本發(fā)明涉及葉輪,特別是風(fēng)機(jī)的葉輪,屬于流體葉輪機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在主動(dòng)抽吸空氣進(jìn)行過濾的頭戴式空氣凈化器中,需要使用風(fēng)扇工作來抽吸空氣進(jìn)入空濾層進(jìn)行空濾,過濾后的空氣供給人的口部、鼻部進(jìn)行呼吸。
湯斌洪(中國專利,口罩用軸流風(fēng)扇及其口罩,cn205446182u,公開日2016.08.10)設(shè)計(jì)的軸流風(fēng)扇雖然較普通的風(fēng)扇風(fēng)力增強(qiáng)了,能夠克服過濾層的阻力,方便呼吸有困難的兒童、年老體弱的老人佩戴空氣凈化器。然而,由于其采用的是軸流動(dòng)葉輪(即該發(fā)明專利中的軸流風(fēng)扇動(dòng)葉)+軸向?qū)~(即該發(fā)明專利中的軸流風(fēng)扇靜葉)的形式,在實(shí)際用戶使用后發(fā)現(xiàn)該形式的風(fēng)扇能夠?qū)崿F(xiàn)較大空氣量的輸送,但是,其能夠達(dá)到的風(fēng)壓仍然不足以完全克服過濾層(比如實(shí)際中使用的過濾棉)的阻力,特別是在霧霾嚴(yán)重時(shí),微小顆粒會(huì)很快堵塞過濾層而使得阻力更大,同時(shí)該形式的風(fēng)扇效率偏低。
解決以上風(fēng)壓不足問題的一個(gè)通用慣常方法是采用出氣蝸殼來進(jìn)行升壓,加裝出氣蝸殼的風(fēng)扇能夠達(dá)到較大的風(fēng)壓,但是由于出氣蝸殼的周向形狀不均勻,出氣口小,會(huì)導(dǎo)致空氣流量不足且出氣周向的出氣不均勻,而且會(huì)使得風(fēng)扇的工況范圍窄、效率低,耗能升高,這種情況必須相應(yīng)提高頭戴時(shí)空氣凈化器的電源容量,不僅增加成本,更會(huì)增加凈化器的重量而影響消費(fèi)者使用體驗(yàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明就是為了解決上述的問題的,目的在于提供一種將軸流動(dòng)葉輪和離心動(dòng)葉輪的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的風(fēng)扇,通過離心動(dòng)葉輪實(shí)現(xiàn)升壓過程,徑軸向的環(huán)形罩和軸向?qū)~使得出氣流量大,且出氣均勻,進(jìn)而使得整個(gè)風(fēng)扇的變工況范圍寬、效率高。
一種離心動(dòng)葉輪,與原動(dòng)機(jī)連接旋轉(zhuǎn),用于產(chǎn)生氣流,其特征在于,包括:環(huán)形基座;至少在環(huán)形基座的一面上環(huán)繞設(shè)置的多個(gè)離心葉片,其中,離心葉片為等高等厚的弧形葉片,離心葉片靠近環(huán)形基座的內(nèi)環(huán)面的一端為入口端,靠近外環(huán)面的一端為出口端,離心葉片的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的。
本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪,還可以具有這樣的特征,其特征在于:其中,離心葉片的厚度是沿中弧線均勻等厚分布的。
本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪,還可以具有這樣的特征,其特征在于:其中,離心葉片的入口端為圓弧形,出口端為尖端的銳角。
本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪,還可以具有這樣的特征,其特征在于:其中,離心葉片的出口端和環(huán)形基座的外環(huán)面平齊。
本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪,還可以具有這樣的特征,其特征在于:其中,環(huán)形基座的內(nèi)環(huán)面邊緣設(shè)置有環(huán)形突起殼,該環(huán)形突起殼設(shè)置在與離心葉片相同的一面上。
本發(fā)明還提供一種葉片組件,與原動(dòng)機(jī)連接旋轉(zhuǎn),用于產(chǎn)生氣流并均勻的排出,其特征在于,包括:軸向?qū)~,具有中心環(huán)和在該中心環(huán)的外壁上環(huán)繞設(shè)置的多個(gè)軸向?qū)~片;環(huán)形罩,呈中間突起的環(huán)形,和軸向?qū)~配合且固定連接;以及上述的離心動(dòng)葉輪,設(shè)置在環(huán)形罩和軸向?qū)~之間的空間內(nèi),經(jīng)由離心動(dòng)葉輪后的高速高壓氣流在經(jīng)過軸向?qū)~后被降速增壓后從軸向?qū)~的多個(gè)軸向?qū)~片的間隙中排出。
本發(fā)明提供的葉片組件,還可以具有這樣的特征,其特征在于:其中,軸向?qū)~片還包括外環(huán)片,其與環(huán)形罩固定連接,軸向?qū)~片連接中心環(huán)的一端為根部,另一端為葉尖部,軸向?qū)~片的切線角從其根部到葉尖部是線性均勻減小的,外環(huán)片套在多個(gè)軸向?qū)~片上且與葉尖部連接。
本發(fā)明提供的葉片組件,還可以具有這樣的特征,其特征在于:其中,軸向?qū)~片的轉(zhuǎn)折角為10~20度,環(huán)形罩整體呈喇叭形,其進(jìn)口面積小于出口面積。
本發(fā)明提供的葉片組件,還可以具有這樣的特征,其特征在于還包括:后蓋板,設(shè)置在軸向?qū)~上,與環(huán)形罩相配而將環(huán)形基座的中空部分覆蓋起來。
本發(fā)明還提供一種風(fēng)扇,用于固定安裝在安裝部件上,產(chǎn)生氣流并均勻的排出,其特征在于,包括:固定設(shè)置在安裝部件上的原動(dòng)機(jī),具有輸出軸;上述的葉片組件,其具有的離心動(dòng)葉輪和輸出軸連接,葉片組件所具有的環(huán)形罩的的外邊緣上設(shè)置有安裝件,用于組裝銜接。
發(fā)明作用與效果
根據(jù)本發(fā)明所提供的離心動(dòng)葉輪,由于具有環(huán)形基座和環(huán)繞設(shè)置在環(huán)形基座的一面上的多個(gè)離心葉片,離心葉片的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的,通過多個(gè)離心葉片的高速旋轉(zhuǎn)對(duì)吸入的氣體做功來轉(zhuǎn)化為高速流動(dòng)的氣體,在相鄰的離心葉片之間的空隙是隨著氣流的流動(dòng)方向而越來越大的,這樣在流動(dòng)的過程中高速流動(dòng)的空氣的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為高壓的勢(shì)能,即高速流動(dòng)的空氣從上述的間隙流出后就獲得了高壓。另一面,由于空隙是逐漸變大的,所以氣流比較平穩(wěn),對(duì)應(yīng)的高速旋轉(zhuǎn)過程中的擾動(dòng)也比較小,氣流更均勻。
根據(jù)本發(fā)明所提供的葉片組件,由于具有上述的離心動(dòng)葉輪和軸向?qū)~以及環(huán)形罩,這三者彼此形成的空氣流道包括進(jìn)氣段、離心動(dòng)葉輪、徑軸向的環(huán)形罩以及軸向?qū)~這四個(gè)部分。
其中,進(jìn)氣段為風(fēng)扇進(jìn)氣口到離心動(dòng)葉輪進(jìn)口部分,旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)葉輪在進(jìn)口形成持續(xù)的負(fù)壓將經(jīng)由環(huán)形罩的軸向流動(dòng)的空氣源源不斷的吸入,通過進(jìn)氣段進(jìn)入到離心動(dòng)葉輪中,減少了流道空氣阻力。
離心動(dòng)葉輪將高速運(yùn)動(dòng)的空氣的機(jī)械能加載到空氣,使離心動(dòng)葉輪的出口的空氣壓力能和速度動(dòng)能大幅增加,并將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力勢(shì)能從而進(jìn)一步提高出口空氣的風(fēng)壓。
徑軸向的環(huán)形罩的圓弧形的光滑內(nèi)壁將離心動(dòng)葉輪的出口徑向流動(dòng)的空氣圓滑的轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng),在該罩頭中高速高壓的空氣能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步地降速增壓,使出氣均勻、柔和。
從環(huán)形罩出來的軸向流動(dòng)的空氣進(jìn)入軸向?qū)~,在多個(gè)軸向?qū)~片的作用下,被進(jìn)一步地降低速度和改變方向而變?yōu)檩S向流動(dòng),最后在穿過過濾層后均勻、柔和地被輸送到穿戴式空氣凈化器里面。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的風(fēng)扇的三維示意圖;
圖2為圖1的另一方向的視圖;
圖3為本發(fā)明的風(fēng)扇的剖視圖;
圖4為圖3的另一方向的視圖;
圖5為本發(fā)明的風(fēng)扇中的后蓋板和軸向?qū)~的示意圖;
圖6為本發(fā)明的風(fēng)扇中的環(huán)形罩的示意圖;
圖7為本發(fā)明的風(fēng)扇中的離心動(dòng)葉輪的示意圖;
圖8為本發(fā)明的單個(gè)離心葉片的橫截面示意圖;以及
圖9為本發(fā)明的風(fēng)扇的空氣流道示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的風(fēng)扇的具體結(jié)構(gòu)作具體闡述。
實(shí)施例
圖1為本發(fā)明的風(fēng)扇的三維示意圖。
圖2為圖1的另一方向的視圖。
圖3為本發(fā)明的風(fēng)扇的剖視圖。
圖4為圖3的另一方向的視圖。
如圖1-4所示,風(fēng)扇1包括原動(dòng)機(jī)(圖中未顯示)和葉片組件100,原動(dòng)機(jī)的輸出軸和葉片組件連接。本實(shí)施例中風(fēng)扇為適用于頭戴式空氣凈化器的小型風(fēng)扇,對(duì)應(yīng)的,原動(dòng)機(jī)選用永磁直流電機(jī),其定子是線圈,轉(zhuǎn)動(dòng)部份是磁體殼(就是個(gè)人計(jì)算機(jī)的cpu的散熱風(fēng)扇所用的微型電機(jī))。
如圖2、3、4所示,葉片組件100包括軸向?qū)~10、環(huán)形罩20、離心動(dòng)葉輪30以及后蓋板40。
圖5為本發(fā)明的風(fēng)扇中的后蓋板和軸向?qū)~的示意圖。
軸向?qū)~10,具有圓形的中心環(huán)11和環(huán)繞設(shè)置在該中心環(huán)11的外壁上的多個(gè)軸向?qū)~片12和外環(huán)片13。
如圖5所示,中心環(huán)11的外壁上均勻設(shè)置有同扭向的8個(gè)軸向?qū)~片12。軸向?qū)~片12連接中心環(huán)11的外壁的一端為根部,另一端為葉尖部。軸向?qū)~片12的切線角從其根部到葉尖部是線性均勻減小的,裝折角(根部的切線角和葉尖部切線角的差值)為10-20度,本實(shí)施例中為15度。
圓形的外環(huán)片13套在軸向?qū)~片12上且與葉尖部連接,如圖5所示。本實(shí)施例中外環(huán)片13上均勻環(huán)繞設(shè)置有3個(gè)通孔,用于安裝固定。
圖6為本發(fā)明的風(fēng)扇中的環(huán)形罩的示意圖。
如圖3、4所示,環(huán)形罩20的外邊緣上設(shè)置有和外環(huán)片13上的通孔配合的安裝柱,這三個(gè)安裝柱穿過通孔后將環(huán)形罩20和軸向?qū)~10連接在一起。
如圖6所示,圓形的環(huán)形罩20呈中間突起的環(huán)形,整體呈喇叭形,其進(jìn)口面積小于出口面積,中空部分的圓形的進(jìn)口和中心環(huán)11是共軸的。環(huán)形罩20的進(jìn)口和出口使用圓弧形的曲線面過渡連接,同時(shí)內(nèi)壁也加工為光滑的。其邊緣部分環(huán)繞設(shè)置有3個(gè)安裝柱21和外環(huán)片13上的3個(gè)通孔相配合固定,用于將環(huán)形罩20、軸向?qū)~10組裝銜接起來并安裝到安裝部件上。
圖7為本發(fā)明的風(fēng)扇中的離心動(dòng)葉輪的示意圖。
如圖3、4所示,圓形的離心動(dòng)葉輪30設(shè)置在環(huán)形罩20和軸向?qū)~10之間的空間內(nèi)。
如圖7所示,離心動(dòng)葉輪30具有環(huán)形基座31、環(huán)形突起殼32、多個(gè)離心葉片33。
環(huán)形基座31,為圓環(huán)形的薄片。
環(huán)形突起殼32,呈圓桶形,設(shè)置在靠近環(huán)形罩20的進(jìn)口的一面上,封閉底面面靠近環(huán)形罩20的進(jìn)口的方向,而開口面背離環(huán)形罩20的進(jìn)口的方向。本實(shí)施例中如圖7所示,封閉底面是平面,也可以設(shè)計(jì)為凸起的圓弧面。
該環(huán)形突起殼32與后蓋板40相對(duì),兩者之間的空腔即為固定設(shè)置原動(dòng)機(jī)的空間,本實(shí)施例中,作為原動(dòng)機(jī)100的微型永磁直流電機(jī)就是固定設(shè)置在后蓋板上的,電機(jī)的圓柱形轉(zhuǎn)子即磁體殼套入環(huán)形突起殼32內(nèi),而電機(jī)的定子即線圈與后蓋板40固定連接。
環(huán)繞設(shè)置在環(huán)形基座31的一面上的至少多個(gè)離心葉片33,本實(shí)施例中離心葉片是設(shè)置在靠近環(huán)形罩20的進(jìn)口的一面上的(即設(shè)置在與環(huán)形突起殼32相同的一面上),數(shù)目為37個(gè)。作為一種優(yōu)化,本實(shí)施例的離心葉片也可以設(shè)置在環(huán)形基座31的背離環(huán)形罩20的一面上,或是兩面都設(shè)置。
圖8為本發(fā)明的單個(gè)離心葉片的橫截面示意圖。
進(jìn)一步,如圖8所示,離心葉片33為等高等厚的弧形葉片,37個(gè)離心葉片37的環(huán)形方向是相同的。圖中的虛線表示的中弧線的兩側(cè)是等厚的即離心葉片33的厚度是沿中弧線均勻等厚分布的。
離心葉片33靠近環(huán)形基座31的內(nèi)環(huán)面的一端為入口端,靠近外環(huán)面的一端為出口端,離心葉片33的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的。離心葉片的入口端為圓弧形,出口端為尖端的銳角,出口端和環(huán)形基座10的外環(huán)面平齊。
后蓋板40,呈圓形,如圖2、3、4、5所示,設(shè)置在軸向?qū)~10上,與環(huán)形罩20同軸而將環(huán)形基座31的的邊緣部分固定連接,而將環(huán)形基座31的中空部分覆蓋起來。
圖9為本發(fā)明的風(fēng)扇的空氣流道示意圖。
下面結(jié)合圖9的空氣流道示意圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的風(fēng)扇的工作原理。
如圖9所示,空氣流道包括進(jìn)氣段a、離心動(dòng)葉輪部分b、徑軸向的環(huán)形罩部分c以及軸向?qū)~部分d這四個(gè)部分。
首先,進(jìn)氣段a為風(fēng)扇進(jìn)口(環(huán)形罩的進(jìn)口)到離心動(dòng)葉輪進(jìn)口部分(離心葉片的入口端),旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)葉輪在進(jìn)口形成持續(xù)的負(fù)壓將經(jīng)由環(huán)形罩的軸向流動(dòng)的空氣源源不斷的吸入,通過進(jìn)氣段進(jìn)入到離心動(dòng)葉輪中,減少了流道空氣阻力。
離心動(dòng)葉輪將高速運(yùn)動(dòng)的空氣的機(jī)械能加載到空氣,使離心動(dòng)葉輪的出口的空氣壓力能和速度動(dòng)能大幅增加,并將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力勢(shì)能從而進(jìn)一步提高出口空氣的風(fēng)壓。
徑軸向的環(huán)形罩的圓弧形的光滑內(nèi)壁將離心動(dòng)葉輪的出口徑向流動(dòng)的空氣圓滑的轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng),在該罩頭中高速高壓的空氣能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步地降速增壓,使出氣均勻、柔和。
從環(huán)形罩出來的軸向流動(dòng)的空氣進(jìn)入軸向?qū)~,在多個(gè)軸向?qū)~片的作用下,被進(jìn)一步地降低速度和改變方向而變?yōu)檩S向流動(dòng),最后均勻、柔和地輸出空氣流。
實(shí)施例的作用和有益效果
根據(jù)本實(shí)施例所提供的離心動(dòng)葉輪,由于具有環(huán)形基座和環(huán)繞設(shè)置在環(huán)形基座的一面上的多個(gè)離心葉片,離心葉片的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的,通過多個(gè)離心葉片的高速旋轉(zhuǎn)對(duì)吸入的氣體做功來轉(zhuǎn)化為高速流動(dòng)的氣體,在相鄰的離心葉片之間的空隙是隨著氣流的流動(dòng)方向而越來越大的,這樣在流動(dòng)的過程中高速流動(dòng)的空氣的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為高壓的勢(shì)能,即高速流動(dòng)的空氣從上述的間隙流出后就獲得了高壓。另一面,用于空隙是逐漸變大的,所以氣流比較平穩(wěn),對(duì)應(yīng)的高速旋轉(zhuǎn)過程中的擾動(dòng)也比較小,氣流更均勻。
根據(jù)本發(fā)明所提供的葉片組件,由于具有上述的離心動(dòng)葉輪和軸向?qū)~以及環(huán)形罩,這三者彼此形成的空氣流道包括進(jìn)氣段、離心動(dòng)葉輪、徑軸向的環(huán)形罩以及軸向?qū)~這四個(gè)部分。
其中,進(jìn)氣段為風(fēng)扇進(jìn)氣口到離心動(dòng)葉輪進(jìn)口部分,旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)葉輪在進(jìn)口形成持續(xù)的負(fù)壓將經(jīng)由環(huán)形罩的軸向流動(dòng)的空氣源源不斷的吸入,通過進(jìn)氣段進(jìn)入到離心動(dòng)葉輪中,減少了流道空氣阻力。
離心動(dòng)葉輪將高速運(yùn)動(dòng)的空氣的機(jī)械能加載到空氣,使離心動(dòng)葉輪的出口的空氣壓力能和速度動(dòng)能大幅增加,并將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力勢(shì)能從而進(jìn)一步提高出口空氣的風(fēng)壓。
徑軸向的環(huán)形罩的圓弧形的光滑內(nèi)壁將離心動(dòng)葉輪的出口徑向流動(dòng)的空氣圓滑的轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng),在該罩頭中高速高壓的空氣能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步地降速增壓,使出氣均勻、柔和。
從環(huán)形罩出來的軸向流動(dòng)的空氣進(jìn)入軸向?qū)~,在多個(gè)軸向?qū)~片的作用下,被進(jìn)一步地降低速度和改變方向而變?yōu)檩S向流動(dòng),最后在穿過過濾層后均勻、柔和地被輸送到穿戴式空氣凈化器里面。