專利名稱：風(fēng)機(jī)用葉輪、使用葉輪的風(fēng)機(jī)及使用風(fēng)機(jī)的空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在空調(diào)器等風(fēng)機(jī)上使用的葉輪及使用該葉輪的風(fēng)機(jī)以及使用該風(fēng)機(jī)的空調(diào)器，尤其涉及該葉輪的葉片形狀。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的空調(diào)器用風(fēng)機(jī)葉輪如圖1所示，在略呈圓錐臺(tái)狀的輪轂3的周圍呈放射狀設(shè)置由多片組成的葉片2，箭頭表示旋轉(zhuǎn)方向；大部分氣流流入葉片2的前緣6，并從后緣7流出，葉輪1以這樣的方式鼓吹空氣。圖2是葉輪1的葉片2旋轉(zhuǎn)軌跡面的局部圖。在圖2中，葉片2前緣6所劃出的旋轉(zhuǎn)面在其上半部和下半部分別相對(duì)于迎風(fēng)面呈凹狀和凸?fàn)?。葉片2的上半部限定為圍繞葉片中部與葉端8之間的部分，而葉片2的下半部限定為圍繞葉片中部與輪轂3之間的部分。B-B線表示氣流沿箭頭方向流動(dòng)的流路中心。C-C線表示輪轂中心、葉輪1的旋轉(zhuǎn)中心。圖3是沿圖1中的A-A線剖開的剖視圖。葉片2的徑向橫截面2在葉片上半部和下半部分別相對(duì)于迎風(fēng)面呈凹狀和凸?fàn)?。但是，在所述上半部分呈凹狀的曲線的曲率半徑，在空調(diào)用風(fēng)機(jī)葉片2的任意半徑方向斷面部均以大致相同的值構(gòu)成葉輪。所以在風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于在葉片2的葉端8附件發(fā)生且在后緣附近從葉片的負(fù)壓面剝離的葉片端渦流的控制受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的技術(shù)方案在于解決上述傳統(tǒng)的問(wèn)題，提供一種減少由渦流剝離帶來(lái)的氣動(dòng)損失、噪音更低的空調(diào)用風(fēng)機(jī)葉輪。另外，還可以使葉輪的靜壓效率提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種風(fēng)機(jī)葉輪，所述葉輪具有一安裝有多個(gè)葉片的輪轂，將所述葉片的半徑方向的斷面形狀做成在葉端側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凹狀曲線，在輪轂側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凸?fàn)钋€；其特征在于，所述葉端側(cè)處的凹狀曲線的曲率半徑，在葉片沿半徑方向的斷面上具有不同的值；且隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，曲率半徑逐漸減小。
特別地，所述輪轂側(cè)處的凸?fàn)钋€的曲率半徑隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，亦逐漸減小。
特別地，在所述葉片的負(fù)壓面上分布有凹點(diǎn)。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)從葉片的壓力面向負(fù)壓面產(chǎn)生的泄漏氣流，使在葉片葉端附近的負(fù)壓面發(fā)生的葉端渦流的生成，并沿葉片旋轉(zhuǎn)的相反方向從前緣側(cè)流向后緣側(cè)的過(guò)程中在后緣附近從負(fù)壓面剝離，但在葉片葉端側(cè)附近的所述凹狀曲線部得到抑制，以實(shí)現(xiàn)低噪音化。即，葉片端渦流在葉片的負(fù)壓面發(fā)生，而在葉片弦長(zhǎng)的中央附近靠后緣的位置從葉片的負(fù)壓面剝離，所述凹狀曲線的曲率半徑的隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡逐漸減小，所以可以抑制該葉片端渦流剝離的現(xiàn)象。在所述葉片的負(fù)壓面上分布有凹點(diǎn)的設(shè)計(jì)也是為了抑制該葉片端渦流剝離；因而可以減少由渦流剝離帶來(lái)的氣動(dòng)損失，進(jìn)一步提高效率。同時(shí)，所述葉片輪轂側(cè)處的凸?fàn)钋€的曲率半徑隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，亦逐漸減小的特點(diǎn)，使得葉片在高負(fù)荷工作狀態(tài)下可使沿徑向吸入的氣流較平滑，從而起到增大靜壓力的作用。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的葉輪的平面示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的葉輪旋轉(zhuǎn)軌跡的局部示意圖；圖3是沿圖1中A-A線剖開的剖視圖；圖4A是本發(fā)明實(shí)施例用葉輪的平面示意圖；圖4B是圖4A側(cè)面局部示意圖；圖5A是沿圖4A中B-O線剖開的剖視圖；圖5B是沿圖4A中C-O線剖開的剖視圖；圖5C是沿圖4A中D-O線剖開的剖視圖；圖6是沿圖4A中E-E線剖開的剖視圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例用葉輪與一種傳統(tǒng)葉輪的特性比對(duì)曲線圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例用葉輪的噪音頻譜圖；圖9是一種傳統(tǒng)葉輪的噪音頻譜圖；具體實(shí)施方式
如圖4A所示，空調(diào)用風(fēng)機(jī)葉輪1是以截面大致呈圓錐臺(tái)狀的輪轂3為中心，呈放射狀的設(shè)有3枚葉片2；3枚葉片2具有相同的形狀，且各葉片2均布在輪轂3上。箭頭表示旋轉(zhuǎn)葉輪方向。
如圖4A所示，所述葉片2的形狀大致呈扇環(huán)形，所述葉片的后緣4在葉片的輪轂3的根部至葉片中部呈凸形曲線，在葉片中部至葉片葉端5呈凹形曲線。在葉片的前緣6靠近葉端5的部分，有一個(gè)三角形的輔助葉片7；輔助葉片的端7a點(diǎn)在葉片前緣6與葉端5的交點(diǎn)處重合，而且所述三角形的輔助葉片7的一邊與所述前緣6緊貼并一體設(shè)置。采用上述結(jié)構(gòu)，將三角形的輔助葉片的前端作為起點(diǎn)，葉片端渦流在葉片的負(fù)壓面呈圓錐狀生成，并且該葉片端渦流在葉片中部剝離流去。即該三角形的葉片具有規(guī)定在其前端處生成葉片端渦流的作用。因此，三角形的葉片規(guī)定了該葉片端渦流在葉片的葉端附近的負(fù)壓面處發(fā)生的狀態(tài)及葉片端渦流與葉片剝離流去的狀態(tài)。故三角形的葉片具有使對(duì)轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的后方葉片的葉端渦流的影響為最小限度的作用；使各葉片進(jìn)入的流入空氣最為平滑，后方葉片上更難以產(chǎn)生空氣剝離和失速等不穩(wěn)定現(xiàn)象。當(dāng)然，沒有三角形輔助葉片，本發(fā)明也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明地目的。
在所述葉片2的負(fù)壓面8上還按照一定的規(guī)律分布著一定形狀的凹點(diǎn)9。這些凹點(diǎn)9可以是均勻分布于整個(gè)葉片的負(fù)壓面8，也可以只分布在葉片中部至葉片葉端5呈凹形曲線部分。凹點(diǎn)9可以是圓形，也可以是橢圓形。在所述葉片的負(fù)壓面8上分布有凹點(diǎn)的設(shè)計(jì)也是為了抑制該葉片端渦流剝離。
圖4B是圖4A側(cè)面局部示意圖；該圖中示出了所述葉片與所述輪轂之間具有一扭角φ。為減小前一葉片剝離的氣流對(duì)后一葉片進(jìn)入的流入空氣的影響，所述葉片與所述輪轂之間的扭角φ的取值范圍為大于等于30度、小于等于60度；最佳為45度。
如圖5A、5B、5C所示，將葉片2的半徑方向的斷面形狀做成在葉片沿連接前緣和后緣的流路中心線E-E附近至葉端的負(fù)壓面?zhèn)葹榘紶钋€，在葉片沿連接前緣和后緣的流路中心線E-E附近至輪轂3的負(fù)壓面?zhèn)葹橥範(fàn)钋€。而且在葉片沿連接前緣和后緣的流路中心線E-E附近至所述葉端5側(cè)處的凹狀曲線的曲率半徑，在葉片沿半徑方向的斷面上具有不同的值；且隨著所述葉片的前緣6側(cè)向后緣4側(cè)的過(guò)渡，曲率半徑逐漸減小。即，設(shè)葉片2的前緣6附近的半徑方向斷面部的曲率半徑為R1、葉片2的弦長(zhǎng)的中央附近的半徑方向的曲率半徑為R2、葉片2的后緣4附近的半徑方向斷面部的曲率半徑為R3時(shí)，曲率半徑大小關(guān)系為R1＞R2＞R3。以上的曲率半徑大小關(guān)系是以3個(gè)半徑方向斷面部為代表加以說(shuō)明，從氣動(dòng)力方面的考慮，任意半徑方向斷面部的曲率半徑要根據(jù)上述關(guān)系圓滑的構(gòu)成葉片。
所述葉片輪轂3側(cè)處的凸?fàn)钋€的曲率半徑隨著所述葉片的前緣6側(cè)向后緣4側(cè)的過(guò)渡，亦逐漸減小。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)從葉片2的壓力面10向負(fù)壓面8產(chǎn)生的泄漏氣流，使在葉片葉端5附近的負(fù)壓面8發(fā)生的葉端渦流的生成，并沿葉片旋轉(zhuǎn)的相反方向從前緣6側(cè)流向后緣4側(cè)的過(guò)程中在后緣4附近從負(fù)壓面8剝離，但在葉片葉端側(cè)附近的所述凹狀曲線部得到抑制，以實(shí)現(xiàn)低噪音化。即，葉片端渦流在葉片的負(fù)壓面8發(fā)生，而在葉片弦長(zhǎng)的中央附件靠后緣4的位置從葉片的負(fù)壓面8剝離，所述凹狀曲線的曲率半徑的隨著所述葉片的前緣6側(cè)向后緣4側(cè)的過(guò)渡逐漸減小，所以可以抑制該葉片端渦流剝離的現(xiàn)象。因而可以減少由渦流剝離帶來(lái)的氣動(dòng)損失，進(jìn)一步提高效率。同時(shí)，所述葉片輪轂3側(cè)處的凸?fàn)钋€的曲率半徑隨著所述葉片的前緣6側(cè)向后緣4側(cè)的過(guò)渡，亦逐漸減小的特點(diǎn)，使得葉片在高負(fù)荷工作狀態(tài)下可使沿徑向吸入的氣流較平滑，從而起到增大靜壓力的作用。
如圖6所示，為沿圖4A中E-E線剖開的剖視圖；葉片沿連接前緣和后緣的流路中心線E-E而剖開的橫截面形狀呈弧狀，所述葉片2除了在前緣6部分比較厚外，為比較均勻的薄斷面；從所述前緣6到所述后緣4過(guò)渡的過(guò)程，我們還可以看到，葉片的曲率半徑R4是逐漸的減小。該薄斷面的內(nèi)側(cè)為壓力面10，外側(cè)為負(fù)壓面8。當(dāng)然，也可采用其他的葉片翼形，如具有拱形的前緣和尖銳的后緣的厚葉片。這樣的結(jié)構(gòu)能夠使從沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反方向的前一葉片剝離的氣流減小對(duì)后一葉片進(jìn)入的流入空氣的影響，后方葉片上更難以產(chǎn)生空氣剝離和失速等不穩(wěn)定現(xiàn)象。
如圖7所示，是本發(fā)明實(shí)施例用葉輪與一種傳統(tǒng)葉輪的特性比對(duì)曲線圖。實(shí)驗(yàn)中采用葉片外徑為410毫米的葉輪；在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定的條件下，相對(duì)于風(fēng)量的靜壓和噪音特性表示在該曲線圖中。在該圖中，橫坐標(biāo)表示風(fēng)量，左側(cè)縱坐標(biāo)表示靜壓力，右側(cè)縱坐標(biāo)表示噪音。
如該實(shí)驗(yàn)所表明的，本發(fā)明葉輪的噪音在開放風(fēng)量點(diǎn)Q1處比傳統(tǒng)葉輪低2分貝，而且，本發(fā)明葉輪的噪音在68％開放風(fēng)量的Q2點(diǎn)為止一直都處于較低的水平。關(guān)于靜壓力，本發(fā)明葉輪在60％開放風(fēng)量的Q3點(diǎn)處比傳統(tǒng)葉輪上升了32％。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例用葉輪的噪音頻譜圖；圖9是一種傳統(tǒng)葉輪的噪音頻譜圖；兩圖中的噪音是在開放風(fēng)量點(diǎn)Q1測(cè)量。
這種風(fēng)機(jī)用葉輪的葉片數(shù)還可以是2片、4片或5片等，即多片。所述輪轂也可以是普通的圓柱狀。
一種風(fēng)機(jī)，包括電機(jī)和與所述電機(jī)連接的葉輪，所述葉輪采用具有上述特征的葉輪1。
一種空調(diào)器，包括室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)，所述室外機(jī)具有風(fēng)機(jī)和熱交換器；風(fēng)機(jī)用于促進(jìn)所述熱交換器的換熱。所述風(fēng)機(jī)，包括電機(jī)和與所述電機(jī)連接的葉輪，所述葉輪采用具有上述特征的葉輪1。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)機(jī)葉輪，所述葉輪具有一安裝有多個(gè)葉片的輪轂，將所述葉片的半徑方向的斷面形狀做成在葉端側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凹狀曲線，在輪轂側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凸?fàn)钋€；其特征在于，所述葉端側(cè)處的凹狀曲線的曲率半徑，在葉片沿半徑方向的斷面上具有不同的值；且隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，曲率半徑逐漸減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，所述輪轂側(cè)處的凸?fàn)钋€的曲率半徑隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，亦逐漸減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，在所述葉片的負(fù)壓面上分布有凹點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，所述葉片的后緣在葉片的輪轂的根部至葉片中部呈凸形曲線，在葉片中部至葉片葉端呈凹形曲線；
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，在葉片的前緣靠近葉端的部分，有一個(gè)三角形的輔助葉片；輔助葉片的一點(diǎn)在葉片前緣與葉端的交點(diǎn)處重合，而且所述三角形的輔助葉片的一邊與所述前緣緊貼并一體設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，葉片沿連接前緣和后緣的流路中心線而剖開的橫截面形狀呈弧狀，隨著從葉片所述前緣到所述后緣過(guò)渡，葉片的曲率半徑是逐漸的減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，所述葉片與所述輪轂之間的扭角大于等于30度、小于等于60度；
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，所述葉片與所述輪轂之間的扭角為45度。
9.一種風(fēng)機(jī)，包括電機(jī)和與所述電機(jī)連接的葉輪，所述葉輪具有一安裝有多個(gè)葉片的輪轂，將所述葉片的半徑方向的斷面形狀做成在葉端側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凹狀曲線，在輪轂側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凸?fàn)钋€；其特征在于，所述葉端側(cè)處的凹狀曲線的曲率半徑，在葉片沿半徑方向的斷面上具有不同的值；且隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，曲率半徑逐漸減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述輪轂側(cè)處的凸?fàn)钋€的曲率半徑隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，亦逐漸減小。
11.一種空調(diào)器，包括室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)，所述室外機(jī)具有風(fēng)機(jī)和熱交換器；風(fēng)機(jī)用于促進(jìn)所述熱交換器的換熱。所述風(fēng)機(jī)，包括電機(jī)和與所述電機(jī)連接的葉輪，所述葉輪具有一安裝有多個(gè)葉片的輪轂，將所述葉片的半徑方向的斷面形狀做成在葉端側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凹狀曲線，在輪轂側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凸?fàn)钋€；其特征在于，所述葉端側(cè)處的凹狀曲線的曲率半徑，在葉片沿半徑方向的斷面上具有不同的值；且隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，曲率半徑逐漸減小。
全文摘要
本發(fā)明涉及在空調(diào)器等風(fēng)機(jī)上使用的葉輪及使用該葉輪的風(fēng)機(jī)以及使用該風(fēng)機(jī)的空調(diào)器，尤其涉及該葉輪的葉片形狀。一種風(fēng)機(jī)葉輪，所述葉輪具有一安裝有多個(gè)葉片的輪轂，將所述葉片的半徑方向的斷面形狀做成在葉端側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凹狀曲線，在輪轂側(cè)對(duì)著負(fù)壓面構(gòu)成凸?fàn)钋€；所述葉端側(cè)處的凹狀曲線的曲率半徑，在葉片沿半徑方向的斷面上具有不同的值；且隨著所述葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)的過(guò)渡，曲率半徑逐漸減小。由于采用上述結(jié)構(gòu)，所以可以抑制該葉片端渦流剝離的現(xiàn)象，以實(shí)現(xiàn)低噪音化。
文檔編號(hào)F04D29/38GK1629498SQ20031011254
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者黃輝, 金海元, 袁國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:珠海格力電器股份有限公司