CN104564803A - 离心叶轮、离心风机组件和空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心叶轮、离心风机组件和空调机组。离心叶轮包括轮盘(21)和设置于所述轮盘(21)上的叶片(23)，所述叶片(23)的进口安装角为90°～120°，所述叶片(23)的出口安装角为25°～40°。由于叶片的进口安装角和出口安装角处于合理的范围且二者合理配合，蜗壳出口处的气流速度分布更加均匀，从而可以减低离心风机组件的流动噪音。

Description

离心叶轮、离心风机组件和空调机组
技术领域
本发明涉及压缩机械领域，特别涉及一种离心叶轮、离心风机组件和空调机组。
背景技术
作为空调机组的重要组成部分，离心风机组件一般包括蜗壳和离心叶轮，负责为空调机组的空气循环提供动力。其运行原理是：由电机带动离心叶轮在蜗壳内部转动，离心叶轮在蜗壳内部对气体做功，并通过蜗壳改变气体流动方向并增大气体压力，使蜗壳进风口和出风口之间形成压差，保证气体的循环流通。
现有技术中，离心风机组件的运行噪音是空调机组的主要噪音源之一。例如，船用水冷柜式空调大量安装于船舶餐厅、船员休息室、活动室等对噪音的要求比较高的区域，因此需要对离心风机组件的运行噪音进行严格控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以减小流动噪音的离心叶轮、离心风机组件和空调机组。
本发明第一方面提供一种离心叶轮，包括轮盘和设置于所述轮盘上的叶片，所述叶片的进口安装角为90°～120°，所述叶片的出口安装角为25°～40°。
进一步地，所述叶片的进口安装角为90°～105°，所述叶片的出口安装角为32°～38°。
进一步地，所述叶片由叶片根部到叶片端部厚度逐渐减小。
进一步地，所述叶片的叶片端部的厚度F与叶片根部的厚度E的比值为0.35～0.7。
进一步地，所述叶片的叶片根部的进口安装角d大于所述叶片的叶片端部的进口安装角f，所述叶片的叶片根部的出口安装角c大于所述叶片的叶片端部的出口安装角e。
进一步地，所述叶片的叶片根部的进口安装角d与所述叶片的叶片端部的进口安装角f的差值为-5°～5°，所述叶片的叶片根部的出口安装角c与所述叶片的叶片端部的出口安装角e的差值为-5°～5°。
进一步地，所述叶片的叶片型线由平滑连接的第一叶片样条曲线以及分别位于所述第一叶片样条曲线两侧的第二叶片样条曲线和第三叶片样条曲线组成，所述第一叶片样条曲线位于所述叶片的进口处，所述第二叶片样条曲线位于所述叶片的正面，所述第三叶片样条曲线位于所述叶片的背面。
进一步地，所述离心叶轮为双面叶轮，两组叶片分别设置于所述轮盘的两侧，所述两组叶片错位布置，每组叶片的叶片数目为41～61片。
进一步地，所述叶片的宽度L与所述离心叶轮的进风端轮廓直径Φ2的比值为5％～15％。
本发明第二方面提供一种离心风机组件，包括蜗壳和设置于所述蜗壳内的离心叶轮，其中，所述离心叶轮为根据本发明第一方面中任一项所述的离心叶轮。
进一步地，所述蜗壳的进风口与所述离心叶轮的端面之间的配合间隙A为3mm～15mm。
进一步地，所述蜗壳具有蜗舌，所述蜗舌的蜗舌半径R1为3mm～15mm。
进一步地，所述进风口为渐缩口，所述渐缩口的渐缩曲线为四分之一圆弧，所述四分之一圆弧的半径R2为10mm～20mm。
进一步地，所述蜗壳的出风口夹角g为15°～30°。
进一步地，所述进风口的喉部直径Φ1大于或等于所述离心叶轮的进风端轮廓直径Φ2，且所述喉部直径Φ1与所述进风端轮廓直径Φ2的比值为1.0～1.2。
进一步地，所述蜗壳的宽度C与所述离心叶轮的宽度H的比值为1.1～1.4。
本发明第三方面提供一种空调机组，包括离心风机组件，其中，所述离心风机组件为根据本发明第二方面中任一项所述的离心风机组件。
基于本发明提供的离心叶轮、离心风机组件和空调机组，其中离心叶轮包括轮盘和设置于轮盘上的叶片，其特征在于，叶片的进口安装角为90°～120°，叶片的出口安装角为25°～40°。由于叶片的进口安装角和出口安装角处于合理的范围且二者合理配合，蜗壳出口处的气流速度分布更加均匀，从而可以减低离心风机组件的流动噪音。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明优选实施例的离心风机组件的立体结构示意图。
图2为图1所示实施例的离心风机组件的侧视结构示意图。
图3为图1所示实施例的离心风机组件的剖视结构示意图。
图4为图1所示实施例的离心风机组件中离心叶轮的立体结构示意图。
图5为图1所示实施例的离心风机组件中离心叶轮的侧视结构示意图。
图6为图1所示实施例的离心风机组件中离心叶轮的剖视结构示意图。
图7为图6的Ⅰ部放大结构示意图。
图1至图7中，各附图标记分别代表：
10、蜗壳
11、蜗壳本体
12、进风口
13、出风口
14、安装法兰
15、蜗舌
20、离心叶轮
21、轮盘
22、驱动轴安装部
23、叶片
231、叶片根部
232、叶片端部
24、叶片环
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在实现本发明的过程中发明人发现，离心风机组件的流动噪音主要受以下几个因素影响：叶片进出口安装角设计不合理，导致蜗壳出口处气流速度分布不均匀；蜗壳的型线、叶片的型线以及离心叶轮与蜗壳之间的配合间隙设计不合理，使蜗壳内部流动速度梯度较大；叶片数目、蜗舌半径、离心叶轮与蜗壳的尺寸等设计不合理使得离心离心叶轮做功能力不足、风量偏小，也导致流动噪音偏大。
针对以上影响以上离心风机组件的流动噪音的原因，本发明实施例提供一种可以减小流动噪音的离心叶轮、离心风机组件和空调机组。
如图1至图7所示，本发明实施例的离心风机组件包括蜗壳10和离心叶轮20。蜗壳10包括蜗壳本体11、进风口12、出风口13、出口法兰14和蜗舌15。离心叶轮20为多翼式叶轮。离心叶轮20包括轮盘21、驱动轴安装部22、叶片23和叶片环24。每个叶片23的叶片根部231与轮盘21连接，叶片端部232与叶片环24连接。
离心风机组件工作时，由电机带动离心叶轮20在蜗壳10内部转动，离心叶轮20在蜗壳10内部对气体做功，并通过蜗壳10改变气体流动方向并增大气体压力，使蜗壳10的进风口12和出风口13之间形成压差，保证气体的循环流通。
其中，叶片23的进口安装角为90°～120°，叶片23的出口安装角为25°～40°。优选地，叶片23的进口安装角为90°～105°，叶片23的出口安装角为32°～38°。由于叶片23的进口安装角和出口安装角处于合理的范围内且二者合理配合，使流体在叶片23间的流动稳定，进一步使蜗壳10出口处的气流速度分布更加均匀，从而可以减低流动噪音。
叶片23由叶片根部231到叶片端部232厚度逐渐减小。优选地，叶片23叶片端部232的厚度F与叶片根部231的厚度E的比值为0.35～0.7。本实施例中，叶片根部231的厚度E为3.6mm，叶片端部232的厚度F为1.6mm。合理设置叶片23的厚度及使叶片23的厚度合理变化可以使流体在叶片之间的流动稳定，利于减小流动噪音。
如图7所示，叶片23的叶片根部231的进口安装角d大于叶片23的叶片端部232的进口安装角f，叶片23的叶片根部231的出口安装角c大于叶片23的叶片端部232的出口安装角e。优选地，叶片23的叶片根部231的进口安装角d与叶片23的叶片端部232的进口安装角f的差值为-5°～5°，叶片23的叶片根部231的出口安装角c与叶片23的叶片端部232的出口安装角e的差值为-5°～5°。以上叶片根部231的进口安装角d、出口安装角c与叶片端部232的进口安装角f、出口安装角e之间的关系使得使流体在叶片23间的流动更加稳定，可进一步减小流动噪音。
如图7所示，本实施例中，叶片根部231的进口安装角d为94.8°；出口安装角c为36.5°。叶片端部232的进口安装角f为94.5°；叶片端部232出口安装角为33.9°。
另外如图7所示，叶片23的叶片型线由平滑连接的第一叶片样条曲线M1以及分别位于第一叶片样条曲线M1两侧的第二叶片样条曲线M2和第三叶片样条曲线M3组成，第一叶片样条曲线M1位于叶片23的进口处，第二叶片样条曲线M2位于叶片23的正面，第三叶片样条曲线M3位于叶片23的背面。合理设置叶片23的叶片型线亦有利于流体在叶片间稳定流动，从而利于减少噪音。
如图4至图6所示，离心叶轮20为双面叶轮，两组叶片23分别设置于轮盘21的两侧，两组叶片23错位布置。该设置使得流经叶片23的气流能在不同时刻流出叶片23，可有效降低叶片23的旋转噪声。每组叶片的叶片数目为41～61片。本实施例中，每组叶片23的叶片数目为54。该设置使得离心叶轮20能有效的控制气流流动，同时避免叶片23过多导致叶道面积减小及增大流动损失。
叶片23的宽度L与离心叶轮20的进风端轮廓直径Φ2的比值为5％～15％。本实施例中，离心叶轮20的进风端轮廓直径Φ2为191mm。叶片宽度L为17mm。该设置使得叶片23能有效控制气流流动，避免流动边界层分离及进风端轮廓直径Φ2太小。
如图3所示，离心叶轮20为蜗壳10的进风口12与离心叶轮20的端面之间的配合间隙A为3mm～15mm。更优选地，蜗壳10的进风口12与离心叶轮20的端面之间的配合间隙A为6mm～8mm。本实施例中蜗壳10与离心叶轮20同轴配合，且离心叶轮20的轴向两侧端面与蜗壳10轴向两侧进风口12的配合间隙A相同，配合间隙A均为6.5mm。合理设置离心叶轮20与蜗壳10的进风口12之间的配合间隙可以减小蜗壳10内部流体的流动速度梯度，利于减小噪音。
蜗舌15的蜗舌半径R1为3mm～15mm。更优选地，蜗舌15的蜗舌半径R1为10mm～13mm。在本实施例中，蜗舌半径R1为10mm。合理设置蜗舌半径R1使得蜗壳10内的流体得以顺利流出蜗壳10，减少涡流，从而利于减低噪音。
进风口12为渐缩口，渐缩口的渐缩曲线为四分之一圆弧，四分之一圆弧的半径R2为10mm～20mm。本实施例中，四分之一圆弧的半径R2为14mm。合理设置进风口12的形状可以减少进风对进风口12的冲击，利于减低噪音。
如图2所示，蜗壳10的出风口夹角g为15°～30°。本实施例中，蜗壳10的出风口13的前水平夹角a为50°；后水平夹角b为77°；蜗壳出风口夹角g为27°。蜗壳出风口夹角g设置使蜗壳10内的流体顺利流出蜗壳10，减少涡流，从而利于减低噪音。
如图2所示，进风口12的喉部直径Φ1大于或等于离心叶轮20的进风端轮廓直径Φ2，且喉部直径Φ1与进风端轮廓直径Φ2的比值为1.0～1.2。本实施例中，进风口12的喉部直径Φ1为194mm。离心叶轮20的进风端轮廓直径Φ2为191mm。合理设置进风口12的喉部直径Φ1与离心叶轮20的进风端轮廓直径Φ2之间的关系使从进风口12进入离心叶轮20的流体能较均匀地流过叶片23，从而利于降低噪音。
另外优选地，蜗壳10的宽度C与离心叶轮20的宽度H的比值为1.1～1.4。本实施例中，离心叶轮20的宽度H为200mm。蜗壳的宽度C为241mm。合理设置蜗壳10的宽度C与离心叶轮20的宽度H之间的关系使从离心叶轮20流出的流体进入蜗壳10内后流动较为稳定，从而利于降低噪音。
另外，本实施例中，离心叶轮20的叶片环24的外径Φ3为233mm。离心叶轮20的叶片23的出风端轮廓直径Φ4为225mm。蜗壳10的轴向两侧进风口12之间的距离B为213mm。轮盘21的厚度D为3.5mm。叶片长度G为93.75mm。
蜗壳10的蜗壳主体11的型线由平滑过渡的第一蜗壳样条曲线111和第二蜗壳样条曲线112组成。合理设置蜗壳10的型线可以使蜗壳10内部流体流动稳定，从而利于减小噪音。
本发明实施例还提供一种空调机组，包括前述的离心风机组件。
本发明以上实施例优化了蜗壳尺寸、蜗壳型线等参数；优化了离心叶轮20的叶片安装角度、叶片型线、叶片数等参数；还优化了蜗壳10与离心叶轮20的配合间隙以及蜗壳与离心叶轮20的尺寸配合关系。通过实验验证，在相同的运行工况下，采用本实施例的离心风机组件的水冷柜式空调噪音比原机降低了7dB(A)，其中离心叶轮20的叶片安装角度的改变对噪音的降低贡献最为突出，约为5dB(A)。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明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；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (17)

1.一种离心叶轮，包括轮盘(21)和设置于所述轮盘(21)上的叶片(23)，其特征在于，所述叶片(23)的进口安装角为90°～120°，所述叶片(23)的出口安装角为25°～40°。
2.根据权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(23)的进口安装角为90°～105°，所述叶片(23)的出口安装角为32°～38°。
3.根据权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(23)由叶片根部(231)到叶片端部(232)厚度逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(23)的叶片端部(232)的厚度F与叶片根部(231)的厚度E的比值为0.35～0.7。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(23)的叶片根部(231)的进口安装角d大于所述叶片(23)的叶片端部(232)的进口安装角f，所述叶片(23)的叶片根部(231)的出口安装角c大于所述叶片(23)的叶片端部(232)的出口安装角e。
6.根据权利要求5所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(23)的叶片根部(231)的进口安装角d与所述叶片(23)的叶片端部(232)的进口安装角f的差值为-5°～5°，所述叶片(23)的叶片根部(231)的出口安装角c与所述叶片(23)的叶片端部(232)的出口安装角e的差值为-5°～5°。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(23)的叶片型线由平滑连接的第一叶片样条曲线(M1)以及分别位于所述第一叶片样条曲线(M1)两侧的第二叶片样条曲线(M2)和第三叶片样条曲线(M3)组成，所述第一叶片样条曲线(M1)位于所述叶片(23)的进口处，所述第二叶片样条曲线(M2)位于所述叶片(23)的正面，所述第三叶片样条曲线(M3)位于所述叶片(23)的背面。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的离心叶轮，其特征在于，所述离心叶轮(20)为双面叶轮，两组叶片(23)分别设置于所述轮盘(21)的两侧，所述两组叶片(23)错位布置，每组叶片(23)的叶片数目为41～61片。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(23)的宽度L与所述离心叶轮(20)的进风端轮廓直径Φ2的比值为5％～15％。
10.一种离心风机组件，包括蜗壳(10)和设置于所述蜗壳(10)内的离心叶轮(20)，其特征在于，所述离心叶轮(20)为根据权利要求1至9中任一项所述的离心叶轮。
11.根据权利要求10所述的离心风机组件，其特征在于，所述蜗壳(10)的进风口(12)与所述离心叶轮(20)的端面之间的配合间隙A为3mm～15mm。
12.根据权利要求10所述的离心风机组件，其特征在于，所述蜗壳(10)具有蜗舌(15)，所述蜗舌(15)的蜗舌半径R1为3mm～15mm。
13.根据权利要求10所述的离心风机组件，其特征在于，所述进风口(12)为渐缩口，所述渐缩口的渐缩曲线为四分之一圆弧，所述四分之一圆弧的半径R2为10mm～20mm。
14.根据权利要求10所述的离心风机组件，其特征在于，所述蜗壳(10)的出风口夹角g为15°～30°。
15.根据权利要求10所述的离心风机组件，其特征在于，所述进风口(12)的喉部直径Φ1大于或等于所述离心叶轮(20)的进风端轮廓直径Φ2，且所述喉部直径Φ1与所述进风端轮廓直径Φ2的比值为1.0～1.2。
16.根据权利要求10所述的离心风机组件，其特征在于，所述蜗壳的宽度C与所述离心叶轮(20)的宽度H的比值为1.1～1.4。
17.一种空调机组，包括离心风机组件，其特征在于，所述离心风机组件为根据权利要求10至16中任一项所述的离心风机组件。
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