CN105090107A - 后向离心风机叶轮以及离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种后向离心风机叶轮和离心风机，其特点在于具有优秀的声学品质，其中，后向离心风机叶轮包括叶轮前盘，叶轮后盘，以及在所述叶轮前盘和所述叶轮后盘之间的多片叶片，其中，所述后向离心风机叶轮还包括沿所述叶轮前盘和所述叶轮后盘中至少一者的内圈圆周分布的平衡片插槽。本发明的后向离心风机叶轮和装设该叶轮的离心风机运行噪音低，尤其适用于空气净化器等设备。

Description

后向离心风机叶轮以及离心风机

技术领域

本发明涉及离心风机技术领域，具体而言，本发明涉及一种高声学品质且兼顾效率的后向离心风机叶轮和离心风机，例如，其可有利地用于通风设备，特别是空气净化器等对于声学品质要求较高的设备上。

背景技术

离心风机用于将轴向到来气流转变成周向气流，而离心风机叶轮是离心风机的重要部件。现有技术中，后向离心风机被广泛用于对声学品质要求较高的领域。随着空气动力学的不断进步，各种风机的叶轮研发都在采用更新颖的设计以获得更高的效率、更低的噪声、更高的声学品质。对于后向离心风机而言，效率和噪音往往是相斥的，高效率往往将带来较高的噪音。

中国专利公布号CN203500110U公开了一种后向离心风机叶轮，其具有基本水平的平直叶轮前盘和两段式倾斜叶轮后盘，并具有7片叶片，其中叶片具有曲线外沿部和直线内沿部，尽管其具有较高的效率，但同时具有较高的噪音，不适合用于空气净化器等对于声学品质要求较高的设备。

中国专利公布号CN104314865A公开了一种后向式离心风机的叶轮，其中叶轮设计成具有分流叶片以便抑制流紊乱，从而降低噪音，提高声学品质，然而该设计制造工艺相对复杂，成本较高并可能降低叶片的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供兼顾后向离心风机效率和噪音的高声学品质的后向离心风机叶轮和离心风机；进一步地，本发明的目的在于便于对制成的离心风机叶轮进行动平衡调节；进一步地，本发明的目的在于提供一种适于紧凑环境中使用的后向离心风机叶轮设计；进一步地，本发明的目的在于降低根据本发明的后向离心风机叶轮的制造成本，使其便于生产。本发明的其他目的通过说明书和附图而更清楚。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种后向离心风机叶轮，其包括叶轮前盘，叶轮后盘，以及在所述叶轮前盘和所述叶轮后盘之间的多片叶片，

其中，所述后向离心风机叶轮还包括沿所述叶轮前盘和所述叶轮后盘中至少一者的内圈圆周分布的平衡片插槽。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述平衡片插槽沿所述叶轮前盘和所述叶轮后盘两者的内圈圆周分布。

平衡片插槽的巧妙设计使得可便于补偿生产过程或使用过程中造成的动平衡问题。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述叶轮前盘部分地平直向进气道方向隆起，所述叶轮后盘呈弧形向进气道方向隆起。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述叶轮前盘平直向进气道方向隆起的部分与水平方向的夹角大于7度。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述多片叶片包括13至16片叶片。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述多片叶片为13片或16片叶片。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述多片叶片的内沿呈弧形斜切前出。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述多片叶片各自所围绕的包角大于60度。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述叶轮后盘隆起的高度大于后向离心风机叶轮出风口高度的一半。

上述各个特征分别对后向离心风机叶轮的噪音抑制有所贡献，提高成品叶轮的声学品质，并且，值得注意的是，上述特征的结合进一步改善后向离心风机叶轮的声学品质，符合在高品质空气净化器上使用的要求。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述叶轮前盘与所述叶片整体成形，所述叶轮后盘通过超声波焊接连接至所述叶片上。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述叶轮后盘分段压型成内圈和外圈，所述内圈和外圈通过超声波焊接彼此联接。

通过上述方法，根据本发明的后向离心风机叶轮制造方便，成本低。

根据本发明的另一方面，提供了一种后向离心风机叶轮，其包括叶轮前盘，叶轮后盘，以及在所述叶轮前盘和所述叶轮后盘之间的多片叶片，其中，所述叶轮前盘部分地平直向进气道方向隆起，所述叶轮后盘呈弧形向进气道方向隆起，所述多片叶片包括13至16片叶片。

可选地，在上述后向离心风机叶轮中，所述多片叶片的内沿呈弧形斜切前出，所述多片叶片所围绕的包角大于60度，所述叶轮后盘隆起的高度大于后向离心风机叶轮出风口高度的一半。

根据本发明的再一方面，提供了一种离心风机，所述离心风机包括上述任一种后向离心风机叶轮。

附图说明

通过结合附图来阅读以下详细描述，本发明的原理将变得更显而易见，其中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮的立体图；

图2示出了根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮的纵剖面图；

图3示出了根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮的俯视图；

图4示出了根据本发明的第二实施例的后向离心风机叶轮的立体图；

图5示出了根据本发明的第二实施例的后向离心风机叶轮的纵剖面图；

图6示出了根据本发明的第三实施例的后向离心风机叶轮的正面立体图；

图7示出了根据本发明的第三实施例的后向离心风机叶轮的背面立体图；

图8和图9分别示出了现有技术的模型1和本发明的模型2的后向离心风机叶轮的气流分布图；以及

图10示出了模型1和模型2在各频率上的噪音水平对比。

具体实施方式：

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

应当理解，以下所描述的各个实施例或各个特征在非明显相斥的情况下可以以不同方式结合产生新的实施例而不脱离本发明的范围。

首先参考图1-3，其分别示出了根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮10的立体图，纵剖面图和俯视图。根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮10包括叶轮前盘11，叶轮后盘12以及布置在叶轮前盘11和叶轮后盘12之间的多个叶片13。如图3所示，叶轮前盘11和叶轮后盘12在俯视图中大致呈圆环形，它们分别具有内圈和外圈，其中，叶轮后盘12的内圈用于固定轮毂14，电机(未示出)可安装至轮毂14上。而叶轮前盘11的的内圈用于与进风道连接以接受进气流，进气流通常具有较高的湍流水平。另外如图1和图2所示，由叶轮前盘11和叶轮后盘12的外圈的对应部分和所示多片叶片中的相邻的两片的外沿共同限定一个气流出口，故可知沿后向离心风机叶轮10圆周分布着多个气流出口。

如图2所示，可更清楚地看出进气流a和出气流b。根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮10具有叶轮后盘12，该叶轮后盘12呈弧形地向进气道方向或进气流a的方向隆起，其中弧形部分为向后向离心风机叶轮10的外部凸出的。此外，后向离心风机叶轮前盘11包括用于与进气道(未示出)联接的弧形部112和用于引导气流的直线倾斜部111，直线倾斜部111同样向进气道方向或向进气流a方向隆起，在一个实施例中，该倾斜部与水平方向的夹角大于7度。故可知，根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮10具有以下特征：所述叶轮前盘11部分地平直向进气道方向隆起，所述叶轮后盘12呈弧形向进气道方向隆起，而由叶轮前盘11和叶轮后盘12限定的气流通路也具有倾斜的特征。该特征的目的在于：通过叶轮后盘12的曲面设计可以抑制涡流的形成，使流道更顺畅，降低流动阻力，同时也大大降低了气动噪声。叶轮前盘的直线部分采用了倾斜设计，该设计对比于水平前盘设计有防止气流分离，抑制脱体涡流的形成，降低了气动噪声的效果。

参考图1和图3，在一个实施例中，根据本发明的后向离心风机叶轮具有13片叶片。根据下文详述的实验得知，离心风机叶轮的叶片数量增大可降低叶轮运行中的气动噪音，但这也会降低离心风机的效率。为兼顾到这两点，申请人通过反复实验论证，发现在多个叶片13的数量在13至16片时可获得足以用于空气净化器的气流效率，并使叶轮具有低噪音，高声学品质的特点。特别地，在多个叶片13的数量为13或16片时，效果更为突出。

参考图1-3，根据本发明的第一实施例的后向离心风机叶轮10的多个叶片13的内沿131弧形前出，即叶片13包括叶片外沿和叶片内沿131均为弧形。此外，叶片内沿131斜切前出，即从图2和图3中更清楚地示出，叶片内沿呈渐窄或渐细，换而言之，逐渐贴近叶轮后盘12，且叶片内沿131延伸超过叶轮前盘11的内圈，这样设计的叶片与隆起设计的叶轮前盘和叶轮后盘配合有利于抑制噪音，提高效率。

现在参考图4-5，其分别示出了根据本发明的第二实施例的后向离心风机叶轮20的立体图和纵剖面图。在根据本发明的第二实施例中，后向离心风机叶轮20尽管具有13片叶片，但是各个叶片的内沿231与外沿232与圆心的连线所形成的角α，或也称为叶片包角α至少在60度以上。尽管增多了叶片，但是气流路径的长度并未缩短并且气流的引导更为顺畅，流道更为平滑，这可进一步降低离心风机叶轮的运行噪音。该特征也可称为多叶片(多于13片叶片)，大包角(大于60度)设计。

参考图5，根据本发明的第二实施例的离心风机叶轮20的叶轮后盘22同样向进风口呈弧形地隆起。在该实施例中，叶轮后盘22隆起的高度大于离心风机叶轮出风口高度h的一半，即大于2/h。这样的设计对于叶轮的声学品质有进一步的提高，并且该设计对于空气净化器等设备而言是有利的，由于此类设备空间紧凑，这样的设计可将电机布置在该隆起部所罩住的空间，这能够降低离心风机整体厚度，有利于其布置在紧凑空间中。

参考图6和图7，其示出了根据本发明的第三实施例的后向离心风机叶轮30的正面立体图和背面立体图。根据本发明的第三实施例的后向离心风机叶轮30的叶轮前盘31或叶轮后盘32的内圈设有适于与平衡片接合的平衡片插槽312或322，平衡片插槽312和322可采用沿叶轮前盘31或叶轮后盘32的内圈圆周分布的平衡片插槽的环的形式。在优选实施例中，后向离心风机叶轮30的叶轮前盘31和叶轮后盘32两者的内圈均设有适于与平衡片接合的平衡片插槽312和322。尽管未示出，但应当理解，平衡片可为例如金属材料制成的插片或夹片，这些插片和夹片用于补偿由于叶轮制造过程中或使用过程中所造成的动平衡问题。

在一个实施例中，叶轮前盘31和叶轮后盘32上可设有标示313，标示313可指出叶轮旋转方向，叶轮型号等信息。

图8示出了具有平直叶轮前盘和平直叶轮后盘的后向离心风机叶轮(也称为模型1)的气流分布图，图9示出了根据本发明的实施例的后向离心风机叶轮(也称为模型2)的气流分布图。通过比较可发现，在图8的视图中，由圈1和2所标出的区域或称为“死角”流密度较低，由此可导致气流分离和脱体涡流的形成，这往往会增加后向离心风机叶轮的运行噪音并降低其声学品质。而根据本发明的后向离心风机叶轮由于叶轮前盘以及叶轮后盘的隆起设计最大限度地避免或消除这样的低流密度的区域或“死角”，从而抑制气流分离和脱体涡流的形成提高了叶轮的声学品质。

参考图10可见，其示出了模型1和模型2在不同频率时的运行噪音水平的对比。清楚的是，模型2在300-600Hz的频率下所产生的噪音水平明显低于模型1。应当理解，本领域技术人员可将具有本发明特征和现有技术中的各种其他模型之间进行这种对比，而发明人在反复试验中发现在叶片数目在13-16片之间时，更优选地，叶片数目为13片或16片时，声学品质最为优秀且可兼顾到效率并适用于空气净化器等用途。此外，发明人还通过反复试验发现在叶片包角大于60度时可有效提高声学品质。

值得注意的是，根据本发明的各个实施例的后向离心风机叶轮前盘和多片叶片可一体成形，然后将叶轮后盘通过超声波焊接来与叶片连接。在一个实施例中，叶轮后盘分段压型成外圈和内圈，并通过超声波焊接来将外圈与内圈接合。

值得注意的是，本发明还旨在保护包括了根据本发明的各种实施例的后向离心风机叶轮的离心风机和空气净化器，以及根据本发明的各种实施例的后向离心风机叶轮和离心风机在空气净化器中的运用。

以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中将各个部件具体化而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改。故应当理解的是，本发明的范围不应由以上具体实施例限制。

Claims (10)

1.一种后向离心风机叶轮，其包括叶轮前盘，叶轮后盘，以及在所述叶轮前盘和所述叶轮后盘之间的多片叶片，

其特征在于，所述后向离心风机叶轮还包括沿所述叶轮前盘和所述叶轮后盘中至少一者的内圈圆周分布的平衡片插槽。

2.根据权利要求1所述的后向离心风机叶轮，其特征在于，所述平衡片插槽沿所述叶轮前盘和所述叶轮后盘两者的内圈圆周分布。

3.根据权利要求2所述的后向离心风机叶轮，其特征在于，所述叶轮前盘部分地平直向进气道方向隆起，所述叶轮后盘呈弧形向进气道方向隆起。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的后向离心风机叶轮，其特征在于，所述多片叶片为13至16片叶片。

5.根据权利要求4所述的后向离心风机叶轮，其特征在于，所述多片叶片为13片或16片叶片。

6.根据权利要求5所述的后向离心风机叶轮，其特征在于，所述多片叶片的内沿呈弧形斜切前出。

7.根据权利要求6所述的后向离心风机叶轮，其特征在于，所述多片叶片各自所围绕的包角大于60度。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的后向离心风机叶轮，其特征在于，所述叶轮前盘与所述叶片整体成形，所述叶片后轮通过超声波焊接连接至所述叶片上。

9.一种后向离心风机叶轮，其包括叶轮前盘，叶轮后盘，以及在所述叶轮前盘和所述叶轮后盘之间的多片叶片，其特征在于，所述后向离心风机叶轮还包括分别沿所述叶轮前盘和所述叶轮后盘两者的内圈圆周分布的平衡片插槽环，其中，所述叶轮前盘部分地平直向进气道方向隆起，所述叶轮后盘呈弧形向进气道方向隆起，所述多片叶片包括13至16片叶片，所述叶片沿圆周均布。

10.一种离心风机，其特征在于，所述离心风机包括如权利要求1-9中任一项所述的后向离心风机叶轮。