CN111734675A - 一种后向离心风轮及离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后向离心风轮及离心风机，后向离心风轮包括轮盘、轮盖及多片叶片，多片叶片设置在轮盘与轮盖之间，多片叶片沿轮盘的周向等角度均布，叶片呈翼型设置，叶片的进口角设置在9°‑15°之间，叶片的出口角设置在10°‑20°之间，且从轮盘至轮盖的方向，叶片的进口角不变，叶片的出口角逐渐减小。本发明取得的有益效果：采用上述结构的离心风轮后，工作时可满足低静压、大流量及效率高的要求；具体的，工作时静压范围在90‑120Pa之间，流量范围在900‑1100m³/h之间，以及效率范围在45％‑55％之间。

Description

一种后向离心风轮及离心风机

技术领域

本发明涉及通风的技术领域，具体涉及一种后向离心风轮及离心风机。

背景技术

在房车空调行业中，风机是一种较为普遍的流体介质传递装置，流体介质经风机作用后，其压力能提升以满足相关使用场景要求，后向离心风轮由于其具有360度均匀出风的特性，被广泛应用于空调行业中，但是，目前房车空调内所采用的后向离心风轮静压高、流量低且效率低，因此，需要改进后向离心风轮的结构，使其可以满足静压在90-120Pa，流量在900-1100m³/h以及效率在45％-55％的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种后向离心风轮，其包括轮盘、轮盖及多片叶片，该后向离心风轮具有静压低、流量高及效率高的优点。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种后向离心风轮，包括轮盘、轮盖及多片叶片，多片所述叶片设置在所述轮盘与所述轮盖之间，多片所述叶片沿所述轮盘的周向等角度均布，所述叶片呈翼型设置，所述叶片的进口角设置在9°-15°之间，所述叶片的出口角设置在10°-20°之间，且从所述轮盘至所述轮盖的方向，所述叶片的进口角不变，所述叶片的出口角逐渐减小。

作为优选，所述叶片包括叶根与叶顶，所述叶根处的出口角与所述叶顶处的出口角之差小于或等于5°，通过这样设置，由于进口角处于所述叶片的后缘处，即所述后缘扭曲设置，所述叶根处的出口角与所述叶顶处的出口角之差小于或等于5°，一方面，避免所述后缘的扭曲程度过大，从而避免所述叶片出现断裂的情况，保证所述叶片的强度足够高；另一方面，所述后向离心风轮内各水平截面的流体流量分配是不同的，具体的，从所述轮盘至所述轮盖的方向，流体流量逐渐减小但相差不大，所述叶片的后缘的扭曲结构与流体流量的分布情况相匹配，使得所述叶片受压更加均匀，且流体流动更加顺畅。

作为优选，所述叶片还包括后缘，所述后缘的型线为二次方程曲线，且从所述轮盘至所述轮盖的方向，所述叶片的外径在250-280mm之间，通过这样设置，即从所述轮盘至所述轮盖的方向，所述叶片的弦长逐渐增加，使得各水平截面对流体的做功达到最佳，并且保证所述叶片的表面受到的压力均衡，避免各水平截面因流体参数跳跃过大造成损失，从而提高所述后向离心风轮的效率。

作为优选，所述叶片的厚度在1-3mm之间，通过这样设置，由于所述叶片采用翼型设置，所述叶片的厚度在1-3mm之间，在保证所述叶片的强度足够高的前提下，使得流体进过所述叶片表面时，具有良好的气动性能，并且流动损失降低。

作为优选，所述叶片还包括前缘、吸力面及压力面，位于所述叶片的水平截面上且与所述吸力面及所述压力面等距的所有点连接形成中弧线，沿所述中弧线从所述前缘至所述后缘的方向，所述叶片的厚度先逐渐增加，再逐渐减小，沿所述中弧线的方向，所述叶片的最大厚度位于与所述前缘的距离为所述中弧线弧长的20％-40％的位置，通过这样设置，由于所述叶片采用翼型设置，所述叶片的最大厚度位于与所述前缘的距离为所述中弧线弧长的20％-40％的位置，提高翼型头部对来流流体的适应性，可降低流体流经所述叶片时造成的流动损失，进一步提高后向离心风轮的效率。

作为优选，所述轮盘包括与所述叶片连接的侧壁，所述侧壁的截面型线由双弧线组成，所述侧壁的截面型线包括第一弧线及第二弧线，所述第二弧线位于所述第一弧线的外侧，所述第一弧线与所述第二弧线相切，且所述第一弧线及所述第二弧线的圆心分别位于所述侧壁的截面型线的两侧，通过这样设置，流***于叶根处从前缘流向后缘，即流体流经侧壁时，流体经过双弧线的侧壁相比经过单弧线的侧壁的流动损失降低，进一步提高后向离心风轮的效率。

作为优选，所述第一弧线的半径在240-280mm之间，所述第二弧线的半径在20-30mm 之间，通过这样设置，使得所述后向离心风轮的整体结构更加合理。

作为优选，所述叶片的数量为5-7片，通过这样设置，保证所述后向离心风轮工作时满足静压在90-120Pa，流量在900-1100m³/h的要求；若所述叶片的数量少于5片，虽然可以降低静压，但是流量也随之减小；若所述叶片的数量大于7片，虽然可以提高流量，但静压也随之提高。

本发明的目的之二在于提供一种离心风机，包括风机、导风圈及上述的后向离心风轮，所述风机设置在所述轮盘内，所述轮盖上设有通孔形成进风口，所述轮盖与所述轮盘位于外侧的间隙为出风口，所述导风圈包括进风端及出风端，所述出风端与所述进风口对接，所述导风圈嵌入所述轮盖内，且所述导风圈与所述轮盖沿轴向及径向的间隙均在2-3mm之间。

作为优选，从所述进风端至所述出风端，所述导风圈的内径先逐渐减小，再逐渐增大，且所述导风圈位于所述出风端的切线与轴线的夹角在5°-10°之间，通过这样设置，所述导风圈把流体沿轴向以连续形式且均匀地从所述进风端导向所述出风端，从而提高所述后向离心风轮的风量，并且对所述后向离心风轮起到均匀来流的作用，起到一定的降噪效果，并且所述导风圈位于所述出风端的切线与轴线的夹角在5°-10°之间，保证流体能均匀地充满所述轮盖的进风口。

相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：

采用本结构的后向离心风轮及应用该后向离心风轮的离心风机，工作时可满足低静压、大流量及效率高的要求，具体的，工作时静压范围在90-120Pa之间，流量范围在 900-1100m³/h之间，以及效率范围在45％-55％之间。

附图说明

图1是本发明实施例的侧视示意图；

图2是本发明实施例的剖视示意图；

图3是本发明实施例叶片的俯视示意图；

图4是本发明实施例叶片的厚度示意图；

图5是本发明实施例轮盘的剖视示意图；

图6是本发明实施例在图2中A部的局部放大示意图；

图7是本发明实施例在图5中B部的局部放大示意图；

图8是本发明实施例导风圈的剖视示意图；

图9是本发明实施例在图8中C部的局部放大示意图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

10、后向离心风轮；11、轮盖；12、叶片；12.1、前缘；12.2、后缘；12.3、叶根；12.4、叶顶；12.5、中弧线；13、轮盘；13.1、第一弧线；13.2、第二弧线；20、导风圈；21、进风端；22、出风端；30、风机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

参考图1-9，本实施例公开了一种后向离心风轮10，包括轮盘13、轮盖11及多片叶片 12，多片叶片12设置在轮盘13与轮盖11之间，多片叶片12沿轮盘13的周向等角度均布，叶片12呈翼型设置，即叶片12不等厚设置，叶片12的进口角α设置在9°-15°之间，叶片 12的出口角β设置在10°-20°之间，且从轮盘13至轮盖11的方向，叶片12的进口角α不变，叶片12的出口角β逐渐减小。

经实验测得，采用本结构的后向离心风轮10，工作时可满足低静压、大流量及效率高的要求，叶片12采用翼型设置，使得流体流经叶片12表面时，具有良好的气动性能及降低流动损失，并且进口角α设置在9°-15°之间，出口角β设置在10°-20°之间能满足工作的参数要求，且从轮盘13至轮盖11的方向，叶片12的进口角α不变，叶片12的出口角β逐渐减小，与各水平截面的流体流向相匹配，使结构更加合理，具体的，工作时静压范围在 90-120Pa之间，流量范围在900-1100m³/h之间，以及效率范围在45％-55％之间，若进口角α小于9°，则工作时效率及流量均偏低达不到要求；若进口角α大于15°，则工作时静压偏高及效率偏低达不到要求；同理，若出口角β小于10°或大于20°，则工作时静压及效率均偏低达不到要求。

参考图3-4，具体描述，叶片12包括叶根12.3与叶顶12.4，叶片12与轮盘13的连接处为叶根12.3，叶片12与轮盖11的连接处为叶顶12.4，叶根12.3与叶顶12.4相对设置，叶根12.3处的出口角与叶顶12.4处的出口角之差小于或等于5°，由于出口角β处于叶片12 的后缘12.2处，从轮盘13至轮盖11的方向，出口角β逐渐减小，即叶片12的后缘12.2扭曲设置，叶根12.3处的出口角与叶顶12.4处的出口角之差小于或等于5°，一方面，避免后缘12.2的扭曲程度过大，从而避免叶片12出现断裂的情况，保证叶片12的强度足够高；另一方面，后向离心风轮10内各水平截面的流体流量分配是不同的，具体的，从轮盘13 至轮盖11的方向，流体流量逐渐减小但相差不大，叶片12的后缘12.2的扭曲结构与流体流量的分布情况相匹配，使得叶片12受压更加均匀，且流体流动更加顺畅。

参考图1-4，叶片12还包括后缘12.2，后缘12.2的型线为二次方程曲线，且从轮盘13 至轮盖11的方向，叶片12的外径在250-280mm之间，叶片12的外径即后缘12.2的型线绕着后向离心风轮10的轴线旋转一周所得柱体的直径，具体而言，以后向离心风轮10的轴线为Y轴，以后向离心风轮10的径向为X轴，原点设置在轮盘13的底端面上，则上述的二次方程曲线满足y＝x²-500x+62550，从轮盘13至轮盖11的方向，叶片12的弦长逐渐增加，使得各水平截面对流体的做功达到最佳，并且保证叶片12的表面受到的压力均衡，避免各水平截面因流体参数跳跃过大造成损失，从而提高后向离心风轮10的效率。

参考图3-4，叶片12的厚度在1-3mm之间，由于叶片12采用翼型设置，叶片12的厚度在1-3mm之间，在保证叶片12的强度足够高的前提下，使得流体进过叶片12表面时，具有良好的气动性能，并且流动损失降低。

参考图3-4，叶片12还包括前缘12.1、吸力面及压力面，前缘12.1与后缘12.2相对设置，流体从叶片12的前缘12.1流向后缘12.2，吸力面与压力面相对设置，位于叶片12的水平截面上且与吸力面及压力面等距的所有点连接形成中弧线12.5，沿中弧线12.5从前缘12.1至后缘12.2的方向，叶片12的厚度先逐渐增加，再逐渐减小，沿中弧线12.5的方向，叶片12的最大厚度位于与前缘12.1的距离为中弧线12.5弧长的20％-40％的位置，由于叶片12采用翼型设置，叶片12的最大厚度位于与前缘12.1的距离为中弧线12.5弧长的20％-40％的位置，可以提高翼型头部对来流流体的适应性，从而降低流体流经叶片12时造成的流动损失，进一步提高后向离心风轮10的效率。

参考图5及7，轮盘13包括与叶片12连接的侧壁，侧壁的截面型线由双弧线组成，侧壁的截面型线包括第一弧线13.1及第二弧线13.2，第二弧线13.2位于第一弧线13.1的外侧，第一弧线13.1与第二弧线13.2相切，且第一弧线13.1及第二弧线13.2的圆心分别位于侧壁的截面型线的两侧，流***于叶根12.3处从前缘12.1流向后缘12.2，即流体流经侧壁时，流体经过双弧线的侧壁相比经过单弧线的侧壁的流动损失降低，进一步提高后向离心风轮 10的效率。

参考图5及7，第一弧线13.1的半径在240-280mm之间，第二弧线13.2的半径在 20-30mm之间，且第一弧线13.1弧长为第二弧线13.2弧长的6-8倍，使得后向离心风轮10 的整体结构更加合理。

参考图1-2，叶片12的数量为5-7片，保证后向离心风轮10工作时满足静压在90-120Pa，流量在900-1100m³/h的要求；若叶片12的数量少于5片，虽然可以降低静压，但是流量也随之减小；若叶片12的数量大于7片，虽然可以提高流量，但静压也随之提高。

参考图1-9，本实施例还公开了一种离心风机，包括风机30、导风圈20及上述的后向离心风轮10，风机30设置在轮盘13内，风机30的外转子与轮盘13固定连接，轮盖11上设有通孔形成进风口，轮盖11与轮盘13位于外侧的间隙为出风口，导风圈20包括进风端 21及出风端22，出风端22与进风口对接，导风圈20嵌入轮盖11内，且导风圈20与轮盖 11沿轴向间隙b及径向的间隙a均在2-3mm之间，具体而言，导风圈20位于出风端22的端面与轮盖11位于出风口的端面沿轴向的间隙b在2-3mm之间，轮盘13位于出风口的内径半径比导风圈20位于出风端22的外径半径大2-3mm之间。

参考图8-9，从进风端21至出风端22，导风圈20的内径先逐渐减小，再逐渐增大，且导风圈20位于出风端22的内径比导风圈20位于进风端21的内径小，导风圈20位于出风端22的切线与轴线的夹角γ在5°-10°之间，导风圈20把流体沿轴向以连续形式且均匀地从进风端21导向出风端22，从而提高后向离心风轮10的风量，并且对后向离心风轮10起到均匀来流的作用，起到一定的降噪效果，并且导风圈20位于出风端22的切线与轴线的夹角γ在5°-10°之间，保证流体能均匀地充满轮盖11的进风口。

离心风机因包括上述的后向离心风轮10，而具备后向离心风轮10的所有有益效果，此处不再进行赘述。

实施例1：

参考图1-9，离心风机包括导风圈20、轮盖11、5片叶片12、轮盘13及风机30，5片叶片12沿周向等角度均布设置在轮盘13与轮盖11之间，风机30的外转子与轮盘13固定连接，导风圈20的出风端22与轮盖11的进风口对接，导风圈20的嵌入轮盖11内，且导风圈20与轮盖11沿轴向间隙b及径向的间隙a为2mm，且导风圈20位于出风端22的切线与轴线的夹角γ为7°，叶片12的进口角α为12°，叶片12的出口角β为12°-15°，且从轮盘 13至轮盖11的方向上，进口角α不变，出口角β逐渐减小，即叶根12.3处的出口角为15°，叶顶12.4处的出口角为12°，叶片12呈翼型设置，且叶片12的厚度为1-3mm，沿中弧线 12.5的方向，叶片12的最大厚度位于与前缘12.1的距离为中弧线12.5弧长的30％的位置，轮盘13的侧壁包括第一弧线13.1及第二弧线13.2，第一弧线13.1的半径为260mm，第二弧线13.2的半径为25mm。且第一弧线13.1的弧长为第二弧线13.2的弧长的7倍，经实验测得，该离心风机工作时的静压为95Pa，流量为960m³/h，以及效率为50％。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种后向离心风轮，其特征在于，包括轮盘(13)、轮盖(11)及多片叶片(12)，多片所述叶片(12)设置在所述轮盘(13)与所述轮盖(11)之间，多片所述叶片(12)沿所述轮盘(13)的周向等角度均布，所述叶片(12)呈翼型设置，所述叶片(12)的进口角α设置在9°-15°之间，所述叶片(12)的出口角β设置在10°-20°之间，且从所述轮盘(13)至所述轮盖(11)的方向，所述叶片(12)的进口角α不变，所述叶片(12)的出口角β逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的后向离心风轮，其特征在于，所述叶片(12)包括叶根(12.3)与叶顶(12.4)，所述叶根(12.3)处的出口角与所述叶顶(12.4)处的出口角之差小于或等于5°。

3.根据权利要求2所述的后向离心风轮，其特征在于，所述叶片(12)还包括后缘(12.2)，所述后缘(12.2)的型线为二次方程曲线，且从所述轮盘(13)至所述轮盖(11)的方向，所述叶片(12)的外径在250-280mm之间。

4.根据权利要求3所述的后向离心风轮，其特征在于，所述叶片(12)的厚度在1-3mm之间。

5.根据权利要求4所述的后向离心风轮，其特征在于，所述叶片(12)还包括前缘(12.1)、吸力面及压力面，位于所述叶片(12)的水平截面上且与所述吸力面及所述压力面等距的所有点连接形成中弧线(12.5)，沿所述中弧线(12.5)从所述前缘(12.1)至所述后缘(12.2)的方向，所述叶片(12)的厚度先逐渐增加，再逐渐减小，沿所述中弧线(12.5)的方向，所述叶片(12)的最大厚度位于与所述前缘(12.1)的距离为所述中弧线(12.5)弧长的20％-40％的位置。

6.根据权利要求5所述的后向离心风轮，其特征在于，所述轮盘(13)包括与所述叶片(12)连接的侧壁，所述侧壁的截面型线由双弧线组成，所述侧壁的截面型线包括第一弧线(13.1)及第二弧线(13.2)，所述第二弧线(13.2)位于所述第一弧线(13.1)的外侧，所述第一弧线(13.1)与所述第二弧线(13.2)相切，且所述第一弧线(13.1)及所述第二弧线(13.2)的圆心分别位于所述侧壁的截面型线的两侧。

7.根据权利要求6所述的后向离心风轮，其特征在于，所述第一弧线(13.1)的半径在240-280mm之间，所述第二弧线(13.2)的半径在20-30mm之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的后向离心风轮，其特征在于，所述叶片(12)的数量为5-7片。

9.一种离心风机，其特征在于，包括风机(30)、导风圈(20)及权利要求1-8任一项所述的后向离心风轮(10)，所述风机(30)设置在所述轮盘(13)内，所述轮盖(11)上设有通孔形成进风口，所述轮盖(11)与所述轮盘(13)位于外侧的间隙为出风口，所述导风圈(20)包括进风端(21)及出风端(22)，所述出风端(22)与所述进风口对接，所述导风圈(20)嵌入所述轮盖(11)内，且所述导风圈(20)与所述轮盖(11)沿轴向及径向的间隙均在2-3mm之间。

10.根据权利要求9所述的离心风机，其特征在于，从所述进风端(21)至所述出风端(22)，所述导风圈(20)的内径先逐渐减小，再逐渐增大，且所述导风圈(20)位于所述出风端(22)的切线与轴线的夹角γ在5°-10°之间。

Images