CN211573863U - 一种轴流风叶、换气装置以及空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴流风叶、换气装置以及空调，其中的一种轴流风叶，其包括叶片，叶片包括叶片本体和翻边，翻边沿叶片本体的后缘方向设置，且翻边的边缘朝向叶片本体的吸力面。本实用新型设置翻边后，首先，由于叶片的后缘厚度相对较小，翻边可以增加叶片的扭曲刚度，能够有效的减小风叶旋转时的变形；其次翻边不影响叶片的安装角、弦长等特征参数；然后，翻边能够减小叶片吸力面分离区的面积；再次，设置翻边可以改变轴流风叶出口气流的绝对速度方向，进而改善流场；综合以上几方面，本实用新型通过设置翻边，轴流风叶在运转的过程中，能够降低涡流噪声。

Description

一种轴流风叶、换气装置以及空调

技术领域

本实用新型涉及空调领域，具体涉及一种轴流风叶、换气装置以及空调。

背景技术

轴流风机噪声产生的原因包括气流动力噪声、机械振动噪声和混合噪声。其中由机械振动产生的噪声，只要在设计上结构合理，结构连接牢靠，即可以将机械振动产生的噪声降至最小限度，轴流风机产生的噪声主要来源于气流动力噪声。气流动力噪声涉及的因素较多，主要是结构几何参数和气动参数。因此，合理地选择结构几何参数和启动参数，是降低轴流风机噪声的有效途径。

风叶是轴流风机的主要工作部分，风叶设计的好坏，将直接影响到风机的性能和噪声。目前一般风叶的基本结构包括作为旋转轴的轮毂和在轮毂外周呈放射状排列的多个叶片组成，通过动力驱动旋转，气流从叶片的前缘流入，在叶片被升压后从叶片的后缘部吹出，从而形成了压力面和吸力面。现有的风叶在运转过程中，经常会在吸力面的叶尖中间部分区域产生低压区，即涡流，该涡流主要是由气流经叶片的压力面高压区流向吸力面的低压区导致。除此之外，叶片的吸力面前缘附近，会发生边界层分离，导致涡流产生。因此从轴流风机产生噪声的根源来说，主要是由于风叶上的涡流以及涡流脱离。

现有技术中，为了降低轴流风机的噪声，如图1-2所示，通常将叶片 100’的叶尖部分设置为向轮毂方向弯折的弯折结构110’，该种结构虽然在一定程度上降低了噪声，但由于安装角较大，因此会导致翼型截面气流攻角过大，升力面靠近后缘处发生气流分离，使得叶片吸力面有较大的分离区，进而依然产生较高的涡流噪声。

实用新型内容

为解决上述至少一个问题，本实用新型提供的一种轴流风叶，其包括叶片，所述叶片包括叶片本体和翻边，所述翻边沿所述叶片本体的后缘方向设置，且所述翻边的边缘朝向所述叶片本体的吸力面。

采用上述技术方案，本实用新型不同于现有技术中在轴流风叶的叶片的叶尖部分设置折边，本实用新型的翻边为沿叶片本体的后缘方向设置，且翻边朝向叶片本体的吸力面，本实用新型中叶片本体与翻边之间为平滑过渡，设置翻边后，首先，由于叶片的后缘厚度相对较小，翻边可以增加叶片的扭曲刚度，能够有效的减小风叶旋转时的变形；其次翻边不影响叶片的安装角、弦长等特征参数；然后，翻边能够减小叶片吸力面分离区的面积；再次，设置翻边可以改变轴流风叶出口气流的绝对速度方向，进而改善流场；综合以上几方面，本实用新型通过设置翻边，轴流风叶在运转的过程中，能够降低涡流噪声。

可选的，所述翻边包括第一边、翻边叶根、第二边和翻边叶尖；所述叶片本体包括叶片本体后缘、叶片本体叶根、叶片本体前缘和叶片本体叶尖；所述第一边与所述叶片本体后缘连接。

可选的，所述第一边与所述叶片本体后缘为平滑过渡；当所述叶片在垂直于旋转轴平面上投影时，所述翻边叶根与所述叶片本体叶根处的弧线相切；所述第二边为所述边缘；所述翻边叶尖与所述叶片本体叶尖处的弧线相切。

可选的，所述叶片在垂直于旋转轴平面上投影时，在所述叶片的叶高半径R处，所述翻边的弧线长度s1为：

s1＝(0.02-0.2)*s；

其中，s为叶片本体的弧线长度；弧线长度s为在所述叶片的叶高半径 R处，所述叶片本体的叶片本体前缘到的叶片本体后缘的弧线长度；

所述弧线长度s1为所述翻边的弧线长度，所述弧线长度s1为在所述叶片的叶高半径R处，所述翻边的第一边到第二边的弧线长度。该种结构，通过对翻边的弧线长度s1和叶片本体的弧线长度s进行限定，翻边特征明显，能够具有明显的降低涡流噪声的作用，同时不会影响风叶的特征参数。

可选的，所述叶片在垂直于旋转轴平面上投影时，所述翻边的弧线长度s1为：

s1＝(0.04-0.2)*R；

其中，R为叶片的叶高半径；

所述弧线长度s1为所述翻边的弧线长度；所述弧线长度s1为在所述叶片的叶高半径R处，所述翻边的第一边到第二边的弧线长度。该种结构，翻边的效果明显，不影响风叶诸如截面弦长、安装角、出流角等特征参数，轴流风叶的工作点基本不变。

可选的，所述叶片在垂直于旋转轴平面上投影时，所述翻边的弧线长度s1在所述叶片的不同叶高半径R处相等；

其中，所述弧线长度s1为所述翻边的弧线长度；所述弧线长度s1为在所述叶片的叶高半径R处，所述翻边的第一边到第二边的弧线长度。如果 s1值太小，翻边特征不明显，基本没有效果；如果s1值太大，会增加风叶重量，会造成成本上升、动平衡变差、电机启动力矩增大等问题，同时由于s1值太大，会影响风叶诸如截面弦长、安装角、出流角等特征参数，导致风叶实度变大、轴功率上升等问题；该种结构，能够实现明显降低涡流噪声，同时不会影响风叶的特征参数。

可选的，所述翻边的弧线长度s1在所述叶片的不同叶高半径R处的取值范围为：s1＝(0.02-0.2)*s0；

其中s0为所述叶片在垂直于旋转轴平面上投影时，所述叶片的叶高半径R0处的弧线长度；

所述叶高半径R0为：

其中，Rmin为叶片的最小叶高半径；Rmax为叶片的最大叶高半径。该种结构，通过叶片的最小叶高半径Rmin和叶片的最大叶高半径Rmax之间的关系，限定叶高半径R0，进一步限定s0，此时，翻边能够实现明显降低涡流噪声，同时不会影响风叶的特征参数。

可选的，所述叶片本体的叶片本体后缘的气流出流角β1和所述翻边的气流出流角为β2之间的关系为：

0<β2<β1。

该种结构，通过限定叶片本体后缘的气流出流角β1和翻边的气流出流角为β2之间的关系，能够有效的限定翻边朝向吸力面，起到降低涡流噪声的目的。

可选的，所述气流出流角为β2和所述叶片的安装角α之间的关系为：

β2＝(0-0.8)*α。该种结构，对翻边的气流出流角为β2进行进一步的限定，能够改善轴流风叶出口的气流方向，能够减小叶型吸力面分离区，减低涡流噪声。

可选的，从所述翻边的翻边叶根到所述翻边的翻边叶尖，所述气流出流角β2保持固定不变。该种结构，能够方便轴流风叶设计建模。

可选的，所述气流出流角β2的取值范围为：

β2＝(0-0.8)*α_top；

其中，α_top为叶片的最大的安装角。该种结构，能够使出流气流相对速度方向沿叶高半径保持一致，能够方便轴流风叶设计建模。

本实用新型提供了一种换气装置，其包括上述中任一项所述的轴流风叶。

本实用新型提供了一种空调，其包括上述中任一项所述的轴流风叶。

附图说明

图1为现有技术中轴流风叶的结构示意图一；

图2为现有技术中轴流风叶的结构示意图二；

图3为本实用新型一种轴流风叶的结构示意图一；

图4为本实用新型一种轴流风叶的叶片在垂直于旋转轴平面上投影时的结构示意图；

图5为图4中沿A-A的剖面图；

图6为图5中B的放大图；

图7为本实用新型一种轴流风叶的结构示意图二；

图8为现有技术中轴流风叶的速度分布对比图；

图9为本实用新型一种轴流风叶的速度分布对比图。

附图标记说明：

100’-叶片；110’-弯折结构；200’-轮毂；10-轴流风叶；100-叶片；110- 叶片本体；111-压力面；112-吸力面；113-叶片本体后缘；114-叶片本体叶根；115-叶片本体前缘；116-叶片本体叶尖；120-翻边；121-第一边；122- 翻边叶根；123-第二边；124-翻边叶尖；130-额线；200-轮毂。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

如图3-7之一所示，本实用新型提供的本实用新型提供的一种轴流风叶，其包括叶片100，叶片100包括叶片本体110和翻边120，翻边120沿叶片本体110的后缘方向设置，且翻边120的边缘朝向叶片本体110的吸力面 112。

本实用新型的轴流风叶中，除了包括叶片100外，还可以包括作为旋转轴的轮毂200，叶片100的数量为多个，设于轮毂200的外周，可以呈放射状排列，轴流风叶通过动力驱动旋转，气流从叶片100的前缘流入，在叶片100被升压后从叶片100的后缘部吹出，从而形成了压力面111和吸力面112，其中压力面111也为叶片100的背风面，吸力面也为叶片100的迎风面。

本实用新型不同于现有技术中在轴流风叶的叶片100的叶尖部分设置折边，本实用新型的翻边120为沿叶片本体110的后缘方向设置，且翻边 120的边缘朝向叶片本体110的吸力面112。具体为翻边120沿叶片本体110 的后缘的切线方向弯曲，且平滑过渡，优选的，当叶片100在垂直于旋转轴平面上投影时，叶片本体110的弧线与翻边120的弧线相切。

本实用新型中叶片本体110与翻边120之间为平滑过渡，设置翻边120 后，首先，由于叶片100的后缘厚度相对较小，翻边120可以增加叶片100 的扭曲刚度，能够有效的减小风叶旋转时的变形；其次翻边120不影响叶片100的安装角、弦长等特征参数；然后，翻边120能够减小叶片100吸力面112分离区的面积；再次，设置翻边120可以改变轴流风叶出口气流的绝对速度方向，进而改善流场；综合以上几方面，本实用新型通过设置翻边120，轴流风叶在运转的过程中，能够降低涡流噪声。

在一些实施方式中，翻边120和叶片本体110的具体结构以及具体的连接结构如下：翻边120包括第一边121、翻边叶根122、第二边123和翻边叶尖124；叶片本体110包括叶片本体后缘113、叶片本体叶根114、叶片本体前缘115和叶片本体叶尖116；第一边121与叶片本体后缘113连接。

在本实施方式中，第一边121与叶片本体后缘113为平滑过渡；当叶片100在垂直于旋转轴平面上投影时，翻边叶根122与叶片本体叶根114 处的弧线相切；第二边123为上述翻边120的边缘；翻边叶尖124与叶片本体叶尖116处的弧线相切。

在一些实施方式中，本实用新型对轴流风叶中的具体参数进行限制，如图4所示，叶片100在垂直于旋转轴平面上投影时，在叶片100的叶高半径R处，翻边120的弧线长度s1为：

s1＝(0.02-0.2)*s；

其中，s为叶片本体110的弧线长度；弧线长度s为在叶片100的叶高半径R处，叶片本体110的叶片本体前缘115到叶片本体后缘113的弧线长度；

弧线长度s1为翻边120的弧线长度；弧线长度s1为在叶片100的叶高半径R处，翻边120的第一边121到第二边123的弧线长度。

s1值太小，翻边120特征不明显，基本没有效果；s1值太大，会影响风叶诸如截面弦长、安装角、出流角等特征参数，截面弦长增加，风叶实度变大，轴功率会上升。该种结构，通过对翻边120的弧线长度s1和叶片本体110的弧线长度s进行限定，翻边120特征明显，能够具有明显的降低涡流噪声的作用，同时不会影响风叶的特征参数。

在一些实施方式中，叶片100在垂直于旋转轴平面上投影时，翻边120 的弧线长度s1为：

s1＝(0.04-0.2)*R；

其中，R为叶片100的叶高半径；

弧线长度s1为翻边120的弧线长度；弧线长度s1为在叶片100的叶高半径R处，翻边120的第一边121到第二边123的弧线长度。

由于圆周速度(v＝R×ω，ω为风叶旋转角速度)由轮毂200到叶尖逐渐增加，如果s1值太小，翻边120特征不明显，基本没有效果；如果s1 值太大，会增加风叶重量，会造成成本上升、动平衡变差、电机启动力矩增大等问题，同时由于s1值太大，会影响风叶诸如截面弦长、安装角、出流角等特征参数，导致风叶实度变大、轴功率上升等问题；

本实用新型的结构，翻边120的效果明显，不影响风叶诸如截面弦长、安装角、出流角等特征参数，轴流风叶的工作点基本不变。

尤其是结合上述中s1＝(0.02-0.2)*s，效果会更优。

在一些实施方式中，叶片100在垂直于旋转轴平面上投影时，翻边120 的弧线长度s1在叶片100的不同叶高半径R处相等；

其中，弧线长度s1为翻边120的弧线长度；弧线长度s1为在叶片100 的叶高半径R处，翻边120的第一边121到第二边123的弧线长度。

如果s1值太小，翻边120特征不明显，基本没有效果；如果s1值太大，会增加风叶重量，会造成成本上升、动平衡变差、电机启动力矩增大等问题，同时由于s1值太大，会影响风叶诸如截面弦长、安装角、出流角等特征参数，导致风叶实度变大、轴功率上升等问题；该种结构，能够实现明显降低涡流噪声，同时不会影响风叶的特征参数。

在本实施方式中，翻边120的弧线长度s1在叶片100的不同叶高半径 R处的取值范围为：s1＝(0.02-0.2)*s0；

其中s0为叶片100在垂直于旋转轴平面上投影时，叶片100的叶高半径R0处的弧线长度；

叶高半径R0为：

其中，Rmin为风叶片100的最小叶高半径；Rmax为叶片100的最大叶高半径。该种结构，通过叶片100的最小叶高半径Rmin和叶片100的最大叶高半径Rmax之间的关系，限定叶高半径R0，进一步限定s0，此时，翻边120能够实现明显降低涡流噪声，同时不会影响风叶的特征参数。

其中，当轴流风叶包括轮毂200和叶片100时，Rmin也为轮毂200外径。

在一些实施方式中，本实用新型对轴流风叶中的具体参数进行限制，如图所示5-6之一所示，叶片本体110的叶片本体后缘113的气流出流角β1 和翻边120的气流出流角β2之间的关系为：

0<β2<β1。

如果β2<0，后缘会翘起，不利于气流流动，阻力会增大，轴功率会上升；如果β2>β1，风量虽然会增加，但同时阻力也会增大，轴功率会上升，吸力面112气流分离会更严重，分离区更大，涡流噪声增大；如果β2>0。该种结构，通过限定叶片本体后缘113的气流出流角β1和翻边120的气流出流角为β2之间的关系，能够有效的限定翻边120朝向吸力面112，起到降低涡流噪声的目的。

在本实施方式中，进一步限定气流出流角β2，具体为，气流出流角β2 和叶片100的安装角α之间的关系为：

β2＝(0-0.8)*α。

该种结构，对气流出流角为β2进行进一步的限定，能够改善轴流风叶出口的气流方向，能够减小吸力面112的分离区，减低涡流噪声。

在一些实施方式中，从翻边120的翻边叶根122到翻边120的翻边叶尖124，翻边120的气流出流角β2保持固定不变。

在本实施方式中，如图所示7所示，气流出流角β2的取值范围具体为为：

β2＝(0-0.8)*α_top；

其中，α_top为叶片100的最大的安装角。

该种结构，能够使出流气流相对速度方向沿叶高半径保持一致，能够方便轴流风叶设计建模。

由于分离区是叶片100吸力面靠近后缘处气流无法附着在叶片100表面，发生分离而形成；分离区内气流动能低，相对速度小；分离会导致翼型失速，影响风量，对流道形成阻塞；分离区内形成涡，增大涡流噪声；因此相同参数下分离区越小越好。本实用新型对比了相同安装角和转速的情况下，现有技术中轴流风叶的叶片100未设置翻边120和本实用新型的设置了翻边120的轴流风叶，如图所示8-9，本实用新型的轴流风叶，能够改善叶片100后缘气流的流动，在相同安装角及转速的情况下，吸力面112 分离更靠近叶片100后缘，叶片100后缘分离区范围更小，能够有效的降低涡流噪声。

本实用新型提供了一种换气装置，其包括上述中任一项的轴流风叶。

本实用新型提供了一种空调，其包括上述中任一项的轴流风叶。

空调的其他结构均为现有，在此不再赘述。

其中，本实用新型中涉及的名词解释如下：

进风端和和出风端：轮毂200的两端分别为进风端和出风端，进风端为气流流进的一端，出风端为气流流出的一端；

迎风面和背风面：迎风面为叶片100朝向进风端的面，背风面为叶片 100朝向出风端的面；

压力面111和吸力面112：压力面111对应背风面，吸力面112对应迎风面；

叶根：包括叶片本体叶根和翻边叶根，位于叶片100与轮毂200的结合处；

叶尖：包括叶片本体叶尖和翻边叶尖，位于叶片100的自由端，与叶根相对；

前缘和后缘：前缘和后缘相对而设，分别朝向进风端和出风端；

前缘点和后缘点：与轮毂200的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与叶片 100相交得到的截面是叶片100的型面，型面与前缘和后缘的交点分别为前缘点和后缘点：

弦线：前缘点和后缘点的连线为弦线；

安装角：与轮毂200的轴线垂直的平面和弦线所成的角是叶片100的安装角；

最大的安装角：与轮毂200的轴线垂直的平面，和叶片的叶尖(包括叶片本体叶尖和翻边叶尖)处的弦线所成的角是叶片100的最大的安装角，其中叶尖处的弦线为叶片100的前缘和后缘在叶尖处的连线；或者为叶高半径最大时的安装角；

叶高半径：以轮毂200的中心为圆心的虚拟同心圆，与叶片100相交处的半径；

弧线长度：相同叶高半径处，叶片100上从前缘到后缘的圆弧长度；

气流出流角：气流出口相对速度方向与额线130间的夹角。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种轴流风叶，其包括叶片(100)，其特征在于：所述叶片(100)包括叶片本体(110)和翻边(120)，所述翻边(120)沿所述叶片本体(110)的后缘方向设置，且所述翻边(120)的边缘朝向所述叶片本体(110)的吸力面(111)。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于：所述翻边(120)包括第一边(121)、翻边叶根(122)、第二边(123)和翻边叶尖(124)；所述叶片本体(110)包括叶片本体后缘(113)、叶片本体叶根(114)、叶片本体前缘(115)和叶片本体叶尖(116)；所述第一边(121)与所述叶片本体后缘(113)连接。

3.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于：所述第一边(121)与所述叶片本体后缘(113)为平滑过渡；当所述叶片(100)在垂直于旋转轴平面上投影时，所述翻边叶根(122)与所述叶片本体叶根(114)处的弧线相切；所述第二边(123)为所述边缘；所述翻边叶尖(124)与所述叶片本体叶尖(116)处的弧线相切。

4.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于：所述叶片(100)在垂直于旋转轴平面上投影时，在所述叶片(100)的叶高半径R处，所述翻边(120)的弧线长度s1为：

s1＝(0.02-0.2)*s；

其中，s为叶片本体(110)的弧线长度；弧线长度s为在所述叶片(100)的叶高半径R处，所述叶片本体(110)的叶片本体前缘(115)到叶片本体后缘(113)的弧线长度；

所述弧线长度s1为所述翻边(120)的弧线长度；所述弧线长度s1为在所述叶片(100)的叶高半径R处，所述翻边(120)的第一边(121)到第二边(123)的弧线长度。

5.根据权利要求2或4所述的轴流风叶，其特征在于：所述叶片(100)在垂直于旋转轴平面上投影时，所述翻边(120)的弧线长度s1为：

s1＝(0.04-0.2)*R；

其中，R为叶片(100)的叶高半径；

所述弧线长度s1为所述翻边(120)的弧线长度；所述弧线长度s1为在所述叶片(100)的叶高半径R处，所述翻边(120)的第一边(121)到第二边(123)的弧线长度。

6.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于：所述叶片(100)在垂直于旋转轴平面上投影时，所述翻边(120)的弧线长度s1在所述叶片(100)的不同叶高半径R处相等；

其中，所述弧线长度s1为所述翻边(120)的弧线长度；所述弧线长度s1为在所述叶片(100)的叶高半径R处，所述翻边(120)的第一边(121)到第二边(123)的弧线长度。

7.根据权利要求6所述的轴流风叶，其特征在于：所述翻边(120)的弧线长度s1在所述叶片(100)的不同叶高半径R处的取值范围为：

s1＝(0.02-0.2)*s0；

其中s0为所述叶片(100)在垂直于旋转轴平面上投影时，所述叶片(100)的叶高半径R0处的弧线长度；

所述叶高半径R0为：

其中，Rmin为叶片(100)的最小叶高半径；Rmax为叶片(100)的最大叶高半径。

8.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于：所述叶片本体(110)的叶片本体后缘(113)的气流出流角β1和所述翻边(120)的气流出流角β2之间的关系为：

0<β2<β1。

9.根据权利要求8所述的轴流风叶，其特征在于：所述气流出流角β2和所述叶片(100)的安装角α之间的关系为：

β2＝(0-0.8)*α。

10.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于：从所述翻边(120)的翻边叶根(122)到所述翻边(120)的翻边叶尖(124)，所述翻边(120)的气流出流角β2保持固定不变。

11.根据权利要求10所述的轴流风叶，其特征在于：所述气流出流角β2的取值范围为：

β2＝(0-0.8)*α_top；

其中，α_top为叶高半径R最大时的安装角。

12.一种换气装置，其特征在于：其包括权利要求1-11中任一项所述的轴流风叶。

13.一种空调，其特征在于：其包括权利要求1-11中任一项所述的轴流风叶。

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