混流风机及风管机的制作方法

1.本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及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，这样不仅管风机结构会更大，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的叶轮和蜗壳的设计不合理，导致混流风机的能效低。


技术实现要素：

5.本发明实施例中提供一种混流风机及风管机，以解决现有技术中混流风机能效低的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种混流风机，包括：蜗壳；叶轮，叶轮设置于蜗壳内部，叶轮包括多个叶片，叶片的数量为n；蜗壳的最大直径为e，其中，81.54ln(n)+20≤e≤81.54ln(n)+60，2≤n≤22。
7.进一步地，蜗壳上设置有进风口和出风口；进风口与出风口之间的距离为a，蜗壳的最大直径为e，a/e的比值范围为0.76～0.88。
8.进一步地，叶轮的最大直径为d，e/d的关系为1.1～1.25。
9.进一步地，多个叶片包括多个长叶和多个短叶。
10.进一步地，蜗壳为球台结构，蜗壳的最大直径等于球台结构的直径。
11.进一步地，蜗壳位于球台的两个底面处分别开设有进风口和出风口。
12.进一步地，进风口的中心与出风口的中心之间的连线与叶轮的轴线共线。
13.进一步地，叶片的表面上具有凹坑和/或凸起。
14.进一步地，n＝6，或，n＝7，或，n＝8。
15.进一步地，蜗壳的最大直径e的取值范围为150mm-250mm。
16.根据本发明的另一个方面，提供了一种风管机，包括上述的混流风机。
17.进一步地，混流风机可转动地设置在风管机内。
18.在风机外形尺寸一定时，通过上述公式可以确定叶片数量，这种结构的混流风机能够具有更为优异的性能。由分析原理和仿真结果中可以明显看出，混流风机在叶片和蜗壳的最大直径满足本发明限定的范围内时，混流风机的性能得到了明显的提升，风机的风
量明显提升了，而不是现有技术中的明显下降，由此可见，混流风机的改进确实有效地提升了风机风量。
附图说明
19.图1是本发明实施例的混流风机的叶轮的内部结构示意图；
20.图2是本发明实施例的混流风机的结构示意图；
21.图3是本发明实施例的混流风机的叶轮的立体示意图；
22.图4是本发明实施例的混流风机的叶轮的叶片的结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
24.现有技术中的混流风机，其蜗壳形状多是圆筒状结构，风道形状比较固定，所以所有针对于现有技术中混流风机的改进多是针对叶轮的叶片形状，或者是针对叶片数量等，以提升混流风机的风量，达到提升能效的目的。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：仅是针对叶片形状及数量的单独改进对混流风机的风量影响非常有限，而被本领域忽视和忽略的关于叶片数量与混流风机整体结构对应的关系，反而是能够有效提升混流风机风量的改进点。
25.参见图1至图4所示，本发明的实施例提供了一种混流风机，混流风机包括蜗壳10和叶轮20，叶轮20设置于蜗壳10内部，叶轮20包括多个叶片21，叶片21的数量为n，沿叶轮20的径向方向，蜗壳10的最大直径为e，其中，81.54ln(n)+20≤e≤81.54ln(n)+60，2≤n≤22。
26.在一定尺寸下，较优的叶片数目可能不止一个。当风机整体尺寸偏小时，过多的风叶数目虽然会增加风机的整体做功能力，但同时也会增加风机的通道阻力，如何使得两者平衡才是风机性能提升的关键。当风机整体尺寸偏大时，叶片数目过少则明显会制约风机整体性能的进一步提升，也是会存在平衡点的。对本实施例的混流风机进行仿真试验，改变风叶个数n，仿真结果如下：
27.ne(mm)转速(rpm)计算风量(m3/h)计算压头(pa)5200220050282.76200220051090.47200220051491.58200220051290.6
28.当e为200mm尺寸时，明显超出5叶的对应尺寸范围(151～191mm)，因此由上表可以看出，5叶在相同转速下，其风机的计算压头偏低，因此风量下降明显，这是因为在大尺寸情况下，叶片数目不足导致的做功能力偏低；当叶轮风叶数目为6、7、8叶时，由数据可以获知，200mm的e值均在较优的尺寸范围内，因此三款风叶的能力较为相近，包括做功能力与风机风量。在风机外形尺寸一定时，通过上述公式可以确定叶片数量，这种结构的混流风机能够具有更为优异的性能。由分析原理和仿真结果中可以明显看出，混流风机在叶片和蜗壳的最大直径满足本发明限定的范围内时，混流风机的性能得到了明显的提升，风机的风量明显提升了，而不是现有技术中的明显下降，由此可见，混流风机的改进确实有效地提升了风
机风量。
29.优选地，蜗壳10上设置有进风口和出风口；进风口与出风口之间的距离为a，a/e的比值范围为0.76～0.88。其中，a的距离也可以理解为蜗壳10的长度，图2显示的竖直方向上，蜗壳10的长度即为a。其中，a与e即可决定蜗壳的外部球壳尺寸以及风机的进出口面积。当a值较大时，为了满足球壳的形状需求，必然会导致风机的进出口面积发生缩减，进而影响风机性能，当a值较小时，说明风机叶轮的尺寸会受到限制，也会影响风机的做功能力。对本例的混流风机进行仿真试验，改变风机a/e的数值，仿真结果如下：
30.a/e转速(rpm)计算风量(m3/h)叶轮压头(pa)扩压损失(pa)0.752200489126.439.40.762200494126.338.70.832200510126.836.20.882200493115.553.20.92200480110.368.5
31.由上述表格即可获知，a/e数值偏小时，风量衰减严重，叶轮做功困难。当a/e数值偏大时，由于风机进出口面积的缩减，导致风机的流通阻力增加，叶轮压头下降过大，风机扩压损失较多，因此风量衰减也会较为严重，不利于风机性能的提升。
32.叶轮20的最大直径为d，e/d的关系为1.1～1.25。叶轮20的最大直径为叶片在叶轮径向方向上的最大直径，由于叶片的形状是特殊形状，因此以叶片最宽的位置处作为最大直径d的取点。参见图2所示，蜗壳10的最大直径e直接决定了混流风机的蜗壳形状，而且最大直径e的数值也和叶轮20之间具有对应关系，也就是说叶轮20在径向方向与蜗壳之间的缝隙控制在一定的范围内，能够提升混流风机的风量。对本例的混流风机进行仿真试验，改变风机e/d的数值，仿真结果如下：
33.e/d转速(rpm)计算风量(m3/h)叶轮压头(pa)扩压损失(pa)1.042200496123.458.41.102200502124.741.61.192200510126.836.21.252200498120.340.2
34.气流经由叶轮做功，开始带压较高的动压，而这些动压则需要足够的空间进行释放，并将其中一部分转化为静压继续进行流动，当e/d数值偏小时，释压空间不足，会导致动压转化为静压的比例偏小，风机的扩压损失偏大，最终导致风机整体风量偏低；而当e/d数值偏大时，会进一步扩大风机的整体尺寸，压缩其余构件的基础尺寸，不利于风机性能的提升。
35.优选地，多个叶片21包括多个长叶和多个短叶。长短的多个叶片可以增加混流风机的风量。
36.由于本实施例的混流风机是设置在风管机内的，所以对于混流风机的蜗壳10的尺寸形状是有工艺要求以及结构配合要求的，因此，对混流风机的蜗壳10做进一步改进，在满足风管机上述要求的同时，最大化提升混流风机的风量。为了配合风管机的结构需求，蜗壳10为球台结构，蜗壳10的最大直径等于球台结构的直径。
37.蜗壳10位于球台的两个底面处分别开设有进风口和出风口。进风口的中心与出风
口的中心之间的连线与叶轮20的轴线共线。
38.叶片21的表面上具有凹坑和/或凸起。凹坑以及凸起能够改善气流，提升风量。
39.蜗壳的最大直径e的取值范围为150mm-250mm，通过约定蜗壳的最大直径的范围，可以提升混流风机在风管机中的适配性。由于风管机的安装环境和生产条件，蜗壳的最大直径需要保持适合的尺寸，以在有限的尺寸要求下，达到最优能效。同时，考虑到蜗壳内部空间内放置的叶片数量，蜗壳的最大直径e不宜过小或者多大，而上述范围能够满足蜗壳直径和叶片的相关平衡关系。
40.本发明还提供了一种风管机的实施例，风管机包括上述实施例的混流风机，混流风机可转动地设置在风管机内。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”。由于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，所以将混流风机安装在风管机内，通过混流风机转动实现风向可逆，改变出风方向，即制冷模式侧出风，制热模式下出风。
41.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
42.当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。