CN110630560A - 一种多翼离心风机叶片 - Google Patents

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CN110630560A CN201810662162.XA CN201810662162A CN110630560A CN 110630560 A CN110630560 A CN 110630560A CN 201810662162 A CN201810662162 A CN 201810662162A CN 110630560 A CN110630560 A CN 110630560A
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Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract

本发明涉及一种多翼离心风机叶片，叶片型线包括有进口端曲线AB和出口端曲线BC，所述出口端曲线BC为圆弧曲线，所述进口端曲线AB为对数螺旋线，其特征在于：所述叶片型线的进口侧设有与进口端曲线AB相衔接的曲线PA，所述曲线PA为圆弧曲线，且该曲线PA的曲率K1大于出口端曲线BC的曲率K2。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过增加大曲率的圆弧曲线，减小了叶片进口端的弧长，进而减小了叶片进口端的宽度，增加了进口端处气流流出的速度，使得进口端冲击降低，增加了抗回流效果；此外，进口端曲线AB采用对数螺旋线，由于对数螺旋线对偏转气流冲击小、分离少的特点，使得进口冲击进一步地降低，提升了整体流动效率。

Description

一种多翼离心风机叶片
技术领域
本发明涉及一种离心风机，具体涉及一种多翼离心风机叶片。
背景技术
离心风机以其吸力大、噪声低、结构紧凑等优点而在吸油烟机中得到了广泛引用。现有多翼离心风机的叶轮的叶片主要是采用单一圆弧型线结构，进口气流冲击较大，会使风机效率降低并同时增加噪音。目前，现有技术中已公开有通过改变叶片型线来提升风机性能的风机结构，如申请号为201510270958.7(申请公布号为CN 104929983 A)的中国发明专利申请所公开的《一种低噪声油烟机叶轮蜗壳系统》，其公开了叶片的进风口端围绕叶轮的中心布置并形成内弧轨迹，叶片的出风口端围绕叶轮的中心布置并形成外弧轨迹，进风口端的外弧切线与内弧轨迹的切线之间形成α夹角，且60°＜α＜90°，出风口端的外弧切线与外弧轨迹的切线之间形成β夹角，且150°＜β＜170°。虽然，该蜗壳系统通过设计合理的α角和β角，可以减小气流撞击及能量损耗，使风机性能能够提高，但是，其仅仅公开了进风口端和出风口端的角度大小，对叶片型线的具体结构并没有进行说明。
又如本申请人在先申请的专利号为CN201720787391.5(授权公告号为CN206957981U)的中国实用新型专利《一种多翼离心风机叶片》，该多翼离心风机叶片的叶片型线的进口端曲线AB为对数螺旋线，叶片型线的出口端曲线BC为圆弧线，即用对数螺旋线替代了现有进口端的圆弧线，利用对数螺旋线对偏转气流冲击小、分离少的特点使进口冲击降低，但是，叶片型线的总弧长相对较长，回流相对较大。
综上所述，有待对现有的离心风机叶片结构作进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种通过减少进口段的弧长，以减小叶片型线的总弧长，从而降低进口冲击的多翼离心风机叶片。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种减少进口宽度的同时提高出风量的多翼离心风机叶片。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种多翼离心风机叶片，叶片型线包括有进口端曲线AB和出口端曲线BC，所述出口端曲线BC为圆弧曲线，所述进口端曲线AB为对数螺旋线，其特征在于：所述叶片型线的进口侧设有与进口端曲线AB相衔接的曲线PA，所述曲线PA为圆弧曲线，且该曲线PA的曲率K1大于出口端曲线BC的曲率K2。
为了减小回流同时方便控制曲线PA的半径变化，所述曲线PA的半径r1定义为
Figure BDA0001706668040000021
曲线PA的曲率K1＝1/r1，所述曲线PA的圆心角
Figure BDA0001706668040000022
其中，r1＜R1，K2＝1/R1，R1为叶片型线B点所对应的半径。这样，由于进口端气流速度较低，回流大，通过在进口端增加大曲率的圆弧，减少了大阻力的回流，从而了提高了恶劣工况的静压；同时采用上述双参数p、q的分数和平方关系，能够更加方便控制半径的变化。
进一步优选，所述进口端曲线AB的极半径R定义为
Figure BDA0001706668040000023
可变螺旋扩张角λ1和λ2∈[2°,8°]，∈[30，70]，为进口端曲线AB的包角，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，s为调节系数
Figure BDA0001706668040000025
θ0为进口端曲线AB的B点的起始角度，θ为进口端曲线AB上任意点的极坐标角度变量。这样，利用对数螺旋线对偏转气流冲击小、分离少的特点使得进口冲击降低，提升了整体流动效率。
进一步优选，叶片型线的总包角α∈[70°,120°]，进口端曲线AB极坐标角度变量θ∈[0°,70°)。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述叶片在长度方向上的两端部的宽度小于叶片中间部位的宽度，且该叶片在出风口一侧的前端具有自前至后逐渐向出风口侧方向倾斜的第一倾斜段，所述叶片在出风口一侧的后端具有自后至前逐渐向出风口侧方向倾斜的第二倾斜段。
为了减少回流，所述第一倾斜段在叶片长度方向上的投影长度m定义为
Figure BDA0001706668040000026
所述第二倾斜段在叶片长度方向上的投影长度n定义为n＝
Figure BDA0001706668040000027
其中L为叶片总长度。由于叶片中间区域气流速度高，进气量大，且冲击大，通过在叶片的出风口侧两端设置相对长的倾斜段，能够更好地适应气流由于进口侧预旋导致的轴向方向气流入口角度的自然偏转，并更好地适应叶片中间区域的大冲击，从而减少了大阻力下的回流。
为了减少气流由轴向转为径向时的冲击与拥堵，所述第一倾斜段与叶片长度方向的夹角为δ和第二倾斜段与叶片长度方向的夹角为ε，且2°≤δ≤15°和2°≤ε≤15°。
为了增加出口侧的压力，在叶片型线的出口侧设有与所述出口端曲线BC相衔接的直线段CD。
为了使出口侧流动改善效果更好，所述直线段CD与所述出口端曲线BC相切。
为了方便叶片的安装，所述叶片上设置有叶片安装部。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该多翼离心风机叶片的叶片型线通过在进口侧设有与进口端曲线AB相衔接的圆弧曲线PA，该曲线PA的曲率K1大于出口端曲线BC的曲率K2，通过增加大曲率的圆弧曲线，减小了叶片进口端的弧长，进而减小了叶片进口端的宽度，同时使叶片端的出风口面积增大，从而增加了出风量和进口端处气流从出风口处流出的速度，进而使得进口端冲击降低，增加了抗回流效果；此外，进口端曲线AB采用对数螺旋线，由于对数螺旋线对偏转气流冲击小、分离少的特点，使得进口冲击进一步地降低，提升了整体流动效率；另外，叶片在出风口一侧的两端边缘的倾斜段的设计，更好地适应叶片中间区域的大冲击，同时减小气流由轴向转为径向时的冲击与拥堵，使得整体流动更加的均匀稳定，提升了整体流动效率。
附图说明
图1为本发明实施例一叶轮的结构示意图；
图2为本发明实施例一叶片型线的结构示意图；
图3为本发明实施例一的叶片的结构示意图；
图4为本发明实施例一的叶轮内气流的流动速度沿轴向方向的变化规律图；
图5为本发明实施例二的叶轮的结构示意图；
图6为本发明实施例二的叶片型线的结构示意图。
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。
实施例一：
如图1至图4所示，本发明实施例的多翼离心风机叶片2沿着叶轮1的周向间隔排布，其中，叶轮1设置在蜗壳内，蜗壳宽度方向的两端形成叶轮的进口端，即叶片长度L方向的两端，叶片2的叶片型线包括有进口端曲线AB和出口端曲线BC，出口端曲线BC为圆弧曲线，进口端曲线AB为对数螺旋线，叶片型线的进口侧设有与进口端曲线AB相衔接的曲线PA，所述曲线PA为圆弧曲线，且该曲线PA的曲率K1大于出口端曲线BC的曲率K2。
本实施例中，曲线PA的半径r1定义为
Figure BDA0001706668040000041
曲线PA的曲率K1＝1/r1，曲线PA的圆心角
Figure BDA0001706668040000042
其中，r1＜R1，K2＝1/R1，R1为叶片型线B点所对应的半径，利用上述双参数p、q，能够更加方便地控制半径r1变化。
进口端曲线AB为扩张角逐渐扩大的变角对数螺旋线，进口端曲线AB的极半径R定义为
Figure BDA0001706668040000043
可变螺旋扩张角
Figure BDA0001706668040000044
λ1和λ2∈[2°,8°]，
Figure BDA0001706668040000048
∈[30，70]，
Figure BDA0001706668040000049
为进口端曲线AB的包角，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，s为调节系数
Figure BDA0001706668040000045
θ0为进口端曲线AB的B点的起始角度，θ为进口端曲线AB上任意点的极坐标角度变量。叶片型线的总包角α∈[70°,120°]，进口端曲线AB极坐标角度变量θ∈[0°,70°)。
如图3所示，叶片2在长度方向上的两端部的宽度小于叶片2中间部位的宽度，其中，出风口侧的端部为出口端，如图4所示，为气流在叶片长度方向上的流动速度曲线，叶片2的两进口端进入的气流，从进口端的出风口侧流出速度较低，叶片2中间区域即蜗壳内中间区域内的气流速度高，进气量大，且冲击大，为了减小回流，叶片2在出风口一侧的前端具有自前至后逐渐向出风口侧方向倾斜的第一倾斜段21，叶片2在出风口一侧的后端具有自后至前逐渐向出风口侧方向倾斜的第二倾斜段22，即叶片2的前进口端2a的出风口一侧的前边缘具有第一倾斜段21，叶片2的后进口端2b的出风口一侧的后边缘具有第二倾斜段22，其中，第一倾斜段21在叶片2长度方向上的投影长度m定义为
Figure BDA0001706668040000046
第二倾斜段22在叶片2长度方向上的投影长度n定义为
Figure BDA0001706668040000047
其中L为叶片总长度。这样，可以使叶片进口角度沿轴方向逐渐增大，更加适应气流由于叶轮进口侧预旋导致的轴方向气流入口角度自然的偏转，更加适应图4中叶轮实际做功区域为靠近中间部分叶片段，同时搭配大曲率进口端曲线，能够减少大阻力下的回流，提高恶劣工况的静压和有效流量。
适应轴方向气流进入叶轮区域后预选使得入口角度的改变，减少气流由轴向转为径向时的冲击与拥堵，第一倾斜段与叶片长度方向的夹角为δ和第二倾斜段与叶片长度方向的夹角为ε，且2°≤δ≤15°和2°≤ε≤15°。这样，气流通过叶轮的端环再往内流动，减少了气流由轴向转为径向时进入叶片区域时的冲击损失和拥堵，使得整体流动更加的均匀稳定，提升了整体流动效率。
为了方便叶片的安装，叶片2上设置有叶片安装部23，在本实施例中，叶片安装部23有两个且分别位于叶片2长度方向的两端。
实施例二：
如图5和图6所示，本实施例的多翼离心风机叶片2沿着叶轮1的周向间隔排布，其叶片型线在实施例一的叶片型线基础上增加了直线段CD。直线段CD设于叶片型线的出口侧并与出口端曲线BC相衔接，该直线段CD与出口端曲线BC相切，并且直线段所对应的圆周角度β∈(0°，5°]。在叶片型线出口侧增加直线段，能够增加叶片2出口侧的压力，从而使出口侧流动得到改善。

Claims (10)

1.一种多翼离心风机叶片，叶片型线包括有进口端曲线AB和出口端曲线BC，所述出口端曲线BC为圆弧曲线，所述进口端曲线AB为对数螺旋线，其特征在于：所述叶片型线的进口侧设有与进口端曲线AB相衔接的曲线PA，所述曲线PA为圆弧曲线，且该曲线PA的曲率K1大于出口端曲线BC的曲率K2。
2.根据权利要求1所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：所述曲线PA的半径r1定义为曲线PA的曲率K1＝1/r1，所述曲线PA的圆心角
Figure FDA0001706668030000012
其中，r1＜R1，K2＝1/R1，R1为叶片型线B点所对应的半径。
3.根据权利要求2所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：所述进口端曲线AB的极半径R定义为
Figure FDA0001706668030000013
可变螺旋扩张角
Figure FDA0001706668030000014
λ1和λ2∈[2°,8°]，
Figure FDA0001706668030000015
Figure FDA0001706668030000016
为进口端曲线AB的包角，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，s为调节系数
Figure FDA0001706668030000017
θ0为进口端曲线AB的B点的起始角度，θ为进口端曲线AB上任意点的极坐标角度变量。
4.根据权利要求3所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：叶片型线的总包角α∈[70°,120°]，进口端曲线AB极坐标角度变量θ∈[0°,70°)。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：所述叶片在长度方向上的两端部的宽度小于叶片中间部位的宽度，且该叶片在出风口一侧的前端具有自前至后逐渐向出风口侧方向倾斜的第一倾斜段，所述叶片在出风口一侧的后端具有自后至前逐渐向出风口侧方向倾斜的第二倾斜段。
6.根据权利要求5所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：所述第一倾斜段在叶片长度方向上的投影长度m定义为
Figure FDA0001706668030000018
所述第二倾斜段在叶片长度方向上的投影长度n定义为其中L为叶片总长度。
7.根据权利要求6所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：所述第一倾斜段与叶片长度方向的夹角为δ和第二倾斜段与叶片长度方向的夹角为ε，且2°≤δ≤15°和2°≤ε≤15°。
8.根据权利要求1所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：在叶片型线的出口侧设有与所述出口端曲线BC相衔接的直线段CD。
9.根据权利要求8所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：所述直线段CD与所述出口端曲线BC相切。
10.根据权利要求1所述的多翼离心风机叶片，其特征在于：所述叶片上设置有叶片安装部。
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