CN104251229A - 离心式叶轮及包括该离心式叶轮的吹吸装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心式叶轮，包括轮盘；轮毂，位于轮盘的一个侧面的中心，具有中心轴线，所述叶轮围绕所述中心轴线旋转；若干叶片，设于所述侧面上并位于由所述轮毂和轮盘的外周围成的环形区域内；所述叶片沿垂直于中心轴线方向的横截面呈S形，包括两个朝向相反并相切的曲线，所述两个曲线包括从轮毂端部延伸到切点的叶片前段和从切点延伸到轮盘外周的叶片后段，所述切点位于由轮毂端部起叶片弦长的76％～95％处。叶片呈S形，且S形曲线切点的位置位于叶片弦长的76％～95％，切点的位置在涡流形成之后并将要脱落之前，有效抑制了涡流的卷吸范围，减弱了涡流的强度，从而减小了气流的流动阻力，提高了叶轮的出风效率。本发明还涉及包括该离心式叶轮的吹吸装置。

Description

离心式叶轮及包括该离心式叶轮的吹吸装置

技术领域

本发明涉及一种离心式叶轮。

本发明还涉及包括该离心式叶轮的吹吸装置。

背景技术

现有的吹吸装置(包括吹风机和吹吸机)，主要包括进风口，出风口，蜗壳，设于蜗壳内的叶轮，用于带动叶轮旋转的马达，以及吹吸附件。一般来说，吹风装置中的叶轮都属于离心式叶轮，离心式叶轮主要包括轮盘和围绕轮盘设置的多片叶片，其中，叶片的形状及其排布方式在一定程度上决定了离心式叶轮的出风量、出风效率及噪声质量。

按照叶片出口安装角度的不同，离心式叶轮可分为前向叶轮和后向叶轮。前向叶轮的叶片出口安装角度大于90°，由于叶片前弯，对气体作用的能量大，因此前向叶轮输出的风压高。可是，当气体流经前向叶轮的叶片通道时，因为气流进入叶道的相对速度的方向角和该处的叶片入口的安装角不容易保持一致，气体流经叶道容易发生边界层分离，产生涡流，导致气流的阻力增大，能量损失严重，因此，前向叶轮的效率低。而后向叶轮的叶片出口安装角度小于90°，因为叶片后弯，对气体作用的能量较小，因此，后向叶轮输出的风压较低。但是，当气体流经前向叶轮的叶道时，由于气流进入叶道的相对速度的方向角和该处的叶片入口的安装角容易保持一致，因此，气体流经这种叶道时不易产生涡流，气体的流动阻力小，因此，后向叶轮的效率高。

前向叶轮可输出的风压高，但效率较低；而后向叶轮效率虽高，但输出的风压低，两者各有利弊。为了使离心式叶轮既能输出较高的风压，同时又可达到较高的出风效率，有必要针对离心式叶轮的叶片提出改进，通过有效的叶片改型，增大叶轮的输出风压，提高出风效率。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种离心式叶轮，既能增大输出风压，又能提高出风效率。

本发明的技术方案如下：一种离心式叶轮，包括轮盘；轮毂，位于轮盘的一个侧面的中部，具有中心轴线，所述叶轮围绕所述中心轴线旋转；若干叶片，设于所述侧面上并位于由所述轮毂和轮盘的外周围成的环形区域内；所述叶片沿垂直于中心轴线方向的横截面呈S形，包括两个朝向相反并相切的曲线部分，所述两个曲线部分分别为从轮毂端部延伸到切点的叶片前段和从切点延伸到轮盘外周的叶片后段，所述切点位于由轮毂端部起叶片弦长的76％～95％处。

本方案实施后的有益效果为：叶片呈S形，即叶片同时包括前弯和后弯的叶片段，既考虑提高输出风压，又保证出风效率；且S形曲线切点的位置位于由轮毂端部起叶片弦长的76％～95％处，切点的位置在涡流形成之后并将要脱落之前，有效抑制了涡流的卷吸范围，减弱了脱落涡的强度，从而减小了气流的流动阻力，进一步提高了叶轮的出风效率。

优选地，叶片前段的曲率半径大于叶片后段的曲率半径，有利于及时地抑制涡流的扩张，减少因涡流而导致的气流的能量损耗。

优选地，所述叶片前段后弯，所述叶片后段前弯。

优选地，所述叶片包括与轮毂外缘相交的叶片前缘，叶片前缘与平行于所述中心轴线的平面形成一个夹角，所述夹角为0～60°。这样设置使得叶片前缘内侧部分的气流速度较低，从而减小噪声。

优选地，所述若干叶片等间距地分布于所述侧面上。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种吹风装置，使该吹风装置的出风效率高，且输出风压高。

本发明的技术方案如下：一种吹吸装置，包括主机壳体，所述主机壳体上设有进风口和出风口，所述主机壳体内设有电机以及由电机驱动的叶轮，所述叶轮使气流从进风口流入并流向出风口；所述叶轮为任一个前述的离心式叶轮。

上述方案实施后的有益效果是：设有上述离心式叶轮的吹风装置，气流从进风口流入并到达蜗壳后，从叶轮的轮毂流向叶片间隙，再在叶片的尾部被甩出，最后流出出风口，由于离心式叶轮如此设置，因此，提高了吹风装置的吹风效率，且增大了输出风的风压。

附图说明

图1是本发明优选实施方式中的吹吸装置的示意图。

图2是图1中的离心式叶轮的第一实施方式的示意图。

图3是图1中的离心式叶轮的第二实施方式的示意图。

图4是图1中的离心式叶轮的第三实施方式的示意图。

其中，

1.风扇                     11.轮盘                 12.轮毂

2、2’叶片                 2”.长叶片              21.迎风面

22.背风面                  23.叶片前缘            24.叶片后缘

25.叶片前段                26.叶片后段            27.锯齿

3.操作手柄                 4.进风口                5.出风口

6.马达                     7.开关                 8.主机壳体

9.短叶片

具体实施方式

本发明公开揭示了一种吹吸装置，在本实施例中该吹吸装置为交流吹吸机，当然，吹吸装置也可以是吹风机，而吹吸装置的动力来源也可以是汽油机或直流电池包。

参见图1所示，吹吸机包括设有操作手柄3的主机壳体8，主机壳体8上设有进风口4和出风口5，主机壳体8内设有马达6和风扇1。操作手柄3上设有控制马达6启闭的开关7。开关7启动后，风扇1在马达6的驱动下高速旋转并产生负压，使得气流快速地从进风口4进入而从出风口5流出。进风口4和出风口5可分别与相应的吹吸附件相连，如在本实施例中，在吸尘模式下，吹吸机的进风口4连接吸管，同时出风口5连接集尘袋以收集吸管吸入的落叶和灰尘；而在吹风模式下，进风口4连接进风护罩，同时出风口5连接吹管以引导从进风护罩的间隙流入的空气气流吹除落叶枯枝。当然，吹吸附件除了上述吹吸管、集尘袋和进风护罩外，还可包括用以充气或抽气的气嘴、用以清理屋檐的U型管、用以刮擦顽固污渍的毛刷头等附件，这里不一一列举。总之，吹吸机工作时，气流始终由进风口4进入而从出风口5流出，用户可根据不同的工作情况去选择为进风口4和出风口5安装不同组合的吹吸附件。

无论进风口4和出风口5连接哪一类吹吸附件，吹吸机执行怎样的操作，事实上都是利用风扇1所引起的气流进行工作，因此，风扇1对于吹吸机的性能来说具有举足轻重的地位。在实际应用中，风扇1在很大程度上影响了吹吸机的工作效率、振动和噪声，因此本领域的技术人员一直孜孜以求，致力于研发出改进的风扇1，以期最大程度地提升工作效率、减少振动和降低噪声。

在本发明中，风扇1为离心式叶轮，离心式叶轮在吹吸机中的应用屡见不鲜，因而此处不做过多介绍。

参见图1、图2所示，离心式叶轮包括圆形的轮盘11，轮盘11的中心设有轮毂12，轮毂12包括安装部，安装部具有中心轴线，轮盘11可通过安装部连接到马达6的驱动轴上，从而在马达6的驱动下围绕中心轴线旋转。作为备选方案，安装部可被设计成多种不同的形式，例如具有螺栓系列、键和键槽构造等，以便于将轮盘11安装到马达6的驱动轴上并随之转动。轮盘11具有两面，第一面朝向进风口4，第二面朝向马达6，第一面和第二面上都设有若干叶片2，其中，第二面的叶片2较小，用于给马达6散热；而第一面的叶片2较大，主要用于增加主机壳体8内的空气流动，形成负压，从而形成从进风口4流入而从出风口5流出的定向气流。

当然，定向气流是相对进风口4和出风口5而言的，对于吹吸机来说，在进风口4和出风口5之间，气流在流经离心式叶轮的叶道时，其流动的方式、效率、出风量甚至在流动过程中产生的噪声才是真正影响工作状态的主要因素，而这些无不与叶片2的形状和排布方式密切相关。

参见图2所示，是本发明的第一实施方式。叶片2设于轮盘11的第一面上并位于由轮毂12和轮盘11的外周所围成的环形区域内，在本实施例中，第一面上的叶片2共有5片，并且5片叶片2等间距地分布。当然，本发明不限于此，叶片2的数量可从3、4片到几十片不等，各个叶片2之间是否间距相等也可另外讨论。

叶片2是二维曲线形成的，换言之，叶片2只在一个平面内是弯曲的，该平面穿过叶片2，并与叶轮的转动轴线即中心轴线垂直。在本实施例中，轮盘11的第一面与中心轴线垂直，可视为该平面。叶片2与该平面的交线即横截面也就是前述的二维曲线，包括两段朝向相反并相切的曲线部分，这两段曲线部分包括从轮毂12端部延伸到切点的叶片前段24和从切点延伸到轮盘11外周的叶片后段26，这样，该叶片2的横截面呈S形。如背景技术中所介绍，前弯型的叶片可使叶轮输出的风压高，但出风效率低，而后弯型的叶片虽出风效率较高但风压较低，S型的叶片2结合了前弯叶片和后弯叶片，虽集合了两种叶片的优点，但同时也混合了两种叶片的劣势，因此，如何结合两种类型的叶片，在什么位置结合，两种叶片相对曲率的大小如何设置……这些成为了研发人员要扬长避短使叶轮获得最佳性能所必然要面对和解决的重要问题。

当气流流经叶片2间隙所形成的叶片通道时，无论叶片2是前弯还是后弯，通常在叶片2弦长的30％-60％处会产生涡流，随着气体的流动，涡流的卷吸范围不断增大，阻碍了气体的有效流动，直到最后周期性地从叶片2末端脱落。而在本发明中，当漩涡移动到叶片2径向的76％～95％处，将要靠近叶片2末端时，其路径突然发生改变，即叶片2弯向的陡变阻碍了涡流的继续扩张，抑制了涡流的卷吸范围，减弱了涡流的强度，从而减小了气体的流动阻力，提高了叶轮的出风效率。

如背景技术中所介绍，后向叶轮的叶片2后弯，其出风效率较高；而前向叶轮的叶片2前弯，其输出的风压较高；针对不同的改善需求，离心式叶轮可选择采用前向叶轮或后向叶轮。本实施例首要解决的问题是提高出风效率，因此本实施例的叶轮为后向叶轮，即叶片2的主叶型后弯，也就是说，叶片前段24后弯，而叶片后段26前弯。当然，视改善需求的侧重点不同，也可以选择采用前向叶轮，即叶片前段24前弯，而叶片后段26后弯。

在本实施例中，叶片前段24和叶片后段26都是弯曲的曲线段，且叶片前段24的曲线较为平缓，而位于切点后的叶片后段26的曲线弯曲程度明显，换言之，叶片前段24的曲率小于叶片后段26的曲率，或者说，叶片前段24的曲率半径大于叶片后段26的曲率半径，有利于及时地抑制涡流的扩张，减少因涡流而导致的气流的能量损耗。在本实施例中，叶片前段24的曲率半径为50～70mm，叶片2后端的曲率半径为70～100mm。

如前所述，叶片2是二维曲线沿着中心轴线方向拉伸而形成的，因此叶片2在中心轴线的方向上具有一个高度，并且叶片2在高度方向上包括两个面和两个边缘。两个面分别为迎风面21和背风面22，迎风面21和背风面22是相对叶轮的旋转方向而言的，即迎风面21的朝向与叶轮的旋转方向一致，而背风面22的朝向与叶轮的旋转方向相反。在本实施例中，叶轮的旋转方向a如图所示，因此背风面22和迎风面21也确定如标号所示。通过界定迎风面21和背风面22，前述的后弯型叶片2和前弯型叶片2的含义也比较容易理解：在背风面22上，叶片前段24呈下凹曲线，该下凹曲线具有最低点；叶片后段26是上凸曲线，该上凸曲线具有最高点。

叶片2的两个边缘包括叶片前缘23和叶片后缘24，叶片前缘23与轮毂12的外缘相交，而叶片后缘24与轮盘11外周相交。叶片前缘23大体上垂直于中心轴线，而叶片后缘24则基本上平行于中心轴线。但是，叶片前缘23和叶片后缘24均可与平行于中心轴线的平面内形成一个角度。在一种优选的实施方式中，叶片前缘23与平行于中心轴线的平面之间的角度可在0到60°之间，且叶片后缘24与平行于中心轴线的平面之间的角度可在0到45°之间。在一种最为优选的实施方式中，叶片后缘24与平行于中心轴线的平面之间的角度约在0到30°之间，这样设置使得叶片前缘23内侧部分的气流速度较低，从而减小噪声。

综上所述，叶片2采用S形设置，使得气体在流经叶片通道时产生的涡流的尺寸得到了有效的控制，从而减少了由涡流引起的能量损失，提高了叶轮的出风量和出风效率。经试验表明，这样做确实使得吹吸机的出风效率提高了8％。

参见图3所示，为了进一步提高离心式叶轮的出风效率，同时减少振动并降低噪声，本发明还提供了第二实施方式。第二实施方式所提供的叶片2’是第一实施方式的S形叶片2的改型，即在S形叶片2上做出进一步的改进。当然，即使不是S形叶片，换做其它叶型的叶片，这样的改进也可以起到提高出风效率、减少振动以及降低噪声的作用。下面，简单介绍本发明的第二实施方式。

至少是背风面22的叶片2’后端设有若干个锯齿27，锯齿27沿着叶轮的径向由轮盘11中心向轮盘11外周延伸。这些锯齿27相互平行且等间距地设置，当然，锯齿27的排布方式不限于此。锯齿27具有从叶片2’后端向叶片2’前端延伸的深度，背风面22上锯齿27的深度为叶片2’弦长的10％～15％。锯齿27的设置，有效地阻挡了气体流动过程中产生的涡流的正常脱落，当涡流移动到叶片2’后端遭遇到锯齿27，尖锐的锯齿27尖端穿过涡流，至少是部分插入到涡流的尺度范围内，而被锯齿27插入的涡流的外周在涡流继续行进的过程中被撕裂、瓦解，使得大尺度的涡流变成小尺度的涡流，因而减少了因涡流而引起的气流阻力和能量损失，增大叶轮的出风效率，并成功减少振动和噪声。

在另一实施方式中，迎风面21上也设有若干个锯齿27，且锯齿27同样是设于叶片2’后端，沿着叶轮的径向由轮盘11中心向轮盘11外周相互平行且等间距地延伸。迎风面21上的锯齿27也具有一定的深度，当然，由于迎风面21上的工况优于背风面22的工况，因此迎风面21上锯齿27的深度一般小于背风面22上锯齿27的深度。

叶片2’是注塑成型的，锯齿27可以设置成叶片2’后端的齿形凹槽，也就是说，锯齿27可以在光滑完整的叶片2’成型后，通过工艺方法例如用形似于梳子的刀片顺着叶片2’的径向划出割痕而形成。当然，在其它的实施方式中，锯齿27也可以是突出于迎风面21或背风面22的，即锯齿27可以是叶片2’上另外伸出的导流筋。

本发明还提供了另一种主要用于降低耳听噪声的方案，在图4所示的第三实施方式中，该方案所提供的长叶片2”是第一实施方式中的S形叶片2，当然，即使不是S形叶片2，换做其它叶型的叶片，这样的改进也可以起到降低耳听噪声的作用。

轮盘11的第一面上由轮毂12和轮盘11外周所围成的环形区域内设有4个叶片组，每个叶片组均匀地分布于所述第一面上，每个叶片组包括一个长叶片2”和若干个短叶片9，每个叶片组内长叶片2”和短叶片9的个数成一定的比例。长叶片2”是由环形区域的内侧向外侧延伸，短叶片9由环形区域的外侧向内侧延伸。每个叶片组内短叶片9和长叶片2”的个数之比是一定的，比如在本实施例中，长短叶片9的个数之比为1，即每个叶片组内有一个长叶片2”和一个短叶片9，当然，短叶片9与长叶片2”的个数之比也可以是2、3或其它更大的数值，同时，叶片组的个数也不限于4组，可以是3组，也可以是5、6组或更多的组数。

每个叶片组内，短叶片9设于长叶片2”的背风面22一侧，由轮盘11外侧向轮毂12延伸，由于涡流较易在靠近长叶片2”背风面22的位置产生，因此在长叶片2”的背风面22设置短叶片9，能够适当地控制了涡流的动态扩张过程，防止涡流的尺度不断扩大，从而减少由大尺度涡流所产生的基频声压，降低由基频声压造成的哨叫声，使其变成人耳比较容易接受的声音。在本优选实施例中，每个叶片组内，短叶片9与长叶片2”的周向距离小于1/8个轮盘圆周长度。换言之，每个叶片组内短叶片9与长叶片2”的周向距离小于轮盘圆周长度和叶片组个数的两倍的比值。

其中，短叶片9的弯向与长叶片2”的弯向一致，并且短叶片9的形状与其位置对应的长叶片2”的形状相对应，减少了设计难度，同时也避免新的叶形对正常流动的气体造成阻碍。短叶片9的弦长是长叶片2”弦长的25％-50％，涡流一般在长叶片弦长的50％～75％处快速扩张，因此，这样设置可以有效抑制涡流尺度的进一步扩大。

上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换。

本领域技术人员可以想到的是，本发明还可以有其他的实现方式，但只要其采用的技术精髓与本发明相同或相近似，或者任何基于本发明做出的变化和替换都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种离心式叶轮，包括

轮盘；

轮毂，位于轮盘的一个侧面的中部，具有中心轴线，所述叶轮围绕所述

中心轴线旋转；

若干叶片，设于所述一个侧面上并位于由所述轮毂和轮盘的外周围成的环形区域内；其特征在于：所述叶片沿垂直于中心轴线方向的横截面呈S形，包括两个朝向相反并相切的曲线部分，所述两个曲线部分分别为从轮毂端部延伸到切点的叶片前段和从切点延伸到轮盘外周的叶片后段，所述切点位于由轮毂端部起叶片弦长的76％～95％处。

2.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于：所述叶片前段后弯，所述叶片后段前弯。

3.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于：叶片前段的曲率半径大于叶片后段的曲率半径。

4.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于：所述叶片包括与轮毂外缘相交的叶片前缘，叶片前缘与平行于所述中心轴线的平面形成一个夹角，所述夹角为0～60°。

5.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于：所述若干叶片等间距地分布于所述侧面上。

6.一种吹吸装置，包括主机壳体，所述主机壳体上设有进风口和出风口，所述主机壳体内设有电机以及由电机驱动的叶轮，所述叶轮使气流从进风口流入并流向出风口；其特征在于：所述叶轮为权利要求1-5任一所述的离心式叶轮。