CN219974905U - 一种轴流风机及低噪空气净化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴流风机及低噪空气净化器，轴流风机包括轮毂、多片沿轮毂的圆周方向依次设置的叶片，所述叶片包括位于空气流入一侧的前缘、位于空气流出一侧的后缘、与轮毂连接的内缘、与内缘相对的外缘，所述叶片一面为压力面、另一面为吸力面，且压力面的压力大于吸力面的压力，所述叶片沿其外缘设有朝吸力面折弯的小翼，所述小翼与叶片吸力面的夹角为α，且90︒≤α≤120︒。本实用新型轴流风机结构简单、设计合理，通过外缘小翼、后缘锯齿及圆台形轮毂，在保证风量的同时可降低其噪音，空气净化器使用该轴流风机，保证空气净化器风量的同时，可降低其噪音。

Description

一种轴流风机及低噪空气净化器

技术领域

本实用新型涉及空气净化器技术领域，具体而言，涉及一种轴流风机及低噪空气净化器。

背景技术

随着生活水平的提高，用户对生活环境质量的要求不断提升，以及安全意识的不断提高，室内质量问题被更多人重视起来，对市面上的空气净化器的要求也就越来越高，其中空气净化器工作过程中所产生的噪音是一个重要指标。目前市面上的空气净化器大都采用风机作为使空气流动的动力机构，风量大，空气流通效率高，但同时也会产生噪音，尤其在夜间工作时，会影响人的睡眠质量，由此低噪音的空气净化器是其重要发展趋势。

鉴于此，本申请发明人发明了一种轴流风机及低噪空气净化器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、设计合理、保证风量的同时可降低噪音的轴流风机及低噪空气净化器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种轴流风机，包括轮毂、多片沿轮毂的圆周方向依次设置的叶片，所述叶片包括位于空气流入一侧的前缘、位于空气流出一侧的后缘、与轮毂连接的内缘、与内缘相对的外缘，所述叶片一面为压力面、另一面为吸力面，且压力面的压力大于吸力面的压力，所述叶片沿其外缘设有朝吸力面折弯的小翼，所述小翼与叶片吸力面的夹角为α，且90︒≤α≤120︒。

进一步地，所述小翼的长度与叶片外缘长度的比值不小于0.6。

进一步地，所述小翼的厚度与叶片的厚度相等，

进一步地，所述小翼的高度为叶片最大厚度的2.5-3倍，

进一步地，所述小翼与叶片吸力面的夹角为α，且100︒≤α≤110︒。

进一步地，所述叶片的后缘呈锯齿状，从所述叶片的外缘至内缘，锯齿的齿高逐渐减小，后一个锯齿的齿高与前一个锯齿的齿高的比值为0.95-0.98。

进一步地，所述锯齿的齿高为h，齿宽为a，并满足：1.1≤h/a≤1.3。

进一步地，所述轮毂呈圆台状，其小径端位于轴流风机进风一侧，大径端位于轴流风机出风一侧。

进一步地，所述轮毂对应圆锥的锥角为β，且30︒≤β≤60︒。

一种低噪空气净化器，包括上述轴流风机，所述叶片的吸力面朝向空气净化器的进风一侧，叶片的压力面朝向空气净化器的出风一侧。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

本实用新型轴流风机结构简单、设计合理，通过外缘小翼、后缘锯齿及圆台形轮毂的设计，在保证风量的同时可降低其噪音，空气净化器使用该轴流风机，保证空气净化器风量的同时，可降低其噪音。

附图说明

图1为本实用新型实施例轴流风机立体图；

图2为本实用新型实施例轴流风机另一视角立体图，进风一侧朝上；

图3为本实用新型实施例一个叶片示意图；

图4为本实用新型实施例轴流风机侧视图；

图5为普通轴流风机运行时声音的振幅频谱图；

图6、图7为普通轴流风机增设小翼结构后运行时声音的振幅频谱图；

图8、图9为普通轴流风机同时设置小翼和后缘锯齿结构后运行时声音的振幅频谱图；

图10为普通轴流风机同时设置小翼、后缘锯齿结构、圆台状轮毂运行时声音的振幅频谱图；

图11为本实用新型实施例空气净化器立体图；

图12为本实用新型实施例空气净化器分解图。

附图标记说明：

10-轴流风机，

11-轮毂，

12-叶片，121-前缘，122-后缘，123-内缘，124-外缘，125-小翼，

20-空气净化器，

21-进风机构，211-进风口，212-过滤机构，

22-出风机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示本实用新型的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例

配合图1至图12所示，本实用新型公开了一种轴流风机10及低噪空气净化器20，该轴流风机10噪音小，该空气净化器20使用该轴流风机10在保证风量的同时，其噪音也低，有效提高用户使用体验感。

其中，轴流风机10的噪声主要分为：边界层噪声、叶尖噪声、后缘122噪声、端壁噪声等：

边界层噪声：由于流体具有粘性，流体将会黏着在壁面上，表面速度降至0，并在壁面法向上存在明显的速度梯度直到速度恢复至主流速度，这一受到流体粘性作用的区域被称作边界层。边界层受到微小扰动影响，在其发展过程中伴随着漩涡的产生与破碎，并由一开始的平面波发展为宽频分布的空间声波，即为边界层噪声。

叶尖噪声：叶片12旋转过程中，其上下表面会产生压力差，使得叶尖位置的流体由高压区（压力面）翻转至低压区（吸力面），形成漩涡并伴随流动向下游扩展，即所谓的叶尖分离流或叶尖泄漏涡，并增大流动阻力，产生旋涡噪声。

后缘122噪声：流体流过叶片12后缘122会产生脱落涡。

端壁噪声：靠近风扇轮毂11壁面，受到表面摩擦力作用流体会有明显的速度梯度。壁面附近的流体遇到叶片12前缘121后，分别在叶片12的压力面和吸力面形成两股漩涡，从而转化为噪声激励。对于小尺寸低速轴流风机10，由于叶片12数少，叶片12间空间较大，叶片12展弦比小，速度低，更容易发生端区二次流，并产生如通道涡等一系列涡系。通道涡可占据20~30%叶高的流道区域（单侧）。

配合图1至图4所示，一种轴流风机10，包括轮毂11、多片沿轮毂11的圆周方向依次设置的叶片12，所述叶片12包括位于空气流入一侧的前缘121、位于空气流出一侧的后缘122、与轮毂11连接的内缘123、与内缘123相对的外缘124，所述叶片12一面为压力面、另一面为吸力面，且压力面的压力大于吸力面的压力，所述叶片12沿其外缘124设有朝吸力面折弯的小翼125，所述小翼125与叶片12吸力面的夹角为α，且90︒≤α≤120︒。

风机主要包括内部的风轮，本实用新型也主要是对其风轮进行改进，其风轮包括轮毂11及叶片12。叶片12的内缘123与轮毂11连接固定，轮毂11转动带动叶片12随之转动，叶片12转动切割空气，在叶片12的两侧面压力有差异，压力大的一面为压力面，压力小的一面为吸力面，通常吸力面朝向空气流入一侧。

小翼125的作用主要在于控制叶尖泄漏流，其可减小气流由压力面（叶片12高压侧）经过叶尖（叶片12外缘124）流至吸力面（叶片12低压侧），造成气流泄漏，形成叶尖泄漏涡，从而可有效减少叶尖噪声。

更进一步的，小翼125由叶片12延伸一体成型，所述小翼125的厚度与叶片12的厚度相等。本实施例中，叶片12的厚度为：前缘121和后缘122薄，中间厚，相对应的，从前缘121至后缘122的方向，小翼125的厚度变化也是：薄—厚—薄，且从外缘124至内缘123的方向，小翼125的厚度与叶片12对应位置的厚度相等。

小翼125的高度为叶片12最大厚度的2.5-3倍，从所述叶片12的前缘121至后缘122，所述小翼125的高度逐渐减小。本实施例中，叶片12位于前缘121和后缘122中间位置的部分厚度最大，小翼125的高度对应为该厚度的2.5-3倍，且从叶片12的前缘121至后缘122，小翼125的高度逐渐减小。

小翼125的长度与叶片12外缘124长度的比值不小于0.6。从前缘121至后缘122的延伸长度为小翼125的长度，小翼125的长度小于叶片12外缘124的长度，具体的，小翼125的长度与叶片12外缘124长度的比值不小于0.6。更进一步的，小翼125一定从叶片12的前缘121位置开始设置，但不一定会延伸至叶片12的后缘122。

此外，所述小翼125与叶片12吸力面的夹角α，优选为：100︒≤α≤110︒。

Q准则时流体力学中一个基本规律，用来表征流体在偏转后流线长度的变化，具体来说，流线在单位时间内穿过一定区域的长度与该区域内横截面积的比值成为Q准则。涡量是描述流体中旋转运动的量，可以用来衡量流体局部的旋转程度。它的大小等于某一点处的流体速度矢量的旋度，因此也被成为旋度场。Q准则与涡量的定义及相关计算是公知常识，在此不展开赘述。

本实施例中，使用Q准则（Q=315K）标定漩涡范围，并使用涡量指示涡强度，图5、图6为两个轴流风机10运行时声音的振幅频谱图，其横坐标表示频率，纵坐标为振幅，图5、图6的对应的轴流风机10区别在于：图6对应的轴流风机10叶片12设有本实施例中的小翼125的结构。从图中可以看出，设置小翼125后，叶尖漩涡范围减小，涡强度下降，频谱图在1k-2kHz频段内的幅值减小。

图5对应的轴流风机10中，轴流风机10转速为1500rpm（RPM是Revolutions PerMinute的缩写，即转每分，表示设备每分钟的旋转次数）， 风量为1168m³/h ，声音为54.3dB（分贝，decibel，/'dɛsɪ.bɛl/）；图6对应的轴流风机10中，轴流风机10转速为1490rpm，风量为1181m³/h ，声音为53.9dB，叶尖泄漏回流减小，噪音减小，同时风量上升，即设置小翼125结构后，在风量更大的同时，噪音更小。

配合图1至图4所示，所述叶片12的后缘122呈锯齿状，从所述叶片12的外缘124至内缘123，锯齿的齿高逐渐减小，后一个锯齿的齿高与前一个锯齿的齿高的比值为0.95-0.98。

叶片12后缘122锯齿设计降噪的频段主要为穿透力较强的低频噪声，其基本原理为改善叶片12后缘122的尾流区流动，即破坏叶片12后缘122的大尺度涡结构，使其破碎形成小尺度涡结构，锯齿齿高越大，则涡结构越细，分布越均匀，降噪效果越好。

叶片12后缘122锯齿设计分为切割法与附加法，两种方式锯齿结构与叶片12都是一体成型的。切割法为切割叶片12后缘122，此种方法得到的后续锯齿，所有锯齿齿尖的连线与叶片12后缘122的边缘重合。附加法为锯齿附加在叶片12后缘122，此种方式所有锯齿的齿根（齿底）的连线与叶片12后缘122的边缘重合。实验证明，其中切割法的降噪效果较附加法略好，但性能略差（同等条件下风量较小）。本实施例中，叶片12后缘122锯齿通过附加法得到，主要达到降噪效果。

三维流动下的叶片12边界层较为复杂，不同叶高位置的后缘122边界层厚度均不一致，因此采用附加法的锯齿后缘122叶片12设计的锯齿高度h由叶尖至叶根（或20%叶高位置）可按照0.95-0.98比例逐渐减小。锯齿的齿高，即对应每个齿的齿顶至齿底的距离，齿高（锯齿的高度）定义为h，从所述叶片12的外缘124至内缘123的方向，齿高逐渐减小，且后一个锯齿的齿高与前一个锯齿的齿高的比值为0.95-0.98，如：从叶片12的外缘124至内缘123，每个齿的齿高依次为：h1、h2、h3、h4、h5…，则h2/ h1、h3/ h2、h3/ h4、h5/ h4…的值均在0.95-0.98之间（包含0.95与0.98）。

确定叶片12叶型后，使用流体仿真软件对其进行仿真，得到其叶片12后缘122边界层厚度，锯齿高度h定为后缘122边界层厚度的整数倍。所述锯齿的齿高为h，齿宽为a，则其满足：1.1≤h/a≤1.3。本实施例中，a=h/1.2。齿宽即锯齿齿底两端之间的距离，对应每个锯齿中，均满足：a=h/1.2。

使用Q准则（Q=100K）标定漩涡范围，并使用涡量指示涡强度。图7、图8为两个轴流风机10运行时声音的振幅频谱图，其横坐标表示频率，纵坐标为振幅，图7、图8的对应的轴流风机10区别在于：图7对应的轴流风机10叶片12仅设有本实施例中的小翼125的结构，图8对应的轴流风机10叶片12同时设有本实施例中的小翼125与后缘122锯齿的结构。从图中可以看出，分布合理的尾缘锯齿能够减小尾缘漩涡脱落强度，并使得频谱分布更为均匀。采用尾缘锯齿结构后，原先大尺度尾缘脱落涡结构被锯齿破碎，频谱分布更均匀。

图7的轴流风机10中，轴流风机10转速为1490rpm，风量为1181m³/h ，声音为53.9dB，图8的轴流风机10中，轴流风机10转速为1504rpm，风量为1174m³/h ，声音为53.6dB，即轴流风机10同时设计小翼125和后缘122锯齿相较于仅有小翼125的设计，在风量更大的同时，噪音更小。

配合图1至图4所示，所述轮毂11呈圆台状，其小径端位于进风一侧，大径端位于出风一侧。用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分叫做圆台，未截之前的圆锥即为该圆台对应的圆锥，圆锥的底面即为圆台的大径端（直径较大的一端），截出的平面即为圆台的小径端（直径较小的一端），安装时，空气需从轮毂11的小径端流向大径端，同时与之对应的，叶片12的前缘121靠近轮毂11的小径端，叶片12的后缘122靠近轮毂11的大径端，且从叶片12的前缘121至后缘122，相对于轮毂11的轴线叶片12倾斜设置。采用圆台状的轮毂11会使得来流与轮毂11壁面冲击更小，进入叶片12通道的气流更顺畅。端区通道涡分布范围显著减小。

所述轮毂11对应圆锥的锥角为β，且30︒≤β≤60︒。

使用Q准则（Q=100K）标定漩涡范围，并使用涡量指示涡强度。图9、图10为两个轴流风机10运行时声音的振幅频谱图，其横坐标表示频率，纵坐标为振幅，图9、图10的对应的轴流风机10区别在于：图9对应的轴流风机10叶片12同时设有本实施例中的小翼125与后缘122锯齿的结构，图10对应的轴流风机10叶片12同时设有本实施例中的小翼125、后缘122锯齿及圆台轮毂11的结构。从图中可以看出，端区通道涡分布范围显著减小。频谱在200-1kHz的幅值更低更均匀。

图的轴流风机10中，轴流风机10转速为1504rpm，风量为1174m³/h ，声音为53.6dB；图的轴流风机10中，轴流风机10转速为1484rpm，风量为1192m³/h ，声音为53.8dB，即轴流风机10同时具有小翼125、后缘122锯齿和圆台状轮毂11的设计，与轴流风机10同时具有小翼125、后缘122锯齿的设计相比，风机转速减小，但其风量明显更大的同时，噪音基本不变。

配合图1至图4、图11至图12所示，一种低噪空气净化器20，包括上述的轴流风机10，且该轴流风机10安装在空气净化器20中时，所述叶片12的吸力面朝向空气净化器20的进风一侧，叶片12的压力面朝向空气净化器20的出风一侧。

具体的，该空气净化器20包括位于底部的进风机构21、位于进风结构上方的出风机构22，出风机构22包括所述轴流风机10，且轴流风机10叶片12的吸力面（向下）朝向进风机构21，轴流风机10叶片12的压力面向上设置。

空气从进风机构21的进风口211进入空气净化器20内部，进风机构21内部对应设有过滤空气的过滤机构212，过滤机构212通常为过滤网，过滤网可为环形筒状，或是多块板状过滤网环绕拼接，经过滤机构212过滤处理的空气从出风机构22吹出至空气净化器20外部，轴流风机10提供空气在空气净化器20内流动的主要动力。

本实施例中，空气净化器20沿其周向呈方形，进风机构21位于其下部，进风机构21的四个侧面均设有进风口211，在进风机构21围绕的空间内设有过滤机构212，过滤机构212为四块板状过滤网，四块过滤网与进风机构21的四个侧面依次对应设置，且四块过滤网沿周向依次拼接围绕出一中空空间，外部空气从进风口211进入后直接进入对应的过滤网过滤，之后进入过滤网围合的空间内。

出风机构22设置在进风机构21的上端，更进一步的，出风机构22的进风端口与过滤网围合的上端端口对应，使只有过滤后的空气才能进入出风机构22送出。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种轴流风机，其特征在于：包括轮毂、多片沿轮毂的圆周方向依次设置的叶片，所述叶片包括位于空气流入一侧的前缘、位于空气流出一侧的后缘、与轮毂连接的内缘、与内缘相对的外缘，所述叶片一面为压力面、另一面为吸力面，且压力面的压力大于吸力面的压力，所述叶片沿其外缘设有朝吸力面折弯的小翼，所述小翼与叶片吸力面的夹角为α，且90︒≤α≤120︒。

2.如权利要求1所述的一种轴流风机，其特征在于：所述小翼的长度与叶片外缘长度的比值不小于0.6。

3.如权利要求1所述的一种轴流风机，其特征在于：所述小翼的厚度与叶片的厚度相等。

4.如权利要求1所述的一种轴流风机，其特征在于：所述小翼的高度为叶片最大厚度的2.5-3倍。

5.如权利要求1所述的一种轴流风机，其特征在于：所述小翼与叶片吸力面的夹角为α，且100︒≤α≤110︒。

6.如权利要求1所述的一种轴流风机，其特征在于：所述叶片的后缘呈锯齿状，从所述叶片的外缘至内缘，锯齿的齿高逐渐减小，后一个锯齿的齿高与前一个锯齿的齿高的比值为0.95-0.98。

7.如权利要求6所述的一种轴流风机，其特征在于：所述锯齿的齿高为h，齿宽为a，并满足：1.1≤h/a≤1.3。

8.如权利要求1所述的一种轴流风机，其特征在于：所述轮毂呈圆台状，其小径端位于轴流风机进风一侧，大径端位于轴流风机出风一侧。

9.如权利要求8所述的一种轴流风机，其特征在于：所述轮毂对应圆锥的锥角为β，且30︒≤β≤60︒。

10.一种低噪空气净化器，其特征在于：包括如权利要求1至9中任一轴流风机，所述叶片的吸力面朝向空气净化器的进风一侧，叶片的压力面朝向空气净化器的出风一侧。