CN106122047B - 一种高效静音叶轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效静音叶轮机，包括具有鼓风腔的机体，还包括风锥，风锥具有导风腔，导风腔的左端小而右端大，风锥与机体可拆式连接。那么就可以对机体和风锥单独进行加工，在维护时也能单独更换，而且风锥可以堆叠存储，所以在存储空间小，运输成本低。导风腔内设有叶轮，叶轮上设有叶片本体；叶片本体的根边、前边、顶边、后边，根弧、平均弧、顶弧分别在根锥面、平均锥面、顶锥面上投影形成根边、平均控制线、顶边，叶片本体的整体形状有根边、平均控制线、顶边所确定。根据实验结果的对比，本发明能大大提高风机效率并降低比A声级。本发明用于混流叶轮机。

Description

一种高效静音叶轮机
技术领域
本发明涉及一种高效静音叶轮机。
背景技术
现有的机体和风锥是制成一体的，只要机体或风锥制造不良，就导致整体报废，所以加工精度要求非常的高，这无疑增加的制造成本，且机体或风锥在使用过程中发生了损坏，那么就要整体更换，导致维护、维修的时间长，成本高。一体式的机体和风锥重量大体积也很大，不便于运输和存储。
叶轮机依靠叶轮产生气流，叶轮包括叶轮轮毂，叶轮轮毂上设有多个风叶，现有的混流叶轮机的风叶的形状呈平板状。这样的风叶不利于风的生成，导致现有的混流叶轮机流量低功耗高且噪音大。
这样就增加的用户的使用成本，也会伤害人们的听力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高效静音叶轮机。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种高效静音叶轮机，包括具有鼓风腔的机体，机体自左而右延伸，还包括风锥，风锥具有呈圆锥台状的导风腔，导风腔的左端小而右端大，风锥与机体可拆式连接，导风腔内设有叶轮，叶轮包括具有外圆锥面的叶轮轮毂，叶轮轮毂的外圆锥面上环形均布有多个叶片本体；
叶片本体为壁均匀的片体，叶片本体具有正压面和负压面，正压面和负压面之间设有中性面，所述正压面或负压面或中性面包括顺次连接的根边、前边、顶边、后边；
根边为根弧在根锥面上的投影曲线，根弧半径为R的圆弧，以根弧的中点为根基点，以垂直于根锥面的轴线并经过根基点的面为基准面，根弧上端点和下端点的连线为根弦，根弦与基准面的夹角为A；
顶边为顶弧在顶锥面上的投影曲线，顶弧半径为R2的圆弧，顶弧的中点在基准面上，顶弧上端点和下端点的连线为顶弦，顶弦与基准面的夹角为B；
根弧所在的平面与顶弧所在的平面相互平行，根弧和顶弧的投影方向均为根弧所在的平面的法向，根弧所在的平面与基准面垂直；顶弧的中点与根弧的中点连线的延长线与根锥面的轴线相交；
根锥面与顶锥面共轴；
根边与顶边之间设有平均控制线，平均控制线的上端点到根锥面的轴线距离为cr，根边的上端点到根锥面的轴线距离为ar，顶边的上端点到根锥面的轴线距离为br，平均控制线的下端点到根锥面的轴线距离为cR，根边的下端点到根锥面的轴线距离为aR，顶边的下端点到根锥面的轴线距离为bR；
其中，ar2+br2＝cr2,aR2+bR2＝cR2；
平均控制线由半径为R1的平均弧向平均锥面投影而成，平均锥面为圆锥台的侧面，平均锥面所在的圆锥台的上端半径为cr，平均锥面所在的圆锥台的下端半径为cR，平均弧所在的平面与根弧所在的平面相互平行，平均弧的投影方向为根弧所在的平面的法向，平均弧的中点在基准面上，平均弧的中点与根弧的中点连线的延长线与根锥面的轴线相交，平均锥面与根锥面共轴，平均弧的上端点与平均弧的下端点的连线为平均弦，平均弦与基准面的夹角为C；
正压面或负压面为根边、平均控制线、顶边所确定的连续光滑曲面；
根锥面与叶轮轮毂的外圆锥面具有相同的锥度。
作为上述方案的进一步改进，鼓风腔的腔壁上设有定位部，定位部与风锥的右端卡接。
作为上述方案的进一步改进，根锥面的锥度范围为27度至33度；顶锥面的锥度范围为10度至15度；A的范围为52度至58度；B的范围为32度至39度；C的范围为38度至45度；R：R1＝0.525～0.725，R:R2＝0.18～0.38。
作为上述方案的进一步改进，R1:R2＝0.35～0.55。
作为上述方案的进一步改进，机体的左端设有机体连接部，风锥的左端向外翻形成风锥连接部，机体连接部和风锥连接部可拆式连接。
作为上述方案的进一步改进，还包括消音器，消音器具有呈圆锥台状的消音腔，导风腔的左端小而右端大，消音腔的右端与机体的左端连接。
作为上述方案的进一步改进，还包括定位环，定位环与风锥连接部的左侧立壁抵接，消音器的右端设在定位环内。
作为上述方案的进一步改进，消音腔外包裹有消音棉。
作为上述方案的进一步改进，机体的左端设有机体连接部，消音器的右侧设有消音器连接部，消音器连接部与机体连接部可拆式连接。
作为上述方案的进一步改进，还包括自左而右延伸的消音套，消音套包裹住风锥，消音套的左边缘向外翻形成安装连接环，消音套的右边缘向外翻形成所述的消音器连接部。
本发明的有益效果是：一种高效静音叶轮机，包括具有鼓风腔的机体，机体自左而右延伸，还包括风锥，风锥具有呈圆锥台状的导风腔，导风腔的左端小而右端大，风锥与机体可拆式连接。那么就可以对机体和风锥单独进行加工，在维护时也能单独更换，而且风锥可以堆叠存储，所以在存储空间小，运输成本低。导风腔内设有叶轮，叶轮包括具有外圆锥面的叶轮轮毂，叶轮轮毂的外圆锥面上环形均布有多个叶片本体；叶片本体具有正压面和负压面，正压面和负压面之间设有中性面，所述正压面或负压面或中性面包括顺次连接的根边、前边、顶边、后边，根弧、平均弧、顶弧分别在根锥面、平均锥面、顶锥面上投影形成根边、平均控制线、顶边，正压面或负压面之或中性面为由根边、平均控制线、顶边所确定的连线光滑曲面。根据实验结果的对比，本发明能大大提高风机效率并降低比A声级。本发明用于混流叶轮机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的实施例的结构示意图；
图2是本发明的实施例的定位部的局部放大示意图；
图3是本发明的实施例的机体连接部的局部放大示意图；
图4是本发明的叶轮实施例的主视示意图；
图5是本发明的叶轮实施例上的风叶结构示意图；
图6是本发明的叶轮实施例上的风叶的根弧、平均弧、顶弧在根弧所在的平面的法向示意图；
图7是本发明的叶轮实施例上的风叶的根锥面、平均锥面、顶锥面与根弧、平均弧、顶弧的对应关系示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图7，这是本实用的一个实施例，具体地：
一种高效静音叶轮机，包括具有鼓风腔的机体1，机体1自左而右延伸，还包括风锥2，风锥2具有呈圆锥台状的导风腔，导风腔的左端小而右端大，风锥2与机体1可拆式连接，那么就可以对机体和风锥单独进行加工，在维护时也能单独更换，而且风锥可以堆叠存储，所以在存储空间小，运输成本低，为了实现轻量化，风锥2为薄壁构件。
导风腔内设有叶轮，叶轮包括具有外圆锥面的叶轮轮毂200，叶轮轮毂200的外圆锥面上环形均布有多个叶片本体；
叶片本体为壁均匀的片体，叶片本体具有正压面和负压面，正压面和负压面之间设有中性面，所述正压面或负压面或中性面包括顺次连接的根边101、前边102、顶边103、后边104；
根边101为根弧1011在根锥面1015上的投影曲线，根弧1011半径为R的圆弧，以根弧1011的中点为根基点1012，以垂直于根锥面1015的轴线并经过根基点1012的面为基准面1013，根弧1011上端点和下端点的连线为根弦1014，根弦1014与基准面1013的夹角为A；
顶边103为顶弧1031在顶锥面1033上的投影曲线，顶弧1031半径为R2的圆弧，顶弧1031的中点在基准面1013上，顶弧1031上端点和下端点的连线为顶弦1032，顶弦1032与基准面1013的夹角为B；
根弧1011所在的平面与顶弧1031所在的平面相互平行，根弧1011和顶弧1031的投影方向均为根弧1011所在的平面的法向，根弧1011所在的平面与基准面1013垂直；顶弧1031的中点与根弧1011的中点连线的延长线与根锥面1015的轴线相交；
根锥面1015与顶锥面1033共轴；
根边101与顶边103之间设有平均控制线，平均控制线的上端点到根锥面1015的轴线距离为cr，根边101的上端点到根锥面1015的轴线距离为ar，顶边103的上端点到根锥面1015的轴线距离为br，平均控制线的下端点到根锥面1015的轴线距离为cR，根边101的下端点到根锥面1015的轴线距离为aR，顶边103的下端点到根锥面1015的轴线距离为bR；
其中，ar2+br2＝cr2,aR2+bR2＝cR2；
平均控制线由半径为R1的平均弧1001向平均锥面1002投影而成，平均锥面1002为圆锥台的侧面，平均锥面1002所在的圆锥台的上端半径为cr，平均锥面1002所在的圆锥台的下端半径为cR，平均弧1001所在的平面与根弧1011所在的平面相互平行，平均弧1001的投影方向为根弧1011所在的平面的法向，平均弧1001的中点在基准面1013上，平均弧1001的中点与根弧1011的中点连线的延长线与根锥面1015的轴线相交，平均锥面1002与根锥面1015共轴，平均弧1001的上端点与平均弧1001的下端点的连线为平均弦1003，平均弦1003与基准面1013的夹角为C；
正压面或负压面为根边101、平均控制线、顶边103所确定的连续光滑曲面；
根锥面1015与叶轮轮毂200的外圆锥面具有相同的锥度。
为便于风锥的定位，鼓风腔的腔壁上设有定位部12，定位部12与风锥2的右端卡接。
根锥面1015的锥度范围为27度至33度，本实施例选取30度。
顶锥面1033的锥度范围为10度至15度，本实施例选取12度。
R：R1＝0.525～0.725，R:R2＝0.18～0.38，本实施例的R选取80,R1选取133，R2选取400。
A的范围为52度至58度，本实施例选取55度。
B的范围为32度至39度，本实施例选取35度。
C的范围为38度至45度，本实施例选取40度。
为了便于风锥2和机体的连接，机体1的左端设有机体连接部13，风锥2的左端向外翻形成风锥连接部21，机体连接部13和风锥连接部21可拆式连接。
为降低噪音，本实施例还包括消音器3，消音器3具有呈圆锥台状的消音腔，导风腔的左端小而右端大，消音腔的右端与机体1的左端连接。
为了便于消音器的固定，本实施例还包括定位环6，定位环6与风锥连接部21的左侧立壁抵接，消音器3的右端设在定位环6内。
为提高降噪的效果，消音腔外包裹有消音棉4。
为便于消音器与机体的的连接，机体1的左端设有机体连接部13，消音器3的右侧设有消音器连接部51，消音器连接部51与机体连接部13可拆式连接。
为了保护消音棉和消音器，本实施例还包括自左而右延伸的消音套5，消音套5包裹住风锥2，消音套5的左边缘向外翻形成安装连接环52，消音套5的右边缘向外翻形成所述的消音器连接部51。
由于空气在实际流动中，所有流动参数都是空间坐标系上三个方向变量的函数。本发明的风叶、叶轮流线的曲率和斜率对气流参数的影响就特别突出，要设计样的叶轮就突破了“沿圆柱表面”流动的束缚，把流线的曲率和斜率考虑进去，同时还要考虑熵和功沿径向的变化。本发明的叶片形状既弯又扭的，能适应气流参数(如速度、压力等)在叶道各个空间点的不同，并使其既能满足大流量、高的级压力比，又具有高的效率和较宽的变工况范围。
由于同一台风机在不同工况下都会表现出不同的性能，对现有的平扁式风叶在不同工况下进行数据测量，实测数据如表1所示：
表1：
同样地，对本实施例的叶轮在同样的工况下测量，实测数据如表2所示：
表2：
对比表1、表2的数据，在相同的功率下，本实施例在各个工况上的流量、风机效率都远远高于现有技术的叶轮，且噪音大大降低。
为了让进一步说明本发明的效果，现提供另一个实施方式的参数和实验数据：
根锥面1015选取27度，顶锥面1033的锥度范围选取15度，本实施例的R选取80,R1选取133，R2选取400，A选取58度，B选取32度，C选取45度，参照表3；
表3：
在研发过程中，申请人还实验了一种方案，就是让现有的叶片进行压弯，让其的正压面为圆柱面的一部分，所述圆柱面的半径为400，并测量数据如表4所示：
表:4：
对比表1和表4可知，单纯地对现有的叶片进行弯曲，对风机效率、噪音、风量的影响不大，甚至有负面的影响。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种高效静音叶轮机，包括具有鼓风腔的机体(1)，机体(1)自左而右延伸，其特征在于：还包括风锥(2)，风锥(2)具有呈圆锥台状的导风腔，导风腔的左端小而右端大，风锥(2)与机体(1)可拆式连接，导风腔内设有叶轮，叶轮包括具有外圆锥面的叶轮轮毂(200)，叶轮轮毂(200)的外圆锥面上环形均布有多个叶片本体；
叶片本体为壁均匀的片体，叶片本体具有正压面和负压面，正压面和负压面之间设有中性面，所述正压面或负压面或中性面包括顺次连接的根边(101)、前边(102)、顶边(103)、后边(104)；根边(101)为根弧(1011)在根锥面(1015)上的投影曲线，根弧(1011)半径为R的圆弧，以根弧(1011)的中点为根基点(1012)，以垂直于根锥面(1015)的轴线并经过根基点(1012)的面为基准面(1013)，根弧(1011)上端点和下端点的连线为根弦(1014)，根弦(1014)与基准面(1013)的夹角为A；
顶边(103)为顶弧(1031)在顶锥面(1033)上的投影曲线，顶弧(1031)半径为R2的圆弧，顶弧(1031)的中点在基准面(1013)上，顶弧(1031)上端点和下端点的连线为顶弦(1032)，顶弦(1032)与基准面(1013)的夹角为B；
根弧(1011)所在的平面与顶弧(1031)所在的平面相互平行，根弧(1011)和顶弧(1031)的投影方向均为根弧(1011)所在的平面的法向，根弧(1011)所在的平面与基准面(1013)垂直；
顶弧(1031)的中点与根弧(1011)的中点连线的延长线与根锥面(1015)的轴线相交；
根锥面(1015)与顶锥面(1033)共轴；
根边(101)与顶边(103)之间设有平均控制线，平均控制线的上端点到根锥面(1015)的轴线距离为cr，根边(101)的上端点到根锥面(1015)的轴线距离为ar，顶边(103)的上端点到根锥面(1015)的轴线距离为br，平均控制线的下端点到根锥面(1015)的轴线距离为cR，根边(101)的下端点到根锥面(1015)的轴线距离为aR，顶边(103)的下端点到根锥面(1015)的轴线距离为bR；
其中，ar2+br2＝cr2,aR2+bR2＝cR2；
平均控制线由半径为R1的平均弧(1001)向平均锥面(1002)投影而成，平均锥面(1002)为圆锥台的侧面，平均锥面(1002)所在的圆锥台的上端半径为cr，平均锥面(1002)所在的圆锥台的下端半径为cR，平均弧(1001)所在的平面与根弧(1011)所在的平面相互平行，平均弧(1001)的投影方向为根弧(1011)所在的平面的法向，平均弧(1001)的中点在基准面(1013)上，平均弧(1001)的中点与根弧(1011)的中点连线的延长线与根锥面(1015)的轴线相交，平均锥面(1002)与根锥面(1015)共轴，平均弧(1001)的上端点与平均弧(1001)的下端点的连线为平均弦(1003)，平均弦(1003)与基准面(1013)的夹角为C；
正压面或负压面为根边(101)、平均控制线、顶边(103)所确定的连续光滑曲面；
根锥面(1015)与叶轮轮毂(200)的外圆锥面具有相同的锥度。
2.根据权利要求1所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：鼓风腔的腔壁上设有定位部(12)，定位部(12)与风锥(2)的右端卡接。
3.根据权利要求1所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：根锥面(1015)的锥度范围为27度至33度；顶锥面(1033)的锥度范围为10度至15度；A的范围为52度至58度；B的范围为32度至39度；C的范围为38度至45度；R：R1＝0.525～0.725，R:R2＝0.18～0.38。
4.根据权利要求3所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：R1:R2＝0.35～0.55。
5.根据权利要求1所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：机体(1)的左端设有机体连接部(13)，风锥(2)的左端向外翻形成风锥连接部(21)，机体连接部(13)和风锥连接部(21)可拆式连接。
6.根据权利要求5所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：还包括消音器(3)，消音器(3)具有呈圆锥台状的消音腔，导风腔的左端小而右端大，消音腔的右端与机体(1)的左端连接。
7.根据权利要求6所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：还包括定位环(6)，定位环(6)与风锥连接部(21)的左侧立壁抵接，消音器(3)的右端设在定位环(6)内。
8.根据权利要求6所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：消音腔外包裹有消音棉(4)。
9.根据权利要求6所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：机体(1)的左端设有机体连接部(13)，消音器(3)的右侧设有消音器连接部(51)，消音器连接部(51)与机体连接部(13)可拆式连接。
10.根据权利要求9所述的一种高效静音叶轮机，其特征在于：还包括自左而右延伸的消音套(5)，消音套(5)包裹住风锥(2)，消音套(5)的左边缘向外翻形成安装连接环(52)，消音套(5)的右边缘向外翻形成所述的消音器连接部(51)。
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