一种高静压后向多翼离心风机

技术领域

本发明涉及离心风机行业领域，特别涉及了一种高静压后向多翼离心风机。

背景技术

后向离心风机是一种环保设备配套风机，用在工厂通风、设备冷却和恒温等场景。近年来，随着社会对节能环保要求的不断提高，对环保设备配套风机的性能指标要求也日益提升。目前原始的环保设备配套风机普遍存在流量小时静压低、风机效率偏低等问题，难以满足社会及使用者的要求。因此高效、大流量的环保设备配套风机的开发被提上日程。

风机依靠叶轮产生气流，叶轮包括锥形前盘和后盘，前后盘上均布多个叶片，机壳减少风阻回收静压。

但是，现有的后向多翼离心风机叶轮结构和蜗壳形线不匹配，这样的机壳不利于风压的生成，气流容易在机壳内跟着叶轮旋转而消失，导致现有的后向多翼离心风机流量低、功耗高且静压低，这样就增加了用户的使用成本，现有的高静压后向多翼离心风机性能有待进一步优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高静压后向多翼离心风机，旨在解决现有技术中风机流量低、功耗高且静压低的问题。

为了达到上述的目的，本发明提供了一种高静压后向多翼离心风机，包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮和集流器，蜗壳的型线为螺旋蜗壳型线，蜗壳包括进风口，叶轮设置有前盘和后盘，后盘上环绕阵列有多个叶片，前盘的中部设置有吸风口，集流器包括依次连接且围闭形成进风口的连接部、缩口部和直线部，直线部的部分伸入前盘的吸风口内，叶片为沿平行于后盘轴向延伸的后向单圆弧结构，叶片安装时的进口角∠2为130-140°，叶片安装时的出口角∠3为70-90°，叶片包括前缘、尾缘、连接在前缘和尾缘的第一端之间的第一侧边和连接在前缘和尾缘的第二端之间的第二侧边，第一侧边为靠近进风口的侧边，第二侧边为远离进风口的侧边，在第一侧边与前缘之间设置有倒圆角，叶片的宽度由前缘向尾缘逐渐变小；

叶轮的所有叶片的外端所围成的外周圆的直径为φ1，叶轮的所有叶片的内端所围成的内周圆直径为φ2，蜗壳的内腔的宽度为L1，叶片的最大宽度为L2，叶片的最小宽度为L3；

叶片为弧形钣金式叶片，叶片的弧形的半径为R6，叶片的厚度为D1；

以无量纲计算，当φ1为335时，φ2为180-200，L1为125-140，L2为70-85，L3为50-60，R6为225-235，D1为15-20。

进一步地，当φ1为335时，φ2为190，L1为130，L2为77，L3为54，R6为227，D1为18，叶片安装时的进口角∠2为136°，叶片安装时的出口角∠3为80°，叶片数量为18个。

进一步地，以经过集流器的中轴线的平面对集流器进行截取，在截面上连接部和缩口部之间的夹角∠4为100-108°，直线部伸入叶轮的长度L6为3-5，直线部的长度L7为6-8，连接部呈圆环状且外周直径φ4为310-330，缩口部连接在连接部的内周并往蜗壳方向延伸，缩口部的直径逐渐缩小，缩口部最宽处的直径φ5为240-260，缩口部最窄处的半径R8为105-111，所述最宽处与最窄处的垂直距离L5为65-75；以经过叶轮的中轴线的平面对叶轮进行截取，在截面上前盘与后盘之间的夹角∠5为18-22°，吸风口的直径φ3为220-232。

进一步地，倒圆角的半径为R7，R7为18-22，倒圆角的弧长为29-33。

进一步地，倒圆角的半径R7为20，倒圆角的弧长为31，前缘的宽度L4为57，连接部和缩口部之间的夹角∠4为104°，直线部伸入叶轮的长度L6为4，直线部的长度L7为7，连接部外周直径φ4为320，缩口部最宽处的直径φ5为250，缩口部最窄处的半径R8为108，所述最宽处与最窄处的垂直距离L5为70，前盘与后盘之间的夹角∠5为20°，吸风口的直径φ3为226。

进一步地，蜗壳包括依次相切连接的第一扩压直线段、蜗舌段、第一弧线段、第二弧线段、第三弧线段、第四弧线段和第二扩压直线段；第一扩压直线段和第二扩压直线段围蔽形成出风口，第一弧线段、第二弧线段、第三弧线段和第四弧线段均非共圆心。

进一步地，以叶轮的圆心为坐标原点建立直角坐标系，当第二扩压直线段位于第二象限且平行于X轴时，且φ1为335时，第一弧线段的圆心O3坐标为（-14，-10）、半径R3为170-175，弧长为90-95，第二弧线段的圆心O4坐标为（1，-16）、半径R4为180-190，弧长为270-290，第三弧线段的圆心O1坐标为（19，33）、半径R1为230-240，弧长为310-330，第四弧线段的圆心O2坐标为（-23，18）、半径R2为270-290，弧长为360-375，第一扩压直线段与第一弧线段之间的夹角∠1为30-35°。

进一步地，以叶轮的圆心为坐标原点建立直角坐标系，当第二扩压直线段位于第二象限且平行于X轴时，且φ1为335时，第一弧线段的圆心O3坐标为（-14，-10）、半径R3为172，弧长为93，第二弧线段的圆心O4坐标为（1，-16）、半径R4为184，弧长为279，第三弧线段的圆心O1坐标为（19，33）、半径R1为234，弧长为318，第四弧线段的圆心O2坐标为（-23，18）、半径R2为277，弧长为364，第一扩压直线段与第一弧线段之间的夹角∠1为33°。

进一步地，当φ1为335时，蜗舌段的半径R5为12-17，弧长为37-42。

进一步地，当φ1为335时，蜗舌段的半径R5为15，弧长为39。

本发明所提供的一种高静压后向多翼离心风机，采用螺旋蜗壳形线，改善了气流在机壳内处堆积流，减小了叶轮圆周的流动损失，提高了风机有效流量范围及提高了风机效率；通过合理设计叶轮结构，提升大流量以保证叶轮有强力的做功能力，使静压提升时都能保证流量平稳下降，从而让风机有很宽工作范围；通过设计集流器的形状和大小，使整台风机有好的进风效果，使气流顺畅进入叶轮，从而风机静压和流量提升，静压提高使风机吸力好，便于快速吸收油烟，让人员有更好的工作环境。

附图说明

图1为本发明的一种高静压后向多翼离心风机部分剖切的结构示意图；

图2为蜗壳的结构示意图；

图3为叶轮部分剖切的结构示意图

图4为叶轮的侧视剖视图；

图5为对比例得出的测试数据下绘制的性能曲线图；

图6为测试例得出的测试数据下绘制的性能曲线图。

附图标记说明：

蜗壳1；集流器11；连接部111；缩口部112、直线部113；进风口114；出风口12；第一扩压直线段13；蜗舌段14；第一弧线段15；第二弧线段16；第三弧线段17；第四弧线段18；第二扩压直线段19；

叶轮2；叶片21；前缘211；倒圆角212；前盘22；后盘23；吸风口24。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作详细说明。

在本发明中，除另有明确规定和限定，当出现术语如“设置在”、“相连”、“连接”时，这些术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接或一体连接；可以是直接相连或通过一个或多个中间媒介相连。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。对于本发明中所出现的方向词，是为了能更好地对特征的特点及特征间的关系进行说明，应当理解的是，当本发明的摆放方向发生改变时，特征的特点及特征间的关系的方向也对应发生改变，因此方向词不构成对特征的特点及特征间的关系在空间内的绝对限定作用，仅起到相对限定作用。

请参阅图1-6，本发明提供一种高静压后向多翼离心风机，包括蜗壳1、设置在蜗壳内的叶轮2和集流器11，蜗壳1的型线为螺旋蜗壳型线，蜗壳1包括进风口114，叶轮2设置有前盘22和后盘23，后盘23上环绕阵列有多个叶片21，前盘22的中部设置有吸风口24，集流器11包括依次连接且围闭形成进风口114的连接部111、缩口部112和直线部113，直线部113的部分伸入前盘22的吸风口24内，叶片21为沿平行于后盘23轴向延伸的后向单圆弧结构，叶片21安装时的进口角∠2为130-140°，叶片安装时的出口角∠3为70-90°，优选叶片安装时的进口角∠2为136°，叶片安装时的出口角∠3为80°，叶片数量为18个。叶片包括前缘211、尾缘、连接在前缘和尾缘的第一端之间的第一侧边和连接在前缘和尾缘的第二端之间的第二侧边，第一侧边为靠近进风口114的侧边，第二侧边为远离进风口114的侧边，在第一侧边与前缘211之间设置有倒圆角212，叶片21的宽度由前缘211向尾缘逐渐变小；

叶轮2的所有叶片21的外端所围成的外周圆的直径为φ1，叶轮2的所有叶片21的内端所围成的内周圆直径为φ2，蜗壳1的内腔的宽度为L1，叶片21的最大宽度为L2，叶片21的最小宽度为L3；

叶片21为弧形钣金式叶片，叶片21的弧形的半径为R6，叶片21的厚度为D1；

以无量纲计算，当φ1为335时，φ2为180-200，L1为125-140，L2为70-85，L3为50-60，R6为225-235，D1为15-20。优选当φ1为335时，φ2为190，L1为130，L2为77，L3为54，R6为227，D1为18。经测试，在上述参数下的结构设置能够取得最佳的性能。

本发明采用无量纲的方式对该高静压后向多翼离心风机的结构参数进行说明，也即基于该无量纲的基础结构，在实际生产时可进行等比例缩放，该等比例缩放也落入本发明的保护范围。

通过上述技术方案，该种高静压后向多翼离心风机，通过设计集流器的形状和大小并合理设计叶轮2的结构及叶轮2的进出口角度，提升流量以保证叶轮2有强力的做功能力，使静压提升时都能保证流量平稳下降，从而让风机有很宽工作范围。经测试，这样的改进能够取得在流量较大时静压的绝对值和静压效率仍较高的效果，解决了现有技术中小流量时静压降低、功率下降快、流量下降明显、性能曲线不平稳和使用工况不宽的问题，且在大流量时仍能进行有效的抽吸作业；并且，采用螺旋蜗壳型线，改善气流在蜗壳内处堆积流，减小了叶轮2圆周的流动损失，提高了风机有效流量范围及提高风机效率，保证了风机效率不会过低，在小流量时仍能进行有效的抽吸作业。

基于上述的较宽工作范围的特性，把该种高静压后向多翼离心风机用于抽油烟机时，不管在大流量或小流量时都能满足抽油烟所需的性能参数要求，使抽油烟机也具有较宽的工作范围，满足更多的使用场景需求。

本实施例中，以经过集流器11的中轴线的平面对集流器11进行截取，在截面上连接部111和缩口部112之间的夹角∠4为100-108°，直线部113伸入叶轮2的长度L6为3-5，直线部113的长度L7为6-8，连接部111呈圆环状且外周直径φ4为310-330，缩口部112连接在连接部111的内周并往蜗壳1方向延伸，缩口部112的直径逐渐缩小，缩口部112最宽处的直径φ5为240-260，缩口部112最窄处的半径R8为105-111，所述最宽处与最窄处的垂直距离L5为65-75；以经过叶轮2的中轴线的平面对叶轮2进行截取，在截面上前盘22与后盘23之间的夹角∠5为18-22°，吸风口24的直径φ3为220-232。优选地，连接部111和缩口部112之间的夹角∠4为104°，直线部113伸入叶轮2的长度L6为4，直线部113的长度L7为7，连接部111外周直径φ4为320，缩口部112最宽处的直径φ5为250，缩口部112最窄处的半径R8为108，所述最宽处与最窄处的垂直距离L5为70，前盘22与后盘23之间的夹角∠5为20°，吸风口24的直径φ3为226。经测试，上述性能参数下，集流器11与叶轮2能更好地配合进行集流和导风。

本实施例中，倒圆角212的半径为R7，R7为18-22，倒圆角212的弧长为29-33。优选倒圆角212的半径R7为20，倒圆角的弧长为31，前缘的宽度L4为57。

本实施例中，如图2所示，蜗壳1包括依次相切连接的第一扩压直线段13、蜗舌段14、第一弧线段15、第二弧线段16、第三弧线段17、第四弧线段18和第二扩压直线段19；第一扩压直线段13和第二扩压直线段19围蔽形成出风口12，第一弧线段15、第二弧线段16、第三弧线段17和第四弧线段18均非共圆心。

本实施例中，以叶轮2的圆心为坐标原点建立直角坐标系，当第二扩压直线段19位于第二象限且平行于X轴时，且φ1为335时，第一弧线段15的圆心O3坐标为（-14，-10）、半径R3为170-175，弧长为90-95，第二弧线段16的圆心O4坐标为（1，-16）、半径R4为180-190，弧长为270-290，第三弧线段17的圆心O1坐标为（19，33）、半径R1为230-240，弧长为310-330，第四弧线段18的圆心O2坐标为（-23，18）、半径R2为270-290，弧长为360-375，第一扩压直线段13与第一弧线段15之间的夹角∠1为30-35°。

优选地，以叶轮2的圆心为坐标原点建立直角坐标系，当第二扩压直线19段位于第二象限且平行于X轴时，且φ1为335时，第一弧线段15的圆心O3坐标为（-14，-10）、半径R3为172，弧长为93，第二弧线段16的圆心O4坐标为（1，-16）、半径R4为184，弧长为279，第三弧线段17的圆心O1坐标为（19，33）、半径R1为234，弧长为318，第四弧线段18的圆心O2坐标为（-23，18）、半径R2为277，弧长为364，第一扩压直线段13与第一弧线段15间的夹角∠1为33°。

在本实施例中，当φ1为335时，蜗舌段14的半径R5为12-17，弧长为37-42。优选地，当φ1为335时，蜗舌段14的半径R5为15，弧长为39。本实施例中通过合理调整蜗舌段14的半径及弧长，能够有效减低出风口12风速，进而使该高静压后向多翼离心风机的全压静压效率更高。

为了对本实施例进行验证，采用传统的型号为CF-2.5A的多翼式离心通风机作为对比例，叶轮直径为250mm。同时，基于本实施例所提供的优选结构参数，并以叶轮2直径（也即多片叶片的最外端围成的外周圆直径）为335mm制得一种高静压后向多翼离心风机为测试例。对对比例和测试例进行性能测试，把测试结果换算成在大气压力为101325Pa，大气温度为20 ℃，介质密度为1.2 kg/m

表1

表2

从测试数据及性能曲线可看出，就对比例而言，整体的性能趋势是在叶轮功率提高的情况下，容积流量提高，全压和静压均下降，风机效率为先上升后下降，风机效率的最高点为54.6%。就测试例而言，整体的性能趋势也是在叶轮功率提高的情况下，容积流量提高，全压和静压均下降；风机效率也为先上升后下降，但风机效率的最高点为67.4%。就性能曲线对比来看，在相同的叶轮功率（也即轴功率）之下，测试例的风机效率普遍比对比例的风机效率高11-14个百分点，测试例的风机静压普遍比对比例的风机静压提升20-25个百分点，测试例的静压效率普遍比对比例的静压效率提升14-17个百分点。此外，就性能曲线对比来看，在对比例中，静压接近0时的容积流量仅约为2680Pa，而在测试例中，静压接近0时的容积流量约为3800Pa，因此，测试例的有效容积流量提高了40个百分点以上，测试例的流速更大。

在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。