CN114370428A - 风机叶片及离心风机 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及吸油烟机领域,尤其是涉及一种风机叶片及离心风机。风机叶片的压力面型线为圆弧线AB,风机叶片的前缘型线为圆弧线AD,圆弧线AD与圆弧线AB相切于点A;风机叶片的尾缘型线为圆弧线BC,圆弧线BC与圆弧线AB相切于点B;风机叶片的吸力面型线为连接点D与点C的平滑的曲线CD,曲线CD与圆弧线AB的凸出的方向相同;相邻的两个叶片的压力面与吸力面之间形成叶轮流道,在相邻的两个叶片中,相对的曲线CD与圆弧线AB之间的距离为叶轮流道的宽度,沿流体介质的流动方向,曲线CD具有使得叶轮流道的宽度逐渐收窄的轨迹。本申请通过对风机叶片的吸力面型线进行改进以形成加速流道,避免叶轮流道内产生流动分离。
Description
技术领域
本申请涉及吸油烟机领域,尤其是涉及一种风机叶片及离心风机。
背景技术
目前,吸油烟机的多翼离心风机基本都采用了圆弧板叶片式离心叶轮结构。圆弧板叶片的横截面设计为厚度不变的结构,该结构未考虑到离心叶轮在旋转工作过程中内部的运动流体介质因为同时受到流体粘性效应、逆压梯度以及旋转科氏力的作用影响,以使叶片容易产生流动分离,形成二次涡流,导致叶轮工作效率低下,进而直接影响风机的气动性能和工作噪音。
发明内容
本申请的目的在于提供一种风机叶片及离心风机,在风机叶片的吸力面侧介质不易产生流动分离,进而能够提升叶轮的工作效率。
本申请提供了一种风机叶片,用于离心风机,风机叶片的压力面型线为圆弧线AB,风机叶片的前缘型线为圆弧线AD,圆弧线AD与圆弧线AB相切于点A;风机叶片的尾缘型线为圆弧线BC,圆弧线BC与圆弧线AB相切于点B;
风机叶片的吸力面型线为连接点D与点C的平滑的曲线CD,曲线CD与圆弧线AB的凸出的方向相同;
相邻的两个叶片的压力面与吸力面之间形成叶轮流道,在相邻的两个叶片中,相对的曲线CD与圆弧线AB之间的距离为叶轮流道的宽度,沿流体介质的流动方向,曲线CD具有使得叶轮流道的宽度逐渐收窄的轨迹。
在上述技术方案中,进一步地,曲线CD包括依次连接的圆弧线DE1,加速曲线E1EM和圆弧线CEM;
圆弧线DE1与加速曲线E1EM相切于点E1,加速曲线E1EM与圆弧线CEM相切于点EM;
加速曲线E1EM为依次连接多个特征点的平滑曲线,过圆弧线AB上任意一选取点做圆弧线AB的相切圆,相切圆与加速曲线E1EM相切的点为加速曲线E1EM的特征点;其中,点E1为加速曲线E1EM的起始特征点,点EM加速曲线E1EM的终止特征点;
在相邻的两个叶片中,沿流体介质的流动方向,加速曲线E1EM具有使得相切圆的直径逐渐缩小的轨迹。
在上述技术方案中,进一步地,相切圆的直径为D,相切圆过圆弧线AB上的选取点的直径与起始特征点对应的相切圆过圆弧线AB上的对应的选取点的直径之间的夹角为D与之间拟合的函数 在[0,θ]范围内连续可导且单调递减;
终止特征点对应的相切圆过圆弧线AB上的对应的选取点的直径与起始特征点对应的相切圆过圆弧线AB上的对应的选取点的直径之间的夹角为θ。
在上述技术方案中,进一步地,圆弧线AB的圆心角大于90°。
在上述技术方案中,进一步地,圆弧线AD的半径在1mm至3mm之间,圆弧线AD的圆心角在120°至160°之间。
在上述技术方案中,进一步地,圆弧线BC的半径为离心风机的叶轮外径,且圆弧线BC的弧长在2mm至4mm之间。
本申请还提供了一种离心风机,包括上述方案所述的风机叶片。
在上述技术方案中,进一步地,还包括第一端环、第二端环和中盘;
第一端环与多个叶片的一端连接,第二端环与多个叶片的另一端连接,中盘与多个叶片的中部连接。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
本申请提供的风机叶片,通过对风机叶片的吸力面型线进行改进,以使压力面与吸力面之间的叶轮流道形成加速流道,从而能够有效避免在叶轮流道内产生流动分离或者降低流动分离的程度,进而有效提升离心叶轮工作效率,降低涡流噪音。
本申请还提供了离心风机,包括上述方案所述的风机叶片。基于上述分析可知,离心风机同样具有上述有益效果,在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,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。
图1为本申请提供的叶轮的第一局部结构示意图;
图2为本申请提供的叶轮的第二局部结构示意图;
图3为本申请提供的叶片在第一视角下的结构示意图;
图4为本申请提供的叶片在第二视角下的结构示意图;
图5为本申请提供的叶轮流道内部相切圆直径变化曲线示意图;
图6为本申请提供的离心风机的结构示意图;
图7为本申请提供的叶轮的结构示意图。
图中:1-叶轮;11-叶片;111-前缘;112-尾缘;113-压力面;114-吸力面;115-叶轮流道;12-第一端环;13-第二端环;14-中盘;2-蜗壳;3-电机;4-支架;5-减震垫;6-导风圈。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例一
根据离心叶轮的内流理论分析和大量工程实践数据表明,圆弧板叶片式离心叶轮流道115靠近压力面113一侧的气体流动相对较好,叶轮流道115内的流动分离多发生在吸力面114侧。如何增强对叶轮流道115内、特别是靠近吸力面114侧气体流动的控制,即为避免叶轮流道115内产生气体流动分离或者降低气体流动分离的程度的关键因素。
为了避免叶轮流道115内产生气体流动分离或者降低气体流动分离的程度,本申请将叶轮流道115设计为加速流道,以使流体速度能够一直处于加速状态;且由于叶轮流道115内的流动分离多发生在吸力面114侧,压力面型线结构即为本申请改进的主要方向。
参见图1和图2所示,图中示出了叶轮1的局部结构图,风机叶片11沿叶轮1的周向均匀分布;对于图中的相邻的两个风机叶片11中,左侧的风机叶片11的压力面113与右侧的风机叶片11的吸力面114之间形成了一个叶轮流道115。
参见图3和图4所示,风机叶片11的结构包括前缘111、尾缘112、压力面113和吸力面114,叶片11的横截面轮廓形状如图所示,前缘型线为,尾缘型线为,压力面型线为,吸力面型线即为本申请改进的图形轨迹。
具体如图4所示,风机叶片11的压力面型线为圆弧线AB,风机叶片11的前缘型线为圆弧线AD,圆弧线AD与圆弧线AB相切于点A;风机叶片11的尾缘型线为圆弧线BC,圆弧线BC与圆弧线AB相切于点B;
风机叶片11的压力面型线为连接点D与点C的平滑的曲线CD,曲线CD与圆弧线AB的凸出的方向相同;
相邻的两个叶片11的压力面113与吸力面114之间形成叶轮流道115,在相邻的两个叶片11中,相对的曲线CD与圆弧线AB之间的距离为叶轮流道115的宽度,沿流体介质的流动方向,曲线CD具有使得叶轮流道115的宽度逐渐收窄的轨迹。
根据流体力学中的连续性定理可知,在逐渐收窄的叶轮流道115内,流体速度能够一直处于加速状态;由离心叶轮的基本内流理论可知,这样的速度分布有益于减弱吸力面114上的分离流动,消除流道中的涡流区域,从而提升叶轮工作效率。
由于曲线CD与圆弧线AB的曲率及轨迹长度不同,曲线CD与圆弧线AB对应的部分(对应后文的加速曲线E1EM)能够与圆弧线AB之间形成叶轮流道115的加速流道。
具体地,曲线CD包括依次连接的圆弧线DE1,加速曲线E1EM和圆弧线CEM;圆弧线DE1与加速曲线E1EM相切于点E1,加速曲线E1EM与圆弧线CEM相切于点EM。
加速曲线E1EM为依次连接多个特征点的平滑曲线,过圆弧线AB上任意一选取点(图中示出的F1、F2至FN)做圆弧线AB的相切圆,相切圆与加速曲线E1EM相切的点为加速曲线E1EM的特征点;其中,E1为加速曲线E1EM的起始特征点,EM加速曲线E1EM的终止特征点。曲线CD中能够与圆弧线AB之间形成相切圆的部分才能够构成加速曲线。
由于相切圆的一侧与加速曲线E1EM相切,相切圆的另一侧与圆弧线AB相切,相切圆的直径即可近似为叶轮流道115的宽度。在相邻的两个叶片11中,沿流体介质的流动方向,加速曲线E1EM具有使得相切圆的直径逐渐缩小的轨迹。也就是说,叶轮流道115的宽度逐渐收窄,从而可形成加速流道。
该实施例可选的方案中,本申请的加速曲线E1EM在形成加速流道的同时,还需兼顾风机叶片11结构强度需求,加速曲线E1EM的起始特征点点E1并不一定是圆弧线AB的点A对应的特征点,加速曲线E1EM的终止特征点点EM并不一定是圆弧线AB的点B对应的特征点。
具体是将加速曲线E1EM的起始特征点点E1设置在与离心风机的叶轮1同心且半径为的圆弧线上,将加速曲线E1EM的终止特征点点EM设置在与离心风机的叶轮1同心且半径为的圆弧线上。在满足具有足够加速流道长度的同时,满足风机叶片11结构强度需求。
基于上述描述可知,相切圆直径变化即可等同为叶轮流道115的宽度的变化,叶轮流道115的宽度的变化对应了气流的速度的变化。随着气流的流动,叶轮流道115的宽度连续减小,气流的速度连续增大,叶轮流道115形成加速流道,即气流的流速与叶轮流道115的宽度呈负相关。
该实施例可选的方案中,相切圆的直径为D,相切圆过圆弧线AB上的选取点的直径与起始特征点对应的相切圆过圆弧线AB上的对应的选取点的直径之间的夹角为D与之间拟合的函数在[0,θ]范围内连续可导且单调递减;
终止特征点对应的相切圆过圆弧线AB上的对应的选取点的直径与起始特征点对应的相切圆过圆弧线AB上的对应的选取点的直径之间的夹角为θ。
在该实施例中,将相切圆直径的变化规律拟合为函数,从而可对气流的速度变化进行定量计算。
在该实施例中,函数的一阶导数表征了气流的速度变化,函数的二阶导数表征了气流的加速度的变化。在上述三种方案中,函数的一阶导数均小于0,沿介质的流动方向,叶轮流道115的宽度递减,即流体速度处于加速状态,三种方案均形成了加速流道的结构。
进一步地,在方案二中,在保证叶轮流道115的宽度逐渐收窄的同时,方案还考虑到了叶轮流道115宽度的收缩率,叶轮流道115宽度的收缩率越大,叶轮流道115的宽度收窄的程度越大,对应地,流体流动的速度和加速度也越来越大。
实施例二
该实施例二中的风机叶片是在上述实施例基础上的改进,上述实施例中公开的技术内容不重复描述,上述实施例中公开的内容也属于该实施例二公开的内容。
该实施例可选的方案中,圆弧线AB的圆心角大于90°。
在该实施例中,在已知叶轮内径R1,叶轮外径R2,叶片进口安装角β1,叶片出口安装角β2的前提下,依据强前弯通风机圆弧型叶片绘制法,即能够得到圆弧线AB的轨迹。优选地,60°≤β1≤80°,160°≤β2≤175°,为达到更优的气动性能,圆弧线AB的圆心角大于90°。
该实施例可选的方案中,基于减小进口冲击损失、并能提升不同进气角度下气体流动性能的目的,圆弧线AD的半径在1mm至3mm之间,圆弧线AD的圆心角在120°至160°之间。
该实施例可选的方案中,为增强叶片安装连接结构的强度,并兼顾叶片出口流动性能,圆弧线BC的半径为离心风机的叶轮外径,且圆弧线BC的弧长在2mm至4mm之间。
实施例三
参见图6所示,本申请实施例三提供了一种离心风机,包括上述任一实施例的风机叶片。图中示出了多翼离心风机的结构,叶轮1通过两侧布置的支架4与离心蜗壳2相固定连接,其中离心蜗壳2上设置有导风圈6结构,起到进气导流作用。支架4与电机3主轴之间设有减震垫5,可以有效降低叶轮1旋转时产生的振动噪音。
参见图7所示,该实施例可选的方案中,离心风机还包括第一端环12、第二端环13和中盘14;第一端环12与多个叶片11的一端连接,第二端环13与多个叶片11的另一端连接,中盘14与多个叶片11的中部连接。
在该实施例中,第一端环12、第二端环13、中盘14和风机叶片11构成了离心风机的叶轮1结构,第一端环12和第二端环13分别与每个叶片11的端部相连接,起到紧固整个叶轮1结构的作用。中盘14与每个叶片11的中部相连接,起到了连接叶轮1与驱动电机3的作用。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。
Claims (10)
1.一种风机叶片,用于离心风机,其特征在于,风机叶片的压力面型线为圆弧线AB,风机叶片的前缘型线为圆弧线AD,圆弧线AD与圆弧线AB相切于点A;风机叶片的尾缘型线为圆弧线BC,圆弧线BC与圆弧线AB相切于点B;
风机叶片的吸力面型线为连接点D与点C的平滑的曲线CD,曲线CD与圆弧线AB的凸出的方向相同;
相邻的两个叶片的压力面与吸力面之间形成叶轮流道,在相邻的两个叶片中,相对的曲线CD与圆弧线AB之间的距离为叶轮流道的宽度,沿流体介质的流动方向,曲线CD具有使得叶轮流道的宽度逐渐收窄的轨迹。
2.根据权利要求1所述的风机叶片,其特征在于,曲线CD包括依次连接的圆弧线DE1,加速曲线E1EM和圆弧线CEM;
圆弧线DE1与加速曲线E1EM相切于点E1,加速曲线E1EM与圆弧线CEM相切于点EM;
加速曲线E1EM为依次连接多个特征点的平滑曲线,过圆弧线AB上任意一选取点做圆弧线AB的相切圆,相切圆与加速曲线E1EM相切的点为加速曲线E1EM的特征点;其中,点E1为加速曲线E1EM的起始特征点,点EM加速曲线E1EM的终止特征点;
在相邻的两个叶片中,沿流体介质的流动方向,加速曲线E1EM具有使得相切圆的直径逐渐缩小的轨迹。
6.根据权利要求1所述的风机叶片,其特征在于,圆弧线AB的圆心角大于90°。
7.根据权利要求1所述的风机叶片,其特征在于,圆弧线AD的半径在1mm至3mm之间,圆弧线AD的圆心角在120°至160°之间。
8.根据权利要求1所述的风机叶片,其特征在于,圆弧线BC的半径为离心风机的叶轮外径,且圆弧线BC的弧长在2mm至4mm之间。
9.一种离心风机,其特征在于,包括如权利要求1至8中任一项所述的风机叶片。
10.根据权利要求9所述的离心风机,其特征在于,还包括第一端环、第二端环和中盘;
第一端环与多个叶片的一端连接,第二端环与多个叶片的另一端连接,中盘与多个叶片的中部连接。
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Cited By (2)
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CN118273975A (zh) * | 2024-05-30 | 2024-07-02 | 佛山市南海九洲普惠风机有限公司 | 一种高效静压叶轮及离心风机 |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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