CN109595198B - 一种风机叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机叶轮，包括基板，所述基板的侧面垂直设置有叶片，所述叶片沿所述基板的圆心圆周阵列设置有若干块，所述叶片为圆弧状，所述叶片的弧心在所述基板内，所述叶片的近心端为入口角，所述叶片的远心端为出口角，所述出口角到所述基板圆心的连线为远心半径，所述出口角的切线与所述远心半径的垂线所形成的夹角为A，所述A的范围为148度至152度，所述叶片的圆弧半径为R，所述叶片的弧长为L，所述基板的直径为D，所述叶片的弧心至所述基板圆心的距离为r，R：D＝0.45～0.47，L：D＝0.4～0.42，r：D＝0.225～0.235，本发明采用长流道、圆润化叶片，并且相邻叶片间结构配置更合理，有效提高叶片的出风效率，减少了噪音。

Description

一种风机叶轮

技术领域

本发明涉及一种风机叶轮。

背景技术

现有的风机叶片多采用直板式设计，或者为小弧形板设计，叶片形成的流道较短，进风量难以提高，并且叶片之间的结构设置不合理，容易导致叶片的气流阻力较大，出气后叶片容易发生“喘振”现象，造成的噪音较大，长期工作连接结构容易产生松动，在达到所需风量下，功率更大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：需要一种风机叶轮，可减少叶片转动时产生的阻力，提高工作效率，并且降低运行时产生的噪音，提高结构的稳定性。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种风机叶轮，包括基板，所述基板的侧面垂直设置有叶片，所述叶片沿所述基板的圆心圆周阵列设置有若干块，所述叶片为圆弧状，所述叶片的弧心在所述基板内，所述叶片的近心端为入口角，所述叶片的远心端为出口角，所述出口角到所述基板圆心的连线为远心半径，所述远心半径拟合形成的拟合圆的直径小于所述基板的直径，所述出口角的切线与所述远心半径的垂线所形成的夹角为A，所述A的范围为148度至152度，所述叶片的圆弧半径为R，所述叶片的弧长为L，所述基板的直径为D，所述叶片的弧心至所述基板圆心的距离为r，R：D＝0.45～0.47，L：D＝0.4～0.42，r：D＝0.225～0.235。

作为上述技术方案的进一步改进，任一块所述叶片的入口角的切线与其相邻叶片的出口角的切线之间的距离为流道出口宽度，所述流道出口宽度的值为d，L：d＝2.96。

作为上述技术方案的进一步改进，A为152度。

作为上述技术方案的进一步改进，R：D＝0.466。

作为上述技术方案的进一步改进，L：D＝0.415。

作为上述技术方案的进一步改进，r：D＝0.233。

作为上述技术方案的进一步改进，所述叶片远离所述基板的一端设置有前盘，所述前盘为回转体结构，所述前盘的母线为圆弧状，所述前盘的外径沿所述前盘到所述基板的方向逐渐增大。

作为上述技术方案的进一步改进，所述前盘母线的圆弧半径为M，R：M＝2.74。

本发明的有益效果是：采用球弧形的风叶，有效降低了风机阻力，并且延长了流道，使气体增能机会增多，避免了出气后倾叶片产生“喘振”的现象，降低了风机运转时产生的噪音，减少功耗，并且风机的前盘同样采用圆弧形设计，进一步降低了风机阻力，确保气流经过进风内空间的通畅高效，可应用于环保通风、喷涂喷漆除尘、油烟静化器配套和废气处理等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的基板、叶片正视示意图。

图2是本发明的整体侧视示意图。

图中：1-基板、2-叶片、3-前盘、4-进风筒。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1、图2，一种风机叶轮，包括基板1，所述基板1的侧面垂直设置有叶片2，所述叶片2沿所述基板1的圆心圆周阵列设置有若干块，所述叶片2为圆弧状，所述叶片2的弧心在所述基板1内，所述叶片2的近心端为入口角，所述叶片2的远心端为出口角，所述出口角到所述基板1圆心的连线为远心半径，所述远心半径拟合形成的拟合圆的直径小于所述基板1的直径，所述出口角的切线与所述远心半径的垂线所形成的夹角为A，所述A的范围为148度至152度，所述叶片2的圆弧半径为R，所述叶片2的弧长为L，所述基板1的直径为D，所述叶片2的弧心至所述基板1圆心的距离为r，R：D＝0.45～0.47，L：D＝0.4～0.42，r：D＝0.225～0.235，本发明将叶片2整片设计成圆弧形，并且对于叶片2在基板1上的设计位置也有所要求，出口角的切线与远心半径的垂线所形成的夹角为A，叶片2的圆弧半径为R，叶片2的弧长为L，基板1的直径为D，叶片2的弧心至基板1的圆心的距离为r，这些数值限定中，长度单位均统一，根据叶片2的圆弧半径R与基板1直径D的比值在0.45～0.47的范围内，可确定叶片2的圆弧半径R的值，根据叶片2的弧长L与基板1的直径D的比值在0.4～0.42范围内，可确定叶片2的弧长，根据距离r与基板5直径的比值在0.225～0.235的范围内，限定了叶片2在基板1上的位置，远心半径拟合形成的拟合圆的直径小于基板1的直径，使得出口角始终在基板1内，再通过限定出口角切线与远心半径的垂线所形成的夹角A在148至152度的范围内，可确定叶片2在基板1上的摆动角度，至此可确定叶片2在基板1上的结构设置，圆弧形的叶片2减少了气流阻力，避免了出气后倾叶片2产生“喘振”现象，减少了风机运行时的噪音，加长的叶片2设计使气体增能机会增多，使气体的进风量加大，可实现得到同等出风量的情况下，风机所需要的功率更少，实现高效出风。

进一步作为优选的实施方式，任一块所述叶片2的入口角的切线与其相邻叶片2的出口角的切线之间的距离为流道出口宽度，所述流道出口宽度的值为d，L：d＝2.96，根据L与d的比值，即可确定叶片2设置的数量，此比值下叶片2设置有8块，结构更加合理，进一步提高进风量。

进一步作为优选的实施方式，A为152度，R：D＝0.466，L：D＝0.415，r：D＝0.233，此为最优的结构设计。

进一步作为优选的实施方式，所述叶片2远离所述基板1的一端设置有前盘3，所述前盘3为回转体结构，所述前盘3的母线为圆弧状，所述前盘3的外径沿所述前盘3到所述基板1的方向逐渐增大，弧形的前盘3使气流阻力更小。

进一步作为优选的实施方式，所述前盘3远离所述叶片2的一端设置有进风筒4，所述进风筒4为回转体结构，所述进风筒4的母线包括平直段、与所述平直段一端相连接的弧形段，所述弧形段的圆心设置于所述进风筒4的外部，所述弧形段远离所述平直段的一端伸入所述前盘3内，平直段的结构设计可使得进风筒4更加易于安装，采用弧形的进风筒4，可进一步降低进气噪音，减少气流阻力，减少涡流和回流损失，使得气流进入叶轮时更加通畅高效。

进一步作为优选的实施方式，所述前盘3母线的圆弧半径为M，R：M＝2.74，所述弧形段的圆弧半径为N，R：N＝2.74，此为最优的结构设计。

为了进一步验证风机的工作效果，进行第一组实验测试，对现有的采用直板式和短流道的风机叶轮进行测试，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表1所示：

表1：

采用圆弧形的叶片，并且取R：D＝0.45，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表2所示：

表2：

采用圆弧形的叶片，并且取R：D＝0.46，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表3所示：

表3：

采用圆弧形的叶片，并且取R：D＝0.466，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表4所示：

表4：

采用圆弧形的叶片，并且取R：D＝0.47，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表3所示：

表5：

由上表1～表5可知，与直板式、短流道的风机叶片相比，在使用圆弧形的叶片后，风机的轴静效率相对提高，并且叶轮功率、比A声级相对降低，因此圆弧形叶片比传统的直板式叶片的效率更高，在相同的出风量下，功耗更低，并且噪音更少，再对比表2～表5可知，在R：D为0.45～0.466之间，轴静效率呈上升的趋势，叶轮功率呈下降的趋势，比A声级呈下降的趋势，但当R：D为0.47时，相对R：D为0.466时，轴静效率相对下降，叶轮功率相对增加，比A声级基本保持不变，因此，当R：D为0.466时，此时为结构的最优值。

在保持R：D为0.466的基础上，改变L与D的比值，进行第二组实验测量，取L：D＝0.4，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表6所示：

表6：

取L：D＝0.41，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表7所示：

表7：

取L：D＝0.415，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表8所示：

表8：

取L：D＝0.42，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表9所示：

表9：

由表6～表9可知，在L：D为0.4～0.415之间，轴静效率呈上升的趋势，叶轮功率呈下降的趋势，比A声级呈下降的趋势，风机的效率呈不断提高的趋势，但当L：D为0.42时，相对L：D为0.415时，轴静效率相对下降，叶轮功率相对增加，比A声级基本保持不变，因此，当L：D为0.415时，此时为结构的最优值。

在保持R：D为0.466、L：D为0.415的基础上，改变R与r的比值，进行第三组实验测量，取r:D＝0.225，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表10所示：

表10：

取r:D＝0.23，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表11所示：

表11：

取r：D＝0.233，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表12所示：

表12：

取r：D＝0.235，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表13所示：

表13：

由表10～13可知，在r:D在0.225～0.235之间，轴静效率呈上升的趋势，叶轮功率呈下降的趋势，比A声级呈下降的趋势，风机的效率呈不断提高的趋势，理论上取r：D＝0.235时，风机效率达到最优值，但在实际生产中，当取r：D＝0.235时，由于叶片在基盘较为边缘的位置，在叶轮高速转动中，叶片的离心力较大，容易导致结构的不稳定，而当取r：D＝0.233时，叶片既保持较高的出风效率，并且不影响结构的稳定性，叶轮转动时保持在平稳的状态，因此，综合使用寿命与结构稳定性方面考虑，取r：D＝0.233时为最优值。

在保持R：D为0.466、L：D为0.415，取r：D＝0.233的基础上，改变出口角的切线与远心半径的垂线所形成的夹角A的范围，进行第四组实验测量，取A＝148度，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表14所示：

表14：

取A＝150度，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表15所示：

表15：

取A＝152度，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表16所示：

表16：

取A＝153度，将其与8种风道连接，得到8种不同的工况，得到实验数据如表17所示：

表17：

由表14～表17可知，在A在148～152度之间，轴静效率呈上升的趋势，叶轮功率呈下降的趋势，比A声级呈下降的趋势，风机的效率呈不断提高的趋势，但当A为153度时，相对A为152度时，由于叶轮内全压呈下降的趋势，轴效率也相对降低，轴静效率相对下降，导致叶轮功率相对增加，比A声级基本保持不变，因此，当A为152度时，此时为结构的最优值。

以上四组实验的长度单位统一为CM。

综上所述，结合第一组至第四组的实验测量，通过改变叶片的弧度、叶片的弧长、叶片在基板上的位置、叶片的摆动角度，得出当R：D＝0.466，L：D＝0.415，r：D＝0.233，A＝152度时，风机叶轮的结构达到最优，有效降低了风机阻力，并且延长了流道，使气体增能机会增多，避免了出气后倾叶片产生“喘振”的现象，降低了风机运转时产生的噪音，减少功耗，并且风机的前盘、进风筒同样采用圆弧形设计，R：M为2.74，R：N为2.74，进一步降低了风机阻力，不仅降低了进气噪音，还减少涡流和回流损失，确保气流经过进风内空间的通畅高效，较其它同等型号离心通风机产品，每小时增加风机成正比，风机效率达到88％，配套电机的功率小，比同类风机的噪声低10～15％，可应用于环保通风、喷涂喷漆除尘、油烟静化器配套和废气处理等。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种风机叶轮，其特征在于：包括基板（1），所述基板（1）的侧面垂直设置有叶片（2），所述叶片（2）沿所述基板（1）的圆心圆周阵列设置有若干块，所述叶片（2）为圆弧状，所述叶片（2）的弧心在所述基板（1）内，所述叶片（2）的近心端为入口角，所述叶片（2）的远心端为出口角，所述出口角到所述基板（1）圆心的连线为远心半径，所述远心半径拟合形成的拟合圆的直径小于所述基板（1）的直径，所述出口角的切线与所述远心半径的垂线所形成的夹角为A，所述A的范围为148度至152度，所述叶片（2）的圆弧半径为R，所述叶片（2）的弧长为L，所述基板（1）的直径为D，所述叶片（2）的弧心至所述基板（1）圆心的距离为r，R：D=0.45~0.47，L：D=0.4~0.42，r：D=0.225~0.235，任一块所述叶片（2）的入口角的切线与其相邻叶片（2）的出口角的切线之间的距离为流道出口宽度，所述流道出口宽度的值为d，L：d=2.96，所述叶片（2）远离所述基板（1）的一端设置有前盘（3），所述前盘（3）为回转体结构，所述前盘（3）的母线为圆弧状，所述前盘（3）的外径沿所述前盘（3）到所述基板（1）的方向逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种风机叶轮，其特征在于：A为152度。

3.根据权利要求1所述的一种风机叶轮，其特征在于：R：D=0.466。

4.根据权利要求1所述的一种风机叶轮，其特征在于：L：D=0.415。

5.根据权利要求1所述的一种风机叶轮，其特征在于：r：D=0.233。

6.根据权利要求1所述的一种风机叶轮，其特征在于：所述前盘（3）母线的圆弧半径为M，R：M=2.74。