專利名稱：一種離心風機葉輪及離心風機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程機械領域，尤其涉及一種離心風機葉輪及離心風機。
背景技術：
離心風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械，葉輪是離心風機的重要部件，離心風機的工作原理是氣體通過離心力的作用， 經由其葉輪中心部位吸入，然后流經葉片之間，從而往外流出。葉輪通常由輪轂、葉片和輪蓋幾個部件組成，以掃路車為例，其使用的離心風機葉輪的葉片多采用葉片數為16的后向直葉型式，如圖1所示，這種葉片結構，難以適應風機內部氣體的流動特征，易形成氣流的對葉片的剛性沖擊，導致壓力損失較為嚴重；另外，掃路車氣力系統的常用工況中，離心風機內部流動會形成一定的流動分離和脫流，尤其在流道中形成較大旋渦，變工況時，這種渦流更加劇烈，此類渦流的存在使得流道的有效流通面積變窄，同時又增大了氣流與葉片壁面的摩擦，從而導致風機的氣動效率較低，增加了作業(yè)能耗。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供了一種離心風機葉輪及離心風機，用以解決現有離心風機葉輪的結構所帶來的氣動效率較低、能耗較大的問題?；谏鲜鰡栴}，本發(fā)明實施例提供的一種離心風機葉輪，包括輪轂、葉片和輪蓋， 所述葉片安裝于所述輪轂和所述輪蓋之間，所述葉片包括后向的長葉片和短葉片，所述長葉片的流向長度大于所述短葉片的流向長度，且所述長葉片和所述短葉片在所述輪轂和所述輪蓋之間交替分布，所述短葉片的進口直徑大于所述長葉片的進口直徑。進一步地，所述長葉片的出口直徑Dl和進口直徑D2，以及所述短葉片的出口直徑 D3和進口直徑D4，滿足下式(D3-D4)/(D1-D2) = 1/3 ；(D1-D3)/(D1-D2) = 0 0. 2。進一步地，所述長葉片的出口直徑Dl和進口直徑D2滿足D2/D1 = 0. 35 0. 55。進一步地，所述長葉片的出口氣流角的取值范圍為35° 45°。進一步地，所述長葉片和所述短葉片在所述輪轂和所述輪蓋之間分布均勻。進一步地，所述短葉片與在后長葉片之間周向位置角度θ 1，以及所述短葉片與在前長葉片之間周向位置角度θ 2，滿足θ 1/ θ 2 = 0. 5 2。進一步地，所述長葉片的數量和所述短葉片的數量分別在8 12的取值范圍內。進一步地，所述長葉片和/或短葉片的葉型為下述葉型之一圓弧型、直線型、拋物線型和雙曲線型。進一步地，在所述長葉片的葉型和所述短葉片均為圓弧型時，所述長葉片的圓弧半徑Rl與所述短葉片的圓弧半徑R2滿足R2/R1 = 0. 95 1. 05。
進一步地，所述長葉片的出口直徑Dl與所述長葉片的圓弧半徑Rl滿足R1/D1 = 0. 6 0. 7。進一步地，所述長葉片的圓弧半徑Rl和所述短葉片的圓弧半徑R2相等，短葉片與長葉片的葉型夾角β的取值范圍為-5° 5° ；所述葉型夾角β為若布置一個穿過所述短葉片形心的長葉片，穿過所述短葉片形心的長葉片與短葉片之間的夾角。本發(fā)明實施例提供的離心風機，包括本發(fā)明實施例提供的上述離心風機葉輪。本發(fā)明實施例的有益效果包括本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪和包含該離心風機葉輪的離心風機，采用后向的長葉片和短葉片兩種形式的葉片，且長葉片和短葉片交替分布，短葉片的進口直徑大于長葉片的進口直徑，這樣短葉片位于在兩個長葉片之間，能夠割裂長葉片間氣流通道中的環(huán)流渦，避免了渦流對流道流通面積的影響，大幅度降低離心風機內部流動損失，從而提高了離心風機的輸出功率，降低了作業(yè)能耗。進一步地，本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪和包含該離心風機葉輪的離心風機的長葉片和短葉片的葉型都采用圓弧型，由于圓弧型與離心風機內部流動特征一致性相對較好，離心風機流道內部不易產生分離渦，更進一步減小離心風機葉輪流道阻塞系數，較小的流道阻塞系數為葉片的增加提供了可能，較多的總葉片數會進一步提高離心風機的有效功率，同時降低功耗。


圖1為現有技術中離心風機葉輪的葉片的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪的整體結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪的葉片結構的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪上半部分結構細節(jié)示意圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖，對本發(fā)明實施例提供的一種離心風機葉輪及離心風機的具體實施方式
進行說明。本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪，如圖2所示與現有技術類似，包括輪轂1、葉片2和輪蓋3幾個部分，葉片2安裝于輪轂1和輪蓋3之間，所不同的是，發(fā)明實施例對現有離心風機葉輪的葉片進行了改進，圖3所示的是本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪的葉片整體結構的示意圖，從圖3可以看出，本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪提供了兩種形式的葉片，即后向的長葉片4和后向的短葉片5，其中長葉片4的流向長度(即流體從進口到出口沿著長葉片表面走過的距離，若為直線型長葉片，近似等于長葉片從進口到出口之間的直線長度，若為曲線型長葉片，近似等于長葉片從進口到出口之間的曲線長度)大于短葉片5的流向長度(即流體從進口到出口沿著短葉片表面走過的距離，若為直線型短葉片，近似等于短葉片從進口到出口之間的長度， 若為曲線型短葉片，近似等于短葉片從進口到出口之間的曲線長度)；長葉片4和短葉片5在輪轂和輪蓋之間交替分布，即長葉片-短葉片-長葉片-短葉片-......的分布形式。
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短葉片5的進口直徑大于長葉片4的進口直徑。如圖3所示，本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪工作時，沿順時針方向旋轉。進一步地，本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪的長葉片4和/或短葉片5的葉型可以是下述葉型之一圓弧型、直線型、拋物線型、雙曲線型以及其他常見線型等。長葉片4和短葉片5的葉型可以相同，也可以不同，本發(fā)明實施例對此不做限定。圖3僅以長葉片4和短葉片5的葉型均采用圓弧型為例而已，本領域技術人員可以在圖3的基礎上，推知其他常見線型對應的具體結構。圓弧型由于與離心風機內部流動特征一致性相對較好，離心風機流道內不易產生分離渦，因此，在本發(fā)明實施例中，離心風機葉輪優(yōu)選采用圓弧型的長葉片和短葉片。圖4是圖3所示的離心風機葉輪上半部分具體細節(jié)示意圖，從圖4可以看出，長葉片4的出口直徑(即長葉片的出口邊緣至離心風機軸心的距離的兩倍)為D1，進口直徑 (即長葉片的進口至離心風機軸心的距離的兩倍)為D2 ；短葉片5的出口直徑(即短葉片的出口邊緣至離心風機軸心的距離的兩倍)為D3，進口直徑(即短葉片的進口至離心風機軸心的距離的兩倍)為D4。較佳地，本發(fā)明實施例中，D1、D2、D3和D4，滿足下式(D3-D4)/(D1-D2) = 1/3 1/2 ； (1)(D1-D3)/(D1_D2) = 0 0. 2。(2)從上式(1)可以看出，短葉片5的流向長度為長葉片4的流向長度的1/3 1/2 ；從上式⑵可以看出，長葉片4出口與短葉片5出口之間的徑向距離(D1-D3)，與長葉片4出口與長葉片4進口之間的徑向距離(D1-D2)的比值為0 0.2。在特殊情況下，長葉片4和短葉片5的出口直徑可以相等。進一步地，對于長葉片來說，其出口直徑Dl和進口直徑D2滿足D2/D1 = 0. 35 0. 55。較佳地，如圖4所示，長葉片4的出口氣流角α的取值范圍為35° 45°。長葉片4和短葉片5在輪轂和輪蓋之間，可以均勻分布，也可以采用非均勻分布的形式，較佳地，如圖4所示，采用均勻分布的形式。在采用長葉片均勻分布的情況下，如圖4所示，按照葉輪的旋轉方向即順時針的旋轉方向來說，短葉片5與在后長葉片4(即逆時針方向上與短葉片5相鄰的那個長葉片) 之間周向位置角度(即短葉片5的形心到葉輪轉動中心的距離為半徑作圓，短葉片的形心與同徑的在后長葉片4之間的圓心角，換言之為短葉片形心與同徑的壓力面的夾角)為 θ 1，該短葉片5與在前長葉片4(即順時針方向上與短葉片5相鄰的那個長葉片)之間的位置角度(即短葉片5的形心到葉輪轉動中心的距離為半徑作圓，短葉片的形心與同徑的在前長葉片4之間的圓心角，換言之為短葉片形心與同徑的吸力面的夾角)為θ 2，較佳地， θ 1/θ 2的取值范圍為0.5 2。較佳地，本發(fā)明實施例中，長葉片4和短葉片5的數量分別在8 12的范圍內，換言之，離心風機葉輪的葉片總數量在16 M的范圍內，較現有16葉片的離心風機葉輪來說，由于葉片數量適當增加，保證了離心風機具有較高的全壓升，提高了離心風機的總體功率。
較佳地，本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪的長葉片4和短葉片5的葉型均采用圓弧型的情況下，長葉片4的圓弧半徑Rl與短葉片5的圓弧半徑R2滿足R2/R1 = 0. 95 1. 05 ；長葉片4的出口直徑Dl與該長葉片4的圓弧半徑Rl滿足R1/D1 = 0. 6 0. 7。在特殊情況下，例如長葉片4的圓弧半徑Rl和短葉片5的圓弧半徑R2相等的情況下，短葉片5與長葉片4的葉型夾角β的取值范圍為-5° 5°，葉型夾角的具體含義為若布置一個穿過短葉片形心的長葉片，該穿過短葉片形心的長葉片與該短葉片之間的夾角。如圖4所示的虛線部分表示的是如果布置一個穿過短葉片5形心的長葉片 4'(所有長葉片在輪轂和輪蓋之間均勻布置)時，該長葉片4'的葉型(圖4中所示的長葉片4'為長葉片的兩端被切去一定長度的情況)，從圖4中可以看出，短葉片5沿自身形心逆時針旋轉β角度時，其葉型與該穿過短葉片形心的長葉片4'的葉型重合。本發(fā)明實施例還提供了一種離心風機，該離心風機包含本發(fā)明實施例提供的上述離心風機葉輪。該離心風機使用本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪作為其主要部件，離心風機葉輪與其他部件的結構關系，可以參考現有離心風機內葉輪與其他部件的結構關系， 在此不再贅述。本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪和包含該離心風機葉輪的離心風機，采用后向的長葉片和短葉片兩種形式的葉片，且長葉片和短葉片交替分布，短葉片的進口直徑大于長葉片的進口直徑，這樣短葉片位于在兩個長葉片之間，能夠割裂長葉片間氣流通道中的環(huán)流渦，避免了渦流對流道流通面積的影響，大幅度降低離心風機內部流動損失，從而提高了離心風機的輸出功率，降低了作業(yè)能耗。進一步地，本發(fā)明實施例提供的離心風機葉輪和包含該離心風機葉輪的離心風機的長葉片和短葉片的葉型都采用圓弧型，由于圓弧型與離心風機內部流動特征一致性相對較好，離心風機流道內部不易產生分離渦，更進一步減小離心風機葉輪流道阻塞系數，較小的流道阻塞系數為葉片的增加提供了可能，較多的總葉片數會進一步提高離心風機的有效功率，同時降低功耗。本發(fā)明實施例通過設計合理的葉片型線、長葉片出口氣流角和短葉片位置分布等，大幅減小了長葉片出口處的渦流結構，基本可避免葉輪流道內部產生二次渦流，整體氣動性能良好；通過本發(fā)明提供的較佳實施例的試驗驗證，同樣條件下本發(fā)明實施例的作業(yè)能耗能夠下降近20 %，節(jié)能效果顯著。本發(fā)明實施例的方案與現有方案的能耗對比，如下表1 :表 權利要求
1.一種離心風機葉輪，包括輪轂、葉片和輪蓋，所述葉片安裝于所述輪轂和所述輪蓋之間，其特征在于，所述葉片包括后向的長葉片和短葉片，所述長葉片的流向長度大于所述短葉片的流向長度，且所述長葉片和所述短葉片在所述輪轂和所述輪蓋之間沿周向交替分布，所述短葉片的進口直徑大于所述長葉片的進口直徑。
2.如權利要求1所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的出口直徑Dl和進口直徑D2，以及所述短葉片的出口直徑D3和進口直徑D4，滿足下式(D3-D4)/(D1-D2) = 1/3 ；(D1-D3)/(D1-D2) = 0 0. 2。
3.如權利要求2所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的出口直徑Dl和進口直徑 D2 滿足:D2/D1 = 0. ；35 0. 55。
4.如權利要求1所述的離心機葉輪，其特征在于，所述長葉片的出口氣流角的取值范圍為35° 45°。
5.如權利要求1所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片和所述短葉片在所述輪轂和所述輪蓋之間沿周向分布均勻。
6.如權利要求5所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述短葉片與在后長葉片之間周向位置角度θ 1，以及所述短葉片與在前長葉片之間周向位置角度9 2，滿足01/02 = 0. 5 2。
7.如權利要求1-6任一項所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的數量和所述短葉片的數量分別在8 12的取值范圍內。
8.如權利要求1-6任一項所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片和/或短葉片的葉型為下述葉型之一圓弧型、直線型、拋物線型和雙曲線型。
9.如權利要求8所述的離心風機葉輪，其特征在于，在所述長葉片的葉型和所述短葉片均為圓弧型時，所述長葉片的圓弧半徑Rl與所述短葉片的圓弧半徑R2滿足R2/R1 = 0. 95 1. 05。
10.如權利要求9所述的離心風機葉輪，其特征在于，其特征在于，所述長葉片的出口直徑Dl與所述長葉片的圓弧半徑Rl滿足R1/D1 = 0. 6 0. 7。
11.如權利要求9所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的圓弧半徑Rl和所述短葉片的圓弧半徑R2相等，短葉片與長葉片的葉型夾角β的取值范圍為-5° 5° ；所述葉型夾角β為若布置一個穿過所述短葉片形心的長葉片，穿過所述短葉片形心的長葉片與短葉片之間的夾角。
12.—種離心風機，其特征在于，所述離心風機包括如權利要求1-11任一項所述的離心風機葉輪。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種離心風機葉輪及包含該離心風機葉輪的離心風機，該離心風機葉輪包括輪轂、葉片和輪蓋，所述葉片安裝于所述輪轂和所述輪蓋之間，所述葉片包括后向的長葉片和短葉片，所述長葉片的流向長度大于所述短葉片的流向長度，且所述長葉片和所述短葉片在所述輪轂和所述輪蓋之間交替分布，所述短葉片的進口直徑大于所述長葉片的進口直徑。本發(fā)明能夠解決現有離心葉輪的結構所帶來的氣動效率較低、能耗較大的問題。
文檔編號F04D29/30GK102506029SQ20111045108
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者劉之安, 張勁, 張斌, 彭宴波, 彭林斌, 楊志, 羅邵均, 肖慶麟 申請人:中聯重科股份有限公司