CN217207006U - 一种轴流风叶以及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴流风叶以及空调器，涉及空调技术领域。该轴流风叶包括轮毂和叶片。叶片固定连接于轮毂的周面上，叶片设置有前缘，前缘的预设切线穿过轮毂的圆心点设置，轮毂的圆心点与叶片的重心之间形成基准连线，预设切线与基准连线之间形成第一夹角，第一夹角的范围为15至25度。与现有技术相比，本实用新型提供的轴流风叶由于采用了呈第一夹角设置的预设切线和基准连线，所以能够有效提高轴流风叶的强度，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

Description

一种轴流风叶以及空调器

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，特别涉及一种轴流风叶以及空调器。

背景技术

目前，在空调外机的应用中，一般都是通过驱动电机带动轴流风叶转动的方式产生出风气流，以对冷凝器进行风冷换热，将冷凝器的热量排至外界。近年来，随着国际原材料市场价格不断上升，空调产业成本受到很大影响，因此各厂家对风叶成本、性能等参数提出越来越高的要求,但由于目前加工工艺局限以及材料本身限制，导致现在的轴流风叶存在强度缺陷，而这些强度缺陷造成最直接影响就是在其高速运动下可能发生叶片变形甚至断裂，从而造成空调整机失效。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何有效提高轴流风叶的强度，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供了一种轴流风叶，包括轮毂和叶片，叶片固定连接于轮毂的周面上，叶片设置有前缘，前缘的预设切线穿过轮毂的圆心点设置，轮毂的圆心点与叶片的重心之间形成基准连线，预设切线与基准连线之间形成第一夹角，第一夹角的范围为15至25度。与现有技术相比，本实用新型提供的轴流风叶由于采用了呈第一夹角设置的预设切线和基准连线，所以能够有效提高轴流风叶的强度，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

进一步地，预设切线位于基准连线沿轴流风叶的旋转方向转动第一夹角的位置。预设切线由基准连线朝轴流风叶转动的方向偏转能够有效减小叶片在轴流风叶转动过程中受到的应力，防止叶片发生变形或者断裂。

进一步地，第一夹角为19度。合理的第一夹角的度数能够降低叶片前缘的局部应力，改善轴流风叶的强度性能，以防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

进一步地，预设切线在前缘上的切点和前缘与轮毂的交点之间形成第一线段，第一线段位于基准连线靠近预设切线的一侧。以增大内缘与轮毂的接触面积，从而提高叶片与轮毂的连接强度，进而提高整个轴流风叶的强度。

进一步地，第一线段呈圆弧状。以进一步地增大内缘与轮毂的接触面积，并且便于力矩传递，防止应力发生突变。

进一步地，轮毂的圆心点与预设切线在前缘上的切点之间形成第二线段，第一线段的长度大于第二线段的长度与轮毂半径的差。以保证内缘与轮毂的接触面积足够大，提高叶片与轮毂的连接强度。

进一步地，轮毂包括底板、连接台和环形套，连接台和环形套同轴设置，且均固定连接于底板上，连接台设置于环形套内，环形套与叶片固定连接。驱动电机能够通过连接台带动底板转动，从而带动环形套和叶片转动，进而实现出风功能。

进一步地，轮毂还包括第一加强筋，第一加强筋固定连接于底板上，且连接于连接台和环形套之间。第一加强筋用于提高连接台与环形套的连接强度，防止环形套在轴流风叶高速转动的过程中发生变形。

进一步地，第一加强筋的延伸方向与基准连线之间形成第二夹角，第二夹角的范围为6度至10度。合理的第二夹角的度数能够尽可能地降低叶片的最大应力和最大应变，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

进一步地，第二夹角为8度。以使第一加强筋的作用能够得到较好的发挥，可以有效提高轴流风叶的强度，稳定可靠。

进一步地，第一加强筋的延伸方向位于基准连线沿轴流风叶的旋转方向转动第二夹角的位置。第一加强筋的延伸方向由基准连线朝轴流风叶转动的方向偏转能够有效减小叶片应力。

进一步地，叶片的数量为三个，三个叶片呈环形阵列地设置于轮毂的周面上。轮毂能够同时带动三个叶片发生转动，以使空气流动形成出风气流。

第二方面，本实用新型提供了一种空调器，包括上述的轴流风叶，该轴流风叶包括轮毂和叶片，叶片固定连接于轮毂的周面上，叶片设置有前缘，前缘的预设切线穿过轮毂的圆心点设置，轮毂的圆心点与叶片的重心之间形成基准连线，预设切线与基准连线之间形成第一夹角，第一夹角的范围为15至25度。空调器能够有效提高轴流风叶的强度，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例所述的轴流风叶一个视角的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例所述的轴流风叶另一个视角的结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例所述的轴流风叶中轮毂与叶片连接的一个视角的结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例所述的轴流风叶中轮毂与叶片连接的另一个视角的结构示意图；

图5是本实用新型第一实施例所述的轴流风叶中叶片在3000rpm转速下的最大应力和最大应变随第二夹角变化的曲线图。

附图标记说明：

100-轴流风叶；110-轮毂；111-底板；112-连接台；113-环形套；114-第一加强筋；115-第二加强筋；120-叶片；121-前缘；122-尾缘；123-内缘；124-外缘。

具体实施方式

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。

第一实施例

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种轴流风叶100，用于带动空气流动。其能够有效提高轴流风叶100的强度，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

需要说明的是，轴流风叶100应用于空调外机(图未示)中，空调外机安装于室外，且与空调内机(图未示)连接，空调外机和空调内机共同作用，以实现调控室内气温的功能。空调外机包括冷凝器(图未示)、驱动电机(图未示)和外壳(图未示)，其中，冷凝器、驱动电机和轴流风叶100均安装于外壳内。驱动电机与轴流风叶100连接，以带动轴流风叶100转动。轴流风叶100的位置与冷凝器的位置相对应，冷凝器用于对冷媒进行换热。轴流风叶100能够在转动的过程中形成负压，以带动空气流动形成出风气流，该出风气流用于对冷凝器进行风冷，以带走冷凝器的热量，保证冷凝器正常运行。

轴流风叶100包括轮毂110和叶片120。轮毂110呈圆形，叶片120固定连接于轮毂110的周面上，轮毂110能够带动叶片120转动，从而带动空气流动。轮毂110用于与驱动电机连接，驱动电机能够通过轮毂110带动叶片120转动。

本实施例中，叶片120的数量为三个，三个叶片120呈环形阵列地设置于轮毂110的周面上，轮毂110能够同时带动三个叶片120发生转动，以使空气流动形成出风气流。但并不仅限于此，在其他实施例中，叶片120的数量可以为四个，也可以为五个，对叶片120的数量不作具体限定。

请结合参照图2和图3，需要说明的是，叶片120设置有前缘121、尾缘122、内缘123和外缘124，其中，前缘121和尾缘122相对设置，内缘123和外缘124相对设置，前缘121、外缘124、尾缘122和内缘123首尾相连，以共同围成叶片120的轮廓形状。具体地，内缘123为叶片120与轮毂110连接的侧边，外缘124为叶片120远离轮毂110一侧的侧边，前缘121为叶片120在转动过程中迎风一侧的侧边，尾缘122为叶片120在转动过程中背风一侧的侧边。

值得注意的是，前缘121呈弧形设置，在前缘121从内缘123到外缘124延伸的方向上，前缘121先逐渐靠近尾缘122，再逐渐远离尾缘122。为了便于理解，将前缘121中从内缘123到外缘124延伸的方向上逐渐靠近尾缘122的一段弧线称为第一前缘段，将前缘121中从内缘123到外缘124延伸的方向上逐渐远离尾缘122的一段弧线称为第二前缘段，第一前缘段与第二前缘段交于连接点。具体地，前缘121与内缘123交于A点，连接点为B点，前缘121与外缘124交于C点，第一前缘段为AB段，第二前缘段为BC段。

进一步地，轮毂110具有一圆心点(O点)，叶片120具有一重心(D点)，前缘121的预设切线穿过轮毂110的圆心点设置，轮毂110圆心点与连接点的连线即为预设切线，轮毂110的圆心点与叶片120的重心之间形成基准连线，预设切线与基准连线之间形成第一夹角，将第一夹角表示为a，第一夹角的范围为15至25度，合理的第一夹角的度数能够降低叶片120前缘121的局部应力，改善轴流风叶100的强度性能，以防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。具体地，预设切线位于基准连线沿轴流风叶100的旋转方向转动第一夹角的位置，预设切线由基准连线朝轴流风叶100转动的方向偏转能够有效减小叶片120在轴流风叶100转动过程中受到的应力，防止叶片120发生变形或者断裂。

本实施例中，第一夹角为19度，但并不仅限于此，在其它实施例中，第一夹角可以为15度，也可以为25度，对第一夹角的大小不作具体限定。

需要说明的是，预设切线在前缘121上的切点和前缘121与轮毂110的交点之间形成第一线段，第一线段即为第一前缘段，第一线段位于基准连线靠近预设切线的一侧。以增大内缘123与轮毂110的接触面积，从而提高叶片120与轮毂110的连接强度，进而提高整个轴流风叶100的强度。

本实施例中，第一线段呈圆弧状，且朝靠近轮毂110的方向凸出，以进一步地增大内缘123与轮毂110的接触面积，并且便于力矩传递，防止应力发生突变。具体地，将第一线段所呈圆弧的圆心角表示为b，第一线段所呈圆弧的圆心角的范围为30度至50度，合理的第一线段所呈圆弧的圆心角能够在防止内缘123和轮毂110之间局部胶位过厚的前提下尽量增大内缘123与轮毂110的接触面积，从而有效提高轴流风叶100的强度。

本实施例中，第一线段所呈圆弧的圆心角为40度，但并不仅限于此，在其它实施例中，第一线段所呈圆弧的圆心角可以为30度，也可以为50度，对第一线段所呈圆弧的圆心角的大小不作具体限定。

本实施例中，轮毂110的圆心点与预设切线在前缘121上的切点之间形成第二线段，第二线段为OB段，第一线段的长度大于第二线段的长度与轮毂110半径的差，以保证内缘123与轮毂110的接触面积足够大，提高叶片120与轮毂110的连接强度。

值得注意的是，在轴流风叶100旋转的过程中，叶片120主要受到离心力和由气流流动引起的气动载荷两方面的作用，离心力造成叶片120拉伸或者弯曲，气动载荷导致叶片120弯曲。离心力和由它引起的应力在叶片120的叶尖位置为零，并朝靠近叶根的方向逐步加大，到达叶根位置时达到最大值，而由于气动载荷产生的弯曲应力相对于离心力产生的应力可忽略不计，所以叶片120叶根位置处的应力主要来自离心力引起的拉伸应力和弯曲应力。

因此，本实用新型针对叶片120在前缘121位置与轮毂110的连接形式做了大量的研究和实验，先判断出轴流风叶100在高速转动状态下的强度与叶根前缘结构(前缘121与内缘123的连接处)存在很大相关性，再针对轴流风叶100的叶根前缘结构进行有限元分析，从机理上分析叶片120应力集中情况以及有效减小应力集中的优化手段，最后得出结论：预设切线与基准连线之间形成15度至25度的夹角能够有效提高叶根前缘结构的强度，从而提高整个轴流风叶100的强度。

请结合参照图2和图4，轮毂110包括底板111、连接台112、环形套113、第一加强筋114和第二加强筋115。连接台112和环形套113同轴设置，且均固定连接于底板111上，连接台112设置于环形套113内，连接台112用于与驱动电机连接，环形套113与叶片120固定连接。驱动电机能够通过连接台112带动底板111转动，从而带动环形套113和叶片120转动，进而实现出风功能。

本实施例中，第一加强筋114固定连接于底板111上，且连接于连接台112和环形套113之间，第一加强筋114用于提高连接台112与环形套113的连接强度，防止环形套113在轴流风叶100高速转动的过程中发生变形。第二加强筋115固定连接于底板111上，且连接于连接台112和环形套113之间，第二加强筋115同样用于提高连接台112与环形套113的连接强度，以进一步地防止环形套113在轴流风叶100高速转动的过程中发生变形。

具体地，第一加强筋114和第二加强筋115的数量均为三个，每个第一加强筋114和一个第二加强筋115的位置与一个叶片120的位置相对应，第一加强筋114和第二加强筋115能够在防止环形套113发生变形的同时改善对应叶片120的应力分布，增强第一加强筋114和第二加强筋115的作用。

本实施例中，第一加强筋114设置于基准连线靠近前缘121的一侧，第一加强筋114的延伸方向穿过轮毂110圆心点设置，即第一加强筋114的延伸方向由基准连线朝轴流风叶100转动的方向偏转得到。与现有技术中第一加强筋114的延伸方向即为轮毂110圆心点与叶片120重心的连线方向的方案相比，本实施例通过改变第一加强筋114的周向分布位置，模拟轴流风叶100在高速转动(3000rpm)下发生的变形，得出第一加强筋114的延伸方向偏离基准连线方向能够有效减小叶片120应力的结论。

需要说明的是，第一加强筋114的延伸方向和基准连线之间形成第二夹角，将第二夹角表示为θ，第二夹角的范围为6度至10度，合理的第二夹角的度数能够尽可能地降低叶片120的最大应力和最大应变，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。具体地，第一加强筋114的延伸方向位于基准连线沿轴流风叶100的旋转方向转动第二夹角的位置。

本实施例中，第二夹角为8度，但并不仅限于此，在其它实施例中，第二夹角可以为6度，也可以为10度，对第二夹角的大小不作具体限定。

请参照图5，值得注意的是，通过改变第二夹角的度数对叶片120最大应力和最大应变的影响进行研究，得出叶片120在3000rpm转速下的最大应力和最大应变随第二夹角变化的曲线图，其中，第二夹角等于0表示现有技术方案。从该曲线图可以看出，叶片120的最大应力以及最大应变随加第一强筋的设置位置变化很大，并且两者是非单调变化的函数，随着第二夹角的增加，最大应力和最大应变起伏不定，并存在一个最优的第二夹角使得叶片120的最大应力最小，也存在一个最优的第二夹角使得叶片120的最大应变最小。

具体地，当第二夹角为8度时，叶片120的最大应力最小，且最大应变较小，叶片120的最大应力为100.3Mpa，相比现有技术方案，最大应力降低19.1％，最大应变降低3.0％。而当第二夹角为11度时，叶片120的最大应变达到最小，为76.9mm，相比现有技术方案下降3.9％，但此时叶片120所受的最大应力与现有技术方案基本相同。综合考量，当第二夹角为8度时，能够在不增加叶片120形变的前提下改善应力分布，属于最佳方案。

进一步地，当第二夹角为8度时，叶片120所受最大应力仍位于叶根前缘结构的位置，第一加强筋114两侧的应力分布较为对称，表明第一加强筋114主要受径向拉力的作用，此时第一加强筋114的作用能够得到较好的发挥，可以有效提高轴流风叶100的强度，稳定可靠。

本实用新型实施例所述的轴流风叶100，叶片120固定连接于轮毂110的周面上，叶片120设置有前缘121，前缘121的预设切线穿过轮毂110的圆心点设置，轮毂110的圆心点与叶片120的重心之间形成基准连线，预设切线与基准连线之间形成第一夹角，第一夹角的范围为15至25度。与现有技术相比，本实用新型提供的轴流风叶100由于采用了呈第一夹角设置的预设切线和基准连线，所以能够有效提高轴流风叶100的强度，防止其在高速转动下发生变形或者断裂，安全可靠。

第二实施例

本实用新型提供了一种空调器(图未示)，用于调控室内气温。该空调器包括空调外机和空调内机，而空调外机包括外壳、冷凝器、驱动电机和轴流风叶100。其中，轴流风叶100的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

本实施例中，空调外机安装于室外，且与空调内机连接，空调外机和空调内机共同作用，以实现调控室内气温的功能。冷凝器、驱动电机和轴流风叶100均安装于外壳内，驱动电机与轴流风叶100连接，轴流风叶100的位置与冷凝器的位置相对应。轴流风叶100能够在转动的过程中形成负压，以带动空气流动形成出风气流，该出风气流能够对冷凝器进行风冷，以带走冷凝器的热量，保证冷凝器正常运行，从而实现空调内机对室内进行制热或者制冷的功能。

本实用新型实施例所述的空调器的有益效果与第一实施例的有益效果相同，在此不再赘述。

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，其特征在于，包括轮毂(110)和叶片(120)，所述叶片(120)固定连接于所述轮毂(110)的周面上，所述叶片(120)设置有前缘(121)，所述前缘(121)的预设切线穿过所述轮毂(110)的圆心点设置，所述轮毂(110)的圆心点与所述叶片(120)的重心之间形成基准连线，所述预设切线与所述基准连线之间形成第一夹角，所述第一夹角的范围为15至25度。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述预设切线位于所述基准连线沿所述轴流风叶的旋转方向转动所述第一夹角的位置。

3.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述第一夹角为19度。

4.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述预设切线在所述前缘(121)上的切点和所述前缘(121)与所述轮毂(110)的交点之间形成第一线段，所述第一线段位于所述基准连线靠近所述预设切线的一侧。

5.根据权利要求4所述的轴流风叶，其特征在于，所述第一线段呈圆弧状。

6.根据权利要求4所述的轴流风叶，其特征在于，所述轮毂(110)的圆心点与所述预设切线在所述前缘(121)上的切点之间形成第二线段，所述第一线段的长度大于所述第二线段的长度与所述轮毂(110)半径的差。

7.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述轮毂(110)包括底板(111)、连接台(112)和环形套(113)，所述连接台(112)和所述环形套(113)同轴设置，且均固定连接于所述底板(111)上，所述连接台(112)设置于所述环形套(113)内，所述环形套(113)与所述叶片(120)固定连接。

8.根据权利要求7所述的轴流风叶，其特征在于，所述轮毂(110)还包括第一加强筋(114)，所述第一加强筋(114)固定连接于所述底板(111)上，且连接于所述连接台(112)和所述环形套(113)之间。

9.根据权利要求8所述的轴流风叶，其特征在于，所述第一加强筋(114)的延伸方向与基准连线之间形成第二夹角，所述第二夹角的范围为6度至10度。

10.根据权利要求9所述的轴流风叶，其特征在于，所述第二夹角为8度。

11.根据权利要求9所述的轴流风叶，其特征在于，所述第一加强筋(114)的延伸方向位于所述基准连线沿所述轴流风叶的旋转方向转动所述第二夹角的位置。

12.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述叶片(120)的数量为三个，三个所述叶片(120)呈环形阵列地设置于所述轮毂(110)的周面上。

13.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的轴流风叶。

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