[实用新型]用于空气压缩机的叶片、叶轮及空气压缩机

说明书

本申请提供了一种用于空气压缩机的叶片，所述叶片包括：正压面，其被配置成在所述叶片旋转时承受空气的正压力；负压面，其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；和侧面，其被配置成连接所述正压面和所述负压面；其中，至少所述侧面包括非平滑的表面结构。本申请还提供了一种包括前述叶片的叶轮以及包括前述叶轮的空气压缩机。根据本申请，可以提高空气压缩机的效率。

技术领域

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片、叶轮以及空气压缩机。

背景技术

空气压缩机作为气源装置已被广泛应用于各行业中。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。

空气压缩机通常包括壳体、叶轮和驱动装置(例如，电机)，叶轮在驱动装置的带动下高速旋转，使进入壳体内空气随着叶轮的旋转而被压缩。由于叶轮的转速较高，每分钟可高达十几万转，因此叶轮的高速运动会导致在叶片附近产生复杂的空气运动模式。具体地，在叶片表面处，接触叶片光滑表面的空气由于粘滞效应而容易形成湍流，从而造成能量损失，而降低空气压缩机的效率。

现有技术中已存在对空气压缩机的部件进行改进的各种方案，例如，改变叶片的曲线形状和角度分布、改变叶片正压面和负压面的结构等，但仍未能完全解决降低湍流损失的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种改进的用于空气压缩机的叶片、包括前述叶片的叶轮和包括前述叶轮的空气压缩机，以降低能量损失，提高效率。

本申请的构思主要来源于对现有空气压缩机的叶片处的湍流损耗的数值仿真和模拟计算以及对鞘翅类昆虫(例如，蜣螂等)的鞘翅外表面的形貌结构的观察。

通常情况下，生产商或设计人员会设法降低叶片的正压面(即，在叶片旋转时承受空气的正压力的表面)和负压面(即，在叶片旋转时承受空气的负压力的表面，负压面设置在正压面的相反一侧)产生的湍流损耗，因此设计也大多集中在叶片的正压面和负压面。然而，申请人在对叶片进行数值仿真和模拟计算后，发现不仅叶片的正压面和负压面会产生湍流损耗，而且连接正压面和负压面的侧面(即，在叶片厚度方向上的一侧的表面，其大致垂直于正压面和负压面)也会产生大量的湍流损耗。因此，减少叶片侧面的湍流损耗可以进一步提高空气压缩机的效率。为减轻叶片侧面的湍流损耗，申请人研究了鞘翅类昆虫(例如，蜣螂)的鞘翅外表面的形貌，发现鞘翅外表面的非平滑的表面结构可以在叶片发生高速运动时有效降低叶片侧面的粘滞效应，从而降低湍流损耗，提高空气压缩机的效率。

为此，根据本申请的一方面，提供了一种用于空气压缩机的叶片，所述叶片包括：正压面，其被配置成在所述叶片旋转时承受空气的正压力；负压面，其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；和侧面，其被配置成连接所述正压面和所述负压面；其中，至少所述侧面包括非平滑的表面结构。

根据本申请的一实施例，所述叶片包括主叶片和副叶片，所述主叶片的非平滑的表面结构在径向方向上的长度大于所述副叶片的非平滑的表面结构在径向方向上的长度。

根据本申请的一实施例，所述叶片还包括外缘表面，所述外缘表面为所述叶片的径向最外侧的表面，所述叶片的非平滑的表面结构被设置在所述侧面的靠近所述外缘表面的一部分中。

根据本申请的一实施例，所述非平滑的表面结构包括凹坑结构、沟槽结构或其组合。

根据本申请的一实施例，当所述非平滑的表面结构包括凹坑结构时，所述凹坑结构为多个凹坑形成的阵列，且相邻凹坑之间的间距沿径向方向向外逐渐减小；且当所述非平滑的表面结构包括沟槽结构时，所述沟槽结构包括多个沟槽，且相邻沟槽之间的间距沿径向方向向外逐渐减小。

根据本申请的一实施例，所述凹坑的横截面形状为部分圆形或部分椭圆形；且所述沟槽的横截面形状为部分圆形或部分椭圆形。