CN112824685B - 一种带有提效装置的离心叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有提效装置的离心叶轮，属于通风设备领域，包括轮盖、轮盘以及多个叶片，多个叶片均沿轮盘的圆周方向固定在轮盘上，轮盖固定在叶片远离轮盘的一端，轮盖上设置有提效装置，提效装置固定在轮盖背离轮盘的一侧表面，提效装置包括多条轮盖叶脉，多条轮盖叶脉沿轮盖的圆周方向均匀设置在轮盖上，每条轮盖叶脉均由轮盖内圈向外围径向延伸。本发明通过在叶轮的轮盖上加装提效装置，能有效改善叶轮轮盖外侧的气流速度方向，降低泄流损失，提高叶轮效率。

Description

一种带有提效装置的离心叶轮

技术领域

本发明涉及通风设备领域，更具体的，涉及一种带有提效装置的离心叶轮。

背景技术

离心通风机主要由集流器、叶轮、蜗壳和扩散器等结构组成。气体经集流器导向叶轮，在叶轮的旋转作用下，给气体做功，压力升高。从叶轮出来的气体，由蜗壳收集并引导至蜗壳出口，而后经扩散器再次扩压后，输送到管道或排入大气中。作为离心通风机的进气装置，集流器的作用是将气体平滑地导向叶轮，保证叶轮入口气流均匀，达到提高叶轮效率的目的。

当前，工艺制作为防止叶轮运转时发生径向跳动，与集流器产生干涉，往往要求集流器与轮盖保持一定间隙，因此，离心通风机的泄流损失不可避免。叶轮工作时，在叶轮风机的入口处，气流主要沿轴向流动，进入叶轮后，气流逐渐变为径向流动，且因叶轮做功导致叶轮出口处的压强升高，因而叶轮出口处的一部分气体沿叶轮外侧重新流向叶轮进口的轮盖处，后沿着叶轮与集流器间的间隙重新流经叶轮，因此叶轮的轮盖外侧的流场比较混乱，造成泄流损失，导致叶轮效率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有提效装置的离心叶轮，能有效提高改善叶轮轮盖外侧的气流速度方向，降低泄流损失，提高叶轮效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种带有提效装置的离心叶轮，包括轮盖、轮盘以及多个叶片，多个所述叶片均沿所述轮盘的圆周方向固定在所述轮盘上，所述轮盖固定在所述叶片远离所述轮盘的一端，所述轮盖上设置有提效装置，所述提效装置固定在所述轮盖背离所述轮盘的一侧表面，所述提效装置包括多条轮盖叶脉，多条所述轮盖叶脉沿所述轮盖的圆周方向均匀设置在所述轮盖上，每条所述轮盖叶脉均由所述轮盖内圈向外围径向延伸。

在本发明较佳地技术方案中，每条所述轮盖叶脉均为长条状的凸起，每条所述轮盖叶脉的中心线为直线、单圆弧或多段圆弧的组合。

在本发明较佳地技术方案中，各条所述轮盖叶脉的弯曲方向均相同，且弯曲方向与所述叶片的弯曲方向一致。

在本发明较佳地技术方案中，所述轮盖表面以所述轮盖轴线上一点为圆心，垂直于轴线的半径R₁设有第一边界圆Φ₁，所述轮盖表面以所述轮盖轴线上一点为圆心，垂直于轴线的半径R₂设有第二边界圆Φ₂，各条所述轮盖叶脉的起点端均落在所述第一边界圆Φ₁上，末端均落在所述第二边界圆Φ₂上。

在本发明较佳地技术方案中，所述第一边界圆Φ₁的圆心与所述轮盖进口所在平面重合，所述第二边界圆Φ₂的圆心与所述轮盖进口所在平面重合。

在本发明较佳地技术方案中，所述第一边界圆Φ₁的圆心与每条所述轮盖叶脉起点端的连线为L，相邻两条L间的夹角为θ，L与所述轮盖叶脉的弦线间的夹角为β，0°≤β≤180°。

在本发明较佳地技术方案中，所述轮盖叶脉起点均匀布置在所述第一边界圆Φ₁上。

在本发明较佳地技术方案中，所述轮盖的进口直径为D₀、出口直径为D₂，D₀≤R₂≤0.05*D₂；所述轮盖的高度为L₄，每条所述轮盖叶脉的起点端与末端间的轴向距离为L₃，0＜L＝≤L₄；每条所述轮盖叶脉的弦长为L₂，L₂≤R₂-R₁。

在本发明较佳地技术方案中，每条所述轮盖叶脉的横截面为矩形、半圆、三角形、椭圆、或抛物线与直线的组合。

在本发明较佳地技术方案中，所述轮盖与所述轮盘间的距离为b₂，所述轮盖叶脉的横截面高度为h，0＜h≤0.2*b₂。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种带有提效装置的离心叶轮，该叶轮结构新颖，通过在叶轮轮盖上设置多条轮盖叶脉，等效于在轮盖外侧添加一系列的副叶片，能有效改变轮盖外侧的压力分布梯度方向，增加切向速度和径向速度，在不改变离心风机进口集流器与叶轮径向间隙尺寸的前提下，很大程度上阻挡了由叶轮径向出流的空气流向集流器与轮盖的径向间隙，降低泄流损失，有效提高叶轮效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

其中：

图1是本发明提供的一种带有提效装置的离心叶轮的立体图；

图2是本发明提供的一种带有提效装置的离心叶轮的剖视图；

图3是本发明提供的轮盖的俯视图；

图4是图3中剖面A:A处的剖视图；

图5是本发明提供的轮盖叶脉的示意图。

附图标记：

1、提效装置；2、轮盖；3、叶片；4、轮盘；11、轮盖叶脉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

如图1-图5所示，一种带有提效装置的离心叶轮，包括括轮盖2、轮盘4以及多个叶片3，多个所述叶片3均沿所述轮盘4的圆周方向固定在所述轮盘4上，更具体地，所述叶片3均布在所述轮盘4上，所述叶片3形状多样，可为平板叶片、圆弧叶片或平板曲线后向叶片。所述轮盖2固定在所述叶片3远离所述轮盘4的一端，所述轮盖2上设置有提效装置1，所述提效装置1固定在所述轮盖2背离所述轮盘4的一侧表面，更具体地，所述叶片3可采用焊接的方式固定在所述轮盘4上或所述叶片3与所述轮盘4采用一体注塑成型生产，所述轮盖2可焊接在所述叶片3上。所述提效装置1包括多条轮盖叶脉11，多条所述轮盖叶脉11沿所述轮盖2的圆周方向均匀设置在所述轮盖2上，每条所述轮盖叶脉11均由所述轮盖2内圈向外围径向延伸，作为更优的实施例，每条所述轮盖叶脉11均呈弧形设置，每条所述轮盖叶脉11均呈长条形凸起设置。

上述的一种带有提效装置的离心叶轮，该叶轮结构新颖，通过在所述叶轮的所述轮盖2上设置提效装置1，等效于在所述轮盖2外侧添加一系列的副叶片，能有效改变所述轮盖2外侧的压力分布梯度方向，增加切向速度和径向速度，在不改变离心风机进口集流器与叶轮径向间隙尺寸的前提下，很大程度上阻挡了由叶轮径向出流的空气流向集流器与所述轮盖2的径向间隙，降低泄流损失，有效提高叶轮效率。

更具体地，离心通风机的泄流损失不可避免，当前工艺制作为防止叶轮运转时发生径向跳动，与集流器产生干涉，往往要求集流器与轮盖2保持一定间隙，所述叶轮工作时，在叶轮风机的入口处，气流主要沿轴向流动，进入所述叶轮后，气流逐渐变为径向流动，所述叶轮做功因而导致所述叶轮出口处的压强升高，因而叶轮出口处的一部分气体沿叶轮外侧重新流向叶轮进口的轮盖2处，后沿着叶轮与集流器间的间隙重新流经叶轮，对叶轮进口处径向流动的气体造成干扰，形成短路，破坏整个流道的流动状态。所述轮盖2与集流器间的间隙，使叶轮存在的泄流损失这个泄流随着间隙可大可小，并非较大……，而且轮盖2外侧的流场比较混乱，不能有效阻止所述叶轮出口处气体的回流，而目前的轮盖2与集流器间的间隙又不可避免，因此通过改变叶轮结构改善所述轮盖2外侧的气流状况，减少气体回流，可尽大可能的使叶轮的泄流损失降低。资料表明，泄流损失的改善可使得叶轮效率提高5％以上。本发明基于叶轮设计流动理论，从改善叶轮与集流器附近的压力梯度和流动状态出发，可以将轮盖2附近的流动介质“搅动起来”，增大此区域的切向速度，从而阻止回流减小泄流损失，提高整体效率。所述轮盖叶脉11等同于在所述轮盖2外侧设置添加一系列副叶片3，能有效改变所述轮盖2外侧的压力分布梯度方向，增加切向速度和径向速度，在不改变离心风机进口集流器与叶轮径向间隙尺寸的前提下，很大程度上阻挡了由叶轮径向出流的空气流向集流器与轮盖2的径向间隙，降低泄流损失，有效提高叶轮效率。

每条所述轮盖叶脉11均为长条状的凸起，每条所述轮盖叶脉11的中心线为直线、单圆弧或多段圆弧的组合；进一步地，各条所述轮盖叶脉11的弯曲方向均相同，且弯曲方向与所述叶片3的弯曲方向一致；所述轮盖叶脉11的弯曲方向与所述叶片3的弯曲方向一致，对气流的扰动更好；作为另一种实施例，所述轮盖叶脉11的弯曲方向亦可与所述叶片3的弯曲方向相反。更进一步地，所述第一边界圆的圆心与每条所述轮盖叶脉11起点端的连线为L，相邻两条L间的夹角为θ，所述轮盖叶脉11起点均匀布置在所述第一边界圆Φ₁上，作为一种更优的实施例，θ_i≠θ_i+1，L与所述轮盖叶脉11的弦线间的夹角为β，0°≤β≤180°。

所述轮盖2表面以所述轮盖2轴线上一点为圆心，垂直于轴线的半径R₁设有第一边界圆Φ₁，所述轮盖2表面以所述轮盖2轴线上一点为圆心，垂直于轴线的半径R₂设有第二边界圆Φ₂，各条所述轮盖叶脉11的起点端均落在所述第一边界圆Φ₁上，末端均落在所述第二边界圆Φ₂上。进一步地，所述第一边界圆Φ₁的圆心与所述轮盖2进口所在平面重合，所述第二边界圆Φ₂的圆心与所述轮盖2进口所在平面重合。

进一步地，所述轮盖2的进口直径为D₀、出口直径为D₂，高度为L₄，D₀≤R₂≤0.05*D₂。更进一步地，每条所述轮盖叶脉11的弦长为L₂,L₂≤R₂-R₁，进一步地，每条所述轮盖叶脉11的起点端与末端间的轴向距离为L₃，0＜L₃≤L₄。通过R₁、R₂、L₂、L₃对所述轮盖叶脉11的形状、尺寸进行限制，保证所述效装置的对流动介质的搅动作用，增加所述轮盖2外侧的切向速度和径向速度，减少回流损失。然而R₁、R₂、L₂、L₃等参数只是用于限定所述轮盖叶脉11形状、尺寸，在并不是真实存在的实体，在实际应用过程中应将其区分。

进一步地，每条所述轮盖叶脉11的横截面为矩形、半圆、三角形、椭圆、或抛物线与直线的组合。进一步地，所述轮盖2与所述轮盘4间的距离为b₂，所述轮盖叶脉11的截面高度为h，0≤h≤0.2*b₂；本发明对所述轮盖叶脉11截面形状不做具体限定，只要所述轮盖叶脉11的高度能达到要求，即可对所述轮盖2外侧的流动介质起较好的搅动作用。

进一步地，所述轮盖叶脉11、所述轮盘4、所述轮盖2以及所述叶片3的材质均相同，均由塑料、金属或塑料与金属的组合制成；根据实际生产需求，所述轮盖叶脉11、所述轮盘4、所述轮盖2以及所述叶片3可由塑料、金属或塑料与金属的组合制成。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种带有提效装置的离心叶轮，包括轮盖（2）、轮盘（4）以及多个叶片（3），多个所述叶片（3）均沿所述轮盘（4）的圆周方向固定在所述轮盘（4）上，所述轮盖（2）固定在所述叶片（3）远离所述轮盘（4）的一端，其特征在于：所述轮盖（2）上设置有提效装置（1），所述提效装置（1）固定在所述轮盖（2）背离所述轮盘（4）的一侧表面，所述提效装置（1）包括多条轮盖叶脉（11），多条所述轮盖叶脉（11）沿所述轮盖（2）的圆周方向均匀设置在所述轮盖（2）上，每条所述轮盖叶脉（11）均由所述轮盖（2）内圈向外围径向延伸；

每条所述轮盖叶脉（11）均为长条状的凸起，每条所述轮盖叶脉（11）的中心线为直线、单圆弧或多段圆弧的组合；

各条所述轮盖叶脉（11）的弯曲方向均相同，且弯曲方向与所述叶片（3）的弯曲方向一致；

所述轮盖（2）表面以所述轮盖（2）轴线上一点为圆心，垂直于轴线的半径R1设有第一边界圆Φ1，所述轮盖（2）表面以所述轮盖（2）轴线上一点为圆心，垂直于轴线的半径R2设有第二边界圆Φ2，各条所述轮盖叶脉（11）的起点端均落在所述第一边界圆Φ1上，末端均落在所述第二边界圆Φ2上；

所述轮盖（2）的进口直径为D0、出口直径为D2，D0≤R2≤0.05*D2；所述轮盖（2）的高度为L4，每条所述轮盖叶脉（11）的起点端与末端间的轴向距离为L3，0＜L3≤L4；每条所述轮盖叶脉（11）的弦长为L2，L2≤R2-R1。

2.根据权利要求1所述的一种带有提效装置的离心叶轮，其特征在于：

所述第一边界圆Φ1的圆心与所述轮盖（2）进口所在平面重合，所述第二边界圆Φ2的圆心与所述轮盖（2）进口所在平面重合。

3.根据权利要求1所述的一种带有提效装置的离心叶轮，其特征在于：

所述第一边界圆Φ1的圆心与每条所述轮盖叶脉（11）起点端的连线为L，相邻两条L间的夹角为θ，L与所述轮盖叶脉（11）的弦线间的夹角为β，0°≤β≤180°。

4.根据权利要求1所述的一种带有提效装置的离心叶轮，其特征在于：

所述轮盖叶脉（11）起点均匀布置在所述第一边界圆Φ1上。

5.根据权利要求1所述的一种带有提效装置的离心叶轮，其特征在于：

每条所述轮盖叶脉（11）的横截面为矩形、半圆、三角形、椭圆、或抛物线与直线的组合。

6.根据权利要求1所述的一种带有提效装置的离心叶轮，其特征在于：

所述轮盖（2）与所述轮盘（4）间的距离为b2，所述轮盖叶脉（11）的横截面高度为h，0＜h≤0.2*b2。

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