CN1013610B - 离心式鼓风机的转换导管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种与离心式鼓风机连用的转换导管，可获得最佳的鼓风机效率而不需要过长的导管长度。导管包括一块由上面观察为凹形的顶板以及一块底板。两侧板与顶板及底板相连接而构成在一侧有进口、另一侧有出口的具有四个侧面的结构。底板比顶板的纵向长度长。另外，导管具有一个与进口的边相贴合的平面和一个与其出口的边相贴合的平面，两平面在导管上方相交，该两平面形成的夹角为1°到60°。

Description

本发明涉及转换导管，更具体地是涉及到在空气输送机（也就是离心式鼓风机）和消耗空气的设备（也就是空气输送机所服务的系统）之间的转换导管。

在许多使用离心式鼓风机的场合，设备的空间比较受限制，并且可能是一个严格的设计条件。在大多数使用鼓风机的场合，要求在鼓风机上连接一个输出转换导管，该导管的长度及设计会大大地影响整个系统的总的性能，如鼓风机的效率等。习惯上，该导管是相当长的，并且在垂直于气流方向的横截面上具有对称的结构。

在送排气及空调协会的“鼓风机应用手册”中，第22页到23页指出了由制造商提供的特性表中 的最大效率“将不可能达到，除非在系统设计中包括一个匹配的转换导管，……转换导管要延伸到至少为其当量直径2.5倍的长度时才有100%的（动力）回复。”对长方形导管言，当量直径由导管的高度“a”及宽度“w”来确定，等于 。对于通常的空气出口速度约为4000英尺/分（1219米/分），按照该手册，转换导管长度应是当量导管直径的4倍。如果在导管中的肘管或类似的弯头离鼓风机出口很近，鼓风机效率损失要达到50%。

当鼓风机与冷却塔靠得很近地联结时，通常推荐的转换导管的长度导致一系列设计问题并限制了某些鼓风机的使用。为了得到最佳的鼓风机效率，对于推荐的转换导管的长度必须规定空间尺寸。例如，在某些冷却塔的应用中，要求冷却塔尽可能的低而窄。当冷却塔使用一个离心式鼓风机以鼓入空气到冷却塔中或从冷却塔排出空气时，必须对冷却塔规定额外的高度及宽度以适应所推荐的转换导管长度。

因此，本发明的一个目的是提供与鼓风机一起使用的一种转换导管，以便能够提供最佳的鼓风机效率而不要求过分长的导管长度。

本发明的另一个目的是把与鼓风机连接在一起的曲线形的转换导管用到冷却塔，以改善整个空气输送系统的效率。

本发明还有一个目的是改善通过冷却塔的空气分布。

本发明再一个目的是提供一种能消除对传统的对称导管很典型的在截流区发生的严重的紊流的新的转换导管，还提供鼓风机外壳的蜗形腔的光滑且不中断连续的延伸，而达到高的动压回复。

达到本发明上述目的的措施是提供一种非对称结构的转换导管，并把该导管的顶板连接到鼓风机的截流板上。

本发明的鼓风机转换导管是一个具有四个侧面的导管，其顶部或顶板从上面观察是凹形的。两块侧板与顶板及底板相连接而构成导管。

本发明的导管沿空气流动方向的纵向总长度比当量导管直径的尺寸小。这一点与本领域现有技术有明显地差别。由于减少导管长度而可以节省设备的占地空间，从而使得使用本发明的转换导管的加热和冷却系统或冷却塔的设计尺寸可明显地减小。对于要求减少总高度及宽度的冷却塔而言，这种对占地空间的节省是特别需要的。当离心式鼓风机与本发明转换导管连用时，鼓风机可以由水平方向的出口安装到转换导管上，因此，由于在导管的进口平面和出口平面之间夹一个锐角而使从导管流出的气流将略为向上。另外，鼓风机可转个角度安装，使出口从水平方向往下，以使得从导管流出的气流方向成水平方向。这种装置最好用在冷却塔中。

下面结合附图及实施例来详细说明本发明。

附图中：

图1是根据本发明的鼓风机转换导管的透视图;

图2是与本发明的鼓风机转换导管相连接的离心式鼓风机的侧视图;

图3是一个逆流式冷却塔的部分剖视的侧视图，该塔带有一个与本发明的鼓风机转换导管相连接的离心式鼓风机;

图4是一个常规的长方形的鼓风机一转换导管组件的侧视图;

图5是一个常规的对称的胀口的鼓风机一转换导管组件的侧视图;

图6是与本发明的第二种实施例的鼓风机转换导管相连接的离心式鼓风机的侧视图。

现在参见图1，图中示出了根据本发明的一个实施例的曲线形的鼓风机转换导管10。导管10一般由薄金属板制成，且通常被电镀锌以抗腐蚀。导管10的顶板12是一块凹形的金属板（从导管10上面观察）。顶板12是沿着导管的纵轴内凹的，该纵轴被确定为与空气运动的方向相一致。导管10的底板14是平直的或沿着导管的纵轴内凹（从导管10的上面观察）。导管10的两个侧板16和18同样是由金属制成的。在导管也具有侧向膨胀时，该两个侧板16和18也可以稍微弯曲。侧板16和18的顶边30和32分别和顶板12的对应的侧边相连接。因此，侧板16和18的顶边30和32也具有相应于顶板12曲率的凹形曲线（从导管10的上部观察）。侧板16和18的底边34和36分别和底板14的对应的侧边相连接。因此，在底板14为弯曲的情况下，侧板16和18的底边34和36分别具有相应于底板14曲率的凹形曲线（从导管10的上部观察）。如图所示，上述的顶板和侧板是光滑弯曲的，而底板则可以是平直的或弯曲的。但是，应该明白，底板14可以具有或包括一个或多 个平的级进板14A，而顶板12可以具有或包括一个或多个平的级进板12A，只要总的转换管道是扩口的以使其逐渐发散。这也就保证了出口22的高度总是大于进口20的高度。

顶板12、侧板16、底板14和侧板18在导管10纵向一端的四条侧边形成了空气进口20。而顶板12、侧板16、底板14和侧板18在导管10纵向的另一端的另外四条侧边形成了空气出口22。出口22的总高度总是大于进口20的高度。因而在出口22一端的侧板16和18的高度总是大于在进口20一端该两侧板16和18的高度。侧板16和18最好往出口22方向朝外侧弯曲，以使出口22的总宽度也总是大于进口20的宽度。而底板14的纵向长度大于顶板12的纵向长度。

假设的与进口20和出口22接触的平面在延伸到导管10的上方时，构成一个1°到60°之间的夹角A，按照本发明最好在5°到45°之间。

再参见图2，离心式鼓风机40与导管10的进口20相连接，以使导管的顶板12的延伸部分31与鼓风机的截流板48相连接，连接在鼓风机的侧板、底板和截流板之间所限定的鼓风区域内。这种结构由于加强了截流区48的扩张的下游而促进了动压回复。导管10在垂直方向扩张的结构消除了在普通的长导管中由于在鼓风机的出口42和导管之间空气流突然膨胀而造成的空气分离。

鼓风机40与垂直线倾斜一个角度A，以使得导管10的出口22保持垂直。出口22本身又与一个如冷却塔之类的装置46相连接。或者，鼓风机40的底部也可以保持水平，以使得鼓风机出口42呈垂直面或与导管进口20相连接。这种鼓风机的取向是一个设计选择问题。应该明白，导管10可适应鼓风机的各种取向，无论是全垂直、全水平方向或由设计和安装所提出的任意要求的鼓风机的方向。

再参见图3，离心式鼓风机40与导管10相连接，而导管10的出口22又接着与逆流式冷却塔50的进口52相连接。冷却塔50起到冷却集流管56中的液体的作用，而该液体是从集流管56的喷嘴58中往下喷出的。液体喷雾与并排隔离设置的填料板54相接触，因而液体与填料板54相接触并向下流过这些填料板54。由于所推荐的转换导管的顶板具有凹形的曲面形状，所以通过转换导管出来的空气流具有一个垂直分量。这种气流方向对横穿填料端面区70的空气分布是非常有利的。

另外，在填料端面区70和工作液面62之间的空间的空气膨胀和在填料板之间的空气膨胀都导致进一步的动压回复。因而使整个空气输送系统变得更有效。空气在填料板54之间往上穿行并由顶部排气孔60排走。排气孔或排出器60一般由排得很紧的相隔的叶片组成，以使得被空气往上吹的含气液滴更多地被收集起来并往下落到填料板54上。液体在往下流经填料板54并落到贮液槽68的工作液面62的过程中得到冷却。已冷却的液体从贮液槽68中抽走，并用到冷却装置中去吸收热量。而被加热后的液体又送回集流管56，在该处液体又通过喷嘴58开始进行如上所述的冷却液体的操作。

当由于种种原因而使该冷却系统关闭时，液体喷雾停止了，并且几乎所有的液体贮存在贮液槽68中，液面达到关闭液面64的位置。

关闭液面64看来比工作液面62要高。由于鼓风机40通过曲线形的转换导管10与冷却塔50相连接，从而使得导管10向上并向外张开地连接到冷却室66上的进口52。这样也保证了鼓风机40的位置高于最高的关闭液面64，而使液体绝对不会与鼓风机叶轮41相接触。另外，与其长度至少等于2.5倍的当量直径的常规导管相比，使用本发明的转换导管10可显著地节省空间。此外，为了得到通到冷却室66和穿过填料板54的最大气流效率，最好如此确定曲线形的转换导管的尺寸，以使得其出口22的尺寸大体上与冷却室66的进口52的高度及宽度尺寸相一致。

图4及图5示出了两种常规的鼓风机一转换导管组件，图4中示出了鼓风机72与长方形导管71相连接，图5中示出了鼓风机82与对称的胀口导管80相连接。送排气工业中已知的方法是把排气管连接到排气区，如图4及图5所示，也如前面所述的送排气及空调协会的“鼓风机应用手册”中所示。这些排气管在顶板及底板有相等的扩张角ET和EB，如图4和图5所示：图4中长方形导管71，AT＝AB＝0;而图5中对称胀口导管80，｜+ET｜＝｜-EB｜。在这些结构中，离开鼓风区的空气的垂直对称的速度分布图沿导管的高度是均匀的，因而在截流区没有动压回复效应。另外，由于在鼓风 区及出口区之间空气突然膨胀，在截流区下游便产生涡流84，而导致在鼓风机一导管系统中有明显的压力损失。

本发明的非对称导管消除了对称长导管所引起的气流分离和涡流等问题，因此，它提供了使离开鼓风区的空气流平稳地膨胀的方法。

常规的鼓风机一转换导管组件中，转换导管连接到如图4所示的出口区42，而本发明的不对称导管与此不一样，它在鼓风区的截流板处与鼓风机外壳40连接，然后在宽度方向对称扩张，并在高度方向非对称地扩张（如图2所示）。

上述的高度方向的扩张程度可以用图2所示的顶板12的角度DT和底板14的角度DB来表示。

该两个角度DT和DB在与鼓风机外壳的涡形展开方向一致时为正值，反之则为负值。虽然从理论上讲这些角度可以有负值，但是实际上这种情况将导致气流在导管10的中心部分周围发生分离，因而使鼓风机的效率降低。所以推荐DT及DB都处在正值方向上。不过，对于直底板而言，底板的角度DB也可以为零。

实际的导管10的扩张来自于综合的作用，也就是顶板12和底板14的偏移（扩张＝f（Y₂-Y₁））和出口22的宽度大于进口20的宽度而造成的宽度方向的扩张所产生的综合作用。对现有技术的导管而言，上述两个角度大小相等，但方向相反，而较短的非对称导管10的顶板角度比底板角度要大。推荐导管的顶板角度DT在5°～64°之间，而导管底板角度DB在3°～32°之间，最佳的角度范围分别为10°～47°及5°～19°。

非对称转换导管的最重要的一个几何参数是顶板的曲率。应该明白这种结构将使得从鼓风区到导管或鼓风机所服务的设备的气流平稳且无干扰地扩张。

由于安装角A可根据使用情况而改变，所以这种非对称转换导管在鼓风系统有广泛的适用性。对于典型的鼓风机应用，通常要求安装角A为1°～60°，如果用于冷却塔，最佳的安装角范围为5°～45°。

图6所示为本发明的另一实施例的导管90，其进口92和出口96之间的平面夹角为零度。虽然由于顶板98的曲率使出口96的高度总是大于进口92的高度，但要注意底板94总是平直的。

Claims (9)

1、一种与转换导管相连的离心式鼓风机，所述离心式鼓风机包括一个一般是圆柱形的机体，该机体有一个由侧面、底面及顶部截流板形成的一般是长方形的出口，

所述转换导管包括：

一块底板，

两块由所述的底板往上延伸并与底板的侧边相连接的侧板，和

一块顶板，其沿着转换导管的纵向具有凹形的形状，其侧边与所述的侧板的顶边相连接，

所述的底板、侧板和顶板在所述的转换导管的纵向一侧形成一个一般是长方形的进口，而在导管纵向的另一侧形成一个一般是长方形的出口，

其特征在于底板的纵向长度比顶板的纵向长度长，使得与所述的进口的边缘相贴合的一个假想的第一平面和与所述的出口的边缘相贴合的一个假想的第二平面的夹角为1°到60°，并且

所述的鼓风机出口在所述侧面、底面和顶部截流板之间限定了一个开口，该截流板与所述的转换导管的进口的顶板连接在一起。

2、根据权利要求1的转换导管，其特征在于所述的导管的侧板有斜的顶边使得导管进口的高度总是小于出口的高度。

3、根据权利要求1的转换导管，其特征在于底板包括一些平的级进板而形成曲面形。

4、根据权利要求1的转换导管，其特征在于所述的顶板的曲率半径比所述的底板的曲率半径小。

5、根据权利要求1的转换导管，其特征在于所述的导管的侧板沿导管的纵向是凹形的，因而导管出口的宽度比进口的宽度大。

6、一种逆流式冷却塔包括一个空气进口及一个空气出口，

所述的冷却塔上安装着一个离心式鼓风机，把空气鼓入到冷却塔的进口中，所述的鼓风机具有一个由侧面、底面及顶部截流板形成的一个出口，

在所述的鼓风机及冷却塔的进口之间连接着一个转换导管，它包括：

一个底板，

两块由所述的底板往上延伸并与底板的侧边相连接的侧板和

一块顶板，其沿着转换导管的纵向具有凹形的形状，其侧边与所述的侧板的顶边相连接，

所述的底板、侧板和顶板在所述的转换导管的纵向一侧形成一个一般是长方形的进口，而在导管纵向的另一侧形成一个一般是长方形的出口，

其特征在于底板的纵向长度比顶板的纵向长度长，使得与所述的进口边缘相贴合的一个假想的第一平面和与所述的出口的边缘相贴合的一个假想的第二平面的夹角为1°到60°，并且

所述的鼓风机出口在所述侧面、底面和顶部截流板之间限定了一个开口，该截流板与所述的转换导管的进口的顶板连接在一起。

7、根据权利要求6的冷却塔，其特征在于所述的转换导管的所述出口大体上与所述的冷却塔的空气进口的尺寸一致。

8、根据权利要求6的冷却塔，其特征在于所述的冷却塔的空气进口具有填料介质，它包括多块平行板，和带有许多装在所述的填料介质上方的喷嘴的集流管所形成的液体喷射系统，和在所述的填料介质下面的液体收集槽，并且

所述的离心式鼓风机是由液体收集槽处往上安装，以使得在喷嘴停止工作时在液体收集槽中达到的最高液面并不会进入离心式鼓风机中。

9、根据权利要求8的冷却塔，其特征在于所述的填料介质与所述的液体收集槽上方垂直隔开一段距离设置，以使得在填料介质的底边和液体收集槽之间留出一段空间。