CN108953223B - 一种离心叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心叶轮，包括轮盖、轮盘，以及位于轮盖和轮盘间的长叶片，全部长叶片沿周向均匀分布，任意相邻的两长叶片间设有用以调整气流入口角度的小叶片，长叶片和小叶片的叶型均呈翼型。本发明所提供的离心叶轮中相邻的两长叶片之间为叶片通道，小叶片位于叶片通道中，当气流以较大的冲角进入叶片通道时，能够对气流进行调整，减小气流冲角，使叶片通道的进口气流变得更加均匀，减少叶片进口气流冲击损失，小叶片的叶型呈翼型，减小叶片吸力面的分离损失和减小叶片尾部的尾迹损失，从而达到提高叶轮效率和降低噪声的目的。

Description

一种离心叶轮

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一种离心叶轮。

背景技术

离心风机的叶轮是其核心部件，叶轮中的叶片多呈翼型。如何改善气体在叶轮中的流动分布、降低噪声是本领域的主要研究方向。影响风机效率，使风机噪声过大的影响因素主要来自两个方面，一是叶轮在转动的过程中，叶片压力面上气流的压力较高、吸力面上气流的压力较低，吸力面上边界层的厚度从叶片进口到出口逐渐增加，当气流的动能不足时会出现气流的分离，形成涡流区，影响离心风机的效率，增大离心风机的噪声；二是气流在轴向上速度分布不均，导致叶轮进口处气流的冲角较大，进而在叶片进口产生较大的气流冲击损失，影响离心风机的效率，造成风机噪声过大。

现有技术通常在叶片间设置等厚度的圆弧型或直板型的短叶片，短叶片虽然能够在一定程度上改善叶轮流道内和叶片出口的流动情况，但其对叶片进口气流冲击损失的影响较小。

因此，如何减小叶轮的入口冲击损失是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心叶轮，其在长叶片间设置小叶片，能够调整气流的冲角，减小叶轮入口的冲击损失。

为实现上述目的，本发明提供一种离心叶轮，包括轮盖、轮盘，以及位于所述轮盖和轮盘间的长叶片，全部所述长叶片沿周向均匀分布，任意相邻的两所述长叶片间设有用以调整气流入口角度的小叶片，所述长叶片和所述小叶片的叶型均呈翼型。

优选地，所述小叶片的前缘与所述长叶片的前缘位于同一圆周内。

优选地，任一所述小叶片分别与相邻两所述长叶片的吸力面和压力面相对，所述小叶片与所述吸力面的圆周距离大于所述叶片与所述压力面的圆周距离。

优选地，所述小叶片的进口安装角大于所述长叶片的进口安装角，所述小叶片的出口安装角大于所述长叶片的出口安装角。

优选地，所述小叶片的叶型与所述长叶片的叶型几何相似，所述小叶片的尺寸为所述长叶片尺寸的10％～40％。

优选地，所述小叶片与所述轮盖或所述轮盘固定连接，所述小叶片的高度为所述长叶片高度的10％～100％。

优选地，所述长叶片叶型包括由前向后依次设置的导流部、迎风部和尾部，三者的表面平滑过渡，所述导流部的前端呈圆弧状，所述导流部的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐增加、以使气流均匀分布；所述迎风部的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐增加、以推动气流流动；所述尾部的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐减小，所述尾部的后端为所述长叶片的尾缘。

优选地，所述长叶片的数量等于所述小叶片的数量，且二者均为3～15片。

本发明所提供的离心叶轮，包括轮盖、轮盘，以及位于轮盖和轮盘间的长叶片和小叶片，全部长叶片沿周向均匀分布，相邻的两长叶片之间为叶片通道，长叶片的叶型呈翼型，当气流以较大的冲角进入叶片通道时，会在长叶片进口造成较大的冲击损失，也会在长叶片的吸力面产生较为严重的边界层分离现象。长叶片和小叶片交错设置，小叶片位于叶片通道中，能够对气流进行调整，使叶片通道的进口气流变得更加均匀，减小气流冲角，进而减少冲击损失和边界层分离现象的发生，小叶片的叶型呈翼型，减小叶片吸力面的分离损失和减小叶片尾部的尾迹损失，从而达到提高叶轮效率和降低噪声的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的离心叶轮的结构示意图；

图2为离心叶轮的侧视图；

图3为离心叶轮中长叶片和小叶片一种分布方式的示意图；

图4为长叶片和小叶片一种分布方式的截面图。

其中，图1至图4中的附图标记为：

轮盖1、轮盘2、长叶片3、小叶片4

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明所提供的离心叶轮的结构示意图；图2为离心叶轮的侧视图；图3为离心叶轮中长叶片和小叶片一种分布方式的示意图；图4为长叶片和小叶片一种分布方式的截面图。

本发明所提供的离心叶轮如图1和图2所示，包括同轴的轮盖1和轮盘2，轮盖1和轮盘2间设有多个长叶片3，相邻两长叶片3间的空间为叶片通道，全部长叶片3沿轮盘2的周向均匀分布，进而在轮盘2上形成均匀分布的叶片通道。长叶片3和小叶片4交错设置，任意相邻的两长叶片3间设有一个小叶片4，通过小叶片4调整气流进入叶片通道的入口角度，减小气流冲角，进而减少长叶片3进口冲击和吸力面的边界层分离现象的发生。

具体的，长叶片3和小叶片4均呈翼型，任一小叶片4分别与相邻两长叶片3的吸力面和压力面相对，即小叶片4的压力面和长叶片3的吸力面相对、小叶片4的吸力面与长叶片3的压力面相对，这使得气流流经小叶片4后，所产生的流型与流经长叶片3所产生的流型相似，避免气流相互干扰，造成扰流。而且小叶片4的叶型呈翼型，更符合流线型设计，能够减少气体绕流过程中产生的涡流，提高风机的效率，降低风机噪声。

另外，由于冲角过大导致的边界层分离主要发生在长叶片3的吸力面，而小叶片4的主要作用是调整进入叶片通道中气流的角度，使其速度方向大致平行于长叶片3的吸力面，因此小叶片4与吸力面的圆周距离大于叶片与压力面的圆周距离，使小叶片4能够对更多气体的入口角度进行调整。

而且边界层分离现象主要发生在长叶片3的最大厚度处之后，小叶片4需要在气流绕过长叶片3最大厚度处时，将气流方向调整至与长叶片3最大厚度后方的叶片表面平行，所以小叶片4的前缘位于长叶片3最大厚度处所在的圆周之内。数值模拟计算的结果显示，小叶片4能够明显改善长叶片3吸力面上边界层分离的现象。

本实施例中，两相邻的长叶片3间设有小叶片4，小叶片4能够改善叶片进口的入流条件，使入口处气流变得更加均匀，减小气流的冲角，减少叶片进口处的冲击损失，提高叶轮效率。另外，小叶片4的叶型呈翼型，更加符合流线型设计，能够明显减小叶片4吸力面的分离损失和尾迹损失，从而达到提高叶轮效率和降低噪声的目的。

如图2所示，小叶片4的前缘与长叶片3的前缘位于同一个圆周内，该圆周与轮盘2同心。小叶片4对气流速度的调整如果优先于气流进入叶片通道，会因此缩小叶片通道的入口面积，进而使叶轮的流量下降；如果滞后于气流进入叶片通道，则气流可能已经在叶片通道中产生涡流，造成调节效果变差。

小叶片4主要针对冲角较大的气流进行调整，所以小叶片4的进口安装角大于长叶片3的进口安装角，此时气流对小叶片4的冲角较小，小叶片4表面对气流施加朝向长叶片3吸力面的作用力，使气流速度的方向与长叶片3吸力面之间的夹角减小，从而改善气流的均匀性。

小叶片4的尺寸较小，小叶片4的尾缘位于同一圆周内，且该圆周的直径小于长叶片3尾缘所在圆周的直径，而长叶片3由前缘到尾缘安装角逐渐减小，为使流过小叶片4的气流的速度方向与长叶片3吸力面大致平行，小叶片4的出口安装角等于长叶片3中部的安装角，所以小叶片4的出口安装角大于长叶片3的出口安装角。

可选的，小叶片4可选用与长叶片3相同的叶型，并将长叶片3的叶型按照一定比例缩放后得到小叶片4的叶型，具体的缩放比例可为10％～40％。当然小叶片4也可选用其他的缩放比例或叶型，只要能够实现既能使气流在长叶片3进口位置的吸力面和压力面间均匀分布，又不堵塞叶片通道即可。

小叶片4可固定在轮盖1或轮盘2上，优选的方案是小叶片4固定在轮盖1上，由于气流在轮盖1附近的轴向速度较大，该部位的气流冲角也相对较大，因此更需要设置小叶片4对气流方向进行调整。小叶片4的高度为长叶片3高度的10％～100％，在不影响气体流量的基础上可尽量选择较高的尺寸，一方面可以提高调整气流的效果，另一方面也可以提高叶轮的做功能力，提高叶轮输送的气体流量。

可选的，长叶片3叶型包括导流部31、迎风部32和尾部33，如图4所示，三者由前向后依次设置，导流部31的前端呈圆弧状，以避免与气流接触后产生涡流。由于气流在轴向上分布不均，导流部31的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐增加，使得气流的速度在导流部31所在的区域内得到重新分配，减小气流冲角过大的影响；迎风部32的前端与导流部31的后端相连，二者的表面平滑过渡，迎风部32的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐增加，长叶片3在转动的过程中迎风部32能够推动气体，使其产生切向速度，进而产生离心力，使气流向叶片通道外侧流动；尾部33的前端与迎风部32的后端相连，二者的表面平滑过渡，尾部33的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐减小，尾部33的后端为长叶片3的尾缘。

如前文所述离心叶轮中长叶片3的数量等于小叶片4的数量，且二者均为3～15片。本申请中的长叶片3和小叶片4可为塑料材质、金属材质或塑料与金属材质组合而成。

本实施例中，小叶片4的前缘与长叶片3的前缘位于同一个圆周内，可在气流进入叶片通道时对其流动方向进行调整，达到使气流在叶片通道内均匀分布的目的。小叶片4的进口安装角大于长叶片3的进口安装角，能够对冲角较大的气流进行调整，使其流动方向与长叶片3的吸力面平行，小叶片4的出口安装角等于长叶片3中部的安装角，保证流过小叶片4的气流与长叶片3的吸力面大致平行，避免气体间相互扰动，减少气流通道内的涡流。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的离心叶轮进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种离心叶轮，包括轮盖（1）、轮盘（2），以及位于所述轮盖（1）和所述轮盘（2）间的长叶片（3），其特征在于，全部所述长叶片（3）沿周向均匀分布，任意相邻的两所述长叶片（3）间设有用以调整气流入口角度的小叶片（4），所述长叶片（3）和所述小叶片（4）的叶型均呈翼型；

所述小叶片（4）的进口安装角大于所述长叶片（3）的进口安装角，所述小叶片（4）的出口安装角大于所述长叶片（3）的出口安装角，以使流过小叶片（4）的气流的速度方向与长叶片（3）吸力面平行；

任一所述小叶片（4）分别与相邻两所述长叶片（3）间的吸力面和压力面相对；

所述小叶片（4）的前缘与所述长叶片（3）的前缘位于同一圆周上；

所述小叶片(4)的叶型与所述长叶片(3)的叶型几何相似，将所述长叶片(3)的叶型按照一定比例缩放后得到所述小叶片(4)的叶型，具体的缩放比例为40％；

所述小叶片（4）与所述轮盖（1）固定连接，所述小叶片（4）的高度为所述长叶片（3）高度的10%；

所述长叶片（3）叶型包括由前向后依次设置的导流部（31）、迎风部（32）和尾部（33），三者的表面平滑过渡，所述导流部（31）的前端呈圆弧状，所述导流部（31）的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐增加、以使气流均匀分布；所述迎风部（32）的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐增加、以推动气流流动；所述尾部（33）的宽度在朝向尾缘的方向上逐渐减小，所述尾部的后端为所述长叶片（3）的尾缘；

所述长叶片（3）的数量等于所述小叶片（4）的数量，且二者均为15片；

所述长叶片(3)为塑料与金属材质组合，所述小叶片(4)为金属材质。

Images