CN219299603U - 离心风机叶轮、离心风机组件及通气治疗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及叶轮机械领域，公开了一种离心风机叶轮、离心风机组件及通气治疗设备，该离心风机叶轮包括中心轴(1)和沿该中心轴(1)的外周面周向均布的多个3D曲面叶片(2)，各个3D曲面叶片分别包括连接至该中心轴的内边缘、与该内边缘相对的外边缘以及在该内边缘和外边缘之间延伸的上边缘和下边缘，其中，所述内边缘和/或外边缘沿曲线和/或多段线延伸。该离心风机叶轮省去了传统技术中的叶轮底盘，由此能够大幅减小转动过程中的转动惯量；根据中心轴的轴向长度，3D曲面叶片可以设置为具有相对宽大的尺寸，以保证该离心风机叶轮具有良好的做功能力，因而适于作为后弯式叶轮被使用于诸如呼吸机的通气治疗设备中以高转速运行。

Description

离心风机叶轮、离心风机组件及通气治疗设备

技术领域

本实用新型涉及叶轮机械，具体地涉及一种离心风机叶轮。在此基础上，本实用新型还涉及一种包括该离心风机叶轮的离心风机组件和设有该离心风机组件的通气治疗设备。

背景技术

作为一种重要的动力装置和介质输送装置，叶轮机械通过将其他形式的能量(如电能)转化成叶轮转动的机械能，进而转动的叶轮将能量传递给通过该叶轮机械连续流动的流体介质。风机是一种典型的叶轮机械，其主要分为离心风机和轴流风机等类型。

在离心风机工作过程中，为了避免驱动其的电机发生过载和过热，需要严格控制风机的转动惯量和重量，其中，转动惯量与转动部件(叶轮)的材料密度和结构形式紧密相关，因此需要合理设计离心风机叶轮。特别是，在诸如呼吸机的通气治疗设备中，通常配置有微型离心风机，其具有体积小、转速高、压力大、对噪声要求较高等特点，此类离心风机的叶片通常设置为具有扭曲的形状，加之整机体积较小，导致加工困难。

典型地，为了保证较高的做功效率，用于呼吸机的离心风机叶轮被可转动地布置于蜗壳内，并包括叶轮底盘和设置于该叶轮底盘上的多个叶片。考虑到较高转速对结构强度的要求，叶轮底盘通常设置为具有一定厚度，这导致了离心风机叶轮具有较大的转动惯量，容易使得驱动其的风机发生过载或过热。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的离心风机叶轮转动惯量较大的问题，提供一种离心风机叶轮，该离心风机叶轮能够大幅减小转动惯量，并具有良好的做功能力。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种离心风机叶轮，包括：

中心轴，该中心轴具有彼此相对的第一端和第二端；

多个3D曲面叶片，该多个3D曲面叶片沿所述中心轴的外周面周向均布，且所述3D曲面叶片包括连接至该中心轴的内边缘、与该内边缘相对的外边缘以及在该内边缘和外边缘之间延伸的上边缘和下边缘，其中，所述内边缘和/或外边缘沿曲线和/或多段线延伸。

优选地，所述3D曲面叶片的所述上边缘与所述中心轴的所述第一端齐平，所述下边缘与所述第二端齐平，且所述第一端连接有导流锥。

优选地，所述3D曲面叶片的所述上边缘和下边缘分别沿直线延伸并彼此异面。

优选地，沿从所述内边缘向所述外边缘方向，所述3D曲面叶片的厚度递减。

优选地，所述3D曲面叶片的最大厚度为1.0mm-1.4mm，最小厚度为0.6mm-10.mm。

优选地，所述3D曲面叶片的所述外边缘形成有径向向内收缩的凹陷结构。

优选地，所述凹陷结构从所述上边缘延伸，且该凹陷结构的最深处与所述上边缘之间的间距大于与所述下边缘之间的间距。

优选地，所述中心轴为回转体结构，且沿从所述第一端向所述第二端方向，所述中心轴的直径递增。

本实用新型的第二方面提供一种离心风机组件，包括减噪盒和可转动地安装于该减噪盒内的上述离心风机叶轮，该离心风机叶轮能够被驱动为在所述减噪盒内转动，并使得所述3D曲面叶片在所述外边缘处的延长线与该外边缘的转动切线之间的夹角为钝角。

本实用新型的第三方面提供一种包括上述离心风机组件的通气治疗设备。

通过上述技术方案，本实用新型的离心风机叶轮省去了传统技术中的叶轮底盘，而将3D曲面叶片直接连接至中心轴的外周面上，由此能够大幅减小转动过程中的转动惯量，由此减小用于驱动其的电机发生过载或过热的风险。根据中心轴的轴向长度，3D曲面叶片可以设置为在上边缘和下边缘之间具有相对宽大的尺寸，从而能够保证该离心风机叶轮具有良好的做功能力，因而适于作为后弯式叶轮被使用于诸如呼吸机的通气治疗设备中以高转速运行。

附图说明

图1是根据本实用新型一种优选实施方式的离心风机叶轮的立体结构图；

图2是图1中离心风机叶轮的俯视图；

图3是图1中离心风机叶轮的仰视图。

附图标记说明

1-中心轴；11-第一端；12-第二端；2-3D曲面叶片；21-内边缘；22-外边缘；22a–凹陷结构；23-上边缘；24-下边缘；3-导流锥。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

参照图1至图3所示，根据本实用新型一种优选实施方式的离心风机叶轮，包括中心轴1和沿周向均布地连接至该中心轴1的外周面上的多个3D曲面叶片2，这些3D曲面叶片2分别呈辐射状从中心轴1的外周面向外延伸。为了满足应用于如呼吸机等小型设备中的高转速需求，该离心风机叶片设置为后弯式叶轮，由此即使在高速运行时也能够保持良好的气动特性。

具体地，中心轴1在其轴向两端具有彼此相对的第一端11和第二端12。各个3D曲面叶片2分别包括内边缘21、外边缘22、上边缘23和下边缘24，其中，内边缘21连接至中心轴1的外周面；外边缘22与该内边缘21相对，并位于远离中心轴1的一端；上边缘23和下边缘24分别在内边缘21和外边缘22之间延伸。

在本实用新型提供的离心风机叶轮中，3D曲面叶片2的下边缘24悬空设置，由此省去了传统技术中的叶轮底盘，多个3D曲面叶片2直接连接至中心轴1的外周面上并沿该外周面在周向上均布，从而在被驱动为转动过程中不会因具有一定厚度的叶轮底盘而导致较大的转动惯量。因此，本实用新型的离心风机叶轮能够大幅减小转动过程中的转动惯量，由此减小用于驱动其的电机发生过载或过热的风险。

如图示地，在本实用新型的离心风机叶轮中，3D曲面叶片2的内边缘21和外边缘22中的至少一者设置为沿曲线和/或多段线延伸，由此该3D曲面叶片2具有轴向3D结构，并且，根据中心轴1的轴向长度，3D曲面叶片2可以设置为在上边缘23和下边缘24之间具有相对宽大的尺寸，例如将该宽度尺寸设置为不小于从内边缘21至外边缘23的径向尺寸，从而不仅能够使得3D曲面叶片2被稳固地连接，还有利于保证良好的做功能力。在此情形下，3D曲面叶片2可设置为其特性曲线与后弯风机的特性曲线保持一致，即该离心风机叶轮适于作为后弯式叶轮而被使用，使得其在外边缘22处的延长线与该外边缘22的转动切线之间的夹角为钝角(即出口安装角小于90°)，由此即使被驱动为高速转动也能够保持良好的气动特性，特别适用于如呼吸机等高转速需求的应用场景中。

可以理解的是，为了保证转动平稳，本实用新型的离心风机叶轮中的各个3D曲面叶片2应当被设置为具有相同的结构，即其各对应边缘的延伸长度、叶片形状应保持一致。其中，各个3D曲面叶片2的上边缘23可以设置为与中心轴1的第一端11齐平，而下边缘24与中心轴1的第二端12齐平，由此能够充分地利用中心轴1的轴向空间，保证较高的做功能力。

在该离心风机叶轮中，还可以在中心轴1的第一端11连接有导流锥3，该导流锥3的尺寸可以设置为与中心轴1和3D曲面叶片2的尺寸等相适配。例如，在一种优选实施方式中，离心风机叶轮的整体半径设置为30.2mm，其中3D曲面叶片2的径向尺寸为22mm，则导流锥3可以设置为具有8mm半径。

正如前述，本实用新型的离心风机叶轮设置为具有轴向3D结构的3D曲面叶片2。为了减小其成型难度，该3D曲面叶片2的上边缘23和下边缘24可以分别设置为沿直线延伸，且二者所在的直线彼此异面。通过这种设置，还便于利用该上边缘23和下边缘24精准确定其在中心轴1上的安装位置。

在使用过程中，气体介质从离心风机叶轮的径向外侧进入相邻3D曲面叶片2之间的空间中，进而沿径向被排出，因而可以尽量减小3D曲面叶片2本身占据的周向空间。此外，由于省去了叶轮底盘，需要通过适当增加3D曲面叶片2的强度而保证其连接至中心轴1的稳定性。为此，在一种优选实施方式的离心风机叶轮中，沿从内边缘21向外边缘22的方向，3D曲面叶片2的厚度递减。例如，在靠近其内边缘21的位置处，该3D曲面叶片2的厚度可以设置为1.2mm，而在靠近其外边缘22的位置处，其厚度可设置为0.8mm。在其他实施方式中，3D曲面叶片2的材质和厚度应当满足介质输送需要，根据呼吸机中气流输送的实际情况，3D曲面叶片2可以具有其他尺寸的最大厚度(1.0mm-1.4mm)和最小厚度(0.6mm-10.mm)，其材质为PP塑料。在其他实施方式中，3D曲面叶片2也可以采用金属等其他材质，但这可能带来重量的增加，不利于设备的轻质化设计需求。

在图示优选实施方式中，中心轴1的外周面上均布有沿周向布置的10个3D曲面叶片2，由此相邻3D曲面叶片2之间对应的圆心角为36°。在其他实施方式中，也可以均匀布置有其他数量的主叶片2，如8个、12个等。

在本实用新型的离心风机叶轮中，宽大的3D曲面叶片2可能会导致叶片上出现气动分离。为此，在一种较为优选的实施方式中，3D曲面叶片2的外边缘22可以形成有径向向内收缩的凹陷结构22a，这可以避免在工作过程中在靠近叶片尾缘(外边缘22)位置处过早地发生气动分离，由此防止产生严重的气动噪音。对于例如为呼吸机的通气治疗设备而言，降低风机噪音对于改善用户体验具有重要作用。

进一步地，凹陷结构22a可以从3D曲面叶片2的上边缘23延伸，其最深处与上边缘23之间的间距大于与下边缘24之间的间距。由此，由于3D曲面叶片2的靠近下边缘24的部分具有相对较大的尺寸，可以降低其整体重心位置，这有利于保证较好的转动稳定性。

类似地，中心轴1可以设置为回转体结构，且沿从第一端11向第二端12方向，该中心轴1的直径递增，这同样能够提高离心风机叶轮在高速转动时的转动稳定性。通过这种设置，还可以使得3D曲面叶片2的靠近下边缘24的部分具有相对较小的径向延伸长度，这有利于保证3D曲面叶片2的强度能够承受高速转动。

在此基础上，本实用新型还提供一种离心风机组件，该离心风机组件包括减噪盒和本实用新型提供的上述离心风机叶轮。在该离心风机组件中，离心风机叶轮可以采用无蜗壳设计，因而在安装至减噪盒内时需要标定其安装位置，离心风机叶轮能够被驱动为在减噪盒内转动。减噪盒的侧壁上可以设有进风口和出风口，离心风机叶轮能够被安装和驱动为使得3D曲面叶片2在其外边缘22处的延长线与该外边缘22的转动切线之间的夹角为钝角，由此形成为一种后弯式叶轮。离心风机叶轮的顶部和底部可以分别与减噪盒的上、下壁之间具有3mm的微小间隙，以防止在转动过程中发生剐蹭。由于省去了离心风机的蜗壳，该离心风机组件可以使得呼吸机等设备的整体重量降低，为“一体化”呼吸机的设计提供借鉴，同时还能够减少蜗壳复杂的几何设计导致的加工成本。

此外，本实用新型还提供一种包括该离心风机组件的通气治疗设备，如呼吸机。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种离心风机叶轮，其特征在于，包括：

中心轴(1)，该中心轴(1)具有彼此相对的第一端(11)和第二端(12)；

多个3D曲面叶片(2)，该多个3D曲面叶片(2)沿所述中心轴(1)的外周面周向均布，且所述3D曲面叶片(2)包括连接至该中心轴(1)的内边缘(21)、与该内边缘(21)相对的外边缘(22)以及在该内边缘(21)和外边缘(22)之间延伸的上边缘(23)和下边缘(24)，其中，所述内边缘(21)和/或外边缘(22)沿曲线和/或多段线延伸，所述3D曲面叶片(2)的所述上边缘(23)与所述中心轴(1)的所述第一端(11)齐平，所述下边缘(24)与所述第二端(12)齐平。

2.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述第一端(11)连接有导流锥(3)。

3.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述3D曲面叶片(2)的所述上边缘(23)和下边缘(24)分别沿直线延伸并彼此异面。

4.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，沿从所述内边缘(21)向所述外边缘(22)方向，所述3D曲面叶片(2)的厚度递减。

5.根据权利要求4所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述3D曲面叶片(2)的最大厚度为1.0mm-1.4mm，最小厚度为0.6mm-10.mm。

6.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述3D曲面叶片(2)的所述外边缘(22)形成有径向向内收缩的凹陷结构(22a)。

7.根据权利要求6所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述凹陷结构(22a)从所述上边缘(23)延伸，且该凹陷结构(22a)的最深处与所述上边缘(23)之间的间距大于与所述下边缘(24)之间的间距。

8.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述中心轴(1)为回转体结构，且沿从所述第一端(11)向所述第二端(12)方向，所述中心轴(1)的直径递增。

9.一种离心风机组件，其特征在于，包括减噪盒和可转动地安装于该减噪盒内的根据权利要求1至8中任意一项所述的离心风机叶轮，该离心风机叶轮能够被驱动为在所述减噪盒内转动，并使得所述3D曲面叶片(2)在所述外边缘(22)处的延长线与该外边缘(22)的转动切线之间的夹角为钝角。

10.一种通气治疗设备，其特征在于，该通气治疗设备包括根据权利要求9所述的离心风机组件。

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