的轴流风机和空气调节设备，以期改善轴流风叶的气动特性，提供工作效率，减少气动噪声，提供空调使用的舒适性。

为了实现上述目的，根据本技术方案的一个方面，本发明实施例提供了一种轴流风叶。

根据本发明实施例的轴流风叶，其包括围绕中心轴旋转的轮毂和由所述轮毂径向向外延伸并围绕所述中心轴布置的叶片，所述叶片的内缘连接在所述轮毂的侧面，每个所述叶片均具有吸力面和压力面，将中心轴的延伸方向定义为前后方向，第一叶片的吸力面和与所述第一叶片相邻的第二叶片的压力面之间的轮毂侧面上形成有导流面，所述导流面为由第一曲线AB、第二曲线BC、第三曲线CD和第四曲线DA所围成的曲面，所述第二曲线BC位于所述轮毂的前端面上，所述第四曲线DA靠近所述第一叶片的内缘，端点A和端点B位于所述第一叶片内缘前端点的前侧，端点C和端点D位于所述第一叶片内缘后端点的后侧且位于所述第二叶片的内缘前端点的前侧。

进一步的，在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面远离所述中心轴的端点处的切线与所述叶片的吸力面连接所述轮毂处的切线之间的夹角为θ，夹角θ位于所述叶片与所述轮毂之间，θ沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐增大。

进一步的，在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面的曲率沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐减小。

进一步的，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，所述曲线B₁C₁上任意一点位于第一方程曲线上，所述第一方程曲线由参数方程

x＝(R_c+λ)t-(R_c+λ)*sin(t)-R_b和

y＝(R_c+λ)-(R_c+λ)*cos(t)

所确定，其中，R_b为B到中心轴的轴线的距离，R_c为C到中心轴的轴线的距离，λ为常数且-R_c≤λ≤R_c，t为参数且0≤t≤2π。

进一步的，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，所述曲线B₁C₁上任意一点位于第二方程曲线上，所述第二方程曲线由参数方程

x＝2R_b*sin(t)+R_b和

y＝(R_c+λ)*cos(t)

所确定，其中，R_b为B到中心轴的轴线的距离，R_c为C到中心轴的轴线的距离，λ为常数且-R_c≤λ≤R_c，t为参数且0≤t≤2π。

进一步的，所述轮毂上设置有至少一条加强筋。

进一步的，所述叶片至少设置有两个。

进一步的，所述导流面的棱边通过倒圆角过渡。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了一种轴流风机。

根据本申请实施例的轴流风机，其包括本发明第一方面提供的轴流风叶。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种空气调节设备。

根据本申请实施例的空气调节设备，其包括本发明第二方面提供的轴流风机。

在上述技术方案提供的轴流风叶应用于轴流风机或空调中，改善了轴流风叶的结构特征，流道的进气更加顺畅，提高了风机效率，解决了空调换热差而导致能力能效低的问题，并且减少了湍流，减少了风叶的气动噪声。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的轴流风叶的立体图；

图2为本申请实施例提供的轴流风叶的前视图；

图3为本申请实施例提供的轴流风叶的侧视图；

图4为本申请实施例提供的轴流风叶的后视图；

图5为本申请实施例提供的轴流风叶的正投影视图一；

图6为本申请实施例提供的轴流风叶的正投影视图二；

图7为本申请实施例提供的轴流风叶的正视图；

图8为图7中的M-M截面图；

图9为图7中的L-L截面图；；

图10为图7中的N-N截面图；

图11为本申请实施例提供的轴流风叶的立体图；

图12为本申请实施例与对比例中轴流风叶的功率数据对比曲线图；

图13为本申请实施例与对比例中轴流风叶的噪音数据对比曲线图。

图中：

1、轮毂；101、轴孔；102、前端面；103、后端面；104、导流面；105、加强筋；106、倒圆角；2、叶片；2-1、第一叶片；2-2、第二叶片；201、前缘；202、外缘；203、后缘；204、內缘；205、吸力面；206、压力面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-4所示，根据本发明实施例的轴流风叶包括轮毂1和叶片2。

轮毂1为一柱状或类似柱状的结构，其中心设置有供中心轴穿过的轴孔101，将中心轴的延伸方向定义为前后方向，具体的方向指示如图中的箭头所示。轮毂1包括前端面102、后端面103和侧面，其可以围绕中心轴旋转。叶片2由所述轮毂1沿径向向外延伸并围绕所述中心轴布置，叶片2为由前缘201、外缘202、后缘203和内缘四条曲线包围形成的曲面板，并且叶片2通过內缘204连接在轮毂1的侧面，每个叶片2均包含有吸力面205和压力面206，每个叶片2的吸力面205与其后一个叶片2的压力面206及轮毂1的侧面形成轴流风叶的气流流道。

为了描述方便，如图1所示，选取轮毂1上相邻的两个叶片2为例来进行说明，其中一个叶片2为第一叶片21，相邻的另一个叶片2为第二叶片22，第一叶片21的吸力面205、第二叶片22的压力面206及轮毂1的侧面之间形成轴流风叶的一个气流流道，在第一叶片21的吸力面205和第二叶片22的压力面206之间的轮毂1侧面上形成有导流面104，即该导流面104位于第一叶片21和第二叶片22之间且成型于轮毂1的侧面上。所述导流面104为由第一曲线AB、第二曲线BC、第三曲线CD和第四曲线DA所围成的曲面，其中所述第二曲线BC位于所述轮毂1的前端面102上，所述第四曲线DA靠近所述第一叶片21的内缘，第二曲线BC的端点为B和C，第四曲线DA的端点为A和D，第一叶片21的内缘的前端点为E，第一叶片21的内缘的后端点为F，第二叶片22的内缘的前端点为G。在本发明实施例中，端点A和端点B位于所述第一叶片21内缘前端点E的前侧，端点C和端点D位于所述第一叶片21内缘后端点F的后侧且位于所述第二叶片22的内缘前端点G的前侧。上述结构设计的轴流风叶在工作时，第一叶片21的吸力面205的内缘为低压，使的气体在轮毂1的外侧面沿轴流风机轴向逐渐加速，所以，导流面范围设置包含第一叶片内缘，使气流开始进风叶流道前段进行导流，减少进气损失。

第一曲线AB、第三曲线CD和第四曲线DA可以设置为直线或非直线，例如本申请附图所示，第一曲线AB和第三曲线CD可以设置为直线形式，第四曲线DA为沿第一叶片的内缘走向设置的非直线。

如图5和6所示，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，在该投影面内建立平面直角坐标系，其中坐标原点O位于中心轴的轴线上，X轴的正方向为由B₁指向O，在坐标系平面内将X轴沿着轴流风叶的旋转方向旋转90°得到Y轴。

作为一种可选的实施方式，如图5所示，基于上述的直角坐标系，所述曲线B₁C₁上任意一点位于第一方程曲线上，所述第一方程曲线由参数方程(I)所确定，参数方程(I)为

x＝(R_c+λ)t-(R_c+λ)*sin(t)-R_b和

y＝(R_c+λ)-(R_c+λ)*cos(t)

其中，R_b为B到中心轴的轴线的距离，单位为mm；R_c为C到中心轴的轴线的距离，单位为mm；λ为常数且-R_c≤λ≤R_c，t为参数且0≤t≤2π。

作为一种可选的实施方式，如图6所示，基于上述的直角坐标系，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，所述曲线B₁C₁上任意一点位于第二方程曲线上，所述第二方程曲线由参数方程(II)所确定，参数方程(II)为

x＝2R_b*sin(t)+R_b和

y＝(R_c+λ)*cos(t)

其中，R_b为B到中心轴的轴线的距离，单位为mm；R_c为C到中心轴的轴线的距离，单位为mm；λ为常数且-R_c≤λ≤R_c，t为参数且0≤t≤2π。

在上面的实施例中，如图7-10所示，在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面104远离所述中心轴的端点处的切线与所述叶片2的吸力面205连接所述轮毂1处的切线之间的夹角为θ，夹角θ位于叶片与轮毂之间，θ沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐增大。具体在附图中，轴流风叶的旋转方向为逆时针旋转，沿着旋转方向，θ的取值依次为θ₃、θ₂和θ₁，则满足有θ₁≥θ₂≥θ₃。

在上面的实施例中，本发明实施例中的导流面104设计为变曲率形式，在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面104的曲率沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐减小。具体在图中，轴流风叶的旋转方向为逆时针旋转，沿着旋转方向，截面内导流面104的曲率的取值依次为ρ₃、ρ₂和ρ₁，则满足有ρ₁≤ρ₂≤ρ₃。

通过夹角θ和导流面104曲率的设置，使得导流面特定的凸曲面结构在轴流风叶旋转过程中，更加有利于对气体进行导流，降低风机功率和噪声。

为了增强轮毂1的强度，所述轮毂1上设置有至少一条加强筋105，加强筋105可以根据需要设计为辐条状或圆形。

本发明实施例提供的轴流风叶的叶片2至少设置有两个，也可以设置为更多，优选将叶片2在轮毂1上周向均匀排布，当然也可以根据实际要求更改各叶片2之间的夹角，使其不均匀地设置于轮毂1上。如图11所示，所述导流面104的棱边通过倒圆角106过渡。可以降低棱边出的应力集中，延长使用寿命，并且可以防止在储存转运过程中锐利的棱边割伤人员或物品。

实施例1

一种轴流风叶包括轮毂1和叶片2。轮毂1中心设置有供中心轴穿过的轴孔101，轮毂1包括前端面102、后端面103和侧面，其可以围绕中心轴旋转。叶片2由所述轮毂1沿径向向外延伸并围绕所述中心轴布置，叶片2为由前缘201、外缘202、后缘203和内缘四条曲线包围形成的曲面板，并且叶片2通过內缘204连接在轮毂1的侧面，每个叶片2均包含有吸力面205和压力面206，每个叶片2的吸力面205与其后一个叶片2的压力面206及轮毂1的侧面形成轴流风叶的气流流道。每个轴流风叶均匀设置有三个叶片2，选取轮毂1上相邻的两个叶片2为例来进行说明，其中一个叶片2为第一叶片21，相邻的另一个叶片2为第二叶片22，第一叶片21的吸力面205、第二叶片22的压力面206及轮毂1的侧面之间形成轴流风叶的一个气流流道，在第一叶片21的吸力面205和第二叶片22的压力面206之间的轮毂1侧面上形成有导流面104，即该导流面104位于第一叶片21和第二叶片22之间且成型于轮毂1的侧面上。所述导流面104为由第一曲线AB、第二曲线BC、第三曲线CD和第四曲线DA所围成的曲面，第一曲线AB和第三曲线CD可以设置为直线形式，第四曲线DA为沿第一叶片的内缘走向设置的非直线。其中所述第二曲线BC位于所述轮毂1的前端面102上，所述第四曲线DA靠近所述第一叶片21的内缘，第二曲线BC的端点为B和C，第四曲线DA的端点为A和D，第一叶片21的内缘的前端点为E，第一叶片21的内缘的后端点为F，第二叶片22的内缘的前端点为G。在本发明实施例中，端点A和端点B位于所述第一叶片21内缘前端点E的前侧，端点C和端点D位于所述第一叶片21内缘后端点F的后侧且位于所述第二叶片22的内缘前端点G的前侧。在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面104远离所述中心轴的端点处的切线与所述叶片2的吸力面205连接所述轮毂1处的切线之间的夹角为θ，θ沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐增大。在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面104的曲率沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐减小。

按照如图5所示，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，曲线B₁C₁上任意一点位于第一方程曲线上，所述第一方程曲线由参数方程(I)所确定，参数方程(I)为

x＝(R_c+λ)t-(R_c+λ)*sin(t)-R_b和

y＝(R_c+λ)-(R_c+λ)*cos(t)，

其中R_b＝20mm，R_c＝48mm，λ＝-10。即参数方程(I)为

x＝38t-38sin(t)-20，y＝38-38cos(t)。

实施例2

本实施例的一种轴流风叶与实施例1的不同之处在于：

按照如图6所示，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，曲线B₁C₁上任意一点位于第一方程曲线上，所述第一方程曲线由参数方程(II)所确定，参数方程(II)为

x＝2R_b*sin(t)+R_b和

y＝(R_c+λ)*cos(t)，

其中R_b＝20mm，R_c＝48mm，λ＝0，即参数方程(II)为

x＝40sin(t)+20，y＝48cos(t)。

关于轴流风叶的其他设置于实施例1完全相同。

对比例

用于实现与本申请实施例1-2的效果对比，设置本对比例，本对比例采用现有技术中的轴流风叶，轴流风叶与实施例1-2的不同之处在于：轮毂为一圆柱状结构，侧面没有设置导流面。其他的结构设置与实施例1-2相同。

本申请针对实施例1-2及对比例提供的轴流风叶所应用的风机进行试验对比，试验数据参见表1-表3以及图12-图13。

表1对比例试验数据

功率(W)	风量(m<sup>3</sup>/h)	转速(rpm)	噪声(dB)
				48.2	1377	771.1	46.9
50.0	1461	815.3	47.2
				51.2	1512	846.1	47.3
52.6	1551	868.6	47.4
				54.1	1579	884.8	47.5
55.8	1602	897.6	47.6
				57.7	1619	908.2	47.6
59.5	1635	916.6	47.6
				61.0	1646	923	47.7

表2实施例1试验数据

功率(W)	风量(m<sup>3</sup>/h)	转速(rpm)	噪声(dB)
				48.3	1389	768.7	46.8
50.2	1475	810.6	47.0
				51.3	1539	842.2	47.2
53.0	1595	861.2	47.3
				54.3	1629	879.5	47.4
56.1	1659	889.3	47.6
				57.8	1685	899.2	47.7
59.6	1705	910.2	47.9
				61.1	1719	916.3	48.1

表3实施例2轴流风叶试验数据

功率(W)	风量(m<sup>3</sup>/h)	转速(rpm)	噪声(dB)
				48.6	1383	769.2	46.8
50.5	1471	811.1	47.1
				51.5	1536	842.7	47.2
53.3	1591	861.7	47.4
				54.6	1626	880	47.5
56.4	1656	889.8	47.6
				58.1	1680	899.7	47.8
59.9	1701	910.7	47.9
				61.4	1713	916.8	48.1

通过本申请实施例1、2以及现有技术的轴流风叶的实验数据对比可以明显看出，采用本申请的轴流风叶，在相同的风量情况下，风机功率和风机噪声都比现有技术的轴流风叶显著降低。

需要说明的是，本发明实施例提供的轴流风叶的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，均可以参照现有技术中相关装置的结构，在此不再详细描述。

本申请实施例还提供了一种轴流风机和空气调节设备，其中轴流风机包括本申请上述实施例提供的轴流风叶，空气调节设备包括有该轴流风机。该空气调节设备包括但不限于空调器、空气净化器、空气加湿器和换风机。

本申请实施例所公开的轴流风机和空气调节设备由于包括上述实施例提供的轴流风叶，因此具有该轴流风叶的轴流风机和空气调节设备也具有上述所有的技术效果，在此不再一一赘述。轴流风叶和空气调节设备的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轴流风叶，包括围绕中心轴旋转的轮毂和由所述轮毂径向向外延伸并围绕所述中心轴布置的叶片，所述叶片的内缘连接在所述轮毂的侧面，每个所述叶片均具有吸力面和压力面，将中心轴的延伸方向定义为前后方向，其特征在于，第一叶片的吸力面和与所述第一叶片相邻的第二叶片的压力面之间的轮毂侧面上形成有导流面，所述导流面为由第一曲线AB、第二曲线BC、第三曲线CD和第四曲线DA所围成的曲面，所述第二曲线BC位于所述轮毂的前端面上，所述第四曲线DA靠近所述第一叶片的内缘，端点A和端点B位于所述第一叶片内缘前端点的前侧，端点C和端点D位于所述第一叶片内缘后端点的后侧且位于所述第二叶片的内缘前端点的前侧。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面远离所述中心轴的端点处的切线与所述叶片的吸力面连接所述轮毂处的切线之间的夹角为θ，夹角θ位于所述叶片与所述轮毂之间，所述夹角沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，在过所述中心轴的轴线的截面中，所述导流面的曲率沿着所述轴流风叶的旋转方向逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，所述曲线B₁C₁上任意一点位于第一方程曲线上，所述第一方程曲线由参数方程

x＝(R_c+λ)t-(R_c+λ)*sin(t)-R_b和

y＝(R_c+λ)-(R_c+λ)*cos(t)

所确定，其中，R_b为B到中心轴的轴线的距离，R_c为C到中心轴的轴线的距离，λ为常数且-R_c≤λ≤R_c，t为参数且0≤t≤2π。

5.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述第二曲线BC在垂直于所述中心轴的平面内的投影为曲线B₁C₁，所述曲线B₁C₁上任意一点位于第二方程曲线上，所述第二方程曲线由参数方程

x＝2R_b*sin(t)+R_b和

y＝(R_c+λ)*cos(t)

所确定，其中，R_b为B到中心轴的轴线的距离，R_c为C到中心轴的轴线的距离，λ为常数且-R_c≤λ≤R_c，t为参数且0≤t≤2π。

6.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述轮毂上设置有至少一条加强筋。

7.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述叶片至少设置有两个。

8.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述导流面的棱边通过倒圆角过渡。

9.一种轴流风机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的轴流风叶。

10.一种空气调节设备，其特征在于，包括权利要求9所述的轴流风机。

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