CN114370425B - 一种离心空压机组合叶轮结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心空压机组合叶轮结构，包括设在蜗壳内的叶轮以及与叶轮固定连接的电机轴，所述叶轮上周向设有若干个叶片，包括主叶片和副叶片，所述副叶片设置在两个主叶片之间。本发明在使用过程中，叶轮带着气体发生高速旋转，从两个主叶片之间经过的气体被副叶片分成两道气流，减少了涡流的产生，有助于提高叶轮的工作效率，减少非必要热量的产生，有助于延长叶轮的使用寿命。

Description

一种离心空压机组合叶轮结构
技术领域
本发明涉及离心空压机技术领域，具体是一种一种离心空压机组合叶轮结构。
背景技术
离心空压机的工作原理是气体在流过离心空压机叶轮时，高速运转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力提高，另一方面速度也极大增加。叶轮一般由轮盘、轮盖和叶片等零件组成，作为离心式空压机中唯一对气体做功的元件，而且是高速旋转元件，叶轮设计的好坏直接决定了空压机的性能和效率。现有的叶轮的叶片均与轮毂中心线竖直状，这样在叶轮转动时，导致叶轮工作效率低。基于此，许多专利对现有叶轮的结构进行了改进。
例如，一种在中国专利文献上公开的“叶轮”，其公告号为CN205298046U，包括轮毂和若干片叶片，叶片与轮毂外周固定连接，轮毂上设有中孔，所述轮毂的截面为凹弧面，所述叶片具有竖直段和倾斜曲面段，所述若干片的叶片的倾斜曲面段向同一方向倾斜，沿所述轮毂的中心线相对的两个叶片的下端面构成的夹角A为35°～36°，所述轮毂的上部还设有环形台阶。但该结构叶片后半部容易产生涡流，导致叶轮工作效率下降，并生成不必要的热量，对叶轮的使用寿命造成影响。
发明内容
本发明为了克服现存离心式空压机中叶轮存在的工作效率不佳，影响叶轮使用寿命的问题，提供一种能提高叶轮工作效率，延长其使用寿命的离心式空压机组合叶轮结构。
一种离心空压机组合叶轮结构，包括设在蜗壳内的叶轮以及与叶轮固定连接的电机轴，所述叶轮上周向设有若干个叶片，包括主叶片和副叶片，所述副叶片设置在两个主叶片之间。本发明在使用过程中，叶轮带着气体发生高速旋转，从两个主叶片之间经过的气体被副叶片分成两道气流，减少了涡流的产生，有助于提高叶轮的工作效率，减少非必要热量的产生，有助于延长叶轮的使用寿命。
作为优选，还包括用于连接电机的端盖和密封件，所述端盖设置在叶轮的轮盘上，并与蜗壳固定连接，所述密封件设置在叶轮轮盘和端盖之间。现有技术中的离心式空压机将蜗壳和电机分为独立的两个部分，密封性较差，本发明中利用一个端盖同时连接蜗壳和电机，增强了空压机的密封效果，简化了安装过程，还减小了空压机的体积。
作为优选，所述主叶片和副叶片的前缘均采用为1:2圆弧设计，且叶片的尾缘呈角度后弯，且叶片的尾缘呈角度倾斜。
作为优选，所述主叶片和副叶片的前缘采用1:2圆弧设计，所述叶片的尾缘后弯的角度为45度，所述叶片的尾缘的倾斜的角度为30度。
所述叶片前缘的圆弧设计，有助于增加叶轮的迎风冲角范围，调宽工况；所述叶片的后弯设计有助于提高做工效率，叶片尾缘的倾角设计有助于减小叶轮背部应力集中现象，增加叶片的使用寿命。
作为优选，所述叶片的shroud线的进口为90度，出口为85度；所述叶片的hub线的进口为9度，出口为90度。所述叶片shroud线的角度设计可减小子午流道的二次流损失，所述hub线的角度设计可减小子午流道气流壁面损失，有助于提高效率。
作为优选，所述密封件与叶轮相连的一侧设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有若干密封凸起，所述环形凹槽的外径与叶轮轮盘的直径相适配。密封件上的密封凸起可为叶轮提供弹性支撑力，将叶轮轮盘与密封件的接触面积从面接触转化成线接触，减少了两者之间因强烈摩擦而产生的热量，同时，避免叶轮在转动过程中发生强烈震动。
作为优选，端盖靠近叶轮的一侧设有若干个同圆心的环形凸起，分为第一环形凸起，第二环形凸起和第三环形凸起，所述第一环形凸起与第二环形凸起之间设有第一加强筋，所述第二环形凸起和第三环形凸起之间设有第二加强筋，所述第一加强筋和第二加强筋均为周向交错布置形成若干个散热腔。第一环形凸起、第二环形凸起和第三环形凸起的设置使得端盖靠近叶轮一侧的表面积增大，增大了叶轮运转过程中的散热效率；而第一加强筋和第二加强筋的设置可提高端盖的强度。
作为优选，所述第一环形凸起的顶面介于密封件顶面与端盖顶面之间，所述第二加强筋的高度小于第二环形凸起的高度，所述密封件中的环形凹槽内径与第二环形凸起的外径相适配。在安装过程中，第一环形凸起和第二环形凸起均穿过密封件的环形凹槽，其中，第一环形凸起的顶面介于密封件顶面与端盖顶面之间，避免了对端盖对叶轮的安装造成干涉；而第二加强筋的高度小于第二环形凸起的高度，密封件中的环形凹槽内径与第二环形凸起的外径相适配，为密封件的安装提供了定位作用，同时加强了端盖与密封件之间的连接。
作为优选，所述端盖远离叶轮的一侧设有环形槽，所述环形槽的边缘介于第一环形凸起与第二环形凸起之间，所述环形槽内周向设有第三加强筋。环形槽的设置，端盖远离叶轮的面变薄，使得端盖的散热效率提升，而设置第三加强筋可提升端盖的强度。
作为优选，所述蜗壳上设有法兰，所述法兰内设有型环，所述型环呈喇叭形，并与叶轮端部的叶片外形相间隔配合，所述型环为高分子材料。叶轮在运转过程中会发生震动，可能会切割到型环与叶片接触的部分，叶片大多为金属制成，若与同样坚硬型环直接接触，很容易造成损伤，故在本发明中型环与叶片为间隔配合，并采用高分子材料制作型环，可有效防止叶片在运转过程中对型环的切割，并保护叶片不会被过硬的型环而受到损伤。
作为优选，所述端盖的边缘处设有若干个减重孔和用于连接电机的安装孔。减重孔的设置可减小端盖的重量。
作为优选，所述叶轮的中心位置设有通孔，靠近叶轮端部的通孔内径小于靠近轮盘的通孔内径，所述叶轮的端部设有整流罩，所述电机轴与叶轮连接的端部为阶梯状，所述电机轴的端部伸入叶轮内部。所述电机轴伸入叶轮内部，并通过连接螺栓将电机轴与叶轮牢固连接。
因此，本发明具有如下优点：（1）叶轮带着气体发生高速旋转，从两个主叶片之间经过的气体被副叶片分成两道气流，减少了涡流的产生，有助于提高叶轮的工作效率，减少非必要热量的产生，有助于延长叶轮的使用寿命；（2）所述主叶片和副叶片的前缘设计，有助于增加叶轮的迎风冲角范围，调宽工况；所述叶片的后弯设计有助于提高做工效率，叶片尾缘的倾角设计有助于减小叶轮背部应力集中现象，增加叶片的使用寿命；所述叶片shroud线的角度设计可减小子午流道的二次流损失，所述hub线的角度设计可减小子午流道气流壁面损失，有助于提高效率；（3）利用一个端盖同时连接蜗壳和电机，增强了空压机的密封效果，简化了安装过程，还减小了空压机的体积；（4）密封件上的密封凸起可为叶轮提供弹性支撑力，将叶轮轮盘与密封件的接触面积从面接触转化成线接触，减少了两者之间因强烈摩擦而产生的热量；（5）高分子材料制成的型环可有效防止叶片在运转过程中对型环的切割，并保护叶片不会被过硬的型环而受到损伤。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2是本发明中叶轮的一种结构示意图。
图3是本发明中叶轮的另一种结构示意图。
图4是本发明中密封件的结构示意图。
图5是本发明中密封件与叶轮连接处的结构示意图。
图6是本发明中端盖靠近叶轮一端的结构示意图。
图7是本发明中端盖远离叶轮一端的结构示意图。
图8是本发明中型环的结构示意图。
图中：1、叶轮，11、通孔，12、主叶片，13、副叶片，14、叶片尾缘后弯的角度，15、叶片尾缘倾斜的角度，2、蜗壳，3、电机轴，4、端盖，411、第一环形凸起，412、第二环形凸起，413、第三环形凸起，414、第一加强筋，415、第二加强筋，416、散热腔，421、环形槽，422、第三加强筋，43、减重孔，5、密封件，51、环形凹槽，52、密封凸起，7、法兰，8、型环。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图8所示，一种离心空压机组合叶轮结构，包括设在蜗壳2内的叶轮1，以及与叶轮1固定连接的电机轴3，所述叶轮1上周向设有若干个叶片，包括主叶片12和副叶片13，所述副叶片13设置在两个主叶片12之间。本发明在使用过程中，叶轮1带着气体发生高速旋转，从两个主叶片12之间经过的气体被副叶片13分成两道气流，减少了涡流的产生，有助于提高叶轮1的工作效率，减少非必要热量的产生，有助于延长叶轮1的使用寿命。
具体地，还包括用于连接电机的端盖4和密封件5，所述端盖4设置在叶轮1的轮盘上并与蜗壳2固定连接，所述密封件5设置在叶轮1轮盘和端盖4之间。现有技术中的离心式空压机将蜗壳2和电机分为独立的两个部分，密封性较差，本发明中利用一个端盖同时连接蜗壳2和电机，增强了空压机的密封效果，简化了安装过程，还减小了空压机的体积。
具体地，所述叶轮1的中心位置设有通孔11，靠近叶轮1端部的通孔11内径小于靠近轮盘的通孔11内径，所述叶轮1的端部设有整流罩，所述电机轴3与叶轮1连接的端部为阶梯状，所述电机轴3的端部伸入叶轮1内部。所述电机轴3伸入叶轮1内部，并通过连接螺栓将电机轴3与叶轮1牢固连接，整流罩可集中进风口的气流。
具体地，所述主叶片12和副叶片13叶片的前缘采用1:2圆弧设计，所述叶片的尾缘后弯的角度14为45度，所述叶片的尾缘的倾斜的角度15为30度。
所述叶片前缘的圆弧设计，有助于增加叶轮1的迎风冲角范围，调宽工况；所述叶片的后弯的角度14设计有助于提高做工效率，叶片尾缘的倾斜的角度15的设计有助于减小叶轮1背部应力集中现象，增加叶片的使用寿命。
具体地，所述叶片的shroud线的进口为90度，出口为85度；所述hub线的进口为9度，出口为90度。所述叶片shroud线的角度设计可减小子午流道的二次流损失，所述hub线的角度设计可减小子午流道气流壁面损失，有助于提高效率。
具体地，所述蜗壳2上设有法兰7，所述法兰7内设有型环8，所述型环8呈喇叭形，并与叶轮1端部的叶片外形相间隔配合，所述型环8为高分子材料。叶轮1在运转过程中会发生震动，可能会切割到型环8与叶片接触的部分，叶片大多为金属制成，若与同样坚硬型环8直接接触，很容易造成损伤，故在本发明中型环8与叶片为间隔配合，并采用高分子材料制作型环8，可有效防止叶片在运转过程中对型环8的切割，并保护叶片不会被过硬的型环8而受到损伤。
如图4和图5所示，所述密封件5与叶轮1相连的一侧设有环形凹槽51，所述环形凹槽51内设有若干密封凸起52，所述环形凹槽51的外径与叶轮1轮盘的直径相适配。密封件5上的密封凸起52可为叶轮1提供弹性支撑力，将叶轮1轮盘与密封件5的接触面积从面接触转化成线接触，减少了两者之间因强烈摩擦而产生的热量，同时，避免叶轮1在转动过程中发生强烈震动。
如图6和图7所示，端盖4靠近叶轮1的一侧设有若干个同圆心的环形凸起，分为第一环形凸起411，第二环形凸起412和第三环形凸起413，所述第一环形凸起411与第二环形凸起412之间设有第一加强筋414，所述第二环形凸起412和第三环形凸起413之间设有第二加强筋415，所述第一加强筋414和第二加强筋415均为周向交错布置形成若干个散热腔416。第一环形凸起411、第二环形凸起412和第三环形凸起413的设置使得端盖4靠近叶轮1一侧的表面积增大，增大了叶轮1运转过程中的散热效率；而第一加强筋414和第二加强筋415的设置可提高端盖4的强度。
具体地，所述第一环形凸起411的顶面介于密封件5顶面与端盖4顶面之间，所述第二加强筋415的高度小于第二环形凸起412的高度，所述密封件5中的环形凹槽61内径与第二环形凸起412的外径相适配。在安装过程中，第一环形凸起411和第二环形凸起412均穿过密封件5的环形凹槽51，其中，第一环形凸起411的顶面介于密封件5顶面与端盖4顶面之间，避免了对端盖4对叶轮的安装造成干涉；而第二加强筋415的高度小于第二环形凸起412的高度，密封件5中的环形凹槽51内径与第二环形凸起412的外径相适配，为密封件5的安装提供了定位作用，同时加强了端盖4与密封件5之间的连接。
作为优选，所述端盖4远离叶轮1的一侧设有环形槽421，所述环形槽421的边缘介于第一环形凸起411与第二环形凸起412之间，所述环形槽421内周向设有第三加强筋422。环形槽421的设置，端盖4远离叶轮1的面变薄，使得端盖的散热效率提升，而设置第三加强筋422可提升端盖4的强度。
具体地，所述端盖4的边缘处设有若干个减重孔43和用于连接电机的安装孔44。减重孔43的设置可减小端盖4的重量。

Claims (10)

1.一种离心空压机组合叶轮结构，包括设在蜗壳（2）内的叶轮（1），以及与叶轮（1）固定连接的电机轴（3），还包括端盖（4）和密封件（5），其特征在于，所述叶轮（1）上周向设有若干个叶片，包括主叶片（12）和副叶片（13），所述副叶片（13）设置在两个主叶片（12）之间，所述端盖（4）设置在叶轮（1）的轮盘上并与蜗壳（2）固定连接，所述端盖（4）靠近叶轮（1）的一侧设有若干个同圆心的环形凸起，分为第一环形凸起（411），第二环形凸起（412）和第三环形凸起（413），所述第一环形凸起（411）的顶面介于密封件（5）顶面与端盖（4）顶面之间。
2.根据权利要求1所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述密封件（5）设置在叶轮（1）轮盘和端盖（4）之间，所述密封件（5）与叶轮（1）相连的一侧设有环形凹槽（51），所述密封件（5）中的环形凹槽（51）内径与第二环形凸起（412）的外径相适配。
3.根据权利要求1所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述主叶片（12）和副叶片（13）叶片的前缘均采用圆弧设计，且叶片的尾缘呈角度后弯，且叶片的尾缘呈角度倾斜。
4.根据权利要求1或3所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述主叶片（12）和副叶片（13）叶片的前缘采用1:2圆弧设计，所述叶片的尾缘后弯的角度（14）为45度，所述叶片的尾缘的倾斜的角度（15）为30度。
5.根据权利要求1或3所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述叶片的shroud线的进口为90度，出口为85度；所述叶片的hub线的进口为9度，出口为90度。
6.根据权利要求2所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述环形凹槽（51）内设有若干密封凸起（52），所述环形凹槽（51）的外径与叶轮（1）轮盘的直径相适配。
7.根据权利要求1所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述第一环形凸起（411）与第二环形凸起（412）之间设有第一加强筋（414），所述第二环形凸起（412）和第三环形凸起（413）之间设有第二加强筋（415），所述第一加强筋（414）和第二加强筋（415）均为周向交错布置形成若干个散热腔（416）。
8.根据权利要求7所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述第二加强筋（415）的高度小于第二环形凸起（412）的高度。
9.根据权利要求1所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述端盖（4）远离叶轮（1）的一侧设有环形槽（421），所述环形槽（421）的边缘介于第一环形凸起（411）与第二环形凸起（412）之间，所述环形槽（421）内周向设有第三加强筋（422）。
10.根据权利要求1所述的一种离心空压机组合叶轮结构，其特征在于，所述蜗壳（2）上设有法兰（7），所述法兰（7）内设有型环（8），所述型环（8）呈喇叭形，并与叶轮（1）端部的叶片外形相间隔配合，所述型环（8）为高分子材料。
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