离心叶轮、离心风机和空调机组的制作方法

1.本公开涉及风机和空调设备技术领域，特别涉及一种离心叶轮、离心风机和空调机组。


背景技术：

2.多翼离心风机具有压力系数高、流量系数大及噪音较低等特点，广泛应用于空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风。根据离心风叶使用材料，可将多翼离心风机的离心风叶分为金属风叶和非金属风叶两种。金属风叶强度好，可运行转速高，但是，由于金属风叶无法进行翼型设计，噪音较大，一般对于多翼离心风机的离心风叶强度要求较高的应用场景均使用金属风叶，使用金属风叶就意味无法保证更为优秀的噪声指标；非金属风叶可以进行翼型设计，噪音小、流动分离少，但是，非金属风叶强度差，可运行转速较低。
3.随着市场竞争的加剧，使用强度较好的金属风叶已无法满足用户对于产品的噪声要求。因此，需要解决非金属风叶的强度问题，在可以保证噪声水平的同时，增强非金属风叶的强度，提升非金属风叶的可运行转速及可靠性。
4.多翼离心风机运转时，离心风叶受到离心力。同时，由于离心风叶高速旋转将气体加速，改变气体流向，使得离心风叶受到较大的冲击力。为了保证离心风叶强度，通常会在离心风叶的进风端外缘设计固定环，将离心风叶与固定环固定在一起，以保证低转速时的离心风叶强度。但是离心风叶与固定环连接位置应力集中，结构薄弱，离心风叶转速较高时，易发生断裂，使得非金属离心风叶无法适用于较高的转速。


技术实现要素：

5.本公开的目的在于提供一种离心叶轮、离心风机和空调机组，旨在提高离心风叶与固定环之间的连接强度。
6.本公开第一方面提供一种离心叶轮，包括：
7.轮毂；
8.离心风叶，安装于所述轮毂上；
9.固定环，连接于所述离心风叶的进风端的径向外侧；和
10.加强部，位于所述离心风叶的进风端并连接于所述离心风叶和所述固定环之间。
11.在一些实施例的离心叶轮中，
12.所述加强部沿所述离心叶轮的轴向位于所述固定环的轴向一端且位于所述离心风叶延伸的范围内；和/或
13.所述加强部沿所述离心叶轮的径向位于所述离心风叶的外侧；和/或
14.所述加强部沿所述离心叶轮的径向位于所述固定环的外缘的内侧。
15.在一些实施例的离心叶轮中，所述加强部包括侧面和分别位于所述侧面的轴向两端的顶端和底端，所述顶端为顶点、顶边或顶面，所述底端为底面，所述底面与所述固定环的轴向端面贴合并连接，所述侧面包括与所述离心风叶连接的第一侧面部。
16.在一些实施例的离心叶轮中，至少部分所述侧面与所述固定环平滑连接。
17.在一些实施例的离心叶轮中，所述侧面包括沿所述离心叶轮的周向位于相对的两侧的第二侧面部和第三侧面部以及朝向所述离心叶轮的径向外侧的第四侧面部。
18.在一些实施例的离心叶轮中，
19.所述第二侧面部、所述第三侧面部和所述第四侧面部中至少一个侧面部与所述固定环平滑连接；和/或
20.所述第二侧面部、所述第三侧面部和所述第四侧面部中至少一个侧面部从所述顶端至所述底端逐渐远离所述离心风叶；和/或
21.所述第二侧面部和所述第三侧面部相对于一通过所述离心叶轮的轴线的平面对称设置；和/或
22.所述第二侧面部、所述第三侧面部和所述第四侧面部中至少一个侧面部为平面、朝向所述加强部的内部凹入的凹入表面或朝向所述加强部的外侧突出的凸出表面。
23.在一些实施例的离心叶轮中，
24.所述第二侧面部和所述第三侧面部为朝向所述加强部的内部凹入的凹入表面，所述第二侧面部和所述第三侧面部在所述离心叶轮的切向平面上的截面形状为圆弧；和/或
25.所述第四侧面部在所述离心叶轮的径向平面上的截面形状为直线。
26.在一些实施例的离心叶轮中，
27.所述第二侧面部和所述第三侧面部为朝向所述加强部的内部凹入的凹入表面，所述第二侧面部和所述第三侧面部在所述离心叶轮的切向平面上的截面形状为圆弧，所述圆弧的半径b处于0.45a～0.55a之间，其中a为两个相邻离心风叶之间的流道的出口宽度。
28.在一些实施例的离心叶轮中，所述第二侧面部与所述固定环相交的第一交线的长度e与所述第三侧面部与所述固定环相交的第二交线的长度f相等。
29.在一些实施例的离心叶轮中，所述第二侧面部与所述固定环相交的第一交线的长度e与所述第三侧面部与所述固定环相交的第二交线的长度f为0.4(d-c)～0.6(d-c)，其中c为离心风叶11的外缘半径，d为所述固定环的外缘半径。
30.在一些实施例的离心叶轮中，
31.所述顶端为与所述离心风叶相接的顶边，所述顶边的长度g为0.3[(2πc/p)-a]～0.4[(2πc/p)-a]；和/或
[0032]
所述第四侧面部与所述固定环的第三交线的长度h为2.5[(2πc/p)-a]～3[(2πc/p)-a]；
[0033]
其中p为所述离心风叶的数量，c为所述离心风叶的外缘半径，a为两个相邻所述离心风叶之间的流道的出口宽度。
[0034]
在一些实施例的离心叶轮中，沿所述离心叶轮的轴向，所述加强部的顶端与底端的距离m为0.05q～0.08q，其中q为所述离心风叶的长度。
[0035]
在一些实施例的离心叶轮中，所述加强部与所述离心风叶和所述固定环一体成型。
[0036]
在一些实施例的离心叶轮中，所述离心叶轮包括沿所述离心叶轮周向均布的多个所述离心风叶和与所述多个离心风叶一一对应的多个所述加强部。
[0037]
在一些实施例的离心叶轮中，所述固定环为打水圈。
[0038]
本公开第二方面提供一种离心风机，包括本公开第一方面所述的离心叶轮。
[0039]
本公开第三方面提供一种空调机组，包括本公开第一方面所述的离心叶轮。
[0040]
基于本公开提供的离心叶轮，可以提高离心风叶与固定环连接位置的强度，增加离心叶轮的可运行转速。离心叶轮采用非金属材料的离心风叶时，利于解决非金属材料的离心风叶与固定环连接位置结构薄弱、应力集中的问题，有效提升离心风叶与固定环连接位置的强度，增加非金属材料的离心风叶的可运行转速，可以兼顾非金属材料的离心风叶的低噪声性能以及金属材料的离心风叶的高强度性能。离心叶轮采用具有金属材料的离心风叶的离心叶轮，可以进一步提高金属材料的离心风叶与固定环之间的连接强度，进一步提高离心叶轮的可运行转速。
[0041]
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0042]
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本技术的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
[0043]
图1为本公开实施例的离心风机的结构示意图。
[0044]
图2为本公开实施例的离心叶轮的结构示意图。
[0045]
图3为图2所示的离心叶轮的加强部的一个方向的结构示意图。
[0046]
图4为图2所示的离心叶轮的加强部的另一个方向的结构示意图。
[0047]
图5为图2所示的离心叶轮的一个方向的局部剖视结构示意图。
[0048]
图6为相关技术中未设置加强部的离心叶轮的应力计算结果图。
[0049]
图7为图2所示实施例的离心叶轮的应力计算结果图。
具体实施方式
[0050]
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通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，都属于本公开保护的范围。
[0051]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0052]
在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不
能理解为对本公开保护范围的限制。
[0053]
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0054]
如图1至图5所示，本公开实施例提供一种离心叶轮1。离心叶轮包括轮毂14、离心风叶11、固定环13和加强部12。离心风叶11安装于轮毂14上。固定环13连接于离心风叶11的进风端的径向外侧。加强部12位于离心风叶11的进风端并连接于离心风叶11和固定环13之间。
[0055]
本公开实施例的离心叶轮1，可以提高离心风叶11与固定环13连接位置的强度，增加离心叶轮1的可运行转速。例如，本实施例的离心叶轮1可以采用非金属材料的离心风叶11，解决非金属材料的离心风叶11与固定环13连接位置结构薄弱、应力集中的问题，有效提升离心风叶11与固定环13连接位置的强度，增加具有非金属材料的离心风叶11的离心叶轮1的可运行转速，可以兼顾非金属材料的离心风叶的低噪声性能以及金属材料的离心风叶的高强度性能。当然，本公开实施例的结构也可应用于具有金属材料的离心风叶的离心叶轮，以进一步提高金属材料的离心风叶与固定环13之间的连接强度，进一步提高离心叶轮的可运行转速。
[0056]
其中，加强部12的结构可以为多种，如片状、条状、翼状等，加强部12的设置位置也可以为多种，如沿离心叶轮1的径向设在固定环13的径向内侧和/或外侧，沿离心叶轮1的轴向可以设在固定环13的范围内和/或范围外。
[0057]
如图1所示，在一些实施例的离心叶轮1中，加强部12沿离心叶轮1的轴向位于固定环13的轴向一端且位于离心风叶11延伸的范围内；和/或加强部12沿离心叶轮1的径向位于离心风叶11的外侧；和/或加强部12沿离心叶轮1的径向位于固定环13的外缘的内侧。
[0058]
以上设置均有利于将加强部12限制在离心叶轮1的整体尺寸内，从而不会额外增加离心叶轮1的整体尺寸和/或对离心风叶11的工作产生相对较小的影响。
[0059]
在图1至图5所示的实施例中，加强部12位于固定环13的轴向内侧一端，沿离心叶轮1的径向位于离心风叶11的外侧和固定环13的外缘的内侧。
[0060]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，加强部12包括侧面和分别位于侧面的轴向两端的顶端和底端，顶端为顶点、顶边120a或顶面，底端为底面121，底面121与固定环13的轴向端面贴合并连接，侧面包括与离心风叶11连接的第一侧面部123。
[0061]
以上设置利于加强部12与离心风叶11和固定环13均有较大的连接面积，从而利于加强离心风叶11与固定环13之间的连接强度。
[0062]
在图1至图5所示的实施例中，加强部12的顶端为顶边120a，顶边120a与离心风叶11贴合。
[0063]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，至少部分侧面与固定环13平滑连接。
[0064]
至少部分侧面与固定环13平滑连接，利于减少强化部12与固定环13之间的应力集中问题，利于防止离心风叶11与固定环13的连接部位发生断裂。
[0065]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，侧面包括沿离心叶轮1的周向位于相对的两侧的第二侧面部122和第三侧面部124以及朝向离心叶轮1的径向外侧的第四侧面部125。
[0066]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，第二侧面部122、第三侧面部124和第四侧面部125中至少一个侧面部与固定环13平滑连接；和/或第二侧面部122、第三侧面部124和第四侧面部125中至少一个侧面部从顶端至底端逐渐远离离心风叶11；和/或第二侧面部122和第三侧面部124相对于一通过离心叶轮1的轴线的平面对称设置；和/或第二侧面部122、第三侧面部124和第四侧面部125中至少一个侧面部为平面、朝向加强部12的内部凹入的凹入表面或朝向加强部12的外侧突出的凸出表面。
[0067]
第二侧面部122、第三侧面部124和第四侧面部125中至少一个侧面部与固定环13平滑连接，利于减少加强部12与固定环13之间的应力集中现象。
[0068]
第二侧面部122、第三侧面部124和第四侧面部125中至少一个侧面部从顶端至底端逐渐远离离心风叶11，利于确保增加离心风叶11和固定环13之间的连接强度的基础上，减少加强部12对气流的扰动，从而减少离心风叶11的性能影响。
[0069]
第二侧面部122和第三侧面部124相对于一通过离心叶轮1的轴线的平面对称设置，利于加强部12在离心风叶11的周向两侧有相对均衡的强化作用，对离心风叶11两侧的性能影响较少且均衡。
[0070]
第二侧面部122、第三侧面部124和第四侧面部125中至少一个侧面部为平面、朝向加强部12的内部凹入的凹入表面或朝向加强部12的外侧突出的凸出表面，利于强化部12灵活设置以及减少对气流的扰动，从而利于减少设置加强部12对离心叶轮12的性能的影响。
[0071]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，第二侧面部122和第三侧面部124为朝向加强部12的内部凹入的凹入表面，第二侧面部122和第三侧面部124在离心叶轮1的切向平面上的截面形状为圆弧；和/或第四侧面部125在离心叶轮的径向平面上的截面形状为直线。
[0072]
该设置使得加强部12的结构形成类似于鳐鱼翼状的硬鳍，使得加强部12更有效强化离心风叶11和固定环13的连接部位。另外，该加强部12对气流流动的扰动更代，从而对离心叶轮1的流动性能具有更小的影响。
[0073]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，第二侧面部122和第三侧面部124为朝向加强部12的内部凹入的凹入表面，第二侧面部122和第三侧面部124在离心叶轮1的切向平面上的截面形状为圆弧，圆弧的半径b处于0.45a～0.55a之间，其中a为两个相邻离心风叶11之间的流道的出口宽度。
[0074]
合理设置半径b的取值，利于在合理提升离心风叶11的强度的同时，减少对相邻离心风叶11之间的流道的通流面积的影响，减少因设置加强部12对风量产生不利影响。
[0075]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，第二侧面部122与固定环13相交的第一交线120b的长度e与第三侧面部124与固定环13相交的第二交线120d的长度f相等。
[0076]
使长度e和长度f相等，利于加强部12在离心风叶11的周向两侧有相对均衡的强化作用，对离心风叶11两侧的性能影响较少且均衡。
[0077]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，第二侧面部122与固定环13相交的第一交线120b的长度e与第三侧面部124与固定环13相交的第二交线120d的长度f为0.4
(d-c)～0.6(d-c)，其中c为离心风叶1111的外缘半径，d为固定环13的外缘半径。
[0078]
合理设置长度e和长度f，利于在强化部12有效强化离心风叶11与固定环13的连接强度的同时，减少强化部12对离心叶轮1的气流扰动。
[0079]
在一些实施例的离心叶轮1中，顶端为与离心风叶11相接的顶边120a，顶边120a的长度g为0.3[(2πc/p)-a]～0.4[(2πc/p)-a]；和/或第四侧面部125与固定环13的第三交线120c的长度h为2.5[(2πc/p)-a]～3[(2πc/p)-a]；其中p为离心风叶11的数量，c为离心风叶11的外缘半径，a为两个相邻离心风叶11之间的流道的出口宽度。
[0080]
合理设置长度g和/或长度h，利于在强化部12有效强化离心风叶11与固定环13的连接强度的同时，减少强化部12对离心叶轮1的气流扰动。
[0081]
在一些实施例的离心叶轮1中，沿离心叶轮1的轴向，加强部12的顶端与底端的距离m为0.05q～0.08q，其中q为离心风叶11的长度。
[0082]
合理设置距离m，利于在强化部12有效强化离心风叶11与固定环13的连接强度的同时，减少强化部12对离心叶轮1的气流扰动。
[0083]
在一些实施例的离心叶轮1中，加强部12与离心风叶11和固定环13一体成型。
[0084]
加强部12与离心风叶11和固定环13一体成型利于简化离心叶轮1加工制造过程，进一步提高加强部12对离心风叶与固定环13的连接部位的强化作用。
[0085]
如图1至图5所示，在一些实施例的离心叶轮1中，离心叶轮1包括沿离心叶轮1周向均布的多个离心风叶11和与多个离心风叶11一一对应的多个加强部12。
[0086]
在一些实施例的离心叶轮1中，固定环13为打水圈。
[0087]
固定环13为打水圈时，加强部12还可以起到打水的作用。
[0088]
本公开实施例还提供一种离心风机，离心风机包括本公开实施例的离心叶轮1。
[0089]
本公开实施例的离心风机具有本公开实施例的离心叶轮1具有的优点。
[0090]
本公开实施例还提供一种空调机组，空调机组包括本公开实施例的离心叶轮1。
[0091]
本公开实施例的空调机组具有本公开实施例的离心叶轮1具有的优点。
[0092]
以下结合图1至图5对本公开实施例的离心风机和离心叶轮1进行进一步说明。
[0093]
如图1所示，离心风机包括蜗壳3和设置在蜗壳3内的离心叶轮1以及用于驱动离心叶轮1旋转的电机2。离心叶轮1通过螺栓与电机2连接，再通过螺栓固定到蜗壳3上。
[0094]
如图2至图5所示，离心叶轮1包括轮毂14，沿轮毂14的周向均匀设置于轮毂14上的多个离心风叶11，连接于多个离心风叶11的进口段的径向外侧的固定环13和与多个离心风叶11一一对应地设置的加强部12，加强部12分别连接于对应的离心风叶11的径向外侧并连接于固定环13的轴向内端。
[0095]
离心风叶11为非金属材料的离心风叶11。加强部12与离心风叶11和固定环13一体注塑成型。
[0096]
固定环13为打水圈。
[0097]
其中，强化部12为五面体，包括四个侧面部和一个底面121。四个侧面部包括第一侧面部123、第二侧面部122、第三侧面部124和第四侧面部125。第一侧面部123与第四侧面部125之间的交线构成强化部12的顶边120a。第一侧面部123与离心风叶11连接；度面121与固定环13的轴向内侧端面连接。顶边120a位于离心风叶11上。
[0098]
如图4所示，除顶边120外，第二侧面部122与固定环13相交于第一交线120b，第三
侧面部124与固定环13相交于第二交线120d，第四侧面部125与固定环13相交于第三交线120c。
[0099]
如图3所示，第二侧面部122和第三侧面部124为朝向加强部12的内部凹入的凹入表面，第二侧面部122和第三侧面部124在离心叶轮1的切向平面上的截面形状为圆弧。圆弧的半径b＝0.5a。其中a为两个相邻离心风叶11之间的流道的出口宽度。
[0100]
如图4所示，在一些实施例的离心叶轮1中，第二侧面部122与固定环13相交的第一交线120b的长度e与第三侧面部124与固定环13相交的第二交线120d的长度f相等。长度e和长度f为0.5(d-c)。其中c为离心风叶1111的外缘半径，d为固定环13的外缘半径。
[0101]
如图4所示，顶边120a的长度g为0.35[(2πc/p)-a]。其中p为离心风叶11的数量，c为离心风叶11的外缘半径，a为两个相邻离心风叶11之间的流道的出口宽度。长度g代表加强部12的与风叶11接触部位的长度。
[0102]
如图4所示，第四侧面部125与固定环13的第三交线120c的长度h为2.75[(2πc/p)-a]。其中p为离心风叶11的数量，c为离心风叶11的外缘半径，a为两个相邻离心风叶11之间的流道的出口宽度。长度h代表加强部12的与固定环13接触部位的长度。
[0103]
如图5所示，第四侧面部125在离心叶轮的径向平面上的截面形状为直线。
[0104]
如图5所示，沿离心叶轮1的轴向，加强部12的顶端与底端的距离m为0.05q～0.08q，其中q为离心风叶11的长度。例如，m＝0.07q。其中，m代表了加强部12沿离心风叶11的长度方向的长度。
[0105]
如图5所示，沿离心叶轮1的径向，加强部12与固定环13连接位置的长度n与前述长度e和长度f相同。
[0106]
本公开实施例的离心风机及其离心叶轮1中，离心叶轮1的加强部12类似于鳐鱼翼，从而提供了一种具有鳐式仿生的加强部12的离心叶轮1。本公开的离心叶轮1中，由于采用了加强部12后，解决了离心风叶11与固定环13连接位置结构薄弱、应力集中的问题，提升了非金属材料的离心风叶11的强度，有效提升了具有非金属材料的离心风叶11的离心叶轮1的可运行转速。
[0107]
如图6至图7所示，相对于相关技术，具有非金属材料的离心风叶11的离心叶轮12在增加加强部后，相同转速时，离心风叶11与固定环13连接位置的应力值降低41.5％，离心风叶11的最高可运行转速提升30.5％。本公开实施例对于提升具有非金属材料的离心风叶11的离心叶轮1及离心风机的离心叶片强度及转速具有较为明显的效果。
[0108]
图1至图5中，仅示出了单进口离心叶轮的示例，本公开同样适用于双进口的离心叶轮及离心风机。
[0109]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。