CN110319054B - 一种用于前向离心风机的叶轮 - Google Patents

一种用于前向离心风机的叶轮 Download PDF

Info

Publication number
CN110319054B
CN110319054B CN201910464440.5A CN201910464440A CN110319054B CN 110319054 B CN110319054 B CN 110319054B CN 201910464440 A CN201910464440 A CN 201910464440A CN 110319054 B CN110319054 B CN 110319054B
Authority
CN
China
Prior art keywords
impeller
disk
blade
blades
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910464440.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110319054A (zh
Inventor
杨伟刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd
Original Assignee
Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd filed Critical Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd
Priority to CN201910464440.5A priority Critical patent/CN110319054B/zh
Publication of CN110319054A publication Critical patent/CN110319054A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110319054B publication Critical patent/CN110319054B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/666—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by means of rotor construction or layout, e.g. unequal distribution of blades or vanes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于前向离心风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在前盘和后盘之间的多个叶片，所述叶片在靠近前盘处的弦长小于靠近后盘处的弦长，所述叶轮轴线在轴向上的投影为中心点，其特征在于：所述叶片沿着叶轮的轴向、在不同轴截面处的弦长的变化规律为渐变样条曲线。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过变弦长叶片设计，前盘弦长减小，增加了后盘弦长，实现了增大前盘进气能力，前盘附近叶道内的脱流现象减弱，同时增加中后盘排气能力的目的，解决了前后盘做功能力不均的问题，效率提升，噪声降低。

Description

一种用于前向离心风机的叶轮
技术领域
本发明涉及动力装置，尤其是一种前向离心风机的叶轮。
背景技术
多翼式离心风机是吸油烟机及其它通风设备的主要动力系统，其具有结构紧凑、噪声低、压力系数高、流量系数大等特点。风机的能量转换主要依赖叶轮的做功来实现，因此叶轮性能的优劣直接影响吸油烟机的特性和噪声。传统多翼离心风机叶片轴截面多为圆弧等弦长叶片，其具有叶片数多、叶片曲率大、叶道窄、流道较短等特点。
前向多翼离心风机是一种轴向进气的风机，气体沿轴向流入风机，经叶轮做功后沿径向排出。风机正常工作时，气流在叶轮前盘区域主要沿轴向流动，在中后盘的区域主要沿径向流动，大部分气流都是通过叶轮的中后盘向蜗壳输送，叶片沿轴向所受载荷不同，影响叶道内的流动状态。可见，叶轮前盘区域的作用是向中后盘输送气流，叶轮主要做功区域在中后段。
因此，传统等弦长叶轮前、后盘的做功能力沿轴向不均衡，造成叶片表面严重的边界层分离，进而影响风机的效率和噪声。
现有的解决方式主要有两种：一种是对叶片前缘靠近前盘的位置进行斜切，显著改善了风机进口处流场的不均匀现象，但这种方式主要是在多翼离心风机的基础上进行切割，并未对其流道和叶片型线进行重新设计，因此，性能提升效果有限；另一种是针对叶轮前盘的流动特征，采用半锥形叶轮，对前缘脱流及蜗壳二次流产生了一定的影响，但半锥形叶轮加工安装困难，同尺寸框架下，即安装空间受限的情况下，锥形叶轮对应的风机性能下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种用于离心风机的叶轮，减弱叶轮前盘附近叶道内的脱流现象，改善叶轮做功能力，提升风机效率和降低噪声。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于前向离心风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在前盘和后盘之间的多个叶片，所述叶片在靠近前盘处的弦长小于靠近后盘处的弦长，所述叶轮轴线在轴向上的投影为中心点，其特征在于：所述叶片沿着叶轮的轴向、在不同轴截面处的弦长的变化规律为渐变样条曲线，每个叶片在叶轮轴向上的投影为型线，所述型线的由内向外包括直线段、第一圆弧段和第二圆弧段，所述第一圆弧段的半径为R3、圆心与中心点之间的距离为R5，所述第二圆弧段的半径为R4、圆心与中心点之间的距离为R6，所述第一圆弧段的圆心和中心点之间的连线相对在叶轮轴向投影上通过中心点的直线之间的夹角为α3，所述第二圆弧段的圆心和中心点之间的连线相对在叶轮轴向投影上通过中心点的直线之间的夹角为α4，确定α3和α4的在叶轮轴向投影上通过中心点的直线为同一条，上述参数满足如下关系：
Figure GDA0002591888210000021
Figure GDA0002591888210000022
为增大叶片对气流做功，又能减小气流沿程摩擦损失、降低叶轮的阻塞系数，减少叶轮质量，所述叶片的数量取值范围为26～32。
优选的，每个叶片在叶轮轴向上的投影为型线，所述型线的径向内侧端点在同一圆周上，并且为环绕叶轮轴线上的中心点的圆、半径为R1，所述型线的径向外侧端点在同一圆周上，并且为环绕叶轮轴线上的中心点的圆、半径为R2，并且满足R2/R1＝1.7～2.1。
优秀的，为使得叶道的大小合适，所述型线的径向内侧端点和中心点之间构成第一连线、所述型线的径向外侧端点和中心点之间构成第二连线，所述第一连线和第二连线之间的夹角为α0，并且满足α0的取值范围为15°～19°。
为避免导致叶道过于狭窄，流道阻塞增大，所述叶片的进口角的取值范围是32°～45°，所述叶片的出口角的取值范围是168°～172°之间。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1)通过变弦长叶片设计，前盘弦长减小，增加了后盘弦长，实现了增大前盘进气能力，前盘附近叶道内的脱流现象减弱，同时增加中后盘排气能力的目的，解决了前后盘做功能力不均的问题，效率提升，噪声降低；2)较少的叶片数和双圆弧叶片型线设计，使得叶轮流道通流面积增大，流道阻塞减小，风机效率增大，噪声降低；3)叶片数量减小，叶片的质量有显著的减小，减小了电动机的负载，提高了风机的效率。
附图说明
图1为本发明实施例的叶轮的示意图；
图2为本发明实施例的叶轮的后盘的示意图；
图3为本发明实施例的叶轮的剖视图；
图4为本发明实施例的叶轮的叶片的示意图；
图5为本发明实施例的叶轮的叶片的平面展开图；
图6为本发明实施例的叶轮局部前视图；
图7从左至右三个坐标图分别为最高效率点工况下的不同叶片数与静压、全压、风机最大流量的关系曲线图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
参见图1和图2，一种用于前向离心风机的叶轮，包括前盘1、后盘2以及设置在前盘1和后盘2之间的多个叶片3，各叶片3在周向上均匀布置。该离心风机可为用于吸油烟机、暖通空调等通风换气设备的风机。前盘1呈圆环状，后盘2包括内侧的凸台21和位于凸台21外周的圆环22，凸台21呈圆台状、用于安装驱动叶轮旋转的电机。前盘1和后盘2分别与叶片3采用机械连接结构。叶轮3轴线在轴向上的投影为中心点O。
参见图7，如果叶片3的数量太少，会使叶道的扩张角过大，容易引起气流边界层分离，效率降低；叶片数增多，能够减小叶轮出口的偏斜程度，叶片对气流做功增大，但是随着叶片数增多，气流沿程摩擦损失增加、叶轮的阻塞系数也增大，会使效率下降，故在确定叶轮结构时，一定存在最优叶片数。对此叶轮进行叶片数在最高效率点工况和最大风量工况下的寻优，据图知，合理的叶片3的数量取值范围为26～32。
参见图3～图6，每个叶片3在叶轮轴向上的投影的型线L，每个叶片3的型线L的径向内侧端点S1在同一圆周上，并且为环绕叶轮轴线上的中心点O的圆，半径为R1(叶轮内径)。相应的，每个叶片3的型线L的径向外侧端点S4在同一圆周上，并且为环绕叶轮轴线上的中心点O的圆，半径为R2(叶轮外径)。型线L由内向外包括直线段S1S2、第一圆弧段L1和第二圆弧段L2，其中第一圆弧段L1的半径为R3、圆心为O1(与中心点O之间的距离为R5)、圆心角为α1，第二圆弧段L2的半径为R4、圆心为O2(与中心点O之间的距离为R6)、圆心角为α2。径向内侧端点S1和中心点O之间构成第一连线，径向外侧端点S4和中心点O之间构成第二连线，第一连线和第二连线之间的夹角为α0。
也就是说，叶片3的型线L包括了双圆弧，对于在叶片数一定的同一个叶轮，与单圆弧叶片相比较，双圆弧叶片更长，叶轮流道变长，使叶道通流面积增大。此处所述叶片型线也可以是在所述双圆弧基础上优化得到的样条曲线等其他近似曲线。
第一圆弧段L1的圆心O1和中心点O之间的连线相对在叶轮轴向投影上通过中心点O的直线之间的夹角为α3，第二圆弧段L2的圆心O2和中心点O之间的连线相对在叶轮轴向投影上通过中心点O的直线之间的夹角为α4，确定α3和α4的在叶轮轴向投影上通过中心点O的直线为同一条。第一圆弧段L1的起始点为S2、终点为S3，第二圆弧段L2的起始点为S3、终点为S4。叶片3的进口角为β1(直线段S1S2与通过S1的切线之间的夹角，该切线为径向内侧端点S1所在圆周的切线)，出口角为β2(通过S4的两条切线之间的夹角，两条切线分别为第二圆弧段L2和径向外侧端点S4所在圆周的切线)。
R1和R2可根据具体吸油烟机的体积定，优选的，R2/R1＝1.7～2.1，进口角β1的取值范围是32°～45°，出口角β2取值范围是168°～172°之间，过大出口角会导致叶道过于狭窄，流道阻塞增大。为使得叶道的大小合适，α0取值范围在15°～19°。叶片型线之间的参数满足此关系：
Figure GDA0002591888210000041
不同尺寸的叶轮需要与蜗壳进行匹配设计。
更为优选的，上述参数的数值选择如下：
Figure GDA0002591888210000042
叶片3沿着叶轮的轴向、在不同轴截面处的弦长的变化规律为渐变样条曲线。由此可以克服多翼离心式风机的叶轮沿轴所受载荷不均匀的问题，减弱叶轮前盘1附近叶道内的脱流现象，改善叶轮做功能力，提升风机效率和降低噪声。
叶片3的前缘线L3(径向内侧的轮廓线)，在坐标系中，参见图5，原点O3为与前盘1连接处的径向外侧端点，横坐标为叶轮径向(正坐标为径向向内)，纵坐标为叶轮轴向(正坐标为轴向向后)。前缘线L3的曲线方程优选的为y＝0.2819x6-7.0899x5+73.152x4-396.24x3+1188x2-1866.9x+1200(0＜x＜63)。叶片3的后缘线L4(径向外侧的轮廓线)为直线。也就是说，叶片3靠近朝向前盘1弦长减少，朝向后盘2弦长增大。
通过设置上述的叶片的弦长变化、型线设计，可以达到如下效果：1)叶轮通过变弦长叶片设计，前盘弦长减小，增加了后盘弦长，实现了增大前盘进气能力，前盘附近叶道内的脱流现象减弱，同时增加中后盘排气能力的目的，解决了前后盘做功能力不均的问题，效率提升，噪声降低；2)相比传统多翼离心风机，较少的叶片数和双圆弧叶片型线设计，使得叶轮流道通流面积增大，流道阻塞减小，风机效率增大，噪声降低；3)所述叶轮与传统叶轮相比，叶片数量减小，叶片的质量有显著的减小，减小了电动机的负载，提高了风机的效率。

Claims (5)

1.一种用于前向离心风机的叶轮，包括前盘(1)、后盘(2)以及设置在前盘(1)和后盘(2)之间的多个叶片(3)，所述叶片(3)在靠近前盘(1)处的弦长小于靠近后盘(2)处的弦长，所述叶轮轴线在轴向上的投影为中心点(O)，其特征在于：所述叶片(3)沿着叶轮的轴向、在不同轴截面处的弦长的变化规律为渐变样条曲线；每个叶片(3)在叶轮轴向上的投影为型线(L)，所述型线(L)的由内向外包括直线段(S1S2)、第一圆弧段(L1)和第二圆弧段(L2)，所述第一圆弧段(L1)的半径为R3、圆心(O1)与中心点(O)之间的距离为R5，所述第二圆弧段(L2)的半径为R4、圆心(O2)与中心点(O)之间的距离为R6，所述第一圆弧段(L1)的圆心(O1)和中心点(O)之间的连线相对在叶轮轴向投影上通过中心点(O)的直线之间的夹角为α3，所述第二圆弧段(L2)的圆心(O2)和中心点(O)之间的连线相对在叶轮轴向投影上通过中心点(O)的直线之间的夹角为α4，确定α3和α4的在叶轮轴向投影上通过中心点(O)的直线为同一条，上述参数满足如下关系：
Figure FDA0002591888200000011
2.根据权利要求1所述的用于前向离心风机的叶轮，其特征在于：所述叶片(3)的数量取值范围为26～32。
3.根据权利要求1或2所述的用于前向离心风机的叶轮，其特征在于：每个叶片(3)在叶轮轴向上的投影为型线(L)，所述型线(L)的径向内侧端点(S1)在同一圆周上，并且为环绕叶轮轴线上的中心点(O)的圆、半径为R1，所述型线(L)的径向外侧端点(S4)在同一圆周上，并且为环绕叶轮轴线上的中心点(O)的圆、半径为R2，并且满足R2/R1＝1.7～2.1。
4.根据权利要求3所述的用于前向离心风机的叶轮，其特征在于：所述型线(L)的径向内侧端点(S1)和中心点(O)之间构成第一连线，所述型线(L)的径向外侧端点(S4)和中心点(O)之间构成第二连线，所述第一连线和第二连线之间的夹角为α0，并且满足α0的取值范围为15°～19°。
5.根据权利要求1所述的用于前向离心风机的叶轮，其特征在于：所述叶片(3)的进口角(β1)的取值范围是32°～45°，所述叶片(3)的出口角(β2)的取值范围是168°～172°之间。
CN201910464440.5A 2019-05-30 2019-05-30 一种用于前向离心风机的叶轮 Active CN110319054B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910464440.5A CN110319054B (zh) 2019-05-30 2019-05-30 一种用于前向离心风机的叶轮

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910464440.5A CN110319054B (zh) 2019-05-30 2019-05-30 一种用于前向离心风机的叶轮

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110319054A CN110319054A (zh) 2019-10-11
CN110319054B true CN110319054B (zh) 2020-09-18

Family

ID=68119347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910464440.5A Active CN110319054B (zh) 2019-05-30 2019-05-30 一种用于前向离心风机的叶轮

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110319054B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112377457B (zh) * 2020-10-13 2021-12-17 宁波方太厨具有限公司 一种叶轮、应用有该叶轮的离心风机和吸油烟机
CN113757133B (zh) * 2021-07-27 2024-05-14 无锡曲速智能科技有限公司 高效率内转子电机驱动的双进口多翼风机及其设计方法
CN114876833A (zh) * 2022-05-26 2022-08-09 江苏科技大学 一种扩张叶轮式风扇灯及其工作方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145493A (ja) * 1983-12-29 1985-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 遠心送風機
DE4403224A1 (de) * 1994-02-03 1995-08-10 Vorwerk Co Interholding Radialgebläserad
JP2000145693A (ja) * 1998-11-09 2000-05-26 Hitachi Ltd 多翼前向ファン
KR100355827B1 (ko) * 2000-08-17 2002-11-07 엘지전자 주식회사 창문형 에어컨의 터보팬
JP4700414B2 (ja) * 2005-06-02 2011-06-15 本田技研工業株式会社 空冷内燃機関用多翼ファン
CN101457764A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 乐金电子(天津)电器有限公司 变截面前向多翼离心风扇
CN201513380U (zh) * 2009-10-19 2010-06-23 浙江双阳风机有限公司 一种核电厂核岛大气监测离心风机的叶轮
JP2011127586A (ja) * 2009-11-19 2011-06-30 Sanden Corp 遠心式送風機の多翼ファン
SG184061A1 (en) * 2010-03-15 2012-10-30 Sharp Kk Fan, molding die, and fluid feeder
CN104165147B (zh) * 2013-05-20 2017-08-29 海尔集团公司 离心风机系统及使用该离心风机系统的风冷冰箱
DE102014106440A1 (de) * 2014-05-08 2015-11-12 Gebr. Becker Gmbh Laufrad, insbesondere für eine Seitenkanalmaschine
CN104564806A (zh) * 2014-12-18 2015-04-29 徐工集团工程机械股份有限公司 一种叶片、离心式风机叶轮及离心式风机
CN105020176A (zh) * 2015-08-20 2015-11-04 珠海格力电器股份有限公司 风叶、离心通风机
UA114769C2 (uk) * 2016-06-21 2017-07-25 Андрій Іванович Панфілов Робоче колесо відцентрового вентилятора
CN106015090B (zh) * 2016-06-27 2019-03-15 珠海格力电器股份有限公司 一种离心风叶、离心风机及空调设备
CN107762971A (zh) * 2016-08-15 2018-03-06 德昌电机(深圳)有限公司 离心流体设备及其使用的离心叶轮
CN106351877B (zh) * 2016-10-11 2019-01-25 珠海格力电器股份有限公司 离心风叶、风机系统和空调装置
CN107975493A (zh) * 2017-12-29 2018-05-01 豫新汽车空调股份有限公司 一种汽车空调用风机叶轮机构
CN108661929B (zh) * 2018-04-28 2021-05-14 青岛海信日立空调系统有限公司 一种离心风机和天花板嵌入式空调室内机
CN208587328U (zh) * 2018-07-27 2019-03-08 深圳市大疆创新科技有限公司 离心风扇及电子设备
CN108678995A (zh) * 2018-07-28 2018-10-19 宁波奥克斯电气股份有限公司 一种离心风轮及风管机
CN109595197B (zh) * 2018-12-07 2023-10-10 佛山市南海九洲普惠风机有限公司 一种风机

Also Published As

Publication number Publication date
CN110319054A (zh) 2019-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110319054B (zh) 一种用于前向离心风机的叶轮
US8308420B2 (en) Centrifugal compressor, impeller and operating method of the same
EP2975269B1 (en) Centrifugal compressor
US9086073B2 (en) Blower assembly
US9157449B2 (en) Multi-blade centrifugal fan and air conditioner using the same
US20100068028A1 (en) Reduced tip clearance losses in axial flow fans
EP3626974B1 (en) Outdoor unit for an air conditioner
JP7082948B2 (ja) 遠心圧縮機、ターボチャージャ
US2727680A (en) Centrifugal fan
WO2011062062A1 (ja) 遠心式送風機の多翼ファン
US9039361B2 (en) Centrifugal fan
EP1979623A1 (en) Improved impeller and fan
US10443606B2 (en) Side-channel blower for an internal combustion engine
EP2943689A1 (en) Shrouded axial fan with casing treatment
CN112840128A (zh) 具有经优化的斜流式叶轮的斜流式通风机
US9523370B2 (en) Blower with curved blades
CN115773279A (zh) 一种长短叶片式叶轮及离心式通风机
JP2004218450A (ja) 遠心式送風機
US10473113B2 (en) Centrifugal blower
JP7374078B2 (ja) 遠心圧縮機用ディフューザ
WO2008082397A1 (en) Reduced tip clearance losses in axial flow fans
CN110608194B (zh) 一种离心风机转向蜗壳
JP2019019759A (ja) 遠心ファンインペラおよび当該遠心ファンインペラを備える遠心ファン
KR20170116754A (ko) 고정압 원심임펠러
CN113309714A (zh) 多翼离心风机和家用电器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant