CN102128174A

CN102128174A - 一种旋流式无堵塞节能离心风机

Info

Publication number: CN102128174A
Application number: CN2011100839179A
Authority: CN
Inventors: 朱瑞富; 朱先俊; 王建华
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明涉及一种旋流式无堵塞节能离心风机，它包括机架、机壳、叶轮和电机；所述机壳由锥台形诱流室、圆形或蜗壳形旋流室和伞形扩流室三室组成；所述叶轮为轴向单侧开放的叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮组成的双轮结构；所述叶片式圆盘叶轮为在叶轮盘上设有数量相等、交替均匀分布的两组长叶片和短叶片，或在叶轮盘上设有两组数量相等、交替均匀分布的高叶片和矮叶片，长、短叶片或高、矮叶片均以轴向和径向两个方向放大的圆弧形与叶轮盘垂直联体；所述锥齿形叶轮为齿面呈渐开线齿形的圆锥体。该结构风机的工作原理是用气体旋流场以“气体带动气体”的方式输送气体(或物料)，而不是用旋转叶轮或叶片输送气体(或物料)。同时具备效率高、能耗低、噪音小、无堵塞、寿命长、耗材少、易加工、多功能等特点，其综合经济技术指标达到国内外领先水平。具有通风、送风、引风、排烟、吸尘、吸排物料等多种用途，节能减排效果突出，经济社会效益显著。

Description

一种旋流式无堵塞节能离心风机

技术领域

本发明是一种旋流式无堵塞节能离心风机，属于节能装备制造及自动化领域。

背景技术

众所周知，风机是用途广、用量大、耗能多的机械产品。从学科角度看，风机是流体力学的应用和发展。从能量角度看，风机是一类能将原动机的机械能转换成被输送流体的压力势能和动能的流体机械。风机在国民经济的各个部门中应用十分广泛，如在采矿工业中，坑道的通风；在冶金工业中，各种冶炼炉的鼓风以及气体的输送；在化学工业中，高温、腐蚀性气体的排送；在一般工业中，厂房、车间空调以及原子防护设备的通风等。据统计，风机和泵的用电量约占全国用电量的28～30％，并正在逐步向40％过渡。然而，目前国内外普遍使用的离心风机，都是通过旋转叶轮对流体作功而实现能量传递的。当气体与高速旋转的叶轮或叶片接触和流过其表面时，气体不仅要与叶轮发生剧烈碰撞和摩擦，而且也要与机壳发生碰撞和摩擦，实现这一过程中要消耗大量的能量，并产生较大的磨损和噪音。该种能量传输方式存在的主要问题是效率低(50～80％)，耗能大(占全国总发电量的10～30％)，噪音大(100dB以上)，寿命短(机体通流部件磨损和腐蚀严重)。尽管国内外众多学者进行了长期地艰苦研究，并取得了一定的效果，但综观各种研究结果，始终没有跳出用旋转叶轮进行能量传递的传统理论模式，因此在提高效率、减少耗能、降低噪音和延长寿命等方面，虽有提高和改善，但均未取得突破性进展。

中国实用新型专利授权公告说明书CN02276572.7给出了一种煤气鼓风机，中国发明专利申请公开说明书CN02133790.X给出了一种鼓风机，两个专利属于相同内容。中国实用新型专利授权公告说明书CN90212613.X给出了一种大型离心式风机用叶轮，其结构与前两个专利的叶轮结构相同。上述三个专利的风机或叶轮，其基本原理都是通过旋转叶轮对流体作功而进行能量传递的，其叶轮结构都是采用双层夹缝式长短叶片形式，长叶片、短叶片与轮盖、轮盘组焊成一整体。该结构的风机存在的缺点是机械损失、容积损失和流动损失都很大，具有效率低、耗能多、风量小、噪音大、寿命短等缺点，其叶轮结构存在耗材多、成本高、制造工艺复杂等不足。

中国发明专利申请公开说明书CN200810016349.9给出了一种高效多功能离心风机，中国发明专利审定授权说明书CN200810017064.7给出了一种结构性高效节能不粘油吸油烟机，两个专利的共同特点是所述叶轮由至少一组单侧封闭、轴向放大的圆弧型流道叶片组成，该种结构的圆弧型流道叶片制造工艺较复杂、生产效率较低，实验表明其性能并非最佳；所述机壳内部为带有进气口和出气口的圆形双室或多室，该种结构的机壳当气体进入进风口后急剧扩散，会对机壳产生剧烈碰撞，并产生较大噪音。

中国发明专利申请公开说明书CN200910013929.7给出了一种新型旋流式高效节能环保吸油烟机，其主要特征是所述风机的叶轮为一种圆盘式轴向单侧开放型叶轮，叶片一侧与叶轮盘呈径向抛物弧型垂直联体结构，实验证明该结构的叶轮其油烟吸排效果并非最佳。

发明内容

本发明的目的在于系统解决上述问题，提供一种旋流式无堵塞节能离心风机，它通过风机原理、机壳结构、叶轮结构、叶片结构、整体结构的系统优化和综合创新设计，在机壳内形成一个增强辅合的旋流场，用该旋流场以“气体带动气体”的方式输送气体(或物料)，而不是用旋转叶轮或叶片输送气体(或物料)，使被输送的气体既不与叶轮发生剧烈碰撞和摩擦，也不与机壳发生强烈碰撞和摩擦，从而大幅度降低容积损失和流动损失，显著延长叶轮使用寿命，并赋予风机多种功能。进而研制出同时具备高效、节能、低耗、环保等特点，其综合经济技术指标达到国内外领先水平的旋流式无堵塞节能离心风机。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种旋流式无堵塞节能离心风机，它包括机架、机壳、叶轮和电机，在机架上安装电机和机壳，机壳上设有进气口和出气口，所述机壳由锥台形诱流室、圆形或蜗壳形旋流室和伞形扩流室三室构成，叶轮安装在锥台形诱流室内，并与电机轴直接连接，以降低机械损失；所述叶轮为轴向单侧开放的叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮组成的双轮结构。

所述三室结构的机壳由锥台形诱流室、圆形或蜗壳形旋流室和伞形扩流室构成。在锥台形诱流室内安装叶轮，叶轮旋转时诱导形成旋流场的核心；圆形或蜗壳形旋流室内只有空气等流体，在旋流场核心的诱导下形成增强辅合的旋流场，用该旋流场以“气体带动气体”的方式输送气体(或物料)，当气体(或物料)进入该室时不会产生堵塞现象；伞形扩流室的作用主要是减轻从进气口进入的气体(或物料)急剧扩散造成对机壳的剧烈碰撞和产生的噪音。

所述叶轮由叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮构成；其中，叶片式圆盘叶轮包括叶轮盘和叶片，在叶轮盘上设有数量相等、交替均匀分布的两组长叶片和短叶片，短叶片长度为长叶片长度的50-80％，在轴向和径向两个方向均放大的圆弧形长叶片和短叶片与叶轮盘垂直联体，长叶片外端和叶轮盘边缘联体处的切线夹角为20°-40°，该叶片式圆盘叶轮不仅对旋流场的形成具有良好的诱导作用，而且具有增强旋流场强度的作用；在叶片式圆盘叶轮的轴向前端安装锥齿形叶轮，锥齿形叶轮为齿面呈渐开线齿形的圆锥体，该锥齿形叶轮可对进入机壳的气体(或物料)起到分流作用，以进一步增强旋流效果。

所述叶轮由叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮构成；其中，叶片式圆盘叶轮包括叶轮盘和叶片，在叶轮盘上设有两组数量相等、交替均匀分布的高叶片和矮叶片，矮叶片高度为高叶片高度的60-80％，在轴向和径向两个方向均放大的圆弧形高叶片和矮叶片与叶轮盘垂直联体，高叶片外端和叶轮盘边缘联体处的切线夹角为20°-40°，该叶片式圆盘叶轮不仅对旋流场的形成具有良好的诱导作用，而且具有增强旋流场强度的作用；在叶片式圆盘叶轮的轴向前端安装锥齿形叶轮，锥齿形叶轮为齿面呈渐开线齿形的圆锥体，该锥齿形叶轮可对进入机壳的气体(或物料)起到分流作用，以进一步增强旋流效果。

所述锥台形诱流室侧面适当位置设有可调式护轮孔。当风机输送高温或含有固体微粒的固气混流体时，可开启护轮孔进入部分新鲜空气包络叶轮，起到降温和保护叶轮的作用。

所述进气口设置在伞形扩流室的侧面，出气口设置在圆形或蜗壳形旋流室的顶部；出气口外壁与圆形或蜗壳形旋流室的水平中心线的夹角α＜90°，以减少出气阻力，提高风速和风压。

本发明的有益效果是：一是通过机壳和叶轮结构的创新设计，使被输送的气体不与叶轮发生剧烈碰撞和摩擦，即气体不经过叶轮，从而大量减少能量消耗和显著延长使用寿命；二是通过整体结构的创新设计，在机壳内形成一个增强辅合的气体旋流场，用该旋流场以“气体带动气体”的方式输送气体(或物料)，而不是用叶轮或叶片输送气体(或物料)，从而赋予风机多种功能(引风、通风、吸排物料等)，且不产生堵塞现象。气体旋流场能量传递方式比传统的旋转叶轮能量传递方式，同时具备效率高、能耗低、噪音小、无堵塞、寿命长、耗材少、易加工、多功能等特点，其综合经济技术指标达到国内外领先水平，节能减排效果突出，经济社会效益显著。

本发明的旋流式无堵塞节能离心风机，与传统风机相比，其主要技术指标是效率提高15％以上，节能15％以上，噪音降低3-10dB，叶轮节材二分之一以上，叶轮寿命提高3倍以上，具有通风、送风、引风、排烟、吸尘、吸排物料等多种功能。

本发明原理和技术广泛用于鼓风助燃、排污除尘、通风换气、输送物料、吸排污液、清除江河湖海水面垃圾、吸排路面积雪、扫地机、吸油烟机、吸尘器、干手器、空调专用、食品医药化工产品配料加工专用等多种产品的制造。

附图说明

图1为机壳结构示意图；

图2为图1的侧面结构示意图；

图3为叶片长短不同的叶轮结构示意图；

图4为叶片高矮不同的叶轮结构示意图。

其中，1.机壳，2.进气口，3.出气口，4.机架，5.电机，6.可调式护轮孔，7.叶轮，8.锥台形诱流室，9.圆形或蜗壳形旋流室，10.伞形扩流室，11.叶轮盘，12.锥齿形叶轮，13.长叶片，14.短叶片，15矮叶片，16高叶片。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

一种旋流式无堵塞节能离心风机，它包括机壳1、进气口2、出气口3、机架4、电机5、可调式护轮孔6、叶轮7、锥台形诱流室8、圆形或蜗壳形旋流室9、伞形扩流室10，如图1、图2所示。

在机架4上安装电机5和与机壳1，机壳1设有进气口2和出气口3，所述机壳1由锥台形诱流室8、圆形或蜗壳形旋流室9和伞形扩流室10组成，叶轮7安装在锥台形诱流室8内，并与电机5直接连接；所述叶轮7为轴向单侧开放的叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮12组成的双轮结构。

所述伞形扩流室10的侧面设有可调式护轮孔6。

所述进气口2设置在伞形扩流室10的侧面，出气口3设置在圆形或蜗壳形旋流室9的顶部；出气口3外壁与圆形或蜗壳形旋流室9的水平中心线的夹角α＜90°。

图3中，所述叶轮7由叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮12构成；其中，叶片式圆盘叶轮包括叶轮盘11和叶片，在叶轮盘11上设有两组数量相等、交替均匀分布的长叶片13和短叶片14，短叶片14的长度为长叶片13长度的50-80％，在轴向和径向两个方向均放大的圆弧形的长叶片13和短叶片14与叶轮盘11垂直联体，长叶片13外端和叶轮盘边缘联体处的切线夹角为20°-40°；在叶片式圆盘叶轮的叶轮盘11的轴向前端安装锥齿形叶轮12，锥齿形叶轮12为齿面呈渐开线齿形的圆锥体。

图4中，所述叶轮7由叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮12构成；其中，叶片式圆盘叶轮包括叶轮盘11和叶片，在叶轮盘11上设有两组数量相等、交替均匀分布的高叶片16和矮叶片15，矮叶片15高度为高叶片16高度的60-80％，在轴向和径向两个方向均放大的圆弧形高叶片16和矮叶片15与叶轮盘11垂直联体，高叶片16外端和叶轮盘边缘联体处的切线夹角为20°-40°；在叶片式圆盘叶轮的叶轮盘11的轴向前端安装锥齿形叶轮12，锥齿形叶轮12为齿面呈渐开线齿形的圆锥体。

Claims

1.一种旋流式无堵塞节能离心风机，它包括机架(4)、机壳(1)、叶轮(7)和电机(5)，在机架(4)上安装电机(5)和机壳(1)，机壳(1)设有进气口(2)和出气口(3)，其特征是，所述机壳(1)由锥台形诱流室(8)、圆形或蜗壳形旋流室(9)和伞形扩流室(10)三室组成，叶轮(7)安装在锥台形诱流室(8)内，并与电机轴直接连接；所述叶轮(7)为轴向单侧开放的叶片式圆盘叶轮和锥齿形叶轮(12)双轮结构。

2.如权利要求1所述的旋流式无堵塞节能离心风机，其特征是，所述叶片式圆盘叶轮包括叶轮盘(11)，在叶轮盘(11)上设有两组数量相等、交替均匀分布的长叶片(13)和短叶片(14)，短叶片(14)长度为长叶片(13)长度的50-80％，在轴向和径向两个方向均放大的圆弧形的长叶片(13)和短叶片(14)与叶轮盘(11)垂直联体，长叶片(13)外端和叶轮盘(11)边缘联体处的切线夹角为20°-40°；在叶片式圆盘叶轮的轴向前端安装锥齿形叶轮(12)，锥齿形叶轮(12)为齿面呈渐开线齿形的圆锥体。

3.如权利要求1所述的旋流式无堵塞节能离心风机，其特征是，所述叶片式圆盘叶轮包括叶轮盘(11)，在叶轮盘(11)上设有两组数量相等、交替均匀分布的高叶片(16)和矮叶片(15)，矮叶片(15)高度为高叶片(16)高度的60-80％，在轴向和径向两个方向均放大的圆弧形的高叶片(16)和矮叶片(15)与叶轮盘(11)垂直联体，(16)外端和叶轮盘(11)边缘联体处的切线夹角为20°-40°；在叶片式圆盘叶轮的轴向前端安装锥齿形叶轮(12)，锥齿形叶轮(12)为齿面呈渐开线齿形的圆锥体。

4.如权利要求1所述的旋流式无堵塞节能离心风机，其特征是，所述锥台形诱流室(8)侧面设有可调式护轮孔(6)。

5.如权利要求1所述的旋流式无堵塞节能离心风机，其特征是，所述进气口(2)设置在伞形扩流室(10)的侧面，出气口(3)设置在圆形或蜗壳形旋流室(9)的顶部；出气口(3)外壁与圆形或蜗壳形旋流室(9)的水平中心线的夹角α＜90°。