CN118049396A - 叶轮及离心风机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及风机技术领域，公开一种叶轮。本申请提供的叶轮包括叶轮座，还包括叶轮组件和边盘组件。叶轮组件包括固定设置在叶轮座两侧的第一叶轮和第二叶轮，第一叶轮和第二叶轮均由若干沿叶轮座外周均匀分布的叶片组成，每个叶片均开设有开缝，开缝沿叶轮旋转轴轴向延伸。本申请的叶轮开设有开缝，使得相邻叶片间高速高压流体能够通过开缝流入叶片流道内，补充一部分空间进入，减少了叶片间的流动分离，解决了风量损失大和噪音大的问题。

Description

叶轮及离心风机

技术领域

本申请涉及风机技术领域，例如涉及一种叶轮及离心风机。

背景技术

离心风机作为一种从动的流体机械，依靠输入的机械能提高气体压力并排送气体。离心风机广泛应用于冰箱、空调等电器设备中的冷却和通风。离心风机由机壳、主轴、叶轮、轴承传动机构及电机等组成。其中，机壳分为整体式和半开式，叶轮由叶片、前盘和后盘组成。目前的离心风机当气流流过风机叶轮流道时，由于黏性作用受到叶片摩擦阻力，容易引起入流冲击和出流分离等不稳定流动状态，因此产生较大涡流，增加了噪音。

相关技术中，公开一种离心风机叶轮及包含该离心风机叶轮的离心风机。离心风机叶轮包括后盘及叶片，所述叶片设于所述后盘上且沿所述后盘的周向分布，所述叶片包括前缘和后缘，所述叶片在所述前缘处的切线与气流的入流方向相同。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

相关技术中，仍存在叶片间显著的流动分流，出风风量小且噪音较大。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种叶轮，叶轮开设有开缝，使得相邻叶片间高速高压流体能够通过开缝流入叶片流道内，补充一部分空间进入，减少了叶片间的流动分离，解决了风量损失大和噪音大的问题。

在一些实施例中，叶轮包括叶轮座，还包括叶轮组件。叶轮组件包括固定设置在叶轮座两侧的第一叶轮和第二叶轮，第一叶轮和第二叶轮均由若干沿叶轮座外周均匀分布的叶片组成，每个叶片均开设有开缝。

在一些可选实施例中，开缝沿叶轮旋转轴轴向延伸。

在一些可选实施例中，叶片上的开缝在轴向宽度上分为多段式开缝。

在一些可选实施例中，开缝的位置在靠近叶轮座的2/3轴向宽度内布置。

在一些可选实施例中，开缝位置在叶片总长度的1/5至1/2区域范围内。

在一些可选实施例中，开缝沿叶轮旋转径向延伸。

在一些可选实施例中，叶片的多个开缝沿轴向阵列排布。

在一些可选实施例中，开缝的位置在靠近所述叶轮内径的2/3宽度内布置。

在一些可选实施例中，开缝缝宽范围在0.5mm至5mm内。

在一些可选实施例中，第一叶轮和第二叶轮的叶片数量相等。

在一些可选实施例中，边盘组件包括第一边盘和第二边盘，第一叶轮两端分别固定连接在叶轮座和第一边盘上，第二叶轮两端分别固定连接在叶轮座和第二边盘上。

在一些可选实施例中，叶片、叶轮座和边盘组件一体成型；或，叶片和叶轮座一体成型。

在一些可选实施例中，各个叶片尺寸相同，且均为横截面为弧形的长条形结构。

在一些可选实施例中，叶片上的开缝切口与叶片的切线相平行。

在一些实施例中，离心风机包括蜗壳和前述的叶轮，叶轮位于蜗壳内。

本公开实施例提供的叶轮及离心风机，可以实现以下技术效果：

叶轮包括叶轮座，还包括叶轮组件和边盘组件。叶轮组件包括固定设置在叶轮座两侧的第一叶轮和第二叶轮，第一叶轮和第二叶轮均由若干沿叶轮座外周均匀分布的叶片组成，每个叶片均开设有开缝，使得相邻叶片间高速高压流体能够通过开缝流入叶片流道内，补充一部分空气进入，减少了叶片间的流动分离，解决了风量损失大和噪音大的问题。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的轴向延伸开缝的叶轮的整体结构示意图；

图2是本公开实施例提供的轴向延伸开缝的离心风机的整体结构示意图；

图3是本公开实施例提供的轴向延伸开缝的叶轮的剖面结构示意图；

图4是本公开实施例提供的轴向延伸开缝的叶轮的另一剖面结构示意图；

图5是本公开实施例提供的轴向延伸开缝的叶轮的局部结构示意图；

图6是本公开实施例提供的径向延伸开缝的叶轮的整体结构示意图；

图7是本公开实施例提供的径向延伸开缝的离心风机的整体结构示意图；

图8是本公开实施例提供的径向延伸开缝的叶轮的剖面结构示意图；

图9是本公开实施例提供的径向延伸开缝的叶轮的另一剖面结构示意图；

图10是本公开实施例提供的叶轮的局部结构示意图；

图11是本公开实施例提供的普通离心风机和本申请离心风机的流场仿真示意图。

附图标记：

1：叶轮；11：第一叶轮；12：第二叶轮；13：叶轮座；14：叶片；15：开缝；16：第一边盘；17：第二边盘；

2：蜗壳。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1-11所示，本公开实施例提供一种叶轮1，叶轮1包括叶轮座13，还包括叶轮组件和边盘组件。叶轮组件包括固定设置在叶轮座13两侧的第一叶轮11和第二叶轮12，第一叶轮11和第二叶轮12均由若干沿叶轮座13外周均匀分布的叶片14组成，每个叶片14均开设有开缝15。离心风机广泛应用于家电，如冰箱、空调、热水器等，离心风机在前述家电中都是独立的产品，但均存在明显的缺点。应用于不同工况时，会出现叶片14间显著的流动分离，致使风量损失，噪音变大。

叶轮1的叶片14间的流动分离是其效率和能耗表现优劣的重要因素之一。在叶轮1部分区域内存在显著的流动分离，这种流动会堵塞空气从叶片14间流动，造成同转速下，风机风量严重损失，效率明显下降，同时带来显著的噪音。

本申请通过在叶轮1旋转轴轴向延伸开缝15，能够使相邻叶片14间相对高速高压的流体从开缝15内流入叶片14间的叶片14流道内，从而补充了一部分空气进入叶片14流道，减少叶片14间的流动分离，使得风机风量有了显著的提升，从而解决了风量损失大和噪音大的问题。

可选地，第一叶轮11和第二叶轮12基于叶轮座13对称分布。这样，能够保证叶轮1转动过程中的平衡性能。

可选地，开缝15沿叶轮1旋转轴轴向延伸，叶片14上的开缝15在轴向宽度上分为多段式开缝15。

具体地，如图4所示，每个叶片14在叶片14内径和外径之间进行开缝15处理，每个叶片14的开缝15数量为多个，多个开缝15呈一字型间隔排布。

叶轮1转动过程中，部分空气通过多个开缝15进入叶片14间，在叶轮1上形成多个气流补给流道，大大降低了叶片14间的流动分离，使得风机风量有了显著的提升。旋转轴轴向延伸开缝的叶轮1适用于任何尺寸的离心风机，具有更高的适用性。

可选地，叶片14上的开缝15贯穿整个叶片14。

具体地，每个叶片14在叶片14内径和外径之间进行开缝15处理，每个叶片14的开缝15数量为一个。叶轮1转动过程中，部分空气通过开缝15进入叶片14间，在叶轮1上形成气流补给流道，叶片14间的流动分离区域明显减少。

可选地，开缝15的位置在靠近叶轮座13的2/3轴向宽度内布置。

叶片14的开缝15位置决定了补充空气进入叶片14间的叶片14流道的切口，通过在靠近叶轮座13的2/3轴向宽度内开缝15，能够使更多的相对高速高压的流体从开缝15内流入叶片14流道内，更好地缓解流动分离，降低风损和噪音。其中，开缝15的位置可以选择靠近叶轮座13的轴向宽度的1/6、1/3、1/2等等。

可选地，开缝15位置在叶片14总长度的1/5至1/2区域范围内。

图6所示为离心风机的流场仿真图，左侧离心风机为常规离心风机，右侧离心风机为本申请的开缝15式离心风机。通过流场仿真图可见，相比于常规离心风机，本申请的离心风机在3到9点的区域范围内叶片14间的流动分离明显减小，整机风量能够提升8％-10％。其中，开缝15的位置可以选择在叶片14总长度的1/3、1/4等等。

可选地，开缝15沿叶轮1旋转径向延伸。每个叶片14的开缝15数量为多个，相邻开缝15间距相同。

如图10所示，叶轮1转动过程中，部分空气通过多个开缝15进入叶片14间，在叶轮1上形成多个气流补给流道，大大降低了叶片14间的流动分离，使得风机风量有了显著的提升。

径向延伸的开缝相较于轴向延伸开缝的叶轮1，能够更好地规避气流湍流，降低补给流道的噪音。

可选地，叶片14的多个开缝15沿轴向阵列排布。轴向阵列排布的开缝15能够使多个开缝15处流出的气流方向统一，避免出现气流紊流的问题，提高出风风量。

可选地，开缝15缝宽范围在0.5mm至5mm内。

具体地，开缝15缝宽可以选择0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm和5mm。优选地，开缝15缝宽为2mm或3mm。普通离心风机的风量为13.8m3/min@860rpm，本申请的开缝15式离心风机的风量为15.1m3/min@860rpm，使用本申请中的风轮能够更好地降低风损和风噪。

可选地，第一叶轮11和第二叶轮12的叶片14数量相等。第一叶轮11和第二叶轮12以相同数量对称分布在叶轮座13两侧，能够使叶轮1具有良好的动平衡性能。

可选地，边盘组件包括第一边盘16和第二边盘17，第一叶轮11两端分别固定连接在叶轮座13和第一边盘16上，第二叶轮12两端分别固定连接在叶轮座13和第二边盘17上。

可选地，第一边盘16、叶轮座13和第二边盘17依次间隔排布，第一边盘16和第二为圆环形。第一边盘16和第二边盘17均开设有多个插接孔，多个插接孔用于与多个叶片14插接配合，多个插接孔沿叶轮座13周向间隔设置，从而提高了叶轮1在转动过程中的平衡性能。

可选地，第一边盘16和第二边盘17的内环面均设置有加强筋。

加强筋改变了叶轮1的模态，提高了叶轮1的强度，使得叶轮1能够满足高速转动工况下的强度需求，提高了叶轮1的使用寿命。此外，加强筋还能够避免叶轮1的径向跳动，提高了叶轮1的安全性能。

可选地，叶片14、叶轮座13和边盘组件一体成型；或，叶片14和叶轮座13一体成型。

具体地，叶片14、叶轮座13和边盘组件一体成型的成型方式，能够提高整体结构强度，降低装配难度，提高装配效率。

叶片14和叶轮座13一体成型，能够避免叶片14相对叶轮座13发生径向偏移震动，提高转动稳定性，降低叶片14转动时的噪音。叶片14与边盘组件可拆卸连接，能够更好地对零部件进行维护保养或更换。

可选地，各个叶片14尺寸相同，且均为横截面为弧形的长条形结构。其中，弧形叶片14可以为圆弧形叶片14或机翼形叶片14。

具体地，叶片14包括位于其两侧的第一叶面和第二叶面。叶片14还包括位于其两端的第一叶端和第二叶端，第一叶端位于叶轮1外径，第二叶端位于叶轮1内径。

第一叶端处的切线与气流的入流方向相同，气流沿着第一叶端处的切线方向进入相邻叶片14的第一叶面和第二叶面围合的叶片14流道内，最后经第二叶端排出。第一叶端处的切线与气流的入流方向相同，能够减少叶片14受到的摩擦阻力以及对叶轮1的入流冲击，减少涡流。

可选地，第一叶面为圆弧形弧面，第二叶面为机翼形弧面。这样，能够更切合气流在叶片14流道内的压力变化，缓解流体的流动分离。

可选地，叶片14上的开缝15切口与叶片14的切线相平行。

常规离心风机在大阻力工况下，气流进入叶片14的角度偏大，相邻叶片14内的流体处于相对高速高压状态，这种流动会堵塞空气从叶片14间流动，致使流体可以贴合第二叶面流动，而在第一叶面上受风压影响，会出现风量严重损失，出现明显的流动分离，流体无法贴合第一叶面流动。

本申请通过开缝15使一部分空气能够补充到叶片14流道内，减少叶片14间的流动分离.将叶片14上的开缝15切口设置为与叶片14的切线相平行，能够使气流更顺畅地通过开缝15进入叶片14刘道内，减少经过开缝15时的气流损失，降低风噪。

可选地，叶轮1还包括加强环，加强环包括第一加强环和第二加强环，第一加强环和第二加强环分别位于叶轮座13的两侧侧面上，第一加强环与第一叶轮11的多个叶片14一体成型，第二加强环与第二叶轮12的多个叶片14一体成型。

同一叶轮上的多个叶片14通过加强环固定在一起，增加了叶片14的布置强度，有效避免叶片14发生抖动，提高叶片14旋转过程中的可靠性和稳定性，降低叶片14转动噪音。

可选地，第一边盘16和第二边盘17的内环面均设置有加强筋。

加强筋改变了叶轮1的模态，提高了叶轮1的强度，使得叶轮1能够满足高速转动工况下的强度需求，提高了叶轮1的使用寿命。此外，加强筋还能够避免叶轮1的径向跳动，提高了叶轮1的安全性能。

可选地，叶轮1的材质为塑料材质。

相对于金属材质的叶轮，使用塑料制叶轮，能够更大风量、更小噪音。

本公开实施例提供一种离心风机，离心风机包括蜗壳2和前述的叶轮1，叶轮1位于蜗壳2内。

具体地，离心风机的蜗壳2开设有进风口和出风口，蜗壳2安装有电机，蜗壳2内置叶轮。电机固定在蜗壳2上，电机的驱动输出端与叶轮连接。电机用于带动叶轮转动，以使气流经蜗壳2进风口进入蜗壳2内，并经出风口从蜗壳2流出。叶轮座13两侧的叶片14使得离心风机能够从两侧进风，使叶片14数量和进风面积都有效提高，从而提高了同等转速下的风量，降低了同等风量所需的功率和转速，能效比高。

本申请的离心风机的叶轮1开设有开缝15，与蜗壳2相匹配运行，减少了叶片14间流动分离，解决了因流动分流导致的风量损失、效率低下以及噪音大的问题。

可选地，蜗壳2材质为碳纤维材质。

相比于金属材质的蜗壳2，使用碳纤维材质的能够减轻蜗壳2的整体重量，并大幅提高蜗壳2的防腐性能。具体地，碳纤维材质可以为碳纤维单向丝或碳纤维预浸料。

可选地，蜗壳2包括风道弯曲板、侧板和出风法兰。侧板数量为两个，两个侧板位于风道弯曲板的两侧，两个侧板开设有开口以形成蜗壳2的第一进风口和第二进风口。两个侧板与风道弯曲板共同围合形成容纳腔，以内置风轮，同时配合构成出风口，出风法兰安装在出风口上。其中，容纳腔内部的侧板设置有多条加强筋条，加强筋条由第一进风口或第二进风口向外围延伸呈辐射状分布。

加强筋内置，能够起到更为明显的增强加固的作用，且辐射状的加强筋能够对进风口处的气流起到导流的作用，提高送风风量。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种叶轮，包括叶轮座，其特征在于，还包括：

叶轮组件，包括固定设置在所述叶轮座两侧的第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和第二叶轮均由若干沿所述叶轮座外周均匀分布的叶片组成，每个所述叶片均开设有开缝。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

所述开缝沿叶轮旋转轴轴向延伸。

3.根据权利要求2所述的叶轮，其特征在于，

所述叶片上的开缝在轴向宽度上分为多段式开缝。

4.根据权利要求2所述的叶轮，其特征在于，

所述开缝的位置在靠近所述叶轮座的2/3轴向宽度内布置。

5.根据权利要求4所述的叶轮，其特征在于，

所述开缝位置在所述叶片总长度的1/5至1/2区域范围内。

6.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

所述开缝沿叶轮旋转径向延伸。

7.根据权利要求6所述的叶轮，其特征在于，

所述叶片的多个开缝沿轴向阵列排布。

8.根据权利要求6所述的叶轮，其特征在于，

所述开缝的位置在靠近所述叶轮内径的2/3宽度内布置。

9.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

所述开缝缝宽范围在0.5mm至5mm内。

10.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，还包括：

边盘组件，包括第一边盘和第二边盘，所述第一叶轮两端分别固定连接在所述叶轮座和所述第一边盘上，所述第二叶轮两端分别固定连接在所述叶轮座和所述第二边盘上。

11.根据权利要求10所述的叶轮，其特征在于，

所述叶片、所述叶轮座和所述边盘组件一体成型；或，

所述叶片和所述叶轮座一体成型。

12.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

各个所述叶片尺寸相同，且均为横截面为弧形的长条形结构。

13.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

所述叶片上的开缝切口与所述叶片的切线相平行。

14.一种离心风机，其特征在于，包括：

蜗壳；和，

如权利要求1至13任一项所述的叶轮，所述叶轮位于所述蜗壳内。