CN115788926A - 离心风机及空调系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种离心风机及空调系统。离心风机包括蜗壳和设于蜗壳内的风轮，风轮包括叶片组件，叶片组件包括叶片，叶片的数量为多个，多个叶片呈圆周间隔分布，每个叶片均具有出口角，且叶片的出口角满足150°≤β2≤160°。经CFD仿真分析，当叶片的进口角β2满足150°≤β2≤160°时，能够有利于保证气流通道的顺畅性，提升气流的流动效率，从而在保证风轮的气动性能的同时，能够有效地提升风轮的效率，降低风轮运行时产生的噪音，达到降噪增效的目的。

Description

离心风机及空调系统

技术领域

本申请涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种离心风机及空调系统。

背景技术

在空调器中，尤其在空调室内机中通常使用离心风机作为送风部件，离心风机一般包括具有进风口和出风口的蜗壳，以及设置于蜗壳内的离心风机的核心部件风轮，然后通过驱动电机驱动风轮旋转，以实现送风。

离心风机作为空调室内机的核心部件，离心风机的参数决定了空调室内机的参数，离心风机的性能也决定了空调室内机的性能，比如空调室内机的效率和噪音等；目前大部分的空调室内机采用的都是前向离心风机，前向离心风机的效率较高，但无法同时兼顾高效和噪音，往往噪音较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离心风机及空调系统，以能够在一定程度上提升离心风机的效率，同时在一定程度上降低噪音。

本发明第一方面提供了一种离心风机，包括蜗壳和设于所述蜗壳内的风轮；

所述风轮包括叶片组件，所述叶片组件包括叶片，所述叶片的数量为多个，多个所述叶片呈圆周间隔分布；

所述离心风机满足：150°≤β2≤160°，其中β2为所述叶片的出口角。

进一步地，所述离心风机满足：190°≤β1≤100°，其中β1为所述叶片的进口角。

进一步地，所述叶片的进口角β1＝97°；和/或，所述叶片的进口角β2＝154°。

进一步地，所述离心风机满足：0.095D2≤b≤0.11D2；其中，b为所述叶片的弦长，D2为所述风轮的风轮外径。

进一步地，所述离心风机满足：b＝0.107D2。

进一步地，所述离心风机满足：0.81≤D1/D2≤0.85；其中，D1为所述风轮的风轮内径，D2为所述风轮的风轮外径。

进一步地，所述离心风机满足：D1/D2＝0.836。

进一步地，所述离心风机满足：0°≤α≤10°，其中α为所述蜗壳的蜗舌起始角。

进一步地，所述离心风机满足：α＝8°。

进一步地，所述离心风机满足：0.04D2≤R≤0.06D2；其中，R为所述蜗壳的蜗舌半径，D2为所述风轮的风轮外径。

进一步地，所述离心风机满足：R＝0.05D2。

进一步地，所述离心风机满足：0.035D2≤L≤0.05D2；其中，L为所述蜗舌与所述风轮的最小间隙，D2为所述风轮的风轮外径。

进一步地，所述离心风机满足：L＝0.04D2。

进一步地，所述离心风机满足：0.025H≤G≤0.04H；其中，G为所述蜗壳的导流圈与所述风轮的轴向间隙，H为所述风轮的轴向长度。

进一步地，所述离心风机满足：0°＜θ≤30°；其中，所述蜗壳形成扩压段，旋转所述风轮，当任一个所述叶片的尾缘与所述扩压段的延长线相交时，所述叶片的中心线于所述叶片的尾缘处的切线与所述扩压段的延长线之间的夹角为θ。

进一步地，所述离心风机满足：θ+α≤45°；

其中，α为所述蜗壳的蜗舌起始角；所述蜗壳形成扩压段，旋转所述风轮，当任一个所述叶片的尾缘与所述扩压段的延长线相交时，所述叶片的中心线于所述叶片的尾缘处的切线与所述扩压段的延长线之间的夹角为θ。

进一步地，所述叶片为翼型叶片。

进一步地，所述风轮还包括中盘和轮圈；

所述中盘、所述轮圈和所述叶片组件同轴设置，所述叶片组件位于所述中盘和所述轮圈之间，所述叶片组件的多个叶片的一端与所述中盘相连接，所述叶片组件的多个叶片的另一端与所述轮圈相连接；

所述中盘的轴向方向的两侧均设有所述轮圈和所述叶片组件。

本申请的第二方面提供了一种空调系统，包括上述任一项所述的离心风机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的离心风机包括蜗壳和设于蜗壳内的风轮，风轮包括叶片组件，叶片组件包括叶片，叶片的数量为多个，多个叶片呈圆周间隔分布，每个叶片均具有出口角，且叶片的出口角满足150°≤β2≤160°。

经CFD仿真分析，当叶片的进口角β2满足150°≤β2≤160°时，能够有利于保证气流通道的顺畅性，提升气流的流动效率，从而在保证风轮的气动性能的同时，能够有效地提升风轮的效率，降低风轮运行时产生的噪音，达到降噪增效的目的。

本发明还提供了一种空调系统，包括所述的离心风机，因而所述的空调系统也具有离心风机的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的离心风机在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的离心风机的风轮在第一视角下的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的离心风机的风轮在第二视角下的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的风轮的叶片组件的局部示意图；

图5为本发明实施例提供的离心风机在第二视角下的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的离心风机在第三视角下的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的离心风机与现有风机的风量-噪音对比图；

图8为本发明实施例提供的离心风机与现有风机的风量-功率对比图。

附图标记：

1-离心风机，11-蜗壳，111-导流圈，112-蜗舌，12-风轮，121-中盘，122-叶片组件，123-轮圈，124-轴套，125-叶片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，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实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“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。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

下面结合图1至图8，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请的第一方面提供了一种离心风机。

如图1和图2所示，本申请的离心风机1包括蜗壳11和设于蜗壳11内并能够相对蜗壳11转动的风轮12。

其中蜗壳11上形成有进风口和出风口，且蜗壳11形成有蜗舌112和扩压段；风轮12包括中盘121、轮圈123和叶片组件122，中盘121和轮圈123同轴设置并间隔预定的距离，叶片组件122设于中盘121和轮圈123之间，叶片组件122包括多个叶片125，多个叶片125均为翼型叶片125，即多个叶片125的横截面均呈翼型；多个叶片125以中盘121的轴线为轴线呈圆周均匀地间隔分布，且多个叶片125的一端分别与中盘121相连接，多个叶片125的另一端分别与轮圈123相连接。

在该实施例中，优选地，中盘121的两侧均设有一组叶片组件122和轮圈123；对于位于中盘121两侧的叶片组件122，两侧的叶片组件122可以按照相同的角度布置，此时中盘121两侧的叶片组件122在沿中盘121的轴线方向形成的投影完全重合；或者，也可以使中盘121两侧的叶片组件122具有预定的错位角度，此时中盘121两侧的叶片组件122在沿中盘121的轴线方向形成的投影不能够完全重合，需要将一侧的叶片组件122绕着中盘121的轴线旋转预定角度后才能够使其与另一侧的叶片组件122完全重合，这里所需旋转的预定角度即为两侧叶片组件122之间的错位角度。

中盘121的中部还设有与中盘121同轴设置的轴套124，轴套124用于与离心风机1的驱动电机的输出端相连接，以通过驱动电机驱动中盘121旋转，也就是通过驱动电机驱动风轮12旋转。当风轮12设于蜗壳11内时，风轮12与蜗壳11上的进风口相对，风轮12的轴线也就是中盘121的轴线与蜗壳11上的进风口的轴线共线。当离心风机1启动时，启动驱动电机，驱动电机驱动中盘121，使中盘121也是使整个风轮12在蜗壳11内绕着中盘121的轴线转动，随着风轮12的转动，叶片125会带动叶片125间的气体旋转，以对气体做功，使气体的能量增加，同时使气体在离心力的作用下向风轮12的四周甩出，然后通过蜗壳11将气体的速度能转换为压力能后由蜗壳11上的出风口排出；当风轮12内的气体排出后，相较于连接于离心风机1的进风口处的进风管内的压力，风轮12内的压力更低，新的气体将在压力差的作用下被吸入风轮12内，从而使气体能够连续不断地进入离心风机1的风轮12内并从离心风机1排出。

参照图3至图6所示，本申请所涉及的离心风机满足以下关系式：

在一些实施例中，满足90°≤β1≤100°。

在一些实施例中，满足150°≤β2≤160°。

在一些实施例中，满足0.095D2≤b≤0.11D2。

在一些实施例中，满足0.81≤D1/D2≤0.85。

在一些实施例中，满足0°≤α≤10°。

在一些实施例中，满足0.04D2≤R≤0.06D2。

在一些实施例中，满足0.035D2≤L≤0.05D2。

在一些实施例中，满足0.025H≤G≤0.04H。

在一些实施例中，满足：0°＜θ≤30°。

在一些实施例中，满足：θ+α≤45°。

在以上关系式中：

β1为叶片的进口角，β2为叶片的出口角，b为叶片的弦长，D2为风轮的风轮外径，D1为风轮的风轮内径，α为蜗壳的蜗舌起始角，R为蜗壳的蜗舌半径，L为蜗舌与风轮的最小间隙，G为蜗壳的导流圈与风轮的轴向间隙，H为风轮的轴向长度，θ为当风轮旋转且任一片叶片的尾缘与扩压段的延长线相交时，叶片的中心线于叶片的尾缘处的切线与扩压段的延长线之间的夹角。

关于叶片的进口角和出口角，具体地，如图4所示，每个叶片均具有前缘和尾缘，位于同一叶片组件的多个呈圆周分布的叶片，叶片的前缘朝向其所在圆周的内部，叶片的尾缘朝向其所在圆周的外部，且多个叶片的前缘位于同一圆周上，即叶片内圆，多个叶片的尾缘也位于同一圆周上，即叶片外圆；叶片的横截面呈翼型，该翼型轮廓具有中心线。对于一个叶片，在其前缘处做中心线的切线和叶片内圆切线，这两条切线的夹角即为叶片的进口角；在其尾缘处做中心线的切线和叶片外圆的切线，这两条切线的夹角即为叶片的出口角。

叶片的进口角和出口角是翼型叶片的重要参数，经CFD仿真分析，当叶片的进口角β1满足90°≤β1≤100°以及叶片的出口角β2满足150°≤β2≤160°时，能够有利于保证气流通道的顺畅性，提升气流的流动效率，从而在保证风轮的气动性能的同时，能够有效地提升风轮的效率，降低风轮运行时产生的噪音，达到降噪增效的目的。进一步优选地，叶片的进口角β1＝97°，叶片的出口角β2＝154°。

叶片的弦长与风轮外径有关，如图3和图4所示，当叶片弦长满足0.095D2≤b≤0.11D2时，经CFD仿真分析，至少在能够保证离心风机的气动性能的同时，提高离心风机的效率，并使离心风机具有较低的噪音，使离心风机能够在高效、低噪的状态下运行。进一步优选地，叶片的弦长b＝0.107D2。

风轮内径D1和风轮外径D2的比值决定了叶片的大小，也是影响离心风机的气动性能的重要参数；经CFD仿真分析，当风轮内径D1和风轮外径D2满足0.81≤D1/D2≤0.85时，能够有效地保证离心风机的气动性能，且使离心风机具有较低的噪音；当D1/D2超过0.85或者低于0.81时，都不利于离心风机的风量和噪音性能。进一步优选地，D1/D2＝0.836。

在蜗壳中，如图5所示，蜗舌的起始位置可通过蜗舌起始角进行表示，蜗舌起始角过大(也就是浅蜗舌)，离心风机虽然噪音较低，但风量和效率衰减；而当蜗舌起始角过小，虽然能够保证离心风机的风量和效率，但离心风机的噪音会较大。经CFD仿真分析，当蜗舌起始角满足0°≤α≤10°时，即能够保证离心风机的风量和效率，离心风机的噪音也较低。进一步优选地，蜗舌起始角α＝8°。

在离心风机中，如图5所示，当蜗舌半径R与风轮外径D2满足0.04D2≤R≤0.06D2时，经CFD仿真分析，至少在能够保证风轮的气动性能的同时，保证离心风机能够在较高风量和较高效率下运行，且离心风机的噪音较低。进一步优选地，R＝0.05D2。

在离心风机中，蜗舌与风轮之间的最小间隙L满足0.035D2≤L≤0.05D2，当L过大，超过上述范围的上限时，会使得离心风机的风量衰减，效率下降；当L过小，低于上述范围的下限时，则会使离心风机产生噪声较大以及可靠性的问题；当L满足上述范围时，能够使离心风机在较高风量、较高效率且较低噪音的状态下运行。进一步优选地，L＝0.04D2，比如当D2为159mm时，L为6.5mm。

在离心风机中，如图6所示，蜗壳于进风口处形成导流圈111，导流圈与风轮之间的轴向间隙G与风轮的轴向长度H满足0.025H≤G≤0.04H，以保证离心风机的风量和效率，同时具有较低的噪音；当导流圈与风轮之间的轴向间隙过大，超过上述范围的上限时，离心风机的抗压性能和风量会衰减，当导流圈与风轮之间的轴向间隙G过小，低于上述范围的下陷时，则会引起风轮与导流圈剐蹭等可靠性问题。进一步优选地，G＝0.03H。

在离心风机中，蜗壳的扩压段的角度是影响风机效率和噪音的关键参数，蜗壳的扩压段的角度与叶片的出口角有关；如图5所示，经CFD仿真分析，当0°＜θ≤30°，至少能够保证扩压段具有适宜的角度，以使离心风机能够高效、低噪地运行。进一步优选地，θ可以为5°、10°、15°或25°。

此外，根据θ+α≤45°，至少能够保证扩压段具有适宜角度，以保证离心风机能够高效、低噪地运行。

综上，本申请提出了一种高效低噪的离心风机1，使得离心风机1能够在高风量、高效率和低噪的状态下安全、可靠地运行；图7示出了本申请的离心风机与现有的同规格尺寸的离心风机的风量和噪音的对比曲线，图8示出了本申请的离心风机与现有的同规格尺寸的离心风机的风量与功率的对比曲线，与现有的同规格尺寸的离心风机1相比，本申请的离心风机在相同风量下噪音更低，可降低3dB(A)以上，离心风机的效率也得到明显提升。

本申请的第二方面提供了一种空调系统，包括上述的离心风机，由于空调系统包括离心风机，因此空调系统具有离心风机的全部有效效果，在此不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (19)

1.一种离心风机，其特征在于，包括蜗壳和设于所述蜗壳内的风轮；

所述风轮包括叶片组件，所述叶片组件包括叶片，所述叶片的数量为多个，多个所述叶片呈圆周间隔分布；

所述离心风机满足：150°≤β2≤160°，其中β2为所述叶片的出口角。

2.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：90°≤β1≤100°，其中β1为所述叶片的进口角。

3.根据权利要求2所述的离心风机，其特征在于，所述叶片的进口角β1＝97°；

和/或，所述叶片的进口角β2＝154°。

4.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：0.095D2≤b≤0.11D2；

其中，b为所述叶片的弦长，D2为所述风轮的风轮外径。

5.根据权利要求4所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：b＝0.107D2。

6.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：0.81≤D1/D2≤0.85；

其中，D1为所述风轮的风轮内径，D2为所述风轮的风轮外径。

7.根据权利要求6所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：D1/D2＝0.836。

8.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：0°≤α≤10°，其中α为所述蜗壳的蜗舌起始角。

9.根据权利要求8所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：α＝8°。

10.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：0.04D2≤R≤0.06D2；

其中，R为所述蜗壳的蜗舌半径，D2为所述风轮的风轮外径。

11.根据权利要求10所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：R＝0.05D2。

12.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：0.035D2≤L≤0.05D2；

其中，L为所述蜗壳的蜗舌与所述风轮的最小间隙，D2为所述风轮的风轮外径。

13.根据权利要求12所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：L＝0.04D2。

14.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：0.025H≤G≤0.04H；

其中，G为所述蜗壳的导流圈与所述风轮的轴向间隙，H为所述风轮的轴向长度。

15.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：0°＜θ≤30°；

其中，所述蜗壳形成扩压段，旋转所述风轮，当任一个所述叶片的尾缘与所述扩压段的延长线相交时，所述叶片的中心线于所述叶片的尾缘处的切线与所述扩压段的延长线之间的夹角为θ。

16.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机满足：θ+α≤45°；

其中，α为所述蜗壳的蜗舌起始角；所述蜗壳形成扩压段，旋转所述风轮，当任一个所述叶片的尾缘与所述扩压段的延长线相交时，所述叶片的中心线于所述叶片的尾缘处的切线与所述扩压段的延长线之间的夹角为θ。

17.根据权利要求1至16中任一项所述离心风机，其特征在于，所述叶片为翼型叶片。

18.根据权利要求1至16中任一项所述的离心风机，其特征在于，所述风轮还包括中盘和轮圈；

所述中盘、所述轮圈和所述叶片组件同轴设置，所述叶片组件位于所述中盘和所述轮圈之间，所述叶片组件的多个叶片的一端与所述中盘相连接，所述叶片组件的多个叶片的另一端与所述轮圈相连接；

所述中盘的轴向方向的两侧均设有所述轮圈和所述叶片组件。

19.一种空调系统，其特征在于，包括权利要求1至18中任一项所述的离心风机。

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