CN110566500A - 一种离心通风机的叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心通风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在所述前盘和后盘之间的弧形叶片，其叶片外缘为弧线状，由多段弧线复合而成；同时对叶片外缘处和叶片内缘处的非工作面进行了倒角处理，提高了通风机的性能和效率。

Description

一种离心通风机的叶轮

技术领域

本发明涉及通风机技术领域，尤其涉及一种离心通风机的叶轮。

背景技术

当离心通风机正常运转时，气流流经叶片后缘时会产生漩涡，并且这些漩涡周期性的从叶片后缘脱落，不但会影响通风机的效率，而且会产生噪声。通常，离心通风机叶轮的叶片(多垂直于后盘主体平面)外径出口处的边缘在子午面视图上的投影为一平行于叶轮中心轴线的直线段，该线段的长度为叶轮出口宽度，即从前盘侧到后盘侧，叶片外缘各处相对于轴心的半径相等。后向离心通风机叶轮在运行中，笼统地说，其出口的气流速度沿轴线方向从前盘侧至后盘侧的分布不是完全一致的。叶片外缘各处相对于轴心的半径相等的叶轮，在更好地适应叶片出口气流速度在轴线方向上分布的不均匀性，因而使通风机的效率增加、噪声降低等方面有提升的空间。

发明内容

本发明公开了一种离心通风机的叶轮，叶片外缘由多段弧线复合而成，本发明人对叶片外缘弧线整体及其每一段弧线的形状和弧线半径等参数进行了细化的设计和改进对比，同时对叶片外径和内径处的非工作面进行倒角处理，使通风机压力和效率有一定程度的提高。。

本发明通过以下技术方案实现：

一种离心通风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在前盘和后盘之间的弧形叶片，叶片外缘为由多段弧线复合而成，所述叶片外边缘靠前盘侧的端点对应的叶片外径φD₂₁大于靠后盘侧的端点对应的叶片外径φD₂₂、两端点的连线相对于叶轮中心线具有倾斜角θ。

进一步的，叶片外缘至少包括三段弧线，其中叶片外缘两端的弧线分别向远离叶轮中心线的方向凸起，中间的弧线向靠近叶轮中心线的方向凸起。

进一步的，叶片的出口平均直径为φD_2m，其中k＝50～80。

进一步的，叶片出口宽度为b₂，叶片外缘复合弧线两端点的连线相对于叶轮中心线的倾斜角θ为：

进一步的，叶片外缘由三段圆弧复合而成，靠近前盘一侧的圆弧半径为：中间的圆弧半径为：R_m＝(1.3～1.5)×R₁；靠近后盘一侧的圆弧半径为：R₂＝(0.3～0.4)×R₁。进一步的，叶片内缘处进行倒角处理，使叶片内缘处的壁厚小于叶片主体壁厚，所述倒角位于弧线叶片的凹面。

进一步的，叶片外径处进行倒角处理，使叶片外径处的壁厚小于叶片主体壁厚，所述倒角位于弧形叶片的凹面。

本发明的有益效果在于：

本发明叶片外缘复合弧线是根据离心通风机叶轮出口气流速度的不均匀性，即离心通风机在小流量区间运行时，其出口主气流明显偏向于靠前盘一侧，随着通风机流量的不断增大，主气流的轴向宽度逐步向后盘侧扩展，乃至充满整个出口宽度区间。由此造成出口气流之间的相互串动和摩擦，从而产生流动损失,进而降低通风机出口压力和通风机气动效率,产生附加的出口气流二次噪声。为了适应离心通风机叶轮出口气流速度的分布不均匀，本发明对叶片外缘进行了改进，通过反复的设计和分析对比得出了比较合理的叶片外缘复合弧线的形状和具体尺寸，一定程度上更加适应了叶片出口沿轴向各处的流动的差异性，减少了叶片出口沿轴向的压力梯度带来的流动损失。

具有出口边缘为本发明复合弧线的改进型叶片，相对于具有平直外边缘的常规叶片而言，其叶片平均外径和叶片出口宽度保持不变，在叶片展开总面积减小的情况下，通过其面积在叶片出口部位轴向不同局部位置的重新分布，通风机压力反而有所提高，且叶片出口处流动损失有一定的减小，从而提高了通风机效率。

附图说明

图1为本发明一种离心通风机的一种实施例整机示意图；

图2为本发明一种离心通风机的一种实施例叶轮子午面剖视图；

图3为本发明一种离心通风机的一种实施例叶轮圆周面叶片弧线图；

图4为本发明图3的Ⅰ部放大图；

图5为本发明图3的Ⅱ部放大图；

图6为本发明实施例1与对比样机1的压力对比曲线图；

图7为本发明实施例1与对比样机1的效率对比曲线图；

图8为本发明实施例2与对比样机2的压力对比曲线图；

图9为本发明实施例2与对比样机2的效率对比曲线图。

图中，

1.进风口，2.叶轮，3.电机，21.前盘，22.叶片，23.后盘，222.叶片外径处倒角，221.叶片内径处倒角。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外，还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例1

参考图1，该图为本发明一种离心通风机的一种实施例示意图，该通风机包括：进风口1、叶轮2、电机3，进风口1和叶轮2套口配合，电机3的转动带动叶轮2转动，从而将气流从进风口吸入叶轮。其中叶轮2包括前盘21、叶片22和后盘23，前盘21和后盘23之间夹设有多片弧形叶片，每片叶片有4条边缘，侧面的两个边缘分别与前盘21和后盘23连接，气流从前盘21的内孔进入叶轮内部，经过各个叶片之间的通道后，从叶轮外周处流出。

参考图2，叶片的外缘为复合弧线“T₁T₃T₄T₂”，叶片外缘靠近前盘处为起点T₁，所述叶片外缘靠近后盘处为终点T₂，T₁处对应的叶片直径为φD₂₁，T₂处对应的叶片直径为φD₂₂，φD₂₁＞φD₂₂；T₁和T₂的连线与叶轮主轴中心线的夹角为θ，图中，与叶轮叶片平均直径ΦD_2m对应的常规平直叶片出口边缘在前盘侧的端点S₁和在后盘侧的端点S₂连成的直线段S₁S₂与叶轮主轴中心线平行，常规平直边缘的叶片，其叶片出口直径为ΦD₂。线段T₁T₂和线段S₁S₂的夹角为θ，在线段 T₁T₂之间取两点T₃、T₄，作弧线“T₁T₃”，其相对于叶轮主轴中心线为外凸，弧线“T₃T₄”相对于叶轮主轴中心线为内凹，弧线“T₄T₂”相对于叶轮主轴中心线为外凸。

在保持叶片在叶轮中定位后的平均外径不变的情况下，叶轮叶片外径平均值与原对比样机相比，保持相同，设置复合弧线“T₁T₃T₄T₂”，叶片外缘T₁处对应的直径为叶片外缘T₂处对应的直径为k＝50～ 80。

叶轮2的出口宽度即线段T₁T₂在叶轮主轴中心线上的投影的长度为b₂，由于T₁处对应的叶片直径φD₂₁大于T₂处对应的叶片直径φD₂₂，线段T₁T₂与叶轮主轴中心线之间的夹角为

本实施例中，外凸的弧线“T₁T₃”为圆弧曲线，其半径为R₁，其中内凹的圆弧曲线“T₃T₄”的半径为R_m，其中R_m＝ (1.3～1.5)×R₁；外凸的圆弧曲线“T₄T₂”的半径为R₂，其中R₂＝(0.3～ 0.4)×R₁。

本实施例中，参考图3-4，叶片内径221处进行倒角处理，使叶片内径处的壁厚小于叶片主体壁厚，倒角位于弧形叶片的凹面，该面为叶片的非工作面，为了使倒角尽可能多的去除材料，去除材料部分的壁厚方向的边小于叶片弧度方向的边，倒角处理后的叶片内径处壁厚小于二分之一叶片主体壁厚。在叶片内径处的非工作面的一侧，进行斜倒角去除材料后，减小了叶片内缘端的材料厚度，不但增加了叶片通道面积即减小了入口阻塞系数，而且较小的厚度更适应于不同的入口气流冲角，因而增加了通风机流量和压力，并降低了流动损失从而提高了效率。

本实施例中，参考图5，叶片外径222处进行倒角处理，使叶片外径处的壁厚小于叶片主体壁厚，倒角位于弧形叶片的凹面，该面为叶片的非工作面，为了使倒角尽可能多的去除材料，去除材料部分的壁厚方向的边小于叶片弧度方向的边，倒角处理后的叶片内径处壁厚小于二分之一叶片主体壁厚。在叶片外径处的非工作面的一侧，沿叶片外缘弧线，进行斜倒角去除材料，可在一定程度上减少叶片出口工作面和非工作面不同压力的气流的混合过程中形成的气流尾迹造成的流动损失及其带来的压力损失和二次噪声，明显地提高了通风机的压力。

本发明实施例1及其对比样机1的主要结构参数如下：

叶轮直径(叶片外径)：ΦD₂＝ΦD_2m＝Φ226mm，

叶轮出口宽度：b₂＝49mm，

叶片厚度：2.6mm。

实施例1样机和常规对比样机1相比较而言，实施例1样机的叶片外缘为复合曲线，对比样机1的叶片外缘为平行于中心轴线的直线段，实施例1样机叶轮内的叶片外径平均值与对比样机1的叶片外径值相等，实施例1样机的叶片内径和外径处进行了倒角处理，对比样机1叶片未经倒角处理，其余主要结构形状和尺寸以及匹配的电机和运行转速均相同。

主要性能参数的数据对比见表1、曲线对比见图6和图7。

表1

实施例2

本发明实施例2及其常规比对样机2的主要结构参数如下：

叶轮直径(叶片外径)：ΦD₂＝ΦD_2m＝Φ570mm，

叶轮出口宽度：b₂＝160mm，

叶片厚度：2.5mm。

实施例2样机和常规对比样机2相比较而言，实施例2样机的叶片外缘为复合曲线，对比样机2的叶片外缘为平行于中心轴线的直线段，实施例2样机叶轮内的叶片外径平均值与对比样机2的叶片外径值相等，实施例2样机的叶片内径和外径处进行了倒角处理，对比样机2叶片未经倒角处理，其余主要结构形状和尺寸以及匹配的电机和运行转速均相同。

主要性能参数的数据对比见表2、曲线对比见图8和图9。

表2

从表1和表2可以看出，本发明通过对叶轮中叶片进行了改进，叶片外缘由多段弧线复合而成，得出了叶片外缘弧线整体的倾斜角度θ的范围，和每一段弧线的方向、弧线半径等参数的数值范围，同时对叶片外径和内径处的非工作面进行倒角处理，本发明针对两个不同叶轮直径的后向离心通风机进行对比，通风机的压力和效率都有明显提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种离心通风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在所述前盘和后盘之间的弧形叶片，其特征在于，所述叶片外缘为由多段弧线复合而成，所述叶片外边缘靠前盘侧的端点对应的叶片外径φD₂₁大于靠后盘侧的端点对应的叶片外径φD₂₂、两端点的连线相对于叶轮中心线具有倾斜角θ。

2.根据权利要求1所述的叶轮，所述叶片外缘至少包括三段弧线，其中叶片外缘两端的弧线向远离叶轮中心线的方向凸起，中间的弧线向靠近叶轮中心线的方向凸起。

3.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片的出口平均直径为φD_2m，其中k＝50～80。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其叶片出口宽度为b₂，叶片外缘复合弧线两端点的连线相对于叶轮中心线的倾斜角θ为：

5.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片外缘由三段圆弧复合而成，靠近前盘一侧的圆弧半径为：中间的圆弧半径为：R_m＝(1.3～1.5)×R₁；靠近后盘一侧的圆弧半径为：R₂＝(0.3～0.4)×R₁。

6.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片内缘处进行倒角处理，使叶片内缘处的壁厚小于叶片主体壁厚，所述倒角位于弧线叶片的凹面。

7.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，叶片外径处进行倒角处理，使叶片外径处的壁厚小于叶片主体壁厚，所述倒角位于弧形叶片的凹面。