CN115788950A - 一种非对称叶轮及多翼离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离心风机技术领域，尤其是涉及一种非对称叶轮及多翼离心风机。非对称叶轮包括轮毂、前盘和叶片，轮毂和前盘之间周向分布有多个叶片；多个叶片沿周向分为多个叶片周期，位于同叶片周期内叶片的叶片出口角相同，相邻叶片周期内叶片之间叶片出口角不同。通过改变叶片的出口角在叶轮周向分布的对称性，达到改变气流在叶轮流道出口对蜗舌冲击的周期性目的，降低多翼离心风机的旋转噪声。

Description

一种非对称叶轮及多翼离心风机

技术领域

本发明涉及离心风机技术领域，尤其是涉及一种非对称叶轮及多翼离心风机。

背景技术

伴随工业化程度的提高，噪声污染己经成为人类所面临的一个重要的环境问题。噪声不仅影响人们的正常休息、学习及工作，而且还可以严重危害人体健康，诱发多种疾病。多翼离心风机是离心式通风机的一种，属于叶片风机。这种风机叶轮的主要特点是采用直径比大，相对宽度大的前向叶片，而且叶片数目很多。风机作为一种通用机械，主要应用在矿井、地下工程的通风，锅炉通风和引风，化工厂高温腐蚀气体的排送，空调和防护设备的通风等方面。多翼离心风机应用最广泛的就是空调行业。随着国内空调产业的飞速发展，对风机的小型化、低噪声、高效率提出了越来越高的要求。随着人们生活水平的口益提高，对空调器的品质包括制冷(热)量和噪声两个指标的要求也越来越高，而多翼离心通风机是影响空调器品质的关键因素，其性能的优劣必然会对空调器整体品质产生重大影响。

风机噪声中占主要地位的是空气动力噪声，而空气动力噪声主要由旋转噪声和湍流噪声两部分组成。旋转噪声是一种离散噪声，其频率为叶片通过频率及其谐波，而湍流噪声是一种宽频噪声，其频谱是一宽带连续谱，一般而言，离散噪声超过连续部分5～10dB，尤其是对于小蜗舌间隙和高转速的情况更是如此。因此旋转噪声在风机噪声中占最主要成分。旋转噪声产生的根源主要在于叶轮出口存在尾迹，气流的速度和压力分布不均匀，这种不均匀的气流作用在蜗舌上，形成随时间变化而变化的脉动力，导致旋转噪声产生。

以往的多翼离心风机低噪声设计，大多会对风机的性能带来较大的损失，同时也给叶轮结构的加工带来困难。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种非对称叶轮，该非对称叶轮能够解决现有技术中因降噪导致的风机性能损失的问题。

本发明提供了一种非对称叶轮，其包括轮毂、前盘和叶片，轮毂和前盘之间周向分布有多个叶片；

多个叶片沿周向分为多个叶片周期，位于同叶片周期内叶片的叶片出口角相同，相邻叶片周期内叶片之间叶片出口角不同。

优选的，对应叶片的出口角度来区分，叶轮被分成多个叶轮周期，每个叶轮周期在周向占据的角度相同。

优选的，按照叶片的出口角度来区分，叶轮被分成的周期个数不低于3个。

优选的，所述叶轮被分成的周期个数为3～9个。

优选的，相邻叶片周期内叶片数量不相等。

优选的，不同叶片周期内叶片出口角之间不低于2°。

优选的，不同叶片周期内的叶片出口角度之差位于2～10°之间。

优选的，某一叶片周期其不同的两个相邻周期间的出口角差异不相同。

一种多翼离心风机，其包括如以上所述的叶轮，蜗壳、集流器和蜗舌。

优选的，所述蜗舌为直蜗舌或倾斜蜗舌。

有益效果：

通过改变叶片的出口角在叶轮周向分布的对称性，达到改变气流在叶轮流道出口对蜗舌冲击的周期性目的，降低多翼离心风机的旋转噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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为本发明具体实施方式提供的多翼离心风机的结构示意图；

图2a为本发明具体实施方式提供的多翼离心风机的侧视图；

图2b为图2a“A-A向”剖视图；

图3为本发明中非对称叶轮的结构示意图；

图4为本发明中非对称叶轮的叶片出口角分布示意图。

附图标记说明：

1：蜗壳；2：叶轮；3：集流器；4：轮毂；5：叶片；6：前盘；7：蜗舌。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

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"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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，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发明中的具体含义。

以下结合附图对本申请做进一步详细说明。

图1至图4所示，本实施方式提供了一种非对称叶轮，叶轮2包括轮毂4、前盘6和叶片5，轮毂4和前盘6之间周向分布有多个叶片5。

多个叶片5沿周向分为多个叶片周期，位于同叶片周期内叶片的叶片出口角相同，相邻叶片周期内叶片之间叶片出口角不同。

非对称叶轮是指叶轮2周向的叶片5呈周向非对称性出口角设计，非对称性出口角是指按照相邻叶片之间出口角差异来区分，叶片沿着周向分为多个周期，每个周期内的叶片出口角相同，但是相邻周期间内的叶片之间叶片出口角不相同。

叶片周期的划分方式为：将周向分布的叶片依次划分为不同周期(区间)，每个周期内均包括若干个叶片。

本实施方式中，通过改变叶片5的出口角在叶轮2周向分布的对称性，达到改变气流在叶轮流道出口对蜗舌7冲击的周期性目的，降低多翼离心风机的旋转噪声。

多翼离心风机的旋转噪声即为由叶片出口流道甩出的空气中撞击蜗舌7产生的噪声，旋转噪声在叶片5出口的气流与蜗舌7撞击时的噪声最大。

具体的，对于出口角度相同的风机叶轮，每一个叶轮中流道出口的气流与蜗舌7撞击时产生的强度和相位相同，那么相邻两个叶片5流道出口的气流撞击蜗舌7时的具有相同的相位差导致每个流道出口的气流与蜗舌57撞击时的噪声将会与前一个产生的叠加，使得旋转频率下的脉动强度不断叠加增强，以致旋转噪声增大。

旋转噪声频率为叶片2数量与叶轮每秒内转速的乘积。

本申请中，由于相邻叶片周期内两个叶片5的出口安装角不同导致的对蜗舌的冲击强度不同，因此相邻周期内的叶片5出口气流冲击蜗舌7产生的噪声频率不同。所以在相邻周期内，由于叶片5流道出口气流冲击蜗舌7产生的噪声无法叠加，从而降低了多翼离心风机的旋转噪声。

本发明中所述的非对称叶轮2，在单个周期内，虽然叶片5出口安装角相等，但是叶片5个数少，所以与常规多翼离心风机旋转噪声的频率相比，由此产生的噪声频率会降低，从而导致风机噪声频带的转移。同时相间隔周期的叶片出口角相同，所以产生的噪声声压级幅值会相同，但是会与其他叶片数相同周期内的噪声存在一个相位差，不会发生明显的声波叠加现象。

进一步的，在多翼离心风机旋转的过程中，若相隔周期内叶片5出口产生的蜗舌7冲击噪声的相位差相反，则会导致声波在叠加的过程中相互削弱，从而降低了风机的噪声强度。

叶轮2的叶片出口角指的是叶片的气流出口安装角，即，叶轮外径处叶片的出口角度，如图2和图4所示的夹角θ。通过叶片安装角的不同来降低不同叶片出口对风机蜗舌7产生的周期性冲击。

按照叶片的出口角度来区分，叶轮被分成多个叶轮周期，每个叶轮周期在周向占据的角度相同，按照叶片的出口角度来区分，叶轮被分成的叶轮周期个数不低于3个，其取值范围为3～9。如图4所示，叶轮被分为4个叶轮周期，4个周期分别为A₁、A₂、A₃、A₄。在A₁、A₂、A₃、A₄四个叶轮周期内，每个叶轮周期均对应的设置有多个叶片，每个叶轮周期内的多个叶片构成一个叶片周期。在图4中，A₁、A₂、A₃、A₄四个叶片周期中对应的叶片出口角度分别为θ₂、θ₁、θ₄、θ₃。

无论叶片周期，还是叶轮周期均为人为划定的一个周期，并且叶片周期和叶轮周期是一一对应关系。

每个叶片周期内的叶片出口角相等，对风机叶轮的动平衡性没有影响，在保证叶轮动平衡性叶片旋转做功的同时，增加了叶轮设计的可操作性。

相邻叶片周期内的叶片出口角不相等，且叶片数不相等。方式实现周向的非对称性，这种非对称方式有利于风机叶轮的设计和相邻周期内叶片出口流场差异的控制。

对于叶片5加工，对叶片的材料和加工没有没有特殊要求，具有材料和加工的普适性特点。

相邻周期内的叶片出口角之差不低于2°，叶片在叶轮周向的非对称分布通过调整相邻周期内叶片出口角度的不同来实现。并且，不同周期内的叶片出口角度之差一般位于2～10°之间，并且不同的两个相邻周期间的出口角差异不相同。相邻周期间叶片出口角度差值控制在2～10°以内，避免了周期过渡时的叶片出口角度差过大，对叶轮产生的反作用气动力差距过大导致叶轮的周期性振动。

在本实施方式中，还提供了一种多翼离心风机，其包括如以上所述的叶轮2，蜗壳1、集流器3和蜗舌7。

在本实施方式中，对所述蜗舌7的结构没有要求，可以为直蜗舌，也可以为带一定角度的倾斜蜗舌。

综上所述，一种基于非对称叶轮的多翼离心风机。为了降低离心风机的气动噪声，离心风机中的叶轮采用周向非对称叶片出口安装角设计分布的方式，降低叶片流道出口气流对蜗舌的周期性冲刷；叶轮被分成的周期个数为偶数3～9，每个周期内的叶片间距出口角相等，对角分布的周期内的叶片具有相同的分布。该风机叶轮具有动平衡好的特点。克服现有多翼离心风机气动噪声大的特点，并且现有降噪方法的气动噪声降噪量低、气动性能损失大和加工困难等特点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种非对称叶轮，其特征在于，包括轮毂、前盘和叶片，轮毂和前盘之间周向分布有多个叶片；

多个叶片沿周向分为多个叶片周期，位于同叶片周期内叶片的叶片出口角相同，相邻叶片周期内叶片之间叶片出口角不同。

2.根据权利要求1所述的非对称叶轮，其特征在于，对应叶片的出口角度来区分，叶轮被分成多个叶轮周期，每个叶轮周期在周向占据的角度相同。

3.根据权利要求2所述的非对称叶轮，其特征在于：按照叶片的出口角度来区分，叶轮被分成的周期个数不低于3个。

4.根据权利要求3所述的非对称叶轮，其特征在于，所述叶轮被分成的周期个数为3～9个。

5.根据权利要求1所述的非对称叶轮，其特征在于：相邻叶片周期内叶片数量不相等。

6.根据权利要求1所述的非对称叶轮，其特征在于，不同叶片周期内叶片出口角之间不低于2°。

7.根据权利要求6所述的非对称叶轮，其特征在于，不同叶片周期内的叶片出口角度之差位于2～10°之间。

8.根据权利要求6或7所述的非对称叶轮，其特征在于，某一叶片周期其不同的两个相邻周期间的出口角差异不相同。

9.一种多翼离心风机，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的叶轮，蜗壳、集流器和蜗舌。

10.根据权利要求9所述的多翼离心风机，其特征在于，所述蜗舌为直蜗舌或倾斜蜗舌。

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