CN105240314A - 离心风机叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种离心风机叶轮，主要解决现有离心风机叶轮整体强度差的问题。包括：轮盘、设置于轮盘上的叶片和叶片环，在所述叶片和叶片环的连接处设有加强结构。通过设置加强结构，可有效提升叶轮的整体强度，有效降低叶轮的等效应力。

Description

离心风机叶轮

技术领域

本发明涉及送风设备领域，具体涉及一种离心风机叶轮。

背景技术

离心风机是空调制冷系统中的关键部件，而离心风机的关键动力部件是叶轮，塑料离心风机叶轮的显著特点是叶轮相对宽度较大，受到材料和装配结构的限制，叶轮整体强度较差。

此外，塑料离心风机具有生产成本低，运行噪音低和一次加工成型的优点，现有的塑料离心风机受到料和装配结构的限制，整体强度较差，只能应用于小风量、低静压的空调机组，对于大风量，高静压的离心风机，都采用的是金属离心风机，但金属离心风机不仅生成成本高，产品噪音高，而且加工生产复杂的叶片翼型有限制，不便生产。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够有效增加叶轮强度的离心风机叶轮。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的离心风机叶轮，包括：轮盘、设置于轮盘上的叶片和叶片环，在所述叶片和叶片环的连接处设有加强结构。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述加强结构包括第一加强部，所述叶片包括用于与轮盘连接的第二端部、和与第二端部相对的远离轮盘的第一端部，以及配置在内周一侧的内边缘部和配置在外周一侧的外边缘部；所述叶片环设置在所述外边缘部上并靠近所述第一端部；所述第一加强部连接所述第一端部和所述叶片环。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述加强结构包括第二加强部，所述叶片包括用于与轮盘连接的第二端部、和与第二端部相对的远离轮盘的第一端部，以及配置在内周一侧的内边缘部和配置在外周一侧的外边缘部；所述叶片环设置在所述外边缘部上并靠近所述第一端部，所述第二加强部连接所述外边缘部和所述叶片环。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述第一加强部连接所述第一端部和所述叶片环的内周面。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述第二加强部连接所述外边缘部和所述叶片环的侧面。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述加强结构为三角形加强筋。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述第一加强部包括倾斜段，所述倾斜段自内周向外周方向朝远离所述轮盘的位置倾斜。优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述倾斜段是倾斜平面或者倾斜曲面或其组合。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述叶片环的远离所述轮盘的侧面到所述轮盘的轴向距离大于所述第一加强段的端部至所述轮盘的轴向距离，所述叶片环的远离所述轮盘的侧面上设有斜面，所述斜面与所述第一加强部的倾斜段之间为平滑过渡。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述第二加强部与所述叶片环的侧面和所述外边缘部均垂直的设置，所述叶片环的侧面为所述叶片环的靠近所述轮盘一侧的侧面。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，在与所述叶轮的轴线垂直的径向截面上所述第一加强部具有与叶轮出口角相同的出口角。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述叶片环的外周面设有台阶部，所述叶片环的厚度较小的部分相比厚度较大的部分远离所述轮盘设置。

优选的，在前述的离心风机叶轮中，所述离心风机叶轮由塑料一体制成

本发明的有益效果是：

1、通过设置加强结构，增加了叶片与叶片环的接触面积，能有效的提高叶片承载能力及叶轮的结构强度。

2、第一加强部能够增强叶片的第一端部和叶片环的内周面之间的连接强度。

3、从叶轮的轴向方向观察，所述第一加强部的内周面与外周面分别与叶片的与第一加强部相连处的内周面和外周面的相重合，这样在制造叶轮的过程中，第一加强部被设计成与叶轮拔摸角度一致，可解决拔模困难，制造不便的问题。

4、第二加强部能够加强叶片的外边缘部和叶片环之间的连接强度。

5、所述叶片环的外周面设有台阶部，所述叶片环的厚度较小的部分相比厚度较大的部分远离所述轮盘设置，这样在保证叶轮整体强度的同时，可有效的减小叶片环的重量，进而减轻叶轮的重量。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明的离心风机叶轮的侧视图。

图2是本发明的离心风机叶轮的主视图。

图3是图2中A部分的局部放大图。

图4是沿轴向方向剖开的离心风机叶轮的立体图

图5是图4中的B部分的局部放大图。

图6是图4中的C部分的局部放大图。

图7是单个叶片的立体结构图。

图8是图7中D部分的放大图。

图9a、9b和9c分别是单个叶片的主视图、侧视图和俯视图。

图10是本发明的离心风机叶轮的拔模方向示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

本发明中所述的轴向方向是叶轮的转轴X延伸的方向，径向方向是与叶轮的转轴X垂直的方向，内周为在径向方向上靠近转轴X的位置，外周为在径向方向上远离转轴X的位置。

以图1-9所示对本发明的离心风机叶轮的具体结构进行介绍，在下面的描述中，离心风机叶轮简称为叶轮：

该叶轮是所谓的多叶片风机,其包括轮盘3和设置与轮盘3上的多个叶片1，其成为在叶轮的轴向X上细长地形成的多张叶片1相对于旋转轴X呈放射状且以规定间隔配置而成的圆筒形状。所述叶片1的第一端部12安装于大致圆形的轮盘3上，叶片1的第二端部设有叶片环2。轮盘3在中央设有用于与驱动马达的旋转轴(图中未示出)相连接的轴套部31，在驱动马达的驱动下，叶轮以旋转轴为中心绕X轴进行旋转。作为优选的方式，轴套部31的外周还设有连接转盘3的加强肋32，加强肋32可提升轴套部31和转盘3的整体强度。在图1中采用的是轮盘3布置在中间，轮盘3的两侧均设置叶片1的结构，但本发明并不限于图1中的结构，其他已有的叶轮结构，例如轮盘3设置在叶轮的侧部，轮盘3的一侧面设置叶片1的结构也在本发明的保护范围内。此外轮盘3也不限于图1中的平面结构，轮盘3还可以是中心凸出的立体的碗状结构，碗状结构的边缘部与叶片相连接，碗状结构的中心位于叶片的径向内侧并与电机轴相连接(图中未示出)。

如图7-9中所示，其中，叶片1的外轮廓包括用于与轮盘3连接的第二端部12、和与第二端部12相对的远离轮盘3的第一端部11，以及配置在内周一侧的内边缘部13和配置在外周一侧的外边缘部14；所述内边缘部13与所述第二端部11相会于内边缘端，所述外边缘部14与所述第一端部11相会于外边缘端。第二端部12和第一端部11分别连接在内边缘部13和外边缘部14之间。相会的含义是可以是两面相交，也可以是两面之间平滑过渡。第一端部11连接内边缘端16和外边缘端17。

在所述叶片1的外边缘部14靠近所述第一端部11设有叶片环2，叶片环2呈环状，其与轮盘3共轴设置，叶片环2的内周壁与叶片1的外边缘部14相连接并将多个叶片1的远离轮盘3的一端连接在一起。还包括设于每个叶片1上的第一加强部111和第二加强部112，第一加强部111连接所述第一端部12和所述叶片环2，第二加强部112连接所述外边缘部14和所述叶片环2。

优选的，第一加强部111连接第一端部11和叶片环2的内周面，第二加强部112连接外边缘部14和所述叶片环2的侧面。优选的，叶片环2的侧面为靠近轮盘3一侧的侧面24，如图8中所示。优选的，所述第一加强部111和第二加强部112具有三角形加强筋的结构。

通过在叶轮两个不同位置设计两种加强件，增加了叶片1与叶片环2的接触面积，能有效的提高叶片1承载能力及叶轮的结构强度。

作为一种较优的方式，第一加强部111包括倾斜段1110，倾斜段1110被设置为自内周向外周方向朝远离所述轮盘3的位置倾斜。从叶轮的轴向方向X观察，所述第一加强部111的内周面与外周面分别与叶片1的与第一加强部相连处的内周面和外周面的相重合。在与所述叶轮的轴线垂直的径向截面上所述第一加强部111具有与叶轮出口角相同的出口角。在生产过程中，叶轮由通过四个模一体模制而成，包括前模40、后模50、上模20、下模30，拔模时，四个模的拔模方向分别为：前模40、后模50沿前后方向拔模，上模20、下模30沿上下方向拔模，第一加强部延伸方向与拔模的方向相同，这样在拔模的过程中，第一加强部111不会阻碍模的运动，尤其是阻碍前模40、后模50的运动，有利于顺利的拔模。

优选的，倾斜段1110不限于是单独的倾斜平面或者倾斜曲面，还可以是倾斜平面和倾斜曲面的组合。例如：当倾斜段采用倾斜平面时，倾斜平面可以相对径向方向具有一定倾斜角，也可沿轴向延伸，此时凸出部形成具有直角台阶的形状。又例如：第一加强部111上还可设置至少两段倾斜段，倾斜段之间可直接连接，或者通过在倾斜段之间设置径向延伸段或者其他连接结构使得不同的倾斜段间隔设置；又例如：不同的倾斜段的斜率和/或曲率可相同或者不同，或者至少两段倾斜段采用倾斜平面和倾斜曲面组合的方式。

优选的，第二加强部112与叶片环2的侧面24和叶片1的外边缘部14均垂直的设置。叶片环2的侧面为叶片环2的靠近轮盘3一侧的侧面24。

作为一种较优的方式，叶片环2的外周面设有台阶部21，所述叶片环2的厚度较小的部分相比厚度较大的部分远离轮盘3设置。优选的，第一加强部111在所述叶片环2的厚度较小的部分与所述叶片环2相连接，这样在增加了第一加强部处的强度的同时还能够减小叶片环的厚度，减轻叶片环的重量，节省材料。

优选的，叶片环2的远离轮盘3的侧面23到轮盘3的轴向距离大于所述第一加强段111的端部至轮盘3的轴向距离，叶片环2的远离轮盘3的侧面23上设有斜面25，所述斜面25与所述第一加强部111的倾斜段1110之间为平滑过渡。

所述轮盘3、叶片1、叶片环2、以及第一加强部111和第二加强部112由塑料一体模制构成。相比较金属材料，采用塑料材料制作轮盘3、叶片1、叶片环2以及第一加强部111和第二加强部112可有效的降低生产成本和加工的难度，同时加工加工生产复杂的叶片翼型也较金属材料更为简单，能够满足大风量空调机组的要求，得到高强度、低成本、低噪音的综合性能。

运用ANSYS对现有同尺寸不同直径情况的塑料离心风机叶轮结构和本发明离心风机叶轮进行静力分析，各直径下塑料离心风机叶轮的等效应力对比如表1所示。

表1.塑料离心风机叶轮结构等效应力对比

由表1的数据对比可知，在同尺寸，不同直径的情况下，本发明的离心风机叶轮的等效应力都比现有塑料离心风机叶轮的低，可见，本发明的塑料叶轮结构有效的降低了叶轮的等效应力，增加叶轮结构强度，一定范围内解决了塑料叶轮在大风量风机的结构强度不够的问题，扩大离心风机的使用范围。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的工艺、众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

在此使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，并非意欲为限制性的。如在此使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”也可意欲包括复数形式，除非上下文以另外的方式明确指出。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”为包含性的并因此明确说明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或增加一个或更多其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。在此描述的方法步骤、工艺和操作将不被理解为必然要求它们以所讨论或例示的特定顺序被执行，除非明确说明为执行的顺序。还将理解可采用另外的或替代的步骤。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种离心风机叶轮，包括：轮盘(3)、设置于轮盘(3)上的叶片(1)和叶片环(2)，其特征在于：在所述叶片(1)和叶片环(2)的连接处设有加强结构。

2.如权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述加强结构包括第一加强部；所述叶片(1)包括用于与轮盘(3)连接的第二端部(12)、和与第二端部(12)相对的远离轮盘(3)的第一端部(11)，以及配置在内周一侧的内边缘部(13)和配置在外周一侧的外边缘部(14)；所述叶片环(2)设置在所述外边缘部(14)上并靠近所述第一端部(11)；所述第一加强部连接所述第一端部(12)和所述叶片环(2)。

3.如权利要求1或2所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述加强结构包括第二加强部(112)；所述叶片(1)包括用于与轮盘(3)连接的第二端部(12)、和与第二端部(12)相对的远离轮盘(3)的第一端部(11)，以及配置在内周一侧的内边缘部(13)和配置在外周一侧的外边缘部(14)；所述叶片环(2)设置在所述外边缘部(14)上并靠近所述第一端部(11)；所述第二加强部连接所述外边缘部(14)和所述叶片环(2)。

4.如权利要求2所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述第一加强部(111)连接所述第一端部(12)和所述叶片环(2)的内周面。

5.如权利要求3所述的离心风机叶轮，所述第二加强部(112)连接所述外边缘部(14)和所述叶片环(2)的侧面(24)。

6.如权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述加强结构为三角形加强筋。

7.如权利要求2所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述第一加强部(111)包括倾斜段(1110)，所述倾斜段(1110)自内周向外周方向朝远离所述轮盘(3)的位置倾斜。

8.如权利要求7所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述倾斜段(1110)是倾斜平面或者倾斜曲面或其组合。

9.如权利要求7所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述叶片环(2)的远离所述轮盘(3)的侧面(23)到所述轮盘(3)的轴向距离大于所述第一加强段(111)的端部至所述轮盘(3)的轴向距离，所述叶片环(2)的远离所述轮盘(3)的侧面(23)上设有斜面(25)，所述斜面(25)与所述第一加强部的倾斜段(1110)之间为平滑过渡。

10.如权利要求3所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述第二加强部(112)与所述叶片环(2)的侧面(24)和所述外边缘部(14)均垂直的设置，所述叶片环(2)的侧面为所述叶片环的靠近所述轮盘(3)一侧的侧面(24)。

11.如权利要求2所述的离心风机叶轮，其特征在于：在与所述叶轮的轴线垂直的径向截面上所述第一加强部(111)具有与叶轮出口角相同的出口角。

12.如权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述叶片环(2)的外周面设有台阶部(21)，所述叶片环的厚度较小的部分相比厚度较大的部分远离所述轮盘(3)设置。

13.如权利要求1、2、4-12中任一项所述的离心风机叶轮，其特征在于：所述离心风机叶轮由塑料一体制成。