CN111828316B - 一种风机叶轮及风机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风机叶轮，包括多个叶齿，叶齿具有叶峰部，叶峰部的外表面呈圆弧面，叶齿的顶端设置有凸出于叶峰部的宽筋，宽筋的顶端到叶轮中心的距离等于叶轮的半径，宽筋使得叶顶具有较大的可加工区域，能够允许/适应数控车床较大的“出错率”，并便于后续的再加工过程，从而能够精确加工得到“顶端到叶轮中心的距离等于叶轮的半径”的叶轮，弥补了从理论设计到产品成型过程中的“偏差”问题。本申请还提供了一种风机，包括机壳和设置于机壳内并与机壳相适配的叶轮，叶轮为如上所述的风机叶轮，不仅方便风机的加工制作，而且叶轮与机壳密封好，泄漏量低，风机噪音低，运行平稳，稳定性和耐磨性高，使用寿命长。

Description

一种风机叶轮及风机

技术领域

本申请涉及罗茨风机技术领域，尤其涉及一种风机叶轮及风机。

背景技术

罗茨风机属容积式风机，其利用转子的相对运动来实现气体的输送或压缩，因结构简单，制造方便，而被广泛应用。罗茨风机一般包括机壳、机壳内的叶轮等几大部分，其中作为旋转部件的叶轮是罗茨风机的关键部件，叶轮的精密度对风机的性能具有较大的影响。

通常罗茨风机具有两个相互匹配的叶轮，叶轮在机壳内相对转动，如图2所示，由于每个叶轮都是采用圆弧线、渐开线或外摆线的包络线，因此每个叶轮的叶齿是完全相同的，同时两个叶轮也是完全相同的，大大降低了加工难度。

虽然叶轮的每个叶齿在理论设计上是完全相同的，但在叶轮加工的过程中，最后叶轮车削外圆时，由于数控设备精度不够及材料硬度不均匀，导致叶轮长度方向叶峰顶残留的宽度不一，且如果偏差大时还会造成叶峰顶在整个叶轮长度方向车削不到的地方，从而造成风机泄漏增大，流量超出设计标准公差；同时造成气流脉动加大，噪音偏高。

发明内容

本申请提供了一种风机叶轮及风机，以解决上述技术问题中的至少一个。

本申请所采用的技术方案为：

一种风机叶轮，包括多个叶齿，所述叶齿具有叶峰部，所述叶峰部的外表面呈圆弧面，所述叶齿的顶端设置有凸出于所述叶峰部的宽筋，所述宽筋的顶端到所述叶轮中心的距离等于所述叶轮的半径。

所述宽筋沿所述叶齿的轴线对称设置，所述宽筋的顶端设置有平弧面,所述平弧面的两侧设置有倒角弧面，所述倒角弧面与所述叶峰部的圆弧面相切。

所述平弧面的长度为L，所述叶轮的半径为Rc，所述平弧面的长度L与所述叶轮的半径Rc比值为L/Rc，其中，0.01≤L/Rc≤0.06。

所述L/Rc取值为0.06。

所述倒角弧面的半径R与所述叶轮的半径Rc相等。

两相邻所述叶齿间形成有与所述叶峰部相适配的叶谷部，所述叶谷部的外表面呈圆弧面，所述叶峰部的圆弧面与所述叶谷部的圆弧面的半径相等。

所述叶齿的数量为3个。

一种风机，包括机壳和设置于所述机壳内，且与所述机壳相匹配的叶轮，所述叶轮为上述任一项所述的风机叶轮。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

1.本申请中，叶齿的顶端设置有凸出于叶峰部的宽筋，宽筋的顶端到叶轮中心的距离等于叶轮的半径。由于宽筋凸出于叶齿顶端叶峰部外表圆弧面，使得叶顶具有较大的可加工区域，较大的可加工区域能够允许/适应数控车床较大的“出错率”，并便于后续的再加工过程，从而能够精确加工得到“顶端到叶轮中心的距离等于叶轮的半径”的叶轮，弥补了从理论设计到产品成型过程中的“偏差”问题。

2.宽筋的存在使得叶轮长度方向叶顶叶峰部高低相平、宽度一致，且全部叶型在长度方向全部能加工到，使得叶轮与机壳内腔配合间隙在整个圆周长度方向完全一致，密封好，泄漏量降低，并且减少了气流脉动，风机噪音得到一定的改善。另外，宽筋的存在还增加了叶轮叶峰部的结构强度，提高了叶轮的稳定性和耐磨性。

3.宽筋沿叶齿的轴线对称设置，使得“增设宽筋”的叶齿均匀对称，保证叶轮在转动的过程中受力均匀，避免发生偏摆现象。宽筋的顶端设置为平弧面，平弧面的加工设置更方便数控设备的操控，能够降低对数控设备的精度要求，避免圆弧面车削不到或残留宽度不一致的情形。平弧面两侧设置的倒角弧面，能够使回流气流形成逆转，减少气流脉动音，从而降低风机的噪音。

4.本申请中宽筋的长度L与叶轮直径Rc取值为0.06，不仅方便风机叶轮的加工制作，提高叶轮的加工精度，而且最大限度的改善了风机叶轮的使用性能。优选地，倒角弧面的半径R与叶轮的半径Rc相等，不仅能够方便倒角弧的加工，提高叶轮的制作效率。而且使得叶轮整体协调，更具美观性。

5.本申请还提供了一种风机，包括机壳和设置于机壳内并与机壳相适配的叶轮，叶轮为如上所述的风机叶轮，不仅方便风机的加工制作，而且风机叶轮与机壳密封好，泄漏量低，风机噪音低，运行平稳，稳定性和耐磨性高，使用寿命长。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请提供的一种风机的示意图。

图2为现有技术中一种叶轮叶齿的示意图。

图3为本申请提供的一种叶轮叶齿的示意图。

图4为图3叶轮叶齿的尺寸示意图。

其中，

1叶齿、11叶峰部、12叶谷部、2宽筋、21平弧面、22倒角弧面、3叶轮、4机壳。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1及图3所示，一种风机叶轮，包括多个叶齿1，所述叶齿1具有叶峰部11，所述叶峰部11的外表面呈圆弧面，所述叶齿1的顶端设置有凸出于所述叶峰部11的宽筋2，所述宽筋2的顶端到所述叶轮中心的距离等于所述叶轮的半径。

在叶轮3加工过程中，叶轮3首先经粗加工出叶峰部11和叶谷部12的形状，然后经数控车床精加工，将叶峰部11或叶谷部12的外表面车削成标准的圆弧面。但由于数控设备精度不够或毛坯材料自身硬度不均匀，常出现叶轮长度方向叶峰顶的圆弧面部分车削不到或残留宽度不一致的情形。若直接将此时的叶轮装配使用，叶轮叶顶局部高低不平、宽度不一，导致气流脉动加大，噪音偏高；若对叶轮进一步车削加工，会导致叶轮叶峰部11的半径变小，造成风机泄漏增大，流量超出设计标准公差，上述情况均影响叶轮的使用性能。

由此，叶轮叶顶加工的过程中，首先经粗加工在每个叶齿1的顶端设置有凸出于叶峰部11外表圆弧面的宽筋2，然后用数控车床对宽筋2进行车削，加工后使得宽筋2的顶端到叶轮中心的距离等于叶轮3的半径。由于宽筋2凸出于叶齿1顶端叶峰部11外表圆弧面，使得叶顶具有较大的可加工区域，较大的可加工区域能够允许/适应数控车床较大的“出错率”，并便于后续的再加工过程，从而能够精确加工得到“顶端到叶轮中心的距离等于叶轮的半径”的叶轮3，弥补了从理论设计到产品成型过程中的“偏差”问题。

通过多次试验发现，在最后叶轮外表弧面车削外圆时，宽筋2的存在使得叶轮长度方向叶顶叶峰部11高低相平、宽度一致，且全部叶型在长度方向全部能加工到，这样使得叶轮3与机壳4内腔配合间隙在整个圆周长度方向完全一致，密封好，泄漏量降低，并且减少了气流脉动，风机噪音得到一定的改善。另外，宽筋2的存在还增加了叶轮叶峰部11的结构强度，提高了叶轮的稳定性和耐磨性。

进一步地,如图3及图4所示，所述宽筋2沿所述叶齿1的轴线对称设置，所述宽筋2的顶端设置有平弧面21,所述平弧面21的两侧设置有倒角弧面22，所述倒角弧面22与所述叶峰部11的圆弧面相切。

宽筋2沿叶齿1的轴线对称设置，使得“增设宽筋”的叶齿1均匀对称，从而能够保证叶轮3在转动的过程中受力均匀，避免发生偏摆现象。宽筋2的顶端设置为平弧面21，平弧面21的加工设置更方便数控设备的操控，能够降低对数控设备的精度要求，避免圆弧面车削不到或残留宽度不一致的情形。平弧面21两侧设置的倒角弧面22，能够使回流气流形成逆转，减少气流脉动音，从而降低风机的噪音。

更进一步地，如图3及图4所示，所述平弧面21的长度为L，所述叶轮的半径为Rc，所述平弧面21的长度L与所述叶轮的半径Rc比值为L/Rc，其中，0.01≤L/Rc≤0.06。

由于宽筋2凸出于叶峰部11设置，宽筋2的存在不仅能够方便叶轮的加工，而且宽筋2的尺寸对叶轮的工作性能同样产生影响。对于其尺寸而言，受机壳4尺寸的限制及相邻叶轮间距的影响，宽筋2的顶端到叶轮中心的距离等于叶轮的半径。因此，宽筋2的长度对叶轮的工作性能具有决定性的作用。通过使用不同规格型号的风机，并经若干次实验发现，宽筋2的长度L与叶轮直径Rc存在如下对应关系。

从中可以看出，当叶轮尺寸(Rc)确定的情况下，一定范围内，宽筋2的平弧面21的长度L越大，风机流量逐渐增大，泄露风量逐渐下降，并且风机噪音得到一定的改善。优选地，为方便风机叶轮的加工制作，提高叶轮的加工精度，及改善风机叶轮的使用性能，在叶轮叶齿1的顶端设置宽筋2，并将其长度L与叶轮直径Rc取值为0.06。

优选地，如图3及图4所示，所述倒角弧面22的半径R与所述叶轮的半径Rc相等。在宽筋2加工时，对平弧面21的两侧的倒角弧面22进行加工，倒角弧面22的半径R与叶轮的半径Rc相等，无需更换设置或者调整设备参数尺寸即可进行操作，能够方便倒角弧的加工，从而提高叶轮的制作效率。另外，倒角弧面22的半径R与叶轮的半径Rc相等，使得叶轮整体协调，更具美观性。

在一个优选的实施例中，如图3及图4所示，两相邻所述叶齿1间形成有与所述叶峰部11相适配的叶谷部12，所述叶谷部12的外表面呈圆弧面，所述叶峰部11的圆弧面与所述叶谷部12的圆弧面的半径相等。

叶轮还设置有与叶峰部11相适配的叶谷部12，以便满足叶齿1的转动，防止叶齿1发生摩擦或碰撞。叶谷部12的外表面与叶峰部11的外表面相类似，均设置为圆弧面，并且两圆弧面的半径相等，在满足叶轮工作需求的同时，加工过程时只需改变数控设备车削的角度即可，无需更换设置或者调整设备参数，能够方便叶轮的加工，提高叶轮的加工制作效率。

优选地，所述叶齿1的数量为3个。由于三叶叶轮比两叶叶轮的出气脉动更小、噪声更小、运转更平稳等很多优点，因此将叶轮的叶齿1的数量设置为三个，即三叶叶轮风机，以满足噪声小、运转平稳的需求。

本申请还提供了一种风机，如图1所示，包括机壳4和设置于所述机壳4内并与所述机壳4相适配的叶轮，所述叶轮为如上所述的风机叶轮，不仅方便风机的加工制作，而且叶轮与机壳4密封好，泄漏量低，风机噪音低，运行平稳，稳定性和耐磨性高，使用寿命长。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种风机叶轮，包括多个叶齿，所述叶齿具有叶峰部，所述叶峰部的外表面呈圆弧面，其特征在于，所述叶齿的顶端设置有凸出于所述叶峰部的宽筋，所述宽筋的顶端到所述叶轮中心的距离等于所述叶轮的半径所述宽筋沿所述叶齿的轴线对称设置，所述宽筋的顶端设置有平弧面,所述平弧面的两侧设置有倒角弧面，所述倒角弧面与所述叶峰部的圆弧面相切，所述平弧面的长度为L，所述叶轮的半径为Rc，所述平弧面的长度L与所述叶轮的半径Rc比值为L/Rc，其中，0.01≤L/Rc≤0.06。

2.根据权利要求1所述的风机叶轮，其特征在于，所述L/Rc取值为0.06。

3.根据权利要求2所述的风机叶轮，其特征在于，所述倒角弧面的半径R与所述叶轮的半径Rc相等。

4.根据权利要求1所述的风机叶轮，其特征在于，两相邻所述叶齿间形成有与所述叶峰部相适配的叶谷部，所述叶谷部的外表面呈圆弧面，所述叶峰部的圆弧面与所述叶谷部的圆弧面的半径相等。

5.根据权利要求1所述的风机叶轮，其特征在于，所述叶齿的数量为3个。

6.一种风机，其特征在于，包括机壳和设置于所述机壳内，且与所述机壳相匹配的叶轮，所述叶轮为上述权利要求1至5任一项所述的风机叶轮。

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