CN209908841U - 一种后向离心风轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种后向离心风轮，采用三元扭曲叶片(3)，前缘(31)沿着风轮轴线L1旋转时前缘(31)上的各个点与子午面A相交时形成曲线L2，曲线L2上的各点与风轮轴线L1的距离为直径D0先由大逐渐减小，然后由小又逐渐增大；以后缘(32)在圆柱面B上形成的投影再平面展开后形成曲线L3，在曲线L3中5个曲率拐点a、b、c、d、e的坐标(x_a，y_a)、(x_b，y_b)、(x_c，y_c)、(x_d，y_d)、(x_e，y_e)满足如下关系:

其中投影的总长度为Y，总宽度为X。它优化整个流道内部的流动，强势地提升叶轮的气动性能，降低叶轮的气动噪音。

Description

一种后向离心风轮

技术领域：

本实用新型涉及一种后向离心风轮。

背景技术：

后向离心风机中的风轮一般由轮盘、轮盖、叶片三部分组成，应用在环境复杂的装机中，进气出气条件复杂。后向离心风机的叶轮叶片一般按照二元理论进行设计。风轮一般由轮盘、轮盖、叶片三部分组成，轮盘、轮盖、叶片分别冲压而成，轮盘、轮盖上设计定位孔，叶片上设置定位块，将定位块穿过定位孔后压平并焊接，最终联接为一个风轮。以上后向离心风轮存在如下问题和缺点：

一、后向离心风机一般安装在运用此风轮的装置中，进气条件复杂；二元理论设计的二元叶片不能很好地适应复杂的进气环境，在叶片进口附近的压力面或吸力面处形成边界分离，恶化的进气环境严重影响整个流道内气体的扩压流动，最终叶轮的性能严重下降，噪音值升高，噪音品质低劣。

二、二元理论设计的常规后向离心叶片配合适当的盘盖型线，通常在叶轮出口处、轮盖与吸力面附近的区域容易产生边界分离，造成叶轮出口速度不均匀，噪音升高。

三、当叶轮的加工工艺不是整体出模，而是轮盘、轮盖、叶片分别以冲压的方式加工而成，通过轮盖、轮盘上的定位孔在叶轮外壁定位，然后对叶片上的定位块以铆接压平、继而焊接的方式加强紧固力，叶片与轮盖内壁的结合处采取焊接方式连接。其中叶片的定位块与叶片间一体化，无空隙。缺点：1、当叶片厚度较大，在压平叶片上的定位块时，外力过大，易造成定位块附近的叶片、轮盖、轮盘部分变形，偏离原设计参数，对叶轮的性能产生负面影响；2、定位块难以压平，定位块与叶轮外侧留有空隙，不利于加强紧固力，易松动；3、不易定位，叶片的定位块被压平后，仅实现轴向定位，还有两个自由度难以控制，已造成叶片偏离原设计位置；4、工序复杂。

发明内容：

本实用新型的第一目的是提供一种后向离心风轮，解决现有技术中由于的后向离心风轮二元理论设计的二元叶片技术性能低下，噪音值高，噪音品质低劣的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种后向离心风轮，包括位于底部的轮盘、位于顶部的轮盖和若干片三元扭曲叶片，轮盖中心设有进风口，轮盘和轮盖之间安装若干片三元扭曲叶片，相邻两三元扭曲叶片之间形成风道，在风道的外边缘形成出风口，所述的三元扭曲叶片包括前缘、后缘、上缘和下缘，其特征在于：设置一过风轮轴线L1的面为子午面A，前缘沿着风轮轴线L1旋转时前缘上的各个点与子午面A相交时形成曲线L2，在子午面A上的曲线L2上的各点与风轮轴线L1的距离为直径D0，从进风口方向望去，直径D0先由大逐渐减小，然后由小又逐渐增大；以后缘的最大外径为旋转直径绕风轮轴线L1旋转所形成的圆柱面B，所述三元扭曲叶片的后缘上的各点经由风轮轴线L1发出的光线径向照射投影在圆柱面B上，在圆柱面B上形成的投影再平面展开后形成曲线L3，在曲线L3中选择5个曲率拐点a、 b、c、d、e，5个曲率拐点a、b、c、d、e，5个曲率拐点a、b、c、d、e的坐标(x_a，y_a)、(x_b，y_b)、(x_c，y_c)、(x_d，y_d)、(x_e，y_e)满足如下关系:

其中投影的总长度为Y，总宽度为X。

所述三元扭曲叶片的上缘往上凸出有若干第一定位安装块，所述的轮盖设置若干个与第一定位安装块位置对应的第一安装孔，第一定位安装块穿过第一安装孔并铆合使上缘与轮盖连接起来；所述三元扭曲叶片的下缘往下凸出有若干第二定位安装块，所述的轮盘设置若干个与第二定位安装块位置对应的第二安装孔，第二定位安装块穿过第二安装孔并铆合使下缘与轮盘连接起来。

轮盖包括位于进风口外围的圆筒部、位于中间的弧形安装部和位于外围往上翘起的加强环形部。

三元扭曲叶片的吸力面往压力面方向凸出若干条间隔布局的横向加强筋。

轮盘包括顶板、向下倾斜的环形锥面和从环形锥面外边缘往下凸出的环形翻边，顶板中间凹陷有一个安装平台，安装平台的底面中间设置有电机安装孔。

轮盘、轮盖和若干片三元扭曲叶片是金属材料制造。

三元扭曲叶片是由等厚的金属板冲压加工而成。

第一定位安装块包括第一根部和第一顶部，第一根部的两侧带有第一凹槽，第一根部穿过第一安装孔并旋转第一顶部一定的角度实现铆接；第二定位安装块包括第二根部和第二顶部，第二根部的两侧带有第二凹槽，第二根部穿过第二安装孔并旋转第二顶部一定的角度实现铆接。

第一根部穿过第一安装孔后旋转第一顶部，第一顶部相对第一根部旋转的角度范围是10度至60度的范围；第二根部穿过第二安装孔后旋转第二顶部，第二顶部相对第二根部旋转的角度范围是10度至60度的范围。

第一凹槽的高度H1与轮盖的厚度H2的关系是H1/H2的比值范围是0.9至1；第二凹槽的高度H3与轮盘的厚度H4的关系是H3/H4的比值范围是0.9至1。

轮盘的外径D1与轮盖的外径D2的关系是相等或者不相等。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：

1)本实用新型的叶轮很大程度地消除了叶道内的气体分离现象，优化整个流道内部的流动，强势地提升叶轮的气动性能，降低叶轮的气动噪音，提升叶轮的噪音品质。该款叶轮的叶片前缘处，角度与直径多变的设计可适应复杂的叶轮进风条件，有效地消除气体在进口处因不贴合叶片型线而形成边界层分离现象，尤其是在叶片前缘与压力面或者吸力面处的附近区域；该款叶轮的叶片后缘处，角度与直径多变的设计可优化气体在叶轮内的流动状态，有效地抑制气体在叶道内因扩压而形成边界分离现象。

2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。

附图说明：

图1是本实用新型的后向离心风轮的一个角度的立体图；

图2是本实用新型的后向离心风轮的另一角度立体图；

图3是本实用新型中子午面A的结构示意图；

图4是本实用新型中圆柱面B的结构示意图；

图5是本实用新型中风轮的立体分解图；

图6是本实用新型中三元扭曲叶片的立体图；

图7是本实用新型中三元扭曲叶片的另一角度立体图；

图8是本实用新型中风轮的俯视图；

图9是图8中C-C的剖视图；

图10是本实用新型中叶片的结构示意图；

图11是图10中D的局部放大图；

图12是图10中E的局部放大图；

图13是图4中后缘的某一点的投影示意图；

图14是前缘上的各个点旋转后与子午面A相交形成的示意图；

图15是后缘上的各个点在圆柱面B上投影平面展开后形成的示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一：

如图1至图15所示，本实施例提供一种后向离心风轮，包括位于底部的轮盘1、位于顶部的轮盖2和若干片三元扭曲叶片3，轮盖2中心设有进风口21，轮盘1和轮盖2之间安装若干片三元扭曲叶片3，相邻两三元扭曲叶片3之间形成风道4，在风道4的外边缘形成出风口41，所述的三元扭曲叶片3包括前缘31、后缘32、上缘33和下缘34，其特征在于：设置一过风轮轴线L1的面为子午面A，前缘31沿着风轮轴线L1旋转时前缘31上的各个点与子午面A相交时形成曲线L2，在子午面A上的曲线L2上的各点与风轮轴线L1的距离为直径D0，从进风口21方向望去，直径D0先由大逐渐减小，然后由小又逐渐增大；以后缘32的最大外径为旋转直径绕风轮轴线L1旋转所形成的圆柱面B，所述三元扭曲叶片3的后缘32上的各点经由风轮轴线L1发出的光线径向照射投影在圆柱面B上，在圆柱面B上形成的投影再平面展开后形成曲线L3，在曲线L3中选择 5个曲率拐点a、b、c、d、e，5个曲率拐点a、b、c、d、e的坐标(x_a，y_a)、 (x_b，y_b)、(x_c，y_c)、(x_d，y_d)、(x_e，y_e)满足如下关系:

其中投影的总长度为Y，总宽度为X，前缘的角度与直径多变的设计可适应复杂的叶轮进风条件，有效地消除气体在进口处因不贴合叶片型线而形成边界层分离现象；后缘的角度与直径多变的设计可优化气体在叶轮内的流动状态，有效地抑制气体在叶道内因扩压而形成边界分离现象；优化整个流道内部的流动，强势地提升叶轮的气动性能，降低叶轮的气动噪音，提升叶轮的噪音品质。

如图4和图13所示，圆柱面B上假设有一个截面B0可沿风轮轴线L1上下移动，当截面B0移动到某个位置时，截面B0与风轮轴线L1相交点为O,相交点O为圆心，截面B0与后缘32的相交点为S，从相交点O发出的光线径向照射到相交点S 时在圆柱面B形成后缘的投影点S1，这样通过截面B0可沿风轮轴线L1上下移动，可以获得后缘32上的各点在圆柱面B上的投影，后缘32上的各点在圆柱面B上形成的投影再平面展开后形成曲线L3。

如图14所示，设置一过风轮轴线L1的面为子午面A，前缘31沿着风轮轴线 L1旋转时前缘31上的各个点与子午面A相交时形成曲线L2，在子午面A上的曲线L2上的各点与风轮轴线L1的距离为直径D0，从进风口21方向望去，直径D0 先由大逐渐减小，然后由小又逐渐增大。前缘的角度与直径多变的设计可适应复杂的叶轮进风条件，有效地消除气体在进口处因不贴合叶片型线而形成边界层分离现象；

所述三元扭曲叶片3的上缘33往上凸出有若干第一定位安装块331，所述的轮盖2设置若干个与第一定位安装块331位置对应的第一安装孔20，第一定位安装块331穿过第一安装孔20并铆合使上缘33与轮盖2连接起来；所述三元扭曲叶片3的下缘34往下凸出有若干第二定位安装块340，所述的轮盘1设置若干个与第二定位安装块340位置对应的第二安装孔11，第二定位安装块340 穿过第二安装孔11并铆合使下缘34与轮盘1连接起来，安装结构简单，定位简单，还同时实现周向、径向和周向定位。

轮盖2包括位于进风口21外围的圆筒部22、位于中间的弧形安装部23和位于外围往上翘起的加强环形部24，结构简单，结构强度大，便于气流导流。

三元扭曲叶片3的吸力面35往压力面36方向凸出若干条间隔布局的横向加强筋37，叶片结构强度大。

轮盘1包括顶板12、向下倾斜的环形锥面13和从环形锥面13外边缘往下凸出的环形翻边14，顶板12中间凹陷有一个安装平台15，安装平台15的底面中间设置有电机安装孔16，结构简单，结构强度高，不易变形。

轮盘1、轮盖2和若干片三元扭曲叶片3是金属材料制造，结构简单，加工容易。

三元扭曲叶片3是由等厚的金属板冲压加工而成，加工简单，简化结构，便于生产制造。

第一定位安装块331包括第一根部3311和第一顶部3312，第一根部3311 的两侧带有第一凹槽3313，第一根部3311穿过第一安装孔20并旋转第一顶部 3312一定的角度实现铆接；第二定位安装块340包括第二根部341和第二顶部 342，第二根部341的两侧带有第二凹槽343，第二根部341穿过第二安装孔11 并旋转第二顶部342一定的角度实现铆接。

上述的第一根部3311穿过第一安装孔20后旋转第一顶部3312，第一顶部 3312相对第一根部3311旋转的角度范围是10度至60度的范围；第二根部341 穿过第二安装孔11后旋转第二顶部342，第二顶部342相对第二根部341旋转的角度范围是10度至60度的范围。对第一根部3311旋转的一定角度范时，使轮盖2与轮盘1结合更紧密，防水性更好。

本实用新型的轮盘1、轮盖2和若干片三元扭曲叶片3在连接方式上，相对原始的定位尺与叶轮的连接方式，本实用新型的改进版连接方式上定位简单，同时实现轴向、径向、周向定位；改进版连接方式上中，对定位尺的旋转操作不需要过大的外力，且易操作，紧固力加强；改进版连接方式上减少压平、焊接等工艺流程，(由原来的2-3个工序变为1个工序)，同时降低工艺成本，提高加工效率。

上述的第一凹槽3313的高度H1与轮盖2的厚度H2的关系是H1/H2的比值范围是0.9至1；第二凹槽343的高度H3与轮盘1的厚度H4的关系是H3/H4的比值范围是0.9至1，这样使轮盘1与轮盖2结合更加紧密，不留空隙，避免上下窜动。

上述的轮盘1的外径D1与轮盖2的外径D2的关系是相等或者不相等，该设计可满足不同的整机环境，提高整机的气动性能。

以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种后向离心风轮，包括位于底部的轮盘(1)、位于顶部的轮盖(2)和若干片三元扭曲叶片(3)，轮盖(2)中心设有进风口(21)，轮盘(1)和轮盖(2)之间安装若干片三元扭曲叶片(3)，相邻两三元扭曲叶片(3)之间形成风道(4)，在风道(4)的外边缘形成出风口(41)，所述的三元扭曲叶片(3)包括前缘(31)、后缘(32)、上缘(33)和下缘(34)，其特征在于：设置一过风轮轴线L1的面为子午面A，前缘(31)沿着风轮轴线L1旋转时前缘(31)上的各个点与子午面A相交时形成曲线L2，在子午面A上的曲线L2上的各点与风轮轴线L1的距离为直径D0，从进风口(21)方向望去，直径D0先由大逐渐减小，然后由小又逐渐增大；以后缘(32)的最大外径为旋转直径绕风轮轴线L1旋转所形成的圆柱面B，所述三元扭曲叶片(3)的后缘(32)上的各点经由风轮轴线L1发出的光线径向照射投影在圆柱面B上，在圆柱面B上形成的投影再平面展开后形成曲线L3，在曲线L3中选择5个曲率拐点a、b、c、d、e，5个曲率拐点a、b、c、d、e的坐标(x_a，y_a)、(x_b，y_b)、(x_c，y_c)、(x_d，y_d)、(x_e，y_e)满足如下关系:

其中投影的总长度为Y，总宽度为X。

2.根据权利要求1所述的一种后向离心风轮，其特征在于：所述三元扭曲叶片(3)的上缘(33)往上凸出有若干第一定位安装块(331)，所述的轮盖(2)设置若干个与第一定位安装块(331)位置对应的第一安装孔(20)，第一定位安装块(331)穿过第一安装孔(20)并铆合使上缘(33)与轮盖(2)连接起来；所述三元扭曲叶片(3)的下缘(34)往下凸出有若干第二定位安装块(340)，所述的轮盘(1)设置若干个与第二定位安装块(340)位置对应的第二安装孔(11)，第二定位安装块(340)穿过第二安装孔(11)并铆合使下缘(34)与轮盘(1)连接起来。

3.根据权利要求2所述的一种后向离心风轮，其特征在于：轮盖(2)包括位于进风口(21)外围的圆筒部(22)、位于中间的弧形安装部(23)和位于外围往上翘起的加强环形部(24)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种后向离心风轮，其特征在于：三元扭曲叶片(3)的吸力面(35)往压力面(36)方向凸出若干条间隔布局的横向加强筋(37)。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种后向离心风轮，其特征在于：轮盘(1)包括顶板(12)、向下倾斜的环形锥面(13)和从环形锥面(13)外边缘往下凸出的环形翻边(14)，顶板(12)中间凹陷有一个安装平台(15)，安装平台(15)的底面中间设置有电机安装孔(16)。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种后向离心风轮，其特征在于：轮盘(1)、轮盖(2)和若干片三元扭曲叶片(3)是金属材料制造。

7.根据权利要求6所述的一种后向离心风轮，其特征在于：三元扭曲叶片(3)是由等厚的金属板冲压加工而成。

8.根据权利要求6所述的一种后向离心风轮，其特征在于：第一定位安装块(331)包括第一根部(3311)和第一顶部(3312)，第一根部(3311)的两侧带有第一凹槽(3313)，第一根部(3311)穿过第一安装孔(20)并旋转第一顶部(3312)一定的角度实现铆接；第二定位安装块(340)包括第二根部(341)和第二顶部(342)，第二根部(341)的两侧带有第二凹槽(343)，第二根部(341)穿过第二安装孔(11)并旋转第二顶部(342)一定的角度实现铆接。

9.根据权利要求8所述的一种后向离心风轮，其特征在于：第一根部(3311)穿过第一安装孔(20)后旋转第一顶部(3312)，第一顶部(3312)相对第一根部(3311)旋转的角度范围是10度至60度的范围；第二根部(341)穿过第二安装孔(11)后旋转第二顶部(342)，第二顶部(342)相对第二根部(341)旋转的角度范围是10度至60度的范围。

10.根据权利要求9所述的一种后向离心风轮，其特征在于：第一凹槽(3313)的高度H1与轮盖(2)的厚度H2的关系是H1/H2的比值范围是0.9至1；第二凹槽(343)的高度H3与轮盘(1)的厚度H4的关系是H3/H4的比值范围是0.9至1。

11.根据权利要求1或2或3所述的一种后向离心风轮，其特征在于：轮盘(1)的外径D1与轮盖(2)的外径D2的关系是相等或者不相等。

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