CN219119506U - 离心风机叶轮、离心风机及通气治疗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及叶轮机械领域，公开了一种离心风机叶轮、离心风机及通气治疗设备，该离心风机叶轮包括叶轮底盘(1)和均匀分布于该叶轮底盘(1)上的多个主叶片(2)，各个所述主叶片(2)分别垂直于所述叶轮底盘(1)，并形成为后弯式叶轮，且所述主叶片(2)的背离所述叶轮底盘(1)的上边缘(23)包括沿从内缘(21)向外方向平行所述叶轮底盘(1)或远离所述叶轮底盘(1)倾斜延伸的平直段(23a)和沿从该平直段(23a)向外缘(22)方向朝向该叶轮底盘(1)倾斜延伸的伞形段(23b)。该离心风机叶轮便于采用拔模技术进行低成本制造，并有效增加了后弯式叶轮离心风机的做功能力。

Description

离心风机叶轮、离心风机及通气治疗设备

技术领域

本实用新型涉及叶轮机械，具体地涉及一种离心风机叶轮。在此基础上，本实用新型还涉及一种包括该离心风机叶轮的离心风机和设有该离心风机的通气治疗设备。

背景技术

作为一种重要的动力装置和介质输送装置，叶轮机械通过将其他形式的能量(如电能)转化成叶轮转动的机械能，进而转动的叶轮将能量传递给通过该叶轮机械连续流动的流体介质。风机是一种典型的叶轮机械，其主要分为离心风机和轴流风机等类型。

其中，离心风机的效率通常取决于其叶轮的结构和叶片的形式等，合理设计叶轮结构，尤其是其上叶片的形状等，对于保证离心风机的性能具有重要影响。在诸如呼吸机的通气治疗设备中，通常配置有微型离心风机，其具有体积小、转速高、压力大、对噪声要求较高等特点，此类离心风机的叶片通常设置为具有扭曲的形状，加之整机体积较小，导致加工困难。

按照叶片外缘延长线与其外缘转动切线之间的夹角(即叶片的出口安装角)，离心风机叶轮可分为前弯式叶轮、后弯式叶轮和径向式叶轮。其中，前弯式叶轮具有对气体做功高、在一定范围内输出压力大等优点，但在转速超过一定范围后效率明显降低，且气动性能恶化。为此，通气治疗设备中通常采用设有后弯式叶轮的离心风机，尽管其做功能力相对较弱，但其气动特性平缓，且可以通过在叶片设计中设定气流攻角和前掠角而弥补做功能力和气动效率较低的不足。然而，由于叶片加入气流攻角和前掠角后将无法采用拔模技术进行制造，只能采用车铣等切削加工方式，显著增加了制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的为了满足离心风机良好做功能力和气动特性而导致的叶片结构复杂、制造成本高的问题，提供一种离心风机叶轮，该离心风机叶轮能够在满足离心风机具有良好的气动特性的基础上有效降低制造成本。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种离心风机叶轮，包括叶轮底盘和均匀分布于该叶轮底盘上的多个主叶片，各个所述主叶片分别垂直于所述叶轮底盘，并设置为所述主叶片的外缘延长线与该主叶片的外缘转动切线之间的夹角为钝角，以形成为后弯式叶轮，且所述主叶片的背离所述叶轮底盘的上边缘包括沿从内缘向外方向平行所述叶轮底盘或远离所述叶轮底盘倾斜延伸的平直段和沿从该平直段向外缘方向朝向该叶轮底盘倾斜延伸的伞形段。

优选地，所述叶轮底盘的中心设有向所述主叶片所在一侧凸出的导流锥，该导流锥的半径不大于5mm。

优选地，所述平直段与所述伞形段相接的位置形成为转折点，所述转折点的高度不超出所述导流锥的顶点高度。

优选地，所述叶轮底盘的中心部分向所述主叶片所在一侧凸出以形成为环绕所述导流锥的中心导流部，该中心导流部的背离所述主叶片所在一侧形成有加强筋，所述主叶片的所述内缘位于该中心导流部，所述外缘与所述叶轮底盘的外周缘平齐。

优选地，所述平直段的径向长度小于所述叶轮底盘的半径的一半。

优选地，所述主叶片的厚度不大于1.2mm，并且/或者，所述主叶片的材质为PP塑料。

优选地，所述叶轮底盘上均匀分布有8-12个所述主叶片。

优选地，相邻所述主叶片之间还设有分流叶片。

本实用新型的第二方面提供一种离心风机，该离心风机包括蜗壳和安装于该蜗壳内的上述离心风机叶轮。

本实用新型的第三方面提供一种包括上述离心风机的通气治疗设备。

通过上述技术方案，本实用新型的离心风机叶轮将主叶片设置为垂直于叶轮底盘，由此便于采用拔模技术进行低成本制造，由于形成为后弯式叶轮，因而即使在高速运行时也能够保持良好的气动特性，且通过在主叶片的靠近内缘部分形成呈平直段的叶片前缘，增加了进风口处的叶片高度，使得主叶片的子午面积增大，减少了气体介质泄漏，从而有效增加了离心风机的做功能力。

附图说明

图1是根据本实用新型一种优选实施方式的离心风机叶轮的立体图；

图2是从另一视角观察的图1中的离心风机叶轮的立体图；

图3是图1中离心风机叶轮的主视图；

图4是图1中离心风机叶轮的俯视图。

附图标记说明

1-叶轮底盘；11-中心导流部；2-主叶片；21-内缘；22-外缘；23-上边缘；23a-平直段；23b-伞形段；23c-转折点；3-导流锥。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

参照图1至图4所示，根据本实用新型一种优选实施方式的离心风机叶轮，包括叶轮底盘1和均匀分布于该叶轮底盘1上的多个主叶片2，这些主叶片2分别呈辐射状从叶轮底盘1的中心部分延伸至外周缘处。为了满足应用于如呼吸机等小型设备中的高转速需求，该离心风机叶片设置为后弯式叶轮，由此即使在高速运行时也能够保持良好的气动特性。

具体地，正如图4中的俯视图所示，各个主叶片2分别垂直于叶轮底盘1，即该离心风机叶轮未在主叶片2中设置任何气流攻角和前掠角，而是使得主叶片2在任意位置处均在垂直于叶轮底盘1的竖直面内延伸，由此该离心风机叶轮便于采用拔模技术进行低成本制造。该离心风机叶轮能够被驱动为沿如图4中箭头所示的方向转动，其中，主叶片2的外缘延长线L21与该主叶片2的外缘转动切线L22之间的夹角为钝角，即主叶片2的出口安装角小于90°，由此形成为一种后弯式叶轮，能够在高速运行时也能够保持良好的气动特性。

对于省去气流攻角和前掠角而导致的后弯式设计方式自身效率不高的问题，本实用新型的离心风机叶轮通过增加主叶片2在靠近进风口处的高度的方式提升效率。具体地，主叶片2包括靠近叶轮底盘1的中心的内缘21、靠近叶轮底盘1的外周缘的外缘22、连接至叶轮底盘1的下边缘(未标记)和与该下边缘相对的远离叶轮底盘1的上边缘23，其中，该上边缘23包括平直段23a和伞形段23b，平直段23a从主叶片2的内缘21向外延伸，其延伸方向平行于叶轮底盘1或沿远离该叶轮底盘1的方向倾斜延伸；伞形段23b从平直段23a向外缘22延伸，且延伸方向(沿向外方向)朝向叶轮底盘1倾斜。

由此，与传统离心风机的叶片不同，本实用新型的离心风机叶轮中的主叶片2在靠近内缘部分形成为呈平直段23a的叶片前缘，增加了进风口处的叶片高度，使得主叶片2的子午面积增大。当安装于蜗壳内时，主叶片2在该位置处与蜗壳具有显著减小的间隙，从而能够有效减少气体介质泄漏，由此能够在无需设置气流攻角和前掠角的基础上提升了离心风机的效率和做功能力，具有良好的气动特性和较低的制造成本。

在呼吸机使用的传统离心风机中，风机叶片高度相对较低，流量较小，而且通常要求叶片和蜗壳之间保留较大的间隙，以免发生叶片和蜗壳的剐蹭，所以效率通常也较低。为此，本实用新型增加了主叶片的高度，单个流道面积也随之增加，这也导致了在叶轮出口处产生一定的气动分离，故而叶片的后弯角可以设置得较小，从而减少由于流道面积较大所引起的气动分离。气动分离是气动噪声的主要产生来源，故而，减少气动分离对于整体风机的噪声有着至关重要的作用。

进一步地，本实用新型的离心风机叶轮可以在叶轮底盘1的中心设有导流锥3，该导流锥3位于主叶片2所在的一侧。其中，为了避免占用较大的体积，该导流锥3可以设置得较小，如其半径不超过5mm(如2.5mm)。

在图示优选实施方式中，沿从内缘21向外缘22方向，主叶片2的上边缘23相对远离叶轮底盘1而倾斜延伸，由此平直部23a和伞形部23b之间的相接位置形成了上边缘23的最高点，即转折点23c。为了避免主叶片与蜗壳发生剐蹭，该转折点23c的高度(以叶轮底盘1的表面为基准)可以设置为不超过导流锥3的顶点高度。

随着转速的升高，尤其是在主叶片2的高度被增加的情形下，离心风机叶轮的强度也应满足该高转速需要，为此可以适当改进如叶轮底盘1的结构。在本实用新型一种较为优选的实施方式中，叶轮底盘1的中心部分向主叶片2所在的一侧凸出以形成环绕导流锥3的中心导流部11，并使得主叶片2的内缘21设置于该中心导流部11，由此该离心风机叶轮在该中心部分的结构较为紧凑，具有良好的整体强度。进一步地，该中心导流部11的背离主叶片2所在的一侧还可以形成有加强筋，以进一步提升其强度。主叶片2的外缘22可以设置为尽量靠近叶轮底盘1的外周缘，或者甚至设置为与该外周缘齐平。

在本实用新型的离心风机叶轮中，主叶片的个数、几何等可以被合理设置，以满足如呼吸机的气体介质输送需求。经过大量的实验、模拟和优化调整，平直段23a的径向长度优选设置为不超过叶轮底盘1的半径的一半。例如，在一种优选实施方式中，叶轮底盘1的半径可以设置为26mm，相应地，平直段23a的径向长度可以设置为如11.5mm。

在图示优选实施方式中，叶轮底盘1上均布有沿周向布置的10个主叶片2，由此相邻主叶片2之间对应的圆心角为36°。在其他实施方式中，也可以均匀布置有其他数量的主叶片2，如8个、12个等。主叶片2的材质和厚度应当满足介质输送需要，根据呼吸机中气流输送的实际情况，本实用新型优选地将主叶片2的厚度设置为不大于1.2mm，如1.05mm，其材质为PP塑料。在其他实施方式中，主叶片2也可以采用金属等其他材质，但这可能带来重量的增加，不利于设备的轻质化设计需求。

除了图示主叶片2之外，叶轮底盘1上还可以设置有若干分流叶片，例如在相邻主叶片2之间的间隙中设置分流叶片。其中，该分流叶片也可以设置为垂直于叶轮底盘1，以便通过拔模技术进行低成本制造。

本实用新型还提供一种离心风机，该离心风机包括蜗壳和安装于该蜗壳中的上述离心风机叶轮。此外，本实用新型还提供一种包括该离心风机的通气治疗设备，如呼吸机。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种离心风机叶轮，其特征在于，包括叶轮底盘(1)和均匀分布于该叶轮底盘(1)上的多个主叶片(2)，各个所述主叶片(2)分别垂直于所述叶轮底盘(1)，并设置为所述主叶片(2)的外缘延长线(L21)与该主叶片(2)的外缘转动切线(L22)之间的夹角为钝角，以形成为后弯式叶轮，且所述主叶片(2)的背离所述叶轮底盘(1)的上边缘(23)包括沿从内缘(21)向外方向平行所述叶轮底盘(1)或远离所述叶轮底盘(1)倾斜延伸的平直段(23a)和沿从该平直段(23a)向外缘(22)方向朝向该叶轮底盘(1)倾斜延伸的伞形段(23b)。

2.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述叶轮底盘(1)的中心设有向所述主叶片(2)所在一侧凸出的导流锥(3)，该导流锥(3)的半径不大于5mm。

3.根据权利要求2所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述平直段(23a)与所述伞形段(23b)相接的位置形成为转折点(23c)，所述转折点(23c)的高度不超出所述导流锥(3)的顶点高度。

4.根据权利要求2所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述叶轮底盘(1)的中心部分向所述主叶片(2)所在一侧凸出以形成为环绕所述导流锥(3)的中心导流部(11)，该中心导流部(11)的背离所述主叶片(2)所在一侧形成有加强筋，所述主叶片(2)的所述内缘(21)位于该中心导流部(11)，所述外缘(22)与所述叶轮底盘(1)的外周缘平齐。

5.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述平直段(23a)的径向长度小于所述叶轮底盘(1)的半径的一半。

6.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述主叶片(2)的厚度不大于1.2mm，并且/或者，所述主叶片(2)的材质为PP塑料。

7.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述叶轮底盘(1)上均匀分布有8-12个所述主叶片(2)。

8.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，相邻所述主叶片(2)之间还设有分流叶片。

9.一种离心风机，其特征在于，该离心风机包括蜗壳和安装于该蜗壳内的根据权利要求1至8中任意一项所述的离心风机叶轮。

10.一种通气治疗设备，其特征在于，该通气治疗设备包括根据权利要求9所述的离心风机。

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