《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》是中聯重科股份有限公司於2013年10月12日申請的專利，該專利的申請號為2013104754732，公布號為CN103511334A，授權公布日為2014年1月15日，發明人是張斌、李亮、張勁、肖慶麟、龍亮。
《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》公開了一種葉輪及其製造方法以及包括該葉輪的離心風機和清掃車，該發明的輪蓋型線設計合理，氣流從葉輪軸向進入，徑向流出使得轉向後的氣流能剛好貼著輪蓋、輪盤流動，減少了輪蓋面附近分離流動的產生，使得葉輪流道的氣流更順暢，從而提高離心風機的性能，降低其噪聲。
2018年12月20日，《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車
- 公布號：CN103511334A
- 授權日：2014年1月15日
- 申請號：2013104754732
- 申請日：2013年10月12日
- 申請人：中聯重科股份有限公司
- 地址：湖南省長沙市嶽麓區銀盆南路361號
- 發明人：張斌、李亮、張勁、肖慶麟、龍亮
- Int.Cl.：F04D29/28(2006.01)I; E01H1/08(2006.01)I
- 代理機構：北京潤平智慧財產權代理有限公司
- 代理人：李雪、黃志興
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
離心風機包括輪蓋、輪盤、輪軸和蝸殼，葉輪的子午面的輪廓線包括輪蓋型線和輪盤型線，輪盤型線為垂直於葉輪軸線的直線和一段圓弧組成，而輪蓋型線為曲線。2013年10月之前清掃車用葉輪的輪蓋型線設計主要基於一維或二維理想流體假設，大多採用簡單的雙曲線輪蓋形式或傾斜直輪蓋形式。而實際上葉輪內部流動是複雜的三維流動，葉輪子午面輪廓線對風機的性能有重要影響。因此，2013年10月之前技術的葉輪存在分離流動、漩渦流等現象，噪聲較大。
發明內容
專利目的
《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的目的是提供一種能夠降低分離流動、漩渦流和噪聲的葉輪。
技術方案
為了實現上述目的，《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》提供一種葉輪，其中，所述葉輪的輪蓋型線1形成為符合曲線（Z，R）的形狀，其中，曲線（Z，R）是以所述葉輪的軸線為橫軸，以垂直於所述軸線並通過所述葉輪的輪盤平面的方向為縱軸的曲線，其表達式為：
其中：Q為葉輪的設計流量，K為考慮泄漏的修正係數，rm為所述葉輪的徑向半徑；
為考慮氣流不能充滿整個流道寬度的修正係數，τ為考慮葉片厚度的阻塞係數；r為所述葉輪的進口“過水斷面”型線
的端點M（0，r）的縱坐標值，Cm是通過數值仿真分析得到的合適的子午速度的分布規律，並滿足Cm＝Arm+B。
《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》還提供一種離心風機，其中，該離心風機包括《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的葉輪。
《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》還提供一種清掃車，其中，所述清掃車包括《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的離心風機。
《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》還提供一種葉輪的製造方法，該製造方法包括：
使所述葉輪的輪蓋型線1形成為符合曲線（Z，R）的形狀，其中，曲線（Z，R）是以所述葉輪的軸線為橫軸，以垂直於所述軸線並通過所述葉輪的輪盤平面的方向為縱軸的曲線，其表達式為：
其中：Q為葉輪的設計流量，K為考慮泄漏的修正係數，rm為所述葉輪的徑向半徑；為考慮氣流不能充滿整個流道寬度的修正係數，τ為考慮葉片厚度的阻塞係數；r為所述葉輪的進口“過水斷面”型線的端點M（0，r）的縱坐標值，Cm是通過數值仿真分析得到的合適的子午速度的分布規律，並滿足Cm＝Arm+B。
其中：Q為葉輪的設計流量，K為考慮泄漏的修正係數，為考慮氣流不能充滿整個流道寬度的修正係數，τ為考慮葉片厚度的阻塞係數；r為所述葉輪的進口“過水斷面”型線的端點M（0，r）的縱坐標值，Cm是通過數值仿真分析得到的合適的子午速度的分布規律，並滿足Cm＝Arm+B
改善效果
通過上述技術方案，《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的輪蓋型線設計合理，氣流從葉輪軸向進入，徑向流出，當氣流由集流器進入到葉輪區域時，會產生由軸向到徑向的轉向，使得轉向後的氣流能剛好貼著輪蓋、輪盤流動，減少了輪蓋面附近分離流動的產生，使得葉輪流道的氣流更順暢，從而提高離心風機的性能，降低其噪聲。
附圖說明
圖1是說明《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的葉輪的一種實施方式的結構示意圖；
圖2是說明《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的葉輪的另一種實施方式的結構示意圖；
圖3是說明圖2中的輪蓋型線的曲線的示意圖。
附圖示記說明：1、輪蓋型線；2、輪盤型線；10、輪蓋；20、輪盤；30、輪軸；40、蝸殼。
技術領域
《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》涉及環衛領域，具體地，涉及一種葉輪及其製造方法以及包括該葉輪的離心風機和清掃車。
權利要求
1.一種葉輪，其特徵在於，所述葉輪的輪蓋型線（1）形成為符合曲線（Z，R）的形狀，其中，曲線（Z，R）是以所述葉輪的軸線為橫軸，以垂直於所述軸線並通過所述葉輪的輪盤平面的方向為縱軸的曲線，其表達式為：
其中：Q為葉輪的設計流量，K為考慮泄漏的修正係數，為考慮氣流不能充滿整個流道寬度的修正係數，τ為考慮葉片厚度的阻塞係數；r為所述葉輪的進口“過水斷面”型線的端點M（0，r）的縱坐標值，Cm是通過數值仿真分析得到的合適的子午速度的分布規律，並滿足Cm＝Arm+B，其中，rm為所述葉輪的徑向半徑；所述葉輪的葉片進口寬度為b1，所述葉片的出口寬度為b2，其中，b1≤Z≤b2，0.836≤b1/b2≤1.726；所述葉輪還包括輪盤，所述輪盤的輪盤型線（2）包括相切的直線段（21）和圓弧段（22），所述圓弧段（22）的半徑為R3，軸向延伸長度為H，相對的兩條輪盤型線的圓弧段（22）之間的最小距離為L，其中，1.108≤H/L≤1.232，45.35＜R3＜66.38，0.239≤H/b1≤0.48。
2.根據權利要求1所述的葉輪，其特徵在於，15≤r≤80，34.5≤Z≤145，1.05≤K≤3.2，-60.4≤A≤-15.2，0≤B≤32.6，0.75＜＜0.98，0＜τ＜0.986。
3.根據權利要求1所述的葉輪，其特徵在於，所述葉輪的進口半徑為R1，所述葉輪的出口半徑為R2，其中，R1≤R≤R2，0.12≤R1/R2≤0.967，0.035≤b1/R2≤0.635。
4.一種離心風機，其特徵在於，該離心風機包括根據權利要求1-3中任意一項所述的葉輪。
5.一種清掃車，其特徵在於，所述清掃車包括根據權利要求4所述的離心風機。
6.一種葉輪的製造方法，該製造方法包括：
使所述葉輪的輪蓋型線（1）形成為符合曲線（Z，R）的形狀，其中，曲線（Z，R）是以所述葉輪的軸線為橫軸，以垂直於所述軸線並通過所述葉輪的輪盤平面的方向為縱軸的曲線，其表達式為：
其中：Q為葉輪的設計流量，K為考慮泄漏的修正係數，為考慮氣流不能充滿整個流道寬度的修正係數，τ為考慮葉片厚度的阻塞係數；r為所述葉輪的進口“過水斷面”型線的端點M（0，r）的縱坐標值，Cm是通過數值仿真分析得到的合適的子午速度的分布規律，並滿足Cm＝Arm+B，其中，rm為所述葉輪的徑向半徑；所述葉輪的葉片進口寬度為b1，所述葉片的出口寬度為b2，其中，b1≤Z≤b2，0.836≤b1/b2≤1.726；所述製造方法還包括形成葉輪的輪盤型線（2），所述輪盤的輪盤型線（2）包括相切的直線段（21）和圓弧段（22），所述圓弧段（22）的半徑為R3，軸向延伸長度為H，相對的兩條輪盤型線的圓弧段（22）之間的最小距離為L，其中，1.108≤H/L≤1.232，45.35＜R3＜66.38，0.239≤H/b1≤0.48。
7.根據權利要求6所述的葉輪的製造方法，其特徵在於，15≤r≤80，34.5≤Z≤145，1.05≤K≤3.2，-60.4≤A≤-15.2，0≤B≤32.6，0.75＜＜0.98，0＜τ＜0.986。
8.根據權利要求6所述的葉輪的製造方法，其特徵在於，所述葉輪的進口半徑為R1，所述葉輪的出口半徑為R2，其中，R1≤R≤R2，0.12≤R1/R2≤0.967，0.035≤b1/R2≤0.635。
實施方式
根據《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的一個方面，提供一種葉輪，所述葉輪包括輪蓋10，其中，所述輪蓋10的輪蓋型線1形成為符合曲線（Z，R）的形狀，其中，曲線（Z，R）是以所述葉輪的（轉軸30的）軸線為橫軸，以垂直於所述軸線並通過所述葉輪的輪盤平面的方向為縱軸的曲線，其表達式為：
其中：Q為葉輪的設計流量，K為考慮泄漏的修正係數，rm為所述葉輪的徑向半徑；為考慮氣流不能充滿整個流道寬度的修正係數，τ為考慮葉片厚度的阻塞係數；r為所述葉輪的進口“過水斷面”型線的端點M（0，r）的縱坐標值，Cm是通過數值仿真分析得到的合適的子午速度的分布規律，並滿足Cm＝Arm+B。
另外，根據《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的另一方面，提供一種葉輪的製造方法，該製造方法包括：
使所述葉輪的輪蓋10的輪蓋型線1形成為符合曲線（Z，R）的形狀，其中，曲線（Z，R）是以所述葉輪的軸線為橫軸，以垂直於所述軸線並通過所述葉輪的輪盤平面的方向為縱軸的曲線，其表達式為：
其中：Q為葉輪的設計流量，K為考慮泄漏的修正係數，rm為所述葉輪的徑向半徑；為考慮氣流不能充滿整個流道寬度的修正係數，τ為考慮葉片厚度的阻塞係數；r為所述葉輪的進口“過水斷面”型線的端點M（0，r）的縱坐標值，Cm是通過數值仿真分析得到的合適的子午速度的分布規律，並滿足Cm＝Arm+B。
根據《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的另一方面，提供一種離心風機，其中，該離心風機包括《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的葉輪。
根據《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的另一方面，提供一種清掃車，其中，所述清掃車包括《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的離心風機。
其中，《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的葉輪的輪蓋型線1是基於三元流動理論的受高階多項式控制的一段光滑樣條曲線。2013年10月之前的葉輪的輪蓋型線基本是基於一元流動理論設計的，而一元流動設計忽略了葉輪子午面、迴轉面渦旋流動對車用風機噪聲性能的關鍵影響，這對於掃路車專用低噪風機設計是不合理的。《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》是基於三元流動理論設計出的結構形式，更為合理地考慮了子午面和迴轉面渦旋流動相互影響的作用，以便從湍流物理機理出發設計出符合掃路車專用風機低噪特性要求的輪蓋型線1。實踐表明，相比於2013年10月之前技術，相同條件下採用《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的離心風機，風機效率可提高6個百分點，噪聲降低約3分貝，節能降噪效果顯著。
如圖3所示，橫軸z為轉軸30的軸線，縱軸r垂直於軸線並通過輪盤平面（可以表示後盤型線），輪蓋型線1由曲線（Z，R）上的點P的軌跡形成。圖3中，弧為葉輪的進口“過水斷面”型線，O為弧的中點。M點坐標為（0，r），O點坐標為
在此基礎上，通過計算可得上述曲線（Z，R）的表達式。
《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》的輪蓋型線1設計合理，氣流從葉輪軸向進入，徑向流出，當氣流由集流器進入到葉輪區域時，會產生由軸向到徑向的轉向，使得轉向後的氣流能剛好貼著輪蓋10、輪盤20流動，減少了輪蓋面附近分離流動的產生，使得葉輪流道的氣流更順暢，從而提高離心風機的性能，降低其噪聲。
需要說明的是，Q為根據需要設計的流量，是葉輪的目標參數，rm、K、τ也為根據設計給定的參數，Cm是通過數值仿真分析，得到合適的子午速度的分布規律。
由上述曲線（Z，R）的表達式可知，根據r的取值，可以確定曲線（Z，R）的具體形式。然後，由於輪蓋型線1實際為曲線（Z，R）的一部分，因而根據Z或R的取值範圍，可以確定曲線（Z，R）的具體形狀（即輪蓋型線1所對應的曲線（Z，R）上的部分）。
其中，可以根據情況選擇各參數的範圍。優選地，15≤r≤80，34.5≤Z≤145，1.05≤K≤3.2，-60.4≤A≤-15.2，0≤B≤32.6，0.75＜＜0.98，0＜τ＜0.986。
另外，可以根據Z、R值設定葉輪的其他參數。例如，所述葉輪的葉片進口寬度為b1，所述葉片的出口寬度為b2，其中，可以使b1≤Z≤b2，0.836≤b1/b2≤1.726。
另外，所述葉輪的進口半徑為R1，所述葉輪的出口半徑為R2，其中，可以使R1≤R≤R2，0.12≤R1/R2≤0.967，0.035≤b1/R2≤0.635。
此外，優選地，所述葉輪包括輪盤20，所述輪盤20的輪盤型線2包括相切的直線段21和圓弧段22，所述圓弧段22的半徑為R3，軸向延伸長度為H，相對的兩條輪盤型線的圓弧段22之間的最小距離為L，其中，可以使1.108≤H/L≤1.232，45.35＜R3＜66.38，0.239≤H/b1≤0.48。
榮譽表彰
2018年12月20日，《葉輪及其製造方法、離心風機以及清掃車》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
