CN213360556U - 轴流风叶、轴流风机和空调器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种轴流风叶、轴流风机和空调器。该轴流风叶包括叶片和轮毂，多个叶片沿轮毂的周向间隔排布，叶片包括前缘、外缘、后缘和内缘，后缘包括首尾依次连接的连接线AB、连接线BE、连接线EC和连接线CD；设定经过叶片的旋转轴线的平面为第一平面，叶片在叶片的旋转方向上沿周向投影于第一平面形成第一轮廓线，在第一轮廓线上，A点、B点和C点位于同一直线L1上，直线L1与叶片的旋转轴线之间成夹角θ1，75°≤θ1≤120°；连接线EC的投影为线段，该线段位于直线L2上，其中L2与L1之间的夹角为θ2，0°＜θ2≤30°。根据本申请的轴流风叶，能够改善并减少轴流风叶尾缘湍流，减少风叶的气动噪声，提高风机效率。
Description
技术领域
本申请涉及空气调节技术领域，具体涉及一种轴流风叶、轴流风机和空调器。
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工作效率对空调能力能效及舒适性有重要影响。风叶的风量低会使空调换热器侧换热变差，使得空调换热能力降低，导致制冷剂侧的系统功率升高；同时，风叶效率低使风机输入功率高，加大了风机能耗。所以，空调中轴流风叶及风道的风量大小及效率高低对空调的性能有明显影响。
通常轴流风叶工作时，轴流风叶受驱动力旋转，使气流沿轴向流动。由于受旋转的离心力作用、径向方向上压力梯度变化、风道中导流结构影响，使气流沿径向向内流动或沿径向向外流动，在轴流风叶后缘及外缘，沿径向的气流发生干扰，影响风机效率，这种扰动产生的湍流较大，容易产生噪声，影响舒适性。
实用新型内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种轴流风叶、轴流风机和空调器，能够改善并减少轴流风叶尾缘湍流，减少风叶的气动噪声，提高风机效率。
为了解决上述问题，本申请提供一种轴流风叶，包括叶片和轮毂，多个叶片沿轮毂的周向间隔排布，叶片包括前缘、外缘、后缘和内缘，叶片的内缘与轮毂固定连接，内缘与前缘相交于G点，内缘与后缘相交于D点，外缘与前缘相交于F点，外缘与后缘相交于A点，后缘包括首尾依次连接的连接线AB、连接线BE、连接线EC和连接线CD；
设定经过叶片的旋转轴线的平面为第一平面，叶片在叶片的旋转方向上沿周向投影于第一平面形成第一轮廓线，在第一轮廓线上，A点、B点和C点位于同一直线L1上，直线L1与叶片的旋转轴线之间成夹角θ1，75°≤θ1≤120°；
连接线EC的投影为线段，该线段位于直线L2上，其中L2与L1之间的夹角为θ2，0°＜θ2≤30°。
优选地，设定垂直于叶片的旋转轴线的平面为第二平面，叶片沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，位于后缘上的B点、E点与旋转轴线的投影点O点的连线所形成的圆心角为θ3，0＜θ3≤15°，沿着叶片的旋转方向，E点位于B点的前侧。
优选地，设定垂直于叶片的旋转轴线的平面为第二平面，叶片沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，位于前缘上的F点、G点与旋转轴线的投影点O点的连线所形成的圆心角为θ4，15°≤θ4≤55°，沿着叶片的旋转方向，F点位于G点的前侧。
优选地，设定垂直于叶片的旋转轴线的平面为第二平面，叶片沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，A点对应的叶高为rA，B点对应的叶高为rB，C点对应的叶高为rC；D点对应的叶高为rD，E点对应的叶高为rE，其中
rA＞rB≥rE＞rC≥rD。
优选地，0.15≤(rA-rB)/(rA-rD)≤0.5。
优选地，设定垂直于叶片的旋转轴线的平面为第二平面，叶片沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，A点对应的叶高为rA，F点对应的叶高为rF，rA＝rF。
根据本申请的另一方面，提供了一种轴流风机，包括轴流风叶，该轴流风叶为上述的轴流风叶。
根据本申请的另一方面，提供了一种空调器，包括上述的轴流风叶或上述的轴流风机。
本申请提供的轴流风叶，包括叶片和轮毂，多个叶片沿轮毂的周向间隔排布，叶片包括前缘、外缘、后缘和内缘，叶片的内缘与轮毂固定连接，内缘与前缘相交于G点，内缘与后缘相交于D点，外缘与前缘相交于F点，外缘与后缘相交于A点，后缘包括首尾依次连接的连接线AB、连接线BE、连接线EC和连接线CD；设定经过叶片的旋转轴线的平面为第一平面，叶片在叶片的旋转方向上沿周向投影于第一平面形成第一轮廓线，在第一轮廓线上，A点、B点和C点位于同一直线L1上，直线L1与叶片的旋转轴线之间成夹角θ1，75°≤θ1≤120°；连接线EC的投影为线段，该线段位于直线L2上，其中L2与L1之间的夹角为θ2，0°＜θ2≤30°。本申请提供的轴流风叶，对于叶片的后缘结构进行了改进，改善了叶片后缘的结构形状，气流流经风叶流道从风叶的后缘流出，后缘构成的曲线端点设置，使气流流出风叶流道的轴向位置与叶型配合更为合理，在曲线AB，使风叶与导流结构配合，减少风叶的叶顶泄漏损失，曲线BE及曲线EC，使气流沿径向流出风叶流道时在E点先脱离风叶流道，切断气流继续向叶片外缘流动，减少叶片径向流向叶顶的流量，从而减小叶顶涡流的强度，改善并减少轴流风叶尾缘湍流，减少风叶的气动噪声，提高风机效率。
附图说明
图1是本申请实施例的轴流风叶在第一平面上的投影结构图；
图2是本申请实施例的轴流风叶在第二平面上的投影结构图；
图3是本申请实施例的轴流风叶在第二平面上的投影尺寸图；
图4是本申请实施例的轴流风叶的结构示意图；
图5是本申请实施例的轴流风叶的侧视结构示意图；
图6是本申请实施例的轴流风叶的俯视结构示意图；
图7是本申请实施例的轴流风叶轴向方向的叶片表面气流流动图；
图8是本申请实施例的轴流风叶周向方向的叶片表面气流流动图；
图9是现有技术的轴流风机与本申请的轴流风机的风机风量和风机功率的关系曲线对比图；
图10是现有技术的轴流风机与本申请的轴流风机的风机风量和风机噪声的关系曲线对比图。
附图标记表示为：
1、叶片；11、前缘；12、外缘；13、后缘；14、内缘；2、轮毂。
具体实施方式
结合参见图1至10所示，根据本申请的实施例，轴流风叶包括叶片1和轮毂2，多个叶片1沿轮毂2的周向间隔排布，叶片1包括前缘11、外缘12、后缘13和内缘14，叶片1的内缘14与轮毂2固定连接，内缘14与前缘11相交于G点，内缘14与后缘13相交于D点，外缘12与前缘11相交于F点，外缘12与后缘13相交于A点，后缘13包括首尾依次连接的连接线AB、连接线BE、连接线EC和连接线CD；设定经过叶片1的旋转轴线的平面为第一平面，叶片1在叶片1的旋转方向上沿周向投影于第一平面形成第一轮廓线，在第一轮廓线上，A点、B点和C点位于同一直线L1上，直线L1与叶片1的旋转轴线之间成夹角θ1，75°≤θ1≤120°；连接线EC的投影为线段，该线段位于直线L2上，其中L2与L1之间的夹角为θ2，0°＜θ2≤30°。
对于本申请的轴流风叶而言，由于叶片1的厚度较薄，半径和周向宽度较大，相对于叶片1的半径和周向宽度而言，厚度基本上可以忽略，因此，为了降低叶片1的设计难度，可以假定叶片1为曲面结构，叶片1的各个边缘均为线条结构，也即，叶片1的边缘在立体空间内所形成的轮廓线是确定唯一的。在本实施例中，当叶片1的各个边缘均为线条结构时，连接线AB、连接线BE、连接线EC和连接线CD均为曲线。
在轴流风机工作过程中，轴流风叶的径向气流扰动主要是由于受旋转气流的离心力作用、径向方向上压力梯度变化、风道中导流结构影响导致的。因为离心力大小F＝mω2r(m--质量；ω--旋转角速度；r--旋转半径)，即旋转半径越大，离心力越大，需要平衡的压力梯度也越大，为了减少径向的气流扰动，曲面沿径向扭曲也越大，导致曲面更为复杂。
本申请提供的轴流风叶，对于叶片1的后缘结构进行了改进，改善了叶片1的后缘13的结构形状，气流流经风叶流道从叶片1的后缘13流出，后缘13构成的曲线端点设置，使气流流出风叶流道的轴向位置与叶型配合更为合理，在曲线AB处，使叶片1与导流结构配合，减少叶片1的叶顶泄漏损失，在曲线BE及曲线EC处，使气流沿径向流出风叶流道时在E点先脱离风叶流道，切断气流继续向叶片1的外缘流动的路径，减少叶片1沿径向流向叶顶的气流流量，从而减小叶顶涡流的强度，改善并减少轴流风叶尾缘湍流，减少风叶的气动噪声，提高风机效率。
设定垂直于叶片1的旋转轴线的平面为第二平面，叶片1沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，位于后缘13上的B点与旋转轴线的投影点O点的连线、和E点与旋转轴线的投影点O点的连线所形成的圆心角为θ3，0＜θ3≤15°，沿着叶片1的旋转方向，E点位于B点的前侧。通过限定E点相对于B点的位置，可以使得BE的长度不至于过长，使得气流流经风叶流道时，不至于过早流出风叶流道，能够减少气流流量的损失。
设定垂直于叶片1的旋转轴线的平面为第二平面，叶片1沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，位于前缘11上的F点、G点与旋转轴线的投影点O点的连线所形成的圆心角为θ4，15°≤θ4≤55°，沿着叶片1的旋转方向，F点位于G点的前侧。
由于F点位于G点的前侧，且F点与G点沿周向方向的角度差即为圆心角θ4，因此，通过限定θ4的范围，可以与后缘13的结构相配合，降低叶片1在叶片外缘需要平衡的压力梯度，提高风叶进气效率。
对于轴流风叶而言，随半径的增加，气流所受的离心力也越大，平衡离心力的压力梯度所需增加，导致曲面径向曲率减小，加剧叶顶涡流强度，所以，需要设置曲线BE的B点位于叶高较高处，但B点位置不能太高，否则，叶顶泄漏增加，风量减少。
在本实施例中，设定垂直于叶片1的旋转轴线的平面为第二平面，叶片1沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，A点对应的叶高为rA，B点对应的叶高为rB，C点对应的叶高为rC；D点对应的叶高为rD，E点对应的叶高为rE，其中rA＞rB≥rE＞rC≥rD。
优选地，0.15≤(rA-rB)/(rA-rD)≤0.5，能够对B点位置进行合理限定，使得B点位置在叶片1的径向方向上的高度设定合理，有效降低叶顶涡流强度，同时避免叶顶泄露增加，有效提高风量。
设定垂直于叶片1的旋转轴线的平面为第二平面，叶片1沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在第二轮廓线上，A点对应的叶高为rA，F点对应的叶高为rF，rA＝rF。
对于本申请的上述实施例，第一轮廓线和第二轮廓线所对应的立体空间内的叶片1的立体轮廓线是相同的，第一轮廓线和第二轮廓线是该立体轮廓线在不同平面上投影出的不同形态。
对于现有技术中的轴流风叶而言，叶片1的吸力面和压力面都存在径向气流交汇而相互扰动。由于轴流风叶工况变化，离心力作用与径向压力梯度很难保证处处达到平衡，叶片1表面的这种扰动，在叶片1靠近前缘11及内缘14位置开始形成，并向叶片1的外缘12和后缘13发展，变得更为剧烈，导致效率越差。
在采用本申请的轴流风叶之后，通过该轴流风叶，能够减少轴流风叶后缘13的径向气流的扰动区域中效率较差的区域，从而提高风机的效率。通过曲线EC段，气流先后脱离流道，切断气流继续向叶片1的外缘12流动的路径，减少叶片1沿径向流向叶顶的流量，从而减小叶顶涡流的强度，提高风叶效率。从图中可以看出，采用本申请的轴流风叶之后，明显改善了风叶后缘扰动产生的较大湍流的主要区域，改善了风叶气动噪声，提高了舒适性。
在采用本申请的轴流风叶之后，以θ1为86°，θ2为14°，实施θ3为4°，θ4为27°，(rA-rB)/(rA-rD)＝0.19所形成的轴流风叶为例，其与现有技术的轴流风叶的实验数据对比如图9和图10所示，从图中可以明显看出，采用本申请的轴流风叶，在相同风量情况下，风机功率和风机噪声都比现有技术的轴流风叶显著降低。
根据本申请的实施例，轴流风机包括轴流风叶，该轴流风叶为上述的轴流风叶。
根据本申请的实施例，空调器包括上述的轴流风叶或上述的轴流风机。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种轴流风叶，其特征在于，包括叶片(1)和轮毂(2)，多个所述叶片(1)沿所述轮毂(2)的周向间隔排布，所述叶片(1)包括前缘(11)、外缘(12)、后缘(13)和内缘(14)，所述叶片(1)的内缘(14)与所述轮毂(2)固定连接，所述内缘(14)与所述前缘(11)相交于G点，所述内缘(14)与所述后缘(13)相交于D点，所述外缘(12)与所述前缘(11)相交于F点，所述外缘(12)与所述后缘(13)相交于A点，所述后缘(13)包括首尾依次连接的连接线AB、连接线BE、连接线EC和连接线CD；
设定经过所述叶片(1)的旋转轴线的平面为第一平面，所述叶片(1)在所述叶片(1)的旋转方向上沿周向投影于所述第一平面形成第一轮廓线，在所述第一轮廓线上，A点、B点和C点位于同一直线L1上，直线L1与所述叶片(1)的旋转轴线之间成夹角θ1，75°≤θ1≤120°；
连接线EC的投影为线段，该线段位于直线L2上，其中L2与L1之间的夹角为θ2，0°＜θ2≤30°。
2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，设定垂直于所述叶片(1)的旋转轴线的平面为第二平面，所述叶片(1)沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在所述第二轮廓线上，位于后缘(13)上的B点、E点与旋转轴线的投影点O点的连线所形成的圆心角为θ3，0＜θ3≤15°，沿着所述叶片(1)的旋转方向，E点位于B点的前侧。
3.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，设定垂直于所述叶片(1)的旋转轴线的平面为第二平面，所述叶片(1)沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在所述第二轮廓线上，位于前缘(11)上的F点、G点与旋转轴线的投影点O点的连线所形成的圆心角为θ4，15°≤θ4≤55°，沿着所述叶片(1)的旋转方向，F点位于G点的前侧。
4.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，设定垂直于所述叶片(1)的旋转轴线的平面为第二平面，所述叶片(1)沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在所述第二轮廓线上，A点对应的叶高为rA，B点对应的叶高为rB，C点对应的叶高为rC；D点对应的叶高为rD，E点对应的叶高为rE，其中
rA＞rB≥rE＞rC≥rD。
5.根据权利要求4所述的轴流风叶，其特征在于，
0.15≤(rA-rB)/(rA-rD)≤0.5。
6.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，设定垂直于所述叶片(1)的旋转轴线的平面为第二平面，所述叶片(1)沿旋转轴线投影于第二平面上形成第二轮廓线，在所述第二轮廓线上，A点对应的叶高为rA，F点对应的叶高为rF，rA＝rF。
7.一种轴流风机，包括轴流风叶，其特征在于，所述轴流风叶为权利要求1至6中任一项所述的轴流风叶。
8.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的轴流风叶或权利要求7所述的轴流风机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021941706.5U CN213360556U (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 轴流风叶、轴流风机和空调器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021941706.5U CN213360556U (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 轴流风叶、轴流风机和空调器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213360556U true CN213360556U (zh) | 2021-06-04 |
Family
ID=76150644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021941706.5U Active CN213360556U (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 轴流风叶、轴流风机和空调器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213360556U (zh) |
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2020
- 2020-09-08 CN CN202021941706.5U patent/CN213360556U/zh active Active
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