CN114688083B - 一种叶片、应用有该叶片的叶轮、风机系统及吸油烟机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片、应用有该叶片的叶轮、风机系统及吸油烟机，所述叶片包括入口和出口，其特征在于：所述叶片还包括第一叶片段、第二叶片段以及位于第一叶片段和第二叶片段之间的凹凸部，所述入口位于第一叶片段远离凹凸部的端部，所述出口位于第二叶片段远离凹凸部的端部；所述凹凸部包括至少三个首尾相连的倾斜段，从而凹凸部沿着从第一叶片段到第二叶片段的方向延伸成凹凸状。与现有技术相比，本发明的优点在于：利用凹凸部的多段线角度或者凹凸变化在叶片的吸力面附近主动产生小诱导涡旋气流，利用此小涡旋的相对稳定性通过吸力面负压差高的区域，避免产生大涡旋，进而避免大的能量损失，还能减少摩擦阻力。

Description

一种叶片、应用有该叶片的叶轮、风机系统及吸油烟机

技术领域

本发明涉及动力装置，尤其是一种叶片，应用有该叶片的叶轮，应用有该叶轮的风机系统，以及应用有该风机系统的吸油烟机。

背景技术

多翼离心风机具有高压力，低噪音等特点，因此目前社会普遍用多翼离心风机系统作为动力源，利用高速旋转的叶轮在蜗壳中完成做功和过滤两个功能。如常用于吸油烟机中，通过安装在吸油烟机内部的多翼离心风机吸排油烟，多翼离心风机包括蜗壳、安装在蜗壳中叶轮及带动叶轮转动的电机，当叶轮旋转时，在风机中心产生负压吸力，将吸油烟机下方的油烟吸入风机，经过风机加速后被蜗壳收集、引导排出室外。

现有的吸油烟机，其动力装置普遍采用多翼离心风机，风机的叶轮的叶片100主要是采用单一圆弧叶片，参见图7和图8，一方面周向不同位置进气状态不同，靠近进口侧叶片吸力面(做功背面)因为负压差容易产生大的局部回流(如图8中箭头围成的区域)，会使效率降低同时增加噪音，另一方面外沿长度方向叶片对气流有较大的摩擦，使得气体流动不平滑，还会一起靠吸力面边界层分离，产生次生涡，也会降低效率，增加噪音。

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存在的不足，提供一种叶片，减少能量损失，提升做功效率，降低噪声。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述叶片的叶轮。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种应用有上述叶轮的风机系统。

本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种应用有上述风机系统的吸油烟机。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种叶片，包括入口和出口，其特征在于：所述叶片还包括第一叶片段、第二叶片段以及位于第一叶片段和第二叶片段之间的凹凸部，所述入口位于第一叶片段远离凹凸部的端部，所述出口位于第二叶片段远离凹凸部的端部；所述凹凸部包括至少三个首尾相连的倾斜段，从而凹凸部沿着从第一叶片段到第二叶片段的方向延伸成凹凸状。

为避免分离损失，又能确保足够的气流做功，所述叶片的型线的总包角∠AOC∈[30°,150°]，其中A为叶片的型线起点，C为叶片的型线终点，O为叶片的型线中心。

为避免分离漩涡积累变大，又能确保足够的气流做功，所述凹凸部的型线起点为E，并且满足：∠AOE：∠AOC∈[0.05,0.35]。

为避免诱导气旋气流产生不足，效果不明显，又避免产生额外的流动损失，所述第一叶片段的型线为圆弧或螺旋线，所述第一叶片段的型线在E点处的切线和凹凸部的最靠近第一叶片段的倾斜段的型线EF之间的夹角为α，并且满足∠α：∈[15°,70°]。

为避免整体叶片的叶道做功段变窄，以及避免诱导气旋气流产生不足，所述凹凸部的型线终点为H，并且满足：∠EOH：∠AOC∈[0.1,0.4]。

为避免叶片的凹凸部的结束段额外的流动损失，所述第二叶片段的型线为圆弧，所述第二叶片段的型线在H点处的切线和凹凸部的最靠近第二叶片段的倾斜段的型线GH之间的夹角为β，并且满足∠β：∈[0°,30°]。

所述叶片还包括位于凹凸部和第二叶片段之间的第三叶片段，所述第一叶片段和第三叶片段的型线为螺旋线，由此，可利用螺旋线对偏转气流冲击小、分离少的特点，使得叶片的入口冲击降低，以提升整体效率。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种叶轮，其特征在于：应用有如上所述的叶片。

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种风机系统，为多翼离心风机，其特征在于：应用有如上所述的叶轮。

本发明解决上述第四个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，其特征在于：应用有如上所述的风机系统。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用凹凸部的多段线角度或者凹凸变化在叶片的吸力面附近主动产生小诱导涡旋气流，可以达到下述的效果：

1)一方面利用此小涡旋的相对稳定性通过吸力面负压差高的区域，避免产生大涡旋，进而避免大的能量损失；

2)另一方面利用小涡旋的自然旋转，使得靠近吸力面边界层的气流更加平滑的流动，减少摩擦阻力；

3)同时减少边界层分离导致的次生涡，进而提升效率降低噪声。

附图说明

图1为本发明第一个实施例的叶轮的示意图；

图2为本发明第一个实施例的叶轮的叶片的示意图；

图3为本发明第一个实施例的叶轮的叶片的型线示意图；

图4为本发明第一个实施例的叶轮的叶道的示意图；

图5为本发明第二个实施例的叶轮的叶片的型线示意图；

图6为本发明第三个实施例的叶轮的叶片的型线示意图；

图7为现有技术的叶轮的示意图；

图8为现有技术的叶轮的叶道的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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发明和简化描述，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，由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例一

参见图1～图3，一种叶轮，为前向叶轮，用于风机系统，该风机系统为多翼离心风机，可主要用于吸油烟机，也可以用于其他需要类似动力装置的场合。

叶轮包括间隔布置的两个端圈1(图1中仅示出一个，两个端圈1的位置关系与现有技术相同)以及安装在端圈1上的叶片2，叶片2在两个端圈1之间沿端圈1的周向间隔布置，气流从叶片2的入口21进入，沿着相邻两个叶片2之间的叶道Q流动，从叶片2的出口22流出。入口21相对出口22靠近叶轮2的径向内侧。

叶片2包括第一叶片段23、第二叶片段24以及位于第一叶片段23和第二叶片段24之间的凹凸部25，其中，入口21位于第一叶片段23远离凹凸部25的端部，出口22位于第二叶片段24远离凹凸部25的端部，第一叶片段23和第二叶片段24均为圆弧叶片。

叶片2型线的总包角∠AOC∈[30°,150°]，其中，O为叶片2型线的中心(两个叶片段同心)，A为叶片2的型线起点(对应入口21)，C为叶片2的型线终点(对应出口22)。此角度设计过大更容易导致分离损失，但气流通过叶轮获得的做功大、压头高；此角度过小容易导致叶片2对气流做功不足。

凹凸部25是指沿着从第一叶片段23到第二叶片段24的方向延伸成凹凸状，包括至少三个首尾相连的倾斜段251，相邻的倾斜段251的倾斜方向相反。在本实施例中，包括三个倾斜段251，由此凹凸部25的型线构成三折的折线。E为凹凸部25的型线起点(第一叶片段23的型线的终点)，并且满足∠AOE：∠AOC∈[0.05,0.35]，该比值表征叶片2靠近入口21稳定段包角(可以从仿真分析或者试验中测定)，该比值过大容易导致分离漩涡积累变大，相对值过小容易导致叶片2前部做功段变小。H为凹凸部25的型线终点(第二叶片段24的型线的起点)，并且满足∠EOH：∠AOC∈[0.1,0.4]，该比值表征叶片2的凹凸部25的包角范围，该比值过大容易导致整体叶片2的叶道Q做功段变窄(剩下前后较少部分)，过小容易导致诱导涡旋气流产生不足，效果不明显。FG为位于中间的倾斜段251的型线。

第一叶片段23的型线终点E处的切线和凹凸部25的最靠近第一叶片段23的倾斜段251的型线EF之间的夹角为α，并且满足∠α：∈[15°,70°]，该角度表征凹凸部25起始段相对于叶片2切向方向诱发小漩涡的起始参考角度。此角度过小容易导致诱导气旋气流产生不足，效果不明显，此角度过大容易导致大突扩，反而产生额外的流动损失。

第二叶片段24的型线起点H处的切线和凹凸部25的最靠近第二叶片段24的倾斜段251的型线GH之间的夹角为β，并且满足∠β：∈[0°,30°]，该角度表征凹凸部25结束段相对于叶片2切向方向诱发小漩涡的参考角度；此角度过大容易导致结束段额外的流动损失。

参见图4，通过上述设置的叶片2，利用凹凸部25的多段线角度或者凹凸变化在叶片2的吸力面附近主动产生小诱导涡旋气流，可以达到下述的效果：

1)一方面利用此小涡旋的相对稳定性通过吸力面负压差高的区域，避免产生大涡旋，进而避免大的能量损失；

2)另一方面利用小涡旋的自然旋转，使得靠近吸力面边界层的气流更加平滑的流动，减少摩擦阻力；

3)同时减少边界层分离导致的次生涡，进而提升效率降低噪声。

实施例二

参见图5，在本实施例中，与上述实施例一的不同之处在于，凹凸部25包括有至少三段倾斜段251，如图中所示有五段线段构成折线段，其中，EF1对应第一段，由点E向F1逐渐朝向圆心O延伸，F1E2对应第二段，由点F1向点E2逐渐远离圆心O倾斜，E2F2对应第三段，由点E2向F2逐渐朝向圆心O倾斜，F2G对应第四段，由点F2向G逐渐远离圆心O倾斜，GH对应第五段，由点G向点H逐渐朝向圆心O倾斜。

实施例三

参见图6，在本实施例中，与上述实施例一的不同之处在于，叶片2还包括第三叶片段26，位于凹凸部25和第二叶片段24之间，第一叶片段23和第三叶片段26的型线为螺旋线。其中，B为第三叶片段26的型线终点。图中的虚线表示第一叶片段23和第三叶片段26所处的螺旋线。

由此，可利用螺旋线对偏转气流冲击小、分离少的特点，使得叶片2的入口21冲击降低，以提升整体效率。

此外，也可以在其他类型的多翼离心风机的叶轮的叶片上采用这种凹凸部25的结构，而不仅限于普通的圆弧叶片，螺旋线叶片。

Claims (8)

1.一种叶片，包括入口(21)和出口(22)，其特征在于：所述叶片还包括第一叶片段(23)、第二叶片段(24)以及位于第一叶片段(23)和第二叶片段(24)之间的凹凸部(25)，所述入口(21)位于第一叶片段(23)远离凹凸部(25)的端部，所述出口(22)位于第二叶片段(24)远离凹凸部(25)的端部；所述凹凸部(25)包括至少三个首尾相连的倾斜段(251)，从而凹凸部(25)沿着从第一叶片段(23)到第二叶片段(24)的方向延伸成凹凸状；

所述叶片的型线的总包角∠AOC∈[30°,150°]，其中A为叶片的型线起点，C为叶片的型线终点，O为叶片的型线中心，所述凹凸部(25)的型线起点为E，并且满足：∠AOE：∠AOC∈[0.05,0.35]。

2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于：所述第一叶片段(23)的型线为圆弧或螺旋线，所述第一叶片段(23)的型线在E点处的切线和凹凸部(25)的最靠近第一叶片段(23)的倾斜段(251)的型线EF之间的夹角为α，并且满足∠α：∈[15°,70°]。

3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于：所述凹凸部(25)的型线终点为H，并且满足：∠EOH：∠AOC∈[0.1,0.4]。

4.根据权利要求3所述的叶片，其特征在于：所述第二叶片段(24)的型线为圆弧，所述第二叶片段(24)的型线在H点处的切线和凹凸部(25)的最靠近第二叶片段(24)的倾斜段(251)的型线GH之间的夹角为β，并且满足∠β：∈[0°,30°]。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的叶片，其特征在于：所述叶片还包括位于凹凸部(25)和第二叶片段(24)之间的第三叶片段(26)，所述第一叶片段(23)和第三叶片段(26)的型线为螺旋线。

6.一种叶轮，其特征在于：应用有如权利要求1~5中任一项所述的叶片。

7.一种风机系统，为多翼离心风机，其特征在于：应用有如权利要求6所述的叶轮。

8.一种吸油烟机，其特征在于：应用有如权利要求7所述的风机系统。

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