CN110985439B - 一种前弯叶轮、离心风机和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种前弯叶轮、离心风机和空调器，涉及空调技术领域，该前弯叶轮包括轮毂、轮盘和多个前弯叶片，轮毂设置在轮盘的中心，多个前弯叶片呈发散状沿轮毂的周向间隔分布并与轮盘连接，相邻两个前弯叶片之间形成空气流道，空气流道靠近轮毂的一端为进风端，远离轮毂的一端为出风端，每个前弯叶片靠近出风端处开设有导流缝隙。本发明通过在前弯叶片靠近出风端处开设导流缝隙，从而使得相邻两个空气流道连通，前弯叶轮一侧的气流经过缝隙吹掉了另一侧低能量气流，抑制了气流分离，减小了分离区的大小，减小了分离区内的涡流，使得气流更加顺畅。相较于现有技术，本发明提供的前弯叶轮，气流流通更加顺畅，风量大，且涡流噪声较小。

Description

一种前弯叶轮、离心风机和空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种前弯叶轮、离心风机和空调器。

背景技术

离心风机广泛应用于家电产品中，且离心风机普遍采用前弯叶片，其高速旋转时易产生气流流通不畅、风量小，且涡流噪声大的问题。

发明内容

本发明解决的问题是如何使得气流流通更加通畅，风量更大且涡流噪声更小。

为解决上述问题，本发明是采用以下技术方案来解决的。

在一方面，本发明提供了一种前弯叶轮，包括轮毂、轮盘和多个前弯叶片，轮毂设置在轮盘的中心，多个前弯叶片呈发散状沿轮毂的周向间隔分布并与轮盘连接，相邻两个前弯叶片之间形成空气流道，空气流道靠近轮毂的一端为进风端，远离轮毂的一端为出风端，每个前弯叶片靠近出风端处开设有用于连通相邻的空气流道的导流缝隙。

本发明提供的前弯叶轮，通过在前弯叶片靠近出风端处开设导流缝隙，从而使得相邻两个空气流道连通，前弯叶轮一侧的气流经过缝隙吹掉了另一侧低能量气流，抑制了气流分离，减小了分离区的大小，减小了分离区内的涡流，使得气流更加顺畅。相较于现有技术，本发明提供的前弯叶轮，气流流通更加顺畅，风量大，且涡流噪声较小。

进一步地，导流缝隙开设在前弯叶片的顶侧，并向着靠近轮盘的方向延伸。

本发明提供的前弯叶轮，导流缝隙由前弯叶片的顶侧向下延伸，使得导流缝隙沿竖直方向开设，导流效果更好。

进一步地，导流缝隙与前弯叶片靠近出风端的端部之间的弧长为S2，前弯叶片的顶侧靠近出风端的端部与前弯叶片的顶侧靠近进风端的端部之间的弧长为S1，其中S2为S1的1/10-4/10。

本发明提供的前弯叶轮，通过设定导流缝隙的位置，使得导流缝隙既不会离出口太近，也不会离出口太远，在保证抑制分离效果的同时，保证了前弯叶片的结构强度。

进一步地，导流缝隙具有相对的两个导流侧壁，两个导流侧壁之间的弧长为S3，其中S3为S2的3/10-7/10。

本发明提供的前弯叶轮，通过设定导流缝隙的宽度，在保证叶片做功面积、保证风量的同时，避免气流发生堵塞，保证抑制分离效果。

进一步地，导流缝隙远离轮盘的一端与轮盘之间的距离为L1，导流缝隙靠近轮盘的一端与轮盘之间的距离为L2，其中L2不大于L1的2/5。

本发明提供的前弯叶轮，通过对导流缝隙的高度的限定，在保证前弯叶片结构强度的同时，能够保证缝隙的抑制分离效果。

进一步地，前弯叶片具有相对外凸弧面和内凹弧面，导流缝隙贯穿外凸弧面和内凹弧面，用于将空气从内凹弧面导流至外凸弧面，且导流缝隙相对于外凸弧面的出流角β小于90度。

本发明提供的前弯叶轮，导流缝隙相对外凸弧面的出流角β为锐角，避免通过导流缝隙的气流在前弯叶片的外凸弧面处分离，从而起副作用，保证了抑制分离效果。

进一步地，导流缝隙相对于外凸弧面的出流角β小于或等于30度。

本发明提供的前弯叶轮，通过使得导流缝隙的外凸弧面的出流角β小于或等于30度，进一步使得从导流缝隙流出的气流能够粘附在外凸弧面上，提高了抑制分离的效果。

进一步地，轮毂凸设在轮盘的中心，且轮盘上设置有围设在轮毂周围的弧线过渡部，弧线过渡部的表面呈平滑弧面，以使轮毂和轮盘之间平滑过渡。

本发明提供的前弯叶轮，通过设置弧线过渡部，使得轮毂和轮盘之间平滑过渡，进而使得气流能够顺利地由轮毂处流向空气流道，避免局部涡流的产生，影响出风。

进一步地，弧线过渡部沿径向截面的表面弧线为最速降线。

本发明提供的前弯叶轮，通过将弧线过渡部设置成最速降线的弧面，使得气流快速冲轴向转换成径向，最大程度地提高空气流速，保证出风效果。

进一步地，轮盘的外周缘设置有多个锯齿。

本发明提供的前弯叶轮，通过在轮盘的外周圆设置多个锯齿，增加了轮盘边界层的掺混，降低离散噪声。

进一步地，多个锯齿均匀分布在轮盘的外周缘，且每个空气流道对应的轮盘的外周缘上设置有1-8个锯齿。

本发明提供的前弯叶轮，多个锯齿均匀分布，且每个空气流道内设置有1-8个锯齿，能够最大限度地增加边界层的掺混，降低离散噪声，同时避免锯齿数量过多增加加工难度。

进一步地，每个锯齿在轮盘的径向方向上的长度为轮盘的直径的1/50-1/10。

本发明提供的前弯叶轮，通过对锯齿的长度进行限定，能够保证锯齿的掺混作用，同时避免锯齿长度过长而导致气流堆积，影响出风效果。

在另一方面，本发明提供了一种离心风机，包括前弯叶轮，前弯叶轮包括轮毂、轮盘和多个前弯叶片，轮毂设置在轮盘的中心，多个前弯叶片呈发散状沿轮毂的周向间隔分布并与轮盘连接，相邻两个前弯叶片之间形成空气流道，空气流道靠近轮毂的一端为进风端，远离轮毂的一端为出风端，每个前弯叶片靠近出风端处开设有用于连通相邻的空气流道的导流缝隙。

在另一方面，本发明提供了一种空调器，包括前述的前弯叶轮或者前述的离心风机。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的离心风机的结构示意图；

图2为图1中蜗壳的分解结构示意图；

图3为图1中前弯叶轮在第一视角下的整体结构示意图；

图4为图3中前弯叶轮的局部结构示意图；

图5为图3中前弯叶片在第一视角下的结构示意图；

图6为图3中前弯叶片在第二视角下的结构示意图；

图7为图6中Ⅷ的局部放大示意图；

图8为图3中轮盘与轮毂的连接结构示意图；

图9为图1中前弯叶轮在第二视角下的整体结构示意图。

附图标记说明：

10-离心风机；100-前弯叶轮；110-轮毂；130-轮盘；131-弧线过渡部；133-锯齿；150-前弯叶片；170-空气流道；190-导流缝隙；191-导流侧壁；200-蜗壳；210-上蜗壳；211-进气口；213-出气口；230-下蜗壳；231-安装孔；250-耳片。

具体实施方式

正如背景技术中所言，现有的离心风机通常采用的是前弯叶片，由于前弯叶片自身的前弯特性，使得叶轮高速旋转时，气流进气存在一个冲角及轴向旋涡运动，容易在前弯叶片的吸力面靠近出口处产生气流分离，并引起涡流损失，同时造成气流流通不畅、风量小且涡流噪声大的问题。

本发明提供的前弯叶轮和离心风机，通过在前弯叶片上开设导流缝隙，使得压力面的气流能通过导流缝隙流向吸力面，并吹掉吸力面的低能量气流，抑制了气流分离现象。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

结合参见图1至图4(图中带箭头曲线表示气流方向)，本实施例提供了一种离心风机10，其风量大，噪声小，同时气流流通通畅。

本实施例提供的离心风机10，包括前弯叶轮100和蜗壳200，前弯叶轮100容置在蜗壳200中，且蜗壳200上开设有进气口211和出气口213，前弯叶轮100与外部的驱动电机传动连接，用于将进气口211的空气加速导流至出气口213。

前弯叶轮100包括轮毂110、轮盘130和多个前弯叶片150，轮毂110设置在轮盘130的中心，多个前弯叶片150呈发散状沿轮毂110的周向间隔分布并与轮盘130连接，相邻两个前弯叶片150之间形成空气流道170，空气流道170靠近轮毂110的一端为进风端，远离轮毂110的一端为出风端，每个前弯叶片150靠近出风端处开设有用于连通相邻的空气流道170的导流缝隙190。

需要说明的是，轮盘130容置在蜗壳200中，且蜗壳200上的进气口211与轮毂110相对设置，使得从进气口211中吸入的空气能够进入到空气流道170的进风端，在经过出风端流向出气口213。本实施例在前弯叶片150靠近出风端处开设导流缝隙190，从而使得相邻两个空气流道170连通，前弯叶轮100一侧的气流经过缝隙吹掉了另一侧低能量气流，抑制了气流分离，减小了分离区的大小，减小了分离区内的涡流，使得气流更加顺畅。

在本实施例中，多个前弯叶片150间隔设置，具体地，前弯叶片150的数量在13-16个之间，优选地，前弯叶片150为15个，15个前弯叶片150均匀分布在轮毂110的周围，且每个前弯叶片150的形状和大小均相同，且每个前弯叶片150上开设有至少一个导流缝隙190，本实施例中以一个导流缝隙190为例进行说明，但并不仅限于此，也可以在前弯叶片150上开设两个、三个甚至四个导流缝隙190，同样能够实现抑制分离的效果。

值得注意的是，本实施例中每个前弯叶片150均具有相对的外凸弧面和内凹弧面，且外凸弧面为吸力面，内凹弧面为压力面，通过在前弯叶片150靠近出风端处开设一个或多个导流缝隙190，将压力面处的气流引导入相邻空气流道170的吸力面侧，抑制吸力面侧的气流分离现象，同时降低压力面上的压力，增大吸力面上的压力，减小流道内的压力梯度，减小分离区的大小，使得气流流通更加顺畅。

在本实施例中，导流缝隙190开设在前弯叶片150的顶侧，并向着靠近轮盘130的方向延伸。导流缝隙190由前弯叶片150的顶侧向下延伸，使得导流缝隙190沿竖直方向开设，导流效果更好。在本发明其他较佳的实施例中，导流缝隙190也可以是呈孔状并开设在前弯叶片150的顶侧与底侧之间的侧壁上，其同样能够实现导流功能。

蜗壳200包括上蜗壳210和下蜗壳230，上蜗壳210盖设在下蜗壳230上，并与下蜗壳230可拆卸连接，上蜗壳210和下蜗壳230围设形成一容置内腔，前弯叶轮100设置在该容置内腔中，且上蜗壳210的中心开设有进气口211，进气口211与轮毂110相对应，且进气口211的直径大于轮毂110的直径，方便进气。下蜗壳230的中心开设有安装孔231，用于安装电机以及布置通电导线，轮毂110上还开设有与电机轴连接定位的轴孔。

在本实施例中，上蜗壳210和下蜗壳230周围都设置有耳片250，上蜗壳210上的耳片250与下蜗壳230上的耳片250一一对应并通过螺栓连接，使得上蜗壳210和下蜗壳230能够可拆卸地连接在一起。

结合参见图5至图7，在本实施例中，导流缝隙190与前弯叶片150靠近出风端的端部之间的弧长为S2，前弯叶片150的顶侧靠近出风端的端部与前弯叶片150的顶侧靠近进风端的端部之间的弧长为S1，其中S2为S1的1/10-4/10。S2太小，导流缝隙190距离出风端太近，抑制分离效果不明显，且出口段太短，前弯叶片150的强度难以保证；S2太大，导流缝隙190处吸力面还未分离，无法抑制吸力面气流分离。具体地，S2为S1的1/5，使得导流缝隙190开设在前弯叶片150的4/5弧长处，通过设定导流缝隙190的位置，使得导流缝隙190既不会离出口太近，也不会离出口太远，在保证抑制分离效果的同时，保证了前弯叶片150的结构强度。

导流缝隙190具有相对的两个导流侧壁191，两个导流侧壁191之间的弧长为S3，其中S3为S2的3/10-7/10。S3太小，容易堵塞，气流量较小，抑制分离效果差；S2太大，前弯叶片150做功面积减少，不利于风机风量。具体地，S3为S2的1/2，同时S2为S1的1/5，即导流缝隙190的两个导流侧壁191之间的弧长为前弯叶片150弧长的1/10。通过设定导流缝隙190的宽度，在保证叶片做功面积、保证风量的同时，避免气流发生堵塞，保证抑制分离效果。

导流缝隙190远离轮盘130的一端与轮盘130之间的距离为L1，导流缝隙190靠近轮盘130的一端与轮盘130之间的距离为L2，其中L2不大于L1的2/5，即L2小于或等于L1的2/5。其中L1为叶片的高度，导流缝隙190在垂直于轮盘130的方向上的长度为L1-L2，L2太大，则说明导流缝隙190太短，导流缝隙190的导流效果不明显，L2太小，则说明导流缝隙190太长，前弯叶片150的导流段强度难以保证。具体地，L2为L1的1/5，即导流缝隙190的长度为叶片高度的4/5，通过对导流缝隙190的高度的限定，在保证前弯叶片150结构强度的同时，能够保证缝隙的抑制分离效果。

在本实施例中，导流缝隙190贯穿外凸弧面和内凹弧面，用于将空气从内凹弧面导流至外凸弧面，且导流缝隙190相对于外凸弧面的出流角β小于90度。导流缝隙190的出流角β太大，则流过导流缝隙190的气流在吸力面分离，起副作用，出流角β太小，则难以实现导流效果。具体地，导流缝隙190的出流角小于或等于30度，优选为25度。通过使得导流缝隙190的外凸弧面的出流角β小于或等于30度，进一步使得从导流缝隙190流出的气流能够粘附在外凸弧面上，提高了抑制分离的效果。

需要说明的是，本实施例中导流缝隙190的两个导流侧壁191也呈弧形且同心设置，导流侧壁191与外凸弧面的连接处形成出流点，导流缝隙190的出流角，指的是导流侧壁191在出流点处的切线与外凸弧面在出流点处的切线之间的夹角，且出流点处的导流侧壁191与外凸弧面形成一钝角外凸结构，使得通过导流缝隙190的气流向着出风端的位置偏移，并能够粘附在吸力面上。

值得注意的是，本实施例中关于导流缝隙190的尺寸结构，仅仅是举例说明，但并不仅仅限于此，为了更好的导流效果或者为了保证结构强度等，也可以采用本实施例之外的尺寸比例对导流缝隙190进行设定，在此不做具体限定。

结合参见图8和图9，轮毂110凸设在轮盘130的中心，且轮盘130上设置有围设在轮毂110周围的弧线过渡部131，弧线过渡部131的表面呈平滑弧面，以使轮毂110和轮盘130之间平滑过渡。通过设置弧线过渡部131，使得轮毂110和轮盘130之间平滑过渡，进而使得气流能够顺利地由轮毂110处流向空气流道170，避免局部涡流的产生，影响出风。

在本实施例中，弧线过渡部131沿径向截面的表面弧线为最速降线。具体地，弧线过渡部131位的周面均为弧面，且沿径向方向的每一处截面处的表面弧线均为最速降线，通过将弧线过渡部131设置成最速降线的弧面，使得气流快速冲轴向转换成径向，最大程度地提高空气流速，保证出风效果。

在本实施例中，弧线过渡部131与轮盘130一体成型，且空气流道170由弧线过渡部131向外延伸，弧线过渡部131靠近空气流道170的进风端，在弧线过渡部131上的空气流道170的表面线型为最速降线，能够使得气流进入空气流道170后能够快速地转化为径向，并提高了气流速度。而处在轮盘130上的空气流道170的表面线型为弧线过渡部131的延伸，即沿径向方向上空气流道170内的表面高度递减，能够进一步增加空气流速。

值得注意的是，本实施例中弧线过渡部131的表面线型满足摆线方程，以使弧线过渡部131的表面线型为最速降线。具体地，参见图，以轮盘130的径向为X轴方向，以垂直于轮盘130的方向为Y轴方向，以弧线过渡部131与轮毂110的连接顶点处为原点建立直角坐标系，弧线过渡部131的表面线型的曲线方程为：

x＝k×r×(θ-sinθ)；

y＝k×r×(1-cosθ)；

其中k为系数，取0.1～10，r为原点到弧线过渡部131的表面之间的连线，θ为r与X轴之间的夹角。

在本实施例中，k＝1，使得弧线过渡部131的表面线型为常规的摆线线型，且满足最速降线的线型。

参见图，轮盘130的外周缘设置有多个锯齿133。通过在轮盘130的外周圆设置多个锯齿133，增加了轮盘130边界层的掺混，降低离散噪声。

在本实施例中，多个锯齿133均匀分布在轮盘130的外周缘，且每个空气流道170对应的轮盘130的外周缘上设置有1-8个锯齿133。多个锯齿133均匀分布，且每个空气流道170内设置有1-8个锯齿133，能够最大限度地增加边界层的掺混，降低离散噪声，同时避免锯齿133数量过多增加加工难度。

在本实施例中，每个锯齿133在轮盘130的径向方向上的长度R为轮盘130的直径D的1/50-1/10。具体地，每个锯齿133的长度R为轮盘130直径D的3/50。通过对锯齿133的长度R进行限定，能够保证锯齿133的掺混作用，同时避免锯齿133长度R过长而导致气流堆积，影响出风效果。

综上所述，本实施例提供的离心风机10，通过对前弯叶轮100的前弯叶片150进行改进，在前弯叶片150靠近出风端的位置开设导流缝隙190，叶轮前弯使得前弯叶片150吸力面靠近出风端处，由于逆压梯度产生气流分离，形成分离区，分离区内存在大量涡流。在前弯叶片150上开导流缝隙190后，相邻流道压力面侧的气流经过导流缝隙190，吹掉吸力面处的低能量气流，抑制气流分离，减小分离区的大小。使得气流流通更加顺畅，增大风量。同时减少分离区内的涡流，降低离心风机10的涡流噪声。

第二实施例

本实施例提供了一种空调器，包括空调本体和离心风机10，离心风机10设置在空调本体内，且离心风机10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。

离心风机10包括蜗壳200和前弯叶轮100，前弯叶轮100容置在蜗壳200中，且蜗壳200上开设有进气口211和出气口213，前弯叶轮100与外部的驱动电机传动连接，用于将进气口211的空气加速导流至出气口213。前弯叶轮100包括轮毂110、轮盘130和多个前弯叶片150，轮毂110设置在轮盘130的中心，多个前弯叶片150呈发散状沿轮毂110的周向间隔分布并与轮盘130连接，相邻两个前弯叶片150之间形成空气流道170，空气流道170靠近轮毂110的一端为进风端，远离轮毂110的一端为出风端，每个前弯叶片150靠近出风端处开设有用于连通相邻的空气流道170的导流缝隙190。

在本实施例中，蜗壳200设置在空调本体的风道内，且蜗壳200的进气口211与空调本体上的进气口211连通，蜗壳200的出气口213与空调本体上的出气口213连通。

本实施例提供的空调器，通过对离心风机10进行改进，使得其风量大、噪音小，同时气流流通顺畅，降低了空调器整体的噪音，提高了空调器的体验感和送风效率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种前弯叶轮，其特征在于，包括轮毂（110）、轮盘（130）和多个前弯叶片（150），所述轮毂（110）设置在所述轮盘（130）的中心，多个所述前弯叶片（150）呈发散状沿所述轮毂（110）的周向间隔分布并与所述轮盘（130）连接，相邻两个所述前弯叶片（150）之间形成空气流道（170），所述空气流道（170）靠近所述轮毂（110）的一端为进风端，远离所述轮毂（110）的一端为出风端，每个所述前弯叶片（150）靠近所述出风端处开设有用于连通相邻的所述空气流道（170）的导流缝隙（190）；

所述前弯叶片（150）具有相对外凸弧面和内凹弧面，所述导流缝隙（190）贯穿所述外凸弧面和内凹弧面，用于将空气从所述内凹弧面导流至所述外凸弧面；

所述导流缝隙（190）的两个导流侧壁（191）呈弧形且同心设置，导流侧壁（191）与所述外凸弧面的连接处形成出流点，且出流点处的所述导流侧壁（191）与所述外凸弧面形成钝角外凸结构；且所述导流缝隙（190）相对于所述外凸弧面的出流角β小于或等于30度，以使通过所述导流缝隙（190）的气流向着出风段的位置偏移，并能够粘附在所述外凸弧面上。

2.根据权利要求1所述的前弯叶轮，其特征在于，所述导流缝隙（190）开设在所述前弯叶片（150）的顶侧，并向着靠近所述轮盘（130）的方向延伸。

3.根据权利要求2所述的前弯叶轮，其特征在于，所述导流缝隙（190）与所述前弯叶片（150）靠近所述出风端的端部之间的弧长为S2，所述前弯叶片（150）的顶侧靠近所述出风端的端部与所述前弯叶片（150）的顶侧靠近所述进风端的端部之间的弧长为S1，其中S2为S1的1/10-4/10。

4.根据权利要求3所述的前弯叶轮，其特征在于，所述导流缝隙（190）具有相对的两个导流侧壁（191），两个导流侧壁（191）之间的弧长为S3，其中S3为S2的3/10-7/10。

5.根据权利要求2所述的前弯叶轮，其特征在于，所述导流缝隙（190）远离所述轮盘（130）的一端与所述轮盘（130）之间的距离为L1，所述导流缝隙（190）靠近所述轮盘（130）的一端与所述轮盘（130）之间的距离为L2，其中L2不大于L1的2/5。

6.根据权利要求1-5任一项所述的前弯叶轮，其特征在于，所述轮毂（110）凸设在所述轮盘（130）的中心，且所述轮盘（130）上设置有围设在所述轮毂（110）周围的弧线过渡部（131），所述弧线过渡部（131）的表面呈平滑弧面，以使所述轮毂（110）和所述轮盘（130）之间平滑过渡。

7.根据权利要求6所述的前弯叶轮，其特征在于，所述弧线过渡部（131）沿径向截面的表面弧线为最速降线。

8.根据权利要求1-5任一项所述的前弯叶轮，其特征在于，所述轮盘（130）的外周缘设置有多个锯齿（133）。

9.根据权利要求8所述的前弯叶轮，其特征在于，多个所述锯齿（133）均匀分布在所述轮盘（130）的外周缘，且每个所述空气流道（170）对应的所述轮盘（130）的外周缘上设置有1-8个所述锯齿（133）。

10.根据权利要求8所述的前弯叶轮，其特征在于，每个所述锯齿（133）在所述轮盘（130）的径向方向上的长度为所述轮盘（130）的直径的1/50-1/10。

11.一种离心风机，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的前弯叶轮。

12.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的前弯叶轮或者包括如权利要求11所述的离心风机。

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