专利名称：风机用叶轮、使用叶轮的风机及使用风机的空调器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在空调器等风机上使用的叶轮及使用该叶轮的风机以及使用该风机的空调器，尤其涉及该叶轮的叶片形状。
背景技术：
传统的空调器用风机叶轮如图1所示，在略呈圆锥台状的轮毂3的周围呈放射状设置由多片组成的叶片2，箭头表示旋转方向；大部分气流流入叶片2的前缘6，并从后缘7流出，叶轮1以这样的方式鼓吹空气。图2是叶轮1的叶片2旋转轨迹面的局部图。在图2中，叶片2前缘6所划出的旋转面在其上半部和下半部分别相对于迎风面呈凹状和凸状。叶片2的上半部限定为围绕叶片中部与叶端8之间的部分，而叶片2的下半部限定为围绕叶片中部与轮毂3之间的部分。B-B线表示气流沿箭头方向流动的流路中心。C-C线表示轮毂中心、叶轮1的旋转中心。图3是沿图1中的A-A线剖开的剖视图。叶片2的径向横截面2在叶片上半部和下半部分别相对于迎风面呈凹状和凸状。但是，在所述上半部分呈凹状的曲线的曲率半径，在空调用风机叶片2的任意半径方向断面部均以大致相同的值构成叶轮。所以在风机运转时，对于在叶片2的叶端8附件发生且在后缘附近从叶片的负压面剥离的叶片端涡流的控制受到限制。
发明内容
本实用新型提供的技术方案在于解决上述传统的问题，提供一种减少由涡流剥离带来的气动损失、噪音更低的空调用风机叶轮。另外，还可以使叶轮的静压效率提高。
本实用新型的技术方案是，一种风机叶轮，所述叶轮具有一安装有多个叶片的轮毂，将所述叶片的半径方向的断面形状做成在叶端侧对着负压面构成凹状曲线，在轮毂侧对着负压面构成凸状曲线；其特征在于，所述叶端侧处的凹状曲线的曲率半径，在叶片沿半径方向的断面上具有不同的值；且随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，曲率半径逐渐减小。
特别地，所述轮毂侧处的凸状曲线的曲率半径随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，亦逐渐减小。
特别地，在所述叶片的负压面上分布有凹点。
由于采用上述结构，通过从叶片的压力面向负压面产生的泄漏气流，使在叶片叶端附近的负压面发生的叶端涡流的生成，并沿叶片旋转的相反方向从前缘侧流向后缘侧的过程中在后缘附近从负压面剥离，但在叶片叶端侧附近的所述凹状曲线部得到抑制，以实现低噪音化。即，叶片端涡流在叶片的负压面发生，而在叶片弦长的中央附近靠后缘的位置从叶片的负压面剥离，所述凹状曲线的曲率半径的随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡逐渐减小，所以可以抑制该叶片端涡流剥离的现象。在所述叶片的负压面上分布有凹点的设计也是为了抑制该叶片端涡流剥离；因而可以减少由涡流剥离带来的气动损失，进一步提高效率。同时，所述叶片轮毂侧处的凸状曲线的曲率半径随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，亦逐渐减小的特点，使得叶片在高负荷工作状态下可使沿径向吸入的气流较平滑，从而起到增大静压力的作用。
图1是现有技术的叶轮的平面示意图；图2是现有技术的叶轮旋转轨迹的局部示意图；图3是沿图1中A-A线剖开的剖视图；图4A是本实用新型实施例用叶轮的平面示意图；图4B是图4A侧面局部示意图；图5A是沿图4A中B-O线剖开的剖视图；图5B是沿图4A中C-O线剖开的剖视图；图5C是沿图4A中D-O线剖开的剖视图；图6是沿图4A中E-E线剖开的剖视图；图7是本实用新型实施例用叶轮与一种传统叶轮的特性比对曲线图；图8是本实用新型实施例用叶轮的噪音频谱图；图9是一种传统叶轮的噪音频谱图；具体实施方式
如图4A所示，空调用风机叶轮1是以截面大致呈圆锥台状的轮毂3为中心，呈放射状的设有3枚叶片2；3枚叶片2具有相同的形状，且各叶片2均布在轮毂3上。箭头表示旋转叶轮方向。
如图4A所示，所述叶片2的形状大致呈扇环形，所述叶片的后缘4在叶片的轮毂3的根部至叶片中部呈凸形曲线，在叶片中部至叶片叶端5呈凹形曲线。在叶片的前缘6靠近叶端5的部分，有一个三角形的辅助叶片7；辅助叶片的端7a点在叶片前缘6与叶端5的交点处重合，而且所述三角形的辅助叶片7的一边与所述前缘6紧贴并一体设置。采用上述结构，将三角形的辅助叶片的前端作为起点，叶片端涡流在叶片的负压面呈圆锥状生成，并且该叶片端涡流在叶片中部剥离流去。即该三角形的叶片具有规定在其前端处生成叶片端涡流的作用。因此，三角形的叶片规定了该叶片端涡流在叶片的叶端附近的负压面处发生的状态及叶片端涡流与叶片剥离流去的状态。故三角形的叶片具有使对转过来的后方叶片的叶端涡流的影响为最小限度的作用；使各叶片进入的流入空气最为平滑，后方叶片上更难以产生空气剥离和失速等不稳定现象。当然，没有三角形辅助叶片，本实用新型也能实现本实用新型地目的。
在所述叶片2的负压面8上还按照一定的规律分布着一定形状的凹点9。这些凹点9可以是均匀分布于整个叶片的负压面8，也可以只分布在叶片中部至叶片叶端5呈凹形曲线部分。凹点9可以是圆形，也可以是椭圆形。在所述叶片的负压面8上分布有凹点的设计也是为了抑制该叶片端涡流剥离。
图4B是图4A侧面局部示意图；该图中示出了所述叶片与所述轮毂之间具有一扭角φ。为减小前一叶片剥离的气流对后一叶片进入的流入空气的影响，所述叶片与所述轮毂之间的扭角φ的取值范围为大于等于30度、小于等于60度；最佳为45度。
如图5A、5B、5C所示，将叶片2的半径方向的断面形状做成在叶片沿连接前缘和后缘的流路中心线E-E附近至叶端的负压面侧为凹状曲线，在叶片沿连接前缘和后缘的流路中心线E-E附近至轮毂3的负压面侧为凸状曲线。而且在叶片沿连接前缘和后缘的流路中心线E-E附近至所述叶端5侧处的凹状曲线的曲率半径，在叶片沿半径方向的断面上具有不同的值；且随着所述叶片的前缘6侧向后缘4侧的过渡，曲率半径逐渐减小。即，设叶片2的前缘6附近的半径方向断面部的曲率半径为R1、叶片2的弦长的中央附近的半径方向的曲率半径为R2、叶片2的后缘4附近的半径方向断面部的曲率半径为R3时，曲率半径大小关系为R1＞R2＞R3。以上的曲率半径大小关系是以3个半径方向断面部为代表加以说明，从气动力方面的考虑，任意半径方向断面部的曲率半径要根据上述关系圆滑的构成叶片。
所述叶片轮毂3侧处的凸状曲线的曲率半径随着所述叶片的前缘6侧向后缘4侧的过渡，亦逐渐减小。
由于采用上述结构，通过从叶片2的压力面10向负压面8产生的泄漏气流，使在叶片叶端5附近的负压面8发生的叶端涡流的生成，并沿叶片旋转的相反方向从前缘6侧流向后缘4侧的过程中在后缘4附近从负压面8剥离，但在叶片叶端侧附近的所述凹状曲线部得到抑制，以实现低噪音化。即，叶片端涡流在叶片的负压面8发生，而在叶片弦长的中央附件靠后缘4的位置从叶片的负压面8剥离，所述凹状曲线的曲率半径的随着所述叶片的前缘6侧向后缘4侧的过渡逐渐减小，所以可以抑制该叶片端涡流剥离的现象。因而可以减少由涡流剥离带来的气动损失，进一步提高效率。同时，所述叶片轮毂3侧处的凸状曲线的曲率半径随着所述叶片的前缘6侧向后缘4侧的过渡，亦逐渐减小的特点，使得叶片在高负荷工作状态下可使沿径向吸入的气流较平滑，从而起到增大静压力的作用。
如图6所示，为沿图4A中E-E线剖开的剖视图；叶片沿连接前缘和后缘的流路中心线E-E而剖开的横截面形状呈弧状，所述叶片2除了在前缘6部分比较厚外，为比较均匀的薄断面；从所述前缘6到所述后缘4过渡的过程，我们还可以看到，叶片的曲率半径R4是逐渐的减小。该薄断面的内侧为压力面10，外侧为负压面8。当然，也可采用其他的叶片翼形，如具有拱形的前缘和尖锐的后缘的厚叶片。这样的结构能够使从沿叶轮旋转方向相反方向的前一叶片剥离的气流减小对后一叶片进入的流入空气的影响，后方叶片上更难以产生空气剥离和失速等不稳定现象。
如图7所示，是本实用新型实施例用叶轮与一种传统叶轮的特性比对曲线图。实验中采用叶片外径为410毫米的叶轮；在风机转速恒定的条件下，相对于风量的静压和噪音特性表示在该曲线图中。在该图中，横坐标表示风量，左侧纵坐标表示静压力，右侧纵坐标表示噪音。
如该实验所表明的，本实用新型叶轮的噪音在开放风量点Q1处比传统叶轮低2分贝，而且，本实用新型叶轮的噪音在68％开放风量的Q2点为止一直都处于较低的水平。关于静压力，本实用新型叶轮在60％开放风量的Q3点处比传统叶轮上升了32％。
图8是本实用新型实施例用叶轮的噪音频谱图；图9是一种传统叶轮的噪音频谱图；两图中的噪音是在开放风量点Q1测量。
这种风机用叶轮的叶片数还可以是2片、4片或5片等，即多片。所述轮毂也可以是普通的圆柱状。
一种风机，包括电机和与所述电机连接的叶轮，所述叶轮采用具有上述特征的叶轮1。
一种空调器，包括室内机和室外机，所述室外机具有风机和热交换器；风机用于促进所述热交换器的换热。所述风机，包括电机和与所述电机连接的叶轮，所述叶轮采用具有上述特征的叶轮1。
权利要求1.一种风机叶轮，所述叶轮具有一安装有多个叶片的轮毂，将所述叶片的半径方向的断面形状做成在叶端侧对着负压面构成凹状曲线，在轮毂侧对着负压面构成凸状曲线；其特征在于，所述叶端侧处的凹状曲线的曲率半径，在叶片沿半径方向的断面上具有不同的值；且随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，曲率半径逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的风机叶轮，其特征在于，所述轮毂侧处的凸状曲线的曲率半径随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，亦逐渐减小。
3.根据权利要求1或2所述的风机叶轮，其特征在于，在所述叶片的负压面上分布有凹点。
4.根据权利要求1或2所述的风机叶轮，其特征在于，所述叶片的后缘在叶片的轮毂的根部至叶片中部呈凸形曲线，在叶片中部至叶片叶端呈凹形曲线；
5.根据权利要求1或2所述的风机叶轮，其特征在于，在叶片的前缘靠近叶端的部分，有一个三角形的辅助叶片；辅助叶片的一点在叶片前缘与叶端的交点处重合，而且所述三角形的辅助叶片的一边与所述前缘紧贴并一体设置。
6.根据权利要求1或2所述的风机叶轮，其特征在于，叶片沿连接前缘和后缘的流路中心线而剖开的横截面形状呈弧状，随着从叶片所述前缘到所述后缘过渡，叶片的曲率半径是逐渐的减小。
7.根据权利要求1或2所述的风机叶轮，其特征在于，所述叶片与所述轮毂之间的扭角大于等于30度、小于等于60度；
8.根据权利要求1或2所述的风机叶轮，其特征在于，所述叶片与所述轮毂之间的扭角为45度。
9.一种风机，包括电机和与所述电机连接的叶轮，所述叶轮具有一安装有多个叶片的轮毂，将所述叶片的半径方向的断面形状做成在叶端侧对着负压面构成凹状曲线，在轮毂侧对着负压面构成凸状曲线；其特征在于，所述叶端侧处的凹状曲线的曲率半径，在叶片沿半径方向的断面上具有不同的值；且随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，曲率半径逐渐减小。
10.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述轮毂侧处的凸状曲线的曲率半径随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，亦逐渐减小。
11.一种空调器，包括室内机和室外机，所述室外机具有风机和热交换器；风机用于促进所述热交换器的换热。所述风机，包括电机和与所述电机连接的叶轮，所述叶轮具有一安装有多个叶片的轮毂，将所述叶片的半径方向的断面形状做成在叶端侧对着负压面构成凹状曲线，在轮毂侧对着负压面构成凸状曲线；其特征在于，所述叶端侧处的凹状曲线的曲率半径，在叶片沿半径方向的断面上具有不同的值；且随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，曲率半径逐渐减小。
专利摘要本实用新型涉及在空调器等风机上使用的叶轮及使用该叶轮的风机以及使用该风机的空调器，尤其涉及该叶轮的叶片形状。一种风机叶轮，所述叶轮具有一安装有多个叶片的轮毂，将所述叶片的半径方向的断面形状做成在叶端侧对着负压面构成凹状曲线，在轮毂侧对着负压面构成凸状曲线；所述叶端侧处的凹状曲线的曲率半径，在叶片沿半径方向的断面上具有不同的值；且随着所述叶片的前缘侧向后缘侧的过渡，曲率半径逐渐减小。由于采用上述结构，所以可以抑制该叶片端涡流剥离的现象，以实现低噪音化。
文档编号F04D29/38GK2675918SQ200320119148
公开日2005年2月2日 申请日期2003年12月15日 优先权日2003年12月15日
发明者黄辉, 金海元, 袁国强 申请人:珠海格力电器股份有限公司