一种叶轮和叶轮组的制作方法

1.本发明涉及一种利用旋转产生风力的部件，特别是在制冷或高温环境下使用的叶轮。


背景技术：

2.叶轮是设置有叶片(或扇叶)的旋转部件，可以在旋转时通过转动的叶片搅动周围的气体或液体使其产生流动，在很多生产、生活领域得到广泛应用。
3.在常温情况下，叶轮可以正常工作，但在非常温情况下，叶轮的工作状态会面临严峻的考验。例如在高温环境下，高温外部环境使得叶轮本身温度升高。当升高的一定温度后，叶轮本身的材质的属性会发生变化，例如强度降低等，这种变化使得叶轮使用寿命低，甚至无法适应工作要求。再例如在空调领域，通常空调设备需要设置冷源以及以叶轮为主的空气输送设备来实现既定的调节温度的功能，但冷源和空气输送设备会占据较大空间，这不利于空调设备的合理布置。特别是在民用空调设备领域，消费者越来越追求体积小巧的空调设备，现有的技术难以更多地满足这种需求。另外，空气输送设备产生的风需要通过冷源的热交换部件进行热交换，会产生较大的风阻，增加了能耗。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的高温环境下叶轮无法适应工作要求，以及空调设备体积较大和能耗大的问题，本发明提供了一种叶轮和叶轮组。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种叶轮，包括呈圆筒形的叶轮主体，和设置在所述叶轮主体的两端的第一叶轮端部和第二叶轮端部；在所述叶轮主体的侧壁位置设置有主体扇叶；所述主体扇叶呈长条状，所述主体扇叶自所述第一叶轮端部延伸到所述第二叶轮端部设置；在所述主体扇叶中设置有扇叶介质流动通道；在所述第一叶轮端部内设置有第一端部介质流动通道，和/或在所述第二叶轮端部内设置有第二端部介质流动通道；所述扇叶介质流动通道与所述第一端部介质流动通道和/或所述第二端部介质流动通道连通。
7.可选地，在所述第一叶轮端部设置有与所述第一端部介质流动通道连通的介质入口，在所述第二叶轮端部设置有与所述第二端部介质流动通道连通的介质出口。
8.可选地，所述第二叶轮端部包括锥段；所述锥段的径向尺寸自邻近所述叶轮主体向远离所述叶轮主体方向逐渐减少；在所述锥段内设置的所述第二端部介质流动通道沿自邻近所述叶轮主体向远离所述叶轮主体方向延伸设置。
9.可选地，所述第一端部介质流动通道和/或第二端部介质流动通道包括介质汇集容腔。
10.可选地，在所述第一叶轮端部设置有第一端部扇叶；和/或在所述第二叶轮端部设置有第二端部扇叶。
11.可选地，在所述第一端部扇叶和/或所述第二端部扇叶内设置有与所述扇叶介质
流动通道连通的端部扇叶介质流动通道；在所述端部扇叶介质流动通道的内壁设置有泡沫金属层或蜂窝结构金属层。
12.可选地，在所述第一端部扇叶和/或所述第二端部扇叶外部缠绕设置有电热丝。
13.可选地，在所述第一叶轮端部设置有与所述第一端部介质流动通道连通的介质入口和介质出口；或在所述第二叶轮端部设置有与所述第二端部介质流动通道连通的介质入口和介质出口。
14.可选地，在所述扇叶介质流动通道的内壁上设置有泡沫金属层或蜂窝结构金属层。
15.可选地，在所述主体扇叶外部缠绕设置有电热丝。
16.可选地，在所述叶轮主体外侧设置有壳体；在所述壳体内设置有壳体介质流动通道。
17.叶轮组，包括若干如前所述叶轮，所述叶轮串联设置。
18.本发明的技术效果如下：
19.本发明的叶轮和叶轮组，在叶轮的主体扇叶与叶轮端部(第一叶轮端部和/或第二叶轮端部)中设置有相通的介质流动通道(扇叶介质流动通道、第一端部介质流动通道、第二端部介质流动通道)，可以根据叶轮(叶轮组)的工作环境在介质流动通道中通入各种介质。例如在高温环境中，介质流动通道中通入冷却介质，对叶轮(叶轮组)及时进行冷却，以使得叶轮(叶轮组)本体的温度不会由于环境温度的升高而升高，从而使得叶轮(叶轮组)材质的属性稳定，提高叶轮(叶轮组)的使用寿命，满足使用要求。再例如在空调设备中，在叶轮(叶轮组)的介质流动通道中通入冷却介质，使得叶轮在输送空气的过程中同时能够对空气进行冷却。这就可以简化冷源，使得叶轮(叶轮组)能够同时承担冷源和空气输送的功能，从而有效降低空调设备的体积，也避免了热交换部件的存在产生的额外能耗。综上，本发明的技术方案实现了本发明的目的。
20.上述可选方式所具有的进一步效果，将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
21.图1为本发明的叶轮的第一个实施例的正视剖视图。
22.图2为图1所示实施例的立体图。
23.图3为本发明的叶轮的第二个实施例的正视剖视图。
24.图4为图3所示实施例的立体图。
25.图5为本发明的叶轮的第三个实施例的正视剖视图。
26.图6为图5所示实施例的第一个立体图。
27.图7为图5所示实施例的第二个立体图。
28.图8为本发明的叶轮的第四个实施例的正视剖视图。
29.图9为图8所示实施例的立体图。
30.图10为本发明的叶轮的第五个实施例的正视剖视图。
31.图11为图10所示实施例的立体图。
32.图12为本发明的叶轮组的第一个实施例的正视剖视图。
33.图13为图12所示实施例的局部放大图。
34.图14为本发明的叶轮组的第二个实施例的正视剖视图。
35.图15为图14所示实施例中一个叶轮的立体剖视图。
36.图16为图14所示实施例中另一个叶轮的立体剖视图。
37.图中标识说明如下：
38.101、介质入口；102、第一端部介质流动通道；103、第一叶轮端部；104、主体扇叶；105、第二叶轮端部；106、第二端部介质流动通道；107、介质出口；
39.301、介质入口；302、介质出口；303、第一端部介质进入通道；304、第一端部介质流出通道；305、第一叶轮端部；306、主体扇叶；307、第二叶轮端部；308、主体扇叶；
40.501、介质出口；502、介质入口；503、第一叶轮端部；504、第一端部介质流出通道；505、第一端部介质进入通道；506、主体扇叶；507、第二叶轮端部；508、第二端部扇叶；509、主体扇叶；
41.801、介质入口；802、第一端部介质流动通道；803、第一叶轮端部；804、主体扇叶；805、介质汇集容腔；806、第二叶轮端部；807、第二端部扇叶；808、介质出口；
42.1001、介质入口；1002、第一端部扇叶；1003、介质汇集容腔；1004、主体扇叶；1005、第二叶轮端部；1006、第二端部介质流动通道；1007、介质出口；
43.1201、叶轮；1202、壳体；1203、电机；
44.1301、蜂窝结构金属层；1302、主体扇叶；1303、电热丝；
45.1401、叶轮；1402、叶轮；1403、电机；1404、壳体；
46.1501、隔板；1502、第二叶轮端部；
47.1601、介质入口；1602、介质出口；1603、隔板；1604、第二叶轮端部。
具体实施方式
48.以下结合附图所示的实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
49.图1和图2显示了本发明第一个实施例的具体结构。结合图1和图2可见，本发明的叶轮包括圆筒形的叶轮主体，即由若干主体扇叶104环绕轴线合围而成的圆筒形结构。圆筒形的叶轮主体的两端(所述圆筒的两个底部位置)设置有第一叶轮端部103和第二叶轮端部105。主体扇叶104呈长条形，主体扇叶104的长轴自第一叶轮端部103延伸到第二叶轮端部105。主体扇叶104的长轴互相平行。主体扇叶104内设置有扇叶介质流动通道108。即主体扇叶103为中空结构，该中空的空腔就是扇叶介质流动通道108。叶轮可以以所述圆筒的轴线为旋转中心旋转，叶轮旋转时，主体扇叶103推动空气形成气流。在第一叶轮端部103内部设置有第一端部介质流动通道102，以及连通第一端部介质流动通道102与外部的介质入口101。从图2可见，第一端部介质流动通道102是一个可以汇集介质的空腔，该空腔同时还与扇叶介质流动通道连通。第二叶轮端部105的内部设置有第二端部介质流动通道106。第二端部介质流动通道106也是一个可以汇集介质的空腔，且与扇叶介质流动通道108连通。在第二叶轮端部105上还设置有与第二端部介质流动通道106连通的介质出口107。
50.如图1中带有箭头的线条所示流向，当图1所示实施例处于旋转工作状态时，冷却介质可以通过介质入口101进入，进而通过第一端部介质流动通道102、扇叶介质流动通道108、第二端部介质流动通道106从介质出口107排出。冷却介质可以在叶轮内部和叶轮外部回路构建的流动回路进行循环流动。
51.图3和图4显示了本发明的叶轮的第二个实施例的具体结构。与第一个实施例相同，第二个实施例的叶轮主体也呈圆筒形，叶轮主体的两端设置有第一叶轮端部305和第二叶轮端部307。圆筒的侧壁位置设置长条形的主体扇叶，且主体扇叶的长轴自第一叶轮端部305延伸到第二叶轮端部307。第二叶轮端部307内设置第二端部介质流动通道。在第一叶轮端部305内设置第一端部介质进入通道303和第一端部介质流出通道304。在第一叶轮端部305处，第一端部介质进入通道303和第一端部介质流出通道304互不导通。在第一叶轮端部305上分别设置了介质入口301和介质出口302。介质入口301与第一端部介质进入通道303连通；介质出口302与第一端部介质流出通道304连通。在主体扇叶内设置扇叶介质流动通道，即主体扇叶为中空结构。在本实施例中，主体扇叶分成两组，一组主体扇叶306的扇叶介质流动通道的一端与第一端部介质进入通道303连通，另一端与第二端部介质流动通道连通；另一组主体扇叶308的扇叶介质流动通道的一端与第一端部介质流出通道304连通，另一端与第二端部介质流动通道连通。在叶轮主体上，主体扇叶306和主体扇叶308间隔设置。由此，本实施例构成了从图3所示左端输入并从左端排出流动介质的叶轮内部循环通道。
52.如图3中带有箭头的线条所示流向，当图3和图4所示实施例处于旋转工作状态时，冷却介质可以通过介质入口301进入叶轮，并经第一端部介质进入通道303、主体扇叶306、第二端部介质流动通道、主体扇叶308、第一端部介质流出通道304，最终从介质出口302排出。冷却介质可以在叶轮内部和叶轮外部回路构建的流动回路进行循环流动。
53.图5至图7显示了本发明第三个实施例的具体结构。本实施例与图3所示的第二个实施例的主要结构相同，叶轮主体呈圆筒形，叶轮主体的两端设置有第一叶轮端部503和第二叶轮端部507。圆筒形叶轮主体的侧壁位置设置长条形的主体扇叶，且主体扇叶的长轴自第一叶轮端部503延伸到第二叶轮端部507。第二叶轮端部507呈环状，其中设置了第二端部介质流动通道。在第二叶轮端部507环绕的中心部位设置有辐射状的第二端部扇叶508。在第一叶轮端部503内设置第一端部介质进入通道505和第一端部介质流出通道504。在第一叶轮端部503处，第一端部介质进入通道505和第一端部介质流出通道504互不导通。在第一叶轮端部503上分别设置了介质入口502和介质出口501。介质入口502与第一端部介质进入通道505连通；介质出口501与第一端部介质流出通道504连通。在主体扇叶内设置扇叶介质流动通道，即主体扇叶为中空结构。在本实施例中，主体扇叶分成两组，一组主体扇叶506的扇叶介质流动通道的一端与第一端部介质进入通道505连通，另一端与环状的第二端部介质流动通道连通；另一组主体扇叶509的扇叶介质流动通道的一端与第一端部介质流出通道504连通，另一端与第二端部介质流动通道连通。在叶轮主体上，主体扇叶506和主体扇叶509间隔设置。由此，构成了本实施例从图5所示左端输入、并从左端排出流动介质的叶轮内部循环通道。
54.如图5中带有箭头的线条所示流向，当图5至图7所示实施例处于旋转工作状态时，冷却介质可以通过介质入口502进入叶轮，并经第一端部介质进入通道505、主体扇叶506、第二端部介质流动通道、主体扇叶509、第一端部介质流出通道504，最终从介质出口501排出。冷却介质可以在叶轮内部和叶轮外部回路构建的流动回路进行循环流动。
55.图8和图9显示了本发明第四个实施例的具体结构。本实施例与第一个实施例的主要结构相同。叶轮包括圆筒形的叶轮主体，即由若干主体扇叶804环绕轴线合围而成的圆筒形结构。圆筒形的叶轮主体的两端分别设置有第一叶轮端部803和第二叶轮端部806。主体
扇叶804呈长条形，主体扇叶804的长轴自第一叶轮端部803延伸到第二叶轮端部806。主体扇叶804内设置有扇叶介质流动通道。即主体扇叶804为中空结构，该中空的空腔就是扇叶介质流动通道。叶轮可以以所述圆筒的轴线为旋转中心旋转，叶轮旋转时，主体扇叶804推动空气形成气流。在第一叶轮端部803内部设置有第一端部介质流动通道802，以及连通第一端部介质流动通道802与外部的介质入口801。第一端部介质流动通道802是一个可以汇集介质的空腔，该空腔同时还与扇叶介质流动通道连通。第二叶轮端部806呈环状，在环状的中心部位设置呈辐射状的第二端部扇叶807。第二叶轮端部806的内部设置有介质汇集容腔805。在第二端部扇叶807内设置设置有端部扇叶介质流动通道。第二端部扇叶807内的所述端部扇叶介质流动通道一端与介质汇集容腔805连通，另一端与介质出口808连通。
56.如图8中带有箭头的线条所示流向，当图8所示实施例处于旋转工作状态时，冷却介质可以通过介质入口801进入，进而通过主体扇叶804内的扇叶介质流动通道、介质汇集容腔805、第二端部扇叶807内的所述端部扇叶介质流动通道从介质出口808排出。冷却介质可以在叶轮内部和叶轮外部回路构建的流动回路进行循环流动。
57.图10和图11显示了本发明第五个实施例的具体结构。叶轮包括圆筒形的叶轮主体，即由若干主体扇叶1004环绕轴线合围而成的圆筒形结构。圆筒形的叶轮主体的两端分别设置有第一叶轮端部和第二叶轮端部1005。第一叶轮端部呈环状，在环状的中心部位设置呈辐射状的第一端部扇叶1002。第一叶轮端部的内部设置有介质汇集容腔1003。在第一端部扇叶1002内设置有介质流动通道。第一端部扇叶1002内的所述介质流动通道一端与介质汇集容腔1003连通，另一端与介质入口1001连通。主体扇叶1004呈长条形，主体扇叶1004的长轴自所述第一叶轮端部延伸到第二叶轮端部1005。主体扇叶1004内设置有扇叶介质流动通道。即主体扇叶1004为中空结构，该中空的空腔就是扇叶介质流动通道。叶轮可以以所述圆筒的轴线为旋转中心旋转，叶轮旋转时，主体扇叶1004推动空气形成气流。所述扇叶介质流动通道一端与介质汇集容腔1003连通，另一端与第二叶轮端部1005内的第二端部介质流动通道1006连通。第二端部介质流动通道1006还与设置在第二叶轮端部1005的介质出口1007连通。第二叶轮端部1005为锥段，即第二叶轮端部1005的主体呈锥形，即该部分的径向尺寸自图10中的左侧向右侧方向逐渐减少。
58.如图11中带有箭头的线条所示流向，当图11所示实施例处于旋转工作状态时，冷却介质可以通过介质入口1001进入，进而通过第一端部扇叶1002内的所述介质流动通道、介质汇集容腔1003、主体扇叶1004内的所述扇叶介质流动通道、第二端部介质流动通道1006从介质出口1007排出。冷却介质可以在叶轮内部和叶轮外部回路构建的流动回路进行循环流动。当叶轮旋转时，在第二叶轮端部1005处，介质从环状的第一叶轮端部向环状中心位置的介质出口1007处流动。由于离心力的存在，如果采用如图1中第二叶轮端部105的形状，上述流动会被离心力阻滞。为了降低上述流动的阻力，采用锥形的第二叶轮端部1005，相比于如图1中第二叶轮端部105的形状可以更好地降低离心力所起到的阻滞作用。
59.图12和图13显示了本发明的叶轮组的第一个实施例的具体结构。在本实施例中，将三个如图1所示的叶轮1201串联起来形成叶轮组，在电机1203的驱动下可以比单个叶轮增大造风能力。这里所说的串联是指一个叶轮的第一叶轮端部与邻近的叶轮的第二叶轮端部连接而形成的如图12所示的多个叶轮的组合连接。冷却介质从图12所示的下方进入到组合叶轮中，冷却介质自下而上逐一通过叶轮1201内部的冷却介质通道，然后从图12所示最
上方的叶轮1201的中间的顶端(该处设置有介质出口)流出。在本实施例中，在串联的叶轮1201的外侧设置了壳体1202，在壳体1202中也设置了介质流动通道，根据需要，可以在该介质流动通道中通入相应的介质。
60.图13显示了图12中圆圈部分的放大图。从图13中可以看到叶轮内部的结构，在叶轮内部的各介质流动通道的内壁上设置有蜂窝结构金属层1301。蜂窝结构金属层1301可以增加叶轮的强度，以降低由于中空结构带来的强度损失，同时也不会增加过多的重量。也可以采用泡沫金属层代替蜂窝结构金属层，也能够起到增加叶轮强度的作用。在主体扇叶1302的外侧缠绕设置电热丝1303，在电热丝1303和主体扇叶1302之间设置绝缘层。通过给电热丝1303通电，可以使得主体扇叶1302在需要加热的环境中起到热源的作用。叶轮内部的中空结构可以通入冷却介质，以降低叶轮的温度，从而避免叶轮温度过高导致的强度降低。
61.图14显示了本发明的叶轮组的第二个实施例的具体结构。与图12所示实施例类似，在本实施例中，将三个叶轮串联起来形成叶轮组，在电机1403的驱动下可以比单个叶轮增大造风能力。与图12所示的实施例不同，图14所示的组合叶轮，冷却介质从图14所示的下方进入到组合叶轮中，冷却介质自下而上逐一通过叶轮1402内部的冷却介质通道进入叶轮1401内部的冷却介质通道，然后从叶轮1401内部的冷却介质通道返回进入到叶轮1402内部的冷却介质通道，最终从组合叶轮下方(该处设置有介质出口)流出。在本实施例中，在串联的组合叶轮的外侧设置了壳体1404，在壳体1404中也设置了介质流动通道，根据需要，可以在该介质流动通道中通入相应的介质。
62.图15显示了图14中的叶轮1402的具体结构。图15所示的叶轮的结构与图9所示的叶轮的结构类似。从图15可见，由叶轮的第一叶轮端部(图15中被剖开的叶轮端部)内部的第一端部介质流动通道、主体扇叶内部的扇叶介质流动通道和第二叶轮端部1502内部的第二端部介质流动通道构成的连通的介质流动空腔，被隔板1501分隔成两个在叶轮内互不连通的介质流动空间。其中一个所述介质流动空间供流动的介质向一个方向流动(例如图14中自下而上方向)，则另一个所述介质流动空间供流动的介质向另一个方向流动(例如图14中自上而下方向)。
63.图16显示了图14中的叶轮1401的具体结构。与图15所示的叶轮的结构类似的是，叶轮的第一叶轮端部(图16中被剖开的叶轮端部)内部的第一端部介质流动通道被隔板1603分隔成两个在第一叶轮端部互不连通的介质流动空间；在第二叶轮端部1604内的第二端部介质流动通道没有被分隔。介质入口1601和介质出口1602分别与所述两个介质流动空间连通。参考图14所示，来自叶轮1402的流动介质通过介质入口1601进入一个所述介质流动空间，再经过部分主体扇叶内部的扇叶介质流动通道和第二叶轮端部1604内部的第二端部介质流动通道，再通过剩余的主体扇叶内部的扇叶介质流动通道进入到另一个所述介质流动空间，该介质流动空间与介质出口1602连通，流动的介质通过介质出口1602流入叶轮1402，继而从组合叶轮下方(该处设置有介质出口)流出。
64.冷却介质可以对本发明叶轮、叶轮组及周围的空气进行冷却。上述工作过程在不同的应用场合具有不同的效果。在高温环境中，流动的冷却介质对叶轮(叶轮组)及时进行冷却，以使得叶轮(叶轮组)本体的温度不会由于环境温度的升高而升高，从而使得叶轮(叶轮组)材质的属性稳定，提高叶轮(叶轮组)的使用寿命，满足使用要求。在冷却介质通过叶
轮(叶轮组)对周围空气进行冷却，使得空调设备能够简化结构，降低空调设备的体积和成本。
65.值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以采用等同技术进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均包含于本发明所涵盖的范围内。