CN114439771A - 一种变斜式离心叶轮 - Google Patents

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刘爱瑜
王汉波
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Abstract

本申请涉及叶轮的技术领域,尤其是涉及一种变斜式离心叶轮,包括底盘、边框和叶片;所述边框的中部为进风口,所述底盘靠近边框一侧的中部设有旋转轴,所述旋转轴用于外接驱动轴;所述叶片设于所述边框和底盘之间,所述叶片围绕旋转轴等距排列,所述叶片之间形成出风口;所述叶片由等形段和变形段组成,所述等形段位于靠近底盘的一侧,所述变形段位于边框和等形段之间;所述变形段在底盘一侧至边框一侧的方向上厚度逐渐变薄,所述变形段的顶部的投影区域位于所述等形段的投影区域内;本发明能有效提高风机的气动性能,改善叶片中上端表面的压力分布,具有提高叶轮的做功效率和降低叶片重量的效果。

Description

一种变斜式离心叶轮
技术领域
本发明涉及叶轮的技术领域,特别是一种变斜式离心叶轮。
背景技术
离心叶轮用于安装在离心风机的内部,离心风机一般用于空调、制冷机、抽风机等抽风或制冷器件。传统离心叶轮的叶片设置成在叶轮轴向方向上的叶型截面轮廓均相同,进口冲角小,导致叶轮顶部的叶道区做功较弱,叶轮的整体做功效率低下,风量较小。
发明内容
针对上述缺陷,本发明的目的在于提出一种变斜式离心叶轮,对叶轮上每一个叶片采用多种叶型的叠加设计,能有效提高风机的气动性能,改善叶片中上端表面的压力分布,具有提高叶轮的做功效率和降低叶片重量的效果。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种变斜式离心叶轮,包括底盘、边框和叶片;
所述边框的中部为进风口,所述底盘靠近边框一侧的中部设有旋转轴,所述旋转轴用于外接驱动轴;
所述叶片设于所述边框和底盘之间,所述叶片围绕旋转轴等距排列,所述叶片之间形成出风口;
所述叶片由等形段和变形段组成,所述等形段位于靠近底盘的一侧,所述变形段位于边框和等形段之间;所述变形段在底盘一侧至边框一侧的方向上厚度逐渐变薄,所述变形段的顶部在垂直于所述底盘的方向的投影区域位于所述等形段在垂直于所述底盘的方向的投影区域内。
优选的,所述叶片的正面和背面均为向同一侧弯曲的弧面,所述变形段的正面轮廓与等形段的正面轮廓重合,所述变形段的底部与所述等形段的顶部重合且相互连接,所述变形段的背面逐渐向正面一侧收窄。
优选的,所述变形段的顶部的最薄处的厚度为LA1,最大厚度为LA2;所述等形段的最薄处的厚度为LB1,最大厚度为LB2,其中0<LA2-LA1<(LB2-LB1)/2。
优选的,所述变形段的顶部的最薄处的厚度LA1的范围为0.6mm-1mm。
优选的,所述等形段的高度为H1,所述叶片的总高度为H,且1/3H≤H1≤3/4H。
优选的,所述旋转轴的外侧壁设有多个加强筋,所述加强筋的一端连接底盘、另一端沿所述旋转轴的轴向延伸,多个所述加强筋围绕旋转轴等距排列。
优选的,所述加强筋的底部与底盘连接,所述加强筋的底部的宽度大于其顶部的宽度。
优选的,所述叶轮的材质为塑料,所述叶轮一体成型。
上述技术方案包括以下有益效果:
本实施例的变斜式离心叶轮在同一个叶片上采用多种叶型叠加设计,而传统离心叶轮的叶片设置成在叶轮轴向方向上的叶型截面轮廓均相同,对比传统家用塑料离心叶轮的叶型设计,本实施例的变斜式离心叶轮能有效提高风机的气动性能,改善叶片中上端表面的压力分布。对于叶轮顶部(A叶型区间)的较弱做功叶道区,本实施例中的叶型的进口冲角的调节区间更大,使得在保证主体叶型区间同等性能的前提下,提升叶轮中性能较弱的叶型区的做功效果,从而使叶轮更适合复杂的风机内流设计。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的整体结构示意图;
图2是本发明中叶片的叶型轮廓尺寸示意图;
图3是本发明中叶片的叶型垂直分布示意图;
图4为本实施例的变斜式离心叶轮与基于B叶型的传统叶轮流道速度云图对比,其中,(a)为变斜式离心叶轮在B叶型区间的流道速度云图,(b)为传统叶轮在同等高度区间的流道速度云图;(c)为变斜式离心叶轮在AB叶型区间的流道速度云图,(d)为传统叶轮在同等高度区间的流道速度云图;(e)为变斜式离心叶轮在A叶型区间的流道速度云图,(f)为传统叶轮在同等高度区间的流道速度云图。
其中:1、底盘;11、旋转轴;2、边框;21、进风口;3、叶片;31、等形段;32、变形段;4、出风口;5、加强筋。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述,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,因此不能理解为对本发明的限制。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,用于区别描述特征,无顺序之分,无轻重之分。
在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图4描述本发明实施例的一种变斜式离心叶轮,包括底盘1、边框2和叶片3;
所述边框2的中部为进风口21,所述底盘1靠近边框2一侧的中部设有旋转轴11,所述旋转轴11用于外接驱动轴;
所述叶片3设于所述边框2和底盘1之间,所述叶片3围绕旋转轴11等距排列,所述叶片3之间形成出风口4;
所述叶片3由等形段31和变形段32组成,所述等形段31位于靠近底盘1的一侧,所述变形段32位于边框2和等形段31之间;所述变形段32在底盘1一侧至边框2一侧的方向上厚度逐渐变薄,所述变形段32的顶部在垂直于所述底盘1的方向的投影区域位于所述等形段31在垂直于所述底盘1的方向的投影区域内。
具体的,如图2所示,等形段31的截面轮廓为L2,定义为B叶型;变形段32顶部的轮廓为L1,定义为A叶型,L1的投影位于L2的投影内部。
叶轮用于安装在风机内部,叶轮上设有多个叶片3,底盘1一侧为叶轮的底部,边框2一侧为叶轮的顶部。本实施例的变斜式离心叶轮在同一个叶片3上采用多种叶型叠加设计,而传统离心叶轮的叶片3设置成在叶轮轴向方向上的叶型截面轮廓均相同,对比传统家用塑料离心叶轮的叶型设计,本实施例的变斜式离心叶轮能有效提高风机的气动性能,改善叶片3中上端表面的压力分布。对于叶轮顶部(A叶型区间)的较弱做功叶道区,本实施例中的叶型的进口冲角的调节区间更大,使得在保证主体B叶型区间同等性能的前提下,提升叶轮中性能较弱的A叶型区的做功效果,从而使叶轮更适合复杂的风机内流设计。
优选的,所述叶片3的正面和背面均为向同一侧弯曲的弧面,所述变形段32的正面轮廓与等形段31的正面轮廓重合,所述变形段32的底部与所述等形段31的顶部重合且相互连接,所述变形段32的背面逐渐向正面一侧收窄。
具体的,叶片3的正面为受风面,叶片3的背面为背风面,叶片3由叶轮的直径最大处向叶轮内部且朝向叶片3的正面一侧弯折。如图4所示,(a)为变斜式离心叶轮在B叶型区间的流道速度云图,(b)为传统叶轮在同等高度区间的流道速度云图;(c)为变斜式离心叶轮在AB叶型区间的流道速度云图,(d)为传统叶轮在同等高度区间的流道速度云图;(e)为变斜式离心叶轮在A叶型区间的流道速度云图,(f)为传统叶轮在同等高度区间的流道速度云图;
由图所示,在B叶型区间内空气流动状态并未发生明显改变,其主体涡流及高速区表现相似;
AB叶型区间内空气流动存在改变,主要表现为变斜式离心叶轮的近出风口4处主气流的流动加强,而叶轮的进风口21处由于进口冲角的调节,使得叶轮内部空气流动更加均匀,叶轮的出风口4高速区得到扩大;
A叶型区间内空气流动改善明显,表现为变斜式离心叶轮近出风口4主气流的高速区明显增加,近壁面涡流减小,并在各叶型区间内的气流分离得到抑制,整体区间流动得到改善。
综上,本实施例的变斜式离心叶轮通过改变叶型,可以提高叶轮内部沿轴向AB及A叶型区间的气动性能。根据实际测试实验,同等转速状态下,在叶轮能耗不变情况下,变斜式离心叶轮的风量能得到2%-3%的提升,对于风机节能及提升静压工况具有较大的使用价值。
优选的,所述变形段32的顶部的最薄处的厚度为LA1,最大厚度为LA2;所述等形段31的最薄处的厚度为LB1,最大厚度为LB2,其中0<LA2-LA1<(LB2-LB1)/2。
优选的,所述变形段32的顶部的最薄处的厚度LA1的范围为0.6mm-1mm。
具体的,本实施例中叶片3厚度的设计结合了叶轮叶型的轻量化设计要求,能在保证家用塑料叶轮强度标准的前提下,考虑实际形变作用,得到既能改善气动性能又具有轻量化特性的一款新型变斜式离心叶轮,叶片3降重效果可达到7%-9%,提高了生产材料的利用率,有利于节能型生产制造与可持续发展的环保型制造。
优选的,所述等形段31的高度为H1,所述叶片3的总高度为H,且1/3H≤H1≤3/4H。
具体的,叶片3的形状在H1区间内为B叶型,在叶片3的顶部与边框2的连接处为A叶型;在叶片3的高度区间H2(H1<H2<H)内为B叶型至A叶型的过渡,定义为AB叶型。
优选的,所述旋转轴11的外侧壁设有多个加强筋5,所述加强筋5的一端连接底盘1、另一端沿所述旋转轴11的轴向延伸,多个所述加强筋5围绕旋转轴11等距排列。
具体的,因为叶轮整体通过旋转轴11与外部的驱动轴连接,而叶轮本身具有重量,叶轮在转动过程中也有可能会因离心力而产生偏移和晃动,相比于传统的离心叶轮,本实施例在旋转轴11上增设加强筋5,能够提高旋转轴11和底盘1之间的连接强度,使得叶轮在使用时旋转轴11不易产生形变,不易导致旋转轴11变形或断裂。在本实施例中,加强筋5的数量设置为五个,能够更好地分散作用力。
优选的,所述加强筋5的底部与底盘1连接,所述加强筋5的底部的宽度大于其顶部的宽度。
具体的,加强筋5的底部的宽度大于其顶部的宽度,使得底部的承重力更好,具有更佳的受力、缓冲作用。
优选的,所述叶轮的材质为塑料,所述叶轮一体成型。
具体的,本实施例的新型离心叶轮为模具注塑一体成型制造而成,除去了装配的工序,提高了生产制造材料的利用率及生产效率。
根据本发明实施例的一种变斜式离心叶轮的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
在本说明书的描述中,参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种变斜式离心叶轮,其特征在于:包括底盘、边框和叶片;
所述边框的中部为进风口,所述底盘靠近边框一侧的中部设有旋转轴,所述旋转轴用于外接驱动轴;
所述叶片设于所述边框和底盘之间,所述叶片围绕旋转轴等距排列,所述叶片之间形成出风口;
所述叶片由等形段和变形段组成,所述等形段位于靠近底盘的一侧,所述变形段位于边框和等形段之间;所述变形段在底盘一侧至边框一侧的方向上厚度逐渐变薄,所述变形段的顶部在垂直于所述底盘的方向的投影区域位于所述等形段在垂直于所述底盘的方向的投影区域内。
2.根据权利要求1所述的一种变斜式离心叶轮,其特征在于:所述叶片的正面和背面均为向同一侧弯曲的弧面,所述变形段的正面轮廓与等形段的正面轮廓重合,所述变形段的底部与所述等形段的顶部重合且相互连接,所述变形段的背面逐渐向正面一侧收窄。
3.根据权利要求2所述的一种变斜式离心叶轮,其特征在于:所述变形段的顶部的最薄处的厚度为LA1,最大厚度为LA2;所述等形段的最薄处的厚度为LB1,最大厚度为LB2,其中0<LA2-LA1<(LB2-LB1)/2。
4.根据权利要求3所述的一种变斜式离心叶轮,其特征在于:所述变形段的顶部的最薄处的厚度LA1的范围为0.6mm-1mm。
5.根据权利要求1所述的一种变斜式离心叶轮,其特征在于:所述等形段的高度为H1,所述叶片的总高度为H,且1/3H≤H1≤3/4H。
6.根据权利要求1所述的一种变斜式离心叶轮,其特征在于:所述旋转轴的外侧壁设有多个加强筋,所述加强筋的一端连接底盘、另一端沿所述旋转轴的轴向延伸,多个所述加强筋围绕旋转轴等距排列。
7.根据权利要求6所述的一种变斜式离心叶轮,其特征在于:所述加强筋的底部与底盘连接,所述加强筋的底部的宽度大于其顶部的宽度。
8.根据权利要求1所述的一种变斜式离心叶轮,其特征在于:所述叶轮的材质为塑料,所述叶轮一体成型。
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