CN110566499B - 一种弧形斜流叶轮 - Google Patents

Abstract

一种弧形斜流叶轮，包括成圆台体的轮毂，所述轮毂的侧面上以所述轮毂的中轴线为轴线环形阵列有若干个叶片，所述叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面和负压面，所述正压面设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧，所述正压面的边缘包括依次连接的根边、前边、顶边和后边，所述根边与所述轮毂的侧面相连，所述后边设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧。根据实验结果的对比，本发明创造能显著提高风机的效率。

Description

一种弧形斜流叶轮

技术领域

本发明创造涉及风机领域，特别是一种弧形斜流叶轮。

背景技术

斜流风机正广泛应用于商场、工厂等各种需要通风换气的场所，斜流风机依靠叶轮产生气流，斜流风机的叶轮让空气既做离心运动又做轴向运动，叶轮的形状对风机所能产生的压力和流量起关键作用，因此对斜流风机的叶轮的形状的研究是非常重要的。现有的斜流叶轮采用单圆板梯型叶片，所产生的风流量较小，风机效率低，增加了用户的使用成本，斜流叶轮的形状还需更多的深入研究和探索以达到更优的效果。

发明创造内容

本发明创造要解决的技术问题是：提供一种弧形斜流叶轮，可以提高风机的效率。

本发明创造解决其技术问题的解决方案是：

一种弧形斜流叶轮，包括成圆台体的轮毂，所述轮毂上直径较大的底面的直径为d，所述轮毂的高度为L，所述轮毂的母线与所述轮毂的轴线夹角为a1；所述轮毂的侧面上以所述轮毂的中轴线为轴线环形阵列有若干个叶片，所述叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面和负压面，所述正压面设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧，所述正压面的边缘包括依次连接的根边、前边、顶边和后边，所述根边与所述轮毂的侧面相连，所述后边设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧；所述正压面为内径为R的圆柱柱面的一部分，所述正压面上设有成形轴线，所述成形轴线与所述圆柱柱面的一条圆柱母线重合；所述顶边的运动轨迹所形成的面称为叶顶面，所述叶顶面的母线为直线，所述叶顶面上靠近所述后边的圆边的直径为D2，所述叶顶面上靠近所述前边的圆边的直径为D1，D2大于D1；所述叶片上设有第一基准面，所述轮毂的中轴线在所述第一基准面内，所述第一基准面与所述根边的交点称为基准始点，所述第一基准面与所述顶边的交点称为基准终点；

所述叶片在平展状态下：连接所述基准始点和所述基准终点形成基准线，所述基准线上设有分界点，所述基准线与所述成形轴线在所述分界点上相交，以所述分界点为顶点所述基准线到所述成形轴线的顺时针方向的转角为a2，a2小于90度；所述根边与所述后边的交点称为第一交点，所述后边与所述顶边的交点称为第二交点，所述顶边与所述前边的交点称为第三交点，所述前边与所述根边的交点称为第四交点，所述分界点到所述基准始点的距离为H，所述基准始点到所述第四交点的距离为F，所述第四交点到所述第一交点的距离为A，所述第三交点到所述第四交点的距离为B，所述第三交点到所述基准终点的距离为G，所述第三交点到所述第二交点的距离为C，所述第二交点到所述第一交点的距离为E。

作为上述方案的进一步改进，所述顶边与所述前边用圆弧过渡连接，所述顶边与所述后边用圆弧过渡连接。

作为上述方案的进一步改进，A和C的比值为1：(0.95～1.05)。

作为上述方案的进一步改进，D2和D1的比值为(138～142)：(128～132)，d和D2的比值为0.58～0.64。

作为上述方案的进一步改进，a2的角度范围为33～43度。

作为上述方案的进一步改进，D2：A：B：E的比值为(138～142)：(31～51)：(28～48)：(23～43)，D2和H的比值为(138～142)：(9～15)。

作为上述方案的进一步改进，F和A的比值为0.32～0.36，G和C的比值为0.52～0.56。

作为上述方案的进一步改进，D2和R的比值为(138～142)：(44～64)。

作为上述方案的进一步改进，a1的角度范围为25～35度。

作为上述方案的进一步改进，D2和L的比值为(138～142)：(18～38)。

本发明创造的有益效果是：一种弧形斜流叶轮，包括成圆台体的轮毂，所述轮毂的侧面上以所述轮毂的中轴线为轴线环形阵列有若干个叶片，所述叶片为壁厚均匀的片体，叶片的正反两面分别为正压面和负压面，所述正压面设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧，所述正压面的边缘包括依次连接的根边、前边、顶边和后边，所述根边与所述轮毂的侧面相连，所述后边设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧。根据实验结果的对比，本发明创造能显著提高风机的效率。本发明创造用于风机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明创造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创造的一部分实施例，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是本发明创造的实施例的叶片的展开状态示意图；

图2是本发明创造的实施例中叶片的垂直于成形轴线的截面的示意图；

图3是本发明创造的实施例的主视示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明创造的实施例的轮毂的侧视示意图；

附图中：101-轮毂、102-叶片、103-根边、104-前边、105-顶边、106-后边、107-正压面、108-成形轴线、109-第一基准面、110-基准始点、111-基准终点、112-基准线、113-分界点。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明创造的构思、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创造的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明创造的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明创造的实施例，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，均属于本发明创造保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/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，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。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至图5，这是本发明创造的实施例，具体地：

一种弧形斜流叶轮，包括成圆台体的轮毂101，所述轮毂101上直径较大的底面的直径为d，所述轮毂101的高度为L，所述轮毂101的母线与所述轮毂101的轴线夹角为a1；所述轮毂101的侧面上以所述轮毂101的中轴线为轴线环形阵列有六个叶片102，所述叶片102为壁厚均匀的片体，叶片102的正反两面分别为正压面107和负压面，所述正压面107设于靠近所述轮毂101上直径较大的底面的一侧，所述正压面107的边缘包括依次连接的根边103、前边104、顶边105和后边106，所述根边103与所述轮毂101的侧面相连，所述后边106设于靠近所述轮毂101上直径较大的底面的一侧；所述正压面107为内径为R的圆柱柱面的一部分，所述正压面107上设有成形轴线108，所述成形轴线108与所述圆柱柱面的一条圆柱母线重合；所述顶边105的运动轨迹所形成的面称为叶顶面，所述叶顶面的母线为直线，所述叶顶面上靠近所述后边106的圆边的直径为D2，所述叶顶面上靠近所述前边104的圆边的直径为D1，D2大于D1；所述叶片102上设有第一基准面109，所述轮毂101的中轴线在所述第一基准面109内，所述第一基准面109与所述根边103的交点称为基准始点110，所述第一基准面109与所述顶边105的交点称为基准终点111；

所述叶片102在平展状态下：连接所述基准始点110和所述基准终点111形成基准线112，所述基准线112上设有分界点113，所述基准线112与所述成形轴线108在所述分界点113上相交，以所述分界点113为顶点所述基准线112到所述成形轴线108的顺时针方向的转角为a2，a2小于90度；所述根边103与所述后边106的交点称为第一交点，所述后边106与所述顶边105的交点称为第二交点，所述顶边105与所述前边104的交点称为第三交点，所述前边104与所述根边103的交点称为第四交点，所述分界点113到所述基准始点110的距离为H，所述基准始点110到所述第四交点的距离为F，所述第四交点到所述第一交点的距离为A，所述第三交点到所述第四交点的距离为B，所述第三交点到所述基准终点111的距离为G，所述第三交点到所述第二交点的距离为C，所述第二交点到所述第一交点的距离为E。叶轮旋转时，弧形设计的正压面107对空气产生压力形成风。风叶通过弧形设计，使风经过风叶时的损耗减少，压力增大，有利于提高风机的效率，增大送风流量，提高全压。

进一步作为优选的实施方式，A和C的比值为1：(0.95～1.05)。现有的风叶的顶边105长、根边103短，这样的风叶不利于风的生成，气流容易在叶根处分离，降低风的流量。本发明创造的根边103和顶边105长度接近，叶根长度加大，风叶的正压面107带动更多的风，增大风的流量，提高风机的效率。

由于同一台风机在不同工况下都会表现出不同的性能，对现有的采用单圆板梯型叶片的斜流叶轮在不同工况下进行数据测量，实测数据如表1所示：

表1：

本实施例的D2的长度为140，D1的长度为130，d与D2的比值为0.61，a2的角度为38度，A的长度为41，B的长度为38，C的长度为41，E的长度为33，F和A的比值为0.34，G和C的比值为0.54，H的长度为12，R为54，a1的角度为30度，L的长度为28。本实施例的长度单位为毫米。把本实施例放在与表1中相同的工况中进行实验，实测数据如表2所示：

表2：

通过对比表1和表2的数据，可见本发明创造对比现有的叶轮在风机效率显著提高的同时，全压也显著增大。

本发明创造通过对叶片和轮毂各尺寸参数进行有机的配置，让本发明创造具有较高的风机效率和全压。当改变一些参数时，叶轮会产生不同的效果。以下举几个例子，具体地：

例1：改变a2的角度范围为50度，与a2相关的尺寸作适应性变化，其余参数基本不变，然后放在与表1中相同的工况中进行实验，实测数据如表3所示：

表3：

通过对比表1和表2、表3的数据，可见在改变a2的角度为50度时，叶轮的效率和全压下降到了现有的叶轮的水平甚至出现更差的效果。

而将a2的角度改为33度，在相同工况下，在测试中测得风机效率与现有叶轮相比可提高1.5％～1.9％；将a2的角度改为43度，在测试中测得风机效率与现有叶轮相比可提高1.6％～1.8％。

例2：当改变R的值为38，与R相关的尺寸作适应性变化，其他参数基本不变，然后放在与表1中相同的工况中进行实验，实测数据如表4所示：

表4：

通过对比表1和表2、表4的数据，可见在改变R的值为38时，叶轮的效率和全压较现有的叶轮的效果有一点提升，但不明显。

而将R改为44，在相同工况下，在测试中测得风机效率与现有叶轮相比可提高1.6％～2.1％；将R改为64，在测试中测得风机效率与现有叶轮相比可提高1.3％～1.6％。

例3：把A和C的比值为1：2，与现有的现有的风叶的顶边105长、根边103短的现状相似，与A和C相关的尺寸作适应性变化，其他参数基本不变，然后放在与表1中相同的工况中进行实验，实测数据如表5所示：

表5：

通过对比表1和表2、表5的数据，可见在改变A和C的比值为1：2时，叶轮的效率和全压较现有的叶轮的效果稍有一点提升，但同样不明显。

将表2数据和表3、表4、表5的数据进行单独对比的话，也可发现如果单独改变a2的角度、R的值、A和C的比值对叶轮的效率改进效果不大，而将各参数通过合理的设置，才让本叶轮具有高效而且全压高的效果。

以上对本发明创造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创造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 (2)

1.一种弧形斜流叶轮，其特征在于：包括成圆台体的轮毂，所述轮毂上直径较大的底面的直径为d，所述轮毂的高度为L，所述轮毂的母线与所述轮毂的轴线夹角为a1；

所述轮毂的侧面上以所述轮毂的中轴线为轴线环形阵列有若干个叶片，所述叶片为壁厚均匀的片体，所述叶片的正反两面分别为正压面和负压面，所述正压面设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧，所述正压面的边缘包括依次连接的根边、前边、顶边和后边，所述根边与所述轮毂的侧面相连，所述后边设于靠近所述轮毂上直径较大的底面的一侧；

所述正压面为内径为R的圆柱柱面的一部分，所述正压面上设有成形轴线，所述成形轴线与所述圆柱柱面的一条圆柱母线重合；

所述顶边的运动轨迹所形成的面称为叶顶面，所述叶顶面的母线为直线，所述叶顶面上靠近所述后边的圆边的直径为D2，所述叶顶面上靠近所述前边的圆边的直径为D1，D2大于D1；

所述叶片上设有第一基准面，所述轮毂的中轴线在所述第一基准面内，所述第一基准面与所述根边的交点称为基准始点，所述第一基准面与所述顶边的交点称为基准终点；

所述叶片在平展状态下：

连接所述基准始点和所述基准终点形成基准线，所述基准线上设有分界点，所述基准线与所述成形轴线在所述分界点上相交，以所述分界点为顶点所述基准线到所述成形轴线的顺时针方向的转角为a2；

所述根边与所述后边的交点称为第一交点，所述后边与所述顶边的交点称为第二交点，所述顶边与所述前边的交点称为第三交点，所述前边与所述根边的交点称为第四交点，所述分界点到所述基准始点的距离为H，所述基准始点到所述第四交点的距离为F，所述第四交点到所述第一交点的距离为A，所述第三交点到所述第四交点的距离为B，所述第三交点到所述基准终点的距离为G，所述第三交点到所述第二交点的距离为C，所述第二交点到所述第一交点的距离为E，A和C的比值为1：（0.95～1.05），D2和D1的比值为（138～142）：（128～132），d和D2的比值为0.58～0.64，a2的角度范围为33～43度，D2：A：B：E的比值为（138～142）：（31～51）：（28～48）：（23～43），D2和H的比值为（138～142）：（9～15），F和A的比值为0.32～0.36，G和C的比值为0.52～0.56，D2和R的比值为（138～142）：（44～64），a1的角度范围为25～35度，D2和L的比值为（138～142）：（18～38）。

2.根据权利要求1所述的一种弧形斜流叶轮，其特征在于：所述顶边与所述前边用圆弧过渡连接，所述顶边与所述后边用圆弧过渡连接。