一种混流风机模块及应用其的空气处理机组的制作方法

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1.本发明涉及一种混流风机模块及应用其的空气处理机组。


背景技术：

2.空气处理机组英文翻译是air handler unit，简称ahu，空气处理机组ahu是一种集中式空气处理系统，它起源于设备集中设置，通过风管分配加热空气的强制式热风采暖和通风系统。广泛用于电子仪表、精密机械制造、纺织、化纤、卷烟、制药、食品、电站、轻化工等场所，是一种工业性空调的设备。
3.空气处理机组主要由空气过滤段(未画出)、表冷器段1a(安装冷却盘管11a等)、喷水室、空气加湿段3a(安装加湿装置)、风机段2a(安装风机21a)组成，见图1所示。风机段是空气处理机组各功能段中唯一的耗能部分。与一般的风机相同，在定货时应根据风量与压头的关系选择合适的风机类型，以确保风机噪音及效率等指标达到最佳状态。
4.现有通行技术中，常见风机段是采用大体积的蜗壳+前向多翼式风轮+内转子电机组合，风机段作为各功能段中唯一的耗能部分，其效率直接决定空气处理机组(ahu)的能效。该空气处理机组存在如下技术问题：
5.1：现有通行技术应用的风机效率低。前向多翼式离心风机(见图2所示)效率偏低，需要很高的转速才能有较高的风机静压效率，且通常最高静压效率也只有约35％-40％。低风机效率使得ahu能效长期以来难以提升。
6.2：现有通行机组外形尺寸大。前向多翼式风机必需配蜗壳才能运行，蜗壳的空间尺寸较大，为保证风机的性能，需要占用机组空间也大，也使得ahu机组的外尺寸较大。
7.另外，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，壳内空气的运动混合了轴流与离心两种运动形式，所以叫“混流”，目前的混流风机的风轮叶片在叶片进口处的空气进口流场不够优化，空气从叶片进口进入时对叶片造成较大的冲击，导致效能损失大，风轮效率的较低。


技术实现要素：

8.本发明的一个目的是提供一种混流风机模块，解决现有技术中混流风机的风轮叶片在叶片进口处的空气进口流场不够优化，空气从叶片进口进入时对叶片造成较大的冲击，导致效能损失大，风轮效率的较低的技术问题。
9.本发明的另一个目的是提供一种空气处理机组，解决现有技术中空气处理机组的风机段采用大体积的蜗壳+前向多翼式风轮组合导致效率偏低、能效低的技术问题。
10.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
11.一种混流风机模块,包括电机和混流风轮，电机驱动混流风轮转动，所述的混流风轮包括盖板、底板和安装在盖板与底板之间的若干片叶片，叶片由叶片进口边、叶片出口边、叶顶、叶根围成，叶顶与盖板相连接，叶根与底板相连接，叶片转动时，空气从叶片进口边流入混流风轮，从叶片出口边流出混流风轮，其特征在于：叶片进口边的空间造型曲线在
轴面上的投影是由两段圆弧构成，分别为圆弧ab和圆弧bc，圆弧ab的弦ab，为直角三角形adb的斜边；圆弧bc的弦bc，为直角三角形bec的斜边，并形成矩形odbe，圆弧ab和圆弧bc的半径分别是r
ab
、r
bc
；比例关系满足：0.33≤ao:co≤3；0.25≤do:eo≤4；1≤r
ab
:ao≤4；1≤r
ab
:do≤4；矩形odbe的端点b，在三角形aoc之外，上述所述的轴面是穿过混流风轮的中心轴线l且与叶片2进口角方向平行的一个平面。
12.上述的ao:co:ad:bd:be:ce:r
ab
:r
bc
＝133:115:85:100:48:15:400:82。
13.上述的混流风机模块还包括安装底板，在安装底板的中间设置入风口，在入风口的周围、安装底板向上凸出有导风圈，在安装底板上还安装有支架，电机支撑安装在支架上，混流风轮安装在电机上，混流风轮位于入风口上方。
14.上述电机是外转子电机。
15.上述的电机包括电机控制器和电机本体，电机本体包括定子组件和转子组件，控制器包括盒体和安装在盒体里面的控制线路板。
16.一种空气处理机组，包括外壳和安装在外壳里面的热交换器、风机模块和空气加湿模块，风机模块采用上述所述的混流风机模块。
17.上述热交换器安装在外壳的底部里面，风机模块安装在外壳的中部里面，空气加湿模块安装在外壳的顶部里面。
18.本发明与现有技术相比，具有如下效果：
19.1)本发明的混流风机模块的叶片进口边的空间造型曲线在轴面上的投影是由由两段圆弧构成，分别为圆弧ab和圆弧bc，圆弧ab的弦ab，为直角三角形adb的斜边；圆弧bc的弦bc，为直角三角形bec的斜边，并形成矩形odbe，圆弧ab和圆弧bc的半径分别是r
ab
、r
bc
；比例关系满足：0.33≤ao:co≤3；0.25≤do:eo≤4；1≤r
ab
:ao≤4；1≤r
ab
:do≤4；矩形odbe的端点b，在三角形aoc之外，通过优化叶片进口边造型，可以让空气进入风轮的时间产生特定时间差，在目标工况下，该时间差可以使得叶片进口边更加适应空气的来流方向，极大优化叶片空气进口流场的状态，进而减小叶片进口的气流冲击损失，从而达到提升风轮效率的效果。
20.2)本发明的空气处理机组，采用混流风机模块替代传统的多翼式风机+蜗壳组合方案，且使用优化后的混流风轮，改善空气处理机组内部的气流流动状态，大幅提高风机效率，极大优化机组能效。
21.3)本发明的空气处理机组，其混流风机模块采用外转子电机+混流风轮的技术方案，同性能指标下，混流风机模块轴向尺寸小，从而使机组尺寸更小，优化在应用端占用空间，优化运输空间，节约运输成本。
22.4)本发明的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
23.图1是现有技术中的空气处理机组的结构剖视图；
24.图2是现有技术中空气处理机组使用的风机的结构示意图；
25.图3是本发明的实施例一的混流风机模块的一个角度的立体图；
26.图4是本发明的实施例一的混流风机模块的另一个角度的立体图；
27.图5是本发明的实施例一的混流风机模块的分解图；
28.图6是本发明的实施例一的混流风轮的一个角度的立体图；
29.图7是本发明的实施例一的混流风轮的另一个角度的立体图；
30.图8是本发明的实施例一的混流风轮的分解图；
31.图9是本发明的实施例一的混流风轮的叶片的立体图；
32.图10是本发明的实施例一的外转子电机的立体图；
33.图11是本发明的实施例一的风轮叶片的叶型线的示意图；
34.图12是本发明的实施例一的轴面的选取示意图；
35.图13是本发明的实施例一叶片的叶片进口边曲线的投影图；
36.图14是本发明的实施例二的空气处理机组的结构示意图；
37.图15是本发明的混流风机模块效能测试图。
具体实施方式：
38.下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
39.实施例一:
40.如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图13所示，本实施例提供的是一种混流风机模块,包括电机200和混流风轮100，电机200驱动混流风轮100转动，所述的混流风轮100包括盖板1、底板3和安装于盖板1与底板3之间的若干片叶片2，叶片2由叶片进口边21、叶片出口边22、叶顶23、叶根24围成，叶顶23与盖板1相连接，叶根24与底板3相连接，叶片2转动时，空气从叶片进口边21流入混流风轮100，从叶片出口边22流出混流风轮100，其特征在于：叶片进口边21的空间造型曲线在轴面上的投影是由两段圆弧构成，分别为圆弧ab和圆弧bc，圆弧ab的弦ab，为直角三角形adb的斜边；圆弧bc的弦bc，为直角三角形bec的斜边，并形成矩形odbe，圆弧ab和圆弧bc的半径分别是r
ab
、r
bc
；比例关系满足：0.33≤ao:co≤3；0.25≤do:eo≤4；1≤r
ab
:ao≤4；1≤r
ab
:do≤4；矩形odbe的端点b，在三角形aoc之外；所述的轴面是穿过混流风轮100的中心轴线l且与叶片2的进口角方向平行的一个平面。
41.为简单描述，本发明的混流风轮100，用靠近风轮底部的任一垂直于中心轴线l的平面，截取风轮，获得叶片截面，则在叶片截面内，可画出无数个叶型轮廓线的内切圆，所有内切圆的圆心连线，就是叶片中线，将叶片中线称作叶片的叶型线，如图11所示，叶片的叶型线的起点的有一个叶片进口角，即空气的来流方向；叶片的叶型线的终点的有一个叶片出口角，即空气的流出方向。如图12所示，所述的轴面是穿过混流风轮100的中心轴线l且与叶片2的进口角方向平行的一个平面。如图12所示，穿过混流风轮100的中心轴线l的平面就是轴面，有无数个轴面。选取与叶片的进口角方向平行的一个轴面，此时才能做叶片进口边21曲线的投影。叶片的进口角方向是指风的入口方向，或者气流来流方向。
42.已知几何学知识：平面几何直角三角形定义，当确定两直角边时，该直角三角形唯一。平面几何圆弧定义，当确定圆弧两个端点和圆弧半径时，该圆弧唯一。如图13所示，叶片进口边21投影曲线abc由两段圆弧构成，分别为圆弧ab和圆弧bc。
43.图中三角形adb和三角形bec为直角三角形，四边形odbe为矩形。
44.圆弧ab的弦ab，为直角三角形adb的斜边。
45.圆弧bc的弦bc，为直角三角形bec的斜边。
46.根据上述已知定理，当ad、db、be、ec确定，且圆弧ab、圆弧bc的半径r
ab
、r
bc
分别确
定，圆弧ab、圆弧bc是唯一，则曲线abc是唯一。
47.上述曲线abc的几何图形比值关系，是当前实施例的较佳应用效果。现给出能达到优秀性能效果的比值关系范围，说明图如下：
48.0.33≤ao:co≤3
49.0.25≤do:eo≤4
50.1≤r
ab
:ao≤4
51.1≤r
ab
:do≤4
52.特别地，矩形odbe的端点b，应在三角形aoc之外。
53.优选地：ao:co:ad:bd:be:ce:r
ab
:r
bc
＝133:115:85:100:48:15:400:82，则当ao在实际风轮设计中选定确定值，则曲线abc也确定，实现当前实施例的最佳应用效果。
54.本发明通过优化叶片进口边造型，可以让空气进入风轮的时间产生特定时间差，在目标工况下，该时间差可以使得叶片进口边更加适应空气的来流方向(即进口角方向)，极大优化叶片空气进口流场的状态，进而减小叶片进口的气流冲击损失，从而达到提升风轮效率的效果。如图15所示，本发明设计了一种全新的混流风机模块，使用混流风轮新设计方法，可以优化内部流动状态，提升效率，经过实验测试，使用本发明的混流风机模块，最高风机效率达到61％，极大优化混流风机模块能效。而传统的前向多翼式离心风机效率偏低，通常最高静压效率也只有约35％-40％，两者相比，本发明采用全新的混流风机模块，能效提高20％。
55.上述的混流风机模块它还包括安装底板4，在安装底板4的中间设置入风口40，在入风口40的周围、安装底板4向上凸出有导风圈41，在安装底板4上还安装有支架42，电机200支撑安装在支架42上，混流风轮100安装在电机200上，混流风轮100位于入风口40上方，结构简单，安装方便。
56.上述的电机200是外转子电机，上述的电机200包括电机控制器201和电机本体202，电机本体202包括定子组件和转子组件，控制器201包括盒体和安装在盒体里面的控制线路板。电机本体202嵌套进混流风轮100里面，可以减小轴向尺寸。
57.实施例二：
58.如图14所示，本实施例提供一种空气处理机组，包括外壳300和安装在外壳300里面的热交换器400、风机模块500和空气加湿模块(图中没有画出)，热交换器400安装在外壳300的底部里面，风机模块500安装在外壳300的中部里面，空气加湿模块安装在外壳300的顶部里面，其特征在于：风机模块500采用实施例一所述的混流风机模块。
59.本发明设计了一种全新的混流风机模块，风机段与机组其他功能段全新设计配合，同性能指标下，机组尺寸小，优化在应用端占用空间，优化运输空间，节约运输成本。
60.以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种混流风机模块,包括电机(200)和混流风轮(100)，电机(200)驱动混流风轮(100)转动，所述的混流风轮(100)包括盖板(1)、底板(3)和安装于盖板(1)与底板(3)之间的若干片叶片(2)，叶片(2)由叶片进口边(21)、叶片出口边(22)、叶顶(23)、叶根(24)围成，叶顶(23)与盖板(1)相连接，叶根(24)与底板(3)相连接，叶片(2)转动时，空气从叶片进口边(21)流入混流风轮(100)，从叶片出口边(22)流出混流风轮(100)，其特征在于：叶片进口边(21)的空间造型曲线在轴面上的投影是由两段圆弧构成，分别为圆弧ab和圆弧bc，圆弧ab的弦ab，为直角三角形adb的斜边；圆弧bc的弦bc，为直角三角形bec的斜边，并形成矩形odbe，圆弧ab和圆弧bc的半径分别是r
ab
、r
bc
；比例关系满足：0.33≤ao:co≤3；0.25≤do:eo≤4；1≤r
ab
:ao≤4；1≤r
ab
:do≤4；矩形odbe的端点b，在三角形aoc之外；所述的轴面是穿过混流风轮(100)的中心轴线l且与叶片2的进口角方向平行的一个平面。2.根据权利要求1所述的一种混流风机模块，其特征在于：ao:co:ad:bd:be:ce:r
ab
:r
bc
＝133:115:85:100:48:15:400:82。3.根据权利要求1或2所述的一种混流风机模块，其特征在于：它还包括安装底板(4)，在安装底板(4)的中间设置入风口(40)，在入风口(40)的周围、安装底板(4)向上凸出有导风圈(41)，在安装底板(4)上还安装有支架(42)，电机(200)支撑安装在支架(42)上，混流风轮(100)安装在电机(200)上，混流风轮(100)位于入风口(40)上方。4.根据权利要求3所述的一种混流风机模块，其特征在于：电机(200)是外转子电机。5.根据权利要求4所述的一种混流风机模块，其特征在于：电机(200)包括电机控制器(201)和电机本体(202)，电机本体(202)包括定子组件和转子组件，控制器(201)包括盒体和安装在盒体里面的控制线路板。6.一种空气处理机组，包括外壳和安装在外壳里面的热交换器、风机模块和空气加湿模块，其特征在于：风机模块采用权利要求1至5任意一项所述的混流风机模块。7.根据权利要求6所述的一种空气处理机组，其特征在于：热交换器安装在外壳的底部里面，风机模块安装在外壳的中部里面，空气加湿模块安装在外壳的顶部里面。

技术总结
本发明公开了一种混流风机模块及应用其的空气处理机组，包括电机和混流风轮，电机驱动混流风轮转动，混流风轮包括盖板、底板和若干片叶片，叶片由叶片进口边、叶片出口边、叶顶、叶根围成，叶片进口边的空间造型曲线在轴面上的投影是由两段圆弧构成，分别为圆弧AB和圆弧BC，圆弧AB的弦AB，为直角三角形ADB的斜边；圆弧BC的弦BC，为直角三角形BEC的斜边，并形成矩形ODBE，圆弧AB和圆弧BC的半径分别是R


技术研发人员：陆訄
受保护的技术使用者：中山宜必思科技有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/7/27