后向离心风轮、离心风机和空调器的制作方法

1.本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种后向离心风轮、离心风机和空调器。


背景技术：

2.当前，后向离心风轮的风叶的尾缘多采用等直径设计。该种设计容易导致风轮中气流向风路中轮盘侧集中，使得局部风速过高，加剧风轮出风不均匀性，进一步诱发噪音问题；也有部分采用变尾缘直径设计的后向离心风轮，但其设计大多基于二维叶片展开，其气动性能与低噪特性均不够优良。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种有利于降低噪音的后向离心风轮、离心风机和空调器。
4.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种后向离心风轮，后向离心风轮包括：
5.轮盘；
6.轮盖，与轮盘沿离心风轮的轴向并排且间隔设置，轮盖上设有进气口；
7.多个叶片，沿离心风轮的周向并排布置且均位于轮盘和轮盖之间，叶片的尾缘与离心叶轮的轴线之间的距离沿由轮盘向轮盖的方向逐渐增大。
8.在一些实施例中，叶片的尾缘的靠近轮盖的一端与离心风轮的轴线的距离为d2
‑
2，叶片的尾缘的靠近轮盘的一端与离心风轮的轴线的距离为d2
‑
1，其中，d2
‑
2/d2
‑
1为1.02
‑
1.2。
9.在一些实施例中，离心风轮的高度为h，其中，d2
‑
1/h为2.2
‑
3.04。
10.在一些实施例中，风轮的进气口的直径为ds，其中，ds/d2
‑
1为0.81
‑
0.95。
11.在一些实施例中，叶片的叶片出口高度为h，h/h为0.65
‑
0.75。
12.在一些实施例中，离心风轮的排气口面积为s
排
，离心风轮的进气口面积为s
进
，s
排
/s
进
为1.25
‑
1.45。
13.在一些实施例中，
14.叶片的叶根部的叶片进口安装角为5度
‑
15度；和/或
15.叶片的叶顶部的叶片进口安装角为5度
‑
25度。
16.在一些实施例中，叶片的叶片进口安装角沿由叶片的叶根部向叶顶部的方向逐渐增大。
17.在一些实施例中，叶片进口安装角沿由叶片的叶根部向叶顶部的方向线性变化。
18.在一些实施例中，
19.叶片的叶根部的叶片出口安装角为35度
‑
45度；和/或
20.叶片的叶顶部的叶片出口安装角为20度
‑
35度。
21.在一些实施例中，叶片的叶片出口安装角沿由叶片的叶根部向叶顶部的方向逐渐减小。
22.在一些实施例中，叶片出口安装角沿由叶片的叶根部向叶顶部的方向变化率逐渐增大。
23.在一些实施例中，叶片的叶片出口边沿由轮盘向轮盖的方向相对于离心叶轮的轴向朝与旋转方向相反的方向倾斜。
24.在一些实施例中，叶片出口沿轮盘向轮盖的方向相对于离心叶轮的轴向的倾角沿由叶片的叶根部向叶顶部的方向逐渐增大。
25.在一些实施例中，叶片的叶片出口边的叶顶部相对于叶片出口边的叶根部在周向上的角度相位差为15
‑
25度。
26.在一些实施例中，倾角的变化率沿靠近叶顶部的方向逐渐增大。
27.在一些实施例中，叶片的尾缘设置有锯齿结构，
28.在一些实施例中，锯齿结构为梯形、三角型和正弦波中的一种。
29.在一些实施例中，叶片的尾缘与离心叶轮的轴线之间的距离沿靠近轮盖的方向线性变化。
30.在一些实施例中，叶片的叶片进口边直径为d1，离心风轮的出口边直径为d2，叶片的内外径比为d1/d2，其中
31.叶片的靠近轮盘的叶根部的内外径比为0.65
‑
0.75；或
32.叶片的靠近轮盖的叶顶部的内外径比为0.65
‑
0.75。
33.在一些实施例中，内外径比由叶根部向叶顶部逐渐增大
34.根据本发明的另一方面，还提供了一种离心风机，离心风机包括上述的后向离心风轮。
35.根据本发明的另一方面，还提供了一种空调器，空调器包括上述的离心风机。
36.应用本发明的技术方案，叶片尾缘采用变直径设计，在叶顶侧采用较大直径，叶根侧采用较小直径，通过对不同叶高处叶型的加功量进行调制平衡，可以适当减缓风轮出口气流的不均匀程度及其掺混程度，有助于抑制噪声。
37.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1示出了本发明的实施例的后向离心风轮的结构示意图；
40.图2示出了本发明的实施例的后向离心风轮的俯视结构示意图；
41.图3a示出了本发明的实施例的后向离心风轮的参数示意图；
42.图3b示出了本发明的实施例的后向离心风轮的叶片的进、出口安装角的示意图；
43.图4示出了本发明的实施例的后向离心风轮的叶片出口倾角的示意图；
44.图5示出了本发明的实施例的后向离心风轮的叶片出口安装角上凸状曲线分布规律图；
45.图6示出了本发明的实施例的后向离心风轮的叶片出口倾角上凸状曲线分布规律图；
46.图7示出了本发明的实施例的后向离心风轮的叶片尾缘的锯齿结构的示意图；以及
47.图8示出了本发明的实施例的后向离心风轮与现有技术的后向离心风轮的技术参数对照图。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.如图1至4所示，本实施例的后向离心风轮包括轮盘1、轮盖4和多个叶片2，轮盖4与轮盘1沿离心风轮的轴向并排且间隔设置，轮盖4上设有进气口6；多个叶片2沿离心风轮的周向并排布置且均位于轮盘1和轮盖4之间，叶片2的尾缘与离心叶轮的轴线之间的距离沿由轮盘1向轮盖4的方向逐渐增大。
50.在一些实施例中，叶片2的尾缘与离心叶轮的轴线之间的距离沿靠近轮盖4的方向线性变化或曲线变化。
51.当前，后向离心风叶的尾缘多采用等直径设计，直径也即叶片到叶轮的轴线之间的距离，该种设计容易导致风轮中气流向风路中轮盘侧集中，使得局部风速过高，加剧风轮出风不均匀性，进一步诱发噪音问题。本实施例中，叶片尾缘采用变直径结合三维叶片设计，在叶顶部采用较大直径，叶根部采用较小直径，通过对不同叶高处叶型的加功量进行调制平衡，可以适当减缓风轮出口气流的不均匀程度及其掺混程度，有助于抑制噪声。
52.如图1所示，叶片2的叶根部21是叶片2的靠近轮盘1的一端，叶片2的叶顶部22是指叶片2的靠近轮盖4的一端。
53.叶片2的尾缘的靠近轮盖4的一端与离心风轮的轴线的距离为d2
‑
2，叶片2的尾缘的靠近轮盘1的一端与离心风轮的轴线的距离为d2
‑
1，优选地，d2
‑
2/d2
‑
1为1.02
‑
1.2。
54.本实施例中，离心风轮外形采用大扁平度设计。离心风轮的高度为h，优选地，d2
‑
1/h为2.2
‑
3.04。将风轮调优成大扁平度、大吸气口及大排气口参数配比，不仅可以充分利用风轮径向尺寸，也可以有效缩短风轮轴向高度。同时在扩大气流通路与保证叶片有效做功区域之间寻求到一平衡点，以获得较优的风轮气动性能及噪声特性。
55.在本实施例中，风轮进气口采用大直径吸气口设计。风轮吸气口直径为ds，ds/d2
‑
1为0.81
‑
0.95。
56.在本实施例中，风轮排气口采用大出口高度设计，叶片2的叶片出口高度为h，h/h为0.65
‑
0.75。
57.在本实施例中，离心风轮的排气口面积为s
排
，离心风轮的进气口面积为s
进
，优选地s
排
/s
进
为1.25
‑
1.45。风轮排气口面积s
排
是以排气口的母线为特征曲线旋转360
°
的锥形面的面积；风轮进气口面积s
进
是以ds为直径的圆面的面积。
58.叶片2的叶片进口直径为d1，离心风轮的外径为d2，叶片的内外径比为d1/d2，其中，叶片2的叶根部的内外径比为0.6
‑
0.75；叶片2的叶顶部的内外径比为0.65
‑
0.8。
59.在一些实施例中，内外径比由叶根部向叶顶部逐渐增大。
60.如图3b所示，以叶片在某一叶高处的二维截面翼型的中型线为基准，该中型线与叶片进口边相交于一点，中型线沿该点的切线与该点对应进口边圆弧切线的旋转方向，所形成的夹角为本专利中的叶片进口安装角。以叶片在某一叶高处的二维截面翼型的中型线为基准，该中型线与叶片进口边相交于一点，中型线沿该点的切线与该点对应进口边圆弧切线的反旋转方向所形成的夹角为本专利中的叶片出口安装角。
61.叶片2的叶根部的叶片进口安装角优选地为5度
‑
15度；叶片2的叶顶部的叶片进口安装角优选地为5度
‑
25度。
62.在一些实施例中，叶片2的叶片进口安装角沿靠近叶片2的叶顶部的方向逐渐增大。优选地，叶片进口安装角沿靠近叶片2的叶顶部的方向线性变化。
63.叶片2的叶根部的叶片出口安装角优选地为35度
‑
45度；叶片2的叶顶部的叶片出口安装角优选地为20度
‑
35度。
64.叶片2的叶片出口安装角沿靠近叶片2的叶顶部的方向逐渐减小。优选地，叶片进口安装角沿靠近叶片2的叶顶部的方向变化率逐渐增加，如图5所示，在以横坐标为向叶顶部的位移，纵坐标为叶片出口安装角的坐标系中，叶片出口安装角的曲线为向上凸出的曲线。
65.叶片2的叶片出口边沿由轮盘1至轮盖4的方向相对于离心叶轮的轴向朝与旋转方向相反的方向倾斜。叶片出口相对于离心叶轮的轴向的倾角沿靠近叶片2的叶顶部的方向逐渐增大。
66.叶片2的叶片出口边的所述叶顶部相对于所述叶片出口边的叶根部在周向上的角度相位差为15
‑
25度。叶片出口边的倾角的变化率沿由叶根部向叶顶部的方向逐渐增加，如图6所示。
67.通过叶片弦长及叶片进、出口安放角、叶片出口倾角的综合寻优，在叶片主体叶根处采用小弦长叶型设计，在叶片主体叶顶处采用大弦长叶型设计，同时，叶片出口安放角及出口倾角采用上凸状曲线分布规律，既可以对不同叶高处的叶型加功量进行调制分配，同时也可以抑制叶片出口靠近轮盖侧产生大范围的“射流
‑
尾迹”结构，造成较大的动量亏损，及诱发的气动噪声问题。
68.由于变直径设计会带来一定风量衰减，本发明中，在叶片出口边增设尾缘锯齿，可一定程度上改善变径设计带来的风量衰减效应。同时可以提升边界层抗分离能力，提升风轮做功效率，改善运转气动噪音，还可以一定程度上降低相同技术指标下的风叶材料成本。
69.叶片的出口边位于叶片的尾缘。叶片2的尾缘设置有锯齿结构，锯齿结构为梯形、三角型和正弦波中的一种。如图7所示，梯形的上底的长度为c，梯形的下底的长度为d，梯形的腰的长度为e，其中e/d2为0.004
‑
0.022；d/d2为0.004
‑
0.022；c/d2的优选区间为0.002
‑
0.07。
70.在本实施例中，叶片截面采用仿长耳鸮翼型作为基础翼型，并进一步进行变形设计，对其加厚分布规律进行修正，提升翼型中后段结构强度。
71.如图8所示，横坐标为风量，纵坐标为噪音，本实施例的后向离心风轮相对于现有
技术的离心风机增大风量，提升风轮做功效率，降低功耗，显著改善风噪水平，同时降低风轮材料成本。
72.根据本发明的另一方面，还提供了一种离心风机，离心风机包括上述的后向离心风轮。
73.根据本发明的另一方面，还提供了一种空调器，该空调器包括上述的离心风机。
74.以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，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。