CN109026830B - 一种离心叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心叶轮，包括轮盖、轮盘，以及位于轮盖和轮盘间的长叶片和短叶片，全部长叶片沿周向均匀分布，长叶片和短叶片交错设置，任一短叶片分别与相邻两长叶片的吸力面和压力面相对，长叶片和短叶片的叶型均呈机翼型。本发明所提供的离心叶轮中，短叶片符合流线型设计，气流在接触短叶片的前缘后，沿短叶片绕流，避免了短叶片前缘产生涡流；短叶片的尾缘厚度很薄，气流与短叶片分离后几乎不会产生尾迹，因此，避免了短叶片尾缘的尾涡。

Description

一种离心叶轮
技术领域
本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一种离心叶轮。
背景技术
离心风机的叶轮是其核心部件，叶轮中的叶片多呈机翼型。叶轮在转动的过程中，叶片压力面上气流的压力较高、吸力面上气流的压力较低，相邻两叶片间的气流会由压力面向吸力面偏移，形成二次流，进而在叶片通道中产生涡流，影响离心风机的效率，增大离心风机的涡流噪声。
现有技术通常在叶片间设置等厚度的圆弧型或直板型的短叶片，短叶片虽然能够在一定程度上避免二次流的产生，但由于短叶片等厚设置，短叶片的前缘和尾缘容易产生冲击和涡流，影响气流流动，降低风机效率，增加风机噪声。
因此，如何减少短叶片在叶片通道中所产生的涡流是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种离心叶轮，其采用机翼型短叶片，减少了短叶片尾迹产生的可能性，进而减少了短叶片在叶片通道中产生的涡流。
为实现上述目的，本发明提供了一种离心叶轮，包括轮盖、轮盘，以及位于所述轮盖和所述轮盘间的长叶片和短叶片，全部所述长叶片沿周向均匀分布，所述长叶片和所述短叶片交错设置，任一所述短叶片分别与相邻两所述长叶片的吸力面和压力面相对，所述长叶片和所述短叶片的叶型均呈机翼型。
优选地，所述短叶片与所述压力面的圆周距离大于或等于所述短叶片与所述吸力面的圆周距离。
优选地，所述长叶片叶型的厚度沿由前向后的方向先渐增，再渐缩。
优选地，所述短叶片的进口安装角小于所述长叶片的进口安装角，所述短叶片的出口安装角等于所述长叶片的出口安装角。
优选地，全部所述短叶片的前缘位于与所述轮盘同心的第一圆周上，全部所述长叶片的前缘位于与所述轮盘同心的第二圆周上，所述第一圆周的直径小于或等于所述第二圆周的直径。
优选地，全部所述短叶片的尾缘位于与所述轮盘同心的第三圆周上，全部所述长叶片的尾缘位于与所述轮盘同心的第四圆周上，所述第三圆周的直径小于或等于所述第四圆周的直径。
优选地，所述短叶片与所述轮盖或所述轮盘固定连接，所述短叶片的高度大于或等于所述长叶片高度的10%。
优选地，所述短叶片的叶型与所述长叶片的叶型几何相似，所述短叶片的尺寸为所述长叶片尺寸的10%~85%。
优选地，所述长叶片的数量等于所述短叶片的数量，且二者均为3~8片。
本发明所提供的离心叶轮包括轮盖、轮盘，以及位于轮盖和轮盘间的长叶片和短叶片，由于长叶片和短叶片的叶型均呈机翼型，短叶片符合流线型设计，气流在接触短叶片的前缘后，沿短叶片绕流，避免了短叶片前缘产生涡流；短叶片的尾缘厚度很薄，气流与短叶片分离后几乎不会产生尾迹，因此，避免了短叶片尾缘的尾涡。
另外，长叶片和短叶片交错设置，任一短叶片分别与相邻两长叶片的吸力面和压力面相对，短叶片与吸力面的圆周距离小于叶片与压力面的圆周距离。由于叶片通道中吸力面较长，边界层在叶片进口产生，并在叶片的表面沿由前向后方向逐渐增厚，随着气流压力的增加，动能随之减小，当动能不足以克服阻力时就会出现边界层分离，进而产生涡流区域。短叶片更靠近吸力面，可以增加吸力面附近气体的动能，更好地克服气体流动过程中所受到的阻力，减少甚至避免边界层分离现象的发生，进一步提高了风机的效率，降低了风机的噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的离心叶轮的结构示意图；
图2为离心叶轮的侧视图；
图3为离心叶轮中长叶片和短叶片一种分布方式的示意图；
图4为长叶片和短叶片一种分布方式的截面图。
其中，图1至图4中的附图标记为：
轮盖1、轮盘2、长叶片3、短叶片4。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明所提供的离心叶轮的结构示意图；图2为离心叶轮的侧视图；图3为离心叶轮中长叶片和短叶片一种分布方式的示意图；图4为长叶片和短叶片一种分布方式的截面图。
本发明所提供的离心叶轮，如图1和图2所示，包括同轴设置的轮盖1和轮盘2，轮盖1和轮盘2间设有长叶片3和短叶片4，长叶片3的上下两端分别与轮盖1和轮盘2固定连接，短叶片4的高度大于或等于长叶片3高度的10%、且小于或等于长叶片3的高度。当短叶片4的高度等于长叶片3的高度时，其上下两端与轮盖1和轮盘2固定连接；当短叶片4的高度小于长叶片3的高度时，短叶片4与轮盖1或轮盘2固定连接。
全部长叶片3沿轮盘2的周向均匀分布，长叶片3和短叶片4交错设置，即任意两相邻的长叶片3间设有一个短叶片4，当然短叶片4也沿周向均匀设置。长叶片3和短叶片4的叶型均呈机翼型，短叶片4的压力面和长叶片3的吸力面相对，短叶片4的吸力面和长叶片3的压力面相对。
两相邻的长叶片3间形成叶片通道，当离心叶轮转动时，气体自叶片通道中流出叶轮。短叶片4位于叶片通道中，能够调整叶片通道中气流速度分布，减少边界层分离现象的产生。
本实施例中，短叶片4的叶型采用机翼型，能够使短叶片4更符合流线型，在气流经过短叶片4时产生机翼型绕流，机翼型绕流所产生的涡流明显少于矩形绕流或圆柱绕流等，因此本申请所提供的离心叶轮能够减少叶片通道旋涡的数量，进而减少叶轮的振动，提高叶轮的输送效率，降低风机噪声。同时，本实施例通过增加短叶片4来达到增加离心叶轮中叶片总数，可以达到提高离心叶轮做功能力的目的。
可选的，短叶片4与长叶片3压力面的圆周距离大于或等于短叶片4与长叶片3吸力面的圆周距离，即短叶片4与压力面的圆周距离大于或等于叶片通道宽度的一半。
叶片通道的宽度大致沿径向渐扩，气流压力也大致沿径向逐渐升高，由于叶片压力面的长度较短，更多气体沿压力面排出叶轮，这也导致了叶片通道中靠近吸力面的区域容易产生涡流，造成叶轮效率下降、噪声增大，短叶片4靠近吸力面减小了长叶片3吸力面与短叶片4之间的空间，可以使得更多的气体进入长叶片3的压力面附近的区域，进而使得气流在叶片通道中分配更加合理，降低了涡流发生的可能性。
另外，短叶片4的进口安装角小于长叶片3的进口安装角，使得短叶片4的尾缘相对于前缘更靠近长叶片3的吸力面。多数气体会流入短叶片4与长叶片3压力面之间，短叶片4的尾缘相对于前缘更靠近长叶片3的吸力面，使得短叶片4与长叶片3吸力面间的气体保持较高的流速，因而使得气体具有较高的动能，能够有效地避免边界层分离产生的涡流。短叶片4的出口安装角等于长叶片3的出口安装角，保证短叶片4两侧的出口气流方向与长叶片3两侧出口气流方向平行，避免气流因出口方向不同而发生相互干涉，造成气流扰动。
本实施例中，短叶片4靠近长叶片3的吸力面，能够使更多气体流入短叶片4与长叶片3的压力面之间，改善叶片通道内的气流分布；另外短叶片4的尾缘相对于前缘更靠近长叶片3的吸力面，能够使短叶片4与长叶片3吸力面间的气体具有较高的动能，进而避免吸力面边界层分离和涡流产生，提高叶轮输送效率，降低噪声。
可选的，如图4所示，长叶片3的厚度先逐渐增加，使得气流的速度在前部渐扩区域内得到重新分配，减小气流冲角过大的影响。随后叶片叶型向叶片的尾缘逐渐缩小，使气流可按照传统叶片中的流型流出叶轮。
可选的，短叶片4可采用与长叶片3相同的叶型，如图4所示，而短叶片4的尺寸为长叶片3尺寸的10%~85%。此时短叶片4也能够减小气流在进入短叶片4区域时冲角过大的影响，改善气流的速度分布。
当然，短叶片4的叶型也可采用其他方式确定，例如可以提取长叶片3横截面中面加厚部分，并按照一定比例缩放得到短叶片4的叶型，缩放的比例为10%~85%；还可以通过将等厚断面垂直拉伸、倾斜拉伸或三维扭曲等方式得到短叶片4的叶型。在此不做限定。
另外，全部短叶片4的前缘位于与轮盘2同心的第一圆周上，全部长叶片3的前缘位于与轮盘2同心的第二圆周上，第一圆周的直径小于或等于第二圆周的直径，保证气流首先进入长叶片3间或同时进入长叶片3与短叶片4之间。
全部短叶片4的尾缘位于与轮盘2同心的第三圆周上，全部长叶片3的尾缘位于与轮盘2同心的第四圆周上，第三圆周的直径小于或等于第四圆周的直径。
显然，第一圆周直径等于第二圆周直径和第三圆周直径等于第四圆周直径的情况不可能同时发生。
如前文所述离心叶轮中长叶片3的数量等于短叶片4的数量，且二者均为3~8片。本申请中的长叶片3和短叶片4可为塑料材质、金属材质或塑料与金属材质组合而成。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的离心叶轮进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种离心叶轮，包括轮盖（1）、轮盘（2），以及位于所述轮盖（1）和所述轮盘（2）间的长叶片（3）和短叶片（4），其特征在于，全部所述长叶片（3）沿周向均匀分布，所述长叶片（3）和所述短叶片（4）交错设置，任一所述短叶片（4）分别与相邻两所述长叶片（3）的吸力面和压力面相对，所述长叶片（3）和所述短叶片（4）的叶型均呈机翼型；
所述短叶片（4）与所述压力面的圆周距离等于所述短叶片（4）与所述吸力面的圆周距离；
所述长叶片（3）叶型的厚度沿由前向后的方向先渐增，再渐缩；
所述短叶片（4）的进口安装角小于所述长叶片（3）的进口安装角，所述短叶片（4）的出口安装角等于所述长叶片（3）的出口安装角；
全部所述短叶片（4）前缘位于与所述轮盘（2）同心的第一圆周上，全部所述长叶片（3）的前缘位于与所述轮盘（2）同心的第二圆周上，所述第一圆周的直径小于所述第二圆周的直径，全部所述短叶片（4）的尾缘位于与所述轮盘（2）同心的第三圆周上，全部所述长叶片（3）的尾缘位于与所述轮盘（2）同心的第四圆周上，所述第三圆周的直径等于所述第四圆周的直径；
所述短叶片(4)与所述轮盖(1)固定连接，所述短叶片(4)的高度等于所述长叶片(3)高度的10％；
所述短叶片(4)的叶型与所述长叶片(3)的叶型几何相似，提取长叶片(3)横截面中面加厚部分，并按照一定比例缩放得到短叶片(4)的叶型，缩放的比例为85％；
所述长叶片(3)的数量等于所述短叶片(4)的数量，且二者均为8片；
所述长叶片(3)为塑料材质，所述短叶片(4)为塑料与金属材质组合而成。
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