一种叶片、叶轮及离心风机的制作方法

1.本实用新型涉及流体机械技术领域，尤其是涉及一种叶片、叶轮及离心风机。


背景技术：

2.目前吸油烟机所广泛采用的多翼离心风机，基本都采用了圆弧板叶片式离心叶轮结构，这样结构的离心叶轮在旋转工作时，内部的运动气流因为同时受到流体粘性效应、逆压梯度以及旋转科氏力的作用影响，很容易产生流动分离，形成二次涡流，导致叶轮工作效率低下，进而直接影响风机的气动性能和工作噪音。
3.基于翼型的空气动力学特性，也有人提出了采用翼型叶片的多翼离心叶轮结构，即沿着叶片主体的叶高方向，叶片横截面特征型线为一个相同形状的翼型。这样的叶轮在一定程度上可以改善叶轮流道内的流动特性。
4.但是，在叶轮转动的过程中，相邻的此种翼型叶片的进口面上气流轴向分布不均匀，导致在进口面的部分区域内，气流以较大的冲角进入叶片通道区域，导致叶片的吸力面上形成涡流，造成严重的边界层分离现象，进而影响风机的工作效率、导致风机噪声增大。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种叶片、叶轮及离心风机，以解决当离心叶轮处于旋转工作状态时，气流轴向分布不均匀，导致在进口面的部分区域内，气流以较大的冲角进入叶片通道区域的技术问题。
6.本实用新型提供的一种叶片，安装在叶轮上，所述叶片呈翼型，且包括首尾顺次相接的前缘、压力面、后缘和吸力面，所述翼型为飞行器机翼上平行于飞行器对称面的剖面形状；
7.沿所述叶片的叶高方向，所述叶片还包括相对的第一端和第二端；
8.所述叶片呈掠形，以使所述叶片安装到所述叶轮上时，所述第一端的进口安装角与所述第二端的进口安装角不同。
9.作为一种进一步的技术方案，所述第一端的端面弦长小于所述第一端至所述第二端任意一处的弦长，所述第二端的端面弦长大于所述第一端至所述第二端任意一处的弦长。
10.作为一种进一步的技术方案，所述叶片的弦长由所述第二端向所述第一端逐渐缩短。
11.作为一种进一步的技术方案，所述第一端的厚度小于所述第一端至所述第二端任意一处的厚度，所述第二端的厚度大于所述第一端至所述第二端任意一处的厚度。
12.作为一种进一步的技术方案，所述叶片的厚度由所述第二端向所述第一端逐渐减小。
13.作为一种进一步的技术方案，所述前缘和所述后缘均呈圆弧形，所述第一端的端面处的翼型中弧线长度为l
t
，所述第一端的端面处的前缘半径为rt
le
，所述第二端的端面处
的翼型中弧线长度为lb，所述第二端的端面处的前缘半径为rb
le
，其中，0.4mm≤rt
le
《rb
le
≤1.6mm；
14.和/或，所述第一端的端面处的相对翼型厚度为t
rt
，所述第二端的端面处的相对翼型厚度为t
rb
，其中，0.05≤t
rt
《t
rb
≤0.3。
15.本实用新型提供的一种叶轮，包括多个所述的叶片，多个所述叶片沿所述叶轮的周向均匀间隔设置。
16.作为一种进一步的技术方案，所述叶片均倾斜设置于所述叶轮，且所述吸力面朝向所述第二端所在的轴截面的方向倾斜。
17.作为一种进一步的技术方案，所述后缘的周向角度偏差为θ，其中，0
°
＜θ≤30
°
。
18.作为一种进一步的技术方案，还包括第一端环、中盘和第二端环，所述中盘设置于所述第一端环与所述第二端环之间，且所述第一端环与所述中盘之间和所述第二端环与所述中盘之间均设置有所述叶片；
19.所述第一端环与所述中盘之间的所述叶片和所述第二端环与所述中盘之间的所述叶片相对于所述中盘对称设置或相互错位设置。
20.作为一种进一步的技术方案，所述第一端的进口直径为d
t1
，所述第二端的进口直径为d
b1
，所述第一端的出口直径与所述第二端的出口直径均为d2，其中，
21.和/或，所述第一端的进口安装角为β
t1
，所述第二端的进口安装角为β
b1
，所述第一端的出口安装角和所述第二端的出口安装角均为β2，其中，60
°
≤β
b1
《β
t1
≤80
°
，5
°
≤β2≤20
°
。
22.本实用新型提供的一种离心风机，包括所述的叶轮。
23.与现有技术相比，本实用新型提供的一种叶片、叶轮及离心风机所具有的技术优势为：
24.本实用新型提供的叶片，安装在叶轮上，叶片呈翼型，且包括首尾顺次相接的前缘、压力面、后缘和吸力面，翼型为飞行器机翼上平行于飞行器对称面的剖面形状；沿所述叶片的叶高方向，叶片还包括相对的第一端和第二端；叶片呈掠形，以使叶片安装到叶轮上时，第一端的进口安装角与第二端的进口安装角不同。
25.叶片的截面型线采用翼型设计，具有翼型所具有的空气动力学性能，增强对叶片表面流动控制，有效避免流动分离，提升离心叶轮工作效率，降低涡流噪音；另外叶片呈掠形，叶片在安装到叶轮上后，进口安装角由第一端向第二端逐渐变化，可以减小进口气流冲角，改善叶轮流道内流动分离现象，降低气动噪声，同时由于叶片呈掠形，使叶片的特征截面包含多种翼型形状，进一步增强对叶片表面流动控制，降低涡流噪音。
26.本实用新型提供的叶轮，包括上述叶片，由此，其所达到的技术优势及效果包括上述所达到的技术优势及效果，此处不做详细阐述。
27.本实用新型提供的离心风机，包括上述叶轮，由此，其所达到的技术优势及效果包括上述叶轮所达到的技术优势及效果，此处不做详细阐述。
28.本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型实施例提供的叶片结构示意图；
31.图2为本实用新型实施例提供的叶片安装到叶轮上的透视图；
32.图3为本实用新型实施例提供的叶轮结构示意图；
33.图4为本实用新型实施例提供的离心风机爆炸图；
34.图5为本实用新型实施例提供的离心风机结构示意图；
35.图6为本实用新型实施例提供的离心风机侧视图。
36.图标：1-叶轮；11-叶片；111-第一端；112-第二端；113-前缘；114-压力面；115-后缘；116-吸力面；12-第一端环；13-第二端环；14-中盘；2-离心蜗壳；21-蜗舌；3-第一电机支架；4-第一减震垫；5-导风圈；6-驱动电机；61-电机主轴；7-第二减震垫；8-第二电机支架。
具体实施方式
37.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.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普通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。
41.下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
42.具体结构如图1至图6所示。
43.本实施例提供一种叶片11，安装在叶轮1上，叶片11呈翼型，且包括首尾顺次相接的前缘113、压力面114、后缘115和吸力面116，翼型为飞行器机翼上平行于飞行器对称面的剖面形状；
44.沿叶片11的叶高方向，叶片11还包括相对的第一端111和第二端112；
45.叶片11呈掠形，以使叶片11安装到叶轮1上时，第一端111的进口安装角与第二端112的进口安装角不同。
46.其中，叶高方向：叶片11的展向方向；
47.翼型中弧线：是指翼型当地几何厚度中点沿弦线的连线；
48.进口安装角：叶轮1流道入口处的叶片11翼型中弧线的切线与圆周方向的夹角；
49.出口安装角：叶轮1流道出口处的叶片11翼型中弧线的切线与圆周方向的夹角；
50.翼型相对厚度：垂直于弦线，上下曲线最大距离，再除以弦长，称为相对厚度；
51.弦长：指前缘113与后缘115之间的最大距离。
52.如图1和图2所示，本实施例中，叶片11呈扭转曲面，即掠形，使叶片11包含了两个以上形状不同的特征截面，第一端111的端面与第二端112的端面分别为两个不同形状的翼型，第一端111的端面与第二端112的端面之间的部分，可以通过插值方法确定其余沿叶高分布的各中间特征截面翼型形状。
53.叶片11的截面型线采用翼型设计，具有翼型所具有的空气动力学性能，增强对叶片11表面流动控制，有效避免在叶轮1流道内产生流动分离，提升离心叶轮1工作效率，降低涡流噪音；另外叶片11呈掠形，叶片11在安装到叶轮1上后，进口安装角由第一端111向第二端112逐渐变化，可以减小进口气流冲角，改善叶轮1流道内流动分离现象，降低气动噪声，同时由于叶片11呈掠形，使叶片11的特征截面包含多种翼型形状，进一步增强对叶片11表面流动控制，降低涡流噪音。
54.本实施例的可选技术方案中，第一端111的端面弦长小于第一端111至第二端112任意一处的弦长，第二端112的端面弦长大于第一端111至第二端112任意一处的弦长。
55.本实施例中，沿叶高方向，叶片11上任意一处的特征截面翼型中，第二端112的端面处的弦长最大，第一端111的端面处的弦长最小，第一端111的端面与第二端112的端面之间的特征截面翼型中，弦长只要满足不大于第二端112的端面处的弦长和不小于第一端111的端面处的弦长即可，如此，在叶片11安装到叶轮1上时，在叶高方向上，叶片11的内径具有变化，且第一端111的内径最大，第二端112的内径最小，其中，叶片11的内径指的是叶片11的前缘113点即前缘113的端点所连的线与旋转轴线的距离。
56.通过叶片11的内径变化，且第一端111的内径最大，使导风圈5能够与叶片11配合，由第一端111延伸进叶轮1内部与叶片11之间形成空腔，如此，可以减少叶轮1端部泄漏流动，同时在导风圈5进口直径一定的条件下，还能扩大叶片11的工作面积，提升叶轮1的做功能力。
57.本实施例的可选技术方案中，叶片11的弦长由第二端112向第一端111逐渐缩短，如此使叶片11的所有后缘115点即后缘115的端点在一条直线上，所有的前缘113点在一条直线上，在与导风圈5配合时，位于空腔内的前缘113较为平滑，减少气动噪音效果更好。
58.具体的，由第二端112至第一端111，叶片11的弦长由两端向中间渐缩，即第一端111的端面前缘113点、第一端111的端面后缘115点、第二端112的端面前缘113点和第二端112的端面后缘115点顺次连线呈等腰梯形。
59.优选的，由第二端112至第一端111，叶片11的弦长由相同的一端向另一端渐缩，使后缘115垂直于第二端112的端面。即第一端111的端面前缘113点、第一端111的端面后缘115点、第二端112的端面前缘113点和第二端112的端面后缘115点顺次连线呈直角梯形。如
此。叶片11仅改变内径，不改变外径，不影响第二端112的出风效果，其中叶片11的外径指的是叶片11的后缘115点即后缘115的端点所连的线与旋转轴线的距离。
60.本实施例的可选技术方案中，第一端111的厚度小于第一端111至第二端112任意一处的厚度，第二端112的厚度大于第一端111至第二端112任意一处的厚度。
61.本实施例中，沿叶高方向，叶片11上任意一处的特征截面翼型中，第二端112的端面处的翼型厚度最大，第一端111的端面处的翼型厚度最小，第一端111的端面与第二端112的端面之间的特征截面翼型中，翼型厚度只要满足不大于第二端112的端面处的翼型厚度和不小于第一端111的端面处的翼型厚度即可。
62.本实施例中，第一端111即为叶片11的端部，第二端112即为叶片11的根部，当叶轮1处于旋转工作时，叶片11最大受力区域主要为靠近根部位置，所以在叶片11的根部位置采用最大翼型厚度，叶片11的端部位置采用最小翼型厚度，可以保证叶片11具有良好的气动性能，提升离心叶轮1的结构强度和旋转稳定性。
63.本实施例的可选技术方案中，叶片11的厚度由第二端112向第一端111逐渐减小，如此，可以使压力面114和吸力面116表面平整，减小对气流的影响，降低噪音。
64.具体的，可以是由吸力面116向压力面114一侧距离逐渐减小，可以是由压力面114向吸力面116一侧距离逐渐减小，还可以是由吸力面116向压力面114一侧距离逐渐减小和由压力面114向吸力面116一侧距离逐渐减小一同进行。
65.本实施例中，叶片11的厚度变化可以伴随着叶片11的特征截面翼型的相对厚度变化，也可以叶片11的特征截面翼型的相对厚度未变化，只是对特征截面翼型进行缩放。
66.本实施例的可选技术方案中，前缘113和后缘115均呈圆弧形，第一端111的端面处的翼型中弧线长度为l
t
，第一端111的端面处的前缘113半径为rt
le
，第二端112的端面处的翼型中弧线长度为lb，第二端112的端面处的前缘113半径为rb
le
，其中，0.4mm≤rt
le
《rb
le
≤1.6mm，优选的，0.5mm≤rt
le
《rb
le
≤1.5mm；
67.和/或，第一端111的端面处的相对翼型厚度为t
rt
，第二端112的端面处的相对翼型厚度为t
rb
，其中，0.05≤t
rt
《t
rb
≤0.3，优选的，0.1≤t
rt
《t
rb
≤0.2。
68.通过上述参数特征确定的叶片11，空气动力学性能更优，降噪效果更好。
69.如图3所示，本实施例提供一种叶轮1，包括多个的叶片11，多个叶片11沿叶轮1的周向均匀间隔设置。即相邻叶片11之间具有相同的流道，当叶轮1旋转时，使每个流道内的气流相同，减小噪音，同时本实施例提供的叶轮1采用上述叶片11，因此该叶轮1所达到的技术优势及效果包括上述叶片11所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。
70.本实施例的可选技术方案中，叶轮1还包括第一端环12和第二端环13，第一端环12与第二端环13相对且间隔设置，叶片11连接于第一端环12和第二端环13，且位于第一端环12和第二端环13之间。第一端111与第一端环12连接，第二端112与第二端环13连接。
71.本实施例的可选技术方案中，叶片11均倾斜设置于叶轮1，且吸力面116朝向第二端112所在的轴截面的方向倾斜。第一端111和第二端112沿叶轮1的旋转轴线方向向叶轮1的轴截面投影，第一端111形成第一投影翼型，第二段形成第二投影翼型，第一投影翼型始终位于第二端112投影翼型的与叶轮1旋转相反方向的一侧。
72.本实施例中，叶片11倾斜的设置在第一端环12与第二端环13之间，且吸力面116朝
向第二端环13的方向倾斜，叶轮1安装在离心蜗壳2内后，由于离心蜗壳2具有蜗舌21，当叶轮1在旋转工作时，叶片11倾斜使叶片11不同轴向部位与蜗舌21形成相对位置差，进而叶片11的不同轴向部位通过蜗舌21的时间不同，可以降低噪音声级。同时，通过叶片11的流道出口交错分布，改变冲击蜗舌21的周期时间，可以减小叶轮1出口的不均匀气流作用于蜗舌21而产生的周期性压力脉动，降低旋转噪音。
73.如图2所示，本实施例的可选技术方案中，后缘115的周向角度偏差为θ，其中，0
°
＜θ≤30
°
，优选的，0
°
＜θ≤20
°
，如此，叶片11的降噪效果更好，其中，周向角度偏差是指过第一端111的端面处的尾缘点的轴面与过第二端112的端面处的尾缘点的轴面之间的夹角，轴面：也称子午面，是指通过叶轮1轴线的平面。
74.本实施例的可选技术方案中，叶轮1还包括中盘14，中盘14设置于第一端环12与第二端环13之间，且第一端环12与中盘14之间和第二端环13与中盘14之间均设置有叶片11；
75.第一端环12与中盘14之间的叶片11，第一端111连接于第一端环12，第二端112连接于中盘14；
76.第二端环13与中盘14之间的叶片11，第一端111连接于第二端环13，第二端112连接于中盘14；
77.第一端环12与中盘14之间的叶片11和第二端环13与中盘14之间的叶片11，其吸力面116均朝向中盘14方向倾斜。
78.第一端环12与中盘14之间的叶片11和第二端环13与中盘14之间的叶片11相对于中盘14对称设置或相互错位设置。
79.本实施例中，第一端环12与中盘14之间的叶片11与第二端环13与中盘14之间的叶片11均位于叶轮1的同一圆周上，且相对于中盘14对称，如此，中盘14两侧的叶片11在一条直线上，或者在中盘14的两侧相互错位设置，优选的，中盘14一侧的一个叶片11位于中盘14另一侧相邻的两个叶片11中间位置，如此，错位相邻的叶片11之间的圆心角均相等。中盘14两侧的叶片11如上述两种设置方式，气动性能更好。
80.如图2所示，本实施例的可选技术方案中，第一端111的进口直径为d
t1
，第二端112的进口直径为d
b1
，第一端111的出口直径与第二端112的出口直径均为d2，其中，
81.和/或，第一端111的进口安装角为β
t1
，第二端112的进口安装角为β
b1
，第一端111的出口安装角和第二端112的出口安装角均为β2，其中，60
°
≤β
b1
《β
t1
≤80
°
，5
°
≤β2≤20
°
。
82.通过上述参数将叶片11安装到叶轮1上，使叶轮1工作时，噪音更小。
83.如图4至图6所示，本实施例提供一种离心风机，包括的叶轮1、离心蜗壳2、第一电机支架3、第一减震垫4、导风圈5、驱动电机6、电机主轴61、第二减震垫7和第二电机支架8，离心蜗壳2设置有蜗舌21，叶轮1通过电机支架与离心蜗壳2相固定连接，电机支架可以设置为一个，也可以设置为两个，本实施例优选的，电机支架设置有两个，分别为布置在离心蜗壳2两侧进风口的第一电机支架3和第二电机支架8，如此使叶轮1与离心蜗壳2之间的连接更牢固。
84.离心蜗壳2上设置有导风圈5，导风圈5起到进气导流作用。驱动电机6与叶轮1连接且位于叶轮1内，驱动电机6设置有与第一电机支架3和第二电机支架8连接的电机主轴61，
第一电机支架3与电机主轴61之间设有第一减振垫，第二电机支架8与电机主轴61之间设有第二减振垫，如此，可以有效降低叶轮1旋转时产生的振动噪音。
85.本实施例中，叶轮1的端部内径d
t1
大于根部内径d
b1
，导风圈5进口内径d
df
小于叶轮1端部内径d
t1
，并且延伸至叶轮1进口面内，从而使叶轮1的端部位置的流线路径成一个弯折形，可以有效减少泄漏流动。因此，在导风圈5进口直径一定的条件下，扩大了叶片11工作面积，进一步提升离心叶轮1做功能力。
86.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。