CN212479687U - 离心叶轮、离心风机及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心叶轮、离心风机及制冷设备，用于缓解离心叶轮效率低的问题。其中，离心叶轮包括：第一轮盘；第二轮盘，与所述第一轮盘沿所述离心叶轮的轴向间隔设置；以及叶片，连接在所述第一轮盘与所述第二轮盘之间，所述叶片包括沿气流流向的前缘和尾缘；所述尾缘与所述第一轮盘连接的部位为第一端，所述尾缘与所述第二轮盘连接的部位为第二端，所述第一端相对于所述第二端更远离所述离心叶轮的中心轴线。本实用新型能够改善第一轮盘附近流道内的气流流动，控制叶片间流道内的流动分离，减小气流流动损失，提升离心叶轮的工作效率。

Description

离心叶轮、离心风机及制冷设备

技术领域

本实用新型涉及叶轮领域，尤其涉及一种离心叶轮、离心风机及制冷设备。

背景技术

离心叶轮是指轴向进风，径向出风，利用离心力做功，使空气提高压力的风轮。发明人发现相关技术中的离心叶轮存在效率低的问题。

发明内容

本实用新型的一些实施例提出一种离心叶轮、离心风机及制冷设备，用于缓解离心叶轮效率低的问题。

本实用新型的一些实施例提供了一种离心叶轮，其包括：

第一轮盘；

第二轮盘，与所述第一轮盘沿所述离心叶轮的轴向间隔设置；以及

叶片，连接在所述第一轮盘与所述第二轮盘之间，所述叶片包括沿气流流向的前缘和尾缘；所述尾缘与所述第一轮盘连接的部位为第一端，所述尾缘与所述第二轮盘连接的部位为第二端，所述第一端相对于所述第二端更远离所述离心叶轮的中心轴线。

在一些实施例中，沿气流流向，所述第一轮盘位于所述第二轮盘的上游。

在一些实施例中，所述第一端与所述第二端的连线为第一线，所述第一线与所述离心叶轮的中心轴线之间的夹角a的角度范围为10° <a<20°。

在一些实施例中，第二线与第三线之间具有大于零的夹角；其中，

垂直于所述离心叶轮的中心轴线的平面为第一平面；

所述离心叶轮的中心轴线与所述第一平面的交点为第一交点；

所述第一端在所述第一平面上的投影为第一投影点；

所述第二端在所述第一平面上的投影为第二投影点；

所述第二线为所述第一投影点与所述第一交点的连线；

所述第三线为所述第二投影点与所述第一交点的连线。

在一些实施例中，所述前缘与所述第一轮盘连接的部位为第三端，所述前缘与所述第二轮盘连接的部位为第四端，所述第三端相对于所述第四端远离所述离心叶轮的中心轴线。

在一些实施例中，所述第三端与所述第四端的连线为第四线，所述第四线与所述离心叶轮的中心轴线之间的夹角b的角度范围为10° <b<20°。

在一些实施例中，第五线与第六线之间具有大于零的夹角；其中，

垂直于所述离心叶轮的中心轴线的平面为第一平面；

所述离心叶轮的中心轴线与所述第一平面的交点为第一交点；

所述第三端在所述第一平面上的投影为第三投影点；

所述第四端在所述第一平面上的投影为第四投影点；

所述第五线为所述第三投影点与所述第一交点的连线；

所述第六线为所述第四投影点与所述第一交点的连线。

在一些实施例中，所述第五线与所述第六线之间的夹角的角度范围为5°～12°。

在一些实施例中，所述前缘处的进口角c沿所述第一轮盘至所述第二轮盘的方向逐渐减小；

其中，所述前缘处的进口角c为所述叶片型面上的前缘的切线与所述叶片的型线的夹角。

在一些实施例中，所述前缘处的最大进口角与最小进口角的差值小于等于18°。

在一些实施例中，所述叶片包括多个型面，每个型面的前缘与第二交点O的连线为第七线，每个型面的尾缘与第二交点O的连线为第八线，所述第七线与所述第八线的夹角为包角d；所述叶片的各型面的包角d中，最大包角与最小包角之差小于等于15°；其中，型面所在的平面为第二平面，所述第二平面与所述离心叶轮的中心轴线的交点为第二交点0。

在一些实施例中，沿气流流向，所述叶片的位于所述前缘与所述尾缘之间的部位的厚度大于所述前缘的厚度及所述尾缘的厚度。

在一些实施例中，所述尾缘被构造为直线型，或者，所述尾缘被构造为中部向内凹入的弧线型。

在一些实施例中，离心叶轮满足以下关系式：

2×D₀/(D_1max+D_1min)＝0.9～1.1

其中，D₀为所述第一轮盘的进口处半径；

D_1max为所述叶片的第三端至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_1min为所述叶片的第四端至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离。

在一些实施例中，离心叶轮满足以下关系式：

(D_1max+D_1min)/(D_2max+D_2min)＝0.6～0.75

其中，D_1max为所述叶片的第三端至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_1min为所述叶片的第四端至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_2max为所述叶片的第一端至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_2min为所述叶片的第二端至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离。

本实用新型的一些实施例提供了一种离心风机，其包括上述的离心叶轮。

本实用新型的一些实施例提供了一种制冷设备，其包括上述的离心风机。

在一些实施例中，所述制冷设备为空调。

基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，离心叶轮包括第一轮盘、第二轮盘和叶片；第二轮盘与第一轮盘沿离心叶轮的轴向间隔设置；叶片设于第一轮盘与第二轮盘之间；叶片包括沿气流流向的前缘和尾缘，叶片的尾缘与第一轮盘连接的第一端相对于尾缘与第二轮盘连接的第二端更远离离心叶轮的中心轴线，能够改善第一轮盘附近流道内的气流流动，控制叶片间流道内的流动分离，减小气流流动损失，提升离心叶轮的工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据本实用新型一些实施例提供的离心叶轮的三维示意图；

图2为根据本实用新型一些实施例提供的离心叶轮的俯视示意图；

图3为根据本实用新型一些实施例提供的叶片的三维示意图；

图4为根据本实用新型一些实施例提供的叶片的型面示意图；

图5为根据本实用新型一些实施例提供的离心叶轮的剖视示意图；

图6为根据本实用新型另一些实施例提供的叶片的三维示意图；

图7为根据本实用新型另一些实施例提供的离心叶轮的剖视示意图。

附图中标号说明如下：

1-第一轮盘；

2-第二轮盘；

3-叶片；31-前缘；32-尾缘；33-第一连接面；34-第二连接面； 301-第一端；302-第二端；303-第三端；304-第四端。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

如图1和图2所示，一些实施例提供了一种离心叶轮，其包括第一轮盘1、第二轮盘2和叶片3。

第二轮盘2与第一轮盘1沿离心叶轮的轴向间隔设置。叶片3设于第一轮盘1与第二轮盘2之间，且叶片3连接第一轮盘1与第二轮盘2。

如图3所示，叶片3与第一轮盘1连接的部位为第一连接面33，叶片3与第二轮盘2连接的部位为第二连接面34。

叶片3包括沿气流流向的前缘31和尾缘32。气流沿离心叶轮的轴向流经叶片3的前缘31，气流在叶片3的导流作用下，沿离心叶轮的径向流向叶片3的尾缘32；实现离心叶轮的轴向进风，径向出风。

尾缘32与第一轮盘1连接的部位为第一端301；尾缘32与第二轮盘2连接的部位为第二端302。第一端301相对于第二端302更远离离心叶轮的中心轴线。

也就是说，将第一端301和第二端302在第一平面上投影，第一端301与第一交点的距离大于第二端302与第一交点的距离。其中，垂直于离心叶轮的中心轴线的平面为第一平面；离心叶轮的中心轴线与第一平面的交点为第一交点。该种结构可以改善叶道内的流动，减小叶片压力面和吸力面之间压力差，从而减小叶片受力，减小叶片功率，提升效率。

前缘31位于第一连接面33和第二连接面34之间，且连接第一连接面33和第二连接面34。尾缘32位于第一连接面33和第二连接面 34之间，且连接第一连接面33和第二连接面34。尾缘32与第一轮盘 1连接的第一端301位于第一连接面33，尾缘32与第二轮盘2连接的第二端302位于第二连接面34。前缘31与第一轮盘1连接的第三端 303位于第一连接面33，前缘31与第二轮盘2连接的第四端304位于第二连接面34。

第一轮盘1与第二轮盘22之间设有两个以上叶片3，相邻两个叶片 3之间形成流道，离心叶轮旋转对气流做功实现送风，至少一个叶片3 的尾缘32与第一轮盘1连接的第一端301相对于尾缘32与第二轮盘 2连接的第二端302更远离离心叶轮的中心轴线，该结构设置能够在不额外增加工艺程序的情况下，改善第一轮盘1附近流道内的气流流动，控制叶片间流道内的流动分离，减小气流流动损失，提升离心叶轮的工作效率。

在一些实施例中，第一轮盘1具有中心孔，为气流进口。第二轮盘 2上设有轮毂，轮毂向第一轮盘22延伸，各叶片3围绕轮毂设置。

在一些实施例中，沿气流流向，第一轮盘1位于第二轮盘2的上游。第一轮盘1相对于第二轮盘2先迎接气流。

第一轮盘1上的中心孔为气流进口，气流沿离心叶轮的轴向流向第一轮盘1的气流进口，在经过第一轮盘1的气流进口后，在叶片3 的导向作用下，向离心叶轮的径向流动，最后，气流在叶片3的尾缘处排出。

在一些实施例中，如图5所示，第一端301与第二端302的连线为第一线，第一线与离心叶轮的中心轴线之间具有大于零的夹角a，夹角a的取值范围为10°<a<20°。经过试验对比，在相同工况下，该数值范围相对于其他数值范围有利于提高风机的静压效率。

在一些实施例中，第二线与第三线之间具有大于零的夹角；其中，

垂直于离心叶轮的中心轴线的平面为第一平面；

离心叶轮的中心轴线与第一平面的交点为第一交点；

第一端301在第一平面上的投影为第一投影点；

第二端302在第一平面上的投影为第二投影点；

第二线为第一投影点与第一交点的连线；

第三线为第二投影点与第一交点的连线。

在一些实施例中，如图2、图5所示，前缘31与第一轮盘1连接的部位为第三端303，前缘31与第二轮盘2连接的部位为第四端304，第三端303相对于第四端304远离离心叶轮的中心轴线。

在一些实施例中，如图5所示，第三端303与第四端304的连线为第四线，第四线与离心叶轮的中心轴线之间具有大于零的夹角b，夹角b的取值范围为10°<b<20°。

在一些实施例中，第五线与第六线之间具有大于零的夹角；其中，

垂直于离心叶轮的中心轴线的平面为第一平面；

离心叶轮的中心轴线与第一平面的交点为第一交点；

第三端303在第一平面上的投影为第三投影点；

第四端304在第一平面上的投影为第四投影点；

第五线为第三投影点与第一交点的连线；

第六线为第四投影点与第一交点的连线。

在一些实施例中，第五线与第六线之间的夹角的角度范围为5°～12°。也就是说，在以第一交点为圆心的圆周方向上，第三端303相对于第四端304偏移5°～12°。

在一些实施例中，如图4所示，前缘31处的进口角c沿第一轮盘 1至第二轮盘2的方向逐渐减小。

其中，前缘31处的进口角c为叶片3型面上的前缘31的切线与叶片3的型线L的夹角。

叶片3的型面是以叶片3的型线L为基础，向型线L两侧延伸生产的面，叶片3的型线L为表征叶片3自前缘31至尾缘32延伸形状的线。进一步地，叶片3的型线L为叶片3的中弧线。

在一些实施例中，前缘31处的最大进口角与最小进口角的差值小于等于18°。

从第一轮盘1至第二轮盘2的方向，前缘31处的进口角c逐渐减小，减小幅度不大于18°，有助于改善气流进入叶片的流动状态，减少气流在叶片进口处的流动分离。

气流在叶片3的导流作用下从轴向变为径向时，气流在第一轮盘1 附近的速度是最大的，根据气流在叶片的速度三角形分析，靠近第一轮盘1的前缘31处的进口角c要最大，向第二轮盘2靠近时前缘31处的进口角c逐渐减少，这样做的目的是迎合气流进入叶片时在不同位置的进气角度，减小流动分离。

其中，速度三角形的三条边分别是牵连速度(沿叶片旋转方向的切向)、相对速度(沿叶片的方向)和绝对速度(前两个的矢量和)。

在一些实施例中，如图4所示，叶片3包括多个型面，每个型面的前缘31与第二交点O的连线为第七线，每个型面的尾缘32与第二交点O的连线为第八线，第七线与第八线的夹角为包角d；叶片的各型面的包角d中，最大包角与最小包角之差小于等于15°；其中，型面所在的平面为第二平面，第二平面与离心叶轮的中心轴线的交点为第二交点O。

叶片3沿第一轮盘1至第二轮盘2的方向可以作出多个型面，多个型面在第一轮盘1与第二轮盘2之间分层排布，叶片3的各型面上的包角d均匀过渡。

在一些实施例中，前缘31被构造为直线型。

在一些实施例中，如图3和图5所示，尾缘32被构造为中部向内凹入的弧线型。

叶片3沿第一轮盘1至第二轮盘2的方向可以作出多个型面，叶片3的各型面上的包角d沿第一轮盘1至第二轮盘2的方向先均匀逐渐减小，后均匀逐渐增大。

叶片3与第一轮盘1连接的部位为第一连接面33，叶片3与第二轮盘2连接的部位为第二连接面34。第一连接面33和第二连接面34 为叶片3各型面中的其中两个型面。第一连接面33的包角大于第二连接面34的包角。

在另一些实施例中，如图6和图7所示，尾缘32被构造为直线型。

叶片3沿第一轮盘1至第二轮盘2的方向可以作出多个型面，叶片3的各型面上的包角d沿第一轮盘1至第二轮盘2的方向均匀逐渐减小。

在一些实施例中，沿气流流向，叶片3的位于前缘31与尾缘32 之间的部位的厚度大于前缘31的厚度及尾缘32的厚度。也就是，沿气流流向，叶片3的中间部位的厚度大于两侧部位的厚度。

如图5和图7所示，第一轮盘1为弧形，沿第一轮盘1的外缘至中心孔方向，第一轮盘1逐渐向远离第二轮盘2的方向凸起。

在一些实施例中，离心叶轮还满足以下关系：

2×D₀/(D_1max+D_1min)＝0.9～1.1

其中，D₀为第一轮盘1的进口处半径；

D_1max为叶片3的第三端303至离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_1min为叶片3的第四端304至离心叶轮的中心轴线之间的距离。

在一些实施例中，离心叶轮还满足以下关系：

(D_1max+D_1min)/(D_2max+D_2min)＝0.6～0.75

其中，D_1max为叶片3的第三端303至离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_1min为叶片3的第四端304至离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_2max为叶片3的第一端301至离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_2min为叶片3的第二端302至离心叶轮的中心轴线之间的距离。

上述关系式主要用于限定相邻叶片之间流道的长度，该值过大，则叶片太短，当背压较大时，叶片对气流做功不够，相邻叶片之间的流道内容易产生回流，风机气动性能差；该值过小，叶片长度太长，相邻叶片之间的流道内摩擦流动损失增大，不利于风机的气动性能。

基于本公开实施例提供的叶片3的各角度及尺寸参数控制，能够减小相邻叶片之间流道内的气流流动损失，提高风机效率。

在一些实施例中，叶片3包括航空机翼型叶片，例如：NACA翼型叶片。叶片厚度沿叶片型线方向逐渐变化，叶片中间厚两边薄。

将本公开实施例提供的离心叶轮与相关技术中的尾缘为直线，尾缘半径位置相同，且尾缘垂直于第二轮盘的离心叶轮进行比对，通过CFD 数值模拟获得离心叶轮的靠近第一轮盘1的叶片之间流道内的绝对总压云图，根据绝对总压云图，分析获得，相关技术中的离心叶轮在叶片吸力面，对比风机总压损失区域明显大于本公开实施例提供的离心叶轮，本公开提供的离心涡轮能够减小靠近第一轮盘1部分叶片间流道内的流动损失，从而提升风机效率。

一些实施例提供了一种离心风机，其包括上述任一实施例中的离心叶轮。

在一些实施例中，离心风机为无蜗壳离心风机。

在一些实施例中，离心风机为后向式离心风机，为引风机。

一些实施例提供了一种制冷设备，其包括上述任一实施例中的离心风机。

在一些实施例中，制冷设备包括空调或冰箱等。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

另外，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (18)

1.一种离心叶轮，其特征在于，包括：

第一轮盘(1)；

第二轮盘(2)，与所述第一轮盘(1)沿所述离心叶轮的轴向间隔设置；以及

叶片(3)，连接在所述第一轮盘(1)与所述第二轮盘(2)之间，所述叶片(3)包括沿气流流向的前缘(31)和尾缘(32)；所述尾缘(32)与所述第一轮盘(1)连接的部位为第一端(301)，所述尾缘(32)与所述第二轮盘(2)连接的部位为第二端(302)，所述第一端(301)相对于所述第二端(302)更远离所述离心叶轮的中心轴线。

2.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，沿气流流向，所述第一轮盘(1)位于所述第二轮盘(2)的上游。

3.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，所述第一端(301)与所述第二端(302)的连线为第一线，所述第一线与所述离心叶轮的中心轴线之间的夹角a的角度范围为10°<a<20°。

4.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，第二线与第三线之间具有大于零的夹角；其中，

垂直于所述离心叶轮的中心轴线的平面为第一平面；

所述离心叶轮的中心轴线与所述第一平面的交点为第一交点；

所述第一端(301)在所述第一平面上的投影为第一投影点；

所述第二端(302)在所述第一平面上的投影为第二投影点；

所述第二线为所述第一投影点与所述第一交点的连线；

所述第三线为所述第二投影点与所述第一交点的连线。

5.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，所述前缘(31)与所述第一轮盘(1)连接的部位为第三端(303)，所述前缘(31)与所述第二轮盘(2)连接的部位为第四端(304)，所述第三端(303)相对于所述第四端(304)远离所述离心叶轮的中心轴线。

6.如权利要求5所述的离心叶轮，其特征在于，所述第三端(303) 与所述第四端(304)的连线为第四线，所述第四线与所述离心叶轮的中心轴线之间的夹角b的角度范围为10°<b<20°。

7.如权利要求5所述的离心叶轮，其特征在于，第五线与第六线之间具有大于零的夹角；其中，

垂直于所述离心叶轮的中心轴线的平面为第一平面；

所述离心叶轮的中心轴线与所述第一平面的交点为第一交点；

所述第三端(303)在所述第一平面上的投影为第三投影点；

所述第四端(304)在所述第一平面上的投影为第四投影点；

所述第五线为所述第三投影点与所述第一交点的连线；

所述第六线为所述第四投影点与所述第一交点的连线。

8.如权利要求7所述的离心叶轮，其特征在于，所述第五线与所述第六线之间的夹角的角度范围为5°～12°。

9.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，所述前缘(31)处的进口角c沿所述第一轮盘(1)至所述第二轮盘(2)的方向逐渐减小；

其中，所述前缘(31)处的进口角c为所述叶片(3)型面上的前缘(31)的切线与所述叶片(3)的型线的夹角。

10.如权利要求9所述的离心叶轮，其特征在于，所述前缘(31)处的最大进口角与最小进口角的差值小于等于18°。

11.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，所述叶片(3)包括多个型面，每个型面的前缘(31)与第二交点O的连线为第七线，每个型面的尾缘(32)与第二交点O的连线为第八线，所述第七线与所述第八线的夹角为包角d；所述叶片的各型面的包角d中，最大包角与最小包角之差小于等于15°；其中，型面所在的平面为第二平面，所述第二平面与所述离心叶轮的中心轴线的交点为第二交点O。

12.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，沿气流流向，所述叶片(3)的位于所述前缘(31)与所述尾缘(32)之间的部位的厚度大于所述前缘(31)的厚度及所述尾缘(32)的厚度。

13.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，所述尾缘(32) 被构造为直线型，或者，所述尾缘(32)被构造为中部向内凹入的弧线型。

14.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，满足以下关系式：

2×D₀/(D_1max+D_1min)＝0.9～1.1

其中，D₀为所述第一轮盘(1)的进口处半径；

D_1max为所述叶片(3)的第三端(303)至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_1min为所述叶片(3)的第四端(304)至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离。

15.如权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，满足以下关系式：

(D_1max+D_1min)/(D_2max+D_2min)＝0.6～0.75

其中，D_1max为所述叶片(3)的第三端(303)至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_1min为所述叶片(3)的第四端(304)至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_2max为所述叶片(3)的第一端(301)至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离；

D_2min为所述叶片(3)的第二端(302)至所述离心叶轮的中心轴线之间的距离。

16.一种离心风机，其特征在于，包括如权利要求1至15任一项所述的离心叶轮。

17.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求16所述的离心风机。

18.如权利要求17所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷设备为空调。

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