CN101363450A - 一种多翼式离心风机的叶轮结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多翼式离心风机的叶轮结构，包括由多个翼型叶片组成的叶轮，其特征在于，从叶轮盖侧到叶轮盘侧，所述叶片的弦长逐渐减小，或所述叶片的弦长保持不变而叶片所在叶轮直径逐渐减小，使叶片沿叶轮盖侧到叶轮盘侧的作功能力逐渐下降。本发明改进后的叶轮结构可使叶轮出口气流速度沿轴向分布趋于均匀，减弱了蜗壳内的二次流，减小了流动损失，使风机效率得到提高，并降低了噪声水平。本发明所涉及的叶轮结构形式简单，加工方便、制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心风机的叶轮结构，特别涉及一种多翼式离心风机的叶轮结构。
背景技术
多翼式离心风机尺寸小、流量系数大、压力系数高、噪声低，被广泛应用于换气装置、电子设备、空调等系统中。但是，该类风机流动损失大，效率普遍较低。
目前，多翼式离心风机多采用等弦长直叶片叶轮结构，如图1所示，即叶片进口缘和出口缘与叶轮旋转轴线平行，沿翼展方向各截面大小、形状相同，这种叶片制造简单，生产成本低。但是，由于沿翼展方向叶片进口气流速度不同，所以沿翼展叶片作功能力不同，导致叶轮出口速度轴向分布不均匀，叶轮盖侧出口速度较小，盘(双向进气时为中盘)侧出口速度较大，如图2所示。这样，在气流离开叶轮后，在蜗壳的横截面上形成强烈的二次流，实际测量结果如图3所示。单向进气时形成一个涡，双向进气时形成一对关于中盘对称的涡。该二次流旋涡在蜗壳中逐渐加强，引起流动损失和气动噪声，降低了风机的效率。
针对叶轮出口流速不均匀的情况，目前采用的方法主要是在轮盘上设置流线型整流罩，如图1中虚线所示，该方法通过改变进口流道形状，改善叶片进口流动状况，使出口流动速度趋于均匀。但是该方法的效果有一定局限性。
发明内容
本发明为了解决现有风机叶轮出口速度沿轴向分布不均匀的问题，减小二次流损失，提高风机效率，降低噪声，提供了一种使叶轮出口流速轴向分布均匀化的多翼式离心风机的叶轮结构。
为达到以上目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的：
一种多翼式离心风机的叶轮结构，包括由多个翼型叶片组成的叶轮，其特征在于，从叶轮盖侧到叶轮盘侧，所述叶片的弦长逐渐减小，或所述叶片的弦长保持不变而叶片所在叶轮直径逐渐减小，使叶片沿叶轮盖侧到叶轮盘侧的作功能力逐渐下降。
上述方案中，所述叶片的弦长逐渐减小包括三种结构：一是从叶轮盖侧到叶轮盘侧，叶片所在叶轮外径逐渐减小，内径不变；二是从叶轮盖侧到叶轮盘侧，叶片所在叶轮内径逐渐增大，外径不变；三是从叶轮盖侧到叶轮盘侧，叶片所在叶轮内径逐渐增大，外径逐渐减小；该三种结构的叶片翼型弦线所在直线垂直于叶轮旋转轴线。所述叶片的弦长保持不变而叶片所在叶轮直径逐渐减小是叶片进口缘与出口缘平行，沿翼展方向，叶片截面、弦长相同，叶片所在叶轮的内、外径从叶轮盖侧到叶轮盘侧都作尺寸一致的逐渐减小。所述叶片的弦长保持不变而叶轮直径逐渐减小包括两种结构：一是叶片的翼型弦线所在直线垂直于叶轮旋转轴线；二是叶片的翼型弦线所在直线不垂直于叶轮旋转轴线。
本发明的有益效果是，针对目前多翼式离心风机叶片出口速度沿轴向分布不均匀的问题，从叶轮盖侧到叶轮盘侧，设计了叶轮叶片的弦长逐渐减小，或叶片的弦长保持不变而叶片所在叶轮直径逐渐减小的多种结构形式，使叶片沿叶轮盖侧到叶轮盘侧的作功能力逐渐下降，这样叶轮出口气流速度分布趋于均匀，减小了二次流动损失，提高了风机效率，降低了噪声。同时，保持了叶轮结构形状简单、加工方便、成本低的特点。
附图说明
图1是一种现有直叶片叶轮的两种结构形式。其中：图1(a)为单向进气形式，图1(b)为双向进气形式。附图标记如下：
1，叶片；2，叶片截面；3，轮盘(单向进气)；4，中盘(双向进气)；5，叶轮轴；6，电机。a-a，翼型弦线所在直线；O-O，叶轮旋转轴线；e-e，轮盘所在平面；箭头A，叶轮进口气流方向；箭头B，叶轮出口二次流；箭头C，叶轮出口气流速度分布。
叶片1前后缘都与叶轮轴线O-O平行，沿翼展方向，叶片截面2大小、形状都相同。翼型弦线所在直线a-a垂直于叶轮旋转轴线O-O。叶轮外径为D1，内径为D2。箭头A表示进口气流方向；箭头C为叶轮出口速度矢量，沿翼展方向分布不均匀；环形箭头B表示叶轮出口二次流，即蜗壳内二次流。
图2是图1直叶片叶轮沿轴向出口速度分布及二次流示意图。
图3是图2二次流在风机蜗壳内实验测量结果。其中：图3a为速度矢量图，图3b为流线图。
图4是本发明实施例一的叶轮结构示意图。
图5是本发明实施例二的叶轮结构示意图。
图6是本发明实施例三的叶轮结构示意图。
图7是本发明实施例四的叶轮结构示意图。
图8是本发明实施例五的叶轮结构示意图。
图4到图8中，(a)图为单向进气形式，(b)图为双向进气形式。图8中b-d为翼型弦线所在直线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例一
如图4所示，叶轮叶片1从盖侧(叶轮进口气流方向A一侧)到盘侧(轮盘3或中盘7一侧)变弦长，叶轮外径从D1减小到D3，但叶轮内径D2从盖侧到盘侧保持不变。从叶轮盖侧到盘侧，叶片弦长逐渐减小，叶片作功能力下降，从而减小叶轮盘侧的气流出口速度，使叶轮出口气流速度C沿轴向分布趋于均匀。翼型弦线所在直线a-a垂直于叶轮旋转轴线O-O。
实施例二
如图5所示，与实施例一类似，叶轮叶片1从盖侧到盘侧变弦长，但叶轮外径D1从盖侧到盘侧保持不变，叶轮内径从盖侧到盘侧由D2增大为D4。从叶轮盖侧到盘侧，叶片弦长逐渐减小，叶片作功能力下降，从而减小轮盘侧的气流出口速度，使叶轮出口气流速度沿轴向分布趋于均匀。翼型弦线所在直线a-a垂直于叶轮旋转轴线O-O。
实施例三
如图6所示，与实施例一类似，叶轮叶片1从盖侧到盘侧变弦长，叶轮内径从盖侧到盘侧由D2增大为D4，叶轮外径从盖侧到盘侧由D1减小到D3。从叶轮盖侧到盘侧，叶片弦长逐渐减小，叶片作功能力下降。从而减小叶轮盘侧的气流出口速度，使叶轮出口气流速度沿轴向分布趋于均匀。翼型弦线所在直线a-a垂直于叶轮旋转轴线O-O。
实施例四
如图7所示，改变叶片前后缘与叶轮旋转轴线O-O的夹角，叶片前缘与后缘平行，沿翼展方向，叶片弦长、截面大小、形状相同，从叶轮盖侧到盘侧，叶轮直径逐渐减小，叶轮盘侧外径减小为D3，内径减小为D4。这样改变了叶片沿旋转轴线O-O的作功能力，使叶轮出口气流速度沿轴向分布趋于均匀。此时，翼型弦线所在直线a-a垂直于叶轮旋转轴线O-O。
实施例五
如图8所示，与实施例四类似，改变叶片前后缘与叶轮旋转轴线O-O的夹角，叶片前后缘平行，沿翼展方向，叶片弦长、截面大小、形状相同，只是此时翼型的弦线与叶轮旋转轴线O-O不垂直，翼型弦线所在直线为b-d，垂直于叶片前后缘，而与叶轮旋转轴线O-O呈小于直角的夹角(双向进气时右侧叶片翼型弦线直线b-d与叶轮旋转轴线的O-O夹角大于直角)。从叶轮盖侧到盘侧，叶轮直径逐渐减小，叶轮盘侧外径减小为D3，内径减小为D4。这样改变了叶片沿旋转轴线O-O的作功能力，使叶轮出口气流速度沿轴向分布趋于均匀。
Claims (8)
1.一种多翼式离心风机的叶轮结构，包括由多个翼型叶片组成的叶轮，其特征在于，从叶轮盖侧到叶轮盘侧，所述叶片的弦长逐渐减小，或所述叶片的弦长保持不变而叶片所在叶轮直径逐渐减小，使叶片沿叶轮盖侧到叶轮盘侧的作功能力逐渐下降。
2.根据权利要求1所述的多翼式离心风机的叶轮结构，其特征在于，所述叶片的弦长逐渐减小是叶片所在叶轮外径从叶轮盖侧到叶轮盘侧逐渐减小，叶片所在叶轮内径不变。
3.根据权利要求1所述的多翼式离心风机的叶轮结构，其特征在于，所述叶片的弦长逐渐减小是叶片所在叶轮内径从叶轮盖侧到叶轮盘侧逐渐增大，叶片所在叶轮外径不变。
4.根据权利要求1所述的多翼式离心风机的叶轮结构，其特征在于，所述叶片的弦长逐渐减小是叶片所在叶轮内径从叶轮盖侧到叶轮盘侧逐渐增大，叶片所在叶轮外径逐渐减小。
5.根据权利要求2、3或4所述的多翼式离心风机的叶轮结构，其特征在于，所述叶片的翼型弦线所在的直线垂直于叶轮旋转轴线。
6.根据权利要求1所述的多翼式离心风机的叶轮结构，其特征在于，从叶轮盖侧到叶轮盘侧，所述叶片的弦长保持不变而叶片所在叶轮直径逐渐减小是叶片进口缘与出口缘平行，沿翼展方向，叶片截面弦长相同，叶片所在叶轮内、外径从叶轮盖侧到叶轮盘侧都作尺寸一致的逐渐减小。
7.根据权利要求6所述的多翼式离心风机的叶轮结构，其特征在于，所述叶片的翼型弦线所在的直线垂直于叶轮旋转轴线。
8.根据权利要求6所述的多翼式离心风机的叶轮结构，其特征在于，所述叶片的翼型弦线所在直线不垂直于叶轮旋转轴线。
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