CN114893443A - 混流风机及风管机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混流风机及风管机，混流风机包括蜗壳；叶轮，叶轮设置于蜗壳内部，叶轮包括叶片，叶片在叶轮轴线方向的最大高度为H1；后导叶结构，后导叶结构设置在蜗壳的出风口位置处，后导叶结构在叶轮轴线方向的最大高度为H2，H2/H1的范围为0.4～0.7。本发明的混流风机通过调整后导叶结构的最大高度与叶片在叶轮轴线方向的最大高度的比值，能够提供足够的风量以及压力，能够以较低的阻力的代价提升风机的带压性能，增加风机效率。

Description

混流风机及风管机

技术领域

本发明涉及混流风机技术领域，具体涉及一种混流风机及风管机。

背景技术

风管机是空调的一种，为了提高舒适性，有些风管机采用上出冷风，下出热风的方式，这样可以实现瀑布式制冷和地毯式暖风，为了实现这种出风方式，需要风管机的出风可逆，现有出风可逆的风管机中，通常采用贯流风机、离心风机，但是这种风机由于风机扇叶的设置方式的问题，反转后风向不能可逆，因此，只能在设置至少两个风机，一个负责正向出风，一个负责逆向出风，这样不仅管风机结构会更大，成本更高。

为了减小成本，需要将风机缩小，而混流风机是介于轴流风机和离心风机之间的风机，混流风机的叶轮让空气既做离心运动又做轴向运动，蜗壳内的气流运动混合了轴流与离心两种运动形式，所以叫“混流”。而且，混流风机不仅可以将体积做小，而且可以保证气流的流向和风压。

然而，由于体积限制，现有混流风机的送风效果有限，如何在现有体积限制的前提下，提高送风效率，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种混流风机及风管机，解决了由于体积限制，现有混流风机的送风效果有限的问题。

根据本发明的一个方面，公开了一种混流风机，包括：蜗壳；叶轮，所述叶轮设置于所述蜗壳内部，所述叶轮包括叶片，所述叶片在所述叶轮轴线方向的最大高度为H1；后导叶结构，所述后导叶结构设置在所述蜗壳的出风口位置处，所述后导叶结构在所述叶轮轴线方向的最大高度为H2，H2/H1的范围为0.4～0.7。

进一步地，所述后导叶结构与所述叶轮之间具有间距H3，H3/H1的范围为0.1～0.3。

进一步地，所述后导叶结构包括多个导叶，所有所述导叶以所述叶轮的轴线为轴线呈环形分布。

进一步地，至少一个所述导叶上设置有摆动轴，所述摆动轴的轴线与所述叶轮的轴线具有夹角，且具有所述摆动轴的导叶能够以所述摆动轴的轴线为轴线进行摆动。

进一步地，所述摆动轴的轴线与所述叶轮的轴线夹角为90°。

进一步地，所述导叶的摆动角度的范围为0°至10°。

进一步地，所述混流风机还包括：集流器，所述集流器设置在所述蜗壳的进风口位置处，所述集流器具有与所述蜗壳内部连通的导流通道，所述导流通道具有气流进口端和气流出口端，所述气流进口端至所述气流出口端的距离为H4，H4/H1的范围为0.15～0.35。

进一步地，所述导流通道还具有收缩段，所述收缩段位于所述气流进口端与所述气流出口端之间，所述收缩段的过流面积在所述气流进口端至所述气流出口端的方向上逐渐减小。

进一步地，所述气流进口端至所述气流出口端的方向上，所述收缩段的过流面积减小的变化率逐渐降低。

进一步地，所述气流进口端至所述气流出口端的方向上，所述收缩段过流面积减小的变化率不变。

进一步地，所述导流通道还具有直线段，所述直线段与所述收缩段相连，所述直线段位于所述收缩段与所述气流出口端之间。

进一步地，所述叶片包括多个长叶和多个短叶，所述长叶和所述短叶交替间隔设置。

根据本发明的第二个方面，公开了一种风管机，包括上述的混流风机。

本发明的混流风机通过调整后导叶结构的最大高度与叶片在叶轮轴线方向的最大高度的比值，合理的H2/H1的数值，可以构成较优性能的风机尺寸，其中合理尺寸意味着叶轮有着足够的做功面积，能够提供足够的风量以及压力，同时也意味着导叶尺寸合理，能够以较低的阻力的代价提升风机的带压性能，增加风机效率，两者的配合，可以使得风机带压能力提升，做功效率提升，从数据中可以看出风量提高将近9.2％、压头提高将近32.5％、计算效率提高将近31.8％。

附图说明

图1是本发明实施例一的混流风机的结构示意图；

图例：10、蜗壳；11、出风口；20、叶轮；21、叶片；30、后导叶结构；31、导叶；40、集流器；41、导流通道。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

现有技术中的混流风机通常都会在进风口设置集流器40，集流器40可以将进气侧的气体均匀平滑地导入混流风机内部，以降低流动损失提高混流风机效率。因此，集流器40的结构会影响混流风机性能，设计良好的集流器40流动损失较小，而设计不合理会使进口条件恶化，导致性能下降。

目前，针对集流器40的结构比较常规的优化方式多是针对集流器40的高度、进气口尺寸、出气口尺寸以及导流面形状，虽然这些改进可以在一定程度上提升混流风机的送风效率。然而，经过申请人对于气流流动原理的研究，以及通过仿真模拟实验数据进行分析后发现：针对集流器40的结构自身参数的这种常规改进对混流风机的风量影响非常有限。究其原因，混流风机在运行时，气流进入混流风机再被混流风机送出的过程是一个连贯的整体过程，因此，考虑改进因素时，不能够仅仅考虑单个部件的自身参数的优化，而忽略了集流器40的参数与混流风机其他部件参数之间的配合问题。而被忽略的集流器40的参数与混流风机其他部件参数之间的配合，反而是能够有效提升混流风机风量的改进点。

如图1所示的本发明的实施例一，公开了一种混流风机，包括蜗壳10、叶轮20和后导叶结构30，所述叶轮20设置于所述蜗壳10内部，所述叶轮20包括叶片21，所述叶片21在所述叶轮20轴线方向的最大高度为H1；所述后导叶结构30设置在所述蜗壳10的出风口11位置处，所述后导叶结构30在所述叶轮20轴线方向的最大高度为H2，H2/H1的范围为0.4～0.7。

本发明的混流风机通过将H2/H1的范围为0.4～0.7，在本实施例中，后导叶结构30在所述叶轮20轴线方向的最大高度为H2，也就是说，H2为后导叶结构30的最大高度，H1为叶片21在叶轮20轴线方向的最大高度，两个的尺寸变化会相互冲突，即叶轮20的提升必然会减少导叶31的尺寸，并且因为整体尺寸的限制，风机外形基本尺寸不变的情况下，合理的尺寸设定才是上述风机性能提升的关键，在两者合理的比值下，混流风机能够获得较为优秀的性能数据，仿真数据如下：

根据仿真数据可知，本发明的混流风机通过调整后导叶结构30的最大高度与叶片21在叶轮20轴线方向的最大高度的比值，合理的H2/H1的数值，可以构成较优性能的风机尺寸，其中合理尺寸意味着叶轮有着足够的做功面积，能够提供足够的风量以及压力，同时也意味着导叶尺寸合理，能够以较低的阻力的代价提升风机的带压性能，增加风机效率，两者的配合，可以使得风机带压能力提升，做功效率提升，从数据中可以看出风量提高将近9.2％、压头提高将近32.5％，计算效率提高将近31.8％，大大提高了混流风机的做功能力，使混流风机的效率更高。

具体来说，当H2/H1的值取0.55时，二者的尺寸最为合理，气流经由叶轮20做功会以较高的动压进入导叶31，再由导叶31将动压转换为静压的效率最高，提升风机的带压能力，两者的配合缺一不可。因此，混流风机的风量、压头均有提高，计算效率也提高。当H2/H1减小到0.4时，导叶31尺寸变小，导叶31将动压转换为静压的能力下降，混流风机的风量、压头和效率均有所下降。当H2/H1的值减小到0.35时，此时导叶31的尺寸过小，导叶31无法将足够多的动压转化为静压，因此风机带压能力下降，进而导致风量衰减，风机效率不足，达到不能使用的状态。而当H2/H1增大到0.7时，导叶31的尺寸增大而叶轮20的尺寸减小，风机做功能力下降，导致风量、压头和效率均有所下降。当H2/H1的值增大到0.74时，导叶31的尺寸过大而叶轮20的尺寸过小，此时风机做功能力不足，带压能力下降，进而导致风机的整体效率下降明显。同时导叶31的尺寸偏大，会使得风机的整体流通阻力增加，流动损失增加，因此，风机带压能力下降，进而导致风量衰减，风机效率不足，达到不能使用的状态。

所述后导叶结构30与所述叶轮20之间具有间距H3，H3/H1的范围为0.1～0.3。在本实施例中，后导叶结构30与叶轮20之间具有间距H3，H3/H1的取值在合理的范围下，混流风机能够获得较为优秀的性能数据，仿真数据如下：

根据仿真数据可知，通过调整后导叶结构30与叶轮20之间的间距与叶片21在叶轮20轴线方向的最大高度的比值，合理的H3/H1值，能够保证风叶具有足够的做功能力的同时，具有足够尺寸的消旋空间，从而可以将动压偏大的气流经由消旋段充分消旋为动压偏小的气流，进入导叶进行带压能力的进一步提升，在整体混流风机体积受限的条件下，使风量提高将近6.0％、压头提高将近26.9％，计算效率提高将近18.3％，大大提高了混流风机的做功能力，使混流风机的效率更高。

具体来说，当H3/H1的值为0.2时，由叶轮20产生的高速旋转气流会带有较高的动压进入消旋段，并在消旋段的空间内进行消旋，即将部分旋转速度适当消除，并将气流导向导叶结构，进行带压能力的继续提升，使混流风机的风量、压头均有提高，计算效率也提高。当H3/H1的值减小到0.1时，此时消旋空间减小，高速气流在消旋段无法充分消旋，会带有较大的旋转角度进入导叶，从而造成冲击损失，流动损失增加，因此风量衰减以及效率下降。当H3/H1的值减小到0.07时，此时消旋空间过小，高速气流在消旋段几乎无法消旋，会带有较大的旋转角度进入导叶，从而造成冲击损失加剧，使流动损失大大增加，因此风量衰减以及效率下降，达到不能使用的状态。而当H3/H1的增大到0.3时，此时消旋空间增大，动叶尺寸减小，做功面积减小，因此，风机能力下降，混流风机的效率也明显降低。当H3/H1的增大0.34时，此时消旋空间过大，反而导致动叶尺寸过小，做功面积不足，因此风机能力下降，使混流风机的风量、压头均严重减小，混流风机的效率也明显降低，达到不能使用的状态。

进一步地，后导叶结构30包括多个导叶31，所有导叶31以叶轮20的轴线为轴线呈环形分布。

进一步地，至少一个导叶31上设置有摆动轴，摆动轴的轴线与叶轮20的轴线具有夹角，且具有摆动轴的导叶31能够以摆动轴的轴线为轴线进行摆动。后导叶结构30的作用是对叶轮20的出风进行进一步的导向，当叶轮20在不同转速下工作时，气体流出叶轮20的角度是不同的，也即气流进入间距的角度是不同的，而间距的尺寸一定，使得其消旋能力是一定的，也即对改变气体角度的能力是一定的，当进入间距内的气体角度不同时，使得进入后导叶结构30内的气体角度也是不同的，为了使气流的流动角度尽可能的与排出间距的气流的角度相同，通过导叶31的摆动，使得气流在后导叶结构30的流动角度也随之发生改变，进一步增加后导叶结构30流出气流方向的契合程度，从而有益于混流风机的排气均匀性的增加，确保在多个工作转速下混流风机均可达到最优的风量值和最优的气流驱动性能。优选的，叶的转速越大时，此时气流离开叶轮20的角度也越大，因此需要导叶31的倾角的角度越大，反之，叶轮20的转速越小，导叶31的倾角越小。

导叶31的摆动角度的角度范围为0°至10°。优选0°至5°。

其中摆动轴与叶轮20的轴线的夹角的角度为90°即两者的轴线垂直。使得在导叶31摆动的过程中不会与蜗壳10产生结构干涉，保证导叶31和蜗壳10的结构可靠。

所述混流风机还包括集流器40，所述集流器40设置在所述蜗壳10的进风口位置处，所述集流器40具有与所述蜗壳10内部连通的导流通道41，所述导流通道41具有气流进口端和气流出口端。

本发明的混流风机通过将H4/H1的范围为0.15～0.35，在本实施例中，导流通道41的气流进口端至气流出口端的距离为H4，也就是说，H4为集流器40的导流通道41的长度，H1为叶片21在叶轮20轴线方向的最大高度，在两者合理的比值下，混流风机能够获得较为优秀的性能数据，仿真数据如下：

根据仿真数据可知，本发明的混流风机通过调整集流器40的导流通道41的长度与叶片21在叶轮20轴线方向的最大高度的比值，气流经由集流器40进入叶轮20参与旋转做功，合适的集流器尺寸能够提供足够的进流面积，同时进一步均匀来流，以降低流动阻力，同时平衡集流器40与叶轮20的尺寸，能够最大限度的提升风叶的做功能力，提升风叶效率，从而使风量提高将近8％、压头提高将近13.8％，计算效率提高将近11.8％，大大提高了混流风机的做功能力，使混流风机的效率更高。

具体来说，当H4/H1的值在0.25时，集流器40与叶轮20的尺寸最佳，集流器40可以起到有效的导流作用，而叶轮20的尺寸可以使风机的带压能力提高，在保证进气量的同时，气流可以平稳、均匀地进入叶轮20，从而使混流风机的风量、压头均有提高，计算效率也提高。当H4/H1的值减小到0.15时，集流器40的尺寸减小，叶轮20尺寸进一步增大，导流作用减小，叶轮20做功能力增加，因此，可以看出风机的风量和效率降低、带压能力有一定提升。当H4/H1的值减小到0.10时，集流器40尺寸过小，叶轮20的尺寸过大，此时集流器40的难以起到导流作用，导致使混流风机的风量、压头均严重减小，混流风机的效率也明显降低，达到不能使用的状态。当H4/H1的值增大到0.35时，叶轮20尺寸减小，叶轮20的做功面积随之减小，导致风机的风量、压头和效率下降。而当H4/H1继续增大到0.4时，此时集流器的尺寸过大，会进一步压缩叶轮20的尺寸，使叶轮20的做功面积严重不足，叶轮20做功能降低，使混流风机的风量、压头均严重减小，混流风机的效率也明显降低，达到不能使用的状态。

如图1所示，导流通道41还具有收缩段，收缩段位于气流进口端与气流出口端之间，收缩段的过流面积在气流进口端至气流出口端的方向上逐渐减小。由于导流通道41的收缩段过流面积逐渐减小，形成渐缩形流道，使气流加速，并形成均匀的速度场和压力场，从而降低流动损失提高混流风机效率。

气流进口端至气流出口端的方向上，收缩段的过流面积减小的变化率逐渐降低。也就是说，导流通道41位于收缩段的内壁是弧形内壁，且沿气流进口端至气流出口端的方向上，内壁的弧度逐渐减小，气流在集流器40的内壁弧线的作用下，由集流器40的入口聚合到集流器40的出口，该圆弧不仅可以对气流产生导向作用，还会在一定程度上降低该段的流动阻力，起到提升风量的作用。

在图未示出的另一实施例中，气流进口端至气流出口端的方向上，收缩段过流面积减小的变化率不变。也就是说，导流通道41位于收缩段的内壁是平面，且沿气流进口端至气流出口端的方向上，该直线段也能够像弧线一样起到气流导向与聚集的作用，并且加工简易成本低廉。

在图所示的实施例一中，导流通道41还具有直线段，直线段与收缩段相连，直线段位于收缩段与气流出口端之间。该直线段处在集流器40尾部，被聚合的气体流动会较为混乱，而此直线段则可以对混流的气流进行抑制，进而在一定程度上改善混流风机的进气条件。

进一步地，叶片21包括多个长叶和多个短叶，长叶和短叶交替间隔设置。通过将长叶和短叶交替间隔设置，使叶轮20中做功的叶片21数量增加，进而提高带压能力，同时，不会增加气流的流通阻力，不会降低风量，从而保证了风机性能。

根据本发明的第二个方面，公开了一种风管机，包括上述的混流风机。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (13)

1.一种混流风机，其特征在于，包括：

蜗壳(10)；

叶轮(20)，所述叶轮(20)设置于所述蜗壳(10)内部，所述叶轮(20)包括叶片(21)，所述叶片(21)在所述叶轮(20)轴线方向的最大高度为H1；

后导叶结构(30)，所述后导叶结构(30)设置在所述蜗壳(10)的出风口位置处，所述后导叶结构(30)在所述叶轮(20)轴线方向的最大高度为H2，H2/H1的范围为0.4～0.7。

2.根据权利要求1所述的混流风机，其特征在于，

所述后导叶结构(30)与所述叶轮(20)之间具有间距H3，H3/H1的范围为0.1～0.3。

3.根据权利要求1所述的混流风机，其特征在于，

所述后导叶结构(30)包括多个导叶(31)，所有所述导叶(31)以所述叶轮(20)的轴线为轴线呈环形分布。

4.根据权利要求3所述的混流风机，其特征在于，

至少一个所述导叶(31)上设置有摆动轴，所述摆动轴的轴线与所述叶轮(20)的轴线具有夹角，且具有所述摆动轴的导叶(31)能够以所述摆动轴的轴线为轴线进行摆动。

5.根据权利要求4所述的混流风机，其特征在于，

所述摆动轴的轴线与所述叶轮(20)的轴线夹角为90°。

6.根据权利要求5所述的混流风机，其特征在于，

所述导叶(31)的摆动角度的范围为0°至10°。

7.根据权利要求1所述的混流风机，其特征在于，所述混流风机还包括：

集流器(40)，所述集流器(40)设置在所述蜗壳(10)的进风口位置处，所述集流器(40)具有与所述蜗壳(10)内部连通的导流通道(41)，所述导流通道(41)具有气流进口端和气流出口端，所述气流进口端至所述气流出口端的距离为H4，H4/H1的范围为0.15～0.35。

8.根据权利要求7所述的混流风机，其特征在于，

所述导流通道(41)还具有收缩段，所述收缩段位于所述气流进口端与所述气流出口端之间，所述收缩段的过流面积在所述气流进口端至所述气流出口端的方向上逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的混流风机，其特征在于，

所述气流进口端至所述气流出口端的方向上，所述收缩段的过流面积减小的变化率逐渐降低。

10.根据权利要求8所述的混流风机，其特征在于，

所述气流进口端至所述气流出口端的方向上，所述收缩段过流面积减小的变化率不变。

11.根据权利要求10所述的混流风机，其特征在于，

所述导流通道(41)还具有直线段，所述直线段与所述收缩段相连，所述直线段位于所述收缩段与所述气流出口端之间。

12.根据权利要求1所述的混流风机，其特征在于，

所述叶片(21)包括多个长叶和多个短叶，所述长叶和所述短叶交替间隔设置。

13.一种风管机，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的混流风机。

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