CN112228395B - 轴流风叶和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴流风叶和空调器。轴流风叶包括轮毂和多个叶片，多个叶片沿着轮毂的周向布置，叶片包括沿着叶片的周向依次布置前缘、外缘、尾缘和内缘，内缘与轮毂连接。叶片还包括叶根和加强筋，叶根位于靠近内缘的位置上，加强筋设置在叶根上，加强筋自内缘朝向外缘的方向延伸。加强筋与轮毂的轴心之间的最大距离为L，风叶的半径为R，轮毂的半径为R₁，三者满足如下关系式：0.2≤(L‑R₁)/(R‑R₁)≤0.6。该轴流风叶刚度较强，在高速运转的过程中不易变形。

Description

轴流风叶和空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体地说，是涉及一种轴流风叶和空调器。

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。风叶在高速运转的过程中，叶片易产生变形，使风叶轴向厚度压缩变小，导致风叶的风量变小，影响风机的性能，从而对空调能力能效及舒适性产生影响。

为了防止风叶在高速运转中产生变形，业内主要采用的方法有两种。

一种是增加叶片厚度，这种方法属于大面积加厚，虽然可以提高风叶强度，但是成本势必会加大许多。

另一种如公布号为CN111075761A的专利文献在叶片根部添加加强筋，这种做法，增强叶根的强度，只是改善叶根附近的应力分布，从而有效防止轴流风叶运转时叶根开裂现象发生，并不能消除叶片在高速运转中产生的变形，依然会影响风叶的性能。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种刚度较强，在高速运转的过程中不易变形的轴流风叶。

本发明的第二目的是提供一种具有上述轴流风叶的空调器。

为实现上述第一目的，本发明提供一种轴流风叶，包括轮毂和多个叶片，多个叶片沿着轮毂的周向布置，叶片包括沿着叶片的周向依次布置前缘、外缘、尾缘和内缘，内缘与轮毂连接。叶片还包括叶根和加强筋，叶根位于靠近内缘的位置上，加强筋设置在叶根上，加强筋自内缘朝向外缘的方向延伸。加强筋与轮毂的轴心之间的最大距离为L，风叶的半径为R，轮毂的半径为R₁，三者满足如下关系式：0.2≤(L-R₁)/(R-R₁)≤0.6。

由上述方案可见，加强筋满足上述关系式，可以提高轴流风叶的强度，减小应力，在高速运转的过程中不易变形，与现有的风叶相比，本发明的叶片总变形量比现有的风叶减少了38％，另外，与现有的风叶相比，在相同转速下可提高风量，从而提高空调换热效率和整机制冷或制热能力，提高了风机性能，解决了空调换热差而导致能力能效低的问题。另外，相比于现有技术中增加叶片厚度的方式，本发明的轴流风叶可以减轻叶片重量，降低功耗和原材料成本。

一个优选的方案是，加强筋的数量在3条至5条范围内，多条加强筋沿着轮毂的外周布置，每条加强筋与轮毂的轴心之间的最大距离均相等。

进一步的方案是，自前缘至尾缘的方向上，加强筋的宽度依次为W₁、W₂、…W_n(n为加强筋的数量,n≥1)，加强筋的远端所在的叶片圆周弦长为W，其中W₁≥W₂≥…≥W_n，0.02≤W₁/W≤0.1。

由此可见，叶片的变形收缩的主要原因是叶片中间靠前缘部位的应力比较大。越靠近前缘，加强筋的宽度越宽，可以保证靠近前缘部位叶片的强度，解决了叶片应力集中的问题，从而减小叶片的变形。

再进一步的方案是，相邻两个加强筋的远端之间的距离为A，加强筋的远端所在的叶片圆周弦长为W，其中0.1≤A/W＜0.5。

再进一步的方案是，距离前缘最近的加强筋为第一加强筋。加强筋的远端所在圆在第一加强筋的远端与前缘之间的弦长为A₁，其中，A₁/W≤0.2。

进一步的方案是，加强筋的形状为圆弧形，加强筋在轴流风叶的径向平面的投影的曲率半径与前缘在轴流风叶的径向平面的投影的曲率半径相等。或者加强筋的形状为直线段或折线段。

一个优选的方案是，加强筋的厚度为1毫米至5毫米范围内。

一个优选的方案是，叶片的两侧面分别为吸力面和压力面，加强筋位于吸力面上。

一个优选的方案是，轴流风叶还包括打水圈，轮毂和叶片均位于打水圈的径向内侧，外缘靠近尾缘处与打水圈连接。

由此可见，打水圈将多个叶片的外缘连接在一起，能够提高轴流风叶的整体强度。

为实现上述第二目的，本发明提供一种空调器包括上述的轴流风叶。

附图说明

图1是本发明轴流风叶第一实施例第一视角的立体图。

图2是本发明轴流风叶第一实施例的后视图。

图3是本发明轴流风叶第一实施例的主视图。

图4是本发明轴流风叶第一实施例的仰视图。

图5是现有轴流风叶在高速运转下的应力分布云图。

图6是本发明轴流风叶第一实施例在高速运转下的应力分布云图。

图7是现有轴流风叶在高速运转下的总变形分布云图。

图8是本发明轴流风叶第一实施例在高速运转下的总变形分布云图。

图9是本发明轴流风叶第二实施例的后视图。

图10是本发明轴流风叶第三实施例的后视图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

轴流风叶第一实施例

参见图1至图4，轴流风叶包括轮毂1、打水圈4和四个叶片2，多个叶片2沿着轮毂1的周向布置，叶片2包括前缘21、外缘22、尾缘23、内缘24、吸力面25、压力面26、叶根27和三条加强筋，前缘21、外缘22、尾缘23和内缘24沿着叶片2的周向依次布置，轮毂1和叶片2均位于打水圈4的径向内侧，内缘24与轮毂1连接，叶片2的外缘22靠近尾缘23处与打水圈4连接，叶片2的两侧面分别为吸力面25和压力面26，吸力面25和压力面26沿着叶片2的旋转方向(如图3中箭头R所示方向)布置。

叶根27靠近内缘24设置，三条加强筋分别为第一加强筋31、第二加强筋32和第三加强筋33，第一加强筋31、第二加强筋32和第三加强筋33均设置在叶根27上并位于吸力面25，第一加强筋31、第二加强筋32和第三加强筋33均自内缘24朝向外缘22的方向延伸，第一加强筋31、第二加强筋32和第三加强筋33沿着轮毂1的外周自前缘21至尾缘23的方向依次布置。第一加强筋31、第二加强筋32和第三加强筋33与轮毂1的轴心之间的最大距离均为L，风叶的半径为R，轮毂1的半径为R₁，三者满足如下关系式：0.2≤(L-R₁)/(R-R₁)≤0.6。

第一加强筋31的宽度为W₁，第二加强筋32的宽度为W₂，第三加强筋33的宽度为W₃。加强筋的远端所在的叶片2圆周弦长为W，其中W₁≥W₂≥W₃，0.02≤W₁/W≤0.1。加强筋的厚度t为1毫米至5毫米范围内。

相邻两个加强筋的远端之间的距离为A，加强筋的远端所在的叶片2圆周弦长为W，其中0.1≤A/W＜0.5。

加强筋的远端所在圆在第一加强筋的远端与前缘21之间的弦长为A₁，其中，A₁/W≤0.2。

各加强筋的形状均为曲线段。优选地，加强筋的形状为圆弧形，并且加强筋在轴流风叶的径向平面的投影的曲率半径与前缘21在轴流风叶的径向平面的投影的曲率半径相等。

参见图5和图6，现有的轴流风叶的最大应力主要集中在叶片中部靠近前缘区域，且最大应力值为15Mpa。而本发明的轴流风叶的最大应力值降低至8.99Mpa，降低了41％。

参见图7和图8，在高速运转中，在应力的作用下，叶片的变形主要累计在叶尖的位置。现有的轴流风叶的叶片最大总变形量为14.4，本发明的轴流风叶的叶片总变形量为8.91，减少了38％。

由上可见，通过设置加强筋，可以提高轴流风叶的强度，减小应力，在高速运转的过程中不易变形，与现有的风叶相比，本发明的叶片总变形量比现有的风叶减少了38％，另外，与现有的风叶相比，在相同转速下可提高风量，从而提高空调换热效率和整机制冷或制热能力，提高了风机性能，解决了空调换热差而导致能力能效低的问题。另外，相比于现有技术中增加叶片厚度的方式，本发明的轴流风叶可以减轻叶片重量，降低功耗和原材料成本。

此外，加强筋的数量也可以根据需要进行改变，优选地，加强筋的数量在3至5范围内。

轴流风叶第二实施例

作为本发明轴流风叶第二实施例的说明，以下仅对与上述轴流风叶第一实施例的不同之处予以说明。

参见图9，本实施例中，加强筋230的形状为直线段。

轴流风叶第三实施例

作为本发明轴流风叶第三实施例的说明，以下仅对与上述轴流风叶第一实施例的不同之处予以说明。

参见图10，本实施例中，加强筋330的形状为折线段，加强筋330包括相连接的第一折弯段331和第二折弯段332，第一折弯段331的第一端连接在轮毂310上，第一折弯段331的第二端与第二折弯段332连接，第一折弯段331与第二折弯段332呈钝角设置，第一折弯段331和第二折弯段332的连接位置朝向尾缘323一侧弯折。

空调器实施例

本实施例的空调器包括上述各轴流风叶实施例中的轴流风叶。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.轴流风叶，包括轮毂和多个叶片，多个所述叶片沿着所述轮毂的周向布置，所述叶片包括沿着所述叶片的周向依次布置的前缘、外缘、尾缘和内缘，所述内缘与所述轮毂连接；

其特征在于：

所述叶片还包括叶根和加强筋，所述叶根位于靠近所述内缘的位置上，所述加强筋设置在所述叶根上，所述加强筋自所述内缘朝向所述外缘的方向延伸；

所述加强筋与所述轮毂的轴心之间的最大距离为L，所述风叶的半径为R，所述轮毂的半径为R1，三者满足如下关系式：0.2≤（L-R1）/(R-R1)≤0.6；

所述加强筋的数量为2条以上，多条所述加强筋沿着所述轮毂的外周布置，每条所述加强筋与所述轮毂的轴心之间的最大距离均相等；

自所述前缘至所述尾缘的方向上，所述加强筋的宽度依次为W1、W2、…Wn（n为加强筋的数量），所述加强筋的远端所在的叶片圆周弦长为W，其中W1≥W2≥…≥Wn，0.02≤W1/W≤0.1。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于：

所述加强筋的数量在3条至5条范围内。

3.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于：

相邻两个所述加强筋的远端之间的距离为A，所述加强筋的远端所在的叶片圆周弦长为W，其中0.1≤A/W＜0.5。

4.根据权利要求3所述的轴流风叶，其特征在于：

距离所述前缘最近的加强筋为第一加强筋;

所述加强筋的远端所在圆在所述第一加强筋的远端与所述前缘之间的弦长为A1，其中，A1/W≤0.2。

5.根据权利要求1至4任一项所述的轴流风叶，其特征在于：

所述加强筋的形状为圆弧形，所述加强筋在所述轴流风叶的径向平面的投影的曲率半径与所述前缘在所述轴流风叶的径向平面的投影的曲率半径相等；或者

所述加强筋的形状为直线段或折线段。

6.根据权利要求1至4任一项所述的轴流风叶，其特征在于：

所述加强筋的厚度为1毫米至5毫米范围内。

7.根据权利要求1至4任一项所述的轴流风叶，其特征在于：

所述叶片的两侧面分别为吸力面和压力面，所述加强筋位于所述吸力面上。

8.根据权利要求1至4任一项所述的轴流风叶，其特征在于：

所述轴流风叶还包括打水圈，所述轮毂和所述叶片均位于所述打水圈的径向内侧，所述外缘靠近所述尾缘处与所述打水圈连接。

9.空调器，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的轴流风叶。

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