CN200996391Y

CN200996391Y - 轴流风轮

Info

Publication number: CN200996391Y
Application number: CN 200720048291
Authority: CN
Inventors: 游斌; 伍光辉; 程志明; 向运明
Original assignee: Guangdong Midea Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Guangdong Midea Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2017-01-31

Abstract

一种轴流风轮，包括设置在轮毂上的三个叶片，叶片的尾缘区域向叶片前缘进气方向凹陷，三个叶片互相以风轮的旋转中心轴线为中心，在120°±15°的范围内呈等间距或不等间距分布。轴流风轮的外直径定义为D2，轮毂直径定义为D1，设定(D2－D1)/2为叶片高度Rm，叶片尾缘凹陷开始的位置A所在圆周直径定义为D3，有(D3－D1)/2＝(0.10～0.47)Rm。由于叶片尾缘叶高中部和顶部区域提前于叶根区域改变了叶片的压力分布状态，使叶片高压气流部分提前流向叶片低压面，造成局部压力升高，从整体上减少了附面层分离，并使叶片边界层在抵达叶片尾缘前成为紊流，有效降低涡流噪音和转子尾迹，故具有更低的噪音和更大的风量。

Description

轴流风轮

技术领域

本实用新型涉及一种轴流风轮，特别是一种适用于空调室外机组的三叶式轴流风轮。

背景技术

在空调机的室外机组中大多采用轴流式风扇。以前的轴流式风扇在与出风气流下游侧相接触的后边部(以下将与气流的下游侧相接触的叶片的后边部称为“叶片尾缘”)向气流出口下游方向凸出或平齐形成2至4个叶片。

采用2个叶片的常规轴流风轮中的单个叶片负荷大，每个叶片都在高负荷下工作，流量和静压都比较低，出风噪音高，且要求电机具有更高的转速，对2叶轴流风轮的强度和电机负载特性要求都比较高。由于风量随负载变化敏感，常规2叶轴流风轮的风量同比常规3叶或4叶风轮下降30％左右，不利于迅速带走室外机的热量；若采用普通3个叶片或4个叶片的轴流风扇，虽然可以很好地解决2个叶片轴流风轮的流量和静压升不足的问题，却由于叶片数目增多将导致其自身重量增加、电机负荷加大，风轮成本也因重量的增加而提高30％～50％以上。

另外，常规轴流风轮在轮毂(hub)的周围形成一体的2个或多个叶片上，叶片后边部与叶片外缘端部所构成的角部，该角部形成朝气流的下游方向平齐或鼓出的凸起部，都没有考虑通过减少附面层分离和降低转子尾迹来抑制噪音和提高流量，既没有考虑低噪音化，也没有考虑通过对叶片尾缘、叶片中部和顶部区域进行处理来减轻风轮重量和电机负荷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通过减少附面层分离和降低转子尾迹来抑制噪音和提高流量，并降低风轮旋转速度和风轮重量，减少风轮成本，同时降低电机负荷的轴流风轮，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种轴流风轮，包括设置在轮毂上的三个叶片，其结构特征在于叶片的尾缘区域向叶片前缘进气方向凹陷，三个叶片互相以风轮的旋转中心轴线为中心，于120°±15°的范围内呈等间距或不等间距分布。

于是，叶片尾缘叶高中部和顶部区域提前于叶根区域改变了叶片的压力分布状态，使叶片高压气流部分提前流向叶片低压面，造成局部压力升高，从整体上减少了附面层分离，并很好地使叶片边界层在抵达叶片尾缘前成为紊流，从而有效降低涡流噪音和转子尾迹，故具有比常规轴流风轮更低的噪音和更大的风量。

将上述的轴流风轮的外直径定义为D2，轮毂直径定义为D1，设定(D2-D1)/2为叶片高度Rm，叶片尾缘凹陷开始的位置A所在圆周直径定义为D3，有(D3-D1)/2＝(0.10～0.47)Rm；叶片尾缘凹陷结束的位置B所在圆周直径定义为D4，有(D4-D1)/2＝(0.8～1.0)Rm。

上述的轴流风轮中，将从叶片尾缘最低位置算起的风轮叶片高度定义为H2，从叶片尾缘最低位置算起的凹陷部分的最大高度定义为H1，H1/H2的值在0.05～0.29的范围内。

上述的轴流风轮中，将叶片尾缘凹陷最深位置所在的叶片弦线长度定义为L，该位置凹陷深度沿弦长方向的深度为δ，凹陷深度δ和该区域叶片弦线长度L的比ε(ε＝δ/L)在0.05～0.25的范围内。

本实用新型能够有效实现减弱叶片转子的尾迹强度，减少转子附面层分离，从而有效地降低风轮噪音，并且能够减轻风轮重量，减少风轮制作成本，并降低电机负荷。

本实用新型的三叶式轴流风轮不仅仅可以很好地解决采用常规3叶或4叶风轮重量过重而导致电机负载增加的问题，而且也可以解决常规2叶轴流风轮叶片负载过大而导致的流量降低和静压升不足的问题，减轻了风轮重量，降低了电机负荷和降低风轮成本25％以上；同时也集中具有常规2叶、3叶和4叶风轮的所有优点，并具有较低的噪音和电机负荷，以及更低的风轮重量和风轮制作成本。

本实用新型尤其适用于空调机用室外机组。

附图说明

图1为本实用新型一实施例主视结构示意图。

图2为本实用新型一实施例立体结构示意图。

图3为本实用新型直径定义结构示意图。

图4为本实用新型高度定义结构示意图。

图5为本实用新型叶片弦线长度和凹陷长度定义结构示意图。

图6为凹陷起始位置分布与噪音大小的关系曲线图。

图7为常规轴流风轮的转子尾迹分布曲线图。

图8为本实用新型的转子尾迹分布曲线图。

图9为尾缘凹陷最大深度值和凹陷最大深度位置的叶片弦长的比值与风轮噪音及电机负荷的关系曲线图。

图10-图11为本实用新型的两个不同具体实施例主视结构示意图。

图12本实用新型适用于空调室外机组的一实施例的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

图中，1为轴流风轮，2为轮毂，3为叶片，3a为气流的下游侧边缘部，3b为凹陷部，D1为轮毂直径，D2为轴流风轮的外直径，D3为叶片尾缘凹陷起始位置A所在圆周直径，D4为叶片尾缘凹陷结束的位置B所在圆周直径，Rm为叶片高度，H1为从叶片3尾缘最低位置C算起的凹陷部分的最大高度，H2为从叶片3尾缘最低位置C算起的风轮叶片高度，δ为凹陷深度，L为叶片弦线长度，f为叶顶尾缘点，k为连线，11为空调室外机组，12为壳体，13为室外热交换器，14为压缩机，15为四通阀，16为电器电路，17为隔离板。

参见图1-图2和图10-图11，三叶式轴流风轮1包括设置在中心轮毂2上的叶片3，三个叶片3具有同一形状，叶片3的尾缘区域向叶片3前缘进气方向凹陷，三个叶片3以风轮旋转中心轴线G为中心，在120°±15°的范围内形成沿轮毂2圆周的等间距或不等间距排列，叶片3在风轮旋转中的气流的下游侧边缘部3a上形成与气流逆向凹陷，大致呈镰刀形、弯月形、圆弧形、V字形或折线形的后边凹陷部3b。

参见图3和图6，将轴流风轮的外直径定义为D2，轮毂直径定义为D1，设定(D2-D1)/2为叶片高度Rm，叶片尾缘凹陷起始位置A所在圆周直径定义为D3，有(D3-D1)/2＝(0.10～0.47)Rm；叶片尾缘凹陷结束的位置B所在圆周直径定义为D4，有(D4-D1)/2＝(0.8～1.0)Rm。凹陷起始位置A从叶片高度(0.10～0.47)Rm开始具有较低的噪音值，当凹陷起始位置A在(0.10～0.47)Rm区间时，噪音值都低于50.5分贝，若凹陷起始位置小于0.10Rm或大于0.47Rm，噪音值都在50.5分贝以上，噪音不会充分地降低。

参见图4，将从叶片3尾缘最低位置C算起的风轮叶片高度定义为H2，从叶片3尾缘最低位置C算起的凹陷部分的最大高度定义为H1，H1/H2的值在0.05～0.29的范围内。将叶片3尾缘凹陷最深位置e所在的叶片弦线长度定义为L，见图5，该位置凹陷深度沿弦长方向的深度为δ，凹陷深度δ和该区域叶片弦线长度L的比ε(即ε＝δ/L)在0.05～0.25的范围内。

此时的叶片弦线长度L是从风轮的旋转中心开始的规定半径R的范围划圆时，与该圆相交的叶片3的圆周方向的长度，由于叶片通常为曲面形状，故该叶片弦线长度L是沿曲面的曲线长度。若定义凹陷开始位置A与叶顶尾缘点f之间的连线为k，此时的凹陷深度δ是从风轮的旋转中心开始的规定半径R的范围划圆时，该圆与凹陷最深位置e和连线k形成的圆周方向的长度。

参见图7-图8，图7为常规三叶轴流风轮的转子尾迹沿叶顶圆周的分布曲线，图8为本实用新型的转子尾迹沿叶顶圆周的分布曲线，图中Cz表示风轮转子的轴向速度，Ut表示叶顶外圆周的圆周速度(Ut＝πD2n/60)，轴向速度Cz/Ut表示无因次轴向速度系数，轴向速度的变化程度表示转子尾迹的强弱，本实用新型的转子轴向速度变化小(0.425-0.35)/0.425*100％＝17％，而常规轴流风轮的轴向速度变化率为(0.45-0.05)/0.45*100％＝89％；所以，采用本实用新型的轴流风轮能显著减弱转子尾迹，从而降低噪音和减少电机负荷。

参见图9，当叶片尾缘凹陷最大深度δ和凹陷最大深度所在叶高位置的叶片弦线长度L的比ε(ε＝δ/L)在0.05～0.25的范围内时，风轮同时具有较低的噪音和较小的电机负荷，此时的噪音值低于50.5分贝，电机负荷小于52瓦，而当该比值ε(ε＝δ/L)小于0.05或大于0.25时，均不能同时具备有较低的噪音和较小的电机负荷，噪音和电机负荷均不会被有效地降低。

参见图12，空调室外机组11于壳体12内容纳有呈L字形的室外热交换器13，具有上述结构特征的三叶轴流式风轮1、压缩机14、四通阀15和包括变换器等的电器电路16，三叶轴流式风轮1与压缩机14之间用隔离板17进行隔离。该三叶轴流式风轮1在实际运转时，可有效降低转子尾迹和噪音，并且也降低了电机负荷和风轮重量，采用本实用新型的空调室外机组也能够具有低电机负荷的特性和较高的电机效率。

Claims

1.一种轴流风轮，包括设置在轮毂上的三个叶片，其特征在于叶片的尾缘区域向叶片前缘进气方向凹陷，三个叶片互相以风轮的旋转中心轴线为中心，在120°±15°的范围内呈等间距或不等间距分布。

2.根据权利要求1所述的轴流风轮，其特征在于轴流风轮的外直径定义为D2，轮毂直径定义为D1，设定(D2-D1)/2为叶片高度Rm，叶片尾缘凹陷开始的位置A所在圆周直径定义为D3，有(D3-D1)/2＝(0.1～0.47)Rm；叶片尾缘凹陷结束的位置B所在圆周直径定义为D4，有(D4-D1)/2＝(0.8～1.0)Rm。

3.根据权利要求1或2所述的轴流风轮，其特征在于轴流风轮中，将从叶片尾缘最低位置算起的风轮叶片高度定义为H2，从叶片尾缘最低位置算起的凹陷部分的最大高度定义为H1，H1/H2的值在0.05～0.29的范围内。

4.根据权利要求3所述的轴流风轮，其特征在于轴流风轮中，将叶片尾缘凹陷最深位置所在的叶片弦线长度定义为L，该位置凹陷深度沿弦长方向的深度为δ，凹陷深度δ和该区域叶片弦线长度L的比ε＝δ/L在0.05～0.25的范围内。

5.根据权利要求4所述的轴流风轮，其特征在于轴流风轮适用于空调机用室外机组。

6.根据权利要求1所述的轴流风轮，其特征在于叶片凹陷处呈镰刀形、弯月形、圆弧形、V字形或折线状。