专利名称：空调室内机横流风扇的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调室内机风扇，尤其是壁挂式空调室内机所用的横流风扇。
背景技术：
壁挂式分体空调室内机采用的是贯流风扇。这种风机的叶轮具有前向式叶片，叶片的轴向宽可以做得很宽，呈滚筒状，两端面密封。当叶轮旋转时，叶片之间吸入气体，在离心力的作用下，气体抛向叶轮周围，体积压缩、密度增加、产生静压力，同时加大气流速度，产生动压(即提高了动能)，使气体由风口送出。在此情况下，叶轮中心部分形成低压空间，空气不断吸入，形成空气进、出的不断循环。
贯流风机是流体两次流经风机叶轮，流体沿径向流入叶轮后，被强制扭转后再沿径向经叶轮流出，风机内部存在不可避免的偏心涡。由于空气流速方向发生逆转，因此发生较大的压力变动，产生气动噪声。横流式风机的气动噪声与风量、气体的流动状态有直接关系。贯流风机的空气动力噪声是空调器室内机组的主要噪声源。贯流风机旋转时的空气动力噪声主要分为旋转噪声和涡流噪声。
旋转噪声是由于贯流风机在高速旋转时，叶片做周期性运动，流体在出口处周期性冲击风机涡舌等部件而产生的噪声，旋转噪声的主要特征为离散频率噪声。
贯流风机的旋转噪声又称离散频率噪声或叶片通过频率噪声，其发生机理有两个。(1)当叶轮在自由空间旋转时，由于叶片打击周围的气体介质，叶片邻近的某固定位置上空气受到叶片及其压力场的周期性激励而发声，其实质为旋转噪声，其基本频率f1＝ns/60，Hzn-每秒钟的旋转速度rpm；z-叶片数。
(2)叶片尾流的作用产生另一种旋转噪声。当气流流过叶片时，在叶片表面形成附面层，特别是吸力边的附面层容易加厚，并产生许多涡。在叶片尾源处，吸力边与压力边的附面层汇合形成尾迹区。在尾迹区内，气流的压力与速度都大大低于主气流区。因而，当工作轮旋转时，叶片出口区内气流具有很大的不均匀性。这种不均匀性气流周期性地作用于周围介质，产生压力脉动而形成噪声。当动叶排与蜗舌间的间距过小时，前排叶片尾流扫过后排叶片或动叶尾流扫过蜗舌皆会产生脉动力，从而产生旋转噪声。
涡流噪声又称旋涡噪声。叶轮在高速旋转中，叶轮的进口、叶轮的内部、叶轮的出口均存在气体分离的现象，由于气体的分离，气流的分离将引起涡流，涡流的移动和破裂，使气流发生扰动，在气流中形成压缩和稀疏过程，由此产生涡流噪声。由于贯流风机内部存在不可避免的涡流，偏心涡的中心位置、大小、强弱直接影响了贯流风机的噪声强弱和气体流量。
贯流风机偏心涡受进风流场、贯流风扇的进出风面积比、叶型、轮毂比，舌片的位置、形状、角度，隔板的位置、涡壳的形状等影响，因而，解决涡流噪声应从风道及叶轮设计上进行综合考虑。
现有技术中，横流风扇的降噪措施主要有，使叶片相对于风扇轴倾斜配置，这种配置方式能使叶片与蜗舌间的间隔中产生的压力变动分散，从而减少旋转。
另外，相对于风扇轴以预定的扭角和扭动方向将叶片配置成螺旋状的结构，其原理与叶片与轴倾斜配置一样，也具有分散上述压力变动、降低噪音的效果。
例如日本专利实用新型公报实公昭59-39196号、实开昭56-2092号，实开昭56-45196号等公报上分别记载的横流风扇，提出通过将各叶片形成相对风扇轴为非平行，使压力变动连续发生，从而使上述旋转音降低的方案。
上述方案中，采用轴向斜叶轮，叶轮在轴向上与蜗舌、蜗壳的间隙不同，产生相位偏移，所发出的噪声频率也不同，而不同频率的噪声叠加的结果可以避免由于相同频率噪声叠加而带来的谐振噪声峰值。
然而，即使利用相位偏移，也不可能在全声场完全消除旋转音，此外，在制造上不可能使风扇轴和叶片形成较大角度，因此不能将旋转音的基波完全消除。而且，上述方案中，将叶片的沿旋转方向的安装间隔限定成等间隔，因此，旋转音的基波的频率成为单一频率，使送风噪音的频率特性在此频率上具有大的峰值，造成噪声品质恶化。
另一种已知技术是以多种间隔(不等距)将多个如上所述的斜扭叶片设置在叶轮隔板上，使斜扭叶片所减少的旋转音的峰值频率发散。
采用不等距叶轮是降低贯流式风机旋转基频噪声的有效手段之一。我们已知，等距叶轮旋转噪声的基频f1为f1＝n/60z，令任意两相邻叶片与叶轮中心的夹角为θ，那么对等距叶轮而言，θ为定值，其大小与叶片数有关，即θ＝2π/z＝定值，每一个叶片与蜗舌撞击的脉动强度相同，相邻两个叶片撞击蜗舌的相位差为2π/z。这种谐波的相干使基频处的脉动强度得到增强。
θ为随机变量时的叶轮称为不等距叶轮。采用不等距设计，θ的范围是变化的，这时虽然叶片数z与等距设计相同，但相邻叶片之间的θ角却各不相同。在这种情况下，f1变成一种分布频率{f1}。
不等距叶轮每一个叶片与蜗舌撞击的强度不同，相邻两个叶片撞击蜗舌的相位差也各不相同。在频率特性上，等距叶轮在f1处的峰值被不等距叶轮消弱为数值较小的分布值，并使不等距叶轮的总噪声级明显下降。这就是不等距叶轮贯流风机的降噪机理。
中国专利95100627.4公开了一种横流风扇，其技术方案就是采用了叶轮不等距分布，并且将叶片与轴倾斜配置。
采用不等距叶轮可以有效减噪，但上述方案中，并未指明叶片间的间距范围。由此给不等距叶轮贯流风机的设计带来困难。其完全采用随机选取法，所得到的降噪效果也有一定的随机性，也使生产出来的风扇性能具有不稳定性。另一方面，采用不等距叶轮后，叶轮中流道的宽度各不相同，出气口的气流也不均匀，容易产生湍流噪声。
另外，根据实验数据，在转速较低时采用叶片倾斜及不等距分布的叶轮噪声较小，但其随转速的增加而增加较大；在转速较高的情况下，它们的噪声特性反而比等距分布的直叶轮差。也就是说，理论上，采用不等距分布叶片和斜叶片是可行的，这样可以避免相同频率噪声叠加而带来的谐振噪声峰值，但是有其最佳工况范围，当转速增大时，性能很容易恶化，冲击及分离急剧增加，因此，噪声也增加较大，而且所引起的噪声的增加值大于避免相同频率噪声叠加而带来的噪声降低值。但上述方案并未给出有效的解决措施。
降低风扇转速的有效方法一是增大叶轮直径，二是扩大风扇进风区，提高每转的进风量。受室内机体积及蒸发器形状的限制，叶轮直径不可能做的太大，而且叶轮直径变大，必然使其与蜗舌及蒸发器的间距减少，虽然噪声降低，但会发出刺耳的啸叫声，即噪声品质恶化，令人难以忍受。因此较有效的途径是增大风扇进风区。在蒸发器形状相同的情况下，风扇进风区域面积同风扇叶片在分隔板上的安装角度有关。但现有技术中尚未有通过改变该安装角度提高进风面积的设计。
发明内容
本实用新型的目的正是针对上述问题，提供一种能降低噪音，同时能提高送风性能的横流风扇。
本实用新型的另一目的在于提供一种生产中易于加工、使用中性能稳定、高效的横流风扇。
本实用新型的技术方案是将多个叶片沿周向按规定角度倾斜固定在一圆板上，并使上述各叶片在纵向相对圆板中心轴倾斜一定角度，同时将上述叶片的安装间隔呈不等间隔，并且相邻两叶片与圆板中心轴的夹角在9°～11°之间随机分布。由此，形成一段多叶片叶轮。
将多段上述叶轮相互间围绕轴相对错开规定角度，并沿轴向依次层叠固定连接，直至所需要的长度，将两端面密封，即形成本实用新型的横流风扇；风扇一端面外侧中间突出一转轴，风扇另一端面上形成有与电机旋转轴接合的轮毂部。而且，设有轮毂部的一段叶轮的轴向宽度比其它段叶轮的轴向宽度要短，其宽度为其它段叶轮的轴向宽度的1/3至2/3。
本实用新型所述的叶片的横截面为弧形，且从其横截面的中部起向两侧逐渐变薄。
此外，叶片也可沿其纵向弯曲呈弧形。
本实用新型由于将叶片相对风扇轴倾斜设置，能使具有此叶片的横流风扇在旋转时与蜗舌间以及与蒸发器间产生的压力变动连续，从而能降低横流风扇的旋转音。
由于将叶片的周向安装间隔设定成不等间隔，所以能将因多叶片的倾斜形状使已降低的旋转音的峰值频率分散，从而能使噪声品质改善。并且将相邻两叶片与轴的夹角限定在9°～11°之间，避免了叶片间距过大或过小导致的气流不均匀，并使生产中有章可循，也使生产的产品性能具有一定的稳定性。
此外，由于将多段多叶片叶轮沿轴向依次层叠固定成一体形成横流风扇，所以制造简单、成本低，并且通过适当选择多叶片叶轮的层叠数，能容易变更风扇的轴向长度，而且，由于设有轮毂部的一段多叶片叶轮的轴向宽度比其它多叶片叶轮的轴向宽度要短，使该段的强度提高，能承受电机轴带动风扇旋转时施加的力而不变形。
由于将各叶片在其横截面的中部起向两侧边缘逐渐变薄，能有效降低空气进出阻力，使进出风更加流畅。当气流流过叶片时，在叶片表面不容易形成附面层，减少涡的产生，从而降低旋转噪声。
由于通过将叶片本体沿纵向形成圆弧状等曲线状，从而能使叶片更容易相对风扇轴非平行地倾斜，因此能使旋转音降低，且由于叶片本体上无剩余应力，能提高强度。
通过将多个叶片沿周向按规定角度倾斜设置在上述圆板状一侧面上，能有效扩大进风和出风范围，当采用多折式蒸发器时，在同等转速时能提高进出风量。为适应不同蒸发器的不同弧度，本实用新型中，上述倾角设定为10°-25°之间。上述倾斜角度是指叶片横截面的两端点间的连线同其中一端点到风扇轴的连线之间所形成的锐角。
由于采用倾斜及不等距分布叶片的降噪措施的前提是转速不能太高，本实用新型通过上述措施，改善进风流场，扩大进出风范围，使每转的进出风量增加，从而在保证风量的前提下，降低转速，确保采用上述倾斜及不等距分布叶片的降噪效果。
同传统风扇相比，本实用新型的风扇能降低噪音，同时能提高送风性能，而且生产中易于加工、使用中性能稳定。
图1为一段叶轮的立体图图2为多段叶轮组装成风扇的分解示意图图3是本实用新型横流风扇一实施例的立体图图4为不等距叶轮相邻叶片与风扇轴的夹角示意图图5为空调器室内机的纵剖面图具体实施例以下，根据附图结合实施例对本实用新型进行详细说明。
首先参见图1，图1为一段多叶轮的立体图。将多个叶片1沿周向按规定角度α倾斜固定在一圆板2上。为适应不同蒸发器的不同弧度，本实用新型中，上述倾角α设定为10°-25°之间。上述倾斜角度α是指叶片横截面的两端点间的连线同其中一端点到风扇轴的连线之间所形成的锐角。
并且上述各叶片1在纵向相对圆板中心轴O倾斜一定角度β，同时将上述叶片1的安装间隔呈不等间隔，并且相邻两叶片1与圆板2中心轴O的夹角θ在9°～11°之间随机分布。由此，形成一段如图1所示的多叶片叶轮3。
如图2所示，将多段上述叶轮3相互间围绕轴O相对错开规定角度，并沿轴向依次层叠固定连接，直至所需要的长度，将两端面密封，即形成图3所示的横流风扇4；图2中左边一段叶轮3的圆板2上有多个嵌合槽5，用于将图中该段右邻的多叶片叶轮上3的各叶片1的顶端部嵌入固定在其中。
横流风扇4一端面外侧中间突出一转轴6，风扇另一端面上形成有与电机旋转轴接合的轮毂部7。而且，从图1和图2可以看出，设有轮毂部7的一段叶轮3’的轴向宽度比其它段叶轮3的轴向宽度要短，本实用新型将其宽度设定为其它段叶轮的轴向宽度的1/3至2/3，使该段的强度提高，能承受电机轴带动风扇旋转时施加的力而不变形。
通过图4可以看出，本实用新型的叶片1在其横截面的中部起向两侧边缘逐渐变薄，如此设计能有效降低空气进出阻力，使进出风更加流畅。
本实用新型由于将各叶片1设置相对风扇轴O成非平行倾斜，使在横流风扇4的前缘和蜗舌的间隙中产生的压力连续变动。为此，能使旋转音峰值和其倍音峰值都降低。
此外，因为将多个叶片沿周向安装间隔设定成不等间隔，即使在不设段错开角的场合，也能使因各叶片的倾斜形状而减低的旋转音的峰值频率成份分散，从而能改善噪声品质。
等距叶轮旋转噪声的基频f1为f1＝n/60z，令任意两相邻叶片与叶轮中心的夹角为θ，那么对等距叶轮而言，θ为定值，其大小与叶片数有关，即θ＝2π/z＝定值，对等距叶轮而言，每一个叶片与蜗舌撞击的脉动强度相同，相邻两个叶片撞击蜗舌的相位差为2π/z。这种谐波的相干使基频处的脉动强度得到增强。
如图4所示，采用不等距设计，θ的范围是变化的，这时虽然叶片数z与等距设计相同，但相邻叶片之间的θ角却各不相同。在这种情况下，f1变成一种分布频率{f1}。
不等距叶轮每一个叶片与蜗舌撞击的强度不同，相邻两个叶片撞击蜗舌的相位差也各不相同。在频率特性上，等距叶轮在f1处的峰值被不等距叶轮消弱为数值较小的分布值，并使不等距叶轮的总噪声级明显下降。
采用不等距叶轮出口气流的不均匀，当叶片间距相差过大时，会形成湍流噪声。因此本实用新型将相邻两叶片与轴的夹角限定在9°～11°之间，使叶片间距不致过大，其气流的不均匀造成的噪声很小。如此也使生产的风扇性能具有稳定性。
而且，在将多个叶片沿周向的安装间隔按不等间隔设定、同时设段错开角，能使相邻的叶片上发生的声压波因段错开角形成相位差而相互抵消，从而能使因各叶片因与风扇轴向倾斜而降低的旋转音进一步降低，而且，由于能使其余的叶片间隔音的频率成份分散，从而能改善噪音品质。
理想的情况下，热交换器到风扇叶轮进口的距离相等，即风扇进气方向为径向，此时气流在进口流场没有折转，进气最为均匀，流动损失也最小。但由于空调外形尺寸的要求，难以实现与叶轮同心圆的换热器布置方式。实际设计时，多采用多折式或圆弧形蒸发器，如图5所示的热交换器8，使气流在进入风扇叶轮前的偏转角变化差值减小，攻角的变化范围也减小。可见，气流在进入叶轮前，预旋角不可避免。
根据本实施例，通过将多个叶片沿周向按规定角度α倾斜设置在上述圆板2侧面上，适应气流在进入风扇4时的攻角，能有效扩大进风和出风范围，当采用弧形多折蒸发器时，在同等转速时能提高进出风量，送风性能进一步提高；或者在同等风量的情况下，降低转速，从而减低噪音。
本实施例将多段多叶片叶轮3沿轴向连接固定，所以，通过适当调整其段数能容易改变横流风扇4的整体长度，且通过适当选择段错开角也更容易改变叶片的形状，从而能使制造成本降低。
此外，由于多叶片叶轮3是将叶片1和圆板2形成一体，因而不需要象以往那样对在制作叶轮时对叶片进行扭转，所以不存在余应力，从而能使叶片和圆板的强度提高，同时能使叶片1与圆板2间的安装角度α的精度稳定和提高，因而能提高送风性能的一致性；并且由于分段形成的风扇，每段的叶片1较短，所以能选取较大的叶片扭转角；通过将叶片1自身沿其纵向形成弧形等曲线状，可使叶片的扭转角进一步增大，可达到大幅度减低噪音的目的。
由于将多段多叶片叶轮3沿轴向依次层叠固定成一体形成横流风扇，所以制造简单、成本低，并且通过适当选择多叶片叶轮的层叠数，能容易变更风扇的轴向长度，而且，由于设有轮毂部7的一段多叶片叶轮3’的轴向宽度比其它多叶片叶轮3的轴向宽度要短，使该段的强度提高，能承受电机轴带动风扇旋转时施加的力而不变形。
由于将各叶片1在其横截面的中部起向两侧边缘逐渐变薄，并且两端部为平滑的弧形，能有效降低空气进出阻力，使进出风更加流畅。当气流流过叶片时，在叶片表面不容易形成附面层，减少涡的产生，从而降低旋转噪声。
权利要求1.一种空调室内机横流风扇，由多段直径相同的多叶片叶轮相互间围绕轴相对错开规定角度，沿轴向依次层叠固定并将两端面密封而成，风扇一端面中间突出一转轴，另一端面中间有与风扇电机旋转轴接合的轮毂部，其特征在于设有轮毂部的一段叶轮的轴向宽度为其它段叶轮的轴向宽度的1/3至2/3。
2.根据权利要求1所述的空调室内机横流风扇，其特征在于所述的多叶片叶轮，是将多个叶片沿周向固定在一圆板上形成，上述叶片的安装间隔呈不等间隔，并且相邻两叶片与叶轮中心轴的夹角在9°～11°之间。
3.根据权利要求2所述的空调室内机横流风扇，其特征在于所述的多叶片叶轮上的叶片，与所述的圆板有一定倾角并相对于风扇旋转方向倾斜。
4.根据权利要求3所述的空调室内机横流风扇，其特征在于所述的倾角在10°～25°之间。
5.根据权利要求2所述的空调室内机横流风扇，其特征在于所述的叶片与叶轮轴非平行。
6.根据上述权利要求1-5中任一权利要求所述的空调室内机横流风扇，其特征在于所述的叶片的横截面为弧形，且从其横截面的中部起向两侧逐渐变薄。
7.根据上述权利要求1-5中任一权利要求所述的空调室内机横流风扇，其特征在于所述叶片沿其纵向呈弧形。
专利摘要本实用新型涉及一种壁挂式空调室内机所用的横流风扇，是将多个叶片沿周向按规定角度倾斜固定在一圆板上，并使上述各叶片在纵向相对圆板中心轴倾斜一定角度，同时将上述叶片的安装间隔呈不等间隔，并且相邻两叶片与圆板中心轴的夹角在9°～11°之间随机分布，形成一段多叶片叶轮，将多段上述叶轮相互间围绕轴相对错开规定角度，并沿轴向依次层叠固定连接，直至所需要的长度，将两端面密封，即形成本实用新型的横流风扇；同传统风扇相比，本实用新型的风扇能降低噪音，同时能提高送风性能，而且生产中易于加工、使用中性能稳定。
文档编号F04D17/00GK2837569SQ20052001720
公开日2006年11月15日 申请日期2005年4月25日 优先权日2005年4月25日
发明者付裕, 王勇, 梁晓东, 楚人震, 谷东照, 管丽萍, 石化永 申请人:海尔集团公司, 青岛海尔空调器有限总公司