后向式离心风机及空调器的制作方法

1.本发明属于制冷技术领域，更具体地说，是涉及一种后向式离心风机及应用其的空调器。


背景技术：

2.目前，市面上普通的后向式离心风机（又叫做后倾式风机），其一般由圆弧板（如图1所示）或整体扭曲倾斜型叶片、前（上）盖板和后（下）盖板构成。当后向式离心风机实际运行时，这类叶片容易产生各种噪声，其产生的噪声主要包括宽频噪声和bpf噪声。这其中，宽频噪声又可以分为五个噪声源：边界层涡旋脱落（分离）、后缘钝性涡旋脱落、（前缘）尖端涡旋、湍流分离和湍流边界层后缘噪声，即作用在前缘的尖端涡旋、作用在叶道的边界层分离，以及作用在后缘的后缘脱落涡旋。以上噪声在造成叶道内的分离流动损失的同时，降低了风机的静音性能。扭曲倾斜叶片虽然可以优化风机叶道内的流动，但是随着叶片的倾斜角度增加，会使得风机体积流量减小。
3.现有技术中，一件专利提出了一种后向式离心风机，其使用了三元扭曲叶片，用以提升叶轮的气动性能，并降低叶轮的气动噪音、提升叶轮的噪音品质。但是，该专利公开的后向式离心风机仅优化了气体在叶轮中的流动，而未能消除其叶片的后缘涡旋脱落噪声。另一件专利提出的一种后向式离心风机，其通过将叶片的后缘设置成锯齿形状，用来消除叶片的后缘涡旋脱落，从而达到降低叶片后缘噪声的目的。但是，该专利仅针对叶片后缘的噪声消除，其并无法减小叶道内的流动损失。
4.因此，如何实现后向式离心风机的叶片前缘、后缘整体降噪并同时保证其叶道内的体积流量充足，是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有的后向式离心风机无法实现的叶片前缘、后缘整体降噪并同时保证其叶道内的体积流量充足的技术问题，提出一种后向式离心风机及应用其的空调器。
6.为解决以上问题，本发明采用的技术方案是：提供一种后向式离心风机，包括：相对设置的上盖板和下盖板，还包括：均匀间隔连接于上盖板和下盖板之间的多组后向式叶片，每组后向式叶片靠近后向式离心风机边缘的外缘呈s形倾斜。
7.进一步地，每组后向式叶片包括：间隔设置的第一叶片和第二叶片；第二叶片的长度短于第一叶片，且第二叶片靠近第一叶片的外缘，第一叶片和第二叶片之间通过连接结构相连接。
8.进一步地，第二叶片的內缘和外缘均呈s形倾斜。
9.进一步地，第二叶片为取第一叶片靠近其外缘的百分之n部分沿叶片的旋转方向
旋转角度b形成。
10.进一步地，每组后向式叶片靠近后向式离心风机轴心线的内缘呈直线，叶片由內缘向外缘光滑过渡。
11.优选地，下盖板为一平板，上盖板为由其中轴线向其边缘向下倾斜的弧形板或锥形板；第一叶片的内缘与上盖板相接于点a，第一叶片的内缘与下盖板相接于点b，连接点a和点b的连线构成第一叶片的内缘型线，且该内缘型线为垂直于下盖板的直线；第一叶片的外缘与上盖板相接于点c，第一叶片与上盖板的交线构成第一叶片的上缘型线，且上缘型线为连接点a和点c的弧线；第一叶片的外缘与下盖板相接于点d，第一叶片与下盖板的交线构成第一叶片的下缘型线，且下缘型线为连接点b和点d的弧线；连接点c和点d的直线构成第一叶片的基准外缘型线。
12.进一步地，第一叶片的上型线位于平行于下盖板的第一平面内，且第一平面与第一叶片的内缘型线相接于点e，第一平面与第一叶片的外缘型线相接于点f，第一平面与第一叶片的交线构成上型线，且上型线为连接点e和点f的弧线；第一平面与基准外缘型线的相接于点f’,连接点e和点f’的、与第一平面相交的弧线为第一叶片的基准上型线，且连接点e与点f的直线与连接点e与点f’的直线在第一平面内呈一夹角α，点f为点f’在第一平面内绕点e沿与第一叶片的旋转方向相反的方向旋转夹角α的角度形成；第一叶片的下型线位于平行于下盖板的第二平面内，且第二平面位于第一平面下方；第二平面与第一叶片的内缘型线相接于点g，第二平面与第一叶片的外缘型线相接于点h，第二平面与第一叶片的交线构成下型线，且下型线为连接点g和点h 的弧线；第二平面与基准外缘型线的相接于点h’,连接点g和点h’的、与第一平面相交的弧线为第一叶片的基准下型线，且连接点g与点h的直线与连接点g 与点h’的直线在第二平面内呈一夹角β，点h为点h’在第二平面内绕点g沿与第一叶片的旋转方向相同的方向旋转夹角β的角度形成；依次连接点c、点f、点h和点d的s形弧线构成第一叶片的外缘型线。
13.优选地，上缘型线在下盖板的投影线与连接点b和点d的直线呈夹角γ，夹角γ的取值范围为8-12度。
14.优选地，夹角α和夹角β的取值范围均为2-5度。
15.优选地，连接结构为一连接于第一叶片和第二叶片之间的连接板。
16.优选地，n的取值范围为10-15；角度b的取值范围为6-12度。
17.本发明还提供一种空调器，包括上述的后向式离心风机。
18.与现有技术相比，本发明提出的后向式离心风机在相同工况下，通过保持叶片组的任一叶片前缘线不变，对每个叶片的后缘沿旋转方向反向倾斜呈s形，在保证风机的体积流量不变、优化叶道内的空气流动的同时，消除了叶片前缘的尖端涡旋，并显著减少了叶片的后缘脱落涡旋；对于来源于后缘与边界层湍流的相互作用产生的宽频噪声，本发明使用双s形相互连接的倾斜后缘的叶片组，其中第二叶片为取第一叶片靠近其后缘的部分沿叶片旋转方向旋转一定角度而成，并且和第一叶片采用了相同的s形倾斜设计，利用双s形倾
斜叶片组，可以增加叶片后缘噪声源之间的相位差，从而减小叶片的后缘脱落涡旋的压力脉动强度；综上本发明提供的后向式离心风机及空调器极大地降低了风机使用时产生的宽频噪声和bpf噪声，达到了提升风机效率，减小风机噪声的目的。
附图说明
19.图1为现有的采用圆弧板叶片结构的后向式离心风机的结构示意图；图2为本发明提供的后向式离心风机的一种实施例的结构示意图；图3为本发明提供的后向式离心风机的一种实施例的构成双s形后缘的第一叶片、连接结构和第二叶片的结构示意图；图4为本发明提供的离心风机的双s形后缘与图1的圆弧板离心风机的叶型的对比图结构示意图。
20.其中，图中各附图主要标记：1-上盖板；2-基准圆弧板叶片；21-上缘型线；22-基准上型线；23-基准外缘型线；24-基准下型线；25-下缘型线；26-内缘型线；3-下盖板；4-第一叶片；411-上型线；412-下型线；413-外缘型线；5-连接结构；6-第二叶片。
21.其中，图中其它标记：a-第一叶片的内缘与上盖板的相接点；b-第一叶片的内缘与下盖板的相接点；c-第一叶片的外缘与上盖板的相接点；d-第一叶片的外缘与下盖板的相接点；i-第一平面；e-第一平面与第一叶片的内缘型线的相接点；f
’‑
第一平面与第一叶片的基准外缘型线的相接点；f-第一平面与第一叶片的外缘型线的相接点；α-连接e和f’的直线和连接e和f的直线的夹角；j-第二平面；g-第二平面与第一叶片的内缘型线的相接点；h
’‑
第二平面与第一叶片的基准外缘型线的相接点；h-第二平面与第一叶片的外缘型线的相接点；β-连接g和h’的直线和连接g和h的直线的夹角；γ-第一叶片的上缘型线在下盖板的投影线与连接点b和点d的直线的夹角；k-风机的旋转方向；l-尖端涡旋作用处；m-后缘涡旋脱落作用处。
22.需要注意的是：连接a和b的直线为第一叶片和基准圆弧叶片共用的内缘型线；连接a和c的弧线为第一叶片和基准圆弧叶片共用的上缘型线；连接c和d的虚线为第一叶片的基准外缘型线；连接b和d的弧线为第一叶片和基准圆弧叶片共用的下缘型线；连接e和f’的虚线为第一叶片的基准上型线且为第一平面与圆弧板基准叶片的相交线；连接e和f的弧线为第一叶片的上型线且为第一平面与第一叶片的相交线；f为f’在第一平面内绕点e沿与第一叶片的旋转方向相反的方向旋转夹角α的角度形成；连接g和h’的虚线为第一叶片的基准下型线且为第二平面与圆弧板基准叶片的相交线；连接g和h的弧线为第一叶片的下型线且为第二平面与第一叶片的相交线；h为h’在第二平面内绕点g沿与第一叶片的旋转方向相同的方向旋转夹角β的角度形成；依次连接c、f、h和d的s形弧线构成第一叶片的外缘型线。
具体实施方式
23.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
24.请一并参阅图2-4，本发明提供的后向式离心风机，包括：相对设置的上盖板1和下
盖板3。作为优选的实施方式，下盖板3为一圆形平板，上盖板1为由其中轴线向其边缘向下倾斜的圆弧形板或圆锥形板。作为其它的实施方式，上盖板1还可以是一圆形平板。在本实施例中，还包括：均匀间隔连接于上盖板1和下盖板3之间的多组后向式叶片，每组后向式叶片靠近后向式离心风机边缘的外缘呈s形倾斜。作为优选的实施例，叶片一共设有5-7组，每组后向式叶片包括：间隔设置的第一叶片4和第二叶片6，其中第二叶片6沿风机的径向的长度短于第一叶片4，且第二叶片6靠近第一叶片4的外缘，第一叶片4和第二叶片6之间通过连接结构5相连接；作为优选的实施例，连接结构5为一连接于第一叶片4和第二叶片6之间的弧形连接板；作为另一种实施例，连接结构5为一平板状连接板。作为优选的实施例，第二叶片6的內缘和外缘均呈s形倾斜，即与第一叶片4构成双s形倾斜叶片结构。作为优选的实施例，第二叶片6为沿风机的径向取第一叶片4靠近第一叶片4外缘的百分之n部分，并以风机的轴心线为转轴中心、沿风机的旋转方向k旋转角度b形成，即第一叶片4、第二叶片6之间与风机的轴心线之间呈一大小为角度b的圆心角。作为更优的实施例，n的取值范围为10-15，角度b的取值范围为6-12度；作为最优的实施例，n取12.5,即八分之一，角度b取9度。
25.请参阅图2-4，在本实施例中，每组后向式叶片靠近后向式离心风机轴心线的内缘呈直线，叶片由內缘向外缘光滑过渡。将图1所示的传统的圆弧板叶片作为第一叶片4的基准圆弧板叶片2，本发明提供的离心风机的第一叶片4的倾斜s形后缘与基准圆弧板叶片2的叶型的结构对比如下：请参照图4并结合附图说明的注释，第一叶片4的内缘与上盖板1相接于点a，第一叶片4的内缘与下盖板3相接于点b，连接点a和点b的连线构成第一叶片4的内缘型线26，且该内缘型线26为垂直于下盖板3的直线；第一叶片4的外缘与上盖板1相接于点c，第一叶片4与上盖板1的交线构成第一叶片4的上缘型线21，且上缘型线21为连接点a和点c的弧线；第一叶片4的外缘与下盖板3相接于点d，第一叶片4与下盖板3的交线构成第一叶片4的下缘型线25，且下缘型线25为连接点b和点d的弧线；连接点c和点d的直线构成第一叶片4的基准外缘型线23。
26.在本实施例中，第一叶片4的倾斜s形后缘的实施方式如下：第一叶片4的上型线411位于平行于下盖板3的第一平面内，且第一平面与第一叶片4的内缘型线26相接于点e，第一平面与第一叶片4的外缘型线413相接于点f，第一平面与第一叶片4的交线构成上型线411，且上型线411为连接点e和点f的弧线；第一平面与基准外缘型线23的相接于点f’,连接点e和点f’的、与第一平面相交的弧线为第一叶片4的基准上型线22，且连接点e与点f的直线与连接点e与点f’的直线在第一平面内呈一夹角α，点f为点f’在第一平面内绕点e沿与风机的旋转方向k相反的方向旋转夹角α的角度形成；第一叶片4的下型线412位于平行于下盖板3的第二平面内，且第二平面位于第一平面下方；第二平面与第一叶片4的内缘型线26相接于点g，第二平面与第一叶片4的外缘型线413相接于点h，第二平面与第一叶片4的交线构成下型线412，且下型线412为连接点g和点h 的弧线；第二平面与基准外缘型线23的相接于点h’,连接点g和点h’的、与第一平面相交的弧线为第一叶片4的基准下型线24，且连接点g与点h的直线与连接点g 与点h’的直线在第二平面内呈一夹角β，点h为点h’在第二平面内绕点g沿与风机的旋转方向k相同的方向旋转夹角β的角度形成；依次连接点c、点f、点h和点d的s形弧线构成第一叶片4的外缘型线413。需要注意的是，第一叶片4和基准圆弧板叶片2的上缘型线21、内缘型线26和下缘型线
25对应重合即共用；基准上型线22、基准外缘型线23和基准下型线24为基准圆弧板叶片2的型线。
27.作为优选的实施例，上缘型线21在下盖板3的投影线与连接点b和点d的直线呈夹角γ，夹角γ的取值范围为8-12度。作为优选的实施例，夹角α和夹角β的取值范围均为2-5度。
28.本发明还提供一种空调器，该空调器包括上述的后向式离心风机。
29.使用本发明提出的后向式离心风机的实施例与图1所示的传统的圆弧板离心风机进行对比仿真模拟试验，通过计算机仿真计算得出，在相同工况下，圆弧板离心风机在叶片周围存在作用于前缘的尖端涡旋作用处l以及作用于后缘的后缘脱落涡旋作用处m，如图1所示；而本发明提出的后向式离心风机保持叶片组的任一叶片前缘线不变，对每个叶片的后缘沿与风机的旋转方向k的反向旋转倾斜呈s形，如图2所示，在保证风机的体积流量不变、优化叶道内的空气流动的同时，消除了叶片前缘的尖端涡旋，并显著减少了叶片的后缘脱落涡旋；对于来源于后缘与边界层湍流的相互作用产生的宽频噪声，本发明使用双s形相互连接的倾斜后缘的叶片组，其中第二叶片6为取第一叶片4靠近其后缘的部分沿风机的旋转方向k旋转一定角度而成，并且和第一叶片4采用了相同的s形倾斜设计，利用双s形倾斜叶片组，可以增加叶片后缘噪声源之间的相位差，从而减小叶片的后缘脱落涡旋的压力脉动强度。
30.综上所述，本发明提供的后向式离心风机及空调器极大地降低了风机使用时产生的宽频噪声和bpf噪声，达到了提升风机效率，减小风机噪声的目的。
31.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。