CN206770273U - 低压轴流式通风机叶轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了低压轴流式通风机叶轮。低压轴流式通风机应用广泛，但存在全压低，风量大，叶轮效率低的问题。本实用新型包括叶片和轮毂。n枚叶片固定在轮毂侧壁，且沿轮毂周向均布，4≤n≤10。取叶片垂直于叶轮径向的一个截面，该截面弦长为b，100mm<b<300mm，出口几何角为β_2A，40°<β_2A<80°，设计进口气流角为β₁，20°<β₁<50°。该截面的型线由内端相切的第一圆弧和第二圆弧组成，第一圆弧靠近进口，第二圆弧靠近出口。本实用新型相较于常规低压轴流式通风机叶轮，具有更高的全压，且效率曲线更加平缓。本实用新型轮毂的轴向速度更高，使得叶片具有较强的做功能力。

Description

低压轴流式通风机叶轮

技术领域

本实用新型属于通风机技术领域，具体涉及一种低压轴流式通风机叶轮。

背景技术

低压轴流式通风机作为通风、暖通、冷却、空调和输运等工业设备和家用电器的主要动力，得到广泛应用。轴流风机的气动特点是全压低，风量大，叶轮效率低，原因是其叶片和管道之间有间隙，叶顶有二次流，叶根与轮盘相连，分离流也很严重，叶根和叶顶附近有大量的漩涡，甚至回流，造成很大的流动损失。

在轴流通风机中，气流经过叶片时的压力损失是非常复杂的，沿叶片高度的压力损失分布是不均匀的。在叶片平均半径处，压力损失比较小，而且压力损失主要集中在叶片尾流中很窄的区域里；在靠近叶片平均半径的叶道中间部分，压力损失也都比较小，而且比较均匀；但在靠近轮毂和机壳附近，压力损失的区域扩大了，而且压力损失的数值也有所增加。那是由于当气流流过叶道时，气流与叶片间存在相对运动，于是它们之间有了作用力，而且叶片凹面的压力要大于叶片凸面的压力。因此，在相邻的两个叶片之间，从一个叶片的凹面到另一个叶片的凸面之间存在横向压力梯度，这个横向压力梯度随着升力系数的增加而增大。另一方面，气流是以曲线运动形式经过叶栅的，于是产生了离心力，该离心力的方向是从一个叶片的凸面指向相邻叶片的凹面。在沿着叶片高度的中间部分，相邻叶片之间的横向压力梯度与气流的离心力所平衡，所以气流不会产生横向方向的流动。但是在叶片根部和顶端情况则不同。例如，在叶片根部，轮毂表面附面层里的气流压力与附面层外面的气流压力是相同的，而附面层里面的气流速度随着向轮毂表面的接近而降低，并且趋向于零。因而在附面层里面存在着横向压力梯度，但是却没有或者很少有气流的离心力，于是附面层的横向梯度压力不能被平衡，附面层内的气体会出现从一个叶片的凹面流向相邻叶片的凸面的横向流动，在叶片凹面附近的附面层里的压力有所降低，而在相邻叶片的凸面附近，压力却有所增加，于是形成了漩涡。这些漩涡被主气流所带走，在叶片尾端的后面，这些漩涡逐渐转变为热能损耗掉，这种损失在叶片根部和顶端都有。所以轴流风机的设计和优化的目标就是要减小径向速度,使轴向速度更加均匀，提升轮盘和轮盖处的轴向速度，并提升叶片的做功能力等，从而使风机效率和全压得到提升。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种低压轴流式通风机叶轮。

本实用新型包括叶片和轮毂。n枚叶片固定在轮毂侧壁，且沿轮毂周向均布，4≤n≤10。取叶片垂直于叶轮径向的一个截面，该截面弦长为b，100mm<b<300mm，出口几何角为β_2A，40°<β_2A<80°，设计进口气流角为β₁，20°<β₁<50°。该截面的型线由内端相切的第一圆弧和第二圆弧组成，所述的第一圆弧靠近进口，第二圆弧靠近出口。第一圆弧的圆心角为α₁，半径为R₁＝0.4b/sin(α₁)，第二圆弧的圆心角为α₂，半径为R₂＝0.6b/sin(α₂)。取α₁＝0.6θ_c，α₂＝0.4θ_c，θ_c＝β_2A-β₁。

以第二圆弧远离第一圆弧的端点为原点建立坐标系。所述坐标系的x轴垂直于轮毂轴线，y轴平行于轮毂轴线，y轴的正方向为从出口指向进口的方向。第一圆弧的圆心为点(x₁,y₁)，一个端点为点(x₄,y₄)。第二圆弧的圆心为点(x₂,y₂)，一个端点为点(0,0)。

第二圆弧所在圆的方程为

(x-x₂)²+(y-y₂)²＝R₂ ²，

其中，x₂＝R₂*sin(β_2A)，y₂＝R₂*cos(β_2A)

第一圆弧所在圆的方程为

(x-x₁)²+(y-y₁)²＝R₁ ²，

其中，y₁＝k*x₁+y₃-k*x₃，

k₁＝tan(β₁)，x₄＝b*cos(β_2A-α₂)，y₄＝b*sin(β_2A-α₂)x₃＝0.6*b*cos(β_2A-α₂)，y₃＝0.6*b*sin(β_2A-α₂)。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型叶片的型线呈双圆弧状，相较于常规低压轴流式通风机叶轮，具有更高的全压，且效率曲线更加平缓，工作范围更大。在运行过程中，本实用新型轮毂的轴向速度更高，使得叶片具有较强的做功能力。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型的径向视图。

图3为将本实用新型中叶片截面型线放入坐标系的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和2所示，低压轴流式通风机叶轮，包括叶片1和轮毂2。六枚叶片固定在轮毂侧壁，且沿轮毂周向均布。取叶片1垂直于叶轮径向的一个截面，该截面弦长为b，100mm<b<300mm，出口几何角为β_2A，40°<β_2A<80°，设计进口气流角为β₁，20°<β₁<50°。该截面的型线由内端相切的第一圆弧和第二圆弧组成，第一圆弧与第二圆弧的一端端点重合。第一圆弧靠近进口，第二圆弧靠近出口。第一圆弧的圆心角为α₁，半径为R₁＝0.4b/sin(α₁)，第二圆弧的圆心角为α₂，半径为R₂＝0.6b/sin(α₂)。取α₁＝0.6θ_c，α₂＝0.4θ_c，θ_c＝β_2A-β₁。

如图3所示，以第二圆弧1-2远离第一圆弧1-1的端点为原点建立坐标系。坐标系的x轴垂直于轮毂轴线，y轴平行于轮毂轴线，y轴的正方向为从出口指向进口的方向。第一圆弧的圆心为点(x₁,y₁)，一个端点为点(x₄,y₄)。第二圆弧的圆心为点(x₂,y₂)，一个端点为点(0,0)。

第二圆弧所在圆的方程为

(x-x₂)²+(y-y₂)²＝R₂ ²，

其中，x₂＝R₂*sin(β_2A)，y₂＝R₂*cos(β_2A)

第一圆弧所在圆的方程为

(x-x₁)²+(y-y₁)²＝R₁ ²，

其中，y₁＝k*x₁+y₃-k*x₃，

k₁＝tan(β₁)，x₄＝b*cos(β_2A-α₂)，y₄＝b*sin(β_2A-α₂)x₃＝0.6*b*cos(β_2A-α₂)，y₃＝0.6*b*sin(β_2A-α₂)。

Claims (3)

1.低压轴流式通风机叶轮，包括叶片和轮毂；其特征在于：n枚叶片固定在轮毂侧壁，且沿轮毂周向均布，4≤n≤10；取叶片垂直于叶轮径向的一个截面，该截面弦长为b，100mm<b<300mm，出口几何角为β_2A，40°<β_2A<80°，设计进口气流角为β₁，20°<β₁<50°；该截面的型线由内端相切的第一圆弧和第二圆弧组成，所述的第一圆弧靠近进口，第二圆弧靠近出口；第一圆弧的圆心角为α₁，半径为R₁＝0.4b/sin(α₁)，第二圆弧的圆心角为α₂，半径为R₂＝0.6b/sin(α₂)；取α₁＝0.6θ_c，α₂＝0.4θ_c，θ_c＝β_2A-β₁。

2.根据权利要求1所述的低压轴流式通风机叶轮，其特征在于：以第二圆弧远离第一圆弧的端点为原点建立坐标系；所述坐标系的x轴垂直于轮毂轴线，y轴平行于轮毂轴线，y轴的正方向为从进口指向出口的方向；第二圆弧的圆心为点(x₂,y₂)，一个端点为点(0,0)；

第二圆弧所在圆的方程为

(x-x₂)²+(y-y₂)²＝R₂ ²，

其中，x₂＝R₂*sin(β_2A)，y₂＝R₂*cos(β_2A)。

3.根据权利要求1所述的低压轴流式通风机叶轮，其特征在于：以第二圆弧远离第一圆弧的端点为原点建立坐标系；所述坐标系的x轴垂直于轮毂轴线，y轴平行于轮毂轴线，y轴的正方向为从进口指向出口的方向；第一圆弧的圆心为点(x₁,y₁)，一个端点为点(x₄,y₄)；

第一圆弧所在圆的方程为

(x-x₁)²+(y-y₁)²＝R₁ ²，

其中，y₁＝k*x₁+y₃-k*x₃，k₁＝tan(β₁)，x₄＝b*cos(β_2A-α₂)，y₄＝b*sin(β_2A-α₂)x₃＝0.6*b*cos(β_2A-α₂)，y₃＝0.6*b*sin(β_2A-α₂)。