CN220791571U - 一种可减少紊流的叶轮和风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可减少紊流的叶轮和风机，其中叶轮包括轮盘和多个弧形叶片，轮盘的中部设有轮毂，多个弧形叶片沿轮盘的中轴线周向分布于轮盘上，弧形叶片上设有压力面和吸力面，压力面为弧形凹面，压力面的靠近轮盘的中轴线的一侧为进风侧，压力面的进风角α＝110°～120°，压力面的出风角β＝140°～150°。通过设置叶轮上弧形叶片的压力面的进风角和出风角，经测试，可减少轮毂位置处流场的紊流，在相同的驱动功率下，可增加叶片的做功能力，提高风压和增大风量，减少产生的噪音。

Description

一种可减少紊流的叶轮和风机

技术领域

本实用新型涉及风机技术领域，特别涉及一种可减少紊流的叶轮和风机。

背景技术

风机是依靠输入离心叶轮的机械能，提高气体压力并排送气体的设备，叶轮和蜗壳的设计对风机工作过程中形成的风压、风量和噪音等因素产生重要的影响。现有的风机在叶轮轮毂(HUB)的外侧面位置处所产生流场的紊流较大，产生的紊流会减低了风压和风量，提高风机产生的噪音。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种可减少紊流的叶轮和风机，旨在解决现有技术中的叶轮在轮毂位置处所产生流场的紊流较大，减低了风压和风量，提高风机产生的噪音的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种可减少紊流的叶轮，包括轮盘和多个弧形叶片，所述轮盘的中部设有轮毂，多个弧形叶片沿所述轮盘的中轴线周向分布于所述轮盘上，所述弧形叶片上设有压力面和吸力面，所述压力面为弧形凹面，所述压力面的靠近所述轮盘的中轴线的一侧为进风侧，所述压力面的进风侧端部的切线L1与所述压力面的内径圆的切线L2的夹角为进风角α，进风角α＝110°～120°，所述压力面的远离所述轮盘的中轴线的一侧为出风侧，所述压力面的出风侧端部的切线L3与所述压力面的外径圆的切线L4的夹角为出风角β，出风角β＝140°～150°。

通过设置叶轮上弧形叶片的压力面的进风角和出风角，经测试，可减少轮毂位置处流场的紊流，在相同的驱动功率下，可增加叶片的做功能力，提高风压和增大风量，减少产生的噪音。

优选地，所述压力面的外径圆d1的直径为70～78mm，所述压力面的内径圆d2的直径为48～56mm。

优选地，所述弧形叶片的数量为56～62片，多个所述弧形叶片周向均布。通过设置合适的弧形叶片数量，可减少气流在流道中产生的脱流现象，提高风机效率。

优选地，所述弧形叶片的厚度t＝0.45～0.65mm。

优选地，所述弧形叶片的下侧的内侧与所述轮盘相连，所述叶轮还包括轮环，所述弧形叶片的上侧的外侧与所述轮环相连，所述轮环的外径等于所述压力面的外径。

优选地，所述弧形叶片的上侧的内侧设有第一圆角，所述压力面和所述吸力面与所述轮盘相连的位置设有第二圆角，所述压力面和所述吸力面与所述轮环相连的位置设有第三圆角。弧形叶片上设置第一圆角、第二圆角和第三圆角，可以抑制边缘噪声过大的问题。

本实用新型另一方面，还提出一种具有上述叶轮的风机。所述风机还包括蜗壳，所述风机设于所述蜗壳的内侧，所述蜗壳的内侧设有弧形侧壁，所述叶轮的外边缘与所述弧形侧壁之间形成流道，所述蜗壳上设有进风口和出风口，所述进风口正对于所述叶轮的中部，所述出风口设于所述蜗壳的侧面。

优选地，至少部分所述流道的宽度在从远离到靠近所述出风口的方向上连续增加。

优选地，以所述叶轮的中轴线上的点为圆心O建立直径依次增大的第一参考圆D1、第二参考圆D2、第三参考圆D3、第四参考圆D4、第五参考圆D5和第六参考圆D6，D1>d1；

以圆心O建立直角坐标系，建立沿所述流道的宽度增大方向依次排列的第一角度区间S1、第二角度区间S2、第三角度区间S3、第四角度区间S4和第五角度区间S5；

所述弧形侧壁包括依次连接的第一弧面C1、第二弧面C2、第三弧面C3、第四弧面C4和第五弧面C5，所述第一弧面C1设于所述第一角度区间S1中，所述第二弧面C2设于所述第二角度区间S2中，所述第三弧面C3设于所述第三角度区间S3中，所述第四弧面C4设于所述第四角度区间S4中，所述第五弧面C5设于所述第五角度区间S5中；

所述第一弧面C1的首端经过所述第一角度区间S1的首端与所述第一参考圆D1的交点；

所述第一弧面C1的尾端和所述第二弧面C2的首端连接于所述第一角度区间S1的尾端与所述第二参考圆D2的交点，所述第一弧面C1的尾端和所述第二弧面C2的首端相切；

所述第二弧面C2的尾端和所述第三弧面C3的首端连接于所述第二角度区间S2的尾端与所述第三参考圆D3的交点，所述第二弧面C2的尾端和所述第三弧面C3的首端相切；

所述第三弧面C3的尾端和所述第四弧面C4的首端连接于所述第三角度区间S3的尾端与所述第四参考圆D4的交点，所述第三弧面C3的尾端和所述第四弧面C4的首端相切；

所述第四弧面C4的尾端和所述第五弧面C5的首端连接于所述第四角度区间S4的尾端与所述第五参考圆D5的交点，所述第四弧面C4的尾端和所述第五弧面C5的首端相切；

所述第五弧面C5的尾端经过所述第五角度区间S5的尾端与所述第六参考圆D6的交点。

弧形侧壁逐渐远离叶轮，使流道的宽度逐渐增大，可减少轮毂位置处流场的紊流，减少气流在流道中出现的脱流现象。

优选地，所述压力面的外径圆的直径d1＝73～75mm，所述第一参考圆D1的直径为76～78mm，所述第二参考圆D2的直径为80～82mm，所述第三参考圆D3的直径为85～87mm，所述第四参考圆D4的直径为90～92mm，所述第五参考圆D5的直径为95～97mm，所述第六参考圆D6的直径为100～102mm，所述第一角度区间S1、所述第二角度区间S2、所述第三角度区间S3、所述第四角度区间S4和所述第五角度区间S5的夹角均为45°。

经过叶轮、弧形叶片与蜗壳的配合，可进一步减少紊流，提高风压和增大风量，减少产生的噪音，提高风机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的叶轮的立体结构示意图；

图2为本实用新型的叶轮的弧形叶片的俯视结构示意图；

图3为图2中A处的一个弧形叶片的压力面的结构原理示意图；

图4为本实用新型风机的结构示意图；

图5为本实用新型风机内的叶轮和蜗壳的结构示意图；

图6为本实用新型的叶轮、弧形侧壁和流道的结构示意图；

图7为本实用新型的弧形侧壁的结构原理示意图；

图8为本实用新型的叶轮与现有的叶轮的测试结果对比图。

附图中：1-叶轮、11-轮盘、111-轮毂、12-弧形叶片、121-压力面、122-吸力面、13-轮环、14-第一圆角、15-第二圆角、16-第三圆角、2-蜗壳、21-弧形侧壁、22-进风口、23-出风口、3-流道、4-电机。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示，诸如上、下、左、右、前、后等，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1至图3所示，一种叶轮1，包括轮盘11和多个弧形叶片12，轮盘11的中部设有轮毂111，多个弧形叶片12沿轮盘11的中轴线周向分布于轮盘11上，弧形叶片12上设有压力面121和吸力面122，压力面121为弧形凹面。

外径圆是指以轮盘11的中轴线上的点为圆心、经过压力面121的外侧边所形成的假设圆，内径圆是指以轮盘11的中轴线上的点为圆心、经过压力面121的内侧边所形成的假设圆。

压力面121的靠近轮盘11的中轴线的一侧为进风侧，压力面121的进风侧端部的切线L1与压力面121的内径圆的切线L2的夹角为进风角α，进风角α＝110°～120°。

压力面121的远离轮盘11的中轴线的一侧为出风侧，压力面121的出风侧端部的切线L3与压力面121的外径圆的切线L4的夹角为出风角β，出风角β＝140°～150°。

通过设置叶轮1上弧形叶片12的压力面121的进风角和出风角，经测试，可减少轮毂111的外侧面位置处流场的紊流，在相同的驱动功率下，可增加叶片的做功能力，提高风压和增大风量，减少产生的噪音。

在一些具体实施例中，所述压力面121的外径圆d1的直径为70～78mm，所述压力面121的内径圆d2的直径为48～56mm。

根据外径圆d1的直径、压力面121的内径圆d2、进风角α和出风角β，可确定弧形叶片12的形状，弧形叶片12的弧形设计可增大对气流的做功能力。

在一些具体实施例中，弧形叶片12的数量为56～62片，多个弧形叶片12周向均布。通过设置合适的弧形叶片12数量，可减少气流在流道3中产生的脱流现象，提高风机效率。

在一些具体实施例中，弧形叶片12的厚度t＝0.45～0.65mm。

在一些具体实施例中，弧形叶片12的下侧的内侧与轮盘11相连，叶轮1还包括轮环13，弧形叶片12的上侧的外侧与轮环13相连，轮环13的外径等于压力面121的外径。

在一些具体实施例中，所述弧形叶片12的上侧的内侧设有第一圆角14，所述压力面121和所述吸力面122与所述轮盘11相连的位置设有第二圆角15，所述压力面121和所述吸力面122与所述轮环13相连的位置设有第三圆角16。

弧形叶片上设置第一圆角、第二圆角和第三圆角，可以抑制边缘噪声过大的问题。第一圆角、第二圆角和第三圆角的半径可以为1.5～2mm。

另一方面，参照图4至图7，一种具有上述叶轮1的风机，风机还包括蜗壳2，风机设于蜗壳2的内侧，蜗壳2的内侧设有弧形侧壁21，叶轮1的外边缘与弧形侧壁21之间形成流道3，蜗壳2上设有进风口22和出风口23，进风口22正对于叶轮1的中部，出风口23设于蜗壳2的侧面，蜗壳2内还固定有电机4，叶轮1的轮盘11和轮毂111与电机4的输出端固定，当电机4带动叶轮1转动时，进风口22处的空气进入叶轮1的压力面121的进风侧，经过压力面121的加压后从叶轮1的压力面121的出风侧流出，并流经流道3流动至出风口23吹出。

在一些具体实施例中，至少部分流道3的宽度在从远离到靠近出风口23的方向上连续增加。

进一步地，参照图7，以叶轮1的中轴线上的点为圆心O建立直径依次增大的第一参考圆D1、第二参考圆D2、第三参考圆D3、第四参考圆D4、第五参考圆D5和第六参考圆D6，D1>d1；

以圆心O建立直角坐标系，建立沿流道3的宽度增大方向依次排列的第一角度区间S1、第二角度区间S2、第三角度区间S3、第四角度区间S4和第五角度区间S5；

弧形侧壁21包括依次连接的第一弧面C1、第二弧面C2、第三弧面C3、第四弧面C4和第五弧面C5，第一弧面C1设于第一角度区间S1中，第二弧面C2设于第二角度区间S2中，第三弧面C3设于第三角度区间S3中，第四弧面C4设于第四角度区间S4中，第五弧面C5设于第五角度区间S5中；

第一弧面C1的首端经过第一角度区间S1的首端与第一参考圆D1的交点；

第一弧面C1的尾端和第二弧面C2的首端连接于第一角度区间S1的尾端与第二参考圆D2的交点，第一弧面C1的尾端和第二弧面C2的首端相切；

第二弧面C2的尾端和第三弧面C3的首端连接于第二角度区间S2的尾端与第三参考圆D3的交点，第二弧面C2的尾端和第三弧面C3的首端相切；

第三弧面C3的尾端和第四弧面C4的首端连接于第三角度区间S3的尾端与第四参考圆D4的交点，第三弧面C3的尾端和第四弧面C4的首端相切；

第四弧面C4的尾端和第五弧面C5的首端连接于第四角度区间S4的尾端与第五参考圆D5的交点，第四弧面C4的尾端和第五弧面C5的首端相切；

第五弧面C5的尾端经过第五角度区间S5的尾端与第六参考圆D6的交点。

第一弧面C1的首端和第五弧面C5的尾端连接相平行的直侧壁，直侧壁的另一侧为出风口23。

弧形侧壁21逐渐远离叶轮1，使流道3的宽度逐渐增大，可减少轮毂111位置处流场的紊流，减少气流在流道3中出现的脱流现象。

进一步地，压力面121的外径圆的直径d1＝73～75mm，第一参考圆D1的直径为76～78mm，第二参考圆D2的直径为80～82mm，第三参考圆D3的直径为85～87mm，第四参考圆D4的直径为90～92mm，第五参考圆D5的直径为95～97mm，第六参考圆D6的直径为100～102mm，第一角度区间S1、第二角度区间S2、第三角度区间S3、第四角度区间S4和第五角度区间S5的夹角均为45°，即第一角度区间S1、第二角度区间S2、第三角度区间S3、第四角度区间S4和第五角度区间S5的角度共占225°。

经过叶轮1、弧形叶片12与蜗壳2的配合，可进一步减少紊流，提高风压和增大风量，减少产生的噪音，提高风机的效率。

下面对将本实用新型的风机用于9720风机，与现有市面上的9720风机做测试对比。

本实施例风机的叶轮1包含59片弧形叶片12，弧形叶片12的压力面121的外径圆的直径d1为74mm，压力面121的内径圆的直径d2为52mm，进风角α＝115°，出风角β＝145°，弧形叶片12的厚度为0.55mm。

本实施例风机的蜗壳2中，弧形侧壁21的第一参考圆D1的直径为77mm，第二参考圆D2的直径为81mm，第三参考圆D3的直径为86mm，第四参考圆D4的直径为91mm，第五参考圆D5的直径为96mm，第六参考圆D6的直径为101mm，第一角度区间S1、第二角度区间S2、第三角度区间S3、第四角度区间S4和第五角度区间S5的夹角均为45°，

测试本实施例的风机运行时产生的风量和风压绘制风量-风压曲线图，并测量产生的噪音。

测试市面上现有的其他三种9720风机作对比，分别为对比例一至对比例三，对比的三种9720风机中的叶轮采用不同的进风角和出风角，弧形叶片的数量不同，蜗壳中流道的结构设计方式和尺寸与本实施例不相同。

本实施例的9720风机与现有的其它三种9720风机的测试对比如图8所示，可以看出，在产生相同风量的情况下，本实施例风机所产生的风压远远大于现有的风机；另外，在转速为3800转每分钟的运行状况下，本实施例的风机运行噪音为50.2dBA，低于现有的其它三种9720风机的噪音。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可减少紊流的叶轮，其特征在于，包括轮盘(11)和多个弧形叶片(12)，所述轮盘(11)的中部设有轮毂(111)，多个弧形叶片(12)沿所述轮盘(11)的中轴线周向分布于所述轮盘(11)上，所述弧形叶片(12)上设有压力面(121)和吸力面(122)，所述压力面(121)为弧形凹面，所述压力面(121)的靠近所述轮盘(11)的中轴线的一侧为进风侧，所述压力面(121)的进风侧端部的切线L1与所述压力面(121)的内径圆的切线L2的夹角为进风角α，进风角α＝110°～120°，所述压力面(121)的远离所述轮盘(11)的中轴线的一侧为出风侧，所述压力面(121)的出风侧端部的切线L3与所述压力面(121)的外径圆的切线L4的夹角为出风角β，出风角β＝140°～150°。

2.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述压力面(121)的外径圆d1的直径为70～78mm，所述压力面(121)的内径圆d2的直径为48～56mm。

3.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述弧形叶片(12)的数量为56～62片，多个所述弧形叶片(12)周向均布。

4.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述弧形叶片(12)的厚度t＝0.45～0.65mm。

5.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述弧形叶片(12)的下侧的内侧与所述轮盘(11)相连，所述叶轮(1)还包括轮环(13)，所述弧形叶片(12)的上侧的外侧与所述轮环(13)相连，所述轮环(13)的外径等于所述压力面(121)的外径。

6.如权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述弧形叶片(12)的上侧的内侧设有第一圆角(14)，所述压力面(121)和所述吸力面(122)与所述轮盘(11)相连的位置设有第二圆角(15)，所述压力面(121)和所述吸力面(122)与所述轮环(13)相连的位置设有第三圆角(16)。

7.一种风机，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的叶轮(1)，所述风机还包括蜗壳(2)，所述风机设于所述蜗壳(2)的内侧，所述蜗壳(2)的内侧设有弧形侧壁(21)，所述叶轮(1)的外边缘与所述弧形侧壁(21)之间形成流道(3)，所述蜗壳(2)上设有进风口(22)和出风口(23)，所述进风口(22)正对于所述叶轮(1)的中部，所述出风口(23)设于所述蜗壳(2)的侧面。

8.如权利要求7所述的风机，其特征在于，至少部分所述流道(3)的宽度在从远离到靠近所述出风口(23)的方向上连续增加。

9.如权利要求8所述的风机，其特征在于，以所述叶轮(1)的中轴线上的点为圆心O建立直径依次增大的第一参考圆D1、第二参考圆D2、第三参考圆D3、第四参考圆D4、第五参考圆D5和第六参考圆D6，D1>d1；

以圆心O建立直角坐标系，建立沿所述流道(3)的宽度增大方向依次排列的第一角度区间S1、第二角度区间S2、第三角度区间S3、第四角度区间S4和第五角度区间S5；

所述弧形侧壁(21)包括依次连接的第一弧面C1、第二弧面C2、第三弧面C3、第四弧面C4和第五弧面C5，所述第一弧面C1设于所述第一角度区间S1中，所述第二弧面C2设于所述第二角度区间S2中，所述第三弧面C3设于所述第三角度区间S3中，所述第四弧面C4设于所述第四角度区间S4中，所述第五弧面C5设于所述第五角度区间S5中；

所述第一弧面C1的首端经过所述第一角度区间S1的首端与所述第一参考圆D1的交点；

所述第一弧面C1的尾端和所述第二弧面C2的首端连接于所述第一角度区间S1的尾端与所述第二参考圆D2的交点，所述第一弧面C1的尾端和所述第二弧面C2的首端相切；

所述第二弧面C2的尾端和所述第三弧面C3的首端连接于所述第二角度区间S2的尾端与所述第三参考圆D3的交点，所述第二弧面C2的尾端和所述第三弧面C3的首端相切；

所述第三弧面C3的尾端和所述第四弧面C4的首端连接于所述第三角度区间S3的尾端与所述第四参考圆D4的交点，所述第三弧面C3的尾端和所述第四弧面C4的首端相切；

所述第四弧面C4的尾端和所述第五弧面C5的首端连接于所述第四角度区间S4的尾端与所述第五参考圆D5的交点，所述第四弧面C4的尾端和所述第五弧面C5的首端相切；

所述第五弧面C5的尾端经过所述第五角度区间S5的尾端与所述第六参考圆D6的交点。

10.如权利要求9所述的风机，其特征在于，所述压力面(121)的外径圆的直径d1＝73～75mm，所述第一参考圆D1的直径为76～78mm，所述第二参考圆D2的直径为80～82mm，所述第三参考圆D3的直径为85～87mm，所述第四参考圆D4的直径为90～92mm，所述第五参考圆D5的直径为95～97mm，所述第六参考圆D6的直径为100～102mm，所述第一角度区间S1、所述第二角度区间S2、所述第三角度区间S3、所述第四角度区间S4和所述第五角度区间S5的夹角均为45°。