CN218817192U - 一种控制速度分布的离心风机叶轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种控制速度分布的离心风机叶轮，包括上盖轮、下盖轮、安装在上盖轮与下盖轮之间的多个叶片，下盖轮的中间位置为加厚的轴安装部；叶片以轴安装部为中心环形阵列设置在上盖轮和下盖轮之间；每一叶片(4)的叶片型线内端位于同一个内圆周上，叶片型线的外端位于叶轮外圆周上。本实用新型通过优化叶轮子午面上的轮盖型线和叶轮回转面上的叶片型线，使叶轮风道内全压分布更为均匀且增加更有规律，速度分布均匀，减少了气流流动分离的产生，使叶轮流道内的气流流动更顺畅，从而提高了风机的静压、工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及离心风机的叶轮领域，具体地说是一种控制速度分布的离心风机叶轮。
背景技术
专利号为201420638600.6的后向离心叶轮及离心风机，包括底盘；多块导风叶片，多块导风叶片沿底盘的周向布置，且各导风叶片从底盘的中央向底盘的外边缘延伸，相邻两块导风叶片之间形成导流通道；分流叶片，分流叶片设置在导流通道内以减小导流通道内气体的速度变化。该专利公开的后向离心叶轮及离心风机存在一定的缺陷，例如在叶轮各流道内靠近叶片出口的吸力面侧有比较明显的低速区，速度分布并不均匀；叶轮靠近蜗舌的流道内有明显的流动分离，在这一区域出现较大的漩涡，影响离心风机的效率。
发明内容
本实用新型针对速度分布并不均匀、效率较低的技术问题，而提供一种控制速度分布的离心风机叶轮，优化叶片型线、轮盖型线结构，控制叶轮风道内子午速度Cm和相对速度w沿流线方向的分布，使叶轮风道内全压分布更为均匀且增加更有规律，有效抑制流动分离，从而提高风机的性能。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种控制速度分布的离心风机叶轮，包括上盖轮、下盖轮、安装在上盖轮与下盖轮之间的多个叶片，下盖轮的中间位置为加厚的轴安装部；叶片以轴安装部为中心环形阵列设置在上盖轮和下盖轮之间；每一叶片(4)的叶片型线内端位于同一个内圆周上，叶片型线的外端位于叶轮外圆周上。
为优化上述技术方案，本实用新型还包括以下改进的技术方案。
相邻的两片叶片之间形成叶轮风道，叶轮风道靠近离心风机叶轮中心位置的开口为进风口，叶轮风道在离心风机叶轮外缘一端的开口为出风口；叶轮风道从进风口到出风口逐渐增宽。
上述叶片的上端面在叶轮子午面上的投影为盖轮型线；盖轮型线在任意直径D处的叶片几何宽度b满足关系b=QT/，其中b为叶片几何宽度，QT为考虑泄漏时的理论流量，D为叶轮几何直径，Cm为任意直径D处的子午速度，μ为任意直径D处的有效气流充满系数。
上述的叶片型线在任意半径r处的气流方向角β满足关系βb=arcsin，其中s为沿叶片型线方向长度，Cm为半径任意r处的子午速度，w为任意半径r处的相对速度。
上述轴安装部的中心位置开设有一个轴孔，轴孔上制有一限位平面，该限位平面与驱动轴相配合。
上述叶片的数量为14个，叶轮的出风口直径D2为250mm，叶轮的进风口直径D1为110mm，叶轮进口宽度b2为49.2mm，叶轮出口宽度b1为34mm，叶轮进口安装角βb1为74°，叶轮出口安装角βb2为39°。
与现有技术相比，本实用新型的离心风机叶轮，通过优化叶轮子午面上的轮盖型线和叶轮回转面上的叶片型线，使叶轮风道内全压分布更为均匀且增加更有规律，速度分布均匀，减少了气流流动分离的产生，使叶轮流道内的气流流动更顺畅，从而提高了风机的静压、工作效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例的立体结构示意图。
图2是本实用新型实施例的主视图。
图3是本实用新型实施例的部分结构示意图。
图4是叶片在子午面和回转面上的投影示意图。
图5是离心叶轮改进前后性能对比曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。
图1至图5所示为本实用新型的结构示意图。
其中的附图标记为：上盖轮1、下盖轮2、轴安装部3、叶片4、凸条5、轴孔6、铆接孔、轮盖型线8、叶片型线9、进风口10、出风口11、改进前性能曲线12、改进后性能曲线13、改进前效率曲线14、改进后效率曲线15。
如图1、图2、图3所示，本实用新型的离心风机叶轮，包括上盖轮1、下盖轮2、轴安装部3、叶片4，下盖轮2的中间位置为加厚的轴安装部3，在轴安装部3的中心位置开设有一个轴孔6，轴孔6上制有一限位平面，该限位平面与驱动轴相配合，以便于带动叶轮转动。上盖轮1通过叶片4与下盖轮2连接，叶片4的个数设置为14个，该叶片4以轴安装部3为中心环形阵列设置在上盖轮1和下盖轮2之间，上盖轮1和下盖轮2的中心轴线是相重合的。
相邻的两片叶片4之间形成了一个叶轮风道，叶轮风道靠近离心风机叶轮中心位置的开口为进风口10，叶轮风道在离心风机叶轮外缘一端的开口为出风口11，叶轮风道从进风口10到出风口11是逐渐增宽的。
在每片叶片4的上下两侧分别制有四个凸条5，在上盖轮1、下盖轮2上设有多个铆接孔。叶片4上下两侧的凸条5分别穿过上盖轮1、下盖轮2上的铆接孔，以实现将叶片4与上盖轮1和下盖轮2连接在一起。
如图4所示，离心风机性能的好坏决定于盖轮型线8和叶片型线9的弧形曲线结构设计是否合理。叶片4在叶轮回转面上的投影为叶片型线9，由于叶片4各位置的高度不平，叶片4的上端面在叶轮子午面上的投影为盖轮型线8。设计的叶片型线9和盖轮型线8越合理，风机的能量消耗就越少，风机的工作效率就越高；并能减少气流流动分离的产生，使得叶轮流道的气流更顺畅，从而提高风机的性能，降低了其产生的噪声。
本实用新型的叶片型线9、盖轮型线8满足以下结构关系。通过控制Cm在叶轮风道内的分布，通过公式b=QT/πμDCm可以计算出任意直径D处的叶片宽度b，叶片宽度b确定后，便可确定叶轮子午面上的轮盖型线8。上述公式中的b为叶片几何宽度，QT为考虑泄漏时的理论流量，D为叶轮几何直径，Cm为任意直径D处的子午速度，μ为任意直径D处的有效气流充满系数。
同时控制Cm、w在叶轮风道内的分布，通过公式βb=arcsinCm/w可以计算出任意半径r处的气流方向角β，通过坐标转换即可确定叶轮回转面上的叶片型线9。上述公式中的s为沿叶片型线9方向长度，Cm为半径任意r处的子午速度，w为任意半径r处的相对速度。
通过上述的两个公式计算得到的轮盖型线8和叶片型线9，能使叶轮风道内全压分布均匀且增加更有规律，速度分布比较均匀，气体在叶轮内的流动状态更好，流动损失更小；气体在叶轮风道内的流线顺滑，气流更顺畅，对叶轮靠近蜗舌的风道内形成的流动分离起到有效的抑制，从而提高了风机的性能。
本实施例中，叶轮的出风口直径D2为250mm，叶轮的进风口直径D1为110mm，叶轮进口宽度b2为49.2mm，叶轮出口宽度b1为34mm，叶轮进口安装角βb1为74°，叶轮出口安装角βb2为39°。叶轮进口安装角βb1是进风口10处同叶片4旋转方向相反的切线方向与进风口10圆弧切线的夹角，叶轮出口安装角βb2是出风口11处同叶片4旋转方向相反的切线方向与出风口11圆弧切线的夹角。根据上述的数据以及两个公式以确定叶片型线9、轮盖型线8。
如图5所示，改进前性能曲线12和改进后性能曲线13对比、改进前效率曲线14和改进后效率曲线15对比，可以得出改进后的离心风机叶轮最大风量可提高至1750 m³/h，在风量≥400 m³/h的所有工况点，改进的风机的静压、效率均比原风机整体显著提高，达到了很好的效果。
工作时，叶轮转动将空气通过进风口10吸入，吸入后的空气变成气流流动，叶轮的转动带动气流流动，相邻叶片4之间形成的叶轮风道对气流进行导向，将气流排出；叶片4的两端分别与上盖轮1、下盖轮2铆接，结构简单，便于制造安装。
本实用新型的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本实用新型的范围。
Claims (6)
1.一种控制速度分布的离心风机叶轮，包括上盖轮(1)、下盖轮(2)、安装在上盖轮(1)与下盖轮(2)之间的多个叶片(4)，其特征是：所述下盖轮(2)的中间位置为加厚的轴安装部(3)；所述的叶片(4)以轴安装部(3)为中心环形阵列设置在上盖轮(1)和下盖轮(2)之间；每一叶片(4)的叶片型线(9)内端位于同一个内圆周上，叶片型线(9)的外端位于叶轮外圆周上。
2.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征是：相邻的两片叶片(4)之间形成叶轮风道，所述叶轮风道靠近离心风机叶轮中心位置的开口为进风口(10)，叶轮风道在离心风机叶轮外缘一端的开口为出风口(11)；所述叶轮风道从进风口(10)到出风口(11)逐渐增宽。
3.根据权利要求2所述的离心风机叶轮，其特征是：所述叶片(4)的上端面在叶轮子午面上的投影为盖轮型线(8)；所述盖轮型线(8)在任意直径D处的叶片几何宽度b满足关系b=QT/(πμDCm)，其中b为叶片几何宽度，QT为考虑泄漏时的理论流量，D为叶轮几何直径，Cm为任意直径D处的子午速度，μ为任意直径D处的有效气流充满系数。
4.根据权利要求3所述的离心风机叶轮，其特征是：所述的叶片型线(9)在任意半径r处的气流方向角β满足关系βb=arcsin(Cm/w)，其中s为沿叶片型线(9)方向长度，Cm为半径任意r处的子午速度，w为任意半径r处的相对速度。
5.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征是：所述轴安装部(3)的中心位置开设有一个轴孔(6)，轴孔(6)上制有一限位平面，该限位平面与驱动轴相配合。
6.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征是：所述叶片(4)的数量为14个，叶轮的出风口直径D2为250mm，叶轮的进风口直径D1为110mm，叶轮进口宽度b2为49.2mm，叶轮出口宽度b1为34mm，叶轮进口安装角βb1为74°，叶轮出口安装角βb2为39°。
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