CN216306318U - 一种离心风机叶轮用叶片及应用其的离心风机叶轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心风机叶轮用叶片及应用其的离心风机叶轮，包括：叶片本体，具有对应于气流流入一侧的前缘以及对应气流流出一侧的后缘，叶片本体的前缘具有降噪齿部，所述降噪齿部包括沿叶片本体的长度方向依次布置的多个降噪齿；相邻的两个所述降噪齿之间形成有齿槽，该齿槽的轮廓线的相对两侧具有沿气流方向逐渐相对远离的部分或至少具有与气流方向基本一致的部分作为整流部，以阻止流经该齿槽处的气流朝同一区域聚集。该离心风机叶轮用叶片既可以起到破坏涡流，还能起到梳理、稳流的作用，进而能实现有效降噪。

Description

一种离心风机叶轮用叶片及应用其的离心风机叶轮

技术领域

本实用新型涉及离心风机技术领域，尤其涉及一种离心风机叶轮用叶片以应用其的离心风机叶轮。

背景技术

离心风机，尤其是多翼离心风机因结构紧凑、压力系数高、流量系数大、噪音低等优点被广泛应用于空调器、吸油烟机、空气清新机、换气扇等等各种家用电器。随着人们生活品质的提高及国家对家用电器节能、噪声标准的强制实施，对离心风机的节能和低噪声提出了越来越苛刻的要求，如何设计出更低噪声的多翼离心风机是行业的一个技术难题。

通过研究多翼离心风机的内流场发现，叶轮的有效出风通道主要集中在叶片的中后段，前段叶轮流道内通过的气流相对较少，该部分叶片未被有效利用，这是由多翼离心风机自身的进气流动特性决定的。多翼离心风机的进气流进入风机后其运动方向需要由轴向转为径向，有机会进入前段叶轮流道的气流为距离叶轮内径最近的那一周气流，由于行进距离较短、没有充分的时间转换为径向，其无法较多地进到靠近前盘的那部分前段叶轮流道内，但叶轮旋转时在持续做功，该部分叶轮流道需要有气流补充，因此该部分叶轮流道内及其入口处会有较大的气体流动分离、导致漩涡的产生，如图7所示。漩涡则会进一步阻碍气流进入前段叶轮流道，进而引起风机性能的损失、风机噪声的增大。对于该问题，目前已有的技术措施是，从多翼离心风机内部的流动特点出发，利用锯齿结构对涡流的破坏作用，从叶轮前盘沿叶片前缘的一定叶片宽度处进行锯齿设计，如申请号为CN201820922809.3(授权公告号CN208578770U)公开了一种用于离心风机的锯齿形叶片，包括有叶片本体，叶片本体前缘上成型有锯齿结构，其中，所述锯齿结构从叶片本体的顶端沿所述叶片本体的高度方向延伸且所述锯齿结构的长度占所述叶片本体的高度的三分之一，所述锯齿结构包括有多个呈三角状的降噪齿。

然而，上述的带有降噪齿的叶片在实际测试中，并没有带来预期的降噪效果且会使噪声中夹杂一定的高频啸叫声，申请人发现，像传统锯齿结构(诸如三角齿形、正弦齿形等)，它的齿都是渐扩的，形成的齿槽都是渐缩的，被齿形分离的气流沿着齿形边界向叶轮流道内行进时会交汇碰撞产生急促的较小尺度的漩涡(参见图8)，也即它打破漩涡、切割气流之后没有办法进一步去引导控制气流进入后段叶轮流道的方向，这就是传统的齿形虽然能打破漩涡但实际测试时反而会增加噪声的原因，也即传统锯齿结构仅可以起到一定程度的破坏涡流的作用，起不到梳理、稳流的作用。

故，现有离心风机叶轮用叶片还需要进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种既可以起到破坏涡流，还能起到梳理、稳流的作用，进而实现有效降噪的离心风机叶轮用叶片。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用上述叶片的离心风机叶轮。

本实用新型解决第一个技术问题所采用的技术方案为：

一种离心风机叶轮用叶片，包括：

叶片本体，具有对应于气流流入一侧的前缘以及对应气流流出一侧的后缘，叶片本体的前缘具有降噪齿部，所述降噪齿部包括沿叶片本体的长度方向依次布置的多个降噪齿；

相邻的两个所述降噪齿之间形成有齿槽，该齿槽的轮廓线的相对两侧具有沿气流方向逐渐相对远离的部分或至少具有与气流方向基本一致的部分作为整流部，以阻止流经该齿槽处的气流朝同一区域聚集。

作为改进，所述齿槽的宽度沿气流流动方向先减少后增大，从而使得所述齿槽沿气流流动方向具有先收缩后扩张的结构。由于齿槽的轮廓线有上述扩张的结构，可以进一步去引导控制气流进入后段叶轮流道的方向，从而具有使气流扩展(扩散开)的趋势，避免气流在整个行进过程中发生交汇碰撞的现象，减少了异音产生，使得气流更加顺畅。

作为一种优选的实施方式，所述齿槽的轮廓线为平滑曲线，包括连续相接的第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段，所述第二圆弧段为优弧，所述第一圆弧段与第二圆弧段的第一端相外切，所述第三圆弧段与所述第二圆弧段的第二端相外切，上述第一圆弧段以及第三圆弧段与所述第二圆弧段相切位置的邻近区域构成了所述的整流部。上述结构限定出的齿槽的轮廓线更加平滑，能够更好地引导贴合着齿形边界向叶轮流道内行进，提高了梳理、稳流效果。

作为另一种优选的实施方式，所述齿槽的轮廓线为平滑曲线，包括连续相接的第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段，所述第二圆弧段为半圆弧，所述第一圆弧段与第二圆弧段的第一端相外切，所述第三圆弧段与所述第二圆弧段的第二端相外切，上述第一圆弧段以及第三圆弧段与所述第二圆弧段相切的区域位置构成了所述的整流部。上述齿槽结构是由两个圆弧与一个半圆弧相外切构成，虽然不具有先收缩后扩张的结构，但，当气流掠过两个半圆的切点位置时，由科恩达效应可知，流经该齿槽处的气流还保持有原有的气流方向，不会产生聚集，因而，同样也具有阻止流经该齿槽处的气流朝同一区域聚集的作用(即气流仍具有扩展的趋势)。

优选地，所述第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段的半径相等。可以想到的是，也可以更加实际工况，将第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段的半径分别作适当调整。

为了更有效地进行梳理、稳流，降噪齿之间应有足够的空间，从这个角度出发，齿高应适当大一些，所述第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段的半径均为R，所述第一圆弧段的圆心与所述第二圆弧段的圆心在与所述叶片本体的长度方向垂直的平面上的投影的距离为E，0＜E＜R。

再改进，所述降噪齿的齿高为H，H＝2R+E，所述降噪齿的最大齿宽为D，D＝2R。

为了保证降噪效果，降噪齿的尺寸应该与叶片本体相适配，所述叶片本体的横截面为弧形，所述叶片本体的横截面的弧长为L3，所述降噪齿的齿高的取值范围为： 0<H≤0.25*L3。

由于主要是叶轮流道的进风口处会有较大的气体流动分离，导致了漩涡的产生，所以从离心风机内部的流动特点出发，同时为避免减少叶片的有效面积，叶片前缘在长度方向上进行齿形设计的部分应适当，叶片本体具有邻近叶轮的进气口的第一端和远离所述叶轮的进气口的第二端，所述叶片本体的长度为L1，所述降噪齿部邻近所述叶片本体的第一端，且长度为L2，其中，0≤L2≤1/3L1。

本实用新型解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种离心风机叶轮，包括相对设置的前盘和后盘，其特征在于：所述前盘与所述后盘之间沿周向分布有上述的离心风机叶轮用叶片。

与现有技术相比，本实用新型的优点：离心风机叶轮用叶片的降噪齿部的降噪齿的齿槽轮廓线的相对两侧具有沿气流方向逐渐相对远离的部分或至少具有与气流方向基本一致的部分作为整流部，从而可用于阻止流经该齿槽处的气流朝同一区域聚集，这样，该种齿形在划过气流后，由科恩达效应可知，被降噪齿分离的气流会贴合着齿形边界向叶轮流道内行进，齿槽的整流部可以进一步去引导控制气流进入后段叶轮流道的方向，避免气流在整个行进过程中发生交汇碰撞的现象，减少了异音产生，使得气流更加顺畅。这种离心风机叶轮用叶片既可以起到破坏涡流的作用，还能起到梳理、稳流的功用，达到了有效降噪目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的叶轮的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的叶片的主视图；

图3为本实用新型实施例1的叶片的降噪齿的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的叶片的降噪齿的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1的叶片的立体剖视图；

图6为本实用新型实施例2的叶片的降噪齿的结构示意图；

图7为现有技术中叶轮内的气流状态示意图；

图8为现有技术中锯齿形叶片的气流状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

在本实用新型的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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，由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，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该特征。

实施例1

参见图1-图5，一种离心风机叶轮包括前盘31、后盘32以及叶片，前盘31与后盘32相对布置，叶片由多个，沿前盘31的周向分布在前盘31与后盘32之间。叶轮的前盘31具有进风口，气流由该进风口进入叶轮中，而后运动方向由轴向转为径向流出。

参见图2，本实施例的叶片包括叶片本体11，叶片本体11具有对应于气流流入一侧的前缘以及对应气流流出一侧的后缘。本实施例的叶片本体11的前缘具有降噪齿部，该降噪齿部包括沿叶片本体11的长度方向依次布置的多个降噪齿20。具体地，由于主要是叶轮流道的进风口处会有较大的气体流动分离，导致了漩涡的产生，所以从离心风机内部的流动特点出发，同时为避免减少叶片的有效面积，叶片前缘在长度方向上进行齿形设计的部分应适当，叶片本体11具有邻近叶轮的进气口33的第一端14和远离所述叶轮的进气口33的第二端15，所述叶片本体11的长度为L1，所述降噪齿部邻近所述叶片本体11的第一端14，且长度为L2，其中，0≤L2≤1/3L1。

现有技术中具有传统齿型结构(诸如三角齿形、正弦齿形等)的叶片在实际测试中，并没有带来预期的降噪效果且会使噪声中夹杂一定的高频啸叫声，申请人发现，像传统齿形结构，它的齿都是渐扩的，相邻的齿形成的齿槽21都是渐缩的，它打破漩涡、切割气流之后没有办法进一步去引导控制气流进入后段叶轮流道的方向，这就是传统的齿形虽然能打破漩涡但实际测试时反而会增加噪声的原因，也即传统锯齿结构(诸如三角齿形、正弦齿形等)仅可以起到一定程度的破坏涡流的作用，起不到梳理、稳流的作用，且锯齿结构的齿形在叶轮高速转动划过气流时易引起较小尺度的急促漩涡进而带来高频啸叫异音(参见图8)，其带来的负作用抵消掉了产生的有利作用。为此，本实用新型一个重要的发明点在于，相邻的两个降噪齿20之间形成有齿槽21，该齿槽21轮廓线的相对两侧具有沿气流方向逐渐相对远离的部分作为整流部40，用于阻止流经该齿槽处的气流朝同一区域聚集。具体地，本实施例的齿槽21的宽度沿气流流动方向先减少后增大，从而使得齿槽21沿气流流动方向具有先收缩后扩张的结构。优选地，为了更好地顺应气流流动，齿槽21的轮廓线为平滑曲线。

由于本实施例的离心风机叶轮用叶片的降噪齿部的降噪齿20的齿槽21沿气流流动方向具有先收缩后扩张的结构，这样，该种齿形在划过气流后，由科恩达效应可知，被齿形分离的气流会贴合着齿形边界向叶轮流道内行进，由于齿槽21的轮廓线有上述扩张的结构，可以进一步去引导控制气流进入后段叶轮流道的方向，避免气流在整个行进过程中发生交汇碰撞的现象，减少了异音产生，使得气流更加顺畅。这种离心风机叶轮用叶片既可以起到破坏涡流的作用，还能起到梳理、稳流的功用，达到了有效降噪目的。

参见图3及图4，优选地，本实施例的齿槽21的轮廓线包括连续相接的第一圆弧段211、第二圆弧段212和第三圆弧段213，其中，第二圆弧段212为优弧，第一圆弧段211与第二圆弧段212的第一端相外切，第三圆弧段213与第二圆弧段212的第二端相外切，上述第一圆弧段211以及第三圆弧段213与第二圆弧段212相切位置M的邻近的曲线段构成了上述的整流部40。优选地，上述第一圆弧段211、第二圆弧段212和第三圆弧段213的半径相等。上述结构限定出的齿槽21的轮廓线更加平滑，能够更好地引导贴合着齿形边界向叶轮流道内行进，提高了梳理、稳流效果。

参见图4，为了更有效地进行梳理、稳流，降噪齿20之间应有足够的空间，从这个角度出发，齿高应适当大一些，第一圆弧段211、第二圆弧段212和第三圆弧段213 的半径均为R，第一圆弧段211的圆心与第二圆弧段212的圆心在与叶片本体11的长度方向垂直的平面上的投影的距离为E，其中，0＜E＜R。降噪齿20的齿高为H， H＝2R+E，降噪齿20的最大齿宽为D，D＝2R。再具体地，为了保证降噪效果，降噪齿 20的尺寸应该与叶片本体11相适配，叶片本体11的横截面为弧形，叶片本体11的横截面的弧长为L3，上述降噪齿20的齿高的取值范围为：0<H≤0.25*L3。优选地，本实施例的L1＝130mm，L3＝18.8496mm，L2＝32.3mm，H＝1.2mm、R＝0.6mm，E＝0.3mm， D＝1.2mm。

与具有原始叶片(不具有本实施例的降噪齿部的平直叶片)的叶轮对比，采用本实施例提供的齿形设计叶片构成的叶轮的风机在达到同等实验室工况流量的电机输入电流降低了0.02A，在同等实验室工况流量下，采用本实施例提供的齿形设计叶片的叶轮的风机噪声降低了0.3dB。

在以上实施例的基础上，对相关技术特征进行替换和改进便可得到其他实施例。如，本实施例的第一圆弧段211、第二圆弧段212和第三圆弧段213的半径并不以三者相等为限，也可以更加实际工况，将第一圆弧段211、第二圆弧段212和第三圆弧段213的半径分别作适当调整。再如，本实施例的沿气流流动方向先收缩后扩张的齿槽21型线也不以圆弧形的曲线段相切为限，也可以是直线段、圆弧段、椭圆弧段等中任意组合而构成的先收缩后扩张的齿槽21型线结构。

实施例2

参见图6，本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例的齿槽21的轮廓线由两个圆弧与一个半圆弧相外切构成，不具有实施例1中的先收缩后扩张的结构。也即，本实施例中的齿槽21轮廓线的相对两侧具有至少具有与气流方向基本一致的部分作为整流部40，以阻止流经该齿槽21处的气流朝同一区域聚集。具体地，本实施例的齿槽21 的轮廓线为平滑曲线，包括连续相接的第一圆弧段211、第二圆弧段212和第三圆弧段 213，第二圆弧段212为半圆弧，第一圆弧段211与第二圆弧段212的第一端相外切，第三圆弧段213与第二圆弧段212的第二端相外切。也即，第一圆弧段211的圆心与第二圆弧段212的圆心在与叶片本体11的长度方向垂直的平面上的投影的距离E＝0。上述第一圆弧段211以及第三圆弧段213与第二圆弧段212相切位置M构成了叶片的齿槽21的整流部40。上述齿槽21结构是由两个圆弧与一个半圆弧相外切构成，虽然不具有先收缩后扩张的结构，但，当气流掠过两个半圆的切点位置时，由科恩达效应可知，流经该齿槽处的气流还保持有原有的气流方向，不会产生聚集，因而，同样也具有阻止流经该齿槽处的气流朝同一区域聚集的作用(即气流仍具有扩展的趋势)。还可以想到的是，在以上实施例的基础上，对相关技术特征进行替换和改进便可得到其他实施例。如，上述第一圆弧段211与第二圆弧段212的第一端不直接相外切，而是两者之间增加一个直线段(即为整流部40)，也即该直线段的两端分别与第一圆弧段211的对应端部和第二圆弧段212的第一端均相切，同样地，第三圆弧段213与第二圆弧段212的第二端之间也是如此设置，同样可以达到使经由该齿槽21处的气流还保持有原有的气流方向，不会产生聚集的效果。

Claims (10)

1.一种离心风机叶轮用叶片，包括：

叶片本体(11)，具有对应于气流流入一侧的前缘以及对应气流流出一侧的后缘，叶片本体(11)的前缘具有降噪齿部，所述降噪齿部包括沿叶片本体(11)的长度方向依次布置的多个降噪齿(20)；

其特征在于：相邻的两个所述降噪齿(20)之间形成有齿槽(21)，该齿槽(21)轮廓线的相对两侧具有沿气流方向逐渐相对远离的部分或至少具有与气流方向基本一致的部分作为整流部，以阻止流经该齿槽(21)处的气流朝同一区域聚集。

2.根据权利要求1所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述齿槽(21)的宽度沿气流流动方向先减少后增大，从而使得所述齿槽(21)沿气流流动方向具有先收缩后扩张的结构，从而构成所述的整流部(40)。

3.根据权利要求2所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述齿槽(21)的轮廓线为平滑曲线，包括连续相接的第一圆弧段(211)、第二圆弧段(212)和第三圆弧段(213)，所述第二圆弧段(212)为优弧，所述第一圆弧段(211)与第二圆弧段(212)的第一端相外切，所述第三圆弧段(213)与所述第二圆弧段(212)的第二端相外切。

4.根据权利要求1所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述齿槽(21)的轮廓线为平滑曲线，包括连续相接的第一圆弧段(211)、第二圆弧段(212)和第三圆弧段(213)，所述第二圆弧段(212)为半圆弧，所述第一圆弧段(211)与第二圆弧段(212)的第一端相外切，所述第三圆弧段(213)与所述第二圆弧段(212)的第二端相外切，上述第一圆弧段(211)以及第三圆弧段(213)与所述第二圆弧段(212)相切的区域位置构成了所述的整流部。

5.根据权利要求3或4所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述第一圆弧段(211)、第二圆弧段(212)和第三圆弧段(213)的半径相等。

6.根据权利要求5所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述第一圆弧段(211)、第二圆弧段(212)和第三圆弧段(213)的半径均为R，所述第一圆弧段(211)的圆心与所述第二圆弧段(212)的圆心在与所述叶片本体(11)的长度方向垂直的平面上的投影的距离为E，0≤E＜R。

7.根据权利要求6所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述降噪齿(20)的齿高为H，H＝2R+E，所述降噪齿(20)的最大齿宽为D，D＝2R。

8.根据权利要求7所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述叶片本体(11)的横截面为弧形，所述叶片本体(11)的横截面的弧长为L3，所述降噪齿(20)的齿高的取值范围为：0<H≤0.25*L3。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述叶片本体(11)具有邻近叶轮的进气口(33)的第一端(14)和远离所述叶轮的进气口(33)的第二端(15)，所述叶片本体(11)的长度为L1，所述降噪齿部邻近所述叶片本体(11)的第一端(14)，且长度为L2，其中，0≤L2≤1/3L1。

10.一种离心风机叶轮，包括相对设置的前盘(31)和后盘(32)，其特征在于：所述前盘(31)与所述后盘(32)之间沿周向分布有如权利要求1-9中任一项所述的离心风机叶轮用叶片。

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