离心风机叶轮用叶片、离心风机叶轮及多翼离心风机

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2024-06-13 14:21:12

权利要求书： 1.一种离心风机叶轮用叶片，包括叶片本体(10)，在该叶片本体(10)长度方向上延伸的两个侧边分别记为第一侧边(11)和第二侧边(12)，所述第一侧边(11)对应于所述叶片本体(10)的进气边缘，所述第二侧边(12)对应于所述叶片本体(10)的出气边缘，其特征在于：所述叶片本体(10)的横截面为圆弧，所述叶片本体(10)的第一侧边(11)以及第二侧边(12)中的至少一个侧边上具有与该叶片本体(10)平滑相接的整流部，所述整流部的横截面为直线。

2.根据权利要求1所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：自所述叶片本体(10)的第一侧边(11)处向外延伸的整流部记作前缘引流部(13)，该前缘引流部(13)的横截面所对应的直线段的长度n，其中，1mm≤n≤3mm。

3.根据权利要求1或2所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：自所述叶片本体(10)的第二侧边(12)处向外延伸的整流部记作尾缘增压部(14)，该尾缘增压部(14)的横截面所对应的直线段的长度m，其中，2mm≤m≤5mm。

4.根据权利要求3所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述叶片本体(10)的横截面所对应的圆段的半径为R，其中，11mm≤R≤15mm。

5.根据权利要求4所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述叶片本体(10)的进口安装角记作β1，出口安装角记作β2，其中，50°≤β1≤70°；160°≤β2≤175°。

6.根据权利要求3所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述叶片本体(10)的厚度与所述整流部的厚度相等。

7.根据权利要求6所述的离心风机叶轮用叶片，其特征在于：所述叶片本体(10)与所述整流部为一体件。

8.一种离心风机叶轮，包括相对布置的前盘(21)和后盘(22)以及沿周向间隔分布在所述前盘(21)及后盘(22)之间的叶片，其特征在于：所述叶片采用如权利要求1～7中任一项所述的叶片。

9.一种多翼离心风机，包括蜗壳(30)以及设于所述蜗壳(30)内的叶轮，其特征在于：所述叶轮采用如权利要求8所述的离心风机叶轮。

说明书：离心风机叶轮用叶片、离心风机叶轮及多翼离心风机技术领域[0001] 本实用新型涉及离心风机技术领域，尤其涉及一种离心风机叶轮用叶片、离心风机叶轮及多翼离心风机。背景技术[0002] 离心风机，如多翼离心风机是一种重要的动力装置，常应用于吸油烟机、空调等产品中。离心风机通常包括蜗壳以及设于蜗壳内的叶轮，叶轮是离心风机中的旋转部件，对风机中的能量转换和传递起着重要作用。其中，叶片的进、出口安装角是影响风机性能的敏感参数。如叶片的进口安装角设计过小可能得不到加速流道，设计过大则会使得叶片进口冲击损失增大；而增大叶片的出口安装角，能够达到增大风机流量和提高风压的目的，但另一方面，出口安装角的增加会增加流道扩压度，从而导致气流边界层的分离，使得扩压损失增大，风机效率下降，所以，叶片的出口安装角一般设计在160°～175°之间，并且，大多只是采用单圆弧直叶片，而单圆弧直叶片不可避免地会在叶道内及叶道出口产生流动分离。[0003] 由于吸油烟机用多翼离心风机是多档位、多工况运行，所以根据不同的流动状态，叶片的进口安装角设计在50°～70°之间。但是，由于离心风机内部的气体流动不具有对称性，所以，将所有叶道内的这种冲击消除是不可能的。为了解决这一问题，在不增加叶轮外形尺寸的条件下，通常需要对多翼离心风机的叶片型线进行设计，如申请号为CN202122811572.6(授权公告号为：CN216199226U)中国实用新型专利申请公开了《双层多翼离心风机叶轮》，该叶轮的叶片的截面包括第一段圆弧和第二段圆弧，第一段圆弧和第二段圆弧一体成型，第一段圆弧进口安装角为40°～60°，第二段圆弧出口安装角为150°～

170°。采用两段圆弧设计，可减少过多的圆弧段设计，避免形成不合理的叶片间流道，对冲角产生的脱离损失起到较好的抑制作用，增大有效流通面积，减少多翼离心风机的噪声。

[0004] 但，上述专利申请的中叶片还具有一定的不足，由于多翼离心风机叶片普遍具有流道短，曲率大的特点，而采用两段圆弧设计的叶片结构也不可避免地在出口尾缘容易发生流动分离涡和尾迹涡，特别是尾迹涡脱落将影响到下游蜗壳内流动状态，致使多翼离心风机的工作效率降低，噪声增加，为此，如何消除或减弱上述流动状态中的涡流和分离，进一步提升多翼离心风机的工作效率以及降低噪声是本领域技术人员需要解决的技术问题。实用新型内容

[0005] 本实用新型所要解决第一个的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种离心风机叶轮用叶片，该叶片可有效改善叶片前缘和/或尾缘的流体状态，减少流动分离，提升离心风机的工作效率以及降低噪声。[0006] 本实用新型所要解决第二个的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用上述的叶片的离心风机叶轮。[0007] 本实用新型所要解决第三个的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用上述叶轮的多翼离心风机。[0008] 本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：[0009] 一种离心风机叶轮用叶片，包括叶片本体，在该叶片本体长度方向上延伸的两个侧边分别记为第一侧边和第二侧边，所述第一侧边对应于所述叶片本体的进气边缘，所述第二侧边对应于所述叶片本体的出气边缘，所述叶片本体的横截面为圆弧，所述叶片本体的第一侧边以及第二侧边中的至少一个侧边上具有与该叶片本体平滑相接的整流部，所述整流部的横截面为直线。[0010] 在单圆弧叶片的基础上，进气边缘处增设相切直线段(也即引流部)，可在一定范围内提升流量系数，增加风量，然而，当前缘引流部直线段过短起不到应用效果，当前缘引流部直线段过长时，又会减小叶轮内径，影响进风量，为此，前缘引流部的直线段横截面的长度应当进行合理设计，自所述叶片本体的第一侧边处向外延伸的整流部记作前缘引流部，该前缘引流部的横截面所对应的直线段的长度n，其中，1mm≤n≤3mm。

[0011] 出气边缘处增设相切直线段(也即增压部)，可在一定范围内提升压力系数，提高风压，当增压部直线段过短，起不到应用增压效果；当增压部直线段过长时，则会减小叶道出口截面积，影响风量，为此，增压部直线段的横截面的长度也应当合理取值，自所述叶片本体的第二侧边处向外延伸的整流部记作尾缘增压部，该尾缘增压部的横截面所对应的直线段的长度m，其中，2mm≤m≤5mm。[0012] 为了更好地提高风机的工作效率，所述叶片本体的横截面所对应的圆段的半径为R，其中，11mm≤R≤15mm。[0013] 优选地，所述叶片本体的进口安装角记作β1，出口安装角记作β2，其中，50°≤β1≤70°；160°≤β2≤175°。

[0014] 为了方便加工，降低生产成本考虑，所述叶片本体的厚度与所述整流部的厚度相等。优选地，所述叶片本体与所述整流部为一体件，[0015] 本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：[0016] 一种离心风机叶轮，包括相对布置的前盘和后盘以及沿周向间隔分布在所述前盘及后盘之间的叶片，所述叶片采用上述的叶片。[0017] 本实用新型解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：[0018] 一种多翼离心风机，包括蜗壳以及设于所述蜗壳内的叶轮，所述叶轮采用上述的离心风机叶轮。[0019] 与现有技术相比，本实用新型的优点：本实用新型的叶片通过对传统单圆弧叶片在进气边缘或出气边缘设置横截面为直线的整流部，有效提升了气动性能，降低噪声，其中，叶片前缘设置的整流部后能够减少叶片前缘因气流冲击产生的压力脉动，有效抑制叶间流道内漩涡流的生成和发展，并且降低叶道出口的分离流动；而叶片后缘设置的整流部能降低尾迹流与蜗壳的非定常相互作用，从而使得应用有叶轮的离心风机性能提升，并且噪声降低。本实用新型的叶片不同于在传统单圆弧叶片上沿着前缘和尾缘曲率进行弯曲延伸，因此，不会引起叶片的进、出口出角，叶片中心角三个参数发生改变，尤其是，不会因尾缘延伸会使得叶片的出口安装角增大，导致叶道及出口的堵塞系数升高，气流尾迹脉动增强，使风机在低阻力工况效率变差。附图说明[0020] 图1为本实用新型实施例的叶片的立体结构示意图；[0021] 图2为图1所示的叶片的俯视图；[0022] 图3为图1所示的叶片的正视图；[0023] 图4为本实用新型实施例的离心风机叶轮的立体结构示意图；[0024] 图5为本实用新型实施例的多翼离心风机的立体结构示意图；[0025] 图6为传统单圆弧叶片和应用本实用新型实施例叶片的仿真压力云图对比图；(左侧为传统单圆弧叶片，右侧为本实施例叶片)；[0026] 图7为传统单圆弧叶片和应用本实用新型实施例叶片的叶轮流道流线图对比图；(左侧为传统单圆弧叶片，右侧为本实施例叶片)；

[0027] 图8为应用传统单圆弧叶片和应用本实用新型实施例叶片的吸油烟机的性能曲线对比图。

具体实施方式[0028] 以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。[0029] 在本实用新型的说明书及权利要求书中使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“顶”、“底”等，用来描述本实用新型的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，是基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。[0030] 参见图1?图3，示出了一种离心风机叶轮用叶片，该叶片包括叶片本体10，该叶片本体10为等厚度的圆弧叶片，也即该叶片本体10的横截面为圆弧型。在该叶片本体10长度方向上延伸的两个侧边分别记为第一侧边11和第二侧边12，其中，第一侧边11对应于叶片本体10的进气边缘，第二侧边12对应于叶片本体10的出气边缘。[0031] 本实施例的叶片本体10的第一侧边11以及第二侧边12上均具有与该叶片本体10平滑相接的整流部，具体地，自叶片本体10的第一侧边11处向外延伸的整流部记作前缘引流部13，自叶片本体10的第二侧边12处向外延伸的整流部记作尾缘增压部14。本实施例的前缘引流部13以及尾缘增加部的横截面均为直线，该直线与叶片本体10的横截面所对应的圆弧的两端相切。本实施例的前缘引流部13以及尾缘增压部14也均为等厚度的片体结构，其中，叶片本体10的厚度、前缘引流部13的厚度以及尾缘增压部14的厚度均相等，在优选方案中，叶片本体10、前缘引流部13以及尾缘增压部14为一体成型设计的一体件。

[0032] 本实施例的叶片本体10的横截面所对应的圆段的半径为R，其中，11mm≤R≤15mm，前缘引流部13的横截面所对应的直线段的长度n，其中，1mm≤n≤3mm，尾缘增压部14的横截面所对应的直线段的长度m，其中，2mm≤m≤5mm。叶片本体10的进口安装角记作β1，出口安装角记作β2，其中，50°≤β1≤70°，160°≤β2≤175°，优选地，65°≤β1≤70°，165°≤β2≤173°。

[0033] 常用的单圆弧叶型共由6个参数决定，分别为叶轮内径D1、叶轮外径D2、进口安装角β1、出口安装角β2、叶片圆弧半径R、叶片圆弧中心角α，这6个参数是相互关联的，可通过其中4个参数即可确定唯一的叶片型线。通常在多翼离心风机叶型实际设计过程中，圆弧半径R不是决定性参数，可以通过其他参数去确定，因此，为了减小变量和便于同比，本实施例中在对叶片进行设计时，可对叶轮外径参数D2进行固定，消除叶轮外径尺寸D2对风机性能的影响，在此基础上，选定叶片进口安装角β1和叶轮内径D1为设计参数，通过叶型的分段设计，确定叶片圆弧半径R，最终绘制出叶片型线。[0034] 不同于在传统单圆弧叶片上沿着前缘和尾缘曲率进行弯曲延伸，这样会引起叶片的进、出口出角，叶片中心角三个参数发生改变，尤其是，叶片尾缘延伸会使得叶片的出口安装角增大，导致叶道及出口的堵塞系数升高，气流尾迹脉动增强，使风机在低阻力工况效率变差，而在本实施例中，叶片通过对传统单圆弧叶片在叶片前缘(也即进气边缘)或叶片后缘(也即出气边缘)设置横截面为直线的整流部，有效提升了气动性能，降低噪声，其中，叶片前缘设置的整流部后能够减少叶片前缘因气流冲击产生的压力脉动，有效抑制叶间流道内漩涡流的生成和发展，并且降低叶道出口的分离流动；而叶片后缘设置的整流部能降低尾迹流与蜗壳30的非定常相互作用，从而使得应用有叶轮的离心风机性能提升，并且噪声降低。[0035] 如图4所示，本实施例还涉及一种采用上述叶片1的离心风机叶轮，该叶轮包括相对布置的前盘21和后盘22，分段涉及的上述叶片沿周向间隔分布在前盘21及后盘22之间。又如图5所示，还涉及一种多翼离心风机，该多翼离心风机包括蜗壳30以及设于蜗壳30内的叶轮2，其叶轮2即采用图4中所示的叶轮结构。

[0036] 由气动声学基本理论可以知道，气动声源的强度主要取决于流体本身和固体壁面的静压脉动强度，因此，分析流场中的静压脉动强度即可以获知该处气动噪声源的强度。而蜗舌是形成风机气动噪声尤其的离散噪声的主要部位之一。从图6可以看出，左侧应用传统单圆弧叶片相对于右侧应用本实施例分段设计的叶片的离心风机，在蜗舌壁面处(图中椭圆形标记所在位置)的静压梯度较大，并且靠近蜗舌顶部，壁面上静压值最高，因此，可以认为减弱此处的静压脉动能够降低离心风机的气动噪声。[0037] 蜗舌在离心风机结构中主要起到气体分流的作用，大部分气体从蜗壳30出口排出，小部分气体则回流至蜗壳30内部。油烟机在管网中运行时，高阻力会降低蜗壳30出口的流量，使回流至蜗壳30内部的气体增加。从图7可以看出，右侧应用本实施例叶片相对于左侧传统叶片的离心风机，其叶轮流道内的气体回流有所减小。其中，在左侧标记1的流道区域中仍有部分气体回流，而右侧标记1的流道区域中没有产生气体回流，因此，提升叶轮的抗阻能力会在一定范围内提升吸油烟机的风量。

[0038] 从图8可以看出，应用本实施例叶片的吸油烟机相对于应用传统叶片的吸油烟机，其气动性能在不同阻力工况下约提升0.5％～1％，全压内效率约提升1％～2％。此外，将应用本实施例叶片的吸油烟机与应用传统叶片的吸油烟机进行对比测试，在不同阻力工况下，转速可降低15～30rpm，噪声可降低0.2～0.5dB。

[0039] 可以想到的是，仅在叶片本体10的进气边缘设置对应横截面为直线的前缘引流部13，或者仅在叶片本体10的出气边缘设置对应横截面为直线的尾缘增加部，也能在一定程度上改善叶片前缘和/或尾缘的流体状态，减少流动分离，提升离心风机的工作效率以及降低噪声。当然，优选方案是采用在叶片本体10的进气边缘和出气边缘均设置整流部的优选叶片结构，叶片前缘设置的整流部后能够减少叶片前缘因气流冲击产生的压力脉动，有效抑制叶间流道内漩涡流的生成和发展，并且降低叶道出口的分离流动，在此基础上，叶片后缘设置的整流部能降低尾迹流与蜗壳30的非定常相互作用，从而使得应用有叶轮的离心风机性能提升，并且噪声降低。