CN114754023B - 叶片、叶轮和后向离心风机 - Google Patents

叶片、叶轮和后向离心风机 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种用于后向离心风机的叶片、叶轮和后向离心风机。叶片包括前缘和尾缘。前缘具有将前缘长度四等分的前缘点，尾缘具有将尾缘长度四等分的尾缘点。前缘半径比RL满足：其中0.8＜a＜1.5,0.2＜b＜0.5,0.15＜c＜0.45。对于起始尾缘点、终止尾缘点、第一尾缘点、第二尾缘点和第三尾缘点中的任一点，尾缘半径比RT满足：其中0.5＜S1＜1,0.8＜S2＜1.6,0.6＜S3＜1.2,0.05＜S4＜0.15。本申请的叶片能够改善吸力面的气流分离情况，使吸力面上的气流不分离，从而消除涡流的产生，降低流体涡流损耗，提升风机效率。

Description

叶片、叶轮和后向离心风机
技术领域
本申请涉及叶片领域，尤其涉及用于后向离心风机的叶片。
背景技术
现有技术中，用于后向离心风机的叶片表面流动分离严重，形成涡流，因此叶片的气动性能较低，噪声较大。
发明内容
本申请的示例性实施例可以解决至少一些上述问题。根据本申请的第一方面，本申请提供一种用于后向离心风机的叶片，所述叶片包括前缘和尾缘。所述前缘具有起始前缘点和终止前缘点，并且具有在所述起始前缘点和所述终止前缘点之间依次布置的第一前缘点、第二前缘点和第三前缘点，所述第一前缘点、所述第二前缘点和所述第三前缘点能够将所述前缘的长度四等分。所述尾缘具有起始尾缘点和终止尾缘点，并且具有在所述起始尾缘点和所述终止尾缘点之间依次布置的第一尾缘点、第二尾缘点和第三尾缘点，所述第一尾缘点、所述第二尾缘点和所述第三尾缘点能够将所述尾缘的长度四等分。在所述叶片的俯视图中，所述叶片具有旋转中心点，所述旋转中心点为后向离心风机轴线在俯视图中的投影，前缘半径比RL为所述前缘上的任一点到所述旋转中心点之间的距离与所述终止前缘点到所述旋转中心点之间的距离的比值，尾缘半径比RT为所述尾缘上的任一点到所述旋转中心点之间的距离与所述终止尾缘点到所述旋转中心点之间的距离的比值，前缘角度比AL为所述前缘上的任一点与所述旋转中心点与所述起始前缘点形成的夹角与所述终止前缘点与所述旋转中心点与起始前缘点形成的夹角的比值，尾缘角度比AT为所述尾缘上的任一点与所述旋转中心点与所述起始尾缘点形成的夹角与所述终止尾缘点与所述旋转中心点与起始尾缘点形成的夹角的比值。对于所述起始前缘点、所述终止前缘点、所述第一前缘点、所述第二前缘点和所述第三前缘点中的任一点，所述前缘半径比RL满足：其中0.8＜a＜1.5,0.2＜b＜0.5,0.15＜c＜0.45。对于所述起始尾缘点、所述终止尾缘点、所述第一尾缘点、所述第二尾缘点和所述第三尾缘点中的任一点，尾缘半径比RT满足：/>其中0.5＜S1＜1,0.8＜S2＜1.6,0.6＜S3＜1.2,0.05＜S4＜0.15。
根据上述第一方面的叶片,在从所述前缘至所述尾缘的横截面上，从所述前缘至所述尾缘的连线为定位线，在所述定位线上具有在所述前缘至所述尾缘之间依次布置的第一点、最值点和第二点.其中，所述第一点对应的第一点叶片厚度Hf和所述第一点到所述前缘的距离Lf满足：0.45＜Hf/Hmax＜0.6,0.2＜Lf/L＜0.35。其中，所述第二点对应的第二点叶片厚度Hl和所述第二点到所述前缘的距离Ll满足：0.6＜Hl/Hmax＜0.8,0.6＜L1/L＜0.8。其中，所述最值点到所述前缘的距离Lmax和所述定位线的长度L满足：0.4＜Lmax/L＜0.55。
根据上述第一方面的叶片,所述最值点对应的最值点叶片厚度Hmax满足：3mm＜Hmax＜8mm。
根据本申请的第二方面，本申请提供一种叶轮，其包括前盖板、后盖板和上述叶片。所述叶片设置在所述前盖板和所述后盖板之间，并与所述前盖板和所述后盖板连接，所述叶片之间形成风道，并与所述前盖板通道流体连通，从而使得流体能够通过所述前盖板通道进入所述叶轮后，从所述风道流出。
根据本申请的第三方面，本申请提供一种后向离心风机，其包括集风口件和上述叶轮。所述集风口件限定集风口通道。所述集风口件设置在所述叶轮的上方，并且所述集风口通道与所述前盖板通道流体连通，从而使得流体能够从所述集风口通道流入所述前盖板通道。
根据上述第三方面的后向离心风机，所述集风口件具有集风口入口端和集风口出口端，所述集风口出口端能够容纳在所述集风口通道中。
根据上述第三方面的后向离心风机，所述后向离心风机的高度H和所述后盖板的直径D满足：0.55＜H/D＜0.7。
本申请的叶片能够改善吸力面的气流分离情况，使吸力面上的气流不分离，从而消除涡流的产生，降低流体涡流损耗，提升风机效率。
附图说明
本申请特征和优点可通过参照附图阅读以下详细说明得到更好地理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1A是本申请的后向离心风机的立体图；
图1B是图1A所示的后向离心风机的轴向剖视图；
图2是图1A所示的集风口件的立体图；
图3是图1A所示的前盖板的立体图；
图4A是图1A所示的叶片的正视图；
图4B是图1A所示的叶片的俯视图；
图4C是图1A所示的叶片的剖视图；
图5A是现有技术中叶片的流体仿真图；
图5B是本申请的叶片的流体仿真图；
图6A是现有技术中叶片的放大的流体仿真图；
图6B是本申请的叶片的放大的流体仿真图。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本发明中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、等方向或方位性的描述本发明的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。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。在以下的附图中，同样的零部件使用同样的附图号，相似的零部件使用相似的附图号。
图1A是本申请的后向离心风机100的立体图。图1B是图1A所示的后向离心风机100的轴向剖视图。如图1A-1B所示，离心风机100包括集风口件102和叶轮。集风口件102设置在叶轮的上方，并与叶轮相连接。叶轮包括前盖板112、数个叶片114和后盖板116。数个叶片114设置在前盖板112和后盖板116之间。
图2是图1A所示的集风口件102的立体图。如图2所示，集风口件102包括集风口主体202和凸缘204。集风口主体202大致为喇叭形，其具有集风口件轴线X1。集风口主体202具有上下延伸贯穿的中空部，从而限定集风口通道206。集风口主体202的顶部为直径较大的集风口入口端，集风口主体202的底部为直径较小的集风口出口端。流体能够从集风口入口端流动至集风口出口端。凸缘204设置在集风口入口端，并从集风口入口端的外边缘处沿径向方向向外延伸形成。
图3是图1A所示的前盖板112的立体图。如图3所示，前盖板112大致为喇叭形，其具有前盖板轴线X2。前盖板112具有上下延伸贯穿的中空部，从而限定前盖板通道306。前盖板通道306的顶部具有外直径。顶部的外直径略大于集风口主体202的底部的直径，以使得集风口主体202的底部能够容纳在前盖板112中，流体能够从集风口入口端流入前盖板通道306。
如图1A-1B所示，后盖板116大致为圆盘，其具有直径D。数个叶片114设置在前盖板112和后盖板116之间，并沿周向均匀设置。集风口件轴线X1、前盖板轴线X2和后盖板116的轴线X共轴设置。为了描述简便，在下文中将后盖板116的轴线X称为后向离心风机轴线X。数个叶片114中的每一个与前盖板112和后盖板116连接。数个叶片114中的每一个绕后向离心风机轴线X转动。数个叶片114中的相邻的两个叶片114之间形成风道122。风道122与前盖板通道306流体连通，从而使得流体能够通过集风口入口端流入后依次通过集风口通道206和前盖板通道306后从风道122流出。后向离心风机100具有高度H。
图4A是图1A所示的叶片114的正视图，图4B是图1A所示的叶片114的俯视图，图4C是图1A所示的叶片114的剖视图。其中，叶片114的俯视图是指沿后向离心风机轴线X向下形成的投影。叶片114的剖视图是指沿垂直于后向离心风机轴线X的面剖切而形成的剖面，即，显示了从前缘402至尾缘404的横截面。如图4A-4B所示，叶片114包括前缘402和尾缘404。流体从前缘402流向尾缘404。叶片114还包括上连接边缘406和下连接边缘408。上连接边缘406用于与集风口件102连接，下连接边缘408用于与后盖板116连接。前缘402具有起始前缘点L0和终止前缘点L4。其中，起始前缘点L0为前缘402和下连接边缘408的连接点。终止前缘点L4为前缘402和上连接边缘406的连接点。起始前缘点L0和终止前缘点L4之间依次布置的第一前缘点L1、第二前缘点L2和第三前缘点L3。第一前缘点L1、第二前缘点L2和第三前缘点L3能够将前缘402的长度四等分。相似地，尾缘404具有起始尾缘点T0和终止尾缘点T4，并且具有在起始尾缘点T0和终止尾缘点T4之间依次布置的第一尾缘点T1、第二尾缘点T2和第三尾缘点T3。第一尾缘点T1、第二尾缘点T2和第三尾缘点T3能够将尾缘404的长度四等分。
在图4B所示的叶片114的俯视图中，叶片114具有旋转中心点O。旋转中心点O为后向离心风机轴线X在俯视图中的投影。叶片114的前缘402上的每一点具有前缘半径比RL、尾缘半径比RT、前缘角度比AL和尾缘角度比AT。具体来说，前缘半径比RL为前缘402上的任一点到旋转中心点之间的距离与终止前缘点L4到旋转中心点之间的距离的比值。尾缘半径比RT为尾缘404上的任一点到旋转中心点之间的距离与终止尾缘点T4到旋转中心点之间的距离的比值，前缘角度比AL为前缘402上的任一点与旋转中心点O与起始前缘点L0形成的夹角与终止前缘点L4与旋转中心点O与起始前缘点L0形成的夹角的比值，尾缘角度比AT为尾缘404上的任一点与旋转中心点O与起始尾缘点T0形成的夹角与终止尾缘点4与旋转中心点O与起始尾缘点T0形成的夹角的比值。对于起始前缘点L0、终止前缘点L4、第一前缘点L1、第二前缘点L2和第三前缘点L3中的任一点，前缘半径比RL满足：其中0.8＜a＜1.5,0.2＜b＜0.5,0.15＜c＜0.45。对于起始尾缘点T0、终止尾缘点T4、第一尾缘点T1、第二尾缘点T2和第三尾缘点T3中的任一点，尾缘半径比RT满足：/>其中0.5＜S1＜1,0.8＜S2＜1.6,0.6＜S3＜1.2,0.05＜S4＜0.15。
此外，在图4C所示的叶片114的剖视图中，前缘402至尾缘404的连线为定位线。在定位线上具有在前缘402至尾缘404之间依次布置的第一点、最值点和第二点。第一点对应的第一点叶片厚度Hf和第一点到前缘402的距离Lf满足：0.45＜Hf/Hmax＜0.6,0.2＜Lf/L＜0.35。第二点对应的第二点叶片厚度Hl和第二点到前缘402的距离Ll满足：0.6＜Hl/Hmax＜0.8,0.6＜Ll/L＜0.8。最值点到前缘402的距离Lmax和定位线的长度L满足：0.4＜Lmax/L＜0.55。作为一个示例，叶片114的最值点对应的最值点叶片厚度Hmax满足：3mm＜Hmax＜8mm。
作为一个示例，a＝1.1，b＝0.35，c＝0.3，AL0＝0，AL1＝0.12，AL2＝0.56，AL3＝0.88，AL4＝1，RL0＝0.75，RL1＝0.797，RL2＝0.921，RL3＝0.978，RL4＝1，S1＝0.86，S2＝1.2，S3＝1，S4＝0.1，AT0＝0，AT1＝0.46，AT2＝0.71，AT3＝0.84，AT4＝1，RT0＝0.86，RT1＝0.862，RT2＝0.878，RT3＝0.917，RT4＝1。
叶片114还包括压力面和吸力面。压力面和吸力面都由前缘402、上连接边缘406、尾缘404和下连接边缘408围合形成。压力面背离后向离心风机轴线X，吸力面朝后向离心风机轴线X。在传统的后向离心风机中，吸力面表面的流体容易分离，从而产生涡流，增加流体涡流损耗，降低风机效率。本申请的叶片114能够改善吸力面的气流分离情况，使吸力面上的气流不分离，从而消除涡流的产生，降低流体涡流损耗，提升风机效率。
此外，本申请的后向离心风机100的高度H和后盖板116的直径D满足：0.55＜H/D＜0.7。由此，后向离心风机100能够进一步满足风量及压升。
图5A是现有技术中叶片的流体仿真图，图5B是本申请的叶片114的流体仿真图。图6A是现有技术中叶片的放大的流体仿真图，图6B是本申请的叶片114的放大的流体仿真图。从图中可以看出，在图片中以椭圆形圈出的位置中，图5A和图6A中能够看到明显的涡流，而图5B和图6B中几乎无涡流。
尽管已经结合以上概述的实施例的实例描述了本公开，但是对于本领域中至少具有普通技术的人员而言，各种替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案，无论是已知的或是现在或可以不久预见的，都可能是显而易见的。另外，本说明书中所描述的技术效果和/或技术问题是示例性而不是限制性的；所以本说明书中的披露可能用于解决其他技术问题和具有其他技术效果和/或可以解决其他技术问题。因此，如上陈述的本公开的实施例的实例旨在是说明性而不是限制性的。在不背离本公开的精神或范围的情况下，可以进行各种改变。因此，本公开旨在包括所有已知或较早开发的替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案。

Claims (7)

1.一种用于后向离心风机的叶片(114)，其特征在于，所述叶片(114)包括：
前缘(402)，所述前缘(402)具有起始前缘点(L0)和终止前缘点(L4)，并且具有在所述起始前缘点和所述终止前缘点之间依次布置的第一前缘点(L1)、第二前缘点(L2)和第三前缘点(L3)，所述第一前缘点(L1)、所述第二前缘点(L2)和所述第三前缘点(L3)能够将所述前缘(402)的长度四等分；以及
尾缘(404)，所述尾缘(404)具有起始尾缘点(T0)和终止尾缘点(T4)，并且具有在所述起始尾缘点(T0)和所述终止尾缘点(T4)之间依次布置的第一尾缘点(T1)、第二尾缘点(T2)和第三尾缘点(T3)，所述第一尾缘点(T1)、所述第二尾缘点(T2)和所述第三尾缘点(T3)能够将所述尾缘(404)的长度四等分；
在所述叶片(114)的俯视图中，所述叶片(114)具有旋转中心点(O)，所述旋转中心点(O)为后向离心风机轴线在俯视图中的投影，前缘半径比RL为所述前缘(402)上的任一点到所述旋转中心点之间的距离与所述终止前缘点(L4)到所述旋转中心点之间的距离的比值，尾缘半径比RT为所述尾缘(404)上的任一点到所述旋转中心点之间的距离与所述终止尾缘点(T4)到所述旋转中心点之间的距离的比值，前缘角度比AL为所述前缘(402)上的任一点与所述旋转中心点(O)与所述起始前缘点(L0)形成的夹角与所述终止前缘点(L4)与所述旋转中心点(O)与起始前缘点(L0)形成的夹角的比值，尾缘角度比AT为所述尾缘(404)上的任一点与所述旋转中心点(O)与所述起始尾缘点(T0)形成的夹角与所述终止尾缘点(T4)与所述旋转中心点(O)与起始尾缘点(T0)形成的夹角的比值；
对于所述起始前缘点(L0)、所述终止前缘点(L4)、所述第一前缘点(L1)、所述第二前缘点(L2)和所述第三前缘点(L3)中的任一点，所述前缘半径比RL满足：其中0.8＜a＜1.5,0.2＜b＜0.5,0.15＜c＜0.45；
对于所述起始尾缘点(T0)、所述终止尾缘点(T4)、所述第一尾缘点(T1)、所述第二尾缘点(T2)和所述第三尾缘点(T3)中的任一点，尾缘半径比RT满足：其中0.5＜S1＜1,0.8＜S2＜1.6,0.6＜S3＜1.2,0.05＜S4＜0.15。
2.如权利要求1所述的用于后向离心风机的叶片(114)，其特征在于：
在从所述前缘(402)至所述尾缘(404)的横截面上，从所述前缘(402)至所述尾缘(404)的连线为定位线，在所述定位线上具有在所述前缘(402)至所述尾缘(404)之间依次布置的第一点、最值点和第二点；
其中，所述第一点对应的第一点叶片厚度Hf和所述第一点到所述前缘(402)的距离Lf满足：0.45＜Hf/Hmax＜0.6,0.2＜Lf/L＜0.35；
其中，所述第二点对应的第二点叶片厚度Hl和所述第二点到所述前缘(402)的距离Ll满足：0.6＜Hl/Hmax＜0.8,0.6＜Ll/L＜0.8；
其中，所述最值点到所述前缘(402)的距离Lmax和所述定位线的长度L满足：0.4＜Lmax/L＜0.55。
3.如权利要求2所述的用于后向离心风机的叶片(114)，其特征在于：
所述最值点对应的最值点叶片厚度Hmax满足：3mm＜Hmax＜8mm。
4.一种叶轮，其特征在于，所述叶轮包括：
前盖板(112)，所述前盖板(112)限定前盖板通道(306)；
后盖板(116)；以及
至少两个如权利要求1-3中任一项所述的叶片(114)，所述叶片(114)设置在所述前盖板(112)和所述后盖板(116)之间，并与所述前盖板(112)和所述后盖板(116)连接，所述叶片(114)之间形成风道(122)，并与所述前盖板通道(306)流体连通，从而使得流体能够通过所述前盖板通道(306)进入所述叶轮后，从所述风道(122)流出。
5.一种后向离心风机，其特征在于，所述后向离心风机包括：
集风口件(102)，所述集风口件(102)限定集风口通道(206)；以及
如权利要求4所述的叶轮，所述集风口件(102)设置在所述叶轮的上方，并且所述集风口通道(206)与所述前盖板通道(306)流体连通，从而使得流体能够从所述集风口通道(206)流入所述前盖板通道(306)。
6.如权利要求5所述的后向离心风机，其特征在于：
所述集风口件(102)具有集风口入口端和集风口出口端，所述集风口出口端能够容纳在所述集风口通道(206)中。
7.如权利要求6所述的后向离心风机，其特征在于：
所述后向离心风机的高度H和所述后盖板(116)的直径D满足：0.55＜H/D＜0.7。
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