CN114776631A - 一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机，气动部件包括：轮盖、叶轮和轴向扩压器，所述叶轮位于所述轮盖中，所述叶轮与所述轮盖之间形成气流通道，所述轴向扩压器连接在所述叶轮的轴向一端，能够使得从所述气流通道出来的气流进入所述轴向扩压器中进行增压，所述叶轮的气流出口端宽度小于所述轴向扩压器的气流入口端宽度，且所述叶轮的气流出口端与所述轴向扩压器的气流入口段之间具有一定间隙，形成无叶扩压段。本发明能够在保证有效扩压能力不减的情况下使得扩压器的结构为轴向延伸，有效减小电机径向结构尺寸，减小噪声。

Description

一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机

技术领域

本发明涉及扩压技术领域，具体涉及一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机。

背景技术

小型压缩机应用于家电品业愈加广泛，其结构趋向于微小型，通常家电用压缩机具有压比小，体积小等特点，通常压缩机结构为离心叶轮+径向扩压器，其中径向扩压器的特点是扩压效果明显，但其外径较大，是其应用于吸尘器等产品中制约因素，且其叶轮出口端距离扩压器叶片前缘较近，影响压缩机声学性能。

由于现有技术中的扩压器存在径向尺寸大，导致声学性能较差等技术问题，因此本发明研究设计出一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的扩压器存在径向尺寸大，导致声学性能较差的缺陷，从而提供一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机。

为了解决上述问题，本发明提供一种包含轴向扩压器的气动部件，其包括：

轮盖、叶轮和轴向扩压器，所述叶轮位于所述轮盖中，所述叶轮与所述轮盖之间形成气流通道，所述轴向扩压器连接在所述叶轮的轴向一端，能够使得从所述气流通道出来的气流进入所述轴向扩压器中进行增压，所述叶轮的气流出口端宽度小于所述轴向扩压器的气流入口端宽度，且所述叶轮的气流出口端与所述轴向扩压器的气流入口段之间具有一定间隙，形成无叶扩压段。

在一些实施方式中，所述轴向扩压器包括外壁、轮毂和叶片，其中所述叶片位于所述外壁和所述轮毂之间，且所述叶片沿着所述轴向扩压器的轴向方向延伸。

在一些实施方式中，所述叶片为多个，多个所述叶片在所述外壁和所述轮毂之间沿着周向间隔分布；相邻两个所述叶片之间、所述外壁和所述轮毂共同围成过流通道；所述轮盖与所述轴向扩压器的所述外壁相接，所述气流通道位于所述过流通道的上游，使得从所述气流通道中的气流出来后到达所述过流通道中。

在一些实施方式中，所述叶轮的气流出口端与所述叶片的气流进口端之间形成所述无叶扩压段，所述无叶扩压段形成在所述气流通道的部分段和所述过流通道的部分段中；所述轮盖的内壁形成为所述无叶扩压段的部分外壁，所述外壁的内壁形成为所述无叶扩压段的部分外壁。

在一些实施方式中，所述叶片的子午面形状平行于轴线，所述无叶扩压段的入口截面平行于所述叶轮的出口端截面，所述无叶扩压段的出口端与所述过流通道连接，且截面均匀过渡，所述无叶扩压段从其入口到出口的过流面积均匀增加；所述过流通道沿着流体流动方向的过流面积逐渐增加。

在一些实施方式中，所述外壁、所述轮毂和所述叶片为一体结构。

在一些实施方式中，所述轮盖与所述外壁相接处还设置有第一台阶，所述外壁的与所述轮盖相对的轴向一端形成第二台阶，所述第一台阶与所述第二台阶卡接，形成第一密封结构。

在一些实施方式中，还包括机壳，所述机壳具有中空腔体，所述轴向扩压器设置于所述中空腔体中，所述外壁的外周壁与所述机壳的内壁相接，且所述机壳上还设置有第三台阶，所述外壁的远离所述轮盖的轴向一端与所述第三台阶卡接，形成第二密封结构。

在一些实施方式中，所述叶片为非等厚叶片，所述叶片的最大厚度位于其弦线上沿轴向方向距离所述叶片的前缘的45％～55％位置处，且所述叶片的压力面距离叶片内部中心线的最大厚度大于吸力面距离叶片内部中心线的最大厚度。

在一些实施方式中，所述叶片的弦长取值范围为18～21mm；和/或，所述叶片的叶片稠度为2.3～2.7之间。

在一些实施方式中，所述叶片的弦线与所述轴向扩压器的轴线之间的夹角取值范围为45～50°。

在一些实施方式中，所述叶片的沿着所述轴向扩压器的轴向长度取值范围为14～15mm，所述叶片的高度取值范围为3～4mm。

在一些实施方式中，所述叶轮的入口截面垂直于所述轴向扩压器的轴线，所述叶片的前缘的切线与所述叶片的入口截面有成一定夹角，且所述前缘靠近轮盖的一侧朝向气流的来流方向倾斜。

本发明还提供一种吸尘器，其包括前任一项所述的气动部件。

本发明还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的气动部件。

本发明提供的一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机具有如下有益效果：

本发明通过轴向扩压器和叶轮以及轮盖的配合结构，叶轮位于轴向扩压器的上游，且叶轮的气流出口端宽度小于所述轴向扩压器的气流入口端宽度，且所述叶轮的气流出口端与所述轴向扩压器的气流入口段之间具有一定间隙，能够在叶轮和轴向扩压器之间有效地形成无叶扩压段，从而有效形成无叶+轴向叶片扩压器的组合，能够在保证有效扩压能力不减的情况下使得扩压器的结构为轴向延伸，有效减小电机径向结构尺寸，减小噪声；扩压器轴向延伸相比径向扩压器，叶片轴向延伸，改变气流方向角度，能够减小气流在机壳内流道长度，从而减小能量损失。动叶和静叶之间的无叶扩压段，能够灵活调节动静叶片之间的距离，且保证整个结构径向尺寸不会变大，增加其长度同时能够有效的降低噪音。本发明的扩压器叶片数和叶片型线能够单独调节，改变轴向不同位置的流场分布情况，能够减小扩压器入口端的冲击损失和出口端的分离损失。

附图说明

图1为本发明的包括轴向扩压器的气动部件的内部剖视图；

图2为本发明的轴向扩压器的内部剖视图；

图3为本发明的轴向扩压器中的叶轮+扩压器的子午面结构图；

图4为本发明的叶片型线结构示意图；

图5为本发明的叶片角度的结构示意图。

附图标记表示为：

100、轴向扩压器；1、外壁；2、轮毂；3、叶片；4、过流通道；5、无叶扩压段；6、第一台阶；7、第二台阶；8、轮盖；9、叶轮；10、气流通道；11、第三台阶；13、机壳；14、第四台阶；16、前缘；17、尾缘；18、压力面；19、吸力面；20、中心线；h1、第一厚度；h2、第二厚度；21、弦线；L、弦长；t、栅距。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1-5所示，本发明实施例提供了一种包含轴向扩压器的气动部件，其包括：

轮盖8、叶轮9和轴向扩压器100，所述叶轮9位于所述轮盖8中，所述叶轮9与所述轮盖8之间形成气流通道10，所述轴向扩压器100连接在所述叶轮9的轴向一端，能够使得从所述气流通道10出来的气流进入所述轴向扩压器100中进行增压，所述叶轮9的气流出口端宽度小于所述轴向扩压器100的气流入口端宽度，且所述叶轮9的气流出口端与所述轴向扩压器100的气流入口段之间具有一定间隙，形成无叶扩压段。

本发明通过轴向扩压器和叶轮以及轮盖的配合结构，叶轮位于轴向扩压器的上游，且叶轮的气流出口端宽度小于所述轴向扩压器的气流入口端宽度，且所述叶轮的气流出口端与所述轴向扩压器的气流入口段之间具有一定间隙，能够在叶轮和轴向扩压器之间有效地形成无叶扩压段，从而有效形成无叶+轴向叶片扩压器的组合，能够在保证有效扩压能力不减的情况下使得扩压器的结构为轴向延伸，有效减小电机径向结构尺寸，减小噪声；扩压器轴向延伸相比径向扩压器，叶片轴向延伸，改变气流方向角度，能够减小气流在机壳内流道长度，从而减小能量损失。动叶和静叶之间的无叶扩压段，能够灵活调节动静叶片之间的距离，且保证整个结构径向尺寸不会变大，增加其长度同时能够有效的降低噪音。本发明的扩压器叶片数和叶片型线能够单独调节，改变轴向不同位置的流场分布情况，能够减小扩压器入口端的冲击损失和出口端的分离损失。

在一些实施方式中，所述轴向扩压器100包括外壁1、轮毂2和叶片3，其中所述叶片3位于所述外壁1和所述轮毂2之间，且所述叶片3沿着所述轴向扩压器100的轴向方向延伸。这是本发明的轴向扩压器的优选结构形式，轴向延伸的叶片能够带动气流沿轴向方向运动进而扩压，形成轴向扩压，器能够在保证有效扩压能力不减的情况下使得扩压器的结构为轴向延伸，有效减小电机径向结构尺寸，减小噪声。

本发明提供一种高速压缩机气动部件，其特征包含叶轮、轮盖、扩压器、密封挡圈和机壳，叶轮、轮盖和扩压器保持同轴装配，叶轮出口端和扩压器入口端对齐，叶轮出口端宽度略小于扩压器入口段宽度，且叶轮出口端和扩压器入口段具有一定间隙。

能够解决如下技术问题：

1、能够灵活调节动静叶片之间的距离，且保证整个结构径向尺寸不会变大。

2、扩压器的结构为轴向延伸，减小电机径向结构尺寸。

3、叶片轴向延伸，改变气流方向角度，减小气流在机壳内流道长度。

有益效果：

1、动叶和静叶之间相当于无叶扩压器，增加其长度能够有效的降低噪音；

2、扩压器轴向延伸相比径向扩压器，能够减小气流流道长度，减小能量损失。

本发明提供一种小型压缩机气动结构，其特征包含叶轮、轮盖、扩压器、密封挡圈和机壳，用于真空吸尘器电机或小型压缩机气动部件，其有益效果是能够减小电机的径向尺寸，提升整机效率，减小整机噪音。其工作原理为叶轮高速旋转对空气进行做功，使气体动能和压能提升，随后气流进入无叶扩压器段，增加无叶扩压器段目的是为了减小气流和扩压器叶片冲击，造成较大的压力脉动，通过无叶扩压器使气流速度减小，降低冲击造成的压力脉动，随后气流进入有叶扩压器段(即轴向扩压器中)，有叶扩压器能够改变气流角度，更加有利于扩压器出口气流的流动状态。

忘了保证叶轮和轮盖间隙周向均匀，所以对轮盖和叶轮同轴度要求较高，同时保证叶轮出口端气流均匀稳定进入扩压器内流道，叶轮和扩压器同轴度具有一定约束，为防止装配定位误差，扩压器入口段的宽度略大于叶轮出口宽度，叶轮出口端截面和扩压器入口段截面具有一定间隙。

在一些实施方式中，所述叶片3为多个，多个所述叶片3在所述外壁1和所述轮毂2之间沿着周向间隔分布；相邻两个所述叶片3之间、所述外壁1和所述轮毂2共同围成过流通道4；

所述轮盖8与所述轴向扩压器100的所述外壁1相接，所述气流通道10位于所述过流通道4的上游，使得从所述气流通道10中的气流出来后到达所述过流通道4中。

通过多个叶片且沿周向间隔分布能够在二者之间限定出起来流通的过流通道，且优选过流通道的流通面积逐渐增加，从而有效地降低流速，而增大压力，实现扩压的作用；而气流通道中的气体被叶轮作用以进行加速，进而进入过流通道中能够实现减速增压的效果，从而提高气体的压力。

在一些实施方式中，所述叶轮9的气流出口端与所述叶片3的气流进口端之间形成所述无叶扩压段5，所述无叶扩压段形成在所述气流通道10的部分段和所述过流通道4的部分段中；所述轮盖8的内壁形成为所述无叶扩压段5的部分外壁，所述外壁1的内壁形成为所述无叶扩压段5的部分外壁。这是本发明的无叶扩压段的优选位置，即形成在叶轮的下游端与叶片上游端之间，该部分空间的流通面积可以设置成逐渐增大，从而有效增加气体的压力。

在一些实施方式中，所述叶片3的子午面形状平行于轴线，所述无叶扩压段5的入口截面平行于所述叶轮9的出口端截面，所述无叶扩压段5的出口端与所述过流通道连接，且截面均匀过渡，所述无叶扩压段从其入口到出口的过流面积均匀增加；所述过流通道4沿着流体流动方向的过流面积逐渐增加。通过该手段能够使得压力随着流体流动逐渐增大。轮盖的内壁面和扩压器壁面组合形成无叶扩压器，无叶扩压段的通道截面积从入口到有叶扩压器叶片前缘位置处逐渐增加，其主要作用是增压减速。

本发明的扩压结构由无叶和有叶(叶片3)两部分组成，有叶段子午面形状平行于轴线，无叶端入口截面平行叶轮出口端截面，出口端和有叶段连接。

优选所述叶片3的前缘16处的过流面积为a3，所述叶片3的尾缘17处的过流面积为a4。

两叶片之间流道内的过流面积

其中Q为流量，Z为叶片数，b为叶高，c气流速度，轴向扩压器两叶片之间过流面积a₃和a₄分别为两叶片入口和出口有效过流面积，从a₃到a₄之间面积逐渐增加。通过增加单流道内过流面积，实现扩压的效果，过流面积过大容易产生涡流，过小扩压器扩压效果不能最大化。

在一些实施方式中，所述外壁1、所述轮毂2和所述叶片3为一体结构。

所述外壁1、所述轮毂2和所述叶片3通过塑胶浇铸一体成型。

在一些实施方式中，所述轮盖8与所述外壁1相接处还设置有第一台阶6，所述外壁1的与所述轮盖8相对的轴向一端形成第二台阶7，所述第一台阶6与所述第二台阶7卡接，形成第一密封结构。

轮盖位于叶轮上方，和叶轮形成一个流体腔体，叶轮高速旋转产生的离心力较大，所以叶轮变形对叶顶间隙影响较大，为控制叶轮和轮盖摩擦，入口间隙到出口间隙逐渐减小。轮盖和叶轮之间形成流体腔(即气流通道10)，所以轮盖上端面需与叶轮入口对齐或者包含住叶轮的入口高度，轮盖下端面设有阶梯和扩压器外圈形成第一密封结构。

在一些实施方式中，还包括机壳13，所述机壳13具有中空腔体，所述轴向扩压器100设置于所述中空腔体中，所述外壁1的外周壁与所述机壳13的内壁相接，且所述机壳13上还设置有第三台阶11，所述外壁1的远离所述轮盖8的轴向一端与所述第三台阶11卡接，形成第二密封结构。

扩压器的叶片周向均匀分布在两个圆筒之间，扩压器内圈流道面由弧面和柱面形成，弧面的一段延伸至叶轮的出口端位置处，另一端延伸至机壳位置处，内圈非流道面设有密封台阶(第四台阶14)，配合密封圈将叶轮扩压器流体腔与电机内腔隔开。

在一些实施方式中，所述叶片3为非等厚叶片，所述叶片3的最大厚度位于其弦线上沿轴向方向距离所述叶片3的前缘的45％～55％位置处，且所述叶片3的压力面18距离叶片内部中心线20的最大厚度大于吸力面19距离叶片内部中心线20的最大厚度。

本发明选取扩压器叶片数能够有效避免扩压器入口端气流阻塞，同时能够减小扩压器出口端气流分离损失，对于本发明扩压器叶片数优先选取17叶片，叶片厚度采用非等厚叶片，叶片最大厚度位于弦线的45％～55％位置处，且压力面相对中心线厚度大于吸力面相对中心线厚度。其原因是在吸力面叶片曲率较大的位置处，气流容易发生分离现象，所以在压力面位置处凸起，减小过流面积，减小分离涡的产生，减小损失。

在一些实施方式中，所述叶片3的弦长取值范围为18～21mm；和/或，所述叶片3的叶片稠度为2.3～2.7之间。本发明中为了使气动性能达到最优效果，扩压器叶片弦长取值范围为18～21mm。叶片稠度范围为2.3～2.7之间。

在一些实施方式中，所述叶片3的弦线与所述轴向扩压器100的轴线之间的夹角取值范围为45～50°。扩压器叶片弦线和轴向夹角取值范围为45～50°优先选取45°。

在一些实施方式中，所述叶片3的沿着所述轴向扩压器100的轴向长度取值范围为14～15mm，优先选取15mm所述叶片的高度取值范围为3～4mm。

在一些实施方式中，所述叶轮9的入口截面垂直于所述轴向扩压器100的轴线，所述叶片3的前缘16的切线与所述叶片3的入口截面有成一定夹角，且所述前缘16靠近轮盖8的一侧朝向气流的来流方向倾斜。本发明的叶轮结构采用混流结构，叶轮入口截面垂直于轴，叶片前缘线和入口截面有成一定夹角，且前缘靠近轮盖侧向前倾斜，提高抽吸性能，从而提高真空度。

本发明还提供一种吸尘器，其包括前任一项所述的包含轴向扩压器的气动部件。本发明气动结构优先应用于高速吸尘器范围，其它可应用于其他空气压缩产品中。

本发明还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的包含轴向扩压器的气动部件。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：包括：

轮盖(8)、叶轮(9)和轴向扩压器(100)，所述叶轮(9)位于所述轮盖(8)中，所述叶轮(9)与所述轮盖(8)之间形成气流通道(10)，所述轴向扩压器(100)连接在所述叶轮(9)的轴向一端，能够使得从所述气流通道(10)出来的气流进入所述轴向扩压器(100)中进行增压，所述叶轮(9)的气流出口端宽度小于所述轴向扩压器(100)的气流入口端宽度，且所述叶轮(9)的气流出口端与所述轴向扩压器(100)的气流入口段之间具有一定间隙，形成无叶扩压段(5)。

2.根据权利要求1所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述轴向扩压器(100)包括外壁(1)、轮毂(2)和叶片(3)，其中所述叶片(3)位于所述外壁(1)和所述轮毂(2)之间，且所述叶片(3)沿着所述轴向扩压器(100)的轴向方向延伸。

3.根据权利要求2所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶片(3)为多个，多个所述叶片(3)在所述外壁(1)和所述轮毂(2)之间沿着周向间隔分布；相邻两个所述叶片(3)之间、所述外壁(1)和所述轮毂(2)共同围成过流通道(4)；

所述轮盖(8)与所述轴向扩压器(100)的所述外壁(1)相接，所述气流通道(10)位于所述过流通道(4)的上游，使得从所述气流通道(10)中的气流出来后到达所述过流通道(4)中。

4.根据权利要求3所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶轮(9)的气流出口端与所述叶片(3)的气流进口端之间形成所述无叶扩压段(5)，所述无叶扩压段形成在所述气流通道(10)的部分段和所述过流通道(4)的部分段中；所述轮盖(8)的内壁形成为所述无叶扩压段(5)的部分外壁，所述外壁(1)的内壁形成为所述无叶扩压段(5)的部分外壁。

5.根据权利要求3所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶片(3)的子午面形状平行于轴线，所述无叶扩压段(5)的入口截面平行于所述叶轮(9)的出口端截面，所述无叶扩压段(5)的出口端与所述过流通道连接，且截面均匀过渡，所述无叶扩压段从其入口到出口的过流面积均匀增加；所述过流通道(4)沿着流体流动方向的过流面积逐渐增加。

6.根据权利要求2所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述外壁(1)、所述轮毂(2)和所述叶片(3)为一体结构。

7.根据权利要求2所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述轮盖(8)与所述外壁(1)相接处还设置有第一台阶(6)，所述外壁(1)的与所述轮盖(8)相对的轴向一端形成第二台阶(7)，所述第一台阶(6)与所述第二台阶(7)卡接，形成第一密封结构。

8.根据权利要求2所述的气动部件，其特征在于：

还包括机壳(13)，所述机壳(13)具有中空腔体，所述轴向扩压器(100)设置于所述中空腔体中，所述外壁(1)的外周壁与所述机壳(13)的内壁相接，且所述机壳(13)上还设置有第三台阶(11)，所述外壁(1)的远离所述轮盖(8)的轴向一端与所述第三台阶(11)卡接，形成第二密封结构。

9.根据权利要求2所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶片(3)为非等厚叶片，所述叶片(3)的最大厚度位于其弦线上沿轴向方向距离所述叶片(3)的前缘的45％～55％位置处，且所述叶片(3)的压力面(18)距离叶片内部中心线(20)的最大厚度大于吸力面(19)距离叶片内部中心线(20)的最大厚度。

10.根据权利要求2所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶片(3)的弦长取值范围为18～21mm；和/或，所述叶片(3)的叶片稠度为2.3～2.7之间。

11.根据权利要求2所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶片(3)的弦线与所述轴向扩压器(100)的轴线之间的夹角取值范围为45～50°。

12.根据权利要求2-11中任一项所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶片(3)的沿着所述轴向扩压器(100)的轴向长度取值范围为14～15mm，所述叶片的高度取值范围为3～4mm。

13.根据权利要求2-12中任一项所述的包含轴向扩压器的气动部件，其特征在于：

所述叶轮(9)的入口截面垂直于所述轴向扩压器(100)的轴线，所述叶片(3)的前缘(16)的切线与所述叶片(3)的入口截面有成一定夹角，且所述前缘(16)靠近轮盖(8)的一侧朝向气流的来流方向倾斜。

14.一种吸尘器，其特征在于：包括权利要求1-13中任一项所述的包含轴向扩压器的气动部件。

15.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求1-13中任一项所述的包含轴向扩压器的气动部件。

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