一种离心风机叶轮结构及离心风机的制作方法

1.本实用新型涉及离心风机叶轮技术领域，特别地涉及一种离心风机叶轮结构及离心风机。


背景技术：

2.离心风机是利用高速旋转的叶轮将气体加速，在家电行业中应用广泛。现有技术中，叶轮内部的叶片结构均为直线型或圆弧型的板状叶片。叶轮旋转时，内部的运动气流在同时受到流体粘滞力、逆压梯度以及旋转科氏力的作用下产生流动分离，形成二次涡流，会导致叶轮工作效率低下，进而影响风机的气动性能和工作噪音。同时，在叶轮直径和叶片厚度相同的条件下，叶片与介质的接触面积约小，能量在转化过程中损失越大且同时存在压力低、风量不够、电机效率低的问题。
3.针对上述问题，需要对叶轮的叶片结构进行设计，以减少边界层分离、降低离心风机离散噪音，同时来满足风机的高压力、大风量的需求。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的风机叶轮存在的工作效率、气动性能低下以及噪音较大的问题，本技术提出了一种离心风机叶轮结构及离心风机。
5.第一方面，本实用新型提出了一种离心风机叶轮结构，包括叶轮本体，所述叶轮本体包括叶片，所述叶片包括靠近其根部的平面段与靠近其末梢的弧面段，所述平面段与所述弧面段之间平滑过渡。
6.在一个实施方式中，所述叶片整体呈沿其根部至末梢方向宽度逐渐增大的对称的锥状结构。通过本实施方式，保证了叶片末梢部分的面积足够大，并且不额外增大根部的宽度，减轻叶片自重，提高叶轮结构的性能。
7.在一个实施方式中，所述叶轮本体还包括内轮盘与外轮盘，所述内轮盘与所述外轮盘之间的环形区域沿周向均匀分布有多个所述叶片，所有的所述叶片的所述弧面段在周向上的朝向相同。通过本实施方式，基于内轮盘与外轮盘，实现对于叶片两端的固定，保证叶轮结构的稳定性、可靠性。
8.在一个实施方式中，所述叶片的根部连接所述内轮盘的外圆周面并形成第一连接点，所述内轮盘外圆周面在所述第一连接点处的切线与所述平面段所在的平面之间具有叶片进口角α，25
°
≤α≤35
°
。通过本实施方式，有利于减少边界层分离、减少涡旋并降低离心风机运行时的噪音。
9.在一个实施方式中，所述叶片的末梢连接所述外轮盘的内圆周面并形成第二连接点，所述外轮盘内圆周面在所述第二连接点处的切线与所述弧面段对应的弧线在所述第二连接点处切线之间具有出口角β，52
°
≤β≤60
°
。通过本实施方式，有利于减少边界层分离、减少涡旋并降低离心风机运行时的噪音。
10.在一个实施方式中，所述叶片的根部连接所述内轮盘的外圆周面并形成第一连接
点，过所述内轮盘的圆心与所述第一连接点的直线和过所述内轮盘的圆心的所述弧面段对应的弧线的切线之间的夹角为叶片包角θ，26
°
≤θ≤31
°
。通过本实施方式，有利于减少边界层分离、减少涡旋并降低离心风机运行时的噪音。
11.在一个实施方式中，所述叶片的根部连接所述内轮盘的外圆周面并形成第一连接点，相邻两个所述叶片对应的两个所述第一连接点分别连接所述内轮盘的圆心的两条连线之间的夹角为叶片分布角γ，γ＝10
°
。通过本实施方式，有利于减少边界层分离、减少涡旋并降低离心风机运行时的噪音。
12.在一个实施方式中，所述叶片的外轮廓的处于根部与末梢之间的部分在目标平面上的投影轨迹匹配双曲线的一支；其中，所述目标平面为同时过所述内轮盘的轴线以及相应的所述叶片的根部与所述内轮盘的连接点的平面。通过本实施方式，可以有效降低叶轮流道内产生流动分离的程度，提升离心叶轮工作效率，降低涡流噪音。
13.在一个实施方式中，所述叶片根部的中部位置具有用于连接所述内轮盘的装配口，所述装配口沿垂直于所述平面段所在平面的方向贯穿所述叶片。
14.在一个实施方式中，所述装配口一侧壁面到所述叶片根部边缘的最小垂直距离为h，所述叶片末梢的最大宽度的一半为h，且0.1h≤h≤0.15h。通过本实施方式，在保证出风压力与风量的同时，加强了结构强度，有利于提高叶轮结构的可靠性。
15.在一个实施方式中，所述内轮盘的圆周面上具有用于配合所述装配口的凸起的连接部，所述连接部能够卡入所述装配口。
16.在一个实施方式中，还包括容纳所述叶轮本体的蜗壳，所述蜗壳的延伸路径匹配阿基米德螺旋线，所述蜗壳具有与所述叶轮本体之间距离最小的延伸起点以及与所述叶轮本体之间距离最大的延伸终点，所述延伸起点与所述延伸终点之间为出风口。
17.在一个实施方式中，所述出风口处设置有导风结构，所述导风结构包括导风板与蜗舌，所述导风板与所述蜗壳相切于所述延伸终点处，所述蜗舌设置在所述延伸起点处。通过本实施方式，结合匹配阿基米德螺旋线的蜗壳能结构，切线方向出风够提升蜗壳的内风压，可以克服送风装置风道内的空气阻力，从而可以提升离心风机的工作效率。
18.在一个实施方式中，所述蜗壳与所述叶轮本体之间的距离的最小值为δ，δ＝ (0.05～0.1)d，其中，d为所述叶轮本体的外径。通过本实施方式，能够降低离心风机工作时的噪音，从而提升用户体验；同时减缓蜗壳的漏气，提升离心风机的出风量，从而提升离心风机的工作效率。
19.在一个实施方式中，所述延伸起点与所述延伸终点分别连接所述叶轮本体的圆心的两条连线之间的夹角为90
°
。通过本实施方式，最大程度上保证了出风风道的尺寸，有利于提高风量。
20.第二方面，本实用新型提出了一种离心风机，其包括上述的叶轮结构。
21.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。
22.本实用新型提供的一种离心风机叶轮结构及离心风机，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
23.本实用新型的一种离心风机叶轮结构及离心风机，基于平面段与弧面段相结合的叶片结构；一方面，在不额外增大叶片尺寸的情况下，弧面段增加了叶片与气流的接触面
积，实现对于压力以及风量的提高；另一方面，平面段与弧面段的平滑过渡，使得叶片与空气接触时产生的噪音更小，实现降噪；通过以上两个方面的改进，整体改善了叶轮结构以及相应的离心风机的性能。
附图说明
24.在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
25.图1显示了本实用新型的叶轮结构的叶轮本体的结构示意图；
26.图2显示了本实用新型的叶轮结构的叶轮本体的截面结构示意图；
27.图3显示了本实用新型的叶轮结构的整体结构示意图；
28.图4显示了本实用新型的叶轮结构的结构爆炸图；
29.图5显示了本实用新型的叶轮结构对应的离心风机运行时的速度云图；
30.图6显示了现有的叶轮结构对应的离心风机运行时的速度云图。
31.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
32.附图标记：
33.10-叶轮本体，11-叶片，111-平面段，112-弧面段，12-内轮盘，121-连接部，13-外轮盘，20-蜗壳，201-前壳，202-后壳，21-延伸起点，22-延伸终点，23-出风口，24-进风口，30-导风结构，31-蜗舌，32-导风板，40-基圆。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
35.本实用新型的实施例提供了一种离心风机叶轮结构，包括叶轮本体10，叶轮本体10包括叶片11，叶片11包括靠近其根部的平面段111与靠近其末梢的弧面段112，平面段111与弧面段112之间平滑过渡。
36.具体的，如附图图1所示，本实用新型的叶轮结构首先主要是对于叶片11 结构进行改进，叶片11采用平面段111与弧面段112相结合的结构。在不增大叶片11尺寸的情况下，叶片11末梢的弧面段112增加了与气流的接触面积，能够提高气流出风压力与风量，进而满足相应的使用需求。同时，平面段111与弧面段112的平滑过渡，避免了与气流接触时产生过大的阻力，进而有利于减小噪音。
37.在一个实施例中，叶片11整体呈沿其根部至末梢方向宽度逐渐增大的对称的锥状结构。
38.具体的，在本实用新型的叶轮结构对应的离心风机中，是由叶片11根部一端进风、末梢一端出风，故出风的压力以及风量主要取决于叶片11末梢一端的结构，进而主要需要保证叶片11末梢部分与气流的接触面积足够大。
39.如附图图2所示，本实施例中进一步将叶片11设置为根部宽度小、末梢宽度大的平面对称的锥状结构，即弧面段112的宽度大于直面段的宽度，保证了叶片11末梢部分的面积足够大，并且不额外增大根部的宽度，减轻叶片11自重，提高叶轮结构的性能。
40.在一个实施例中，叶轮本体10还包括内轮盘12与外轮盘13，内轮盘12与外轮盘13之间的环形区域沿周向均匀分布有多个叶片11，所有的叶片11的弧面段112在周向上的朝向相同。
41.具体地，如附图图1所示，叶片11固定于内轮盘12与外轮盘13之间的环形区域，其根部固定连接内轮盘12。末梢固定连接外轮盘13。叶片11倾斜设置，即叶片11整体的延伸方向不沿内轮盘12的径向，而是与内轮盘12的径向具有一定夹角。并且，多个叶片11的弧面段112在周向上的朝向相同，即所有的叶片11的弧面段112相对凹陷的一侧表面的朝向相同，且其朝向对应内轮盘 12的旋转方向。
42.进一步地，如附图图1所示，内轮盘12与外轮盘13均为环状结构，且内轮盘12径向的厚度大于外轮盘13径向的厚度。因为内轮盘12起到传递扭矩的作用，因此将其厚度加大，以加强其结构强度，防止破裂变形。
43.在一个实施例中，如附图图1所示，叶片11的根部连接内轮盘12的外圆周面并形成第一连接点，内轮盘12外圆周面在第一连接点处的切线与平面段111 所在的平面之间具有叶片11进口角α，25
°
≤α≤35
°
。
44.进一步地，如附图图1所示，叶片11的末梢连接外轮盘13的内圆周面并形成第二连接点，外轮盘13内圆周面在第二连接点处的切线与弧面段112对应的弧线在第二连接点处切线之间具有出口角β，52
°
≤β≤60
°
。
45.进一步地，如附图图1所示，叶片11的根部连接内轮盘12的外圆周面并形成第一连接点，过内轮盘12的圆心与第一连接点的直线和过内轮盘12的圆心的弧面段112对应的弧线的切线之间的夹角为叶片11包角θ，26
°
≤θ≤31
°
。
46.进一步地，如附图图1所示，叶片11的根部连接内轮盘12的外圆周面并形成第一连接点，相邻两个叶片11对应的两个第一连接点分别连接内轮盘12的圆心的两条连线之间的夹角为叶片11分布角γ，γ＝10
°
。
47.具体地，以上对于叶片11各个角度的针对性设计，有利于减少边界层分离、减少涡旋并降低离心风机运行时的噪音。
48.在一个实施例中，叶片11的外轮廓的处于根部与末梢之间的部分在目标平面上的投影轨迹匹配双曲线的一支；
49.其中，目标平面为同时过内轮盘12的轴线以及相应的叶片11的根部与内轮盘12的连接点的平面。
50.具体地，如图图2所示，目标平面即过叶片11的根部与内轮盘12的连接点的内轮盘12的轴线所在的横截面，叶片11的由根部向末梢延伸的外轮廓线条在该横截面上的投影轨迹匹配双曲线的一支，对于内轮盘12两侧的两个与内轮盘 12的连接点处于同一个横截面内的叶片11，其外轮廓线条在对应横截面上的投影轨迹匹配双曲线。该结构可以有效降低叶轮流道内产生流动分离的程度，提升离心叶轮工作效率，降低涡流噪音。
51.在一个实施例中，叶片11根部的中部位置具有用于连接内轮盘12的装配口，装配口沿垂直于平面段111所在平面的方向贯穿叶片11。
52.优选地，装配口一侧壁面到叶片11根部边缘的最小垂直距离为h，叶片11 末梢的最大宽度的一半为h，且0.1h≤h≤0.15h。
53.具体地，如附图图1与图2所示，叶片11的根部具有装配口，装配口两侧为叶片11根部的两个宽度相同的剩余部分，单个剩余部分的宽度需要保证一定值，来保证叶片11根部的强度，而叶片11根部的强度与其和气流作用时的阻力有关，即与叶片11末梢部分的宽度有关。叶片11末梢部分的宽度越大，理论上的出风性能越好，但对根部的强度要求越大，进
而需要在强度与工作性能之间寻找平衡。
54.通过实验得出，在0.1h≤h≤0.15h时，叶片的强度与其工作性能之间的平衡性最佳。
55.在一个实施例中，内轮盘12的圆周面上具有用于配合装配口的凸起的连接部121，连接部121能够卡入装配口。
56.具体的，如附图图1与图2所示，连接部121外凸于内轮盘12的外圆周面上，其结构可以适应性设置。考虑到制造与装配的便利性，连接部121设置为沿周向连续延伸一圈的环形板状结构。
57.在一个实施例中，还包括容纳叶轮本体10的蜗壳20，蜗壳20的延伸路径匹配阿基米德螺旋线，蜗壳20具有与叶轮本体10之间距离最小的延伸起点21以及与叶轮本体10之间距离最大的延伸终点22，延伸起点21与延伸终点22之间为出风口23。
58.具体地，如图图3所示，叶轮结构还包括容纳叶轮本体10的蜗壳20，蜗壳 20内部的腔体不仅用作安装叶轮本体10，还用于对气流进行导向出风。蜗壳20 采用匹配阿基米德螺旋线的连续延伸结构，有利于对气流进行引导出风。
59.在一个实施例中，出风口23处设置有导风结构30，导风结构30包括导风板 32与蜗舌31，导风板32与蜗壳20相切于延伸终点22处，蜗舌31设置在延伸起点21处。
60.具体地，如附图图3所示，导风结构30包括弧形的蜗舌31以及直板状的导风板32，二者之间形成出风流道，出风流道的延伸方向沿蜗壳20在延伸终点22 处的切线方向。结合匹配阿基米德螺旋线的蜗壳20能结构，切线方向出风够提升蜗壳20的内风压，可以克服送风装置风道内的空气阻力，从而可以提升离心风机的工作效率。
61.优选地，延伸起点21与延伸终点22分别连接叶轮本体10的圆心的两条连线之间的夹角为90
°
。
62.进一步地，蜗壳20由前壳201与后壳202扣合而成，前壳201的中心具有进风口24，气流沿叶轮本体10的轴线方向由中心进风，沿出风口23沿叶轮本体 10的切线方向出风。
63.在一个实施例中，蜗壳20与叶轮本体10之间的距离的最小值为δ，δ＝ (0.05～0.1)d，其中，d为叶轮本体10的外径。
64.具体地，蜗壳20与叶轮本体10之间的距离最小处即对应蜗舌31所在的位置，这样能够降低离心风机工作时的噪音，从而提升用户体验；同时减缓蜗壳20 的漏气，提升离心风机的出风量，从而提升离心风机的工作效率。
65.进一步地，如附图图3所示，蜗壳20所对应的阿基米德螺旋线的起点，即蜗壳20的延伸起点21的位置参照基圆40确定，即延伸起点21位于基圆40的圆周上。基圆40的大小由叶轮本体10的大小确定，即基圆40的半径＝叶轮本体 10的半径+δ，δ＝(0.05～0.1)d，d为叶轮本体10的外径。
66.基于以上改进而获得的本实用新型的叶轮结构，在实际应用时，相较于现有的叶轮结构有较大的性能提升，参照附图图5与图6所示的相应叶轮结构对应的离心风机的速度云图。3500rpm下，二者之间的性能参数对比如下表所示：
67.[0068][0069]
从图5与图6所示的速度云图可以看出，本实用新型的叶轮结构对应的离心风机速度分布较均匀，相比于目前通用的圆弧叶片的离心风机，本实用新型的叶轮结构以及对应的离心风机在噪声以及风量两种性能指标上具有较大的提升。
[0070]
本实用新型的实施例还提供一种离心风机，其包括上述的叶轮结构，进而具备其所具备的全部技术效果。
[0071]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”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。
[0072]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。