專利名稱：離心風機葉輪、離心風機及吹雪車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風機技術(shù)領(lǐng)域；特別涉及一種可用于吹雪車的離心風機及葉輪結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
吹雪車是利用高速、高壓氣流來實現(xiàn)道路及其他公共場所積雪清掃的環(huán)衛(wèi)機械產(chǎn)品，吹雪車所需氣流由風機來提供。因此，為吹雪車提供風量的風機是吹雪車的關(guān)鍵部件之一，目前針對吹雪車這種特定工況的風機研究還是處于起步階段。風機是吹雪車中的核心部件，吹雪車通過風機將大量的高壓冷風空氣經(jīng)管路結(jié)構(gòu)由噴嘴高速射出，使其附近的積雪吹散以達到在機場或者公路上除雪的目的。風機系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)劣直接決定吹雪車的吹雪量和清潔率，也關(guān)系到整個吹雪車產(chǎn)品性能，包括噪聲、能耗等多方面，而高性能的風機關(guān)鍵在于葉輪的設(shè)計。 如圖1所示，一種現(xiàn)有的離心風機葉輪包括上葉盤11、下葉盤12和連接設(shè)置在上葉盤11和下葉盤12之間的多數(shù)葉片13，該葉片13采用直線型葉片，這種葉片結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)風機內(nèi)部氣體的流動特征，易形成氣流對葉片的剛性沖擊，導致氣流壓力損失較為嚴重，使得風機在工作時葉輪內(nèi)部的氣流會在流道中形成較大漩渦，變工況時這種渦流更加劇烈，此類渦流的存在增加了氣流與葉片之間的摩擦，無法滿足吹雪車工況波動時仍需保持全壓相對穩(wěn)定的要求，同時亦導致風機的氣動效率較底，增加了作業(yè)能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種適用于吹雪車的離心風機及其葉輪，對葉輪的葉片進行了改進，改善了葉輪內(nèi)氣體的流動特性，減少了氣流渦流的產(chǎn)生，提升了風機的總體效率。本發(fā)明實施例提供一種離心風機葉輪，包括上葉盤、下葉盤和連接在所述上葉盤與所述下葉盤之間的多個葉片，所述多個葉片包括多個長葉片和多個短葉片，在圍繞所述葉輪的圓周方向上所述長葉片與所述短葉片交替分布，所述短葉片設(shè)置在相鄰所述長葉片之間靠近出口的流道處；所述長葉片的葉型采用直線-圓弧-直線形式，包括出口端直線部分、進口端直線部分和連接在所述出口端直線部分和所述進口端直線部分之間的圓弧部分。進一步地，所述圓弧部分與所述出口端直線部分及所述進口端直線部分均相切。進一步地，所述短葉片的葉型采用直線形式。進一步地，所述長葉片的進口直徑為Dl，出口直徑為D2 ;所述短葉片的進口直徑為dl，出口直徑為d2，其中Dl=50(T600mm，D2/Dl=l. 92 2. 4，且所述長葉片和短葉片之間的尺寸大小關(guān)系滿足(d2-dl)/(D2-Dl)=l/3 1/2。進一步地，所述短葉片的出口直徑等于所述長葉片的出口直徑。進一步地，所述長葉片的進口端直線部分長為LI，出口端直線部分長為L2，圓弧部分的半徑為R1，弧度為β 1，其中L2=55 65mm，L2/L1=0. 95 1. 2，R1/D1=0. 18 O. 35，β1=76° 85° ;所述短葉片的直線長度為L3=66 86mm。
進一步地，所述長葉片的進口氣流角在34° 45°之間，出口氣流角在120° 140°之間。進一步地，所述短葉片與所述長葉片的出口方向的夾角為在-10° 10°之間。進一步地，相鄰兩個所述長葉片之間的距離為δ，一個所述短葉片到相鄰的所述長葉片之間的距離為t，t/ δ取值為1/2 2/3。進一步地，所述短葉片的葉型采用直線-圓弧形式，包括出口端直線部分和與出口端直線部分相連接的圓弧部分。進一步地，所述短葉片是從所述長葉片的圓弧部分截取靠近出口的一部分而得。進一步地，所述長葉片的進口直徑為44(T460mm，出口直徑為100(Tl 100mm，所述 長葉片的進口端直線部分長為14(Tl50mm,出口端直線部分長為6(T80mm,圓弧部分的半徑為120 130_，弧度為65。 75。。進一步地，所述短葉片的出口端直線部分長為6(T80mm，所述短葉片的圓弧部分的半徑為120 130_，弧度為15° 25°。進一步地，所述長葉片的進口氣流角在27° 33°之間，出口氣流角在115° 125°之間。本發(fā)明實施例還提供一種離心風機，包括機殼和設(shè)置在機殼內(nèi)的葉輪，所述葉輪為上述的離心風機葉輪。本發(fā)明實施例還提供一種吹雪車，包括上述的離心風機。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是上述實施例提供的離心風機極其葉輪，長葉片所具有的直線-圓弧-直線葉型與風機內(nèi)部流動協(xié)調(diào)，符合吹雪車用風機要求，將離心風機葉輪做功轉(zhuǎn)化為空氣動能最大化，流道內(nèi)不易產(chǎn)生渦流；并且利用分流短葉片引導氣流的送出，減小了葉輪內(nèi)部的阻力系數(shù)，同時增加了長葉片負壓區(qū)的壓力，阻止葉片負壓區(qū)渦流的形成，如此能大幅度降低風機內(nèi)部流動損失；較小的阻力系數(shù)為提高葉片數(shù)量創(chuàng)造廣闊的空間，較多的葉片總數(shù)使得風機具有較高的全壓升，提高風機全壓和流量等主要性能，從而全面地提升了風機的有用功，風機總體效率也得以提升。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有的離心風機葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例提供的離心風機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第一實施例提供的離心風機葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示的離心風機葉輪的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第二實施例提供的離心風機葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示的離心風機葉輪的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。圖2是本發(fā)明第一實施例提供的離心風機的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明第一實施例提供的離心風機葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖，請參照圖2與圖3，離心風機包括機殼20和設(shè)置在機殼20內(nèi)的葉輪30，機殼20上設(shè)有入風口 21和出風口 22，入風口 21對應(yīng)離心風機的軸心位置設(shè)置，出風口 22對應(yīng)離心風機的圓周切向位置設(shè)置，入風口 21與出風口 22垂直。葉輪30設(shè)置在機殼20內(nèi)，包括上葉盤、下葉盤32和連接在上葉盤與下葉盤32之間的多個葉片31。本發(fā)明實施例主要針對葉輪30的葉片31進行了改進，葉輪30以及離心風機的其它結(jié)構(gòu)可以參照現(xiàn)有技術(shù)，在此不贅述。圖3中為了清楚地顯示葉片31的結(jié)構(gòu)，上葉盤被移除，只顯示了下葉盤32和設(shè)置在下葉盤32上的多個葉片31,多個葉片31包括多個長葉片311和多個短葉片312，長葉片311和短葉片312的數(shù)目在10 16之間。圖示中葉輪30在工作時，葉輪30按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
在圍繞葉輪30的圓周方向上長葉片311與短葉片312交替分布，即與長葉片311相鄰的都是短葉片312，與短葉片312相鄰的都是長葉片311。長葉片311和短葉片312在上葉盤和下葉盤32之間可以均勻分布，也可以非均勻分布，如圖3所示，本實施例中長葉片311與短葉片312的數(shù)目均為16個，采用均勻分布的形式。長葉片311的進口直徑(即長葉片311的進口邊緣至離心風機軸心的距離的兩倍)為D1，出口直徑(即長葉片311的出口邊緣至離心風機軸心的距離的兩倍)為D2，其中Dl=500 600mm，D2/D1=1. 92 2· 4。短葉片312的進口直徑(即短葉片312的進口邊緣至離心風機軸心的距離的兩倍)為dl，出口直徑(即短葉片312的出口邊緣至離心風機軸心的距離的兩倍)為d2，長葉片311與短葉片312之間的尺寸大小關(guān)系滿足(d2-dl)/(D2-Dl)=l/3 1/2，即短葉片312的流向長度約為長葉片311的流向長度的1/3 1/2。在本實施例中，短葉片312靠近出口的外端點與長葉片311靠近出口的外端點在同一個圓周上，即短葉片312的出口直徑d2等于長葉片311的出口直徑D2。請同時參照圖4，圖4是圖3的葉輪30其中一部分結(jié)構(gòu)的放大示意圖。如圖4所示，長葉片311的葉型采用直線-圓弧-直線形式，包括出口端直線部分、進口端直線部分和連接在出口端直線部分和進口端直線部分之間的圓弧部分，圓弧部分與出口端直線部分及進口端直線部分均相切。長葉片311的進口端直線部分長為LI，出口端直線部分長為L2，圓弧部分的半徑為Rl，弧度為β 1，其中L2=55 65mm，L2/L1=0. 95 1. 2，R1/D1=0. 18 O. 35，β1=76° 85°。長葉片311的進口氣流角α 在34° 45°之間，該進口氣流角α 為長葉片311的進口端直線部分與長葉片311的進口邊緣所在圓的切線之間的夾角；長葉片311的出口氣流角α 2在120° 140°之間，該進口氣流角α 2為長葉片311的出口端直線部分與長葉片311的出口邊緣所在圓的切線之間的夾角；在此范圍內(nèi)葉輪流道內(nèi)流動損失較小，葉輪做功能力較強。每相鄰的兩長葉片311之間形成流道，短葉片312設(shè)置在相鄰長葉片311之間靠近出口的流道處，起到分流的作用。短葉片312的葉型采用直線形式，直線長度為L3=66 86mm。短葉片312與長葉片311出口方向的夾角Θ為-10° 10°，在本實施例中該夾角Θ即為短葉片312的直線部分與長葉片311的出口端直線部分之間所形成的夾角。相鄰兩個長葉片311之間的距離為δ，δ =195 210mm，一個短葉片312到相鄰的長葉片311之間的距離為t，t/ δ取值為1/2 2/3。圖5是本發(fā)明第二實施例提供的離心風機葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是圖5所示的離心風機葉輪的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。請參照圖5和圖6，長葉片411的進口氣流角α3在27° 33°之間，出口氣流角α4在115° 125°之間，在此范圍內(nèi)葉輪流道內(nèi)流動損失較小，葉輪做功能力較強。長葉片411的進口直徑為D3=44(T460mm，出口直徑為D4=100(Tl 100mm，長葉片411的進口端直線部分長為L4=14(Tl50mm，出口端直線部分長為L5=6(T80mm，圓弧部分的半徑為R2=12(Tl30mm，弧度為β2=65。 75°。短葉片412的葉型采用直線-圓弧形式，短葉片412是從長葉片411的圓弧部分截取靠近出口的一部分而得，包括出口端直線部分和與出口端直線部分連接的圓弧部分，圓弧部分與出口端直線部分相切，出口端直線部分長為L6=L5=6(T80mm，與直線部分相切的圓弧部分的半徑為R3=R2=12(Tl30mm，弧度為β3=15° 25°。
本發(fā)明實施例中，長葉片的葉型具有以下三個方面的主要功效一、進口端直線部分葉片將大量的軸向氣流分流引導成徑向氣流，并逐步對氣流實施能量傳遞；二、圓弧部分葉片是主要的做功區(qū)域，此部分葉片推動引來的流體做高速運轉(zhuǎn)，氣流能量迅速有效提升；三、出口端直線部分葉片對高能氣流進一步加速的同時，控制氣流的出口角度，避免渦流形成，保持流道暢通。短葉片的功效主要是整流作用，流道沿徑向的擴張和長葉片負壓區(qū)的存在為渦流的形成提供了場地和動力，而短葉片將擴張流道一分為二，既增強了長葉片負壓區(qū)的壓強，又有力切割了內(nèi)部渦流場，避免渦流形成，保持流道暢通。綜上所述，本發(fā)明實施例應(yīng)用合理的葉片線型及組合，具有良好的氣動性能，合理的出口氣流角設(shè)計保證葉片出口處無渦流，能很好地解決由于渦流阻礙氣流暢通的問題。本發(fā)明實施例基于CFD數(shù)值模擬技術(shù)，提出了一種適宜吹雪車的離心風機及其葉輪結(jié)構(gòu)，長葉片所具有的直線-圓弧-直線葉型與風機內(nèi)部流動協(xié)調(diào)，符合吹雪車用風機要求，將離心風機葉輪做功轉(zhuǎn)化為空氣動能最大化，流道內(nèi)不易產(chǎn)生渦流；并且利用分流短葉片引導氣流的送出，減小了葉輪內(nèi)部的阻力系數(shù)，同時增加了長葉片負壓區(qū)的壓力，阻止葉片負壓區(qū)渦流的形成，如此能大幅度降低風機內(nèi)部流動損失；較小的阻力系數(shù)為提高葉片數(shù)量創(chuàng)造廣闊的空間，較多的葉片總數(shù)使得風機具有較高的全壓升，提高風機全壓和流量等主要性能，從而全面地提升了風機的有用功，風機總體效率也得以提升。通過本發(fā)明實施例的試驗驗證，本發(fā)明實施例的風機流量和全壓升滿足吹雪車所需要的高壓、大流量的要求，并且該吹雪車風機性能曲線平坦，高效運行區(qū)域顯著擴大。 需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離心風機葉輪，包括上葉盤、下葉盤和連接在所述上葉盤與所述下葉盤之間的多個葉片，其特征在于，所述多個葉片包括多個長葉片和多個短葉片，在圍繞所述葉輪的圓周方向上所述長葉片與所述短葉片交替分布，所述短葉片設(shè)置在相鄰所述長葉片之間靠近出口的流道處；所述長葉片的葉型采用直線-圓弧-直線形式，包括出口端直線部分、進口端直線部分和連接在所述出口端直線部分和所述進口端直線部分之間的圓弧部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述圓弧部分與所述出口端直線部分及所述進口端直線部分均相切。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述短葉片的葉型采用直線形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的進口直徑為D1，出口直徑為D2 ;所述短葉片的進口直徑為dl，出口直徑為d2，其中Dl=50(T600mm，D2/Dl=L 92^2. 4，且所述長葉片和短葉片之間的尺寸大小關(guān)系滿足(d2-dl) / (D2-D1) =1/3 1/2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述短葉片的出口直徑等于所述長葉片的出口直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的進口端直線部分長為LI，出口端直線部分長為L2，圓弧部分的半徑為Rl，弧度為β 1，其中L2=55飛5mm，L2/Ll=O. 95 L 2，R1/D1=0. 18 O. 35，β 1=76。 85° ;所述短葉片的直線長度為L3=66 86mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的進口氣流角在34° 45°之間，出口氣流角在120° 140°之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述短葉片與所述長葉片的出口方向的夾角為在-10° 10°之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心風機葉輪，其特征在于，相鄰兩個所述長葉片之間的距離為δ，一個所述短葉片到相鄰的所述長葉片之間的距離為t，t/S取值為1/2 2/3。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述短葉片的葉型采用直線-圓弧形式，包括出口端直線部分和與出口端直線部分相連接的圓弧部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述短葉片是從所述長葉片的圓弧部分截取靠近出口的一部分而得。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的進口直徑為44(T460mm，出口直徑為100(Tll00mm，所述長葉片的進口端直線部分長為14(Tl50mm，出口端直線部分長為60 80mm,圓弧部分的半徑為120 130mm,弧度為65° 75。。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述短葉片的出口端直線部分長為6(T80mm，所述短葉片的圓弧部分的半徑為12(Tl30mm，弧度為15° 25°。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離心風機葉輪，其特征在于，所述長葉片的進口氣流角在27° 33°之間，出口氣流角在115° 125°之間。
15.一種離心風機，包括機殼和設(shè)置在機殼內(nèi)的葉輪，其特征在于所述葉輪為權(quán)利要求I至14任一項所述的離心風機葉輪。
16.一種吹雪車，其特征在于包括如權(quán)利要求15所述的離心風機。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種離心風機葉輪，包括上葉盤、下葉盤和連接在所述上葉盤與所述下葉盤之間的多個葉片，所述多個葉片包括多個長葉片和多個短葉片，在圍繞所述葉輪的圓周方向上所述長葉片與所述短葉片交替分布，所述短葉片設(shè)置在相鄰所述長葉片之間靠近出口的流道處；所述長葉片的葉型采用直線-圓弧-直線形式，包括出口端直線部分、進口端直線部分和連接在所述出口端直線部分和所述進口端直線部分之間的圓弧部分。本實施例中長葉片的直線-圓弧-直線葉型配合分流短葉片的設(shè)計，減小了葉輪內(nèi)部的阻力系數(shù)，同時增加了長葉片負壓區(qū)的壓力，抑制氣流形成渦流，提升風機的總體效率，使風機流量和全壓升滿足吹雪車所需要的高壓、大流量的要求。
文檔編號F04D29/28GK103016400SQ20121052770
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者張斌, 滕新科, 張勁, 肖慶麟, 彭林斌, 姜方寧, 李亮, 彭旭, 卜偉 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司