轴流风扇和制冷设备制造技术

本发明专利技术一种轴流风扇，用于制冷设备，轴流风扇包括：轮毂，轮毂的两端分别为进风端和出风端；和叶片，设置在轮毂的侧壁上；叶片包括：叶根，位于叶片与轮毂的结合处；叶顶，位于叶片的自由端，与叶根相对；前缘和后缘，前缘和后缘相对而设，分别朝向进风端和出风端；其中，与轮毂的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与叶片相交得到的截面是叶片的型面，型面与前缘和后缘的交点分别为前缘点和后缘点，前缘点和后缘点的连线为弦线，与轮毂的轴线垂直的平面和弦线所成的角是叶片的安装角，安装角从叶根到叶顶逐渐减小；叶片的厚度从前缘到后缘逐渐减小，从叶根到叶顶逐渐减小。本发明专利技术提供的轴流风扇，提升了流经轴流风扇的风量和风压，降低了风扇的噪音。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及叶轮机械领域，具体而言，涉及一种轴流风扇和一种制冷设备。
技术介绍
在冰箱压缩机仓用的轴流风扇的设计过程中，叶片安装角的设计直接影响叶片的气动性能，因此对风扇风量产生重要影响。而叶片径向弯曲角及前掠弯曲角不仅影响风量，对气动噪音也有重要影响。目前在风扇设计过程中往往很难达到最佳的参数匹配，导致旧翼型风扇存在风量不足、噪音偏高的问题。如图1至图3所示，为相关技术中轴流风扇1'的三视图，包括轮毂10'和叶片20'，其做功效率较低，风量小，噪音大。随着计算机技术及计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics，简称CFD)的发展，其具有的周期短、成本低、可以有效分析各种影响因素以及定量化流场参数等优点，使其成为叶轮机械研究和设计研发领域中的一种全新手段，可以做到在风扇设计阶段就能够较为准确地预估其气动性能和声学特性，为风扇的参数优化和结构设计提供依据，并且可以减少试验的费用和工作量，缩短研发周期，提高企业的经济效益。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种轴流风扇。本专利技术的另一个目的在于提出一种制冷设备。有鉴于此，根据本专利技术的一个目的，提供了一种轴流风扇，用于制冷设备，轴流风扇包括：轮毂，轮毂的两端分别为进风端和出风端；和叶片，设置在轮毂的侧壁上；叶片包括：叶根，位于叶片与轮毂的结合处；叶顶，位于叶片的自由端，与叶根相对；前缘和后缘，前缘和后缘相对而设，分别朝向进风端和出风端；其中，与轮毂的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与叶片相交得到的截面是叶片的型面，型面与前缘和后缘的交点分别为前缘点和后缘点，前缘点和后缘点的连线为弦线，与轮毂的轴线垂直的平面和弦线所成的角是叶片的安装角，安装角从叶根到叶顶逐渐减小；叶片的厚度从前缘到后缘逐渐减小，从叶根到叶顶逐渐减小。本专利技术提供的轴流风扇，通过理论模拟和实验分析，调整了叶片的安装角和厚度，从而改变了叶片的曲率和气流通道，优化了轴流风扇的性能，提升了相同转速下流经轴流风扇的风量和风压，当气体从进风端流至出风端，可借助气体的运动带动热对流，提升风量和风压使换热效率增强；达到相同转速所需的轴功率降低，提高了做功效率，有助于节能；降低了轴流风扇在系统中的噪音，提高了用户体验。通过限定叶片的厚度从前缘到后缘逐渐减小，从叶根到叶顶逐渐减小，可以保证叶片在应力最集中的叶根和前缘处达到足够的强度，使轴流风扇可靠运行；叶片厚度从叶根到叶顶逐渐减小，可使气体在流向中心的过程中气流通道逐渐变窄，有助于提高中心风压。另外，本专利技术提供的上述技术方案中的轴流风扇还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，优选地，安装角的变化范围为20°至55°。在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了安装角的优化取值范围，即叶根处安装角不超过55°，叶顶处安装角不小于20°。在上述技术方案中，优选地，在型面的中点处作虚拟圆柱面的切面，将型面在切面上展开，得到展开的型面，在展开的型面上连接前缘点和后缘点，得到展开的弦线，过前缘点作与轮毂的轴线垂直的线，为额线，展开的弦线与额线的夹角为倾角，倾角从叶根到叶顶逐渐减小。在该技术方案中，展开的型面的形状和分布决定着叶片的性能，通过修改展开的型面，可提高风扇的性能。倾角的大小决定了展开的型面上前缘点和后缘点的相对位置，倾角越大，流过的气体越向中心集中，相应地需要的轴功率也越高，令倾角从叶顶到叶根逐渐增大，使得越靠近叶根的气流越向轴向集中，远端的倾角逐渐减小则可降低轴功率，合理分配功量输出，与安装角的变化相配合，提升了轴流风扇的风量和风压，降低了轴流风扇在系统中的噪音。在上述技术方案中，优选地，倾角的变化范围为20°至40°。在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了倾角的优化取值范围，即叶根处倾角不超过40°，叶顶处倾角不小于20°。在上述技术方案中，优选地，在展开的型面中作无数个内切圆，无数个内切圆的圆心连成一条平滑的弧线，是展开的型面的中心线，在前缘点和后缘点处分别作中心线的切线，前缘点处的切线与额线的夹角是叶片的几何进气角，后缘点处的切线与额线的夹角是叶片的几何出气角；几何进气角和几何出气角从叶根到叶顶逐渐减小。在该技术方案中，倾角反映了前缘点和后缘点的相对位置，几何进气角和几何出气角又反映了中心线在前缘点和后缘点的曲率，由于中心线是一条平滑的弧线，因此结合倾角、几何进气角和几何出气角可以得到中心线的分布情况，从而得到叶片的型面基本骨架。几何进气角和几何出气角的变化与倾角相适应，从叶根到叶顶逐渐减小，提升了轴流风扇的风量和风压，提高了做功效率，降低了噪音。在上述技术方案中，优选地，几何进气角的变化范围为8°至30°，几何出气角的变化范围为38°至55°。在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了几何进气角和几何出气角的优化取值范围，即叶根处几何进气角不超过30°，几何出气角不超过55°，叶顶处几何进气角不小于8°，几何出气角不小于38°。此外，几何进气角小于几何出气角，体现了气流通过轴流风扇后向轴心靠拢的方向变化。在上述技术方案中，优选地，弦线的长度从叶根到叶顶逐渐增大，弦线的长度的变化范围为30mm至130mm；叶片在前缘的厚度的取值范围为1mm至4mm，叶片在后缘的厚度的取值范围为0.8mm至1.5mm。在该技术方案中，轮毂的宽度确定后，弦线的长度与倾角有关，倾角越大，弦线越长，但倾角仅能确定前缘点和后缘点的相对角度，弦线则能确定二者的位置关系，即在上述技术方案确定下中心线形状的情况下，通过限定弦线的长度可得到中心线的大小，再结合叶片在前缘和后缘的厚度，其余部分平滑过渡，可得到展开的型面的具体形状和大小。此时的型面所组成的叶片，可提升轴流风扇的风量和风压，提高做功效率，降低噪音。在上述技术方案中，优选地，轮毂的中心点与叶根的弦线的中点连成直线L1，轮毂的中心点与中心线的中点连成直线L2，直线L1与直线L2的夹角为叶片径向弯曲角，叶片径向弯曲角从叶根到叶顶逐渐增大。在该技术方案中，直线L1为一条确定的直线，而每一个型面都有一个对应的直线L2，二者的夹角为叶片径向弯曲角，可以反映叶片从叶根到叶顶的整体变化情况，若叶片径向弯曲角为0°，则代表叶片沿径向延伸，而径向弯曲角逐渐增大，则是令叶片逐渐发生扭转，使气流通过轴流风扇时的流向转动逐渐变化，从而做到合理分配功量输出，提高了做功效率，提升了轴流风扇的风量和风压，降低了轴流风扇在系统中的噪音。在上述技术方案中，优选地，叶片径向弯曲角的变化范围为0°至40°。在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了叶片径向弯曲角的优化取值范围，即叶片径向弯曲角在叶根处为0°，并逐渐增大，叶顶处不超过40°。这样的分布既适应功量分配，提高做功效率，减小叶顶处叶片应力，又可避免叶片扭转过大使加工难度提高，保证了叶片整体的强度；同时提升了轴流风扇的风量和风压，降低了轴流风扇在系统中的噪音。在上述技术方案中，优选地，轮毂的中心点与前缘点连成直线L3，在前缘点作前缘的切线L4，直线L3与切线L4的夹角为叶片前掠弯曲角，叶片前掠弯曲角从叶根到叶顶逐渐减小。在该技术方案中，采用前掠式叶片，且叶片前掠弯曲角由叶根到叶顶逐渐减小，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴流风扇，用于制冷设备，其特征在于，所述轴流风扇包括：轮毂，所述轮毂的两端分别为进风端和出风端；和叶片，设置在所述轮毂的侧壁上；所述叶片包括：叶根，位于所述叶片与所述轮毂的结合处；叶顶，位于所述叶片的自由端，与所述叶根相对；前缘和后缘，所述前缘和所述后缘相对而设，分别朝向所述进风端和所述出风端；其中，与所述轮毂的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与所述叶片相交得到的截面是所述叶片的型面，所述型面与所述前缘和所述后缘的交点分别为前缘点和后缘点，所述前缘点和所述后缘点的连线为弦线，与所述轮毂的轴线垂直的平面和所述弦线所成的角是所述叶片的安装角，所述安装角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小；所述叶片的厚度从所述前缘到所述后缘逐渐减小，从所述叶根到所述叶顶逐渐减小。

【技术特征摘要】
1.一种轴流风扇，用于制冷设备，其特征在于，所述轴流风扇包括：轮毂，所述轮毂的两端分别为进风端和出风端；和叶片，设置在所述轮毂的侧壁上；所述叶片包括：叶根，位于所述叶片与所述轮毂的结合处；叶顶，位于所述叶片的自由端，与所述叶根相对；前缘和后缘，所述前缘和所述后缘相对而设，分别朝向所述进风端和所述出风端；其中，与所述轮毂的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与所述叶片相交得到的截面是所述叶片的型面，所述型面与所述前缘和所述后缘的交点分别为前缘点和后缘点，所述前缘点和所述后缘点的连线为弦线，与所述轮毂的轴线垂直的平面和所述弦线所成的角是所述叶片的安装角，所述安装角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小；所述叶片的厚度从所述前缘到所述后缘逐渐减小，从所述叶根到所述叶顶逐渐减小。2.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，所述安装角的变化范围为20°至55°。3.根据权利要求2所述的轴流风扇，其特征在于，在所述型面的中点处作所述虚拟圆柱面的切面，将所述型面在所述切面上展开，得到展开的型面，在所述展开的型面上连接所述前缘点和所述后缘点，得到展开的弦线，过所述前缘点作与所述轮毂的轴线垂直的线，为额线，所述展开的弦线与所述额线的夹角为倾角，所述倾角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小。4.根据权利要求3所述的轴流风扇，其特征在于，所述倾角的变化范围为20°至40°。5.根据权利要求4所述的轴流风扇，其特征在于，在所述展开的型面中作无数个内切圆，所述无数个内切圆的的圆心连成一条平滑的弧线，是所述展开的型面的中心线，在所述前缘点和所述后缘点处分别作所述中心线的切线，所述前缘点处的切线与所述额线的夹角是所述叶片的几何进气角，所述后缘点处的切线与所述额线的夹角是所述叶片的几何出气角；所述几何进气角和所述几何出气角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小。6.根据权利要求5所述的轴流风扇，其特征在于，所述几何进气角的变化范围为8°至30°，所述几何出气角的变化范围为38°至55°。7.根据权利要求6所述的轴流风扇，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晓波，
申请(专利权)人：合肥华凌股份有限公司，合肥美的电冰箱有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34