混流风机及风管机的制作方法

1.本实用新型涉及空气处理设备技术领域，特别是一种混流风机及风管机。


背景技术：

2.风管机是空调的一种，为了提高舒适性，有些风管机采用上出冷风，下出热风的方式，这样可以实现瀑布式制冷和地毯式暖风，为了实现这种出风方式，需要风管机的出风可逆，现有出风可逆的风管机中，通常采用贯流风机、离心风机，但是这种风机由于风机扇叶的设置方式的问题，反转后风向不能可逆，因此，只能在设置至少两个风机，一个负责正向出风，一个负责逆向出风，这样不仅风管机结构会更大，成本更高。
3.为了减小成本，需要将风机缩小，而混流风机是介于轴流风机和离心风机之间的风机，混流风机的叶轮让空气既做离心运动又做轴向运动，蜗壳内的气流运动混合了轴流与离心两种运动形式，所以叫“混流”。而且，混流风机不仅可以将体积做小，而且可以保证气流的流向和风压。
4.现有技术中的混流风机内的前导叶结构与叶轮之间以及后导叶结构与叶轮之间的间距设计不合理，导致混流风机的能效低。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例中提供一种混流风机以及风管机，以解决现有技术中混流风机能效低的问题。
6.一种混流风机，包括：
7.蜗壳，所述蜗壳上设置有进风口和出风口；
8.叶轮，所述叶轮设置于所述蜗壳内；
9.前导叶结构，所述前导叶结构设置于所述叶轮和所述进风口之间，且所述前导叶结构与所述叶轮之间具有第一间距；
10.后导叶结构，所述后导叶结构设置于所述叶轮和所述出风口之间，且所述后导叶结构与所述叶轮之间具有第二间距；
11.所述第一间距的高度h1与所述叶轮的高度h的比值范围为0.1至0.21；
12.所述第二间距的高度h2与所述叶轮的高度h的比值范围为0.18至0.24。
13.所述第一间距的高度h1小于或等于所述第二间距的高度h2。
14.所述后导叶结构包括多个导叶，所有所述导叶以所述叶轮的轴线为轴线呈环形分布；和/或，所述前导叶结构包括多个导叶，所有所述导叶以所述叶轮的轴线为轴线呈环形分布。
15.至少一个所述导叶上设置有摆动轴，所述摆动轴的轴线与所述叶轮的轴线具有夹角，且具有所述摆动轴的导叶能够以所述摆动轴的轴线为轴线进行摆动。
16.所述夹角的角度为90
°
。
17.所述导叶的摆动角度α的范围为0
°
至10
°
。
18.所述前导叶结构上设置有消音齿；和/或，所述后导叶结构上设置有消音齿。
19.所述前导叶结构上设置有凸起和/或凹坑；和/或，所述后导叶结构上设置有凸起和/或凹坑。
20.所述混流风机还包括内壳，所述内壳设置于所述叶轮和所述出风口之间，所述内壳的外表面与所述蜗壳的内表面之间形成环形风道，所述后导叶结构设置于所述环形风道内。
21.所述后导叶结构包括多个导叶，所述导叶的第一边沿与所述内壳的外表面固定设置，所述导叶的第二边沿与所述蜗壳的内表面固定设置。
22.所述后导叶结构的扩张角的范围为10
°
至40
°
。
23.所述蜗壳的外表面为曲面。
24.所述蜗壳为球台结构，所述蜗壳的最大直径等于球台结构的直径。
25.所述蜗壳位于球台结构的两个端面处分别开设有所述进风口和所述出风口。
26.一种风管机，包括上述混流风机。
27.本实用新型提供的混流风机及风管机，通过分别限定前导叶结构与叶轮之间的第一间距和后导叶结构与叶轮之间的第二间距，第一间距能够改善叶轮的进气流场，降低叶轮的进气阻力，第二间距能够叶轮的压头达到预设要求，也即可以对叶轮的进出风进行有效导流，保证混流风机的蜗壳尺寸能够满足在风管机内部的转动的要求，摆动轴能够使后导叶结构的导叶进行摆动，使前导叶结构和/或后导叶结构与叶轮排出的气流方向尽可能的契合，进一步保证混流风机的工作效果，在风管机的进出风方向改变时，混流风机可以根据需要整体进行转动而不会与风管机产生干涉，从而保证风管机的出风效果。
附图说明
28.图1为本实用新型的实施例提供的混流风机的结构示意图；
29.图2为本实用新型的实施例提供的前导叶结构的结构示意图；
30.图3为本实用新型的实施例提供的后导叶结构的结构示意图；
31.图4为本实用新型的实施例提供的叶轮的结构示意图；
32.图5为本实用新型的实施例提供的后导叶结构的导叶及摆动轴的结构示意图；
33.图6为本实用新型的实施例提供的后导叶结构及导叶的摆动角的示意图；
34.图7为本实用新型的实施例提供的前导叶结构及导叶的摆动角的示意图；
35.图中：
36.1、蜗壳；11、进风口；12、出风口；2、叶轮；5、前导叶结构；6、后导叶结构；13、第一间距；14、第二间距；33、导叶；34、摆动轴；4、内壳。
具体实施方式
37.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
38.现有技术中的混流风机，当叶轮2进行高速旋转时，会在叶轮进口处形成负压区，产生吸力，使得气体由集流器通过前导叶结构进入。在复杂的壳体环境中，往往会形成不利
的进气条件，而前导叶结构可以缓解这类问题。细长的前导叶在叶轮前部形成狭长的气流通道，即使在集流器入口存在复杂的流场，经由前导叶结构之后便会被整流为较为平缓的气流，并随之进入叶轮进行做功。由于前导叶结构不发生旋转，前导叶结构与叶轮也会形成动静间隙，同时为了降低通道阻力，也需要留出一定整流段(第一间距13)让气体自由进入叶轮进行做功。该整流段的存在与叶轮结构息息相关，整流段过长，会浪费风机的空间结构，整流段过短，难以形成有效的整流，反而会增加风机的流动阻力。同理，当叶轮2进行高速旋转时，会带动气流以较高的动压流出叶轮2，并进入叶轮2与后导叶结构之间的消旋段(第二间距14)。该消旋段可以将高速旋转的气流由径向引为水平方向，并且突然的释压会使气流的一部分动压被转化为静压，用于支持风机的后续流动。消旋段虽然能够将旋转的气流引为水平方向，但仍带有巨大的切向速度，这些速度分量均是不利于后续流动的。后导叶结构的作用便是将气流的切向的速度更多的转化为水平速度，并再次将巨大动压转化为静压，以提升风机的带压能力。现有技术中在提高风机的能效时均是采用调整叶轮的结构、前导叶结构或后导叶结构的方式进行提高，然而，经过申请人对于气流流动原理的研究，以及通过仿真模拟实验数据进行分析后发现，整流段的长度和消旋段的长度均极为重要，在对叶轮的进气阻力和出气的压损的调节方面存在有效的改善，因此在混流风机的整体结构上来说，合适的整流段的长度和消旋段的长度对混流风机系统性能的提升来说极为重要。
39.基于上述理由，如图1至图7所示，本技术提供了公开了一种混流风机，包括：蜗壳1，所述蜗壳1上设置有进风口11和出风口12；叶轮2，所述叶轮2设置于所述蜗壳1内；前导叶结构5，所述前导叶结构5设置于所述叶轮2和所述进风口11之间，且所述前导叶结构5与所述叶轮2之间具有第一间距13；后导叶结构6，所述后导叶结构6设置于所述叶轮2和所述出风口12之间，且所述后导叶结构6与所述叶轮2之间具有第二间距14；所述第一间距13的高度h1与所述叶轮2的高度h的比值范围为0.1至0.21；所述第二间距14的高度h2与所述叶轮2的高度h的比值范围为0.18至0.24。
40.其中蜗壳1对应第一间距13的部分形成前述的整流段，蜗壳1对应第二间距14的部分形成前述的消旋段。第一间距13的高度h1、第二间距14的高度h2和叶轮2的高度h均是沿叶轮2的轴线方向上的尺寸，叶轮2的轴线为叶轮2在工作过程时的旋转轴线。
41.对本例的混流风机进行仿真试验，改变混流风机h1/h和h2/h的数值，仿真结果如下：
42.43.根据仿真数据可知，当h1/h数值不变，且h2/h的数值偏小时，消旋段的长度难以提供足够的释压空间进行动压与静压的转化，使得叶轮2压头下降，并且由于叶轮2与后导叶结构6过于接近，带有高速旋转速度分量的气流会增加风机的扩压损失，进而使得风机整体风量下降。从数据中可知，当h1/h为0.15时，h2/h为0.17与h2/h为0.22相比，风量、压头均相对较小，而扩压损失相对增大，证明了消旋段(第二间距14)的长度较小时难以提供足够的释压空间进行动压与静压的转化；当h2/h数值不变，且h1/h的数值偏小时，前导叶结构5距离叶轮2较近，气流无法充分整流，进气阻力增加，导致叶轮2做功能力下降，使得风机风量降低。从数据中可知，当h2/h为0.22时，h1/h为0.1与h1/h为0.15相比，风量、压头均相对较小，而扩压损失相对增大，证明了整流段(第一间距13)的长度较小时难以提供足够的整流空间对气流进行整流。上述即可充分展示出合适的h1/h数值与h2/h数值对风机整体性能的影响趋势。当h1与h2长度均发生增加时，也是不利于风机性能的，因为在混流风机的尺寸一定的情况下，h1与h2长度的增加必然伴随着叶轮2长度的缩减，这会极大的影响风机的做功面积，使得风机性能下降。
44.所述第一间距13的高度h1小于或等于第二间距14的高度h2。当h1》h2时，前导叶与叶轮的间距更大，后导叶与叶轮的间隙较小，无法充分的进行消旋扩压作用，风机性能会有所下降。而h1≤h2时，后导叶则能够获得充分的消旋空间对气流进行提压作用，有利于风机性能的提升。
45.所述前导叶结构5包括多个导叶33，所有所述导叶33以所述叶轮2的轴线为轴线呈环形分布。
46.所述后导叶结构6包括多个导叶33，所有所述导叶33以所述叶轮2的轴线为轴线呈环形分布。
47.至少一个所述导叶33上设置有摆动轴34，所述摆动轴34的轴线与所述叶轮2的轴线具有夹角，且具有所述摆动轴34的导叶33能够以所述摆动轴34的轴线为轴线进行摆动。
48.当前导叶结构5包括导叶33和摆动轴34时，前导叶结构5的作用是为了使气流产生预先旋转，使气流具有一定的流动角度，从而减小气流的方向与进入叶轮2时方向的角度值，最终达到减少气流进入叶轮2时的阻力的目的，当叶轮2在不同转速下工作时，气流进入叶轮2的角度是不同的，当转速发生变化时，气流进入叶轮2的角度会发生变化，为了使气流的流动角度尽可能的与进入叶轮2的角度相同，通过导叶33的摆动，使得气流在前导叶结构5的流动角度也随之发生改变，进一步增加前导叶结构5流出气流方向的契合程度，从而有益于叶轮2的进气均匀性的增加，确保在多个工作转速下叶轮2均可达到最优的风量值，混流风机可以获得最优的气流驱动性能。优选的，叶轮2的转速越大时，此时气流进入叶轮2的角度也越大，因此需要导叶33的倾角α的角度越大，反之，叶轮2的转速越小，导叶33的倾角α越小。
49.所述导叶33的摆动角度α的角度范围为0
°
至10
°
。优选0
°
至5
°
。
50.当后导叶结构6包括导叶33和摆动轴34时，后导叶结构6的作用是对叶轮的出风进行进一步的导向，当叶轮2在不同转速下工作时，气体流出叶轮的角度是不同的，也即气流进入第二间距14的角度是不同的，而第二间距14的尺寸一定，使得其消旋能力是一定的，也即对改变气体角度的能力是一定的，当进入第二间距14内的气体角度不同时，使得进入后导叶结构6内的气体角度也是不同的，为了使气流的流动角度尽可能的与排出第二间距14
的气流的角度相同，通过导叶33的摆动，使得气流在后导叶结构6的流动角度也随之发生改变，进一步增加后导叶结构6流出气流方向的契合程度，从而有益于混流风机的排气均匀性的增加，确保在多个工作转速下混流风机均可达到最优的风量值和最优的气流驱动性能。优选的，叶轮2的转速越大时，此时气流离开叶轮2的角度也越大，因此需要导叶33的倾角的角度越大，反之，叶轮2的转速越小，导叶33的倾角越小。所述导叶33的摆动角度α的角度范围为0
°
至10
°
。优选0
°
至5
°
。
51.其中摆动轴34与叶轮2的轴线的夹角的角度范围为90
°
。使得在导叶33摆动的过程中不会与蜗壳1产生结构干涉，保证导叶33和蜗壳1的结构可靠。
52.所述前导叶结构5上设置有消音齿或凸起和/或凹坑。
53.所述后导叶结构6上设置有消音齿或凸起和/或凹坑。
54.利用消音齿、凸起或凹坑进行消音达到降噪的效果。
55.所述混流风机还包括内壳4，所述内壳4设置于所述叶轮2和所述出风口12之间，所述内壳4的外表面与所述蜗壳1的内表面之间形成环形风道，所述后导叶结构6设置于所述环形风道内。利用内壳4进一步的对蜗壳1内的风道进行限定，使气流在经过后导叶结构6时能够更好的被导叶33进行导流。
56.作为另一种实施方式，所述后导叶结构6包括多个导叶33，所述导叶33的第一边沿与所述内壳4的外表面固定设置，所述导叶33的第二边沿与所述蜗壳1的内表面固定设置。此时导叶33是固定设置在蜗壳1和内壳4之间的，利用后导叶结构6增加蜗壳1及内壳4之间的固定强度，实现加强筋的效果。
57.所述后导叶结构6的扩张角的范围为10
°
至40
°
。扩张角是指沿气体的流动方向，后导叶结构6的前缘和尾缘的连线与后导叶结构6的中心线之间所形成的夹角，其中前缘为后导叶结构6的进气端，尾缘为后导叶结构6的出气端。也即沿气体的流动方向，后导叶结构6的截面尺寸是逐渐增加的，当应用于混流风机时，气流进入后导叶结构6时的流通截面小于气流流出后导叶结构6时的流通截面的。
58.所述蜗壳1的外表面为曲面。也即蜗壳的外表面的截面为曲线段。
59.所述蜗壳1为球台结构，所述蜗壳1的最大直径等于球台结构的直径。也即，蜗壳1可以以球台的球心为中心的一个直径固定的球形空间内进行自由转动，当应用于风管机且风管机需求为上下出风时，风管机内可以为本技术提供的混流风机提供一个直径固定的球形空间，通过混流风机的转动来实现风管机进出风方向的切换。
60.所述蜗壳1位于球台结构的两个端面处分别开设有进风口11和所述出风口12。
61.一种风管机，包括上述混流风机。
62.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。