CN110145489A - 一种风机叶片及风机叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风机叶片，包括叶片本体，叶片本体上设有延展线；延展线逆时针方向的端点为起始点，延展线除起始点以外的各点称为任意点；延展线具有构造中心，构造中心与起始点的连线称为起始线，构造中心与任意点的连线称为任意线，任意线与起始线形成夹角θ；任意线的长度为R，所述R＝p+qθ，其中p和q均为常数，所述p为70毫米至80毫米，所述q为40毫米至50毫米；所述角度θ的取值范围为0至a，其中a为常数，所述a为1至1.2。常数a限定了风机叶片的总长度，常数p和q限定了风机叶片的形状，该长度和形状的风机叶片有利于风机中流体的流动，能够用于提高风机的风机效率。本发明用于后向离心式风机。

Description

一种风机叶片及风机叶轮

技术领域

本发明涉及风机领域，特别涉及一种风机叶轮。

背景技术

按风机作用原理的不同，风机有叶片式风机与容机式风机两种类型。叶片式风机是通过叶轮旋转将能量传递给气体，叶片式风机可分为离心式风机、轴流式风机、混流式风机，离心式风机主要包括风机蜗壳和风机叶轮。根据装配的风机叶片的不同，离心式风机包括前向离心式风机和后向离心式风机。对于后向离心式风机，通常根据风量、风压、轴功率得出风机效率，现有的后向离心式风机的风机效率偏低、有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于后向离心风机的风机叶片。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种风机叶片，包括沿上下方向延伸、壁厚均匀的叶片本体，叶片本体上设有弧形的延展线，延展线为叶片本体的外表面在水平面上的投影曲线；延展线逆时针方向的端点为起始点，延展线除起始点以外的各点称为任意点；延展线具有构造中心，构造中心与起始点的连线称为起始线，构造中心与任意点的连线称为任意线，任意线与起始线形成夹角θ；任意线的长度为R，所述R＝p+qθ，其中p和q均为常数，所述p为70毫米至80毫米，所述q为40毫米至50毫米；所述角度θ的取值范围为0至a，其中a为常数，所述a为1至1.2。

作为上述技术方案的进一步改进，所述叶片本体的厚度为1.9毫米至2.1毫米。

一种风机叶轮，包括多个上述风机叶片，还包括上盘体、下盘体，上盘体、下盘体具有共同的沿上下方向设置的轴线，所有叶片本体关于所述轴线环向均布；上盘体的下表面与所有叶片本体的上端面固定连接，下盘体的上表面与所有叶片本体的下端面固定连接；所述构造中心设置在所述轴线上，所述延展线顺时针方向的端点为终止点，所述起始点靠近所述轴线而所述终止点远离所述轴线；延展线在起始点处具有起始切线，起始切线与所述起始线形成夹角B，所述夹角B为126度至132度。

作为上述技术方案的进一步改进，风机叶轮还包括沿上下方向设置的直筒段；所述下盘体包括沿上下方向设置的扩口段，扩口段上端小而下端大，扩口段具有互相连通的上开口和下开口；扩口段与直筒段同轴设置，扩口段的上端与直筒段的下端固定连接；扩口段的外侧面与所有叶片本体的下端面固定连接；直筒段的外侧面与每一个叶片本体的内侧面之间均设有气流间隙。

作为上述技术方案的进一步改进，所述扩口段的上端设有环形凸起，所述环形凸起与所述扩口段同轴设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述环形凸起的内环面上设有环形凹槽。

作为上述技术方案的进一步改进，风机叶轮还包括至少两个加强筋板，所有加强筋板关于所述环形凹槽的轴线环向均布，每一个加强筋板均与所述环形凹槽的槽壁固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述扩口段的下端的外缘设有向下延伸的第一加强环。

作为上述技术方案的进一步改进，所述环形凸起、扩口段、第一加强环一体成型。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上盘体的外缘设有向上延伸的第二加强环。

本发明的有益效果是：常数a限定了风机叶片的总长度，常数p和q限定了风机叶片的形状，该长度和形状的风机叶片有利于风机中流体的流动，能够用于提高风机的风机效率。本发明用于后向离心式风机。

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是本发明中风机叶片实施例的俯视图；

图2是本发明中风机叶轮实施例的结构示意图；

图3是本发明中风机叶轮实施例的俯视图；

图4是本发明中风机叶轮实施例的另一个角度的结构示意图；

图5是本发明中风机叶轮实施例的仰视图；

图6是本发明中风机叶轮实施例的主视图；

图7是图6中位置C的局部放大图。

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，这是本发明中风机叶片和风机叶轮的实施例，具体地：

一种风机叶片，包括沿上下方向延伸、壁厚均匀的叶片本体100，叶片本体100上设有弧形的延展线110，延展线110为叶片本体100的外表面在水平面上的投影曲线；延展线110逆时针方向的端点为起始点，延展线110除起始点以外的各点称为任意点；延展线110具有构造中心，构造中心与起始点的连线称为起始线111，构造中心与任意点的连线称为任意线112，任意线112与起始线111形成夹角θ；任意线112的长度为R，所述R＝p+qθ，其中p和q均为常数，所述p为70毫米至80毫米，所述q为40毫米至50毫米；所述角度θ的取值范围为0至a，其中a为常数，所述a为1至1.2。常数a限定了风机叶片的总长度，常数p和q限定了风机叶片的形状，该长度和形状的风机叶片有利于风机中流体的流动，能够用于提高风机的风机效率。本发明用于后向离心式风机。

其中现有风机的叶片本体100也可以用本发明的特征进行描述，其转化后对应的常数a、常数p、常数q如表1所示(以下简称为现有风机)；同时对本发明中的叶片本体100的常数a、常数p、常数q取三组不同的数值，并同时列在表1中(该三组不同数值的叶片本体以下简称为数值1、数值2、数值3)。

表1：

	常数a	常数p(mm)	常数q(mm)
				对比风机	0.93	67	37
数值1	1	70	40
				数值2	1.1	75	45
数值3	1.2	80	50

经过对本发明中的数值1、数值2、数值3的风机和对比风机进行检测，得出相应的指标参数如表2所示：

其中，表2中的风量、风压是指最高效率情况下的工况，即检测时获取最高效率附近的多个工况点，再对各个工况点计算，确定最高效率下的工况点。其中，风机效率＝(风量×风压)/(102×轴功率)，风量的单位需从工程常用的单位m³/h转化为m³/s，风压的单位需从Pa转化为毫米水柱，轴功率的单位需转化为千瓦，102为千瓦与千克·米/秒之间的换算关系系数，即1千瓦＝102千克·米/秒。

根据表2可知，本发明中数值1、数值2、数值3实施的后向离心风机的风机效率相对于对比风机的效率得到了有效的提高。本发明的叶片本体100的总长度和形状，是通过常数a、常数p、常数q等结构特征的创造性设置以及对这些参数进行有机的配置，让本发明能够有效提高风机的风机效率。

基于本发明的数值1实施例，通过将对比风机中的常数a直接替换为数值1实施例的取值，或将对比风机中的常数p替换为数值1实施例的取值，或将对比风机中的常数q替换数值1实施例的取值，其对应的数值直接替换情况如表3所示，以下分别简称对比1、对比2、对比3。

表3：

	常数a	常数p(mm)	常数q(mm)
				对比风机	0.93	67	37
对比1	1	67	37
				对比2	0.93	75	37
对比3	0.93	67	50

对以上对比1、对比2、对比3分别进行检测，得出的相应指标参数如表4所示：

表4：

	风量(m<sup>3</sup>/h)	风压(Pa)	轴功率(W)	风机效率(％)
					对比1	969	344.86	115.807	80.196
对比2	973	338.98	113.607	80.679
					对比3	976	343.05	115.605	80.516

将表4与表2的数据进行对比可知，通过单独设置常数a、常数p、常数q以单独改变叶片本体100的总长度或形状，单独设置后的对比1、对比2、对比3与原对比风机的风机效率同样是在80％左右，没有明显的改善。因此，将上述特征有机结合起来，并通过合理地设置，才能有效提高风机的风机效率。

进一步作为优选的实施方式，所述叶片本体100的厚度为1.9毫米至2.1毫米。叶片本体100的厚度为1.9毫米至2.1毫米，实际检测显示，后向离心式风机的风机效率能够有效提高约0.7％。

一种风机叶轮，包括多个上述风机叶片，还包括上盘体200、下盘体300，上盘体200、下盘体300具有共同的沿上下方向设置的轴线，所有叶片本体100关于所述轴线环向均布；上盘体200的下表面与所有叶片本体100的上端面固定连接，下盘体300的上表面与所有叶片本体100的下端面固定连接；叶片本体100与上盘体200、下盘体300的固定通常采用焊接的方式实现。由于所有叶片本体100关于所述轴线环向均布，任意一个叶片本体100的延展线110的构造中心设置在所述轴线上，则所有的叶片本体100的延展线110的构造中心都位于所述轴线上，所述延展线110顺时针方向的端点为终止点，所述起始点靠近所述轴线而所述终止点远离所述轴线；延展线110在起始点处具有起始切线113，起始切线113与所述起始线111形成夹角B，所述夹角B为126度至132度。通过在风机叶轮中设置上述叶片本体100并合理地设置其摆放位置和摆放角度，能够使具有该风机叶轮能够用于提高后向离心式风机的风机效率。

进一步作为优选的实施方式，风机叶轮还包括沿上下方向设置的直筒段400；所述下盘体300包括沿上下方向设置的扩口段310，扩口段310上端小而下端大，扩口段310具有互相连通的上开口和下开口；扩口段310与直筒段400同轴设置，扩口段310的上端与直筒段400的下端固定连接；扩口段310的外侧面与所有叶片本体100的下端面固定连接；直筒段400的外侧面与每一个叶片本体100的内侧面之间均设有气流间隙410。扩口段310的上端与直筒段400的下端的固定连接可以采用整圈焊接的方式实现，也可以采用扩口段310和直筒段400一体冲压成型的方式。由于R＝p+qθ、起始点靠近所述轴线而终止点远离所述轴线、构造中心设置在所述轴线上、扩口段310的外侧面与所有叶片本体100的下端面固定连接、扩口段310的上端与直筒段400的下端固定连接，因此所有的叶片本体100靠近起始点的侧面之间留有空间，而直筒段400则设置在该空间内。扩口段310具有互相连通的上开口和下开口、扩口段310与直筒段400同轴设置、扩口段310的上端与直筒段400的下端固定连接，即直筒段400与扩口段310的内部的空腔互相连通，直筒段400的下端覆盖在扩口段310的上开口上。通过将扩口段310设置为上端小而下端大、设置直筒段400，下盘体300在轴向上，即本实施例中的上下方向上，更加不容易发生扭曲、弯折等变形，即直筒段400能够与扩口段300一起，有效提高下盘体300的强度。同时气流间隙410能够促进风机内气体的有效流动，有利于提高风机效率。

进一步作为优选的实施方式，所述扩口段310的上端设有环形凸起320，所述环形凸起320与所述扩口段310同轴设置。扩口段310的上端与直筒段100的下端连接，此处应力较为集中，在风机叶轮长期转动的情况下容易产生裂纹。通过在扩口段310的上端设置环形凸起320，能够对扩口段310的上端进行加强，从而有效避免裂纹的产生，从而使得扩口段310更结实耐用。

进一步作为优选的实施方式，所述环形凸起320的内环面上设有环形凹槽321。通过设置环形凹槽321，环形凸起320在保证扩口段310结实耐用的同时，环形凸起320能够有效地减轻重量，减少材料的消耗。

进一步作为优选的实施方式，还包括至少两个加强筋板500，所有加强筋板500关于所述环形凹槽321的轴线环向均布，每一个加强筋板500均与所述环形凹槽321的槽壁固定连接。加强筋板500与环形凹槽321的槽壁的固定连接可以通过焊接的方式实现。通过设置加强筋板500，即使环形凸起310的内环面上设置了环形凹槽310，环形凹槽310在收到轴向力时，环形凸起310能够更加牢固，能够有效避免轴向发生轴向的变形。

进一步作为优选的实施方式，所述扩口段310的下端的外缘设有向下延伸的第一加强环311。由于扩口段310的外侧面与所有叶片本体100的下端面固定连接，因此在风机叶轮转动工作时，叶片本体100会对扩口段310产生环向的作用力。通过设置第一加强环311，扩口段310的下端的外缘得到了加固，能够有效防止扩口段310的下端的外缘在叶片本体100的环向的作用力下发生开裂，提高了扩口段310的耐用性。同时由于第一加强环311为向下延伸，而扩口段310的外侧面与叶片本体100的下端面固定连接，即第一加强环能够避免对叶片本体100处的流体的流动产生不良影响。

进一步作为优选的实施方式，所述环形凸起320、扩口段310、第一加强环311一体成型。环形凸起320、扩口段310、第一加强环311一体成型，使得环形凸起320、扩口段310、第一加强环311的制造更为方便，节省了组装时多个模具准备、组装操作的制造成本，具体可采用的方式如使用管材一体冲压成型。

进一步作为优选的实施方式，所述上盘体200的外缘设有向上延伸的第二加强环210。由于上盘体200的下表面与所有叶片本体100的上端面固定连接，因此风机叶轮在工作时，被流体流动影响的叶片本体100，会对上盘体200产生换向的作用力。向上延伸的第二加强环210既可以对上盘体200的外缘实现加固，使得上盘体200更结实耐用；也能够避免对叶片本体100处的流体的流动产生不良影响。

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)

1.一种风机叶片，其特征在于：包括沿上下方向延伸、壁厚均匀的叶片本体(100)，叶片本体(100)上设有弧形的延展线(110)，延展线(110)为叶片本体(100)的外表面在水平面上的投影曲线；延展线(110)逆时针方向的端点为起始点，延展线(110)除起始点以外的各点称为任意点；延展线(110)具有构造中心，构造中心与起始点的连线称为起始线(111)，构造中心与任意点的连线称为任意线(112)，任意线(112)与起始线(111)形成夹角θ；任意线(112)的长度为R，所述R＝p+qθ，其中p和q均为常数，所述p为70毫米至80毫米，所述q为40毫米至50毫米；所述角度θ的取值范围为0至a，其中a为常数，所述a为1至1.2。

2.根据权利要求1所述的一种风机叶片，其特征在于：所述叶片本体(100)的厚度为1.9毫米至2.1毫米。

3.一种风机叶轮，包括多个如权利要求1或2所述的风机叶片，其特征在于：还包括上盘体(200)、下盘体(300)，上盘体(200)、下盘体(300)具有共同的沿上下方向设置的轴线，所有叶片本体(100)关于所述轴线环向均布；上盘体(200)的下表面与所有叶片本体(100)的上端面固定连接，下盘体(300)的上表面与所有叶片本体(100)的下端面固定连接；所述构造中心设置在所述轴线上，所述延展线(110)顺时针方向的端点为终止点，所述起始点靠近所述轴线而所述终止点远离所述轴线；延展线(110)在起始点处具有起始切线(113)，起始切线(113)与所述起始线(111)形成夹角B，所述夹角B为126度至132度。

4.根据权利要求3所述的一种风机叶轮，其特征在于：还包括沿上下方向设置的直筒段(400)；所述下盘体(300)包括沿上下方向设置的扩口段(310)，扩口段(310)上端小而下端大，扩口段(310)具有互相连通的上开口和下开口；扩口段(310)与直筒段(400)同轴设置，扩口段(310)的上端与直筒段(400)的下端固定连接；扩口段(310)的外侧面与所有叶片本体(100)的下端面固定连接；直筒段(400)的外侧面与每一个叶片本体(100)的内侧面之间均设有气流间隙(410)。

5.根据权利要求4所述的一种风机叶轮，其特征在于：所述扩口段(310)的上端设有环形凸起(320)，所述环形凸起(320)与所述扩口段(310)同轴设置。

6.根据权利要求5所述的一种风机叶轮，其特征在于：所述环形凸起(320)的内环面上设有环形凹槽(321)。

7.根据权利要求6所述的一种风机叶轮，其特征在于：还包括至少两个加强筋板(500)，所有加强筋板(500)关于所述环形凹槽(321)的轴线环向均布，每一个加强筋板(500)均与所述环形凹槽(321)的槽壁固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种风机叶轮，其特征在于：所述扩口段(310)的下端的外缘设有向下延伸的第一加强环(311)。

9.根据权利要求8所述的一种风机叶轮，其特征在于：所述环形凸起(320)、扩口段(310)、第一加强环(311)一体成型。

10.根据权利要求3所述的一种风机叶轮，其特征在于：所述上盘体(200)的外缘设有向上延伸的第二加强环(210)。