CN219035115U - 混流风轮、风轮组件、混流风机及风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于混流风机技术领域，尤其涉及一种混流风轮、风轮组件、混流风机及风扇。本实用新型的混流风轮，包括：轮毂和设置在轮毂上的多个叶片，多个叶片沿轮毂的周向排布，叶片均具有压力面和吸力面，进风切角α的数值范围为[10°，25°]，出风切角β的数值范围为[34°，44°]。本实用新型中，在上述叶片的进风切角和出风切角的约束下，气流在混流风轮内的转向角度小，转向角度小可减少转向过程中带来的动能损失，能够提高混流风轮的出风风压和出风量，从而有利于提高无叶风扇的风量和送风距离。

Description

混流风轮、风轮组件、混流风机及风扇

技术领域

本实用新型属于混流风机技术领域，尤其涉及一种混流风轮、风轮组件、混流风机及风扇。

背景技术

现有的无叶风扇存在风量小、送风距离短、气流不均匀、低转速风力小以及高转速噪声大等缺点。无叶风扇通过其气动部分将气体送入环形喷嘴中，然后从环形喷嘴的排气口(环形窄缝)将气体送出。由于空气是从环形窄缝里吹出，出口截面小，风阻大，当无叶风扇加入各种功能的滤网部件后，其阻力进一步加大，因此需要能提供高压、高速、大风量、低噪音的气动系统设计才能满足性能的要求。

风机作为无叶风扇的动力源，因需匹配窄缝出风、风阻大以及送风距离远的要求，必须具有大压力送风性能。其中，混流风机采用直吸直排的方式，其相对离心风机具有尺寸更小、流动稳定且气动噪声比小的特点。但是，传统的单级混流风机(仅含动叶轮)的风压不足，一般只能达200-300pa，难以满足设计要求，需要采用直吸直排的方式、流动损失较小的双级动静混流风机为无叶风扇提供充足的风量和风压。无叶风扇的动叶或静叶的逆压梯度大，通过传统的弧形防回流结构能够在一定程度上减少叶轮和叶轮蜗壳之间的气体回流，以及减少泄流损失和压力损失，但是提升效果不明显，需要进一步优化提高风量和风压。

实用新型内容

本实用新型提供一种混流风轮、风轮组件、混流风机及风扇，用于解决现有的混流风机需提高风量和风压的技术问题。

本实用新型的第一方面提供一种混流风轮，包括：轮毂和设置在所述轮毂上的多个叶片，所述多个叶片沿轮毂的周向排布，

所述叶片均具有压力面和吸力面，定义所述吸力面与所述压力面中间等距处为中面；

以所述轮毂的转轴为中心轴形成的圆柱面M与所述中面相交，定义所述圆柱面M与所述中面的前缘的端线N的交点为进风交点A，定义所述圆柱面M与所述中面的后缘的端线P的交点为出风交点B，过A、B两点做所述叶片的叶型曲线Q；

过点A做所述叶型曲线Q的切线为第一切线，过点A做所述圆柱面M的轴向截圆的切线为第二切线，所述第一切线和所述第二切线间的夹角为进风切角α，α的数值范围为[10°，25°]；

过点B做所述叶型曲线Q的切线为第三切线，过点B做所述圆柱面M的轴向截圆的切线为第四切线，所述第三切线和所述第四切线间的夹角为出风切角β，β的数值范围为[34°，44°]。

在一个实施方式中，所述进风切角α为17°，所述出风切角β为39°

在一个实施方式中，取所述中面与所述轮毂外表面相交的曲线为下端线，取所述中面远离所述轮毂的最外端曲线为上端线，取所述上端线和所述下端线间的任一曲线为中端线，定义保角变换角度为10°，定义交点在二维投影面上的坐标为(X，Y)，定义坐标值与所述混流风轮的直径的比值分别为x和y，其中，

下端线对应的x满足[0.035，0.105]，y满足[0.01，0.35]；

中端线对应的x满足[0.07，0.19]，y满足[0.01，0.38]；

上端线对应的x满足[0.13，0.33]，y满足[0.01，0.32]。

在一个实施方式中，叶片包角σ的数值范围为[70°，90°]。

在一个实施方式中，所述叶片包角σ为78°。

在一个实施方式中，述叶片的前缘的端面和所述叶片后缘的端面均设置为弧面，所述叶片的前缘的端面和所述叶片后缘的端面的凹向与所述压力面的凹向一致。

在一个实施方式中，所述多个叶片在所述轮毂的同一高度的周向上等间隔分布。

在一个实施方式中，所述叶片的数量为奇数。

在一个实施方式中，还包括：风轮壳体，所述风轮壳体内设置有气流通道，所述叶片设置在所述气流通道内。

本实用新型的第二方面提供一种风轮组件，包括：如上所述的混流风轮和风轮壳体，所述风轮壳体内设置有气流通道，所述叶片设置在所述气流通道内。

本实用新型的第三方面提供一种混流风机，包括：如上所述的混流风轮，或者如上述的风轮组件。

在一个实施方式中，还包括：驱动电机，所述驱动电机的转轴与所述混流风轮的所述轮毂相连，以驱动所述混流风轮旋转。

本实用新型的第四方面提供一种风扇，包括：如上所述的混流风轮，或者如上所述的风轮组件，或者如上所述的混流风机。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型中，混流风轮的叶片的进风切角α的数值范围为[10°，25°]，出风切角β的数值范围为[34°，44°]，在上述进风切角和出风切角的约束下，气流在混流风轮内的转向角度小，转向角度小可减少转向过程中带来的动能损失，能够提高混流风轮的出风风压和出风量，从而有利于提高无叶风扇的风量和送风距离。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。

图1是本实用新型的实施例中的混流风轮的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例中的进风切角和出风切角的示意图；

图3是本实用新型的实施例中的叶片包角的示意图；

图4是本实用新型的实施例中的保角变换中分割角的示意图；

图5是本实用新型的实施例中的叶片在投影面上的型线的示意图；

图6是本实用新型的实施例中风轮组件的结构示意图；

图7是本实用新型的实施例中的混流风机的爆炸结构示意图，(驱动电机未示出)；

图8是本实用新型的实施例中的混流风机的内部结构剖视图(驱动电机未示出)。

附图标记：

1、轮毂；

2、叶片；21、吸力面；22、压力面；23、中面；

3、风轮壳体；4、第一风机壳体；5、第二风机壳体；

6、电机壳体；7、胶圈；8、垫圈；

10、风轮组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

实施例一

如图1-5中所示，本实用新型的混流风轮，包括：轮毂1和设置在轮毂1上的多个叶片2。多个叶片2沿轮毂1的周向排布，叶片2均具有压力面22和吸力面21。

其中，叶片2的压力面22是指叶片2施压于流体的叶面，即叶片2做功的面，通常为凹面结构。叶片2的吸力面21是指流体由于压力减少而冲击的叶片2的叶面，通常为凸面结构。由于叶片2通道存在着曲率，导致气流在流经叶片2时压力面22上的压力高于吸力面21上的压力。

需要说明地是，叶片2的前缘即沿气流流动方向，叶片2上开始接触气流的流面，叶片2后缘即沿气流流动方向叶片2的尾端的端面。

为了准确地反应叶片2的特征，定义吸力面21与压力面22中间等距处为中面23。即中面23上的任一点分别到吸力面21和压力面22的距离相等，保证了中面23为沿叶片2的厚度方向的中间曲面，其可以更好的表达出叶片2的流面特征。

如图2中所示，以轮毂1的转轴为中心轴形成的圆柱面M与中面23相交，定义圆柱面M与中面23的前缘的端线N的交点为进风交点A，定义圆柱面M与中面23的后缘的端线P的交点为出风交点B，过A、B两点做叶片2的叶型曲线Q；过点A做叶型曲线Q的切线为第一切线n1，过点A做圆柱面M的轴向截圆的切线为第二切线m1，第一切线n1和第二切线m1间的夹角为进风切角α，α的数值范围为[10°，25°]；过点B做叶型曲线Q的切线为第三切线n2，过点B做圆柱面M的轴向截圆的切线为第四切线m2，第三切线n2和第四切线m2间的夹角为出风切角β，β的数值范围为[34°，44°]。

其中，图2所示的圆柱面M1和圆柱面M2仅仅代表不同直径的圆柱面M，以作出区分。

本实用新型中，混流风轮的叶片2的夹角为进风切角α的数值范围为[10°，25°]，出风切角β的数值范围为[34°，44°]，在上述进风切角和出风切角的约束下，气流在混流风轮内的转向角度小，转向角度小可减少转向过程中带来的动能损失，能够提高混流风轮的出风风压和出风量，从而有利于提高无叶风扇的风量和送风距离。

具体地，进风切角α为17°，出风切角β为39°。

经过对此混流风轮的出风量的仿真测试，得到仿真结论：转速在4600rpm条件下，使用本实施例中的上述混流风轮的基座的出风口的风量从125m³/h最高提升到150m³/h，平均数据可达到148m³/h，风量提高了约20％。

实施例二

本实施例描述与实施例一的不同之处，相同之处不再赘述。

为了准确地反应叶片2的形状特征，下面通过保角变换的方法对叶片2的形状特征进行阐述。如图4中所示，分割角(即保角变换角度)为10°，取中面23上与轮辊外表面相交的曲线为下端线b，取中面23远离轮毂1的最外端曲线为上端线a，取上端线a和下端线b间的任一曲线为中端线c，上述的分割角度线与上端线a、中端线c、下端线b分别产生分割交点。如图5所示，下面仅以下端线b为例，分割交点数为10个，对应为点1’至点10’，过中轴线L1做投影面s，其中，投影面s的做法为常用的保角变换中的设计规则，此处不作具体阐述。

为了后续阐述的清晰性，本实施例中还定义了三维坐标系XYZ，坐标原点为图中的O点，依次将在中面23上选取的上端线a、中端线c、下端线b，依次向投影面s做正向投影，上述分割交点的投影分别对应为点1”至点10”，定义上述分割交点在二维投影面上的坐标为(X，Y)，在本实施例中的坐标X即对应XYZ坐标系中的OZ轴上的数值，坐标Y即对应XYZ坐标系中的OY轴上的数值，定义上述坐标值与混流风轮的直径R的比值分别为x和y，得到下表1和表2中的参数：

表1

表2

采用上述叶型的叶片2的具有更好的导流能力，可减少气流在旋转过程中的沿程动能损失，从而增大最终的出风量。

其中，下端线b对应的x满足[0.035，0.105]，y满足[0.01，0.35]；中端线c对应的x满足[0.07，0.19]，y满足[0.01，0.38]；上端线a对应的x满足[0.13，0.33]，y满足[0.01，0.32]。上述的关系决定了叶片2的基本叶型，当混流风轮的直径大小发生变化时，对应的叶片2的形状可进行等比例的放大或者缩小。

本实施例中，根据保角变换原理进一步约束了叶片2的叶型，此种类型的叶型的具有更好的导流能力，可减少气流在旋转过程中的沿程动能损失，从而增大最终的出风量。

实施例三

本实施例描述与实施例一和实施例二的不同之处，相同之处不再赘述。

本实施例中，叶片包角σ的数值范围为[70°，90°]。具体地，叶片包角σ为78°。其中，叶片包角在上述角度范围内的叶片2的做功能力强，可提高出风风压。

本实施例中，叶片2的前缘的端面和叶片2后缘的端面均设置为弧面，叶片2的前缘的端面和叶片2后缘的端面的凹向与压力面22的凹向一致。

其中，本实施例中的叶片为一种内凹的渐变型弧面叶片2，此种结构设计有利用减少叶片前缘气流边界层的分离，减少涡旋，降低噪音。

优选地，多个叶片2在轮毂1的同一高度的周向上等间隔分布。其中，叶片2等间隔分布，保证了每个叶片2分流的均匀性，分流的均匀性可保证每个叶片2受到流体压力的稳定性和一致性，进而有效保证叶片2的使用寿命。

具体地，如图1中所示，轮毂1的外表面自其外周边缘向中心呈渐凸设置。

优选地，叶片2的数量为奇数。其中，由于偶数叶片2的对称结构，在叶片2运转时产生的轴向拉力，更容易造成风叶疲劳断裂和振动，因此，叶片2的数量优选奇数。例如，叶片2的数量可以是3个、5个、7个或9个，优选7个。

如图6中所示，本实用新型的第二方面提供一种风轮组件10，包括：如上的混流风轮和风轮壳体3，风轮壳体3内设置有气流通道，叶片2设置在气流通道内。

其中，风轮壳体3的内侧壁与叶片2的相对于远离轮毂1的外缘可以一体成型设置。或者，风轮壳体3的内侧壁上设置有与叶片2的相对于远离轮毂1的外缘相配合的凹槽，以固定混流风轮。

如图7和图8中所示，本实用新型的第三方面提供一种混流风机，包括：如上的混流风轮，或者如上述的风轮组件10。

具体地，混流风机还包括：驱动电机，驱动电机的转轴与混流风轮的轮毂1相连，以驱动混流风轮旋转。进一步地，驱动电机的外面罩设有电机壳体6，电机壳体6能够起到支撑安装驱动电机的作用，同时可降低驱动电机的振动带来的噪音问题。

进一步具体地，混流风机还包括第一风机壳体4和第二风机壳体5，第一风机壳体4与第二风机壳体5之间构成容纳腔，风轮组件10(混流风轮)和驱动电机设置在容纳腔内。第一风机壳体4和第二风机壳体5之间通过垫圈8密封连接，第一风机壳体4的远离第二风机壳体5的一端设置有胶圈7。

本实用新型的第四方面提供一种风扇，包括：如上的混流风轮，或者如上的风轮组件10，或者如上的混流风机，且具有其全部的技术优点。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；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实用新型中的具体含义。

本实用新型中提到的“上”、“下”等描述是按照通常的意义而定义的，比如，参考重力的方向定义，重力的方向是下方，相反的方向是上方，类似地在上方的是顶部端，在下方的是底部，也仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，也当视为本实用新型可实施的范畴。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种混流风轮，其特征在于，包括：轮毂和设置在所述轮毂上的多个叶片，所述多个叶片沿轮毂的周向排布，

所述叶片均具有压力面和吸力面，定义所述吸力面与所述压力面中间等距处为中面；

以所述轮毂的转轴为中心轴形成的圆柱面M与所述中面相交，定义所述圆柱面M与所述中面的前缘的端线N的交点为进风交点A，定义所述圆柱面M与所述中面的后缘的端线P的交点为出风交点B，过A、B两点做所述叶片的叶型曲线Q；

过点A做所述叶型曲线Q的切线为第一切线，过点A做所述圆柱面M的轴向截圆的切线为第二切线，所述第一切线和所述第二切线间的夹角为进风切角α，α的数值范围为[10°，25°]；

过点B做所述叶型曲线Q的切线为第三切线，过点B做所述圆柱面M的轴向截圆的切线为第四切线，所述第三切线和所述第四切线间的夹角为出风切角β，β的数值范围为[34°，44°]；

叶片包角σ的数值范围为78°。

2.根据权利要求1所述的混流风轮，其特征在于，所述进风切角α为17°，所述出风切角β为39°。

3.根据权利要求1或2所述的混流风轮，其特征在于，取所述中面与所述轮毂外表面相交的曲线为下端线，取所述中面远离所述轮毂的最外端曲线为上端线，取所述上端线和所述下端线间的任一曲线为中端线，定义保角变换角度为10°，定义交点在二维投影面上的坐标为(X，Y)，定义坐标值与所述混流风轮的直径的比值分别为x和y，其中，

下端线对应的x满足[0.035，0.105]，y满足[0.01，0.35]；

中端线对应的x满足[0.07，0.19]，y满足[0.01，0.38]；

上端线对应的x满足[0.13，0.33]，y满足[0.01，0.32]。

4.根据权利要求1或2所述的混流风轮，其特征在于，所述叶片的前缘的端面和所述叶片后缘的端面均设置为弧面，所述叶片的前缘的端面和所述叶片后缘的端面的凹向与所述压力面的凹向一致。

5.根据权利要求1或2所述的混流风轮，其特征在于，所述多个叶片在所述轮毂的同一高度的周向上等间隔分布。

6.根据权利要求1或2所述的混流风轮，其特征在于，所述叶片的数量为奇数。

7.一种风轮组件，其特征在于，包括：权利要求1-6中任一项所述的混流风轮和风轮壳体，所述风轮壳体内设置有气流通道，所述叶片设置在所述气流通道内。

8.一种混流风机，其特征在于，包括：权利要求1-6中任一项所述的混流风轮，或者权利要求7中所述的风轮组件。

9.根据权利要求8所述的混流风机，其特征在于，还包括：驱动电机，所述驱动电机的转轴与所述混流风轮的所述轮毂相连，以驱动所述混流风轮旋转。

10.一种风扇，其特征在于，包括：权利要求1-6中任一项所述的混流风轮，或者权利要求7中所述的风轮组件，或者权利要求8或9所述的混流风机。

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