CN108131324A - 一种高效低噪音小型多翼离心排气扇及叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，通过使叶片扭转与后仰，使得叶轮叶片入口角按照轴线方向逐渐变化，叶片内部流动更加合理；通过叶片底部加厚，增加叶片强度与稳固性，同时增大出口角度、减少出口流道尺寸，加大流出风速及风压；为改善流动和减少后盘与蜗壳间隙间的回流，后盘由圆环形改为带锥形环。本次设计，改善了流道特性，减少叶轮叶片对气流的冲击作用，降低噪声以及减少损耗。

Description

一种高效低噪音小型多翼离心排气扇及叶轮

技术领域

本发明涉及一种排气扇，尤其涉及一种高效低噪音小型多翼离心排气扇。

背景技术

随着中国经济、科技的快速发展，人们生活水平的提高，中国家电市场也是日新月异，排气扇在各行业中得到了越来越广泛的应用，消费者对排气扇的品质性能要求也越来越高，希望排气扇在满足流量的情况下，同时满足低噪声、高效率、体积小的要求。这些参数之间存在相应关系。多翼离心排气扇由于其压力系数高、流量系数大、体积小的优点，目前已作为家用排气扇首选配置。

由于风机理论目前还不完善，风机内部流场复杂难描述，特别是小型离心排气扇的设计往往依赖于经验数据。传统的风机设计方法是根据产品的功能要求，设计人员根据经验提出设计方案，并对给出方进行分析和实验，根据产品要求寻求最终可行方案。

风机的性能参数(流量、风压、噪声及效率)主要取决于风机通道的通流品质，多翼离心风机主要由集流器、叶轮、蜗壳三个部分组成集流器作用是将气体导向叶轮；叶轮主要对气体做功，把电动机带动叶轮对气体做功；蜗壳主要起着集气、导向、扩压作用，并通过蜗壳表面辐射噪声。其中叶轮参数对离心排气扇影响最为关键，包括叶轮内外径比、宽度(高度)、叶片直径、进出口安装角、叶片数等。

目前国内研究工作者研究最多的也是叶轮性能参数对风机流量、压力、噪声、效率的影响。因为叶轮、蜗壳形状复杂，开模制作成本高，其中大部分研究都是基于理论研究或者通过建立流体方程通过软件模拟仿真。目前市场上大部分叶轮采用的是理论设计公式，但是因为通风机种类广泛，即使同一种类通风机也有很多细分种类，理论计算公式并不完全适用。目前市场上很多离心排气扇的叶片都是设计为单圆弧直叶片。叶片流道是气流从进气口到出气口过渡的关键位置，应根据不同工况的不同，对叶片形状做一些改变，以减少气动噪声及能量损失。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高效低噪音小型多翼离心排气扇。可使排气扇更符合流场规律，减少噪声，提高效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，，包括叶片，所述叶片前沿方向沿后沿方向扭转与后仰，所述扭转角度为8～12，后仰角度为2～6。

进一步地，所述叶片的入口角呈圆弧结构。

更进一步地，所述叶片的入口角的角度范围为40～50。

更进一步地，所述叶片的出口角的角度范围为165～175。

更进一步地，所述叶片间的流道距离为6mm～8mm。

更进一步地，所述叶轮根部底盘斜切6～12角。

更进一步地，所述叶片圆弧半径为：

其中，D₂为叶轮外径，D₁为叶轮内径，β₂为叶轮出口角的角度，β₁为叶轮入口角的角度，R₁为叶轮内半径，R₂为叶轮外半径。

更进一步地，所述叶轮中心圆弧半径为

更进一步地，所述叶片上半段扭转与后仰，下半段拔模加厚与后仰。

本发明实施例还公开了一种高效低噪音小型多翼离心排气扇，其包括了上述方案的叶轮。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明通过使叶轮的叶片扭转与后仰，使得叶轮叶片入口角按照轴线方向逐渐变化；通过叶片底部加厚，不仅增加叶片强度与稳固性，同时增大出口角度、减少出口流道尺寸，加大流出风速及风压。本次设计，改善了流道特性，减少叶轮叶片对气流的冲击作用，降低噪声以及减少损耗。

附图说明

图1是本发明的叶片的横截面的结构示意图；

图2是本发明的叶片的整体结构示意图；

图3是本发明的叶轮底部斜切的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参照图1所示的结构示意图。

本发明实施例的一种高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，包括圆周上设置的叶片。

排气扇的气流从集流器进来，进入叶轮腔室，经过叶片前沿进入叶片流道，最后从叶片后沿出来进入到叶轮与蜗壳的流道中运动经出口流出。气流整个流动过程中，气流的速度是一个合成速度，其速度、方向一直在变化，如下式：

其中，是气流速度矢量，是气流速度沿叶轮轴向分量，是气流速度沿叶轮周向分量是气流速度沿叶轮径向分量。

气流没进入集流器之前，气流的周向速度变化很小，周向速度靠近集流器边沿的地方变化很多，靠近轴心的地方很小且变化不大，此时气流速度主要速度是轴向速度。气流进入集流器，周向速度、径向速度开始增大，并且越靠近叶片前沿的地方变化越快。因此，气流进入叶片流道时候的气流速度、方向沿着轴向是一直变化的，这就要求叶片的入口角β₁沿轴向是一个变化的过程。刚开始气流进入叶轮时候周向速度小，入口角β₁可以大些，可以使得气流更好地进入叶片流道。沿轴向周向速度逐渐变大，气流对叶片的冲角变小，入口角β₁相应变小以减少气流对叶片的冲击，如图1所示。

为了解决上述技术问题，通过叶片扭转与叶片后仰，叶片扭转角度约为80度～120度较为合适(本实施例优选为叶片扭转角度100度)，叶片后仰角20度～40度较为合适(本实施例优选为叶片后仰角30度)，如图2所示。

叶片总长度H(等于叶轮高度h)为70mm，叶轮进口有效通流宽度约为叶片宽度的0.75。叶片为分段设计，上半段3/4处50～60mm(取55mm)顺着旋转方向扭转10°，后仰3°，如图2。下半段1/4处25mm采用直叶片加厚(拔模加厚，拔模角度1°)，后仰3°。本实施例的叶片除了扭转、后仰，还对叶片进口侧斜切，如图2所示结构示意图。

考虑排气扇整体尺寸问题，为了达到同等流量、压力下尽量减少安装尺寸,同时降低噪声。叶轮的外径D₂取Φ126mm，内径D₁取102mm，内径与外径比D₁/D₂＝0.81。叶轮高度h＝(0.4-0.6)D₂,取h＝70mm，出口角β₂＝170°，入口角β₁＝42°。

叶片圆弧半径为：

叶轮中心圆弧半径为

为了加长叶片出口的加速流道，相应地把叶片入口流道缩短，而又要保证足够大的出口角β₂及入口角β₁，因此，通过改变叶片圆弧半径R_k及叶轮中心圆弧半径R₀,分别为R_k＝6.3mm，R₀＝55.4mm，如图1所示。叶片是有厚度的，取叶片厚度t＝1mm，则叶片圆弧外径R_k’＝7.3mm。叶轮叶片之间的宽度(流道宽度)t＝(0.7～1.2)R_k，小型叶轮叶片取t＝1.1R_k,则叶片数z＝π*D₁/t＝42。

传统的叶轮叶片入口处采用的是锐角入口，这样会使得气流进入流道时候，锐角切口使得气流剧烈分离，会产生噪声和能量损失。本发明改进后的叶片，用翼型圆弧代替锐角切口，这样使得气流进入叶片流道过程平滑，减少气流剧烈分化，降低噪声及能量损失。

更优的是，为了防止从叶轮出来的气体从叶轮后盘下面空隙回流叶轮内部，本实施例中将后盘设计成锥形，与常规盘面成8～12°角，本实施优选角度10°，如图3，阴影部分是切除部分。切除之后，叶轮地盘的间隙由叶轮中心往边沿按10°逐渐变小。

本发明实施例在叶轮叶片入口处采用翼型圆弧代替锐角、采用扭转叶片、后仰叶片、叶轮底盘斜切均能有效增加排气扇流量1％～3％，降低0.5dB～3dB的噪声。而经过改良好的叶片与原来的常规叶片相比，流量提高8％～10％,噪声降低2dB～3dB。本发明的叶轮排气扇能有效提升其整体性能。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，包括叶片，所述叶片前沿方向沿后沿方向扭转与后仰，所述扭转角度为8～12，后仰角度为2～6。

2.根据权利要求1所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶片的入口角呈圆弧结构。

3.根据权利要求2所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶片的入口角的角度范围为40～50。

4.根据权利要求3所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶片的出口角的角度范围为165～175。

5.根据权利要求4所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶片间的流道距离为6mm～8mm。

6.根据权利要求5所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶轮根部底盘斜切6～12角。

7.根据权利要求6所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶片圆弧半径为：

其中，D₂为叶轮外径，D₁为叶轮内径，β₂为叶轮出口角的角度，β₁为叶轮入口角的角度，R₁为叶轮内半径，R₂为叶轮外半径。

8.根据权利要求7所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶轮中心圆弧半径为

9.根据权利要求7所述的高效低噪音小型多翼离心排气扇的叶轮，其特征在于，所述叶片上半段扭转与后仰，下半段拔模加厚与后仰。

10.一种高效低噪音小型多翼离心排气扇，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的叶轮。