本申请提供了一种用于空气压缩机的叶轮，其包括轮盘以及沿叶轮的周向均匀地布置在轮盘上的多个叶片，每个叶片具有前端、尾端以及在所述前端与所述尾端之间延伸的本体。多个叶片中的至少一些叶片的本体靠近尾端形成有斜切面，斜切面被构造成使得当叶轮旋转以压缩空气时，空气作用于所述至少一些叶片的斜切面而对所述至少一些叶片施加第一合力，第一合力具有沿叶轮的轴向由低压侧指向高压侧的轴向分量。本申请还提供了一种包括前述叶轮的空气压缩机。当在空气压缩机中应用根据本申请的叶轮时，能够降低推力轴承所承受的轴向力，以降低推力轴承的损耗，从而提高推力轴承的使用寿命并且保证空气压缩机的可靠运行。并且保证空气压缩机的可靠运行。并且保证空气压缩机的可靠运行。
【技术实现步骤摘要】
用于空气压缩机的叶轮及空气压缩机
[0001]本申请涉及空气压缩机领域，尤其涉及用于空气压缩机的叶轮及空气压缩机。
技术介绍
[0002]空气压缩机是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。空气压缩机作为气源装置已被广泛应用于各个行业中。例如，电动空气压缩机在车辆中被用作制动用的气源、涡轮增压器的气源或燃料电池的气源等。
[0003]空气压缩机通常包括壳体、叶轮和驱动装置(例如，电动机)。叶轮被联接到驱动装置的转轴并在该转轴的带动下高速旋转，将空气吸入壳体并使空气随着叶轮的旋转而被压缩。由于旋转中的叶轮两侧空气压力不同，即，高压侧的空气压力大于低压侧的空气压力，因而使叶轮受到沿叶轮的轴向由高压侧指向低压侧的推力。在推力的作用下，叶轮趋向于沿推力方向发生位移，因而趋向于带动转轴沿推力方向发生位移。通常通过设置推力轴承并使推力轴承在轴向上接合从转轴径向延伸的径向突部来阻止这种位移。也就是说，通过使推力轴承在轴向上接合该径向突部来抵消推力。在这种情况下，巨大的轴向力作用于推力轴承。需要降低这种轴向力，否则会使推力轴承处于较高的温度水平，从而加快推力轴承的磨损，导致推力轴承的使用寿命降低，甚至使空气压缩机发生故障。因此，在空气压缩机中必须考虑降低这种轴向力。
[0004]现有技术中已经存在对空气压缩机的部件进行改进以降低轴向力的各种方案，例如，(1)在叶轮的轮盘与叶片相反的一侧上设置背叶片以降低轴向力，(2)设置平衡盘以降低轴向力，以及(3)采用背靠背对置的叶轮布置方式以使多组叶轮受到的推力相互抵消以降低轴向力等。但是，这些方案会导致空气压缩机的结构复杂，并且增大空气压缩机的尺寸。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术中的至少一个缺陷，本申请提供了一种改进的用于空气压缩机的叶轮以及包括前述叶轮的空气压缩机。
[0006]根据本申请的一方面，提供了一种用于空气压缩机的叶轮，所述叶轮包括轮盘以及沿所述叶轮的周向均匀地布置在所述轮盘上的多个叶片，每个所述叶片具有前端、尾端以及在所述前端与所述尾端之间延伸的本体，
[0007]所述多个叶片中的至少一些叶片的本体靠近尾端形成有斜切面，所述斜切面被构造成使得当所述叶轮旋转以压缩空气时，空气作用于所述至少一些叶片的所述斜切面而对所述至少一些叶片施加第一合力，所述第一合力具有沿所述叶轮的轴向由低压侧指向高压侧的轴向分量F
分
。
[0008]优选地，所述多个叶片中的每个叶片的本体靠近尾端形成有所述斜切面。
[0009]优选地，所述多个叶片的仅其中一些叶片的本体靠近尾端形成有所述斜切面，并且所述其中一些叶片关于所述叶轮的轴向对称地排布。
[0010]优选地，所述多个叶片中的每个叶片的本体包括：
[0011]正压面，所述正压面被配置成在所述叶片旋转时承受空气的正压力；
[0012]负压面，所述负压面被配置成在所述叶片旋转时承受空气的负压力，且所述负压面被设置在所述正压面的相反侧；
[0013]侧面，所述侧面被配置成连接所述正压面和所述负压面；以及
[0014]尾端面，所述尾端面被配置成在所述尾端处连接所述正压面、所述负压面和所述侧面，
[0015]其中，所述至少一些叶片的所述本体的正压面和侧面之间靠近尾端的拐角部分被形成为所述斜切面。
[0016]优选地，在所述至少一些叶片的所述本体形成有所述斜切面的部段上，所述正压面的轴向宽度小于所述负压面的轴向宽度。
[0017]优选地，所述斜切面从所述尾端面沿所述本体朝着所述前端延伸。
[0018]优选地，所述空气压缩机是单级离心式压缩机，所述叶轮是半开式叶轮，并且所述叶片是三元扭曲叶片，所述至少一些叶片的所述本体的所述斜切面的形状和定向均相同，所述轴向分量F
分
与所述斜切面的形状和定向的关系由以下公式限定：
[0019][0020]其中，Z为所述至少一些叶片的数量；D为所述叶轮的直径；n为所述空气压缩机的设计转速；η为所述空气压缩机的设计流量；B为所述斜切面的长度；L为所述斜切面的宽度；α为所述斜切面与所述正压面的法向的夹角；K为补偿因子，其取决于所述空气压缩机的加工精度以及所述叶轮在旋转时的轴向窜动。
[0021]优选地，在所述叶轮旋转以压缩空气时，所述斜切面上形成有气膜，所述气膜具有前端厚度h1和后端厚度h0，所述夹角α由限定，所述前端厚度h1与所述后端厚度为h0之比大于1。
[0022]优选地，所述多个叶片包括长叶片和短叶片，每个短叶片位于相邻的两个长叶片之间，所述长叶片和所述短叶片呈以下形式中的一种：
[0023]所述长叶片和所述短叶片的本体靠近尾端均形成有所述斜切面；
[0024]仅所述长叶片的本体靠近尾端形成有所述斜切面；或者
[0025]仅所述短叶片的本体靠近尾端形成有所述斜切面。
[0026]优选地，在所述长叶片和所述短叶片的本体靠近尾端均形成有所述斜切面的情况下，所述长叶片的斜切面的长度大于所述短叶片的斜切面的长度。
[0027]根据本申请的另一方面，提供了一种空气压缩机，所述空气压缩机包括前述的叶轮。
[0028]当在空气压缩机中应用根据本申请的叶轮时，能够降低作用于推力轴承的轴向力，以降低推力轴承的损耗，从而提高推力轴承的使用寿命并且保证空气压缩机的可靠运行。
附图说明
[0029]下面将结合附图来更彻底地理解并认识本申请的上述和其它方面。应当注意的是，附图仅为示意性的，并非按比例绘制。在附图中：
[0030]图1是根据本申请优选实施例的叶轮所应用至的空气压缩机的示意性剖视图；
[0031]图2是图1所示的叶轮的示意性立体图；
[0032]图3是图1所示的叶轮的另一示意性立体图；
[0033]图4是图1所示的叶轮的示意性主视图；
[0034]图5是图1所示的叶轮的示意性侧视图；
[0035]图6是图5中的虚线区域A的放大视图；
[0036]图7示意性地示出了叶片的本体的尾端在叶片没有斜切面的情况下与在叶片的本体形成有从尾端面延伸的斜切面的情况下的比较，其中，虚线C 代表本体的尾端在叶片没有斜切面的情况下的大致轮廓；
[0037]图8是示意性地示出用于确定斜切面的受力与斜切面的形状和定向的关系的示意性原理图；以及
[0038]图9A和9B分别示出了以如图2至图6所示的叶轮的一种实例为对象针对叶片在没有斜切面的情况下与在形成有斜切面的情况下的压力分布进行CFD仿真的结果。
[0039]附图标记列表
[0040]1 空气压缩机
[0041]3 电动机
[0042]5 机壳
[0043]7 叶轮压壳
[0044]8 叶轮端盖
[0045]9 转轴
[0046]11 第一径向轴承
[0047]13 第二径向轴承
[0048]15 径向突部
[0049]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于空气压缩机的叶轮(100)，所述叶轮(100)包括轮盘(101)以及沿所述叶轮(100)的周向均匀地布置在所述轮盘(101)上的多个叶片(103)，每个所述叶片(103)具有前端(107)、尾端(109)以及在所述前端(107)与所述尾端(109)之间延伸的本体(111)，其特征在于，所述多个叶片(103)中的至少一些叶片的本体(111)靠近尾端(109)形成有斜切面(119)，所述斜切面(119)被构造成使得当所述叶轮(100)旋转以压缩空气时，空气作用于所述至少一些叶片的所述斜切面(119)而对所述至少一些叶片施加第一合力，所述第一合力具有沿所述叶轮(100)的轴向由低压侧(115)指向高压侧(117)的轴向分量F
分
。2.根据权利要求1所述的叶轮(100)，其特征在于：所述多个叶片(103)中的每个叶片的本体(111)靠近尾端(109)形成有所述斜切面(119)；或者所述多个叶片(103)的仅其中一些叶片的本体(111)靠近尾端(109)形成有所述斜切面(119)，并且所述其中一些叶片关于所述叶轮(100)的轴向对称地排布。3.根据权利要求2所述的叶轮(100)，其特征在于，所述多个叶片(103)中的每个叶片的本体(111)包括：正压面(111a)，所述正压面(111a)被配置成在所述叶片(103)旋转时承受空气的正压力；负压面(111b)，所述负压面(111b)被配置成在所述叶片(103)旋转时承受空气的负压力，且所述负压面(111b)被设置在所述正压面(111a)的相反侧；侧面(111c)，所述侧面(111c)被配置成连接所述正压面(111a)和所述负压面(111b)；以及尾端面(111d)，所述尾端面(111d)被配置成在所述尾端(109)处连接所述正压面(111a)、所述负压面(111b)和所述侧面(111c)，其中，所述至少一些叶片的所述本体(111)的正压面(111a)和侧面(111c)之间靠近尾端(109)的拐角部分被形成为所述斜切面(119)。4.根据权利要求3所述的叶轮(100)，其特征在于，在所述至少一些叶片的所述本体(111)形成有所述斜切面(119)的部段上，所述正压...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋笑然，朱荣，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：新型
国别省市：
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