消旋器、混流风机和空调器
技术领域
本实用新型涉及风机技术领域，尤其涉及一种消旋器、混流风机和空调器。
背景技术
为了提高空调的品质和舒适性，需要针对不同需求和机型搭配合适的风机。在满足风量和噪音要求的前提下，为实现抗高静压送风，目前常采用混流风机用于空调送风。
但是，混流风机自身出风倾斜，送风不集中，严重影响空调内部换热器表面的风速分布及换热性能，且单独通过优化混流风机无法达到所需的气动性能。
需要说明的是，公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种消旋器、混流风机和空调器，提高送风的集中性。
根据本实用新型的一个方面，提供一种消旋器，包括：
轮盖，具有贯通的空腔；
轮毂，设置于空腔中，且与空腔的腔壁之间形成流道；和
叶片，设置于流道中并用于引导流经流道的气流沿偏向消旋器的轴线的方向流出；
其中，流道在通过消旋器的轴线的纵切面上的中心轨迹线包括第一轨迹线和第二轨迹线，第一轨迹线与消旋器的轴线之间的距离沿气流流动方向增大，第二轨迹线位于第一轨迹线的下游，第二轨迹线与消旋器的轴线之间的距离沿气流流动方向减小。
在一些实施例中，第一轨迹线包括直线、样条曲线和贝塞尔曲线中的至少一个；和/或，第二轨迹线包括直线、样条曲线和贝塞尔曲线中的至少一个。
在一些实施例中，中心轨迹线还包括位于第二轨迹线下游的直线段。
在一些实施例中，直线段沿气流流动方向逐渐靠近消旋器的轴线。
在一些实施例中，叶片与轮盖的相交面在通过消旋器的轴线的纵切面上的投影形成叶片型线，叶片型线的中弧线满足的方程为：
x＝m1*cos(2πt)+m2*cos(4πt)；
y＝k1*sin(2πt)+k2*sin(2πt)；
其中，m1、m2、k1和k2为可调节的参数，0≤t≤1。
在一些实施例中，流道的出口段呈扩口形状。
在一些实施例中，轮毂在通过消旋器的轴线的纵切面上的投影形成轮毂轮廓线，轮毂轮廓线包括第一曲线段，第一曲线段与消旋器的轴线之间的距离先增大再减小。
在一些实施例中，轮毂轮廓线还包括第一直线段，第一直线段位于第一曲线段的下游，第一直线段与消旋器的轴线之间的距离沿气流流动方向逐渐减小。
在一些实施例中，轮盖在通过消旋器的轴线的纵切面上的投影形成轮盖轮廓线，轮盖轮廓线包括第二曲线段，第二曲线段与消旋器的轴线之间的距离先增大再减小。
在一些实施例中，轮盖轮廓线还包括第二直线段，第二直线段位于第二曲线段的下游，第二直线段与消旋器的轴线之间的距离沿气流流动方向保持不变。
在一些实施例中，轮盖在通过消旋器的轴线的纵切面上的投影形成轮盖轮廓线，轮盖轮廓线包括第二曲线段，第二曲线段与消旋器的轴线之间的距离先增大再减小，第一曲线段的曲率小于或等于第二曲线段的曲率。
在一些实施例中，在消旋器的轴线方向上轮毂包括伸出轮盖的空腔之外的部分。
根据本实用新型的另一个方面，提供一种混流风机，包括风机主体和上述的消旋器，消旋器设置在风机主体的出风口。
根据本实用新型的又一个方面，提供一种空调器，包括上述的消旋器或上述的混流风机。
基于上述技术方案，本实用新型消旋器实施例的流道在通过消旋器的轴线的纵切面上的中心轨迹线包括第一轨迹线和位于第一轨迹线下游的第二轨迹线，第一轨迹线与消旋器的轴线之间的距离沿气流流动方向增大，第二轨迹线与消旋器的轴线之间的距离沿气流流动方向减小，这样可以对流经流道的气流进行引导，使气流流出时更加偏向消旋器的轴线方向，尽可能地消除气流的周向分速度，增大出风压头，改善送风性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型消旋器一个实施例的结构示意图。
图2为本实用新型消旋器一个实施例中轮毂、第一叶片和第二叶片的结构示意图。
图3为本实用新型消旋器一个实施例的纵切剖面图。
图4为本实用新型消旋器一个实施例中第一叶片和第二叶片的结构示意图。
图5为本实用新型消旋器一个实施例中第一中弧线的轨迹图。
图6为本实用新型消旋器一个实施例中第二中弧线的轨迹图。
图7为本实用新型消旋器一个实施例从进口端面沿气流方向看的结构示意图。
图8为本实用新型消旋器一个实施例从出口端面沿气流方向的反向看的结构示意图。
图9为本实用新型消旋器一个实施例中轮盖的轮廓线示意图。
图10为本实用新型消旋器一个实施例中轮毂的轮廓线示意图。
图11和图12分别是参考消旋器实例和本实用新型消旋器实施例的涡量图。
图中：
10、轮盖；11、轮盖轮廓线；20、轮毂；21、轮毂轮廓线；30、第一叶片；31、第一中弧线；40、第二叶片；41、第二中弧线；50、流道；51、进口；52、出口；53、中心轨迹线；60、轴线。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
参考图1～3所示，在本实用新型提供的消旋器的一个实施例中，该消旋器包括轮盖10、轮毂20、第一叶片30和第二叶片40，轮盖10具有贯通的空腔，轮毂20设置于空腔中，且轮毂20与空腔的腔壁之间形成流道50，第一叶片30和第二叶片40沿气流流动方向前后布置于流道50中，第一叶片30和第二叶片40被配置为引导流经流道50的气流沿偏向消旋器的轴线的方向流出，且第一叶片30和第二叶片40的导流能力不同。
该实施例中的消旋器包括沿气流流动方向前后布置于流道50中的第一叶片30和第二叶片40，可以引导流经流道50的气流沿偏向消旋器的轴线的方向流出，尽可能地消除气流的周向速度，提高送风集中性；同时，通过第一叶片30和第二叶片40的两次导流作用，可以逐步调整气流的流速和流动方向，避免叶型突变造成严重的流动分离，有利于对上游多种来流流动进行有效的非定常流动分离控制。
在该实施例中，第一叶片30和第二叶片40沿消旋器的轴线方向布置，第一叶片30位于第二叶片40的上游。如图3所示，流道50包括进口51和出口52，第一叶片30比第二叶片40更靠近进口51。在将消旋器实施例应用于风机时，第一叶片30比第二叶片40更靠近风机的出风口。
在一些实施例中，第一叶片30和第二叶片40的数量均为多个，多个第一叶片30沿流道50的周向均匀布置，多个第二叶片40沿流道50的周向均匀布置。
第一叶片30和第二叶片40的具体数量可以根据需要灵活选择。第一叶片30和第二叶片40的数量可以相同，也可以不同。
在如图1所示的实施例中，第一叶片30和第二叶片40的数量均为15个。在其他实施例中，第一叶片30和第二叶片40的数量可以为12～18个。
进一步地，第一叶片30和第二叶片40可以连接于轮毂20的外壁和空腔的腔壁之间。第一叶片30的一端与轮毂20的外壁连接，第一叶片30的另一端与空腔的腔壁连接；第二叶片40的一端与轮毂20的外壁连接，第二叶片40的另一端与空腔的腔壁连接。这样设置可以提高导流效果。
第一叶片30可以设置在第二叶片40的上游，第一叶片30的轴向导流能力大于第二叶片40的轴向导流能力。这样设置可以使气流在流动过程中逐步平稳，使出风气流更加集中。
为了对流道50中的气流实现较好的导流作用，第一叶片30的叶型弯角大于第二叶片40的叶型弯角。
第一叶片30和第二叶片40(统称为叶片)包括叶根和外缘，叶根与轮毂20连接，外缘与轮盖10的腔壁连接。在叶根到外缘的方向上，不同高度有不同的横截面，每个横截面均形成叶片在该高度上的叶片型线，这些叶片型线的形状可以相同，也可以不同。
叶片型线包括依次首尾连接的前缘弧线、凹面弧线、尾缘线和凸面弧线。叶片型线为封闭的曲线。前缘弧线朝向气流的进气端，尾缘弧线朝向气流的出气端。叶片型线的内切小圆的中心的连线为叶片型线的中弧线。叶片型线的中弧线与前缘弧线的交点为前缘点，叶片型线的中弧线与尾缘弧线的交点为尾缘点。
在一些实施例中，第一叶片30和第二叶片40在叶根到外缘的方向上的不同截面所截得的叶片型线均相同。
如图4所示，第一叶片30的弯曲程度大于第二叶片40的弯曲程度。第一叶片30的叶型弯角为第一叶片30的叶片型线的第一中弧线31在前缘点处的切线与在尾缘点处的切线之间的夹角θ1，第二叶片40的叶型弯角为第二叶片40的叶片型线的第二中弧线41在前缘点处的切线与在尾缘点处的切线之间的夹角θ2，θ1>θ2。
第一叶片30的出口安装角为第一叶片30的叶片型线的第一中弧线31在尾缘点处的切线与垂直于气流流动方向的直线之间的夹角σ1，第二叶片40的出口安装角为第二叶片40的叶片型线的第二中弧线41在尾缘点处的切线与垂直于气流流动方向的直线之间的夹角σ2，σ1<σ2。
第一叶片30和第二叶片40的叶型弯角的角度可以为20°～60°，出口安装角的角度可以为50°～100°。
叶片型线的中弧线的形状对叶片的整体形状有直接影响。中弧线的具体形成可以有多种实现方式。
在一些实施例中，第一叶片30和/或第二叶片40与轮盖10的相交面在通过消旋器的轴线60的纵切面上的投影形成叶片型线，叶片型线的中弧线满足的方程为：
x＝m1*cos2πt+m2*cos4πt；
y＝k1*sin2πt+k2*sin2πt；
其中，m1、m2、k1和k2为可调节的参数，0≤t≤1。
第一叶片30和/或第二叶片40的叶片型线的中弧线均可以采用上述方程来获得。通过调整m1、m2、k1和k2的大小，可以获得不同弯度的弧线。
如图5所示为第一中弧线31的轨迹图，如图6所示为第二中弧线41的轨迹图，第一中弧线31的弯曲程度大于第二中弧线41的弯曲程度。在弦长相等时，θ1>θ2。
叶片的外缘截面与根部截面均可以采用这种轨迹的曲线，以根据来流情况灵活调节叶片入口进气角，逐步消除气流的周向分速度，避免叶片部分区域弯曲程度严重，产生局部气流冲击和边界层分离，大幅降低流动损失；同时使消旋器的出口区域气流分布均匀，消除涡区，降低涡流噪声。
如图7所示，消旋器的轴线60与消旋器的进口端面的交点为O1点，第一叶片30与轮毂20的外壁的相交面上的尾缘点在消旋器的进口端面上的投影为A点，O1点和A点之间的连线为第一连线，第二叶片40与轮毂20的外壁的相交面上的前缘点在消旋器的进口端面上的投影为B点，O1点和B点之间的连线为第二连线，第一连线和第二连线之间具有第一夹角。
第一夹角可以为5°～20°，比如5°、10°、11°、15°、20°等。
消旋器的轴线60与消旋器的进口端面的交点为O1点，第一叶片30与轮毂20的外壁的相交面上的尾缘点在消旋器的进口端面上的投影为C点，O1点和C点之间的连线为第三连线，第一叶片30的自靠近轮毂20的一端至远离轮毂20的一端的所有前缘点的连线为直线，该直线与第三连线之间具有第二夹角。
第二夹角可以为-5°～5°，比如-5°、-3°、-1°、1°、3°、5°等。负数表示第三连线位于上述直线的另一侧。
消旋器的轴线60与消旋器的进口端面的交点为O1点，第二叶片40与轮毂20的外壁的相交面上的前缘点在消旋器的进口端面上的投影为B点，O1点和B点之间的连线为第二连线，第二叶片40的自靠近轮毂20的一端至远离轮毂20的一端的所有前缘点的连线为直线，该直线与第二连线之间具有第三夹角。
第三夹角可以为-3°～3°，比如-3°、-2°、-1°、1°、2°、3°等。负数表示第二连线位于上述直线的另一侧。
消旋器的轴线60与消旋器的出口端面的交点为O2点，第一叶片30与轮毂20的外壁的相交面上的尾缘点在消旋器的进口端面上的投影为D点，O2点和D点之间的连线为第四连线，第一叶片30的自靠近轮毂20的一端至远离轮毂20的一端的所有尾缘点的连线为直线，该直线与第四连线之间具有第四夹角。
第四夹角可以为-16°～16°，比如-16°、-12°、-10°、-8°、8°、10°、12°、16°等。负数表示第四连线位于上述直线的另一侧。
消旋器的轴线60与消旋器的出口端面的交点为O2点，第二叶片40与轮毂20的外壁的相交面上的尾缘点在消旋器的进口端面上的投影为E点，O2点和E点之间的连线为第五连线，第二叶片40的自靠近轮毂20的一端至远离轮毂20的一端的所有尾缘点的连线为直线，该直线与第五连线之间具有第五夹角。
第五夹角可以为-10°～10°，比如-10°、-8°、-7°、-5°、5°、7°、8°、10°等。负数表示第五连线位于上述直线的另一侧。
本实用新型实施例还对流道50的形状以及轮盖10和轮毂20的外轮廓形状进行了改进。
在一些实施例中，如图3所示，流道50在通过消旋器的轴线60的纵切面上的中心轨迹线53包括第一轨迹线M1M2，第一轨迹线M1M2与消旋器的轴线60之间的距离沿气流流动方向增大。
进一步地，中心轨迹线53还包括第二轨迹线M2M3，第二轨迹线M2M3位于第一轨迹线M1M2的下游，第二轨迹线M2M3与消旋器的轴线60之间的距离沿气流流动方向减小。
中心轨迹线53包括第一轨迹线M1M2和位于第一轨迹线M1M2下游的第二轨迹线M2M3，第一轨迹线M1M2与消旋器的轴线60之间的距离沿气流流动方向增大，第二轨迹线M2M3与消旋器的轴线60之间的距离沿气流流动方向减小，这样可以对流经流道50的气流进行引导，使气流流出时更加偏向消旋器的轴线方向，尽可能地消除气流的周向分速度，增大出风压头，改善送风性能。
这里的中心轨迹线53是指轮盖10的内腔的腔壁在纵切面的投影线的各个点与轮毂20的外壁在纵切面的投影线上的对应点的连线中点所形成的参考线。
第一轨迹线M1M2包括直线、样条曲线和贝塞尔曲线中的至少一个；和/或，第二轨迹线M2M3包括直线、样条曲线和贝塞尔曲线中的至少一个。
第一轨迹线M1M2可以为直线段、样条曲线段和贝塞尔曲线段，也可以是直线段、样条曲线段和贝塞尔曲线段中任两个的组合或者直线段、样条曲线段和贝塞尔曲线段三种线段的不同组合。
第二轨迹线M2M3可以为直线段、样条曲线段和贝塞尔曲线段，也可以是直线段、样条曲线段和贝塞尔曲线段中任两个的组合或者直线段、样条曲线段和贝塞尔曲线段三种线段的不同组合。
中心轨迹线53还包括位于第二轨迹线下游的直线段M3M4。
直线段M3M4沿气流流动方向逐渐靠近消旋器的轴线60，这样设置可以进一步使气流向中间集中，提高送风的集中性。
流道50的出口段呈扩口形状。这样设置可以实现减速扩压的目的，有效提升风机压头，实现良好的抗静压效果。
如图9所示，轮盖10在通过消旋器的轴线60的纵切面上的投影形成轮盖轮廓线11，轮盖轮廓线11包括第二曲线段，第二曲线段与消旋器的轴线60之间的距离先增大再减小。
轮盖轮廓线11还包括第二直线段，第二直线段位于第二曲线段的下游，第二直线段与消旋器的轴线60之间的距离沿气流流动方向保持不变。
如图10所示，轮毂20在通过消旋器的轴线60的纵切面上的投影形成轮毂轮廓线21，轮毂轮廓线21包括第一曲线段，第一曲线段与消旋器的轴线60之间的距离先增大再减小。
轮毂轮廓线21还包括第一直线段，第一直线段位于第一曲线段的下游，第一直线段与消旋器的轴线60之间的距离沿气流流动方向逐渐减小。
第一曲线段的曲率和第二曲线段的曲率可以相同，也可以不同。在如图3所示的实施例中，第一曲线段的曲率小于第二曲线段的曲率。
第一直线段与消旋器的轴线60之间的夹角为15°～20°，比如15°、18°、20°等。第一直线段的长度与第二直线段的长度之比为2～4。
在一些实施例中，在消旋器的轴线方向上轮毂20包括伸出轮盖10的空腔之外的部分。这样设置可以使气流流出空腔后在惯性作用下仍然沿轮毂20的外轮廓流动，可进一步使气流向中间集中。
如图11所示，为根据本实用新型提供的消旋器实施例进行结构改进之前，参考消旋器实例的涡量图。
根据本实用新型提供的消旋器实施例进行结构改进之后，设定第一叶片30的外缘及根部截面的叶型轨迹线对应的叶型弯角θ1＝69°，出口安装角σ1＝32°，对应弦长23.46mm；第二叶片40的外缘及根部截面的叶型轨迹线对应的叶型弯角θ2＝79°，出口安装角σ2＝15°，对应弦长18.83mm，然后调节轨迹线方程各参数值，获得如图12所示的涡量图。
图11和图12中的区块代表涡团区域，颜色越深代表涡流速度越小。通过对比结果可知，采用本实用新型提供的消旋器进行结构改进后，涡团覆盖区域明显减小，说明相同尺度下涡流减少，特别是消旋器进口处的高速涡区削弱，仅在叶片前缘和尾缘还有部分涡区，混流风机的风量、效率和压头都有所提升，风机气动性能和风噪水平得到明显改善。
通过对本实用新型消旋器的多个实施例的说明，可以看到本实用新型消旋器实施例通过合理地优化设计消旋器的结构，可以消除混流风机出口气流的周向分速度，气流在经过混流风机时，流向从周向逐步变为斜向，提高送风集中性；改善送风条件，优化出风高速区，减少过大的流动损失，降低涡流噪声和离散噪声；通过改进流道的形状，优化流动状况，实现空调器换热器表面风量分布均匀，提高流动效率和压头，保证较强的抗静压能力。
基于上述的消旋器，本实用新型还提出一种混流风机，该混流风机包括上述的消旋器。
基于上述的混流风机，本实用新型还提出一种空调器，该空调器包括上述的消旋器或混流风机。
上述各个实施例中消旋器所具有的积极技术效果同样适用于混流风机和空调器，这里不再赘述。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本实用新型原理的前提下，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
