CN116292394B - 一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通风设备技术领域，尤其涉及一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮；在轮盘与轮盖之间环周分布有多片后倾式叶片，这些叶片为长叶片与短叶片间隔设置，所有叶片的外端均布于同一外周圆上；长叶片为钣金叶片，钣金叶片包括相连的靠近叶轮中心的第一弧线段和远离叶轮中心的第二弧线段，在叶轮的转向上，第一弧线段往前凸，第二弧线段往后凹；短叶片为翼型叶片，翼型叶片包括较钝端、较尖端和连接在较钝端与较尖端之间的弧形面和直形面，较钝端靠近叶轮中心且较尖端远离叶轮中心，在叶轮的转向上，弧形面朝前，直形面朝后。该种长短复合叶片的后倾式离心叶轮能够同时具有全压高和效率高的优点。

Description

一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮

技术领域

本发明涉及通风设备技术领域，尤其涉及一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮。

背景技术

目前，离心叶轮的叶片形式一般包括前倾式、径向式和后倾式。对于前倾式叶轮来说，由于叶片前倾，叶片对空气作用的力大，因此前倾式叶轮的离心风机的全压高。而对于后倾式叶轮来说，气流与叶片之间的夹角小，叶片对空气的流动阻力小，因此后倾式叶轮的离心风机的风机效率高，但是，也正由于叶片与气流之间的夹角较小，因此其全压也低。

随着离心风机的使用越来越多，对其性能要求也越来越高，离心风机的全压和风机效率是两个重要的性能参数，对于后倾式离心叶轮而言，如能保留其较高的风机效率的同时又能提高其全压的话，将能大大拓展其使用范围，但目前相关的成功改进不多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮，旨在解决现有技术中难以确保后倾式离心叶轮的风机效率不下降的情况下提高全压的问题。

为了达到上述的目的，本发明提供了一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮，包括轮盘和轮盖，在轮盘与轮盖之间环周分布有多片后倾式叶片，这些叶片为长叶片与短叶片间隔设置，所有叶片的外端均布于同一外周圆上；长叶片为钣金叶片，钣金叶片包括相连的靠近叶轮中心的第一弧线段和远离叶轮中心的第二弧线段，在叶轮的转向上，第一弧线段往前凸，第二弧线段往后凹；长叶片的入口角∠1为22-27°且出口角∠2为68-72°；短叶片为翼型叶片，翼型叶片包括较钝端、较尖端和连接在较钝端与较尖端之间的弧形面和直形面，较钝端靠近叶轮中心且较尖端远离叶轮中心，在叶轮的转向上，弧形面朝前，直形面朝后；翼型叶片的入口角∠3为38-42°且出口角∠4为38-42°。

进一步地，第一弧线段的半径R1、第二弧线段的半径R2和弧形面的半径R3相等。

进一步地，第一弧线段的弧长︵1长于第二弧线段的弧长︵2，翼型叶片的较钝端比第一弧线段与第二弧线段的交点更靠近叶轮中心。

进一步地，以无量纲计算，所有叶片的外端所围成的外周圆的直径φ1为555，所有长叶片的内端所围成的第一内周圆的直径φ2为240-250，所有短叶片的内端所围成的第二内周圆的直径φ3为380-390。

进一步地，以无量纲计算，第一弧线段的半径R1为300-320，第二弧线段的半径R2为300-320，弧形面的半径R3为300-320。

进一步地，以无量纲计算，第一弧线段的半径R1为314，第二弧线段的半径R2为314，弧形面的半径R3为314。

进一步地，以无量纲计算，第一弧线段的弧长︵1为136-137，第二弧线段的弧长︵2为91-92，翼型叶片的总长度L1为120-130。

进一步地，该后倾式离心叶轮包括8片长叶片和8片短叶片。

进一步地，长叶片的进口边相对于轮盘倾斜，且长叶片的进口边上越远离轮盘的位置同时也越远离叶轮中心，长叶片的出口边相对于轮盘垂直；短叶片的进口边相对于轮盘垂直，短叶片的出口边相对于轮盘垂直。

进一步地，长叶片的进口边相对于轮盘的倾斜角度∠5为80-84°。

本发明所提供的一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其叶片均为后倾式，因此其天然具有后倾式叶片的效率高的优点；在长叶片中，靠近叶轮中心的一段为往前凸的第一弧线段，由于往前凸的特点，在第一弧线段上沿着长叶片越往外气流与叶片之间的夹角越小，可以进一步减少叶片对气流的冲击所产生的隙涡，让气流顺着叶片进入叶片之间的流道，在进风阶段让更多的空气更顺畅地进入流道，因此该第一弧线段能够进一步提高效率；长叶片中还包括远离叶轮中心的第二弧线段，第二弧线段是往后凹，该结构的设置使得在第二弧线段上沿着长叶片越往外气流与叶片之间的夹角越大（也即出口角逐渐增大），第二弧线段起到加压的作用，在出风阶段叶片对空气提供更大的作用力，以提高全压；由于第二弧线段与第一弧线段的相反设置，第二弧线段的设置会反过来使效率降低，为此，为了弥补上述的效率降低，本发明的离心叶轮上还设置了短叶片，短叶片采用翼型叶片，翼型叶片的流线型设计结合其较钝端靠内的设置，使得气流在接触较钝端后会沿短叶片绕流，避免了在翼型叶片的前缘（也即较钝端）产生涡流，且翼型叶片的较尖端很薄，气流与翼型叶片的尾缘（也即较尖端）分离后几乎不会产生尾迹，降低了叶轮的尾迹损失，可提高效率，该提高的效率足以弥补上述的效率降低并使效率有所增加，从而使该离心叶轮在整体上得到更高的效率；而且，翼型叶片的前部弧形面还可以起到整流和升压作用，进一步提高全压。因此，该种长短复合叶片的后倾式离心叶轮能够同时具有全压高和风机效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的长短复合叶片的后倾式离心叶轮的立体结构图；

图2是本发明的长短复合叶片的后倾式离心叶轮去除了轮盖后的立体结构图；

图3是本发明的长短复合叶片的后倾式离心叶轮去除了轮盖后的主视图；

图4是本发明的长短复合叶片的后倾式离心叶轮的侧向剖视图。

附图标记说明：

1、轮盖；2、轮盘；3、长叶片；31、第一弧线段；32、第二弧线段；4、短叶片；41、弧形面；42、直形面。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作详细说明。

在本发明中，除另有明确规定和限定，当出现术语如“设置在”、“相连”、“连接”时，这些术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接或一体连接；可以是直接相连或通过一个或多个中间媒介相连。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。对于本发明中所出现的方向词，是为了能更好地对特征的特点及特征间的关系进行说明，应当理解的是，当本发明的摆放方向发生改变时，特征的特点及特征间的关系的方向也对应发生改变，因此方向词不构成对特征的特点及特征间的关系在空间内的绝对限定作用，仅起到相对限定作用。

本实施例提供了一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮，如图1至图4所示，其包括轮盘2和轮盖1，在轮盘2与轮盖1之间环周分布有多片后倾式叶片，这些叶片为长叶片3与短叶片4间隔设置，所有叶片的外端均布于同一外周圆上。所有的叶片的外端均布于同一外周圆上指的是各个叶片的外端均处在同一个圆上，而且在该圆上相邻的两个外端之间所间隔的弧长是相等的。

长叶片3为钣金叶片，钣金叶片包括相连的靠近叶轮中心的第一弧线段31和远离叶轮中心的第二弧线段32。在叶轮的转向上，第一弧线段31往前凸，前凸的意思是指，把第一弧线段31的首尾两端做连线后，第一弧线段31的整体相对于该连线是向前凸起的。第二弧线段32往后凹，后凹的意思是指，把第二弧线段32的首尾两端做连线后，第二弧线段32的整体相对于该连线是向后凹陷的。长叶片3的入口角∠1为22-27°且出口角∠2为68-72°；优选地，入口角∠1为25°且出口角∠2为70°。

短叶片4为翼型叶片，翼型叶片包括较钝端、较尖端和连接在较钝端与较尖端之间的弧形面41和直形面42，较钝端靠近叶轮中心且较尖端远离叶轮中心，在叶轮的转向上，弧形面41朝前，直形面42朝后；翼型叶片的入口角∠3为38-42°且出口角∠4为38-42°；优选地翼型叶片的入口角∠3为40°且出口角∠4为40°。

基于上述的结构设置，该种长短复合叶片的后倾式离心叶轮的叶片均为后倾式，因此其天然具有后倾式叶片的效率高的优点；在长叶片3中，靠近叶轮中心的一段为往前凸的第一弧线段31，由于往前凸的特点，在第一弧线段31上沿着长叶片3越往外气流与叶片之间的夹角越小，可以进一步减少叶片对气流的冲击所产生的隙涡，让气流顺着叶片进入叶片之间的流道，在进风阶段让更多的空气更顺畅地进入流道，因此该第一弧线段31能够进一步提高效率；长叶片3中还包括远离叶轮中心的第二弧线段32，第二弧线段32是往后凹，该结构的设置使得在第二弧线段32上沿着长叶片3越往外气流与叶片之间的夹角越大（也即出口角逐渐增大），第二弧线段32起到加压的作用，在出风阶段叶片对空气提供更大的作用力，以提高全压；由于第二弧线段32与第一弧线段31的相反设置，第二弧线段32的设置会反过来使效率降低，为此，为了弥补上述的效率降低，本发明的离心叶轮上还设置了短叶片4，短叶片4采用翼型叶片，翼型叶片的流线型设计结合其较钝端靠内的设置，使得气流在接触较钝端后会沿短叶片4绕流，避免了在翼型叶片的前缘（也即较钝端）产生涡流，且翼型叶片的较尖端很薄，气流与翼型叶片的尾缘（也即较尖端）分离后几乎不会产生尾迹，降低了叶轮的尾迹损失，可提高效率，该提高的效率足以弥补上述的效率降低并使效率有所增加，从而使该离心叶轮在整体上得到更高的效率；而且，翼型叶片的前部弧形面41还可以起到整流和升压作用，进一步提高全压。配合本实施所提供的特定的入口角和出口角参数，使得该离心叶轮具有最佳的性能。

在本实施例中，第一弧线段31的半径R1、第二弧线段32的半径R2和弧形面41的半径R3相等。经测试，该三者采用同样的半径的话，能够提高性能参数。

在本实施例中，第一弧线段31的弧长︵1长于第二弧线段32的弧长︵2，翼型叶片的较钝端比第一弧线段31与第二弧线段32的交点更靠近叶轮中心。基于上述的结构设置，由于第一弧线段31比第二弧线段32长以使第一弧线段31所提高的效率能覆盖第二弧线段32所降低的效率，而翼型叶片的较钝端比第一弧线段31与第二弧线段32的交点更靠近叶轮中心，即气流在到达第一弧线段31与第二弧线段32的交界点前翼型叶片就介入并对部分气流产生影响，分流走部分原来要被第二弧线段32所作用的气流，综合使得最终的效率不降反升。

在本实施例中，以无量纲计算（也即实际生产中各尺寸参数可以按照本实施例所提供的无量纲数值进行等比例缩放，同时下文的尺寸参数均采用无量纲数值的方式提供），所有叶片的外端所围成的外周圆的直径φ1为555，所有长叶片3的内端所围成的第一内周圆的直径φ2为240-250，优选地φ2为246.4，所有短叶片4的内端所围成的第二内周圆的直径φ3为380-390，优选地φ3为382.3。第一弧线段31的半径R1为300-320，优选地R1为314，第二弧线段32的半径R2为300-320，优选地R2为314，弧形面41的半径R3为300-320，优选地R3为314。

在本实施例中，第一弧线段31的弧长︵1为136-137，优选地︵1为136.8，第二弧线段32的弧长︵2为91-92，优选地︵2为91.3，翼型叶片的总长度L1为120-130，优选地L1为123。

在本实施例中，该后倾式离心叶轮包括8片长叶片3和8片短叶片4。

在本实施例中，如图4所示，长叶片3的进口边相对于轮盘2倾斜，且长叶片3的进口边上越远离轮盘2的位置同时也越远离叶轮中心，长叶片3的出口边相对于轮盘2垂直；短叶片4的进口边相对于轮盘2垂直，短叶片4的出口边相对于轮盘2垂直。优选地，长叶片3的进口边相对于轮盘2的倾斜角度∠5为80-84°，优选地∠5为82°；该设置能够让气流更均匀地进入流道，进而提高效率。

为了对本实施例进行验证，采用东莞市盛图新能源科技有限公司生产的型号为WEM-BL80-157的DC小80蜗壳离心风机作为对比例，该离心风机的叶轮为普通钣金后弯式且直径为220mm，叶片数量为22个。对应地，以220mm作为外周圆的直径φ1，按照本实施例所提供的优选结构参数等比例制得本实施例所对应的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，并替换掉WEM-BL80-157离心风机内的叶轮，得到测试例。对对比例和测试例进行性能测试，把测试结果换算成在大气压力为101325Pa，大气温度为20℃，介质密度为1.2 kg/m3测试条件下的测试数据，选取测试数据中基本重叠的叶轮功率范围作为对比范围，得到以下对比数据：

从上述对比数据可看出，在叶轮功率基本相同的情况下，测试例和对比例的风机效率相差不大，但测试例的全压优于对比例。

综上，该种长短复合叶片的后倾式离心叶轮能够同时具有全压高和效率高的优点。

在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种长短复合叶片的后倾式离心叶轮，包括轮盘和轮盖，其特征在于：在轮盘与轮盖之间环周分布有多片后倾式叶片，这些叶片为长叶片与短叶片间隔设置，所有叶片的外端均布于同一外周圆上；

长叶片为钣金叶片，钣金叶片包括相连的靠近叶轮中心的第一弧线段和远离叶轮中心的第二弧线段，在叶轮的转向上，第一弧线段往前凸，第二弧线段往后凹；长叶片的入口角∠1为22-27°且出口角∠2为68-72°；

短叶片为翼型叶片，翼型叶片包括较钝端、较尖端和连接在较钝端与较尖端之间的弧形面和直形面，较钝端靠近叶轮中心且较尖端远离叶轮中心，在叶轮的转向上，弧形面朝前，直形面朝后；翼型叶片的入口角∠3为38-42°且出口角∠4为38-42°。

2.根据权利要求1所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：第一弧线段的半径R1、第二弧线段的半径R2和弧形面的半径R3相等。

3.根据权利要求1所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：第一弧线段的弧长︵1长于第二弧线段的弧长︵2，翼型叶片的较钝端比第一弧线段与第二弧线段的交点更靠近叶轮中心。

4.根据权利要求3所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：以无量纲计算，所有叶片的外端所围成的外周圆的直径φ1为555，所有长叶片的内端所围成的第一内周圆的直径φ2为240-250，所有短叶片的内端所围成的第二内周圆的直径φ3为380-390。

5.根据权利要求4所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：以无量纲计算，第一弧线段的半径R1为300-320，第二弧线段的半径R2为300-320，弧形面的半径R3为300-320。

6.根据权利要求5所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：以无量纲计算，第一弧线段的半径R1为314，第二弧线段的半径R2为314，弧形面的半径R3为314。

7.根据权利要求5所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：以无量纲计算，第一弧线段的弧长︵1为136-137，第二弧线段的弧长︵2为91-92，翼型叶片的总长度L1为120-130。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：该后倾式离心叶轮包括8片长叶片和8片短叶片。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：长叶片的进口边相对于轮盘倾斜，且长叶片的进口边上越远离轮盘的位置同时也越远离叶轮中心，长叶片的出口边相对于轮盘垂直；

短叶片的进口边相对于轮盘垂直，短叶片的出口边相对于轮盘垂直。

10.根据权利要求9所述的长短复合叶片的后倾式离心叶轮，其特征在于：长叶片的进口边相对于轮盘的倾斜角度∠5为80-84°。