CN114704479B - 一种用于平流层的离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种用于平流层的离心风机，包括：蜗壳，内部具有第一空腔，第一空腔沿第一方向贯穿蜗壳；静叶片扩散器，包括在第一方向上延伸的罩体和连接在罩体的一端的叶栅结构；其中，罩体内部具有沿第一方向贯穿罩体的第二空腔，罩体部分位于第一空腔内且罩体与蜗壳固定，叶栅结构设置在第二空腔的位于第一空腔内的第一端，叶栅结构包括多个沿第一方向延伸且绕罩体的周向边缘间隔分布的第一叶片；动叶轮组件，设置在第二空腔内，动叶轮组件包括在第一方向上依次连接的叶轮和底盘，叶轮能够绕第一方向转动，底盘位于第二空腔的第一端，叶栅结构环绕底盘设置，以使气流依次经过叶轮和叶栅结构。

Description

一种用于平流层的离心风机

技术领域

本发明涉及平流层飞艇领域，具体涉及一种用于平流层的离心风机。

背景技术

平流层飞艇作为一种具有动力系统的浮空器，可以实现在平流层的长时间驻留、定点悬停、携带多种载荷等功能，在通讯、观测、空中预警等方面具有广阔的应用前景。平流层飞艇内部往往具有多个气囊，主气囊用于填充浮升气体提供浮力；副气囊用于填充空气，以达到调节飞艇的俯仰角度、调节飞艇驻空高度、调节艇体压力和保持飞艇气动外形等目的；其中，副气囊空气的填充及排出通过压力控制系统来实现。风机是整个压力控制系统中重要的组成部分，压力控制系统通过控制风机的通断及排气阀的启闭，来实现空气的充入及排出，从而实现对飞艇的控制。相关的平流层风机效率和流量小，压头较低且重量较大，从而不能满足飞艇的高效高度调节以及长时间驻空的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例在于提供一种用于平流层的离心风机，以解决如何提升适用于平流层的风机的压头和流量的技术问题。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种用于平流层的离心风机，包括蜗壳，内部具有第一空腔，所述第一空腔沿第一方向贯穿所述蜗壳；静叶片扩散器，包括在所述第一方向上延伸的罩体和连接在罩体的一端的叶栅结构；其中，所述罩体内部具有沿所述第一方向贯穿所述罩体的第二空腔，所述罩体部分位于所述第一空腔内且所述罩体与所述蜗壳固定，所述叶栅结构设置在所述第二空腔的位于所述第一空腔内的第一端，所述叶栅结构包括多个沿所述第一方向延伸且绕所述罩体的周向边缘间隔分布的第一叶片；动叶轮组件，设置在所述第二空腔内，所述动叶轮组件包括在第一方向上依次连接的叶轮和底盘，所述叶轮能够绕所述第一方向转动，所述底盘位于所述第二空腔的所述第一端，所述叶栅结构环绕所述底盘设置，以使气流依次经过所述叶轮和所述叶栅结构。

在一些实施方案中，所述罩体在垂直所述第一方向的横截面积从第二端向所述第一端逐渐增大，所述第二端为所述罩体与所述第一端相对的开口端，所述第二端伸出所述蜗壳；所述第一叶片从内缘向外缘相对于罩体的径向倾斜设置，且相邻第一叶片之间的第一流道面积从内缘向外缘增大。

在一些实施方案中，多个所述第一叶片的内缘位于第一圆圈，多个第一叶片的外缘位于第二圆圈，所述第一圆圈和所述第二圆圈为绕第一方向的同心圆；所述第一叶片远离所述罩体的下边缘呈贝塞尔曲线延伸。

在一些实施方案中，所述第一叶片的安装角为25.5度-35.5度。

在一些实施方案中，所述叶轮包括：轮盘，环绕所述第一方向并从所述第二端延伸至所述第一端，所述轮盘与所述底盘可转动的连接；多个第二叶片，固定于所述轮盘的表面，并沿所述轮盘的圆周方向均匀分布，相邻的所述第二叶片之间的第二流道面积从所述第二端向所述第一端逐渐减小。

在一些实施方案中，所述第二叶片包括周向上依次相邻设置的长叶片和短叶片，所述长叶片和所述短叶片的扭转方向相同，所述长叶片在所述第一方向上的延伸长度大于所述短叶片在所述第一方向上的延伸长度。

在一些实施方案中，所述第二叶片为三元扭叶片，且所述第二叶片的厚度从所述第一端向所述第二端逐渐增大。

在一些实施方案中，所述第二叶片的第二端的扭转角度为40.6～28.9度，所述第二叶片的第一端的扭转角度为49～52度。

在一些实施方案中，所述离心风机还包括：集流器，连接在所述静叶片扩散器的所述第二端，所述集流器内部具有沿所述第一方向延伸的第三空腔，所述第三空腔具有与所述第二空腔相邻的出口和与所述出口相对的入口，所述第三空腔垂直所述第一方向的横截面积从所述入口向所述出口减小；电机，设置在所述第三空腔内并靠近所述出口，所述电机与所述集流器固定。

在一些实施方案中，所述集流器靠近所述入口的表面部分的切线与所述第一方向的夹角随到所述入口的距离减小而减小。

在一些实施方案中，所述离心风机还包括：轴承，内圈套设在所述电机的输出轴上且外圈固定在所述底盘上；弹性件，抵接在所述轴承的所述外圈和所述底盘之间。

在一些实施方案中，所述离心风机还包括：整流件，设置在所述第一空腔内并连接在所述底盘与所述叶轮相背的一侧，所述整流件沿所述第一方向延伸，所述整流件垂直所述第一方向的横截面积从靠近所述底盘向远离所述底盘减小；所述整流件的外表面为光滑曲面，以与所述蜗壳之间形成流道。

本发明实施例提供一种用于平流层的离心风机，包括蜗壳、静叶片扩散器和动叶轮组件，其中，蜗壳具有沿第一方向贯穿蜗壳的第一空腔，静叶片扩散器包括在第一方向上延伸的罩体和连接在罩体的一端的叶栅结构，罩体内部具有沿第一方向贯穿罩体的第二空腔；动叶轮组件设置在第二空腔内，包括在第一方向上依次连接的叶轮和底盘，叶轮能够绕第一方向转动；叶栅结构环绕底盘设置，以使气流依次经过叶轮和叶栅结构。本发明实施例通过静叶片扩散器环绕动叶轮组件设置，以及蜗壳内部的第一空腔的贯穿设置，那么气流从叶轮与罩体形成流道轴向流入，再经由叶栅结构与底盘之间的径向流道流出到静叶片扩散器与蜗壳之间，再沿轴向从蜗壳的第一空腔流出；叶轮和静叶片扩散器之间形成流道由轴向向径向的变化，即相当于离心风机的工作原理，有利于增大流体压力；气流从离开静叶片扩散器之后到绕蜗壳轴向旋转流出，实现了气流轴向流入和轴向流出，有利于获得较大的流量。本发明实施例提供的用于平流层的离心风机，具有较高的压头、较大流量及效率，对于实现平流层飞艇的高效高度调节及长时间驻空有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要的说明。应当理解，下面描述的附图仅仅是本发明实施例的一部分附图，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它的附图。

图1为本发明实施例用于平流层的离心风机的外形示意图；

图2为图1纵向剖视示意图；

图3为本发明实施例用于平流层的离心风机中静叶片扩散器的示意图；

图4为图3的仰视示意图；

图5为本发明实施例用于平流层的离心风机中叶轮的示意图；

图6为图5的俯视示意图；

图7为本发明实施例用于平流层的离心风机中集流器安装示意图；

图8为图2中B处的局部放大剖视图；

图9为本发明实施例用于平流层的离心风机中整流件的立体示意图；

图10为图9的正视示意图。

附图标记说明：

10、蜗壳；11、第一空腔；20、静叶片扩散器；21、罩体；211、第二空腔；22、叶栅结构；221、第一叶片；23、加强筋；30、动叶轮组件；31、叶轮；311、轮盘；312、第二叶片；32、底盘；40、集流器；41、第三空腔；50、电机；51、电机的输出轴；60、轴承；70、弹性件；80、整流件。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。并且，下面描述的实施例，仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术领域的普通技术人员，根据这些实施例，在不付出创造性劳动的前提下获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\...”仅仅是区别不同的对象，不表示各对象之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“外”、“内”均为正常使用状态时的方位，“左”、“右”方向表示在具体对应的示意图中所示意的左右方向，可以为正常使用状态的左右方向也可以不是。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种用于平流层的离心风机，用于对平流层飞艇副气囊充气，以调节飞艇的俯仰角度、调节飞艇驻空高度、调节艇体压力和保持飞艇气动外形。由于在平流层，大气密度仅有海平面的1/14，因此对风机的性能有更高的要求。本发明实施例风机的设计参数如下：转速15000rpm，压比1.2，流量900m³/h，高空环境输入功率360w，电压24v。

本发明实施例提供的用于平流层的离心风机，如图1和图2所示，离心风机包括蜗壳10、静叶片扩散器20和动叶轮组件30。其中，蜗壳10内部具有第一空腔11，第一空腔11沿第一方向贯穿蜗壳10；这里，第一方向为风机的轴向，即图2中的上下方向，第一空腔11在第一方向的一端(图2中的上端)为进风端，另一端(图2中的下端)为出风端。

如图3所示，静叶片扩散器20包括在第一方向上延伸的罩体21和连接在罩体21的一端的叶栅结构22；罩体21内部具有沿第一方向贯穿罩体21的第二空腔211。如图2所示，罩体21部分位于第一空腔11内且罩体21与蜗壳10固定，即罩体21部分位于第一空腔11内，部分位于第一空腔11外，位于第一空腔11内的罩体21与蜗壳10相固定。在图2和图3中，罩体21在第一方向上的第一端(图2所示下端)位于第一空腔11内，罩体21在第一方向上的第二端(图2所示上端)位于第一空腔11外。可以理解地，罩体21上端的开口为进风口，风从进风口进入第二空腔211。在一些实施例中，罩体21在垂直于第一方向的横截面的面积从第二端向第一端逐渐增大。如图2所示，箭头所示为气体流向，气体从罩体21在第一方向的上端进入第二空腔211后，沿罩体21与动叶轮组件30之间的流道流动，并且，罩体21的形状曲线与动叶轮组件的外形曲线基本一致，从而有利于动叶轮组件安装在第二空腔211内。

如图2和图3所示，叶栅结构22设置在罩体21第一端，叶栅结构22包括多个沿第一方向延伸且绕罩体21的周向边缘间隔分布的第一叶片221。第一叶片221从内缘向外缘的延伸方向相对于罩体21的径向倾斜设置，其中，内缘和外缘的确定是根据到罩体21的轴线距离决定的，内缘比外缘到轴线的距离更近，那么，第一叶片221从内缘延伸到外缘并不是与径向一致的，而是与径向具有一定的夹角，在一些实施方案中，第一叶片221从内缘向外缘延伸的形状可以是曲线，该曲线与径向的夹角是可以变化的。相邻第一叶片221之间形成第一流道，第一流道的面积从内缘向外缘增大，其中，第一流道的面积指第一流道的横截面积，该横截面积是第一流道在垂直于流道延伸方向(从内缘到外缘的延伸方向)的截面上的面积。可以理解，第一流道的面积从内缘向外缘增大，可以是逐渐增大，也可以是一段或多段维持不变，维持不变的一段可以在中间段，也可以在末段，相邻段之间光滑连接。第一流道面积增大，流速减小，对应的气流压力增大，有利于经过静叶片扩散器之后的气流的压力提升。

在一些实施例中，如图4所示，多个第一叶片221的内缘位于第一圆圈，多个第一叶片221的外缘位于第二圆圈，第一圆圈和第二圆圈为绕第一方向的同心圆；即每个第一叶片221的延伸方向和延伸长度是一样的，这样，可以使叶轮31产生的气流能均匀的向四周扩散，如图2所示。在一些实施例中，第一叶片221远离罩体21的下边缘可以呈贝塞尔曲线(Bézier curve)延伸。这里，贝塞尔曲线是由多点控制曲线各段形状的光滑曲线，能够通过流体力学，模拟出阻力小、使气流流速快的形状。在一些实施例中，第一叶片221可以通过基于流体力学的仿真软件获得阻力更小的曲线。

在一些实施例中，如图4所示，第一叶片221的安装角A1可以为25.5度-35.5度；安装角的两条边分别为：第一叶片221的径向延伸线，第一叶片221的径向延伸线与第二圆圈相交处的第二圆圈的切线。即安装角表示了第一叶片221相对于罩体21的径向倾斜的程度。安装角的设置，有利于气流在离心力的作用下从叶栅结构22顺利的流出。

在一些实施例中，如图3所示，静叶片扩散器20可以设置有多个周向分布的加强筋23，加强筋23设置在罩体21朝向进风口的表面。加强筋23增加了静叶片扩散器20的整体强度，但重量增加不多，适应平流层飞艇需要减重设计的要求。在一些实施例中，静叶片扩散器20的各个部件可以是一体成形的。在一些实施例中，第一叶片通过表面处理工艺获得较低的表面粗糙度和抗腐蚀能力。较小的表面粗糙度，可以减少气流阻力。

如图2所示，动叶轮组件30设置在第二空腔211内，动叶轮组件30包括在第一方向上依次连接的叶轮31和底盘32，叶轮31能够绕第一方向转动。这里，叶轮31和底盘32的连接是一种可转动的连接，不是固定连接，即叶轮31可相对底盘32做绕第一方向的转动，底盘32在风机工作中相对蜗壳10和静叶片扩散器20不动。底盘32位于第二空腔211的第一端，叶栅结构22环绕底盘32设置，以使气流依次经过叶轮31和叶栅结构22。这里，叶栅结构22环绕底盘32设置，且第一叶片221绕罩体21的周向边缘间隔分布，即第一流道在叶轮31的整个周向均有设置。这样，气流从离开静叶片扩散器之后到绕蜗壳轴向旋转流出，实现了气流轴向流入和轴向流出，有利于获得较大的流量。

在一些实施例中，如图2和图5所示，叶轮31可以包括轮盘311和多个第二叶片312。其中，轮盘311环绕第一方向并设置在静叶片扩散器20内，并从罩体21的第二端延伸至第一端。轮盘311与底盘32可转动的连接，即轮盘311可相对底盘32转动，底盘32在风机工作中相对蜗壳10和静叶片扩散器20不动。在一些实施例中，轮盘311可以固定有转轴，转轴可以通过轴承等支承可转动的连接于底盘32。

如图5所示，第二叶片312固定于轮盘311的表面，并沿轮盘311的圆周方向均匀分布，相邻的第二叶片312之间形成第二流道，第二流道的面积从第二端向第一端(图2所示从上到下)逐渐减小。第二流道的面积指第二流道的横截面积，该横截面积是第二流道在垂直于流道延伸方向(从第二端到第一端的延伸方向)的截面上的面积。需要说明的是，第二流道的面积是由叶轮31以及罩体21所共同决定的，相邻的第二叶片312之间的宽度从第二端向第一端逐渐增大，但是由于轮盘311靠近第二端的表面与罩体21内壁的间距从第二端向第一端逐渐减小，且对第二流道面积的影响更大，从而，第二流道面积从第二端向第一端逐渐减小。那么，如图2所示，气流从第二端(上端)进入第二流道，经过叶轮从第一端(下端)流出叶轮，气体在叶轮流动过程中，由于第二流道的面积逐渐减小，那么流速增加，从叶轮的第一端流出的气流沿径向进入第一流道内缘，并从第一流道外缘流出，由于第一流道面积逐渐增大，那么流速降低，压力增大，通过动叶轮组件和静叶片扩散器的设置，使得轴向流入的气流先经过叶轮转动加速，通过离心力作用径向向外流动，径向流出过程中气流减速增压，从而使得在第一端径向流出静叶片扩散器的气流的压力相对轴向流入的气流压力有较大提升，起到了离心风机增压的功能，使得风机更适应平流层中空气密度低、大气压低的使用环境。

如图5所示，在一些实施例中，轮盘311设置第二叶片的表面可以理解是通过母线绕第一方向旋转一周而成，该母线可以通过贝塞尔曲线获得。在一些实施例中，轮盘311可以通过基于流体力学的仿真软件获得阻力更小的母线。

在一些实施例中，如图5所示，第二叶片312的数量可以是18片。与此对应，如图4所示，第一叶片221的数量也可以是18片，第一流道的数量和第二流道的数量一样多，第二流道的出口与第一流道的入口能够对应连通，减少气流耗散，提升气流利用效率。

在一些实施例中，如图5所示，第二叶片312可以包括周向上依次相邻设置的长叶片和短叶片，长叶片和短叶片的扭转方向相同，长叶片在第一方向上的延伸长度大于短叶片在第一方向上的延伸长度。其中，长叶片和短叶片均延伸至第一端，而长叶片延伸至第二端，但短叶片未延伸至第二端；即：气流进入第二流道的进风口的位置只有长叶片的设置，相邻叶片之间的间距较大，然后第二流道才成为长叶片和短叶片之间宽度变窄的通道。那么，短叶片的存在，可以使得罩体21第二端的进风口有更大的空间，减少气流堵在进风口产生损耗，避免降低流速和流量。

在一些实施例中，如图5所示，第二叶片312可以为三元扭叶片。这里，三元扭叶片是指叶片的形状在xyz三个方向上都有变化，这样，第二叶片312能更好的适应气流的流动。在一些实施例中，第二叶片312可以通过基于流体力学的仿真软件获得阻力更小的三元扭叶片。第二叶片312的厚度从第一端向第二端逐渐增大，即叶片的梢部比根部更厚。在一些实施例中，第二叶片312根部的厚度可以为叶梢部分的50％。

在一些实施例中，第二叶片312的叶尖和罩体21之间具有间隙，称为叶尖间隙，可以是0.5mm。叶尖间隙是影响叶轮31效率的重要因素，合适的叶尖间隙设计关系着叶轮31的效率及叶轮31运行的安全，叶尖间隙太大，叶轮31的效率会大幅下降，叶尖间隙太小，叶轮31会与罩体21内壁碰擦损伤叶片，严重时会导致整个叶轮31的卡死。离心力会导致叶片的叶尖间隙减小，而低温带来的材料收缩会导致叶尖间隙增加。在一些实施例中，叶轮31可以通过基于力学的仿真软件获得合适的叶尖间隙。

在一些实施例中，如图6所示，第二叶片312的第二端的扭转角度A2可以为40.6～28.9度，第二叶片312的第一端的扭转角度A3可以为49～52度。扭转角度的两条边分别为：第二叶片312的径向延伸线，第二叶片312的径向延伸线与轮盘311相交处轮盘311的切线。即扭转角度表示了第二叶片312相对于轮盘311的径向倾斜的程度。扭转角度的设置，有利于气流在离心力的作用下从罩体21顺利的流向静叶片扩散器。在一些实施例中，叶轮31可以采用高强度航空铝一体加工成形，并通过表面处理工艺获得较低的表面粗糙度和抗腐蚀能力。较小的表面粗糙度，可以减少气流阻力。

在一些实施例中，如图2和图7所示，离心风机还可以包括集流器40和电机50。其中，集流器40连接在静叶片扩散器20的第二端，集流器40内部具有沿第一方向延伸的第三空腔41。即第三空腔41和第二空腔211在第一方向上连通，第三空腔41相比第二空腔211更远离风机的蜗壳10。第三空腔41具有与第二空腔211相邻的出口和与出口相对的入口，第三空腔41垂直第一方向的横截面积从入口向出口减小；这里的减小可以是逐步减小，也可以是一段或多段维持不变，维持不变的一段可以在中间段，也可以在末段，相邻段之间光滑连接。例如，第三空腔41的纵截面形状可以是梯形、喇叭形等，也可以是多个形状的组合，例如梯形和矩形的组合。这样，集流器40的入口面积较大，随之流道面积逐渐平滑降低，使得集流效率增加。与直线型相比，从入口向出口减小的形状可以避免入口“涡流区域”的形成，从而使得气流均匀加速进入风机。在一些实施例中，集流器40可以通过基于流体力学的仿真软件获得集流效率更高的入口形状。

在一些实施例中，集流器40靠近入口的表面部分的切线与第一方向的夹角可以随到入口的距离减小而减小。即横截面积从入口向出口逐渐减小的喇叭形，并且减少的幅度可以递减，这样，喇叭形靠近入口的一段变化比较大，远离入口的变化比较小，即喇叭口有点外翻。经过仿真软件计算，喇叭型与直线型相比，风机的工作效率提高了5％。这里，“涡流区域”，是指气体流入过程中，因为集流器40内壁或其它部分的形状原因，使气流产生涡流，即气流产生圆形或椭圆形的循环轨迹，相比朝一个方向延伸的轨迹，循环轨迹会导致气流损失能量，降低集流效率。经试验，集流器40的形状如果设置有直角拐弯等非光滑连接段，会产生“涡流区域”，大大影响集流效率。

如图2和图7所示，电机50可以设置在第三空腔41内并靠近出口，电机50与集流器40固定。电机50用于驱动叶轮31转动，如图8所示，电机的输出轴51向叶轮31的一端(图2中为向下)伸出，穿过第三空腔41和第二空腔211固定于叶轮31。并且，电机的输出轴51还延伸至底盘32，通过轴承60可转动的连接于底盘32。这里的电机的输出轴51和叶轮31的固定可以是过盈配合，即叶轮31中心开设有安装电机的输出轴51的通孔，通孔的内径小于电机的输出轴51的外径。这里的电机的输出轴51，可以是上文所述的转轴。在一些实施例中，电机50通过止口定位在集流器40后安装，使电机的安装位置更准确。集流器40和罩体21也通过止口定位后安装，使两者的同心度更高。集流器40和罩体21的内壁均通过表面处理工艺获得较低的表面粗糙度和抗腐蚀能力。

在一些实施例中，如图2和图8所示，电机50可以为直流无刷电机50，电机50内部集成了带霍尔板的控制器、温度传感器，通过脉冲宽度调制(PWM，Pulse width modulation)实现电机50调速，电机50的额定转速为15000rpm，防护等级IP68，考虑到高空低温低气压的环境，电机50采用钕铁硼(NdFeB)永磁材料以克服高速永磁电机大气隙的影响。这里，霍尔板是指磁场传感器，通过检测电机50的磁场，可以更好的控制电机50性能。脉冲宽度调制是一种调速方式，具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。钕铁硼材料的磁能积很大，即能产生很大的磁场，利于提高电机50性能。气隙是定子和转子的间隙，高转速的电机50，由于离心力比较大，需要更大的气隙，但是气隙大，会降低电机50效率，因此通过钕铁硼很大的磁场加以克服。在一些实施例中，电机的输出轴51可以由40Cr制成，使得电机的输出轴51有更好的刚性。

在一些实施例中，如图8所示，离心风机还可以包括轴承60和弹性件70。其中，轴承60的内圈套设在电机的输出轴51上且外圈固定在底盘32上；电机的输出轴51连同叶轮31可相对底盘32转动，且转动阻力小。在一些实施例中，轴承60可以是低温轴承，并使用低温润滑脂。电机的输出轴51和轴承60的固定可以是过盈配合。在一些实施例中，轴承60可以是滚珠球轴承。如图8所示，弹性件70抵接在轴承60的外圈和底盘32之间。在一些实施例中，弹性件70可以波形弹簧。弹性件70可以对轴承60进行预紧，可以有效减少由于温度变化导致的不同材料变形量差异导致的配合问题，提高风机运行的稳定性。

在一些实施例中，如图2和图9所示，离心风机还可以包括整流件80，整流件80设置在第一空腔11内并连接在底盘32与叶轮31相背的一侧，整流件80沿第一方向延伸。整流件80用于配合蜗壳10，引导从静叶片扩散器20流出的气流从径向逐步转变为轴向，并且避免径向的相对两端的气流相互碰撞，降低气流能量，即降低风机效率。如图2和图10所示，整流件80垂直第一方向的横截面积从靠近底盘32向远离底盘32减小。这样，静叶片扩散器20流出的气流首先接触到整流件80的是一段弧面，使得气流从径向转变为轴向更为顺畅。整流件80的外表面为光滑曲面，以与蜗壳10之间形成流道。气流在流动过程中，阻力更小。并且，气流在通过整流件80与蜗壳10之间形成的流道时，气流的运动轨迹是螺旋状的，即旋转流出蜗壳，相比直线移动的气流，可以减小对飞艇阀门的冲击，获得更高的效率。在一些实施例中，整流件80可以通过基于流体力学的仿真软件获得阻力更小的形状。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于平流层的离心风机，其特征在于，包括：

蜗壳，内部具有第一空腔，所述第一空腔沿第一方向贯穿所述蜗壳；

静叶片扩散器，包括在所述第一方向上延伸的罩体和连接在罩体的一端的叶栅结构；其中，所述罩体内部具有沿所述第一方向贯穿所述罩体的第二空腔，所述罩体部分位于所述第一空腔内且所述罩体与所述蜗壳固定，所述叶栅结构设置在所述第二空腔的位于所述第一空腔内的第一端，所述罩体在所述第一方向的第二端为所述罩体与所述第一端相对的开口端，所述第二端伸出所述蜗壳；所述叶栅结构包括多个沿所述第一方向延伸且绕所述罩体的周向边缘间隔分布的第一叶片；所述第一叶片远离所述罩体的下边缘呈贝塞尔曲线延伸；所述第一叶片的安装角为25.5度-35.5度；

动叶轮组件，设置在所述第二空腔内，所述动叶轮组件包括在第一方向上依次连接的叶轮和底盘，所述叶轮能够绕所述第一方向转动，所述底盘位于所述第二空腔的所述第一端，所述叶栅结构环绕所述底盘设置，以使气流依次经过所述叶轮和所述叶栅结构；

集流器，连接在所述静叶片扩散器的所述第二端，所述集流器内部具有沿所述第一方向延伸的第三空腔，所述第三空腔具有与所述第二空腔相邻的出口和与所述出口相对的入口，所述第三空腔垂直所述第一方向的横截面积从所述入口向所述出口减小；

电机，设置在所述第三空腔内并靠近所述出口，所述电机与所述集流器固定。

2.根据权利要求1所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，所述罩体在垂直所述第一方向的横截面积从第二端向所述第一端逐渐增大；所述第一叶片从内缘向外缘相对于罩体的径向倾斜设置，且相邻第一叶片之间的第一流道面积从内缘向外缘增大。

3.根据权利要求2所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，多个所述第一叶片的内缘位于第一圆圈，多个第一叶片的外缘位于第二圆圈，所述第一圆圈和所述第二圆圈为绕第一方向的同心圆。

4.根据权利要求2所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，所述叶轮包括：

轮盘，环绕所述第一方向并从所述第二端延伸至所述第一端，所述轮盘与所述底盘可转动的连接；

多个第二叶片，固定于所述轮盘的表面，并沿所述轮盘的圆周方向均匀分布，相邻的所述第二叶片之间的第二流道面积从所述第二端向所述第一端逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，所述第二叶片包括周向上依次相邻设置的长叶片和短叶片，所述长叶片和所述短叶片的扭转方向相同，所述长叶片在所述第一方向上的延伸长度大于所述短叶片在所述第一方向上的延伸长度。

6.根据权利要求4所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，所述第二叶片为三元扭叶片，且所述第二叶片的厚度从所述第一端向所述第二端逐渐增大。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，所述第二叶片的第二端的扭转角度为28.9~40.6度，所述第二叶片的第一端的扭转角度为49~52度。

8.根据权利要求1所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，所述集流器靠近所述入口的表面部分的切线与所述第一方向的夹角随到所述入口的距离减小而减小。

9.根据权利要求1所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，其特征在于，所述离心风机还包括：

轴承，内圈套设在所述电机的输出轴上且外圈固定在所述底盘上；

弹性件，抵接在所述轴承的所述外圈和所述底盘之间。

10.根据权利要求1所述的用于平流层的离心风机，其特征在于，所述离心风机还包括：

整流件，设置在所述第一空腔内并连接在所述底盘与所述叶轮相背的一侧，所述整流件沿所述第一方向延伸，所述整流件垂直所述第一方向的横截面积从靠近所述底盘向远离所述底盘减小；所述整流件的外表面为光滑曲面，以与所述蜗壳之间形成流道。