CN106593952B - 轴流风叶及具有其的风机、空调室外机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调设备技术领域，特别是涉及一种轴流风叶，包括：叶片本体，叶片本体的叶顶处设置有腔隙结构；腔隙结构包括位于腔隙两侧的两个相对平行的侧壁，两个侧壁之间的开口朝向叶片本体的叶顶。本发明提供的轴流风叶，通过在叶片的叶顶处设置腔隙结构，腔隙两侧的两个侧壁是相对平行的，在风叶运行时叶片正压面的气流经导流圈间隙泄露至腔隙内，而不会向叶片负压面扩散，从而达到了降噪的目的，同时，气流涡旋在腔隙内堆积并引起腔隙内部静压升高，导致正压面的泄漏气流流向负压面的阻力增加，进而能够减小泄漏量，提升风机出风量，且能够保证风叶在高速运行的工况下不容易发生颤振及异响。本发明还提供了一种风机和空调室外机。

Description

轴流风叶及具有其的风机、空调室外机

技术领域

本发明涉及空调设备技术领域，特别是涉及一种轴流风叶及具有其的风机和空调室外机。

背景技术

传统空调外机用轴流风机气动噪音是仅次于压缩机震动噪音的噪音来源，因此风机降噪是风机优化方面重点研究课题之一。而轴流风机的气动噪音主要来源于叶片附近，尤其是叶顶区域。由于该区域做功能力最强，风速最大，加上叶顶泄漏涡主要发生在该区域，气流涡旋严重，是气动噪音的最大来源。传统做法是减小导流圈与风叶叶顶之间的间隙，但是该方法对生产精度要求较高，控制难度大。

发明内容

基于此，有必要针对风机气动噪音大等问题，提供一种能够减小风机叶片气动噪音的轴流风叶，同时还提供了一种包含该轴流风叶的风机和空调室外机。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种轴流风叶，包括：叶片本体，叶片本体的叶顶处设置有腔隙结构；腔隙结构包括位于腔隙两侧的两个相对平行的侧壁，两个侧壁之间的开口朝向叶片本体的叶顶。

在其中一个实施例中，腔隙结构包括辅助叶片，辅助叶片设置在叶片本体靠近叶顶处的负压面上；

辅助叶片和与其相对的部分叶片本体平行间隔设置，以形成位于腔隙两侧的两个相对平行的侧壁；辅助叶片的边沿在叶片本体上的正投影与叶片本体的边沿重合。

在其中一个实施例中，辅助叶片远离叶片本体叶顶的一侧通过连接板与叶片本体连接，辅助叶片、连接板与叶片本体围成腔隙。

在其中一个实施例中，腔隙能够从叶片本体的前缘贯穿至叶片本体的尾缘。

在其中一个实施例中，沿着叶片本体的前缘至尾缘的方向，腔隙的截面积逐渐减小。

在其中一个实施例中，辅助叶片平行于叶片本体的尾缘的边沿的宽度不大于2cm。

在其中一个实施例中，辅助叶片为两个或者三个，靠近叶片本体的辅助叶片与叶片本体平行；相邻的辅助叶片相互平行。

在其中一个实施例中，围成腔隙的侧壁上设置有凹点或者凸点。

一种风机，包括转轴和导流圈，还包括如上任一项所述的轴流风叶，叶片本体周向设置在转轴上；导流圈为环形，导流圈环设在轴流风叶外，导流圈的中心位于转轴的中心线上。

一种空调室外机，包括如上任一项所述的轴流风叶。

上述轴流风叶，通过在叶片叶顶处设置腔隙结构，腔隙两侧的两个侧壁是相对平行的，这样，在风叶运行时叶片正压面的气流经导流圈间隙泄露至腔隙内，而不会向叶片负压面扩散，从而达到了降噪的目的，同时，气流涡旋在腔隙内堆积并引起腔隙内部静压升高，缩小了正压面与腔隙内之间的压力差，并由于腔隙内静压大于负压面，导致正压面的泄漏气流流向负压面的阻力增加，进而能够减小泄漏量，提升风机出风量，另外，由于叶顶的叶形对出风影响极其敏感，相对平行的侧壁能够保证叶顶处的叶形无较大变化，从而保证风叶在高速运行的工况下不容易发生颤振及异响。

由于轴流风叶具有上述技术效果，包含有该轴流风叶的风机和空调室外机也具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轴流风叶的结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的轴流风叶的正视图；

图4为本发明实施例提供的轴流风叶的叶面气流流动示意图；

图5为本发明实施例提供的轴流风叶与外机装配示意图。

其中：

100-叶片本体；

110-叶顶；120-正压面；130-负压面；

140-前缘；150-尾缘；

200-腔隙结构；

210-辅助叶片；

220-连接板；

230-腔隙；

300-外机导流圈；

310-导流圈间隙；

320-进风口；

330-出风口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的轴流风叶及具有其的风机、空调室外机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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本发明的轴流风叶，不需要克服加工难题去减小导流圈与风叶叶顶之间的间隙(简称导流圈间隙)，可以实现在相对宽松的导流圈间隙范围内有效降低风机的气动噪音，从而降低风机、空调室外机等设备的噪音总值，并且采用本发明的轴流风叶的风机在噪音得到有效降低的同时，风量也得到有效增加。如图1所示，本发明一实施例的轴流风叶，包括叶片本体100，叶片本体100的叶顶110处设置有腔隙结构200，腔隙结构200包括位于腔隙230两侧的两个相对平行的侧壁，两个侧壁之间的开口朝向叶片本体100的叶顶110。腔隙结构200是用来阻止叶片本体100正压面120由导流圈间隙泄露的气流沿着叶片本体100的表面向负压面130扩散的。

具体的，传统的轴流风叶在运行过程中，叶片正压面的气流受到离心力的作用逐渐靠近风叶叶顶，并经导流圈与风叶叶顶之间的间隙泄漏至叶片负压面，从而导致风叶气动噪音严重，使得风机出风量减少。而本实施例的轴流风叶，其叶片叶顶110处设置有腔隙结构200，腔隙结构200具有腔隙230，轴流风叶在运行过程中，正压面120的气流受到离心力作用逐渐靠近风叶叶顶110，并经过导流圈间隙310泄漏至腔隙230内，阻止了气流涡旋向负压面130扩散，从而实现降噪，同时，气流涡旋在腔隙230内堆积并引起腔隙230内部静压升高，缩小了正压面120与腔隙230内之间的压力差，并由于腔隙230内静压大于负压面130，导致正压面120的泄漏气流流向负压面130的阻力增加，进而能够减小泄漏量，提升风机出风量，另外，由于叶顶110的叶形对出风影响极其敏感，腔隙230两侧相对平行的侧壁能够保证叶顶110处的叶形无较大变化，从而保证风叶在高速运行的工况下不容易发生颤振及异响，进而保证风叶的做功效率。

腔隙结构200的结构形式可以有多种，参见图1、图2和图5，优选地，腔隙结构200包括辅助叶片210，辅助叶片210设置在叶片本体100靠近叶顶110处的负压面130上；辅助叶片210和与其相对的部分叶片本体100平行间隔设置，以形成位于腔隙230两侧的两个相对平行的侧壁；辅助叶片210的边沿在叶片本体100上的正投影与叶片本体100的边沿重合。辅助叶片210与叶片本体100之间的间隔形成上述腔隙230。在其他实施例中，腔隙结构200可以是叶片本体100叶顶110处开设的沿叶片本体叶顶延伸的凹槽。

需要说明的是，平行指的是辅助叶片210的每一处叶面均与相对的叶片本体100的叶面平行，即辅助叶片210与叶片本体100叶顶110处的叶形一致，两者处处间距一致。这样，相当于辅助叶片210为叶片本体100额外增加的局部叶片，其平行于叶片本体100，叶形与叶片本体100叶顶110处的叶形一致，减少了高速运行工况下风叶的颤振及异响的诱因，降低了风叶发生异常噪音的可能性，保证了风叶的做功效率。

其中，辅助叶片210与叶片本体100可以是直接连接，也可以不是直接连接。优选地，辅助叶片210远离叶片本体100叶顶110的一侧通过连接板220与叶片本体100连接，辅助叶片210、连接板220与叶片本体100围成腔隙230。连接板220、辅助叶片210与叶片本体100可以是一体成型或者利用焊接等方式依次连接，连接板220还可以与辅助叶片210、叶片本体100为可拆卸的连接。

辅助叶片210、连接板220与叶片本体100三者依次连接后可形成截面呈C形的结构。当然，三者也可以形成其他形状的结构，其中，连接板220可以是垂直于辅助叶片210，也可以是与辅助叶片210之间呈锐角或者钝角设置。

参见图3，作为一种优选的实施方式，沿着叶片本体100的前缘140至尾缘150的方向，腔隙230的截面积逐渐减小。由于辅助叶片210与叶片本体100处处平行，沿着叶片本体100的前缘140至尾缘150的方向，腔隙230的截面积逐渐减小，也就是说辅助叶片210的宽度由前缘140至尾缘150的方向是逐渐减小的。假设辅助叶片210与叶片本体100尾缘150平行的边沿的宽度值为h，辅助叶片210与叶片本体100前缘140平行的边沿的宽度值为H，辅助叶片210宽度为x，则有h<x<H。优选地，H＝2～3h，h≤2cm。

这样，风叶在旋转过程中，气流在叶前缘140或叶顶110进入腔隙230后，随着风叶的做功与运动，腔隙230气流会逐渐向叶尾缘150区域流动，在流动过程中速度和静压逐渐增加，叶顶110泄漏的气流涡旋限制在腔隙230内，气流涡旋的能量随着静压的升高及气流在腔隙230的运动逐渐耗散变小，从而达到降噪的目的。

进一步地，腔隙230能够从叶片本体100的前缘140贯穿至叶片本体100的尾缘150。这样，未能够完全耗散在腔隙230中的气流能够从尾缘150处流出，利于增大风叶的出风量。

作为一种优选的实施方式，围成腔隙230的侧壁上设置有凹点或者凸点。围成腔隙230的侧壁，指的是辅助叶片210靠近腔隙230一侧的壁面，叶片本体100靠近腔隙230一侧的壁面，以及连接板220靠近腔隙230一侧的壁面，可以在上述三个壁面上或者三者任意组合布置凹点或者凸点，用以离散涡旋气流从而达到降低喘动能量的作用，进而有助于降低噪音。

作为一种优选的实施方式，辅助叶片210为两个或者三个，靠近叶片本体100的辅助叶片210与叶片本体100平行；相邻的辅助叶片210平行。

参见图4和图5，本实施例的轴流风叶，气流自进风口320进入风叶正压面120做功区后，随着风叶的轴向旋转，气流一方面得到动能向出风口330侧加速，一方面又由于离心力作用向叶顶110区域流动，穿过导流圈间隙310向负压面130流动，中途进入风叶叶顶腔隙230，涡旋随即限制在叶顶腔隙230中无法扩散到负压面130，并随着气流向叶尾缘150方向流动，沿途压力逐渐增强促使喘动能耗散消失，噪音减小。同时，由于腔隙230静压大于风叶负压面130区域，导致正压面120的泄漏气流流到负压面130的阻力增加，因此，能够减小泄漏量，起到提升风机流量的作用。通过单开外机的风量与噪音仿真实验，验证了本发明的轴流风叶风量提升了150m³/h左右，宽频噪音下降0.8dB(A)左右，具体仿真数据见下表：

由上表可知，相同叶形下，叶顶增加由辅助叶片210形成的腔隙结构200的轴流风叶风量提升了150m³/h左右，随着风机转速的增加，风量的提升量逐渐增加；且由于腔隙结构200的消音效果，轴流风叶的噪音改善了0.8～0.9dB(A)。

本发明一实施例的风机，包括转轴和导流圈，还包括如上任一实施例所述的轴流风叶。其中，叶片本体周向设置在转轴上；导流圈为环形，导流圈环设在轴流风叶外，导流圈的中心位于转轴的中心线上。从而该风机具有噪音小，出风量大的优点，并且无需限缩风叶叶顶与导流圈之间的间隙，避免了风叶与导流圈之间易因为擦碰引起安全事故的现象发生。

本发明一实施例的空调室外机，包括如上任一实施例所述的轴流风叶，从而该空调室外机具有噪音小，出风量大的优点，并且无需限缩风叶叶顶与导流圈之间的间隙，避免了传统外机的轴流风叶与空调导流圈之间易因为擦碰引起安全事故的现象发生。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种轴流风叶，其特征在于，包括：叶片本体(100)，所述叶片本体(100)的叶顶(110)处设置有腔隙结构(200)；所述腔隙结构(200)包括位于腔隙(230)两侧的两个相对平行的侧壁，两个所述侧壁之间的开口朝向所述叶片本体(100)的叶顶(110)；

所述腔隙结构(200)包括辅助叶片(210)，所述辅助叶片(210)设置在所述叶片本体(100)靠近叶顶(110)处的负压面(130)上；

所述辅助叶片(210)和与其相对的部分所述叶片本体(100)平行间隔设置，以形成位于所述腔隙(230)两侧的两个相对平行的侧壁；所述辅助叶片(210)的边沿在所述叶片本体(100)上的正投影与所述叶片本体(100)的边沿重合。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述辅助叶片(210)远离所述叶片本体(100)叶顶(110)的一侧通过连接板(220)与所述叶片本体(100)连接，所述辅助叶片(210)、所述连接板(220)与所述叶片本体(100)围成所述腔隙(230)。

3.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于，所述腔隙(230)能够从所述叶片本体(100)的前缘(140)贯穿至所述叶片本体(100)的尾缘(150)。

4.根据权利要求2所述的轴流风叶，其特征在于，所述辅助叶片(210)、所述连接板(220)与所述叶片本体(100)三者依次连接形成截面呈C形的结构。

5.根据权利要求3所述的轴流风叶，其特征在于，沿着所述叶片本体(100)的前缘(140)至尾缘(150)的方向，所述腔隙(230)的截面积逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的轴流风叶，其特征在于，所述辅助叶片(210)平行于所述叶片本体(100)的尾缘(150)的边沿的宽度不大于2cm。

7.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述辅助叶片(210)为两个或者三个，靠近所述叶片本体(100)的所述辅助叶片(210)与所述叶片本体(100)平行；相邻的所述辅助叶片(210)相互平行。

8.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，围成所述腔隙(230)的侧壁上设置有凹点或者凸点。

9.一种风机，包括转轴和导流圈，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的轴流风叶，所述叶片本体(100)周向设置在所述转轴上；所述导流圈为环形，所述导流圈环设在所述轴流风叶外，所述导流圈的中心位于所述转轴的中心线上。

10.一种空调室外机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的轴流风叶。

Images