[发明专利]一种具有圆头形前缘叶型的高性能呼吸机离心叶轮

说明书

本申请提出一种具有圆头形前缘叶型的高性能呼吸机离心叶轮，包括：叶盘；多个叶片，叶片均匀设置在叶盘的上表面；其中，叶片的前缘呈圆弧型，且圆弧的凸面朝向叶盘，前缘的下端靠近叶盘的中心轴，其上端远离叶盘的中心轴，叶片的前缘为圆头结构，且圆头结构的直径大于叶片的叶顶宽度，本申请和现有技术相比所具有的优点是：利用该圆弧型前缘以及该前缘的圆头结构可以使前缘附近进口气流角更为均匀，增加离心叶轮的稳定性，提高其稳定裕度，使叶片的攻角适应性更好；圆头结构的前缘能够控制马蹄涡的发展，从而减小叶片前缘处端壁的二次流损失，实现离心叶轮高效率、宽工作范围的目的。

技术领域

本申请涉及离心叶轮技术领域，尤其涉及一种具有圆头形前缘叶型的高性能呼吸机离心叶轮。

背景技术

在现代临床医学中，呼吸机作为一项能够通过外界提供能量代替人自身自主通气的有效手段，在现代医学领域内占有十分重要的位置，呼吸机的关键部位是离心叶轮，离心叶轮可以提供具有一定压力和流量的压缩空气，以得到临床治疗时所需要的氧气浓度和所需流量的混和气体，在离心叶轮应用的领域，尤其是民用领域，离心叶轮发展的方向与追求的目标主要为高效率、宽工作范围、低噪声、长寿命及低成本。

随着离心叶轮行业的发展，离心叶轮的体积越来越小，其压力和流量要求越来越高，导致其容易出现发热高、可靠性降低等问题。

现有用于呼吸机的离心叶轮有带过渡段和不带过渡段两种，两种离心叶轮的设计技术多采用无导风轮离心直叶片设计，离心叶轮的导风轮的作用是用叶片将气流进口方向由轴向变为斜向，由于离心叶轮的增压比一般较低，出于节约成本考虑，离心叶轮的叶片一般采用无导风轮设计，且离心段叶片采用直叶片，这种设计方案虽然便于研制及加工制造，且节约加工成本，但其存在下述问题：

1、气流由轴向转为径向过程没有导风轮约束，而且路径较短，变化比较剧烈，由于子午曲率的影响，容易在离心叶片前缘产生不均匀气流角，从而使径向段直叶片的攻角适应性较差。

2、随着离心叶轮向着高压力、高流量、高效率发展的趋势，叶片前缘部分的二次流损失在叶片通道总损失中所占的比例越来越大，而且这部分损失跟叶片几何形状有着强烈的关系。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种具有圆头形前缘叶型的高性能呼吸机离心叶轮。

为达到上述目的，本申请提出的一种具有圆头形前缘叶型的高性能呼吸机离心叶轮，包括：叶盘；多个叶片，所述叶片均匀设置在所述叶盘的上表面；其中，所述叶片的前缘呈圆弧型，且圆弧的凸面朝向所述叶盘，所述前缘的下端靠近所述叶盘的中心轴，其上端远离所述叶盘的中心轴，所述叶片的前缘为圆头结构，且所述圆头结构的直径大于所述叶片的叶顶宽度。

多个所述叶片的前缘下端在所述叶盘上形成有前下圆，所述前下圆的半径r₂为1.5mm-2.5mm，多个所述叶片的前缘上端在所述叶盘上形成有前上圆，所述前上圆的半径r₃为5mm-10mm。

所述叶片前缘下端处位于吸力面侧的气流进入方向与所述叶片前缘下端在所述前下圆上的切线之间具有夹角β_1h，所述β_1h不大于120°，所述叶片前缘上端处位于吸力面侧的气流进入方向与所述叶片前缘上端在所述前上圆上的切线之间具有夹角β_1S，所述β_1S不大于150°。

所述叶片的尾缘为平面结构，且所述平面与所述叶盘的中心轴平行，多个所述叶片的尾缘在所述叶盘上形成有尾圆，所述尾圆的半径r₄为12mm-20mm。