離心風葉、離心風機以及出風設備的制作方法
1.本發明涉及風葉技術領域，尤其涉及離心風葉、離心風機以及出風設備。
背景技術：
2.多翼離心風機是離心風機的一種，因該風機采用的葉輪為多翼式風葉，其工作原理和常規離心風機相同，但風葉的葉片數量一般多于常規離心風機，多翼離心風機具有壓力系數高、流量系數大及噪音較低等特點，廣泛應用于空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風。根據風葉使用材料的不同，可將多翼離心風葉分為金屬和非金屬兩種，金屬風葉強度好，可運行轉速高，但由于金屬風葉無法進行翼型設計，噪音較大；非金屬風葉可以進行翼型設計，噪音小、流動分離少，但非金屬風葉強度差，可運行轉速較低。
3.多翼離心風機運轉時，葉片受到風葉運轉產生的離心力，同時，由于高速旋轉的離心風葉將氣體加速并改變流向，使得葉片受到較大的沖擊力，非金屬離心風葉的強度較低，通常無法承受高轉速的沖擊力，一般對于多翼離心風機的風葉強度要求較高的應用場景均使用金屬風葉，而使用金屬風葉就意味無法保證更為優秀的噪聲指標，隨著市場競爭的加劇，使用強度較好的金屬風葉已無法滿足用戶對于產品的噪聲要求。
4.為了提高非金屬離心風葉的葉片強度，常規做法是在進風段葉片外緣設計風圈，葉片的端部外緣連接在風圈上，該位置應力集中、結構薄弱，只能滿足低轉速時的風葉強度，轉速較高時，葉片與風圈之間的連接位置極易發生斷裂，導致非金屬離心風葉的轉速適用范圍非常有限。
5.因此，如何設計有效提高葉片強度及可靠性的離心風葉是業界亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
6.為了解決現有離心風葉強度低的缺陷，本發明提出離心風葉、離心風機以及出風設備，該離心風葉在葉片的端部與風圈的連接處增加延長結構，對延長結構進行仿生強化設計，有效解決葉片與風圈接觸位置結構薄弱、應力集中的問題，提高離心風葉的強度及可運行轉速。
7.本發明采用的技術方案是，設計離心風葉，包括：葉片組、和風圈，葉片組的葉片圍繞的軸線間隔排布，葉片的兩端分別是安裝端和加強端，安裝端連接在上，加強端的外緣連接在風圈上，加強端與風圈之間還連接有延長結構，延長結構的尺寸從加強端向風圈逐漸增大。
8.優選的，葉片的加強端到安裝端之間的長度為l，延長結構沿葉片長度方向的總長度為k，k的取值范圍為0.05
×
l～0.08
×
l。
9.優選的，延長結構設有與風圈貼合接觸的支撐面，支撐面的中間位置沿風圈的徑向方向的厚度為n，支撐面兩側的邊線長度分別是e、f，n、e以及f的數值相同，且n、e以及f的取值范圍為0.4
×
(d-c)～0.6
×
(d-c)；其中，d為風圈的外緣半徑，c為葉片的外緣半徑。
10.優選的，葉片的加強端到安裝端之間的長度為l，風圈沿其軸向的高度為s，葉片除去與風圈接觸部分之后的剩余長度為z，z＝l-s。
11.優選的，相鄰兩個葉片之間的空腔形成葉道，葉道的外緣為出口，出口靠近風圈處的寬度為y，出口靠近處的寬度為x；延長結構的兩側設有延伸到出口處的側翼部，側翼部與出口的重疊部分為擋風區，擋風區的長度為p，擋風區的寬度為q；
12.優選的，單個葉道的出口面積為0.5
×
(x+y)
×
(l-s)，擋風區的面積近似值為0.5
×
p
×
q，0.5
×
p
×
q≤0.005
×
(x+y)
×
(l-s)。
13.優選的，延長結構設有連接在葉片與風圈之間的外表面，外表面與風圈的接觸位置形成第一型線，外表面與葉片的接觸位置形成第二型線，第一型線的長度為h，第二型線的長度為g；
14.相鄰兩個葉片之間的空腔形成葉道，葉道的外緣為出口，出口靠近風圈處的寬度為y；
15.h的取值范圍為g的取值范圍為g的取值范圍為
16.其中，c為葉片的外緣半徑，m為葉片組的葉片數量。
17.優選的，延長結構設有連接在葉片與風圈之間的外表面，外表面兩側的邊線分別是第三型線和第四型線，第三型線和第四型線對稱分布；相鄰兩個葉片之間的空腔形成葉道，葉道的外緣為出口，出口靠近風圈處的寬度為y，第三型線和第四型線的半徑均為b，b的取值范圍為0.45
×
y～0.55
×
y。
18.在一些實施例中，離心風葉為多翼式離心風葉，每個葉片的加強端均設有延長結構。
19.在一些實施例中，離心風葉采用非金屬材料制作。
20.本發明還提出了離心風機，包括：蝸殼、安裝在蝸殼內的上述離心風葉、以及驅動離心風葉轉動的電機，該離心風機可以是單進口離心風機或者雙進口離心風機。
21.本發明還提出了出風設備，其具有上述的離心風葉。
22.在一些實施例中，出風設備為空調系統。
23.與現有技術相比，本發明通過在葉片的端部與風圈的連接處增加延長結構，對延長結構的形狀及尺寸進行仿生強化設計，在不影響風機風量的情況下，有效提升葉片與風圈連接處的強度，提高離心風葉的強度及可運行轉速。
附圖說明
24.下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明，其中：
25.圖1是本發明離心風葉的立體圖；
26.圖2是圖1中a處的延長結構放大圖；
27.圖3是本發明葉片與風圈連接處的剖面圖；
28.圖4是本發明延長結構的俯視圖；
29.圖5是本發明葉道出口的尺寸標注圖；
30.圖6是本發明延長結構的主視圖；
31.圖7是本發明離心風機的立體圖。
具體實施方式
32.為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利，并不用于限定本專利。
33.本發明提出的延長結構設計在離心風葉中，例如多翼式離心風葉，多翼式離心風葉的葉片進行翼型設計之后，噪音小、流動分離少，但是葉片加工困難、精度要求高，金屬風葉無法滿足該加工條件，因此對于多翼式離心風葉的噪聲要求較高的應用場景一般使用非金屬風葉，雖然非金屬風葉的葉片與風圈之間的連接位置比較薄弱，但是通過在該連接位置增加延長結構，可以明顯降低應力值，提升離心風葉的最高可運行轉速，實現保證低噪音水平的同時，增強非金屬離心風葉的強度，提升非金屬離心風葉的可運行轉速及可靠性。
34.具體來說，如圖1、2所示，離心風葉1包括：葉片組、14和風圈13，葉片組位于14的邊緣，葉片組由多個形狀相同的葉片11構成，葉片組的葉片11圍繞14的軸線間隔排布，葉片11的兩端分別是安裝端111和加強端112，安裝端111連接在14上，加強端112的外緣連接在風圈13上，加強端112與風圈13之間還連接有延長結構12，延長結構12的尺寸從加強端112向風圈13逐漸增大，通過延長結構12提升加強端112與風圈13連接位置的強度，防止其因轉速高而斷裂，進而有效增大非金屬離心風葉的可運行轉速。應當理解的是，實際應用中，為了更好提高離心風葉的強度，延長結構12的數量與葉片數量m保持一致，即每個葉片11的加強端112均設有延長結構。
35.延長結構12的形狀使用類似于鰩魚翼狀硬鰭的仿生強化設計，以下對延長結構12的尺寸及形狀進行詳細說明。
36.如圖3至5所示，葉片11的加強端112到安裝端111之間的長度為l，延長結構12沿葉片長度方向的總長度為k，k的取值范圍為0.05
×
l～0.08
×
l，延長結構12設有與風圈13貼合接觸的支撐面，支撐面的中間位置沿風圈13的徑向方向的厚度為n，延長結構12的厚度從加強端112向風圈13逐漸增加，延長結構12設有連接在葉片11和風圈13之間的外表面，從延長結構12的側面來看，延長結構12的外表面為斜面。支撐面兩側的邊線長度分別是e、f，n、e以及f的數值相同，即支撐面各處在沿風圈13的徑向方向的厚度均一致，以保證離心風葉1轉動時延長結構各處的受力平衡，提高風葉強度。n、e以及f的取值范圍為0.4
×
(d-c)～0.6
×
(d-c)，d為風圈的外緣半徑，c為葉片的外緣半徑，此范圍內的延長結構12受力性能最佳。
37.葉片11的加強端112到安裝端111之間的長度為l，風圈13沿其軸向的高度為s，葉片11除去與風圈13接觸部分之后的剩余長度為z，zl-s，即加強端112的端面與風圈13的端面平齊，風圈13與葉片11的連接面積大，提高連接處的結構強度，且不會對離心風葉1的外觀造成影響。相鄰兩個葉片11之間的空腔形成葉道15，葉道15的外緣為出口，葉道15中的氣流從出口處流出，出口靠近風圈處的寬度為y，出口靠近處的寬度為x，單個葉道15的出口面積為0.5
×
(x+y)
×
(l-s)，延長結構12的兩側設有延伸到出口處的側翼部，設計側翼部使得延長結構能夠承受更大的沖擊力，葉片11與風圈13之間的連接更可靠、強度更高。
38.延長結構12可為圓弧形、直線段或者是樣條曲線，通過仿真計算得出，不同形狀的延長結構12對于增加風葉強度，均有一定作用。但是，由于側翼部位于葉道15的出口處，側
翼部與出口的重疊部分為擋風區，擋風區的長度為p，擋風區的寬度為q，擋風區的面積近似值為0.5
×
p
×
q，擋風區會在一定程度上阻礙出口的氣流流出，因此擋風區的面積大小會對風量產生一定影響，為了在增加風葉強度的同時保證風葉的風量，擋風區面積近似值的取值范圍為0.5
×
p
×
q≤0.005
×
(x+y)
×
(l-s)，以此為側翼部的設計原則能夠同時滿足強度和風量的要求。
39.如圖6所示，延長結構12的外表面與風圈13的接觸位置形成第一型線121，延長結構12的外表面與葉片11的接觸位置形成第二型線123，第一型線121的長度為h，第二型線123的長度為g，第一型線121的長度h大于第二型線123的長度g，h的取值范圍為123的長度為g，第一型線121的長度h大于第二型線123的長度g，h的取值范圍為g的取值范圍為其中，c為葉片11的外緣半徑，m為葉片組的葉片數量。由于第一型線121的長度g和第二型線123的長度h直接影響延長結構12的外表面面積，而延長結構12的外表面一部分——側翼部會延伸到出口處，該部分的面積大小直接關系到風葉的強度和風量，因此必須將第一型線121的長度g和第二型線123的長度h限定在適當范圍可以降低對葉道15的影響，保證離心風葉的風量，同時又能起到提升離心風葉強度的作用。
40.延長結構12的外表面兩側的邊線分別是第三型線122和第四型線124，第三型線122和第四型線124對稱分布，第一型線121、第二型線123、第三型線122以及第四型線124共同圍成延長結構12的外表面，第三型線122和第四型線124的形狀決定延長結構12的側翼部形狀，進而影響擋風區的面積，因此其尺寸也直接關系到風葉的強度和風量，在一些實施例中，第三型線122和第四型線124為圓弧，且該圓弧的半徑均為b，b的取值范圍為0.45
×
y～0.55
×
y，以避免側翼部面積過大影響葉道的出風，或者側翼部面積過小無法起到提升風葉強度的作用。
41.以非金屬多翼離心風葉進行舉例說明，發明人通過對改進之后的離心風葉進行實驗統計得出，相較于常規多翼離心風葉，相同轉速時，葉片11與風圈13接觸位置的應力值降低41.5％，離心風葉的最高可運行轉速提升30.5％，常規離心風葉的應力值max計算結果為15.57mpa，仿生強化高強度離心風葉的應力值max計算結果為9.114mpa，因此本發明對于離心風葉的強度具有明顯提升效果。
42.如圖7所示，本發明還提出了離心風機，包括：蝸殼3、安裝在蝸殼3內的上述離心風葉1、以及驅動離心風葉1轉動的電機2，離心風葉1通過螺栓與電機2進行連接，再通過螺栓固定到蝸殼3上，共同組成整個離心風機，該離心風機可以是單進口離心風機或者雙進口離心風機，即上述離心風葉1不僅適用在單進口離心風機中，同樣適用于雙進口離心風機。離心風機運轉時，氣流從進口進入離心風葉1，再從葉道15流出進入蝸殼3，最后從蝸殼3的出風口31送出。
43.本發明針對離心風機不同葉輪直徑、轉速及風量需求，通過增加葉片與風圈接觸位置的延長結構，對延長結構的形狀及尺寸進行仿生強化設計，在不影響風機風量的情況下，解決離心風葉的葉片與風圈接觸位置結構薄弱、應力集中的問題，可以有效提升葉片與風圈接觸位置的強度，增加離心風葉的可運行轉速。
44.本發明的離心風葉還可以用在空氣調節設備以及家用電器設備等出風設備中，例如具有上述離心風葉的空調系統。
45.需要注意的是，上述所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本發明的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
46.除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。
47.在本發明的描述中，需要理解的是，方位詞“內”、“外”是指相對于各部件本身的輪廓的內外，對于各部件或者部件上的某些部分來說，靠近離心風葉中心的一端為“內”，遠離離心風葉中心的一端為外。此外，需要說明的是，使用“第一”、“第二”等詞語來限定零部件，僅僅是為了便于對相應零部件進行區別，如沒有另行聲明，上述詞語并沒有特殊含義，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。
48.以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
