CN103062112B - 道路清洁设备及其离心风机叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心风机叶轮以及一种具有该离心风机叶轮的道路清洁设备，所述离心风机叶轮包括轮盘（3）和沿周向布置在所述轮盘（3）上的叶片，其中，所述叶片包括长叶片（1），在从所述轮盘（3）的中心到所述轮盘（3）的边缘的方向上，所述长叶片（1）依次包括第一弧形段（4）和第二弧形段（5），所述长叶片（1）在所述第一弧形段（4）为前向型叶片，在所述第二弧形段（5）为后向型叶片。所述离心风机叶轮气动性能好并且噪音低，使用所述离心风机叶轮后，所述道路清洁设备清洁能力和产品性能较好。

Description

道路清洁设备及其离心风机叶轮

技术领域

本发明涉及风机领域，具体地，涉及一种离心风机叶轮以及一种具有该离心风机叶轮的道路清洁设备。

背景技术

现有的道路清洁设备中，离心风机大多采用如图1所示的叶轮，叶轮中叶片为后向型叶片，并且叶片的子午型线为直线或圆弧，这种叶轮在使用时容易产生涡流而阻碍流动、产生流动分离，尤其是在叶片的进气口处形成较大的漩涡和大幅度的压力脉动，在变工况时，涡流更加剧烈，而涡流是风机产生气动噪声和降低流量的主要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心风机叶轮以及一种具有该离心风机叶轮的道路清洁设备，所述离心风机叶轮气动性能好且噪音小。

为了实现上述目的，本发明提供一种离心风机叶轮，该离心风机叶轮包括轮盘和沿周向布置在所述轮盘上的叶片，其中，所述叶片包括长叶片，在从所述轮盘的中心到所述轮盘的边缘的方向上，所述长叶片依次包括第一弧形段和第二弧形段，所述长叶片在所述第一弧形段为前向型叶片，在所述第二弧形段为后向型叶片。

优选地，所述长叶片在所述第一弧形段处的叶片骨线与所述长叶片在所述第二弧形段处的叶片骨线分别为圆弧形并且彼此相切连接，所述长叶片在所述第一弧形段处的叶片骨线与所述长叶片在所述第二弧形段处的叶片骨线的曲率半径的比值为0.4~0.6。

优选地，所述长叶片的出口直径为D1、进口直径为D2，所述长叶片的第一弧形段与第二弧形段的连接点到所述轮盘的中心的距离的两倍为D3，则D2：D3：D1的比值为1:1.46~1.57:2.17~2.36。

优选地，所述长叶片的入口气流角为27°~33°。

优选地，所述长叶片的出口气流角为35°~45°。

优选地，所述叶片还包括比所述长叶片具有较小延伸长度的短叶片，所述短叶片位于相邻两片所述长叶片之间，所述短叶片靠近所述长叶片的出口端侧设置并且为后向型叶片。

优选地，所述短叶片的延伸长度为所述长叶片的延伸长度的1/3~1/2。

优选地，所述短叶片与所述第二弧形段的形状和尺寸相同，并且所述短叶片设置在相邻两个所述长叶片的中间。

优选地，所述离心风机叶轮包括8~16个所述长叶片，并且每两个相邻的所述长叶片之间设置有一个所述短叶片。

本发明还提供一种道路清洁设备，该道路清洁设备包括离心风机，所述离心风机包括上述的离心风机叶轮。

本发明的离心风机叶轮中长叶片包括第一弧形段和第二弧形段，并且长叶片在第一弧形段为前向型叶片，长叶片在第二弧形段为后向型叶片，前向型叶片对气流做功能力强，能够产生较高的气压，后向型叶片有利于气流的流动，使得能产生较大的流量并能降低噪音，本发明的离心风机叶轮在使用时，气流从进气口进入后首先受到第一弧形段的作用，第一弧线段对气流进行强做功，使得气流的动能和压力增大，然后气流顺着长叶片到达第二弧形段并通过第二弧形段导流流出叶片流道，气流流动顺畅、抑制涡流的产生从而有效提高流动效率并减少压力脉动，提高风机的气动效率并降低噪声，同时增大风机的全升压。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据现有技术的离心风机叶轮的结构示意图；

图2是根据本发明的离心风机叶轮的结构示意图；

图3是图2中的离心风机叶轮的局部放大图。

附图标记说明

1长叶片2短叶片3轮盘

4第一弧形段5第二弧形段

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明的实施例提供了一种离心风机叶轮，参考图2所示，该离心风机叶轮包括轮盘3和沿周向布置在轮盘3上的叶片，所述叶片沿从轮盘3的中心到轮盘3的边缘的方向延伸。其中，所述叶片包括长叶片1，在从轮盘3的中心到轮盘3的边缘的方向上，长叶片1依次包括第一弧形段4和第二弧形段5，长叶片1在第一弧形段4为前向型叶片，在第二弧形段5为后向型叶片。

具体地，在图3所示的叶轮中，叶轮绕顺时针旋转，长叶片1的第一弧形段4处的叶片骨线（叶片沿流线方向截面的中心线）的切线方向与叶轮圆周速度的反方向的夹角大于90°，即为前向型叶片，长叶片1的第二弧形段5处的叶片骨线的切线方向与叶轮圆周速度的反方向的夹角小于90°，即为后向型叶片。在这种情况下，由于前向型叶片对气流做功能力强，能够产生较高的气压，而后向型叶片有利于气流的流动，使得能产生较大的流量并能降低噪音，本实施例的离心风机叶轮结合两者的优点，在工作时，气流从叶轮的进气口（位于轮盘3的近心端）进入离心风机的叶轮后首先受到长叶片1的第一弧形段4的作用，第一弧线段4对气流进行强做功，使得气流获得一定的动能和压力，然后气流顺着长叶片到达第二弧形段5，通过第二弧形段5对具有较大动能和压力的气流进行导流使其具有较好的流动性能并最终流出叶片流道，通过后向型的第二弧形段5的导流作用，有效抑制涡流的产生、使气流流动更顺畅从而有效提高流动效率并减少压力脉动，提高风机的气动效率并降低噪声，同时有利于提高风机全压升。

优选地，长叶片1的第一弧形段4处的叶片骨线与在第二弧形段5处的叶片骨线分别为圆弧形并且彼此相切连接，长叶片1的第一弧形段4处的叶片骨线与长叶片1的第二弧形段5处的叶片骨线的曲率半径的比值为0.4~0.6。为使气流顺畅地从第一弧形段4流到第二弧形段5，长叶片1在第一弧形段4处的叶片骨线与在第二弧形段5处的叶片骨线分别为圆弧形并且彼此相切连接，又由于长叶片1的第一弧形段4的弯曲程度和长叶片1的第二弧形段5处的弯曲程度对气流的压力和流动性有着重要影响，因而，通过将长叶片1的第一弧形段4处的叶片骨线与第二弧形段5处的叶片骨线的曲率半径的比值控制在恰当的范围内（即上述的0.4~0.6的范围），使得长叶片1在增高气压和保证气流流动性这两方面达到较平衡的状态，即既能将气压升高至合适的大小又能有效保证气流流动效率。

进一步优选地，长叶片1的出口直径为D1、进口直径为D2，长叶片1的第一弧形段4与第二弧形段5的连接点到轮盘3的中心的距离的两倍为D3，则D2：D3：D1的比值为1:1.46~1.57:2.17~2.36。参见图3，长叶片1的出口直径D1是指长叶片1的出口边缘到轮盘3的中心的距离的两倍，长叶片1的进口直径D2是指长叶片1的入口边缘到轮盘3的中心的距离的两倍，在上述条件下，长叶片1相对于进气口有着适合的延伸长度并且长叶片1的第一弧形段4和第二弧形段5有着适合的延伸长度比例，以进一步优化长叶片1的形状，使离心风机叶轮的气压和流动效率的综合性能更好。优先地，D1为500mm~520mm、D2为220mm~230mm、D3为335mm~345mm。

具体地，长叶片1的入口气流角（图3中表示为β）为27°~33°。参见图3，长叶片1的入口气流角β是指长叶片1在进气口的一端处的切线与长叶片1在进气口的一端所在圆的切线之间的夹角。在离心风机运转过程中，在进气口处，气流受到叶片作用会产生较大的涡流从而出现大幅度的压力脉动，若将入口气流角β设置在上述范围内时，则能保证从进气口流入的气流能够沿与长叶片1靠近进气口一端处的切线相一致的方向流入，即有效保证气流顺着长叶片1的方向顺畅的流入叶片流道中，从而大大减少了进气口处涡流的产生，使外界气流顺畅进入风机中，一定程度上有效提高风机的气动性能。

并且，长叶片1的出口气流角（图3中表示为α）为35°~45°。参见图3，长叶片1的出口气流角α是指长叶片1在远离进气口的一端处的切线与长叶片1在远离进气口的一端所在圆的切线之间的夹角。这样设置出口气流角α能够有效减小长叶片1在远离进气口的一端对气流的干扰，避免流道分离涡的产生，使气流顺畅地从叶片流道流出，达到提高气流流速和降低噪音的效果。

此外，优选情况下，所述叶片还包括比长叶片1具有较小延伸长度的短叶片2，短叶片2位于相邻两片长叶片1之间，短叶片2靠近长叶片1的出口端侧设置并且为后向型叶片。在设置短叶片2后，气流在流到长叶片1的靠进出口端侧时容易发生流动分离，即在靠近长叶片1的出口段侧，气流被短叶片2切割，抑制涡流产生，从而确保气流均匀地充满叶轮空间，稳流扩压、降低涡流损失、减少压力脉动并减少噪音。

其中，短叶片2的延伸长度可以为长叶片1的延伸长度的1/3~1/2，以使该短叶片2起到稳流效果的同时避免对长叶片1的第一弧形段4对气流的增压效果产生干扰。

并且，具体地，如图2和图3所示，在本具体实施方式中，短叶片2与长叶片1的第二弧形段5的形状和尺寸相同，并且短叶片2设置在相邻两个长叶片1的中间。

此外，在上述实施方式的离心风机叶轮中，离心风机叶轮优选包括8-16个长叶片1，并且每两个相邻的长叶片1之间设置有一个短叶片2，在这种情况下，离心风机叶轮运转时的噪音能够降低到较小的范围内。

图2和图3中所示的具体实施方式，在CFD模拟仿真后发现通过对叶轮的叶型设计为后叶轮，流道内涡流产生大大减少，气流能够顺畅流过流道、噪音小且能够获得较大的全压升。

例如扫路车等负压式道路清洁设备，风机是设备的核心部件，通过风机产生负压气力输送模式而完成道路清洁，风机的性能优劣直接影响道路清洁设备的工作效率以及包括噪声、能耗等产品性能，现有的道路清洁设备中采用的例如叶片为后向型叶片的风机叶轮中由于流道内产生大量的涡流、阻碍气流的顺畅流动而造成能耗和噪音的增大。

因而，本发明还提供一种道路清洁设备，该道路清洁设备包括离心风机，所述离心风机包括根据本发明的离心风机叶轮。当采用所述离心风机叶轮后，气流能够获得较大压力、增大了离心风机的全升压从而提高道路清洁设备的清扫能力，并且气流顺畅流过叶片流道、抑制涡流产生、压力脉动减小，使所述道路清洁设备的能耗和噪音降低，综上，根据本发明的道路清洁设备由于使用本发明的具有高效、节能和低噪优点的离心风机叶轮而使工作效率和产品性能均得到提高。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种离心风机叶轮，该离心风机叶轮包括轮盘(3)和沿周向布置在所述轮盘(3)上的叶片，其特征在于，所述叶片包括长叶片(1)，在从所述轮盘(3)的中心到所述轮盘(3)的边缘的方向上，所述长叶片(1)依次包括第一弧形段(4)和第二弧形段(5)，所述长叶片(1)在所述第一弧形段(4)为前向型叶片，在所述第二弧形段(5)为后向型叶片，所述长叶片(1)在所述第一弧形段(4)处的叶片骨线与所述长叶片(1)在所述第二弧形段(5)处的叶片骨线分别为圆弧形并且彼此相切连接，所述长叶片(1)在所述第一弧形段(4)处的叶片骨线与所述长叶片(1)在所述第二弧形段(5)处的叶片骨线的曲率半径的比值为0.4～0.6。

2.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其中，所述长叶片(1)的出口直径为D1、进口直径为D2，所述长叶片(1)的第一弧形段(4)与第二弧形段(5)的连接点到所述轮盘(3)的中心的距离的两倍为D3，则D2：D3：D1的比值为1:1.46～1.57:2.17～2.36。

3.根据权利要求1或2所述的离心风机叶轮，其中，所述长叶片(1)的入口气流角为27°～33°。

4.根据权利要求1或2所述的离心风机叶轮，其中，所述长叶片(1)的出口气流角为35°～45°。

5.根据权利要求1所述的离心风机叶轮，其中，所述叶片还包括比所述长叶片(1)具有较小延伸长度的短叶片(2)，所述短叶片(2)位于相邻两片所述长叶片(1)之间，所述短叶片(2)靠近所述长叶片(1)的出口端侧设置并且为后向型叶片。

6.根据权利要求5所述的离心风机叶轮，其中，所述短叶片(2)的延伸长度为所述长叶片(1)的延伸长度的1/3～1/2。

7.根据权利要求5所述的离心风机叶轮，其中，所述短叶片(2)与所述第二弧形段(5)的形状和尺寸相同，并且所述短叶片(2)设置在相邻两个所述长叶片(1)的中间。

8.根据权利要求5所述的离心风机叶轮，其特征在于，所述离心风机叶轮包括8～16个所述长叶片(1)，并且每两个相邻的所述长叶片(1)之间设置有一个所述短叶片(2)。

9.一种道路清洁设备，该道路清洁设备包括离心风机，其特征在于，所述离心风机包括根据权利要求1-8中任意一项所述的离心风机叶轮。