一种离心叶轮及风机的制作方法

1.本发明涉及风机技术领域，更进一步涉及一种离心叶轮。此外，本发明还涉及一种风机。


背景技术：

2.面对全球能源供需的紧迫趋势，风机在各行各业的需求越来越大，因此对能效的要求也是越来越高。激烈的竞争背景下，对研发人员提出了更高的要求，目前风机设计中大多采用二元设计效率比较低，三元设计逐渐进入大家视角。但三元设计的叶轮每个截面都不一致，因此每个截面的进出口角设计是关键一步。
3.现有的叶轮包括两种形式：等厚叶轮和翼型叶轮，等厚叶轮的叶片各个位置厚度相等，翼型叶轮的厚度存在变化。在叶片的进气边缘，各个位置的进口角的角度一致，但实际叶片的整个流道并不是线性的，叶片在靠近轮盘和轮盖附近的流体因为受到轮盘和轮盖壁面的影响，容易形成涡流，在叶片中央附近，阻尼小，流场是最好的。由于叶片进风的边缘的气流状况并不完全相同，叶片不同位置的进风流速并不一致，各个位置采用同样的进口角并不能设计出最优的方案。
4.对于本领域的技术人员来说，如何优化进气设计，使叶轮的性能进一步提升，是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种离心叶轮，优化进气边缘的进口角度，使叶轮的性能进一步提升，具体方案如下：
6.一种离心叶轮，包括轮盘、轮盖和叶片，所述叶片相对的两边分别固定连接于所述轮盘和所述轮盖；
7.所述叶片连接于所述轮盘一侧的边缘的进口角大于所述叶片中间位置的进口角，所述叶片连接于所述轮盘一侧的边缘的进口角大于所述叶片中间位置的进口角，所述叶片的进口角从中间向两侧平滑增大。
8.可选地，所述叶片的进口边缘为曲线，满足如下公式：
[0009][0010]
其中：
[0011]
a＝22.62；b＝8.995；c＝0.1238；m＝0.3844；w＝0.5096。
[0012]
可选地，公式中，x,y,f(x,y)的取值范围是：
[0013]
10《x《40；350《y《400,-50《f(x,y)《90。
[0014]
可选地，在所述叶片的上部1/10范围内选取第一横截面，上部1/10-8/10范围内选取第二横截面，在下部8/10-1范围内选取第三横截面；
[0015]
所述第一横截面的进口角β1、所述第二横截面的进口角β2、所述第三横截面的进口角β3满足条件：
[0016]
β1》75
°
；60
°
》β2》20
°
；β3》75
°
。
[0017]
可选地，所述轮盘的外表面设置平衡卡扣。
[0018]
可选地，所述轮盘的外表面设置定位扣，所述定位扣与所述轮盖相互配合定位。
[0019]
本发明还提供一种风机，包括上述任一项所述的离心叶轮。
[0020]
本发明提供一种离心叶轮，叶片相对的两边分别固定连接于轮盘和轮盖，三者连接为一体形成整个叶轮；叶片连接于轮盘一侧的边缘的进口角大于叶片中间位置的进口角，叶片连接于轮盘一侧的边缘的进口角大于叶片中间位置的进口角，叶片的进口角从中间向两侧平滑增大。在叶片中靠近轮盘轮盖侧，气流速度较小，形成涡流，此时涡流损失占主要，要提高效率，则需要增加流速，因而需要增大进口角；在叶片中央位置，气流速度较大，要提高效率，则需要减小进口角；本发明对叶片的不同位置匹配设置不同的进口角度大小，优化进气设计，使叶轮的性能进一步提升。
附图说明
[0021]
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]
图1为本发明的离心叶轮与电机相互匹配的第一视角的轴测图；
[0023]
图2为本发明的离心叶轮的第一视角的轴测图；
[0024]
图3为本发明的离心叶轮的第二视角的轴测图；
[0025]
图4为单个叶片的示意图；
[0026]
图5为进口角和流速关系曲线图；
[0027]
图6为进口角和效率关系曲线图；
[0028]
图7为x，y，f(x,y)叶片边缘轮廓的曲线图；
[0029]
图8为进口角的示意图。
[0030]
图中包括：
[0031]
轮盘1、平衡卡扣11、定位扣12、轮盖2、叶片3。
具体实施方式
[0032]
本发明的核心在于提供一种离心叶轮，优化进气边缘的进口角度，使叶轮的性能进一步提升。
[0033]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的离心叶轮及风机做进一步详细的介绍说明。
[0034]
本发明针对叶轮的进口各个截面的流速不一致，通过理论分析，结合有限元仿真，拟合出一条进口角曲线，设计出一款高效叶轮。结合图1、图2、图3，本发明提供一种离心叶轮，包括轮盘1、轮盖2和叶片3等结构，叶片3相对的两侧边缘分别固定连接于轮盘1和轮盖2，轮盘1、轮盖2和叶片3相对固定连接形成一个整体，叶片3为空间曲面造型。图1中叶片3右
侧边缘为前缘，左侧边缘为后缘，前缘为气流的进口侧。
[0035]
结合图4，其中展示了一个叶片3的结构，以叶片3的上边缘连接于轮盘1、下边缘连接于轮盖2为例，叶片3的左侧边缘为进口侧，气流从左向右流动。叶片3连接于轮盘1一侧的边缘的进口角大于叶片3中间位置的进口角，叶片3连接于轮盘1一侧的边缘的进口角大于叶片3中间位置的进口角，叶片3的进口角从中间向两侧平滑增大。如图4所示，叶片3左侧上端和下端的进口角较大，中间位置的进口角较小，进口角的角度从中间分别向上端和下端逐渐增大。如图8所示，进口角为进气侧叶片3的切线与进气侧叶片尖端所在圆(叶轮进口直径所在的圆)的切线之间的夹角，切点(即进口角顶点)为进口侧叶片与上述圆的交点。
[0036]
在叶片中靠近轮盘轮盖侧，气流速度较小，形成涡流，此时涡流损失占主要，要提高效率，则需要增加流速，因而需要增大进口角；在叶片中央位置，气流速度较大，要提高效率，则需要减小进口角；本发明对叶片的不同位置匹配设置不同的进口角度大小，优化进气设计，使叶轮的性能进一步提升。
[0037]
在上述方案的基础上，结合图7，图7中由若干点连接形成的图形表示叶片的边缘轮廓造型，图7中每一个点都取自叶片边缘，最后拟合成边缘轮廓曲线，其中右侧边缘曲线为进口边缘的曲线，本发明中叶片3的进口边缘为曲线，满足如下公式：
[0038][0039]
其中：
[0040]
a＝22.62；b＝8.995；c＝0.1238；m＝0.3844；w＝0.5096。
[0041]
x,y,f(x,y)均为进口曲线坐标，进口角的角度f(x,y)与x,y两个参数满足上方的函数，此函数通过软件仿真模拟得到，为经验公式。图中公式当中的z表示f(x,y)。
[0042]
结合图5，为进口角和流速关系曲线图；根据进口角和流速的关系式：
[0043][0044]
式中：
[0045]
a是与流量压力轮毂比相关的系数，假设这些尺寸已确定；
[0046]
β是进口角；
[0047]
ω是流速。
[0048]
结合图6，为进口角和效率关系曲线图；根据进口角和效率的关系式：
[0049][0050]
式中：
[0051]
a是与流量压力轮毂比相关的系数，假设这些尺寸已确定；
[0052]
β是进口角；
[0053]
η是效率。
[0054]
气流在叶片中靠近轮盘轮盖侧速度较小，形成涡流，此时涡流损失占主要，要提高效率，则需要增加流速，根据公式(1)和图5，需要增大进口角；气流在叶片中央的速度较大，根据公式(2)和图6，要提高效率则需要减小进口角，但不是无限减小，有个最优值。基于以上理论，本发明设计出一条进口角变化的进口曲线，也即上述的公式：
[0055]
更进一步，在上述公式中，x,y,f(x,y)的取值范围是：
[0056]
10《x《40；350《y《400,-50《f(x,y)《90。
[0057]
具体地，结合图4，在叶片3的上部1/10范围内选取第一横截面(a-a)，上部1/10-8/10范围内选取第二横截面(b-b)，在下部8/10-1范围内选取第三横截面(c-c)；第一横截面的进口角为β1、第二横截面的进口角为β2、第三横截面的进口角为β3。结合图4，第一横截面距离上边缘的距离l1满足：l1《＝l/10，第二横截面距离上边缘的距离l2满足：l/10《＝l2《＝8l/10；第三横截面距离上边缘的距离l3满足：8l/10《＝l3《＝l；l为整个叶片3的高度。以上是三个横截面的选取范围。
[0058]
其中第一横截面的进口角β1、第二横截面的进口角β2、第三横截面的进口角β3满足条件：
[0059]
β1》75
°
；60
°
》β2》20
°
；β3》75
°
。也即整个叶片3的进口边缘既要满足上述的函数，也要满足此角度范围。
[0060]
在上述方案的基础上，结合图图1、图2，在轮盘1的外表面设置平衡卡扣11，平衡卡扣11用于固定连接平衡块，避免发生偏心转动。
[0061]
轮盘1的外表面设置定位扣12，定位扣12凸出于轮盘1的外表面，定位扣12至少设置三个，呈周向均匀布置，定位扣12与轮盖2相互配合定位，在若干个离心叶轮相互叠放时起到定位的作用。
[0062]
本发明还提供一种风机，包括上述的离心叶轮，该风机能够起到相同的技术效果。风机的其他部分结构请参考现有技术，本发明在此不再赘述。
[0063]
本发明通过理论仿真结合，进气边缘各个位置的进口角不同，大大提高了效率，降低风轮的噪声。
[0064]
进口角不一致，导致叶片构型拱起来，一定程度上增加叶片的强度，提高叶轮的可靠性。
[0065]
叶片拱出部位截面增大，会提高叶轮的流量。
[0066]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。