径向叶轮

摘要

本发明涉及一种径向叶轮，包括彼此以一相互间距设置的第一端板(1，1’)和第二端板(2，2’)，其中，第一端板具有允许流入径向叶轮的开口(6)，以及包括设置在第一和第二端板之间的叶片(3)。为使径向叶轮获得最佳效率，径向叶轮包括叶片内侧部，其中，叶片(3)的弯曲部(R1)形成为在径向叶轮旋转时将动能带给流动颗粒，以及包括叶片外侧部，其中，叶片(3)的弯曲部(R2)形成为在径向叶轮旋转时不将动能带给流动颗粒。

权利要求

1.一种径向叶轮，包括：

彼此以一相互间距设置的第一和第二端板(1，1’，2，2’)，其中，第一端板(1，1’)具有允许流入径向叶轮的开口(6)，以及叶片(3)，该叶片设置在第一和第二端板(1，1’，2，2’)之间并与第一和第二端板接合，由此，叶片的外缘(7)以及第一和第二端板(1，1’，2，2’)限定允许从径向叶轮流出的开口，其特征在于，径向叶轮包括：叶片内侧部，其中，叶片(3)的第一弯曲部(R1)形成为在径向叶轮旋转时将动能带给流动颗粒，以及叶片外侧部，其中，叶片(3)的第二弯曲部(R2)形成为在径向叶轮旋转时不将动能带给流动颗粒；其中，叶片外侧部中的叶片(3)的第二弯曲部成形为使得U×Cu＝常量，其中，U是周缘速度，Cu是投射在周缘速度方向上的颗粒沿叶片的绝对速度。

2.根据权利要求1的径向叶轮，其特征在于，

在内侧部中，叶片(3)的第一弯曲部形成为使得叶片角随着与径向叶轮的旋转轴线(8)的距离的增加而增加，以及在外侧部中，叶片(3)的第二弯曲部形成为使得叶片角随着与径向叶轮的旋转轴线(8)的距离的增加而减小。

3.根据权利要求1或2的径向叶轮，其特征在于，内侧部转变为外侧部的位置的直径是D3，叶片外侧部的外径D2比D3大大约10％至20％。

4.根据权利要求3的径向叶轮，其特征在于，叶片外侧部的外径D2比D3大14％。

5.根据权利要求1的径向叶轮，其特征在于，在叶片外侧部的至少一部分中，端板(1’，

2’)之间的距离随着与径向叶轮的旋转轴线(8)之间的距离的增加而增加。

6.根据权利要求1的径向叶轮，其特征在于，第一端板的开口(6)的直径是D0，第一端板(1’)从直径D4处开始远离第二端板(2，2’)弯折，直径D4比D0大至少约20％。

7.根据权利要求1的径向叶轮，其特征在于，第一端板(1’)的外部与一垂直相交于径向叶轮的旋转轴线(8)的线(9)之间的夹角(α)是0°至40°。

8.根据权利要求1的径向叶轮，其特征在于，第二端板(2’)的外部与一垂直相交于径向叶轮的旋转轴线(8)的线(10)之间的夹角(β)是0°至45°。

9.根据权利要求1的径向叶轮，其特征在于，至少第一和第二端板(1，2，1’，2’)中最大的外径基本对应于叶片外侧部的外径(D2)。

10.根据权利要求1的径向叶轮，其特征在于，叶片(3)的外缘(7)在与径向叶轮的旋转轴线(8)一定距离处接合到第一端板(1，1’)，其中该距离大于叶片的外缘(7)接合到第二端板(2，2’)的位置与径向叶轮的旋转轴线(8)的距离。

说明书

径向叶轮

技术领域

[0001] 本发明涉及径向叶轮，尤其涉及径向叶轮的外侧部的成形。

背景技术

[0002] 已知形成具有端板的径向叶轮，该端板的外径大于叶轮的外径。这意味着，端板从径向叶轮的旋转轴线伸出得比叶片伸出得远，由此形成不包括叶片的外部空间。在该方案中，叶片形成为使得，当径向叶轮旋转时，叶片在其整个长度上将动能带给沿叶片流动的颗粒。

[0003] 没有叶片的外部空间形成旋转扩压器。在扩压器空间中，沿远离旋转轴线的方向，端板之间的距离可能增加。这有利于减小流速，由此，径向叶轮的出流速度减小。

[0004] 上述径向叶轮的缺点是，叶轮的性能不是最佳。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种新型的径向叶轮，该叶轮的性能比已知方案中的叶轮好。这通过以下方案来实现。

[0006] 本发明提供一种径向叶轮，包括：彼此以一相互间距设置的第一和第二端板，其中，第一端板具有允许流入径向叶轮的开口，以及叶片，该叶片设置在第一和第二端板之间并与第一和第二端板接合，由此，叶片的外缘以及第一和第二端板限定允许从径向叶轮流出的开口，其特征在于，径向叶轮包括：叶片内侧部，其中，叶片的第一弯曲部形成为在径向叶轮旋转时将动能带给流动颗粒，以及叶片外侧部，其中，叶片的第二弯曲部形成为在径向叶轮旋转时不将动能带给流动颗粒；其中，叶片外侧部中的叶片的第二弯曲部成形为使得U×Cu＝常量，其中，U是周缘速度，Cu是投射在周缘速度方向上的颗粒沿叶片的绝对速度。

[0007] 根据本发明，叶片的弯曲部形成为使得叶片内侧部和叶片外侧部分别包括这样的叶片，其中，叶片内侧部的叶片的弯曲部在径向叶轮旋转时将动能带给流动颗粒，而叶片外侧部的叶片的弯曲部在径向叶轮旋转时不将动能带给流动颗粒。因此，外侧部形成叶片的恢复部，该恢复部有利于改进径向叶轮的性能。

[0008] 在本发明的优选实施例中，在叶片外侧部的至少一部分中，端板之间的距离增加。因此，获得径向叶轮的较低的出流速度，这产生较高的效率并且径向叶轮更适于安装在设备中。可以通过相对于彼此弯曲或弯折一个端板或两个端板来增加端板之间的距离。由于外侧部中的叶片，弯折(程度)或夹角可以大于已知方案，而不会由于该弯折或夹角而使气流与端板的接触不稳定。

[0009] 在以下方案中描述了径向叶轮的优选实施例。

[0010] 优选地，在内侧部中，叶片的第一弯曲部形成为使得叶片角随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而增加，以及在外侧部中，叶片的第二弯曲部形成为使得叶片角随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而减小。

[0011] 优选地，内侧部转变为外侧部的位置的直径是D3，叶片外侧部的外径D2比D3大大约10％至20％。

[0012] 优选地，叶片外侧部的外径D2比D3大14％。

[0013] 优选地，在叶片外侧部的至少一部分中，端板之间的距离随着与径向叶轮的旋转轴线之间的距离的增加而增加。

[0014] 优选地，第一端板的开口的直径是D0，第一端板从直径D4处开始远离第二端板弯折，直径D4比D0大至少约20％。

[0015] 优选地，第一端板的外部与一垂直相交于径向叶轮的旋转轴线的线之间的夹角是0°至40°。

[0016] 优选地，第二端板的外部与一垂直相交于径向叶轮的旋转轴线的线之间的夹角是0°至45°。

[0017] 优选地，至少第一和第二端板中最大的外径基本对应于叶片外侧部的外径。

[0018] 优选地，叶片的外缘在与径向叶轮的旋转轴线一定距离处接合到第一端板，其中该距离大于叶片的外缘接合到第二端板的位置与径向叶轮的旋转轴线的距离。

附图说明

[0019] 下面通过示例并结合附图对本发明进行描述，其中：

[0020] 图1示出根据本发明实施例的径向叶轮的叶片的成形；

[0021] 图2更详细地示出图1的径向叶轮的叶片角；

[0022] 图3是表示图1和2的径向叶轮的叶片角与直径的关系的图表；

[0023] 图4是图1的径向叶轮的横截面；

[0024] 图5是根据本发明实施例的径向叶轮的横截面；

[0025] 图6是根据本发明实施例的径向叶轮的横截面。

具体实施方式

[0026] 图1示出根据本发明实施例的径向叶轮的成形。图1示出第一端板1和接合在该第一端板上的叶片3。图中省去了第二端板，以便从图中能够清楚地看到叶片的形状。当径向叶轮工作时，该径向叶轮绕旋转轴线8沿箭头5的方向旋转，由此通过第一端板1中的开口6实现入流，通过由叶片3的外缘7以及第一和第二端板限定的开口实现出流。

[0027] 图2更详细地示出图1的径向叶轮的叶片角，图3示出表示图1和2的径向叶轮的叶片角与直径的关系。

[0028] 径向叶轮被分成内侧部和外侧部，其中，内侧部和外侧部的过渡处形成在直径D3的位置。叶片的内侧部成形为当径向叶轮旋转时将动能带给流动颗粒。因此，类似于已知径向叶轮的成形可用于(叶片的)内侧部。在图中的示例中，这通过随着与径向叶轮的旋转轴线8的距离的增加而增加的叶片角来实现。从图3中可以看得最清楚，叶片角从位于内侧部直径D1处的入口角β1开始增加，直到在直径D3处获得最大的叶片角β3。从图中可以清楚地看出，叶片角是指，在给定的位置处，叶片弯曲部的切线与以径向叶轮的旋转轴线为中心且通过所述给定位置的假想圆的切线之间的夹角。

[0029] 在直径D3之后的外侧部，叶片的弯曲部形成为在径向叶轮旋转时不将动能带给流动颗粒。因此，在发生压力恢复的外侧部，(流动颗粒的)能量不增加。这意味着，从叶片的一个位置被携带到下一个位置的空气颗粒不从叶片接收能量。当U×Cu＝常量时，可获得叶片的这种没有效率的(inefficient)外侧部，其中，U是圆周速度，Cu是投射在圆周速度的方向上的颗粒的绝对速度。

[0030] 在图1至3示出的示例中，叶片3的外侧部设有弯曲部，其中，叶片角随着与径向叶轮的旋转轴线8的距离的增加而减小。从图3中可以看得最清楚，叶片角从直径D3处的角β3减小，直到在叶片的外缘7所处的直径D2处获得角β2。最终的出口角β2取决于从径向观察有多大的部分被保留用于叶片外侧部。

[0031] 在实践中，可以这样形成径向叶轮的叶片，即，叶片3成形为在内侧部根据第一半径R1弯曲，在外侧部根据第二半径R2弯曲。

[0032] 使用根据图1至3的径向叶轮执行的实际试验表明，利用如下的内侧部与外侧部的关系可获得好的性能，其中外侧部的外径D2比内侧部转变到外侧部的位置处的直径D3大10％至20％。当外径D2(比D3)大14％(D2＝1.14×D3)时，压力曲线比已知径向叶轮中的压力曲线大大约30％。

[0033] 图4是图1的径向叶轮的横截面视图。该图仅示出径向叶轮的上半部。图2示出彼此以一相互间距设置的第一和第二端板1和2，其中，第一端板1具有允许流入径向叶轮的开口6。如箭头所示，流动沿径向向外朝着叶片3的外缘7继续，该外缘与第一和第二端板1和2一起限定允许流出径向叶轮的开口。第二端板2优选包括定位在中央的紧固装置，以将径向叶轮紧固到致动器例如马达，径向叶轮可通过所述致动器绕旋转轴线8旋转。

[0034] 从图4中可以清楚地看到，端板1和2的外部(图4中的最上部)平行，由此，所述外部之间的距离保持恒定。在该示例中，端板的尺寸确定成使得，从径向观察，端板不延伸到叶片3的外缘7的外侧。由于这样的成形，(本发明的)径向叶轮没有已知径向叶轮中用作旋转扩压器的最外部的没有叶片的空间。从而，径向叶轮的外径相对于所获得的性能最佳地保持为较小。

[0035] 根据本发明，可行的是，第一端板1和/或第二端板2略微延伸到叶片3的外缘7的外侧。由此，在端板的最外部形成(直的、弯曲的或弯折的)边缘部，利用该边缘部可将结构制成足够地刚硬。在这种情况下，通常足够的是，端板的外径比叶片的外径D2大1％至2.5％，这对操作和结果的影响极小。

[0036] 从图4可以看出，第一端板1与叶片3的外缘7相交的位置A定位成比第二端板2与叶片3的外缘7相交的位置B距离径向叶轮的旋转轴线8更远。利用这种方案，可以影响叶片的外缘处的压力。当旋转轴线与叶片的外缘之间的径向距离不恒定时，外缘不同部位的压力可以以想要的方式被均衡。但是，根据本发明，这不是在所有实施例中都是必须的。代替将外缘7成形为台阶状(如图4所示)，外缘可以制成直的，其中，外缘可以平行于旋转轴线8(即，位置A和位置B位于与旋转轴线相同的距离处)，或者外缘是直的但是是倾斜的(没有台阶)，在这种情况下，位置A和位置B位于距离旋转轴线不同的距离处，如图4所示。类似于此的替换方案也可应用于图5和6中所示的实施例。

[0037] 本发明的径向叶轮也适用于风罩(静态扩压器)，该风罩用于将动态压力转变为静态压力。但是，在已知径向叶轮中，这没有以足够高的效率进行。由于本发明的径向叶轮执行总压力增加的较大部分，所以相比于安装在罩壳中的普通的叶轮，所述效率增加。

[0038] 图5是根据本发明实施例的径向叶轮的横截面。该图仅示出径向叶轮的上半部。图5中所示实施例的大部分对应于图4中的实施例，因此，下面通过这些实施例的区别来描述图5的实施例。

[0039] 在图5中，径向叶轮成形为使得，在叶片外侧部的至少一部分中，端板之间的距离随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而增加。这种距离的增加不是必须在整个外侧部进行，而是所述距离可以仅在外侧部的最外部开始增加。或者，所述距离可以在内部中尽可能早地开始增加。

[0040] 在图5的实施例中，端板1’和2之间的距离的增加这样来实现，即，第一端板相对于与径向叶轮的旋转轴线8垂直相交的线9以角α向外弯折。这样，从径向叶轮获得较低的出流速度，这产生较高的效率，并且该径向叶轮更适于安装在设备中。

[0041] 图5中示出的D0是第一端板1’的开口的直径。在实践中已证实优选的是，将第一端板向外弯折的开始点定位在直径D4处，该直径比D0大至少约20％(D4＞1.2×D0)。由于外侧部设有叶片3，所以角α可以制成比已知的方案中的大，而在端板1’的弯折处气流与端板1’不会不稳定地接触。在实践中，根据径向叶轮的尺寸，角α可以为0°至40°。其中在端板之间的距离从叶片外侧部开始的位置所处的直径处开始增加的方案已证明是有效的。在这例如D4＝D3时实现。但根据本发明，端板之间的距离可以在大于或小于叶片外侧部开始的位置所处的直径D4处开始增加。

[0042] 代替图5中具有直但以一角弯折的外部的第一端板1’，该部位可以弯曲远离第二端板2。

[0043] 图6是根据本发明实施例的径向叶轮的横截面。该图仅示出径向叶轮的上半部。图6中所示的实施例的大部分对应于图4中的实施例，因此，下面通过这些实施例的区别来描述图5的实施例。

[0044] 图6中示出的径向叶轮具有根据结合图5给出的描述形成的第一端板1’。与图5的实施例不同，图6中的第二端板2’也形成为使得其外部相对于线10以角β向外弯折，所述线10与径向叶轮的旋转轴线8垂直相交。由于两个端板都彼此远离地弯折或弯曲，所以端板之间的距离朝远离旋转轴线8的方向增加得更快。

[0045] 第二端板2’弯折开始的开始位置可以处于第一端板向外弯折开始的直径D4处。或者，第二端板可以在大于或小于第一端板开始向外弯折所处的直径D4处开始向外弯折。

[0046] 由于外部设有叶片，所以角β可以制成比已知方案中的大，而气流与第二端板2’在弯折处不会不稳定地接触。在实践中，根据径向叶轮的直径，角β可以是0°至40°。

[0047] 代替图6中具有直但以一角弯折的外部的第二端板2’，该端部可以弯曲远离第一端板1’。

[0048] 附图和相关描述仅用于通过示例来说明本发明，而不是将本发明的范围限于这些示例。对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的范围可以包括对这些示例的修改。