CN103185036A - 轴流风扇及具有其的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴流风扇及具有其的空调器。根据本发明的轴流风扇，轮毂的侧面包括第三侧面，其为两端半径分别为r和R的锥台的外表面的一部分，其一端与第一侧面相连接；第一侧面为过轮毂的轴线的竖直面，第一侧面的另一端与第二侧面相连接；第二侧面在沿轮毂的轴线方向上的投影为相对轮毂的轴心渐开的第一弧线，第一弧线上任意一点到轮毂的轴线的距离大于等于r且小于等于R。根据本发明的空调器，包括前述的轴流风扇。本发明的轴流风扇及具有其的空调器，有效地增加了轴流风扇的进风面积，能够在不增大噪声的前提下有效地提高轴流风扇的风量。且有效地减少了轴流风扇的制作材料成本，减小了重量，降低了功耗。

Description

轴流风扇及具有其的空调器

技术领域

本发明涉及空气调节领域，更具体地，涉及一种轴流风扇及具有其的空调器。

背景技术

各种轴流风扇普遍用在空调器室外机或其他换气设备中，起到空气的循环流动作用。如图1所示的现有的空调器用轴流风扇，其基本结构包括具有旋转中心的圆形轮毂10和分布在轮毂10外周并侧呈放射状排列数个翼片20，其中翼片20具有翼面21、翼前掠22以及翼后缘24，其翼后缘24略呈直线状。通过电机驱动旋转，空气从翼片20的前缘部流入，通过翼面21被升压后由翼片20的翼后缘24流出。

现有的空调外机常用低压轴流风机，其除了要求结构紧凑，风量大之外，噪声低更是一个很重要的指标。而轴流风机噪声主要为空气动力噪声，其由两部分组成：即旋转噪声和涡流噪声。其中，轴流风叶尾缘存在的较大量的脱落涡流是涡流噪声的主要组成部分。研究表明，风机的这两类噪声中，旋转噪声与叶轮的圆周速度的10次方成比例；涡流噪声与叶轮圆周速度的6次方(或5次方)成比例。

为了减低这些噪音，通常是设计最佳的翼片形状、采用空气动力性能优良的机翼型的翼片。但在这些静音化方法中，仍然有不少问题比较突出而难以解决。比如，为了减小进口气流冲角损失而采用沿径向进口角逐渐减小的扭曲翼型，但是其计算进口角的前提是假定进口气流为均匀的轴向流进翼片的，实际上风扇的进气气流是一种自由流场，分布形式为汇流流场，所以这样的设计方法对风扇翼片来说依然有较大的冲角损失。

又如，现有技术公开了以下方案，在翼片的后缘部设计有面向翼片旋转方向后侧(空气流出侧)的膨胀部。所述的膨胀部是通过使翼片后缘部的轮廓线(连接翼后缘部的内周缘和外周缘的线)向与空气流出方向相反的导入方向(翼片的旋转方向前侧)凹陷形成的。由于此形式的翼片后缘部所形成有膨胀部，从该部位流出的空气在膨胀部后方会产生漩涡，因而送风噪音就会增大。

综上，风机直径一定的情况下，转速越高噪声越大。因此要保证风量、风压不变和风扇直径不增大的情况下，降低空调外机风机噪声和提高其效率是当今一大难题。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、能有效提高风扇风量和有效地降低噪音的轴流风扇及具有其的空调器。

根据本发明的一个方面，提供了一种轴流风扇，包括轮毂和设置在轮毂上的翼片，翼片具有吸力面和压力面，轮毂的侧面包括第一侧面、第二侧面和第三侧面，其中，第三侧面为两端半径分别为r和R的锥台的外表面的一部分，其一端与第一侧面相连接；第一侧面为过轮毂的轴线的竖直面，第一侧面的另一端与第二侧面相连接；第二侧面在沿轮毂的轴线方向上的投影为相对轮毂的轴心渐开的第一弧线，第一弧线上任意一点到轮毂的轴线的距离大于等于r且小于等于R，第二侧面与第三侧面的另一端相连接。

进一步地，第二侧面的一端与第一侧面相连接的交线为第一交线，第一交线平行于轮毂的轴线。

进一步地，第二侧面与第三侧面的交线为第二交线，第二交线的起点和终点分别在上半径和下半径分别为R和r的锥台的上圆周和下圆周上。

进一步地，翼片与轮毂沿第二交线相连接。

进一步地，第三侧面与第一侧面的交线为第三交线，第三交线为一条直线或者为两条相交直线组成的折线。

进一步地，翼片包括前缘部和后缘部，后缘部具有邻接轮毂的后缘部根部和后缘部周缘，后缘部上设置有折弯部，折弯部在后缘部上并沿后缘部延伸。

进一步地，折弯部从后缘部根部起延伸至后缘部周缘。

进一步地，折弯部的高度沿从后缘部根部起至后缘部周缘的方向逐渐减小。

进一步地，折弯部的最高点的高度为h，折弯部的最高点的所处翼面的弦长为s，其中，0.02≤h/s≤0.04。

进一步地，折弯部朝向压力面一侧折弯。

进一步地，后缘部具有翼前掠，折弯部在翼前掠的外缘翻边处与后缘部平滑过渡接合。

进一步地，外缘翻边处所处翼面直径为d2，后缘部周缘的最末端所处翼面的直径为d1，其中，0.8≤d2/d1≤1。

进一步地，轮毂的侧面的数量为3或4，每个侧面均包括第一侧面、第二侧面和第三侧面。

根据本发明的一个方面，还提供了一种空调器，包括前述的轴流风扇。

采用本发明的轴流风扇及具有其的空调器，轮毂的侧面包括第一侧面、第二侧面和第三侧面，第一侧面为过轮毂的轴线的竖直面，第二侧面的一端与第一侧面相连接，第二侧面在水平面上的投影为渐开的第一弧线，第一弧线上任意一点到轮毂的轴线的距离大于等于r且小于等于R，其中，r小于R，第二侧面与第三侧面的一端相连接，第三侧面为两端半径分别为r和R的锥台的外表面的一部分，其另一端与第一侧面相连接。该结构有效地增加了轴流风扇的进风面积，能够在不增大噪声的前提下有效地提高轴流风扇的风量。且有效地减少了轴流风扇的制作材料成本，减小了重量，降低了功耗。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的轴流风扇的结构示意图；

图2是根据本发明的轴流风扇的正面结构示意图；

图3是图2的斜视结构示意图；

图4是根据本发明的轴流风扇的轮毂结构示意图；

图5是根据本发明的轴流风扇的轮毂的线条形成示意图；

图6是根据本发明的轴流风扇的翼片结构示意图；

图7是根据本发明的轴流风扇的翼片的截面结构及其后缘部的放大图；

图8是根据本发明的轴流风扇与现有的轴流风扇风量-转速关系示意图；以及

图9是根据本发明的轴流风扇与现有的轴流风扇噪声-风量关系示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2和图3所示，根据本发明的轴流风扇，包括轮毂10和设置在轮毂10上的翼片20，翼片20具有吸力面a和压力面b，翼片20包括前缘部22和后缘部24，后缘部24具有邻接轮毂10的后缘部根部24A和后缘部周缘24B，后缘部24上设置有折弯部25，折弯部25从后缘部根部24A起延伸至后缘部周缘24B。

如图4所示，本发明的轮毂10的侧面c包括第一侧面c1、第二侧面c2和第三侧面c3，过轮毂10的轴线在为竖直面的第一侧面c1的延长面上，第二侧面c2的一端与第一侧面c1相连接，第二侧面c2在沿轮毂10的轴线方向上的投影为相对轮毂10的轴心渐开的第一弧线H1(参见图5)，第一弧线H1上任意一点到轮毂10的轴线的距离大于等于r且小于等于R，其中，r小于R，本实施例中，第一弧线H1的起点距轴线的距离为r，其终点距轴线的距离为R。第二侧面c2与第三侧面c3的一端相连接，第三侧面c3为两端半径分别为r和R的锥台的外表面的一部分，其另一端与第一侧面c1相连接。该结构有效地增加了轴流风扇的进风面积，能够在不增大噪声的前提下有效地提高轴流风扇的风量。且有效地减少了轴流风扇的制作材料成本，减小了重量，降低了功耗。

本实施例中，轮毂10的外侧由首尾相连接的三个侧面c组成，每个侧面均包括第一侧面c1、第二侧面c2和第三侧面c3。在其他实施例中，轮毂10包括四个侧面c，每个侧面均包括第一侧面c1、第二侧面c2和第三侧面c3。

图5示出了轮毂10的侧面的形成过程：

1、以D1、D2分别为直径做圆，并以所得的两个圆为锥台的上下底面，其中，D1＝2*R，D2＝2*r；

2、以直径D4＝0.25*D1绘制圆，并绘制对应等边三角形，其三个顶点A、B、C为三个切面的圆心；

3、轮毂上平面圆与下平面圆之间距离L1＝D1-D2/2；

4、等边三角形三个顶点中任意一点到下平面圆之间最远距离为L2，L2＝(D2+D4)/2；

5、以等边三角形某个顶点为圆心、以直径D3＝2*L2绘制圆弧，其中该圆弧与过该顶点的中垂线及上平面圆、下平面圆组成的区域即为切除区域c’。

本发明的轮毂10根据“圆形轮毂→锥形轮毂→进一步切割的轮毂”的思路形成，其改进之后增大了进风量。

如图4所示，第二侧面c2的一端与第一侧面c1相连接的交线为第一交线L1，第一交线L1平行于轮毂10的轴线。

如图4所示，第二侧面c2与第三侧面c3的交线为第二交线L2，第二交线L2的起点和终点分别在上半径和下半径分别为R和r的锥台的上圆周和下圆周上。第二交线L2是第二侧面c2和第三侧面c3之间的弧线。其中，翼片20与轮毂10相连接于第二交线L2上。

如图4所示，第三侧面c3与第一侧面c1的交线为第三交线L3，第三交线L3为一条直线或者为两条相交直线组成的折线。第三交线L3依据第三侧面c3与第一侧面c1的相交的位置可以为一条直线或者为折线。

本发明的轴流风扇，在各翼片20的后缘部24上设置折弯部25，折弯部25为翼片20尾缘沿展向方向加装的并朝压力面b倾斜的小平板，其径向长度范围从翼片20后缘近轮毂的后缘部根部24A处至后缘部周缘24B处，折弯部高度随着其所处翼片20直径的增大而逐渐减小。设置此折弯部20增加了翼片20后缘处的有效弯度，增加翼片20后缘处气流的动量，从而使气流容易克服压力面b后缘处的逆压梯度，使得压力面b的分离区域减少，翼型升力增加，在风压不变和风扇直径不增大的情况下，能有效提高轴流风扇的风量，并能降低噪声。

在本发明的实施例中，轴流风扇为三翼式轴流风扇，包括作为旋转轴的轮毂10，及在其外周侧呈放射状分布的具有同一形状的三个翼片20，且三个翼片在120°±5°的范围内呈等间距或不等间距分布。折弯部25的高度沿从后缘部根部24A起至后缘部周缘24B的方向逐渐减小。

优选地，参见图6，折弯部25的最高点的高度为h(h在图中未标示)，折弯部25的最高点的所处翼面的弦长为s，其中，0.02≤h/s≤0.04。折弯部25朝向压力面b一侧折弯。

折弯部25朝向压力面b倾斜，其为翼片20尾缘沿展向延伸方向加装的一块适合高度的并与翼型20的弦线成一定角度的折弯片状区域。折弯部25的最高点的高度为最高点对应翼片20的翼面的弦长长度的2％～4％。如图7所示，折弯部25的最高点与所在翼面弦长的夹角为θ，其中24°≤θ≤90°。根据上述条件形成的风扇翼面后缘折弯部25，有效地改善了翼片20的吸力面a和压力面b上的压力分布，增加了翼片20的有效弯度，因而增加了绕流翼片20的环量，明显提高了翼片20的升力系数，并且使其升阻比有较大提高，达到增加风量和降低噪声的要求。

根据本发明的一个最优的实施例，后缘部24具有翼前掠22，折弯部25在翼前掠22的外缘翻边处25B与后缘部24平滑过渡接合。外缘翻边处25B所处翼面直径为d2，后缘部周缘24B的最末端所处翼面的直径为d1，其中，0.8≤d2/d1≤1。本实施例中的其他参数与前述实施例相同。

如图8和图9所示，与现有的轴流风扇相比，根据上述条件形成的折弯部25，有效地达到了增加风量和降低噪声的要求。

本发明还提供了一种空调器，包括前述的轴流风扇。

本发明的轴流风扇结构简单，能有效提高风扇风量和有效地降低噪音，提高了***的热交换率，能够满足空调器的静音化和环保化的要求。

本发明的轴流风扇还可用于其他换热***。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述实施例实现了如下技术效果：

本发明的轴流风扇及具有其的空调器，有效地增加了轴流风扇的进风面积，能够在不增大噪声的前提下有效地提高轴流风扇的风量。且有效地减少了轴流风扇的制作材料成本，减小了重量，降低了功耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种轴流风扇，包括轮毂(10)和设置在所述轮毂(10)上的翼片(20)，所述翼片(20)具有吸力面(a)和压力面(b)，其特征在于，所述轮毂(10)的侧面(c)包括第一侧面(c1)、第二侧面(c2)和第三侧面(c3)，其中，

所述第三侧面(c3)为两端半径分别为r和R的锥台的外表面的一部分，其一端与第一侧面(c1)相连接；

所述第一侧面(c1)为过所述轮毂(10)的轴线的竖直面，所述第一侧面(c1)的另一端与第二侧面(c2)相连接；

所述第二侧面(c2)在沿所述轮毂(10)的轴线方向上的投影为相对所述轮毂(10)的轴心渐开的第一弧线(H1)，所述第一弧线(H1)上任意一点到所述轮毂(10)的轴线的距离大于等于r且小于等于R，所述第二侧面(c2)与所述第三侧面(c3)的另一端相连接。

2.如权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，所述第二侧面(c2)的一端与所述第一侧面(c1)相连接的交线为第一交线(L1)，所述第一交线(L1)平行于所述轮毂(10)的轴线。

3.如权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，所述第二侧面(c2)与第三侧面(c3)的交线为第二交线(L2)，所述第二交线(L2)的起点和终点分别在上半径和下半径分别为R和r的锥台的上圆周和下圆周上。

4.如权利要求3所述的轴流风扇，其特征在于，所述翼片(20)与所述轮毂(10)沿所述第二交线(L2)相连接。

5.如权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，所述第三侧面(c3)与所述第一侧面(c1)的交线为第三交线(L3)，所述第三交线(L3)为一条直线或者为两条相交直线组成的折线。

6.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，所述翼片(20)包括前缘部(22)和后缘部(24)，所述后缘部(24)具有邻接所述轮毂(10)的后缘部根部(24A)和后缘部周缘(24B)，所述后缘部(24)上设置有折弯部(25)，所述折弯部(25)在所述后缘部(24)上并沿所述后缘部(24)延伸。

7.根据权利要求6所述的轴流风扇，其特征在于，所述折弯部(25)从所述后缘部根部(24A)起延伸至所述后缘部周缘(24B)。

8.根据权利要求6所述的轴流风扇，其特征在于，所述折弯部(25)的高度沿从所述后缘部根部(24A)起至所述后缘部周缘(24B)的方向逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的轴流风扇，其特征在于，所述折弯部(25)的最高点的高度为h，所述折弯部(25)的最高点处的翼面的弦长为s，其中，0.02≤h/s≤0.04。

10.根据权利要求6所述的轴流风扇，其特征在于，所述折弯部(25)朝向所述压力面(b)一侧折弯。

11.根据权利要求6所述的轴流风扇，其特征在于，所述后缘部(24)具有翼前掠(22)，所述折弯部(25)在所述翼前掠(22)的外缘翻边处(25B)与所述后缘部(24)平滑过渡接合。

12.根据权利要求11所述的轴流风扇，其特征在于，所述外缘翻边处(25B)的翼面直径为d2，所述后缘部周缘(24B)的最末端处的翼面直径为d1，其中，0.8≤d2/d1≤1。

13.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，所述轮毂(10)的所述侧面(c)的数量为3或4，每个所述侧面(c)均包括所述第一侧面(c1)、所述第二侧面(c2)和所述第三侧面(c3)。

14.一种空调器，包括轴流风扇，其特征在于，所述轴流风扇为权利要求1至13中任一项所述的轴流风扇。

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