一种离心风机叶轮及离心风机 【技术领域】
本发明涉及工程机械领域， 尤其涉及一种离心风机叶轮及离心风机。背景技术 离心风机是依靠输入的机械能， 提高气体压力并排送气体的机械， 它是一种从动 的流体机械， 叶轮是离心风机的重要部件， 离心风机的工作原理是气体通过离心力的作用， 经由其叶轮中心部位吸入， 然后流经叶片之间， 从而往外流出。
叶轮通常由轮毂、 叶片和轮盖几个部件组成， 以扫路车为例， 其使用的离心风机叶 轮的叶片多采用叶片数为 16 的后向直叶型式， 如图 1 所示， 这种叶片结构， 难以适应风机内 部气体的流动特征， 易形成气流的对叶片的刚性冲击， 而且会形成较为严重的流动分离和 脱流， 在流道中也会形成较大漩涡， 变工况时， 这种涡流更加剧烈， 涡流的存在使得通道的 有效流通面积变窄。 这种离心风机内部大尺度涡结构、 剪切流、 脱流等导致使用该离心风机 的设备如扫路车等在作业时的噪声显著， 对环境造成一定的噪声污染。
发明内容 本发明实施例提供了一种离心风机叶轮及离心风机， 用以解决现有离心风机叶轮 的结构所带来的噪声问题。
基于上述问题， 本发明实施例提供的一种离心风机叶轮， 包括 ： 轮毂、 叶片和轮盖， 所述叶片安装于所述轮毂和所述轮盖之间， 所述叶片包括后向的长叶片和短叶片， 所述长 叶片的流向长度大于所述短叶片的流向长度， 所述长叶片和所述短叶片在所述轮毂和所述 轮盖之间交替分布， 且所述短叶片的进口直径等于所述长叶片的进口直径 ；
所述轮盖的子午流道型线在长叶片或短叶片的进口到出口之间为光滑过渡的曲 线。
进一步地， 所述长叶片的出口直径 D1 和进口直径 D3， 以及所述短叶片的出口直径 D2 和进口直径 D3， 满足下式 ：
(D2-D3)/(D1-D3) ＝ 1/3 ～ 1/2。
进一步地， 所述长叶片的出口直径 D1 和进口直径 D3 满足 ： D3/D1 ＝ 0.35 ～ 0.55。
进一步地， 所述长叶片的出口气流角的取值范围为 35°～ 45°。
进一步地， 所述长叶片和所述短叶片在所述轮毂和所述轮盖之间分布均匀。
进一步地， 所述长叶片的数量和所述短叶片的数量分别在 10 ～ 16 的取值范围内。
进一步地， 所述长叶片和 / 或短叶片的叶型为下述叶型之一 ：
圆弧型、 直线型、 抛物线型和双曲线型。
进一步地， 在所述长叶片的叶型和所述短叶片均为圆弧型时， 所述长叶片的圆弧 半径 R1 与所述短叶片的圆弧半径 R2 满足 ： R2/R1 ＝ 0.95 ～ 1.05。
进一步地， 所述长叶片的出口直径 D1 与所述长叶片的圆弧半径 R1 满足 ： R1/D1 ＝ 0.6 ～ 0.7。
进一步地， 所述轮盖的子午流道型线为抛物线， 表达式如下 ：上式中，h1 为长叶片的进口宽度， h2 为长叶片的出口宽度， D1 为长叶片的出口直径， D3 为 长叶片的进口直径。
本发明实施例还提供了一种离心风机， 该离心风机包括本发明实施例提供的上述 离心风机叶轮。
本发明实施例的有益效果包括 ：
本发明实施例提供的离心风机叶轮和包含该离心风机叶轮的离心风机， 采用后向 的长叶片和短叶片两种形式的叶片， 且长叶片和短叶片交替分布， 短叶片的进口直径等于 长叶片的进口直径， 短叶片设置于两个长叶片之间的进口处， 并且轮盖的子午流道型线在 长叶片和短叶片的进口到出口之间为光滑过渡的曲线， 不仅能够使用进口处的短叶片达到 分流的效果， 而且能够减少进口气流的压力脉动强度， 从源头上抑制了叶片流道后段回流 涡胚的形成， 使得气流面上压力脉动得到极大削弱， 从而达到显著的降噪效果。
进一步地， 本发明实施例提供的离心风机叶轮和包含该离心风机叶轮的离心风机 的长叶片和短叶片的叶型都采用圆弧型， 由于圆弧型与离心风机内部流动特征一致性相对 较好， 与现有技术相比， 更进一步减小气流对叶片的刚性冲击， 减少噪声。 附图说明
图 1 为现有技术中离心风机叶轮的叶片的结构示意图 ； 图 2 为本发明实施例提供的离心风机叶轮的整体结构示意图 ； 图 3 为本发明实施例提供的离心风机叶轮的叶片的结构示意图 ； 图 4 为本发明实施例提供的离心风机叶轮结构细节示意图 ； 图 5 为本发明实施例提供的离心风机叶轮的子午流道型线的示意图。具体实施方式
下面结合说明书附图， 对本发明实施例提供的一种离心风机叶轮及离心风机的具 体实施方式进行说明。 本发明实施例提供的离心风机叶轮， 如图 2 所示， 与现有技术类似， 包括 ： 轮毂 1、 叶片 2 和轮盖 3 几个部分， 叶片 2 安装于轮毂 1 和轮盖 3 之间， 所不同的是， 本发明实施例 对现有离心风机叶轮的叶片进行了改进， 图 3 是的本发明实施例提供的离心风机叶轮的叶 片的结构示意图， 从图 3 可以看出， 本发明实施例提供的离心风机叶轮提供了两种形式的 叶片， 即后向的长叶片 4 和后向的短叶片 5， 其中 ：
长叶片 4 的流向长度 ( 即流体从进口到出口沿着长叶片表面走过的距离， 若为直 线型长叶片， 近似等于长叶片从进口到出口之间的直线长度， 若为曲线型长叶片， 近似等于 长叶片从进口到出口之间的曲线长度的长度 ) 大于短叶片 5 的流向长度 ( 即流体从进口到 出口沿着短叶片表面走过的距离， 若为直线型短叶片， 近似等于短叶片从进口到出口之间
的直线长度， 若为曲线型短叶片， 近似等于短叶片从进口到出口之间的曲线长度的长度 ) ；
长叶片 4 和短叶片 5 在轮毂和轮盖之间沿周向交替分布， 即长叶片 - 短叶片 - 长 叶片 - 短叶片 -...... 的分布形式。
短叶片 5 的进口直径等于长叶片 4 的进口直径。
轮盖的子午流道型线在长叶片 4 或短叶片 5 的进口到出口之间为光滑过渡的曲线 ( 图 3 中未示意出 )。
下面对本发明实施例提供的上述离心风机叶轮的具体结构进行详细说明。
本发明实施例提供的离心风机叶轮在工作时， 沿顺时针方向旋转。
图 4 是本发明实施例提供的离心风机叶轮的结构细节图， 如图 4 所示， 本发明实施 例提供的离心风机叶轮的长叶片 4 和 / 或短叶片 5 的叶型可以是下述叶型之一 ：
圆弧型、 直线型、 抛物线型、 双曲线型以及其他常见线型等。
长叶片 4 和短叶片 5 的叶型可以相同， 也可以不同， 本发明实施例对此不做限定。
图 4 仅以长叶片 4 和短叶片 5 的叶型均采用圆弧型为例而已， 本领域技术人员可 以在图 4 的基础上， 推知其他常见线型对应的具体结构。
圆弧型由于与离心风机内部流动特征一致性相对较好， 离心风机流道内不易产生 分离涡， 因此， 在本发明实施例中， 离心风机叶轮优选采用圆弧型的长叶片和短叶片。 本发明实施例中， 长叶片 4 和短叶片 5 的进口直径相同， 如图 4 所示， 长叶片 4 的 出口直径 ( 即长叶片的出口边缘至离心风机轴心的距离的两倍 ) 为 D1， 进口直径 ( 即长叶 片的进口至离心风机轴心的距离的两倍 ) 为 D3 ； 短叶片 5 的出口直径 ( 即短叶片的出口边 缘至离心风机轴心的距离的两倍 ) 为 D2， 进口直径 ( 即短叶片的进口至离心风机轴心的距 离的两倍 ) 为 D3。
较佳地， 本发明实施例中， 长叶片 4 的出口直径 D1、 长叶片 4 的进口直径 D3、 短叶 片 5 的出口直径 D2 和短叶片 5 的进口直径 D3， 满足下式 ：
(D2-D3)/(D1-D3) ＝ 1/3 ～ 1/2 ；
从上式可以看出， 短叶片 5 的流向长度近似为长叶片 4 的流向长度的 1/3 ～ 1/2。
进 一 步 地， 对 于 长 叶 片 4 来 说， 其 出 口 直 径 D1 和 进 口 直 径 D3 满 足 ： D3/D1 ＝ 0.35 ～ 0.55。
较佳地， 如图 4 所示， 长叶片 4 的出口气流角 α 的取值范围为 35°～ 45°。
长叶片 4 和短叶片 5 在轮毂和轮盖之间， 可以均匀分布， 也可以采用非均匀分布的 形式， 较佳地， 如图 4 所示， 采用均匀分布的形式。
较佳地， 本发明实施例中， 长叶片 4 和短叶片 5 的数量分别在 10 ～ 16 的范围内， 换言之， 离心风机叶轮的叶片总数量在 20 ～ 32 的范围内。
较佳地， 本发明实施例提供的离心风机叶轮的长叶片 4 和短叶片 5 的叶型均采用 圆弧型的情况下， 长叶片 4 的圆弧半径 R1 与短叶片 5 的圆弧半径 R2 满足 ： R2/R1 ＝ 0.95 ～ 1.05。
长叶片 4 的出口直径 D1 与长叶片 4 的圆弧半径 R1 满足 ： R1/D1 ＝ 0.6 ～ 0.7。
图 5 所示的是本发明实施例提供的离心风机叶轮的子午流道型线的示意图， 图5 中， 轮盖的子午流道型线为 S1， 轮毂的子午流道型线为 S2， 在 S1 和 S2 之间是长叶片， 离心 风机的轴线为 S3， 长叶片 ( 或短叶片 ) 的进口宽度为 h1， 长叶片的出口宽度为 h2， R1′为
长叶片的出口直径 D1 的二分之一， R2′为长叶片 ( 或短叶片 ) 的进口直径 D3 的二分之一。
从图 5 中可以看出， 轮盖的子午流道型线为 S1 在长叶片 ( 或短叶片 ) 的进口和出 口之间是一条光滑的曲线， 这样的设计， 气流在子午面上难以发生流动分离， 从而可以从源 头上抑制涡胚产生， 使得在气流面上压力脉动得到极大的削弱， 从而达到较好的降噪效果。
较佳地， 本发明实施例中， 轮盖的子午流道型线采用抛物线， 该抛物线的表达式如 下：
上式中 ：h1 为长叶片的进口宽度， h2 为长叶片的出口宽度， D1 为长叶片的出口直径， D3 为 长叶片的进口直径。
当然， 本发明实施例提供的离心风机叶轮的轮盖的子午流道型线， 还可以采用其 他常见的曲线形状， 例如双曲线等， 本发明实施例对此不做限定。
本发明实施例还提供了一种离心风机， 该离心风机包含本发明实施例提供的上述 离心风机叶轮。该离心风机使用本发明实施例提供的离心风机叶轮作为其主要部件， 离心 风机叶轮与其他部件的结构关系， 可以参考现有离心风机内叶轮与其他部件的结构关系， 在此不再赘述。 本发明实施例提供的离心风机叶轮和包含该离心风机叶轮的离心风机， 采用后向 的长叶片和短叶片两种形式的叶片， 且长叶片和短叶片交替分布， 短叶片的进口直径等于 长叶片的进口直径， 短叶片设置于两个长叶片之间的进口处， 并且轮盖的子午流道型线在 长叶片和短叶片的进口到出口之间为光滑过渡的曲线， 不仅能够使用进口处的短叶片达到 分流的效果， 而且能够减少进口气流的压力脉动强度， 从源头上抑制了叶片流道后段回流 涡胚的形成， 使得气流面上压力脉动得到极大削弱， 从而达到显著的降噪效果。
进一步地， 本发明实施例提供的离心风机叶轮和包含该离心风机叶轮的离心风机 的长叶片和短叶片的叶型都采用圆弧型， 由于圆弧型与离心风机内部流动特征一致性相对 较好， 与现有技术相比， 更进一步减小气流对叶片的刚性冲击， 减少噪声。
通过本发明的较佳实施例的试验验证， 同等条件下本发明实施例的作业噪声可较 现有使用离心风机叶轮的离心风机下降 4dB ～ 6dB， 降噪效果显著。具体试验数据如下表 1：
表1
方案 现有方案 本发明实施例的方案
工作转速 (rpm) 2200 2200 噪声 (dB) 86.6 80.6显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。