专利名称：柜式空调室内机的离心风扇的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空调室内机的风扇结构，尤其是柜式空调室内机的离心风扇结构。
背景技术：
柜式空调室内机使用的是离心风扇，其送风系统主要由叶轮、进风腔(相当于集流器)、风道等部件组成，离心风扇叶轮在电机的带动下高速旋转，叶片之间的气体在离心力的作用下，使叶轮外径与风道之间的空间形成正压力(即高于环境大气压力)，由径向经风道吹出，同时在叶轮内径及吸气口处形成负压力(低于环境大气压力)，外界气体在大气压力的作用下，被吸收到叶轮内，以补充排出的气体，再被叶轮的离心力抛向风道而排出风扇，如此源源不断地将气体输送出去。
典型的空调室内柜机的送风系统如图1所示，气流通过风扇的进风口进入风腔，经过离心风扇增压后进入风道，吹过上方的蒸发器，经过与蒸发器的热交换制冷，冷气流经室内机的排风口排入室内。
离心风扇在旋转过程中，气体沿离心风扇的轴向进入风腔，然后直角转弯通过叶道从叶尖流出。由于气体在流动过程中有一个较大幅度的转弯，使离心风扇内气体的流动特性变得异常复杂。因此，即使叶轮进口无其他的扰流体且流动十分畅通，由于离心风扇本身的工作特点，也会使气体产生一定的紊流度。当紊流气体流向叶片时，就导致叶片表面紊流的产生。同时由于气体本身的粘滞阻力及气体与固体壁面之间的粘滞阻力作用，在叶片表面上的气流附着在叶片表面，也会形成紊流附面层。由于紊流附面层的形成和脱落，将引起叶片表面升力脉动，从而产生气动噪声。
分体柜式空调器在人们的日常生活中已得到广泛的使用，制冷(热)量和噪声是衡量其品质的两个重要指标。空调器室内机的气动性能和噪声特性是这两个指标的具体体现。影响室内机的气动性能及导致其产生噪声的因素很多，与整个通风系统密切相关，如电机的性能、进风栅的位置、蒸发器的结构等，都会对室内机的气动性能及噪声大小产生影响，但风扇的结构和性能对室内机整机的气动性能有最主要的影响，风扇的气动噪声在室内机的整体噪声中也占有很大的比重。但迄今为止，柜式空调室内机的降噪设计，一般都是对进风栅、电机、箱体、蒸发器及出风口等部件进行改进的设计，如专利“空调机的降噪系统(96104619.8)将以往位于前面板上的进风栅设置在室内机的两侧，从噪声源上把吸气与排气安排在两个方向，给人听觉上造成噪声减弱的感觉；专利”低噪声离心式通风扇(92237199)、“房间空调器的无源降噪装置(93208380)等则是另转消音设施，“降低空调室内柜机通风气流噪声的降噪系统”(99123819.2)是在风扇出口增加导流片、改进蒸发器和通风道的结构等措施，提高空调的通风性能，降低空调室内机的噪声，而针对风扇本身的改进措施很少。
发明内容
尽管柜式空调器室内体中的大多数组件都对噪声产生影响，但采用合理的风扇结构是降低噪声的最根本的方法。本发明的目的就在于改进柜机室内机使用的离心风扇结构，对风扇本身进行结构优化，提高风扇的通风效率，降低风扇的气动噪声。
目前普通的柜式空调室内机所用的离心风扇，其结构特点是叶片数多，有数十片之多；流道短，通常内外径直径比D1/D2＝0.8～0.95；为增大出风口处的压力，叶片向旋转方向弯曲。当气体流经叶片流道时，由于气体本身的粘滞阻力及气体与固体壁面之间的粘滞阻力作用，在叶片表面上的气流附着在叶片表面，形成紊流附面层。紊流附面层中紊乱的压力脉动作用于叶片表面就产生了噪声。而且，紊流附面层发展得愈严重，则紊流附面层厚度愈大、紊乱度愈大，产生的噪声也就愈强烈。当紊流附面层发展到一定程度时，将产生附面层剥落，在叶片上的某一点出现附面层分离，从而形成所谓的涡流脱离现象，因而将产生较大的气动噪声。传统风扇因叶片流道短，附面层更容易脱落；叶片数多，则使噪声叠加，更增加了噪声的声级。
气动噪声在该类型风扇中的强度大小是由叶道中气体流动状态决定的。叶道中气流越顺畅，紊乱度越小，紊流附面层越薄，附面层从叶片表面的脱离作用越小，则气动噪声越小。反之，叶道中气流越乱，则紊流附面层越厚，附面层从叶片表面上的脱离作用越大，气动噪声越大。可见，改善叶道中的气流状态可有效地抑制紊流附面层增厚，减弱涡流脱离行为的发生，从而可有效地降低这种噪声强度。
气体流经叶道时会在叶片的压力面和吸力面同时产生紊流附面层及其脱离现象，就其严重程度来看，在叶片吸力面要比在叶片压力面的情况严重的多。当叶片吸力面的紊流附面层产生脱落时，甚至会将整个叶道截面堵塞，从而使叶道中的主气流受阻，使气流速度大大降低，影响通风效率。
另外，由于叶道中易形成气流分离，叶轮外径与风道之间的高压区域的气流将回到叶轮进口的低压区，形成回流现象，引起泄漏，也影响了风扇的通风效率。
通过上面的分析说明，叶轮叶道中的紊流附面层及其从叶片上的脱离是影响通风效率及风扇产生噪声的主要因素。而改变叶轮叶道中的气体流动状态，理顺气流，抑制紊流附面层的产生和发展，推迟紊流附面层的脱离，减弱其脱离强度是降低噪声、提高通风效率的最有效途径。
为此，本发明的风扇包括叶轮和蜗壳，蜗壳上有进风腔、风道，其中叶轮安装于进风腔内，进风腔的前部进气口处装有前盘，其特征在于所述叶轮由8-12个叶片组成；所述叶片位于叶轮进气口侧的边缘上有一条整流边，所述的整流边由该叶片靠近叶轮外径的部分边缘向叶轮旋转方向卷曲形成。
所述的整流边自叶轮外径向内径方向延伸，长度不超过叶片进气口侧边缘长度的2/3；而且，越靠近叶轮外径方向，卷曲程度越大。
自叶轮的轴向看，上述叶片设有整流边的部分，即靠近叶轮外径的部分，略向叶轮旋转方向弯曲；没有整流边的部分，即靠近叶轮内径的部分，略向叶轮旋转方向相反的方向弯曲，叶片截面略呈一反“S”形。
自叶轮的轴向看，叶片设有整流边的部分边缘完全被前盘遮挡。
上述叶轮的内外径直径比为0.4-0.6。
另外，本发明的风扇进风口处有金属网罩。所述的金属网罩的网丝直径范围为1-3mm，网格目数为4-12格/英寸。
上述结构中，由于整流边向叶轮旋转方向卷曲，有效阻止了叶轮外径与风道之间的高压区域的气流向叶轮进口处的低压区回流，同时提高了出风口的压力，提高了风扇的通风效率。同时，抑制气体回流，也降低了气体的紊流强度，从而抑制了紊流附面层的产生和发展，降低了噪音。
上述叶片靠近叶轮内径的部分，略向叶轮旋转方向弯曲，可增加出风口的压力，提高通风效率；普通叶轮的叶片是整体向叶轮旋转方向弯曲，由于离心力的作用，叶片表面的紊流附面层更容易脱离，从而产生噪声，而本发明的叶片靠近叶轮外径的部分，略向叶轮旋转方向相反的方向弯曲，可推迟紊流附面层的脱离，减弱其脱离强度，从而降低噪声。
在叶轮进气口加装金属网罩后，一方面由于网罩孔的作用，流经叶轮进口的大股气流分裂成许多股小尺度的气流，减弱了其紊流强度，使叶道内的涡流区域和紊流脉动速度的大小得到一定的控制；另一方面气流流经网罩后，由于叶轮高速旋转时，整流丝网的轴向丝将对叶轮进口处的气流产生与叶轮旋转方向一致的作用力，使流入叶道中的气流产生指向叶片吸力面的速度分量，从而使叶片吸力面的紊流附面层减弱，这样使叶道内主气流的一部分能量转移到了边界层，促使边界层稳定不易分离，从而紊流噪声得到相应控制。
本发明由于改善了风扇的叶片结构，并减少了叶片数量，减小了叶轮内外轮径比，因而减少了紊流附面层的产生及气流分离现象，降低了噪音；叶片进风口边缘设整流边，阻止了高压区域的气流向叶轮进口的低压区回流现象，增加了出风口压力，从而提高了风扇通风效率，同时，在叶轮进风口处加装整流网罩，进一步减弱了其紊流强度，从而有效控制了紊流噪声。
图1是传统的柜式空调室内机的送风系统结构示意2是图1的侧向剖视3是传统的柜式空调室内机的风扇叶道流型4是本发明的风扇的叶轮结构示意5是由轴向看本发明的风扇结构示意6是本发明的风扇的叶片结构示意7是风扇进风口处加装整流网罩后的结构示意图
具体实施例方式
传统的空调室内柜机的送风系统如图1和图2所示，气流通过柜机10’的进风栅2进气，经过离心风扇1’增压后吹过上方的蒸发器3。经过与蒸发器3的热交换，冷气流经上方的排风口4排入室内。风扇1’的叶片数多，流道短，叶片5’向旋转方向弯曲。离心风扇1’在旋转过程中，气体通过离心风扇1’的轴向进入，然后直角转弯通过叶道从叶尖流出。见图3所示，当气体流经叶片流道时，由于气体本身的粘滞阻力及气体与固体壁面之间的粘滞阻力作用，在叶片5’表面上的气流附着在叶片表面，形成紊流附面层6。当紊流附面层6发展到一定程度时，将产生附面层剥落，在叶片5’上的某一点出现附面层分离，从而形成所谓的涡流脱离现象，产生涡流噪声。由于叶片向旋转方向弯曲，且流道短，在离心力的作用下，紊流附面层6更容易脱落，因而将产生较大的涡流噪声；由于叶片数多，产生的噪音叠加，更增加了噪声的声级。
见图4及图5，本发明的风扇1的叶轮7由8-12个叶片5组成，优选为9个叶片，上述叶轮7的内外径直径比为0.4-0.6。由于减少叶片数量，减少了噪音叠加，减小了轮径比，即延长了叶片流道，减弱了紊流附面层脱落，从而在总体上降低了噪音。
所述叶片5位于进气口8的边缘上有一条整流边9，所述的整流边9为靠近叶轮7外径的部分边缘向叶轮7的旋转方向卷曲形成，其结构见图6。
从图4及图5可以看出，自叶轮7的轴向看，上述叶片5上设有整流边9的部分5a，即靠近叶轮7外径的部分，略向叶轮旋转方向弯曲；没有整流边的部分，即靠近叶轮7内径的部分，略向叶轮旋转方向相反的方向弯曲，叶片截面略呈一反“S”形。。
叶轮的旋转方向为图中箭头所示。叶轮7旋转时，由于整流边9向叶轮7旋转方向卷曲，有效阻止了叶轮外径与风道之间的高压区域的气流向叶轮进气口8处的低压区回流，同时提高了出风口的压力，提高了通风效率。同时，抑制气体回流，也降低了气体的紊流强度，从而抑制了紊流附面层的产生和发展，降低了噪音。
图6可见，所述的整流边9自叶轮外径向内径方向延伸，长度不超过叶片5位于进气口8处的边缘长度的2/3；因此，当风扇1安装在柜机室内机10上时，自风扇1的轴向看，风扇的前盘11可以将整流边部分完全遮挡，不影响进风效率，见图5。而叶片边缘上没有整流边的部分，位于由前盘11形成的进风口8处，使进风更流畅，而回流的气体，则被整流边9阻挡，而且，越靠近叶轮7外径方向，卷曲程度越大，是因为越靠近外径，气体回流的趋势越大，此种结构可最大限度阻止气体回流，而不影响进气效率。
上述叶片5设有整流边9的部分5a，略向叶轮7的旋转方向弯曲，可增加出风口的压力，提高通风效率；普通叶轮的叶片是整体向叶轮旋转方向弯曲，由于离心力的作用，叶片表面的紊流附面层更容易脱离，从而产生噪声，而本发明的叶片5没有整流边的部分，略向叶轮7旋转方向相反的方向弯曲，可推迟紊流附面层的脱离，减弱其脱离强度，从而降低噪声。本发明的叶片5采取上述结构，可有效减少吸力面上的附面层更脱离，从而降低涡流噪声。
图7可见风扇1安装在室内机10上的整体结构。从图7中可看到风扇1进风口8处加装整流网罩12。为保证网罩12的强度及气动稳定性，该网罩12为金属制成。在叶轮7进气口8加装金属网罩12后，一方面由于网罩孔的作用，流经叶轮进气口8的大股气流分裂成许多股小尺度的气流，减弱了其紊流强度，使叶道内的涡流区域和紊流脉动速度的大小得到一定的控制；另一方面气流流经网罩12后，由于叶轮7高速旋转时，整流网罩12的轴向丝将对叶轮进口处的气流产生与叶轮旋转方向一致的作用力，使流入叶道中的气流产生指向叶片吸力面的速度分量，从而使叶片吸力面的紊流附面层减弱，这样使叶道内主气流的一部分能量转移到了边界层，促使边界层稳定不易分离，从而紊流噪声得到相应控制。
金属网罩12的结构对降噪声有直接的影响，不同的网丝直径和网格尺寸，其降噪频率范围和降噪量也不同，网丝直径和网格尺寸越小，对高频的降噪效果越好。本发明根据柜式空调的噪声特征，在保证风扇1的通风效率的前提下，可将网丝直径范围设定为1-3mm，网格目数为5-15格/英寸。
上述结构能减少风扇叶片表面紊流附面层的产生及气流分离现象，降低噪音；叶片进风口边缘的整流边，阻止了高压区域的气流向叶轮进口的低压区回流现象，并增加出风口的压力，可提高通风效率，同时，在叶轮进风口处加装整流网罩，能进一步减弱风腔内紊流强度，从而有效控制了紊流噪声。
权利要求
1.一种柜式空调室内机的离心风扇，包括叶轮和蜗壳，蜗壳上有进风腔、风道，其中叶轮安装于进风腔内，进风腔的前部进气口处装有前盘，其特征在于所述叶轮由8-12个叶片组成；所述叶片位于叶轮进气口侧的边缘上有一条整流边，所述的整流边由该叶片靠近叶轮外径的部分边缘向叶轮旋转方向卷曲形成。
2.根据权利要求1所述的柜式空调室内机的离心风扇，其特征在于所述的整流边自叶轮外径向内径方向延伸，长度不超过叶片进气口侧边缘长度的2/3。
3.根据权利要求1所述的柜式空调室内机的离心风扇，其特征在于越靠近叶轮外径方向，所述整流边的卷曲程度越大。
4.根据权利要求1所述的柜式空调室内机的离心风扇，其特征在于自叶轮的轴向看，所述叶片设有整流边的部分，即靠近叶轮外径的部分，略向叶轮旋转方向弯曲；没有整流边的部分，即靠近叶轮内径的部分，略向叶轮旋转方向相反的方向弯曲，叶片截面略呈一反“S”形。
5.根据权利要求1所述的柜式空调室内机的离心风扇，其特征在于自叶轮的轴向看，叶片设有整流边的部分边缘完全被前盘遮挡。
6.根据权利要求1所述的柜式空调室内机的离心风扇，其特征在于所述叶轮的内外径直径比为0.4-0.6。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的柜式空调室内机的离心风扇，其特征在于所述风扇进风口处有金属网罩，该金属网罩将风扇进风口完全笼罩。
8.根据权利要求7所述的柜式空调室内机的离心风扇，其特征在于所述的金属网罩的网丝直径范围为1-3mm，网格目数为4-12格/英寸。
全文摘要
一种柜式空调室内机的离心风扇，包括叶轮、蜗壳，蜗壳上有进风腔、风道，其中叶轮安装于风腔内，由8－12个叶片组成；进风腔的前部进气口处装有前盘；所述叶片位于叶轮进气口侧的边缘上有一条向叶轮旋转方向卷曲的整流边，叶片靠近叶轮外径的部分，略向叶轮旋转方向弯曲，靠近叶轮内径的部分，略向叶轮旋转方向相反的方向弯曲，风扇进风口处有金属网罩。本发明能抑制叶片表面紊流附面层的产生及气流分离，阻止风腔内气流回流现象，增加了出风口压力，从而提高了风扇通风效率，降低了噪音。
文档编号F04D17/00GK1920309SQ200510092878
公开日2007年2月28日 申请日期2005年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者谷东照, 付裕, 张守信, 雷永锋, 姜兆斌 申请人:海尔集团公司, 青岛海尔空调器有限总公司