CN112049816A - 离心风轮和具有其的空气处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心风轮和具有其的空气处理设备，离心风轮包括轮毂和叶片，轮毂上形成有多个进风孔，多个进风孔沿轮毂的周向间隔设置，每个进风孔贯穿轮毂，叶片为多个，多个叶片均设在轮毂上，多个叶片沿轮毂的周向间隔设置且间隔设在多个进风孔的径向外侧，叶片的数量与进风孔的数量相等，且每个叶片与对应进风孔沿轮毂的径向相对设置。根据本发明的离心风轮，具有较大的换气风量和换气效率，且具有良好的声品质。

Description

离心风轮和具有其的空气处理设备

技术领域

本发明涉及空气处理装置技术领域，尤其是涉及一种离心风轮和具有其的空气处理设备。

背景技术

离心风轮依靠输入的机械能实现转动，从而提高气体压力并实现气体的排送。相关技术中，离心风轮的风量较低，换气效率较低。

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，本发明提出一种离心风轮，所述离心风轮具有较大的换气风量和换气效率，且具有良好的声品质。

本发明还提出一种具有上述离心风轮的空气处理设备。

根据本发明第一方面实施例的离心风轮，包括：轮毂，所述轮毂上形成有多个进风孔，多个所述进风孔沿所述轮毂的周向间隔设置，每个所述进风孔贯穿所述轮毂；叶片，所述叶片为多个，多个所述叶片均设在轮毂上，多个所述叶片沿所述轮毂的周向间隔设置且间隔设在多个所述进风孔的径向外侧，所述叶片的数量与所述进风孔的数量相等，且每个所述叶片与对应所述进风孔沿所述轮毂的径向相对设置。

根据本发明实施例的离心风轮，通过在轮毂上形成多个进风孔，并使得进风孔的数量与叶片数量相等，且每个进风孔与对应叶片沿轮毂的径向相对设置，在保证离心风轮结构强度的同时，有效提升了离心风轮的换气风量及换气效率，同时保证了离心风轮的流场稳定，使得离心风轮具有良好的声品质。

在一些实施例中，所述进风孔沿所述轮毂的径向延伸且具有沿所述轮毂的径向延伸的型线，所述叶片具有沿所述轮毂的径向延伸的骨线，在所述轮毂的横截面上，所述轮毂中心轴线的正投影、所述型线的正投影的径向外侧端点和对应所述骨线的正投影的径向内侧端点位于同一直线上。

在一些实施例中，所述型线形成为直线，在所述轮毂的横截面上，所述轮毂中心轴线的正投影、所述型线的正投影的径向外侧端点、所述型线的正投影的径向内侧端点和对应所述骨线的正投影的径向内侧端点位于同一直线上。

在一些实施例中，在所述轮毂的横截面上，所述骨线的正投影的径向内侧端点与对应所述进风孔的外轮廓的正投影在所述轮毂周向上的两侧端点分别连接成第一直线和第二直线，所述第一直线和所述第二直线之间形成的朝向对应所述进风孔的夹角为α，所述α满足：120°≤α≤135°。

在一些实施例中，在所述轮毂的径向上，所述型线的径向内侧端点与所述轮毂中心轴线之间的距离为L₀，所述L₀满足：L₀≥0.3R，其中，R为所述离心风轮的半径。

在一些实施例中，在所述轮毂的径向上，所述型线的长度为L₁，所述L₁满足：0.3L≤L₁≤0.2R，其中，L为所述叶片在所述轮毂径向上的长度，R为所述离心风轮的半径。

在一些实施例中，在所述轮毂的径向上，所述型线的径向外侧端点和对应所述骨线的径向内侧端点之间的距离为L₂，所述L₂满足：1mm≤L₂≤0.3L，L为所述叶片在所述轮毂径向上的长度。

在一些实施例中，所述离心风轮还包括：加强圈，所述加强圈和所述轮毂沿所述轮毂的轴向间隔设置，且分别位于所述叶片的长度两端。

根据本发明第二方面实施例的空气处理设备，包括根据本发明上述第一方面实施例的离心风轮。

根据本发明实施例的空气处理设备，通过采用上述的离心风轮，有效提升了空气处理设备的风量，同时保证了空气处理设备的声品质。

在一些实施例中，所述空气处理设备为空调器，且具有新风风道，所述离心风轮设于所述新风风道内。

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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的离心风轮的示意图；

图2是图1中圈示的A部的放大图；

图3是图1中所示的离心风轮的另一个示意图；

图4是图3中所述的离心风轮的又一个示意图；

图5是图4中圈示的B部的放大图；

图6是相关技术中的离心风轮的气流流动示意图。

附图标记：

离心风轮100、第一直线Ω3、第二直线Ω4、

轮毂1、中心轴线1a、

进风孔10、型线Ω1、

底板部11、轴芯部12、连接部13、

叶片2、离心风道20、骨线Ω2、

加强圈3。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面，参考附图描述根据本发明第一方面实施例的离心风轮100。

如图1所示，离心风轮100包括轮毂1和叶片2，轮毂1上形成有多个进风孔10，多个进风孔10沿轮毂1的周向间隔设置，每个进风孔10贯穿轮毂1，叶片2为多个，多个叶片2均设在轮毂1上，多个叶片2沿轮毂1的周向间隔设置，相邻两个叶片2之间限定出离心风道20，离心风道20与进风孔10连通，且多个叶片2间隔设在多个进风孔10的径向外侧，则在轮毂1的径向上，多个进风孔10位于多个叶片2的内侧。

由此，离心风轮100转动，一部分气流通过进风孔10流至多个叶片2内侧，还有一部分气流通过叶片2的远离轮毂1的一端流至多个叶片2内侧，这两部分气流均通过离心风道20流出，从而增加了离心风轮100的进气面积，有效提升了离心风轮100的换气风量，从而提升了离心风轮100的换气效率，而且轮毂1适于与电机相连，通过进风孔10流至叶片2内侧的气流还可以对电机进行有效散热，以给电机降温。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

其中，如图3和图4所示，叶片2的数量与进风孔10的数量相等，则每个叶片2分别对应一个进风孔10，每个进风孔10分别对应一个叶片2，使得多个进风孔10和多个叶片2分别一一对应设置；每个叶片2与对应进风孔10沿轮毂1的径向相对设置，则在轮毂1的径向上，每个叶片2分别设在对应进风孔10的外侧，而由于离心风轮100为旋转部件，则通过进风孔10流出的气流可以更加平和地流入离心风道20内进行加速，避免离心风轮100的流场因设置进风孔10而不稳定、导致产生异音，从而保证了离心风轮100的流场稳定性，进而保证离心风轮100转动过程中不产生其他异音，使得离心风轮100具有良好的声品质，保证用户体验。

需要说明的是，方向“外”是指沿轮毂1的径向远离轮毂1中心轴线1a的方向，其相反方向被定义为“内”。

根据本发明实施例的离心风轮100，通过在轮毂1上形成多个进风孔10，并使得进风孔10的数量与叶片2数量相等，且每个进风孔10与对应叶片2沿轮毂1的径向相对设置，在保证离心风轮100结构强度的同时，有效提升了离心风轮100的换气风量及换气效率，同时保证了离心风轮100的流场稳定，使得离心风轮100具有良好的声品质。由此，本申请可以在不改变离心风轮100整体结构尺寸的前提下，提升离心风轮100的换气效率和稳定性，便于使得离心风轮100具有良好的适用性和实用性。

本申请发明人通过将本申请实施例的离心风轮100与相关技术中未设置进风孔的离心风轮进行实验对比，结果得到，在相同转速下，本申请中的离心风轮100相比于相关技术中的离心风轮的风量有显著提升，且风量提升可以达到10％，而且经验证，本申请的离心风轮100在运转过程中没有产生异音，频谱及听感均无异常，且满足跌落要求，没有安全隐患，具有良好的使用可靠性。

此外，一些技术中，出于电机散热或减重的考虑，在离心风轮的轮廓上设置开孔，开孔的设置方式没有依据且比较随意，例如无论什么结构的离心风轮，通常轮毂上的开孔为6个，使得离心风轮的风量提升受限。本申请中将进风孔10的数量设置与叶片2数量相等，且使得每个进风孔10与对应叶片2沿轮毂1径向相对设置，以在保证离心风轮100结构强度的同时，进一步提升了风量，且使得离心风轮100流场稳定，避免离心风轮100产生其他异音。

例如，图6中展示了一些技术中轮毂开口6个开孔的离心风轮的流动状态差异。在具有6个开孔的离心风轮中，由于开孔过大，如果将相邻叶片之间构成的区域看成一个风道的话，会导致单个风道内流入的气体流向差异过大，而在整个风道内气流偏转角度β2-β1(其中β2为气流出气角，β1为气流进气角)往往在75°左右，如此大的气流流向变动会导致流向差异较大的气流的流动损失更加明显，这样便会抵消大开孔引入气流的能量，从而无法有效地提升风量；而本申请中进风孔10流入的气流可以顺着叶片2的型线Ω1方向逐渐流动，由于流体的附壁效应，其流动状态更加稳定，流动损失更小，单个叶片2的做功效率更高，从而带来更大的风量。

此外，对于高速运转的离心风轮，例如直径为0.1m、转速为2400rpm时，离心风轮会受到大约自身质量3000倍的拉力。在这种前提下，上述技术中开孔为6个的方案就更不成立了，因为叶片强度远不能满足高速运转要求。而本申请中与叶片2数量呈1:1的进风孔10，离心风轮100结构强度经实验验证完全满足要求。

其中，本申请发明人进行了如下实验验证：选取直径为0.13m的离心风轮，实验项目如下表1所示，表格中“相关技术一”是指未设置进风孔的离心风轮，“相关技术二”是指设置6个开孔的离心风轮。从表中可以明显看出，在相同转速下，本申请离心风轮100风量有显著提升，而且没有异音和安全隐患，与未设置进风孔的离心风轮和设置6个开孔的离心风轮相比，本申请离心风轮100具有明显技术优势。

表1本申请与相关技术的实验验证结果对比

测试项目	相关技术一	相关技术二	本申请
				风量	53m<sup>3</sup>/h	55m<sup>3</sup>/h	60m<sup>3</sup>/h
噪音	49dB	49.2dB	49.2dB
				强度	2400rpm时，无断裂	2400rpm时，断裂	2400rpm时，无断裂

例如，在图1和图3的示例中，轮毂1包括底板部11、轴芯部12和连接部13，底板部11形成为环状结构，底板部11套设在轴芯部12的径向外侧，且底板部11与轴芯部12沿轮毂1的径向间隔设置，连接部13连接在底板部11和轴芯部12之间，则连接部13的径向外边沿与底板部11相连，连接部13的径向内边沿与轴芯部12相连。其中，轴芯部2适于与电机相连，以由电机驱动实现离心风轮100的转动，多个叶片2均设在底板部11上，多个进风孔10均形成在连接部13上，则在轮毂1的径向上，多个进风孔10位于轴芯部12和多个叶片2之间。

在一些实施例中，如图2、图4和图5所示，进风孔10沿轮毂1的径向延伸，进风孔10具有沿轮毂1的径向延伸的型线Ω1，叶片2具有沿轮毂1的径向延伸的骨线Ω2，在轮毂1的横截面上，轮毂1中心轴线1a的正投影、型线Ω1的正投影的径向外侧端点和对应骨线Ω2的正投影的径向内侧端点位于同一直线上，则在轮毂1的横截面上，轮毂1中心轴线1a的正投影、每个型线Ω1的正投影的径向外侧端点和对应骨线Ω2的正投影的径向内侧端点位于同一直线上，例如在图5的示例中，在轮毂1的横截面上，轮毂1中心轴线1a的正投影O₁、型线Ω1的正投影的径向外侧端点O₃和对应骨线Ω2的正投影的径向内侧端点O₂位于同一直线上；换言之，在轮毂1的横截面上，多个叶片2所在柱面的轴线的正投影、型线Ω1的正投影的径向外侧端点和对应骨线Ω2的正投影的径向内侧端点位于同一直线上。由此，进风孔10的位置设置合理，有利于进一步保证离心风轮100的结构强度和流场稳定，避免离心风轮100转动过程中产生异音和安全隐患，从而保证了离心风轮100的声品质和使用安全性。

需要说明的是，进风孔10的型线Ω1可以理解为进风孔10在轮毂1横截面上的正投影的外轮廓形状的中线，叶片2的骨线Ω2可以理解为叶片2沿流线方向截面形状的中线，轮毂1的横截面与轮毂1的中心轴线1a垂直。

在一些实施例中，如图2、图4和图5所示，型线Ω1形成为直线，进风孔10在轮毂1横截面上的正投影的外轮廓可以关于型线Ω1对称；在轮毂1的横截面上，轮毂1中心轴线1a的正投影、型线Ω1的正投影的径向外侧端点、型线Ω1正投影的径向内侧端点和对应骨线Ω2的正投影的径向内侧端点位于同一直线上，例如在图5的示例中，在轮毂1的横截面上，轮毂1中心轴线1a的正投影O₁、型线Ω1的正投影的径向外侧端点O₃、型线Ω1正投影的径向内侧端点O₄和对应骨线Ω2的正投影的径向内侧端点O₂位于同一直线上，则在轮毂1的横截面上，轮毂1中心轴线1a的正投影和骨线Ω2的正投影的径向内侧端点连接形成的直线与型线Ω1的正投影共线，从而简化了进风孔10的结构，便于加工，同时可以进一步有效削弱进风孔10对离心风轮100结构强度的影响，保证离心风轮100使用可靠。

此外，本申请发明人经过研究发现，经过实验验证发现，进风孔10外端在轮毂1周向上的宽度大小会影响离心风轮100的风量，从而进一步合理设置进风孔10。在一些实施例中，如图5所示，在轮毂1的横截面上，骨线Ω2的正投影的径向内侧端点与对应进风孔10的外轮廓的正投影在轮毂1周向上的两侧端点分别连接成第一直线Ω3和第二直线Ω4，例如骨线Ω2的正投影的径向内侧端点O₂与对应进风孔10外轮廓的正投影在轮毂1周向一侧端点A₁连线形成第一直线Ω3，骨线Ω2的正投影的径向内侧端点O₂与对应进风孔10外轮廓的正投影在轮毂1周向另一侧端点A₂连线形成第二直线Ω4，第一直线Ω3和第二直线Ω4之间形成的朝向上述对应进风孔10的夹角为α，α满足120°≤α≤135°，则第一直线Ω3和第二直线Ω4之间形成的背向对应进风孔10的夹角也为α。由此，通过设置夹角α，使得进风孔10设置更加合理，从而有效提升离心风轮100的风量，而且本申请发明人经实验验证，夹角α过大或过小对于离心风轮100风量的提升均不明显。

可选地，第一直线Ω3和第二直线Ω4之间形成的朝向对应进风孔10的夹角α满足120°＜α＜135°，例如α可以为125°、129°、130°、或133°等。

在一些实施例中，如图4和图5所示，在轮毂1的径向上，型线Ω1的径向内侧端点与轮毂1中心轴线1a之间的距离为L₀，例如在图5的示例中，在轮毂1的径向上，型线Ω1的径向内侧端点O₄与轮毂1中心轴线1a之间的距离为L₀，L₀满足L₀≥0.3R，其中，R为离心风轮100的半径，即L₀大于等于离心风轮100半径的30％，以避免进风孔10的设置过多削弱离心风轮100的结构强度，有效保证了离心风轮100旋转时的结构强度。

可选地，在轮毂1的径向上，型线Ω1的径向内侧端点与轮毂1中心轴线1a之间的距离L₀大于离心风轮100半径的30％，例如距离L₀可以为0.33R、或0.35R等。

可以理解的是，当离心风轮100包括加强圈3时，如图4所示，离心风轮100的半径可以为加强圈3的外边沿半径；当离心风轮100不包括加强圈3时，离心风轮100的半径可以为轮毂1的半径；但不限于此。

在一些实施例中，如图4和图5所示，在轮毂1的径向上，型线Ω1的长度为L₁，型线Ω1的长度可以为型线Ω1径向内侧端点O₄和Ω1径向内侧端点O₃之间的径向距离，即进风孔10在轮毂1径向上的长度，L₁满足0.3L≤L₁≤0.2R，其中，L为叶片2在轮毂1径向上的长度，R为离心风轮100的半径，即L₁大于等于叶片2径向长度的30％，以有效提升离心风轮100的风量，且L₁小于等于离心风轮100半径的20％，保证离心风轮100的结构强度。

可选地，在轮毂1的径向上，型线Ω1的长度L₁满足0.3L＜L₁＜0.2R，以在保证离心风轮100结构的前提下，有效提升了离心风轮100的风量。

在一些实施例中，如图4和图5所示，在轮毂1的径向上，型线Ω1的径向外侧端点和对应骨线Ω2的径向内侧端点之间的距离为L₂，例如在图5的示例中，在轮毂1的径向上，型线Ω1的径向外侧端点O₃和对应骨线Ω2的径向内侧端点O₂之间的距离为L₂，则距离为L₂为进风孔10与对应叶片2之间的最短径向距离，其中L₂满足1mm≤L₂≤0.3L，L为叶片2在轮毂1径向上的长度，即L₂大于等于1mm且L₂小于等于叶片2径向长度的30％，从而保证离心风轮100的功率，使得离心风轮100具有良好的旋转做功效果。

可选地，在轮毂1的径向上，型线Ω1的径向外侧端点和对应骨线Ω2的径向内侧端点之间的距离L₂满足1mm＜L₂＜0.3L。

在一些实施例中，如图1和图3所示，离心风轮100还包括加强圈3，加强圈3和轮毂1沿轮毂1的轴向间隔设置，且加强圈3和轮毂1分别位于叶片2的长度两端，则每个叶片2连接在轮毂1和加强圈3之间，即叶片2的长度一端与轮毂1相连，叶片2的长度另一端与加强圈3相连，从而提升了离心风轮100的结构强度。

根据本发明第二方面实施例的空气处理设备，包括根据本发明上述第一方面实施例的离心风轮100。其中，空气处理设备可以为空调器、除湿机、加湿器、或空气净化器等，当然空气处理设备还可以为上述至少两种设备的组合。

根据本发明实施例的空气处理设备，通过采用上述的离心风轮100，有效提升了空气处理设备的风量，同时保证了空气处理设备的声品质。

在一些实施例中，空气处理设备为空调器，且空气处理设备具有新风风道，新风风道可以将室外新风引入室内，实现室内室外空气流通，离心风轮100设于新风风道内。例如，空调器具有新风模块，在新风模块尺寸、机构强度等因素的限制下，离心风轮100可以有效提升空调器的换气风量和换气效率，使用可靠、且保证了空调器具有良好的声品质。

可以理解的是，新风风道内可以不设置换热装置，此时新风风道不具有换热功能，不参与制冷制热；当然，新风风道内也可以设置换热装置，此时新风风道不仅具有新风功能，还具有换热功能。

根据本发明实施例的空气处理设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“内”、“外”、“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (10)

1.一种离心风轮，其特征在于，包括：

轮毂，所述轮毂上形成有多个进风孔，多个所述进风孔沿所述轮毂的周向间隔设置，每个所述进风孔贯穿所述轮毂；

叶片，所述叶片为多个，多个所述叶片均设在轮毂上，多个所述叶片沿所述轮毂的周向间隔设置且间隔设在多个所述进风孔的径向外侧，所述叶片的数量与所述进风孔的数量相等，且每个所述叶片与对应所述进风孔沿所述轮毂的径向相对设置。

2.根据权利要求1所述的离心风轮，其特征在于，所述进风孔沿所述轮毂的径向延伸且具有沿所述轮毂的径向延伸的型线，所述叶片具有沿所述轮毂的径向延伸的骨线，在所述轮毂的横截面上，所述轮毂中心轴线的正投影、所述型线的正投影的径向外侧端点和对应所述骨线的正投影的径向内侧端点位于同一直线上。

3.根据权利要求2所述的离心风轮，其特征在于，所述型线形成为直线，在所述轮毂的横截面上，所述轮毂中心轴线的正投影、所述型线的正投影的径向外侧端点、所述型线的正投影的径向内侧端点和对应所述骨线的正投影的径向内侧端点位于同一直线上。

4.根据权利要求1所述的离心风轮，其特征在于，在所述轮毂的横截面上，所述骨线的正投影的径向内侧端点与对应所述进风孔的外轮廓的正投影在所述轮毂周向上的两侧端点分别连接成第一直线和第二直线，所述第一直线和所述第二直线之间形成的朝向对应所述进风孔的夹角为α，所述α满足：120°≤α≤135°。

5.根据权利要求1所述的离心风轮，其特征在于，在所述轮毂的径向上，所述型线的径向内侧端点与所述轮毂中心轴线之间的距离为L₀，所述L₀满足：L₀≥0.3R，其中，R为所述离心风轮的半径。

6.根据权利要求1所述的离心风轮，其特征在于，在所述轮毂的径向上，所述型线的长度为L₁，所述L₁满足：0.3L≤L₁≤0.2R，其中，L为所述叶片在所述轮毂径向上的长度，R为所述离心风轮的半径。

7.根据权利要求1所述的离心风轮，其特征在于，在所述轮毂的径向上，所述型线的径向外侧端点和对应所述骨线的径向内侧端点之间的距离为L₂，所述L₂满足：1mm≤L₂≤0.3L，L为所述叶片在所述轮毂径向上的长度。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的离心风轮，其特征在于，还包括：

加强圈，所述加强圈和所述轮毂沿所述轮毂的轴向间隔设置，且分别位于所述叶片的长度两端。

9.一种空气处理设备，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的离心风轮。

10.根据权利要求9中的空气处理设备，其特征在于，所述空气处理设备为空调器，且具有新风风道，所述离心风轮设于所述新风风道内。

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