一种风轮、离心风机及干衣设备的制作方法

1.本技术涉及风机技术领域，尤其涉及一种风轮、离心风机及干衣设备。


背景技术：

2.以干衣机为例，风轮旋转作用导致的气动噪声是干衣机噪声的主要来源，而干衣机中的风轮产生的噪声投诉问题也日渐增加。相关技术中，风轮的叶片主要采用等厚设计，也就是说，叶片从前缘至后缘的厚度均是相同的，导致流道内的压力损失较大，进而产生较大的气动噪声。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种降低压力损失和气动噪声的风轮、离心风机及干衣设备。
4.为达到上述目的，本技术实施例一种风轮，用于离心风机，风轮包括端盘以及设置于所述端盘一侧的多个叶片，所述多个叶片围绕所述风轮的转动中心线间隔布置以形成环状结构，所述环状结构远离所述端盘的一端为进气端，相邻两所述叶片之间的间隙为出风通道，从所述叶片的前缘至后缘的方向，所述叶片的厚度逐渐减小。
5.一些实施方案中，所述叶片的型线包括位于迎风侧的第一圆弧和位于背风侧的第二圆弧，所述第一圆弧和所述第二圆弧偏心设置。
6.一些实施方案中，所述环状结构的内径和外径之比为0.78～0.84。
7.一些实施方案中，所述叶片背离所述端盘的一端的前缘处设置有圆弧过渡区，所述圆弧过渡区的半径与所述风轮沿轴向的宽度之比为0.05～0.08。
8.一些实施方案中，所述叶片的厚度为1mm～2mm。
9.一些实施方案中，所述叶片的进口角为80
°
～96
°
。
10.一些实施方案中，所述叶片的出口角为135
°
～150
°
。
11.一些实施方案中，所述风轮包括端环，所述端环连接于所述环状结构背离所述端盘的一端；沿所述风轮的周向，所述端环的周向外表面与所述叶片的外表面齐平；沿所述风轮的轴向，所述叶片的端面所述端环的端面齐平。
12.本技术实施例的第二方面提供一种离心风机，包括蜗壳以及上述任一实施例的所述风轮，所述风轮转动地设置于所述蜗壳内。
13.本技术实施例的第三方面提供一种干衣设备，包括上述任一实施例的所述离心风机、相互连通的干衣气流通道和衣物处理腔，所述离心风机设置于所述干衣气流通道上以使所述干衣气流通道中的空气产生定向运动。
14.本技术实施例的风轮，由于叶片的厚度逐渐减小，使得出风通道的流通面积沿气流流动方向逐渐增大，也就是说，出风通道形成一个扩压风道，如此能够降低出风通道内风速，减小气流与叶片表面的摩擦力，降低出风通道的压力损失，降低出风通道内的逆压梯度，从而减少叶片后缘产生流动分离的可能性，减小气流能量损失以及降低气动噪声。
附图说明
15.图1为本技术一实施例的风轮的结构示意图；
16.图2为图1另一视角的示意图，其中，虚线和箭头示意气流流动方向；
17.图3为图2的右视图；
18.图4为图2中省略部分结构后的示意图；
19.图5为本技术一实施例的叶片型线的拟合示意图，其中，只示出了一个叶片；
20.图6为图5中的叶片处的局部放大示意图。
21.附图标记说明
22.端盘10；端环20；叶片30；出风通道30a；圆弧过渡区30b；第一型线301；第二型线302；前缘30e，后缘30f
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术宗旨的解释说明，不应视为对本技术的不当限制。
24.在本技术实施例的描述中的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
25.本技术实施例提供一种风轮，用于离心风机。请参阅图1，风轮包括端盘10、设置于端盘10一侧的多个叶片30，多个叶片30围绕风轮的转动中心线(简化为图4和图5中的o点)间隔布置以形成环状结构，环状结构远离端盘10的一端为进气端，相邻两叶片30之间的间隙为出风通道30a，请参阅图6，从叶片30的前缘30e至后缘30f的方向，叶片30的厚度逐渐减小。
26.风轮的工作原理为：气流沿环状结构背离端盘10的一端进入环状结构的中间区域，例如，气流沿图3的左方进入环状结构内；当风轮高速转动时，各个出风通道30a中的气流被高速甩出风轮，造成环状结构中间区域形成负压，外界空气在负压作用下被吸入风轮中，此后又被甩出风轮，如此循环。也就是说，气流沿风轮的轴向进入风轮，沿风轮的圆周方向排出。
27.需要说明的是，风轮在转动过程中，气流在出风通道30a内是从压力低的地方流向压力高的地方，即气流在出风通道30a内具有逆压梯度。对于叶片30壁面边界层，如果沿主流方向存在逆压梯度，在边界层外的主流能够以减小动能来提高压强，但在边界层内，流动由于受粘性阻滞已经失去了部分动能，所以在逆压梯度下，假定沿叶片30壁面的法向压力梯度为零，则边界层内的流动速度减小的比例比边界层外更大，结果其速度型沿流动方向变得越来越瘦。与此同时，叶片30壁面上的摩擦应力也随着逆压梯度的增加而减少，当该压力梯度足够大时，邻近叶片30壁面附近的流动的气流的动能已不足以来提供所需要的压强，此时就会形成靠近叶片30壁面附近流动的流体反向流动，而远离叶片30壁面的主流仍按照原方向流动，出现流动分离的现象，如此会加剧气流间以及气流与叶片30壁面间的碰撞摩擦，形成较大的气流能量损失和较大的气动噪声。
28.本技术实施例的风轮，由于叶片30的厚度d逐渐减小，使得出风通道30a的流通面积沿气流流动方向逐渐增大，也就是说，出风通道30a形成一个扩压风道，如此能够降低出风通道30a内风速，减小气流与叶片30表面的摩擦力，降低出风通道30a的压力损失，降低出风通道30a内的逆压梯度，从而减少叶片30d的后缘30f产生流动分离的可能性，减小气流能量损失以及降低气动噪声。
29.一实施例中，请参阅图4，环状结构的内径r1和外径r2之比为0.78～0.84，即r1/r2＝0.78～0.84。需要说明的是，环状结构的内径r1为叶片30的前缘30e与风轮30的转动中心线的距离，环状结构的外径r2为叶片30的后缘30f与风轮30的转动中心线的距离。本技术实施例的内径和外径之比大于相关技术中的风轮的内外径之比。例如，在环状结构的内径r1相同的情况下，本实施例的环状结构的外径更小，在相同转速的条件下，叶片30d的后缘30f的线速度更小，降低叶片30的后缘30f承受的应力，提升叶片30的结构安全性。例如，在环状结构的外径相同的情况下，本实施例的环状结构的内径更大，使得风轮的进风面积更大，相同流量下，气流的流速相对较小，从而使得出风通道30a内的压力损失小。
30.可以理解的是，本技术实施例提供内径和外径之比的具体实现方式包括如下三种：第一种，在相关技术的风轮尺寸的基础上，只减小外径的尺寸；第二种，在相关技术的风轮尺寸的基础上，只增大内径的尺寸；第三种，在相关技术的风轮尺寸的基础上，既增大内径的尺寸，也减小外径的尺寸，该实施例中，内径更大、外径更小，既增大了风轮的进风面积，又减小了叶片30的后缘30f的线速度。
31.一实施例中，叶片30的厚度d为1mm～2mm，例如，1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm等。也就是说，整个叶片30任意位置处的厚度范围均位于1mm～2mm的范围内。需要说明的是，如果叶片30的厚度太薄，则叶片30的结构强度较差，叶片30容易被撕裂；如果叶片30厚度太厚，则会增加风轮的重量，不仅会增加制造成本且会缩小出风通道30a的流通面积。因此，本技术实施例中，将叶片30的厚度控制在1mm～2mm范围内，能够兼顾结构强度和气流流通面积的需要。
32.请参阅图6，叶片30的型线包括位于迎风侧的第一型线301和位于背风侧的第二型线302。需要说明的是，叶片的型线指的是叶片的轮廓对应的线条。
33.一实施例中，请参阅图6，叶片30的进口角θ为80
°
～96
°
。具体地，叶片30的第一型线301的前缘30e处的切线为直线db，环状结构的内径圆在d处的切线为dn，直线db与位于第一型线301凸侧的直线dn之间的夹角为进口角θ。
34.一实施例中，请参阅图6，叶片30的出口角为135
°
～150
°
，例如，135
°
、136
°
、140
°
、145
°
、147
°
、150
°
等。需要说明的是，叶片30的第一型线301的后缘30f处对应的外径圆c2的切线为fk，叶片30的第一型线301的后缘30f处的切线fk与位于第一型线301凸侧的直线的夹角为出口角β。在该出口角β范围下，风轮可以得到较高的等熵效率和较高的静压比。
35.一实施例中，请参阅图1，叶片30背离端盘10的一端的前缘30e处设置有圆弧过渡区30b，圆弧过渡区30b的半径与风轮沿轴向的宽度l之比为0.05～0.08。该实施例中，圆弧过渡区30b能够增加风轮的进风面积，降低风轮的进气阻力，保证更多气体能够从风轮的进气端进入风轮靠近端盘10的一端，提高风轮效率，同时便于风轮的轻量化设计，风轮的轻量化设计不仅可以降低制造成本，还可以提高离心风机的工作效率。
36.可以理解的是，圆弧过渡区30b的半径不能太大，否则会影响叶片30的做功能力，
因此，本技术实施例中，将两者的比值范围设计为0.05～0.08，可以兼顾进风面积与叶片30做功能力。示例性地，圆弧过渡区30b的半径为3mm，风轮沿轴向的宽度l为44.776，两者的比值为0.067。
37.上述的第一型线301的具体形状不限，例如可以由多段圆弧组成，或者由圆弧和直线段组成等。同理，上述的第二型线302的具体形状不限，例如可以由多段圆弧组成，或者由圆弧和直线段组成等。
38.示例性地，一实施例中，第一型线301和第二型线302均为圆弧，即叶片30的型线包括位于迎风侧的第一圆弧和位于背风侧的第二圆弧，第一圆弧和第二圆弧偏心设置。具体地，第一型线301对应第一圆心，第二型线302对应第二圆心，第一圆心和第二圆心偏心设置。该实施例中，第一型线301和第二型线302由圆弧生成，型线简单，便于模具制造成型。
39.一实施例中，请参阅图1，风轮包括端环20，端环20连接于环状结构背离端盘10的一端，也就是说，每一叶片30背离端盘10的一端均与端环20连接。端环20能够增加叶片30的刚度，避免叶片30呈悬臂支撑结构，改善叶片30的受力条件，延长叶片30的使用寿命。
40.一实施例中，请参阅图2和图3，沿风轮的周向，端环20的周向外表面与叶片30的外表面齐平；沿风轮的轴向，端环20的端面与叶片30的端面齐平。需要说明的是，图2中，叶片30沿径向向外的一部分被端环20遮挡。该实施例中，端环20不会额外增大风轮的外观尺寸，且还能使得风轮的外观整齐美观。
41.需要说明的是，所述的端环20的端面与叶片30的端面齐平指的是，叶片30的端面中未与端环30连接的区域与端环30的端面齐平。
42.上述风轮的叶片的型线的拟合方法不限，可以根据任何适当的拟合方法获得。示例性地，一实施例中，请参阅图5和图6，上述风轮的叶片型线拟合方法包括如下步骤。
43.s1：设定风轮的圆心o，以圆心o为圆心，以r1为半径画风轮的内径圆c1，以r2为半径画风轮的外径圆c2。内径圆c1和外径圆c2为同心圆。内径圆c1为上述环状结构的内径圆，外径圆c2为上述环状结构的外径圆。
44.s2：画经过圆心o的直线oa，直线oa与内径圆c1相交于d点。需要说明的是，直线oa画的长度不限，只要能够与内径圆c1相交即可。在一些实施例中，直线oa的长度可以与直线od长度相同，即a点和d点重合。
45.s3：确定圆心e点，以圆心e点为圆心且以r1为半径画圆弧c3，圆弧c3与内径圆c1相交于d点且与交外径圆c2相交于f点，弧线df为叶片30的第一型线301。
46.s5：确定圆心g点，圆心g点与圆心e点偏心设置，也就是说，g点与e点不重合；以圆心g点为圆心以r2为半径画圆弧c4，圆弧c4与内径圆c1相交于h点且与交外径圆c2相交于i点，弧线hi为叶片30的第二型线302。
47.曲线dfih即为叶片30的型线。
48.可以理解的，重复上述步骤，依次画出其余叶片，或者，根据相邻叶片之间的间距对应的圆心角，将上述已画出的叶片进行旋转复制以画出其余叶片。
49.上述确定圆心e点的方式不限，示例性地，一实施例中，确定圆心e点的步骤具体包括：根据进口角θ画第一型线301的切线db，以d点为起点，做切线db的垂线de，在垂线de上，与d点相距r1的点为圆心e点。需要说明的是，根据在垂线de上，与d点相距r1的点有两个点，需要根据风轮实际的旋向来决定选取哪个点作为e点。例如，以附图6为例，如果风轮需要逆
时针转动，则e点会在d点的左侧。如果风轮需要顺时针转动，则e点会在d点的右侧。
50.需要说明的是，r1决定了叶片30的出口角，调节r1的大小可以改变出口角β的大小，以使得出口角β保持在合适范围。
51.上述确定圆心g点的确定方式不限，示例性地，一实施例中，确定圆心g点的步骤具体包括：以e点为起点，做线段de的垂线eg，在垂线eg上，以e点为起点，与e点相距h1的点为圆心g点。需要说明的是，在垂线eg上，与e点相距h1的点有两个点，其中，其中一个点会导致叶片30的厚度从前缘至后缘逐渐增大，该点应舍弃，例如，以图6为例，在e点上方的点应舍弃，在e点下方的点才能作为圆心g点，以满足叶片30的厚度从前缘至后缘逐渐减小。
52.需要说明的是，距离h1和r2共同决定了叶片30的厚度。
53.本技术实施例还提供一种离心风机，包括蜗壳以及上述任一的风轮，风轮转动地设置于蜗壳内。
54.本技术实施例的离心风机可以用于任何适当的场合。示例性地，以离心风机用于干衣设备为例进行描述。
55.本技术实施例提供一种干衣设备，干衣设备包括上述任一实施例的离心风机、相互连通的干衣气流通道和衣物处理腔，待干燥的衣物可以放置于衣物处理腔内，离心风机设置于干衣气流通道上以使干衣气流通道中的空气产生定向运动，以带走衣物处理腔中的湿空气。
56.一些实施例中，还可以在干衣气流通道上设置加热器，以通过热气流烘干衣物。
57.干衣设备可以是干衣机或洗干一体机。其中，干衣设备可以是波轮式的干衣设备，也可以是滚筒式的干衣设备，还可以是柜式干衣机等，在此不做限制。
58.本技术提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
59.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。