CN102425573B

CN102425573B - 一种低噪前向多翼式离心风机

Info

Publication number: CN102425573B
Application number: CN201110420372.6A
Authority: CN
Inventors: 李志印; 谢永攀; 郑浩; 张军军; 彭光明; 彭文波; 张京伟; 余黎
Original assignee: HUANGGANG TIANYUAN TECHNOLOGY Co Ltd; China Ship Development and Design Centre
Current assignee: HUANGGANG TIANYUAN TECHNOLOGY Co Ltd; China Ship Development and Design Centre
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102425573A

Abstract

本发明涉及一种整体铸造成型、具备低噪特性的高压头小流量前向多翼式离心风机。包括有蜗壳、安设在蜗壳内的叶轮和安设在蜗壳进风口的集流器，其特征在于所述的叶轮、蜗壳为整体铸造而成，所述的叶轮为前向多翼窄型腔叶轮，所述的蜗壳为内凹式窄腔蜗壳。本发明具有气动性能好、噪声低、重量轻、结构强度高的优点；窄腔内凹式结构使叶轮与蜗壳间的间隙减小，能有效减小气流在叶轮和蜗壳间回流引起的涡流，从而降低腔内气流漩涡噪声，本发明通过与大量相同空气动力性能的低噪声离心通风机比较，全压效率提高7％，空气噪声降低5dB(A)以上；风机机脚振动加速度级弹性安装的条件下能够达到小于或等于115dB，远远低于同类产品。

Description

一种低噪前向多翼式离心风机

技术领域

本发明涉及一种整体铸造成型、具备低噪特性的高压头小流量前向多翼式离心风机。

背景技术

离心风机被广泛应用于工业生产的各个领域，现有的离心风机在保证运转的可靠性前提下，正朝向低噪、高效、节能型的多翼式离心风机趋势发展。其中风机的低噪声化越来越受到重视，尤其在船舶行业，对风机的噪声振动指标越来越严格。而叶轮、蜗壳和集流器是离心风机的三个关键部件，三者的结构形式和加工工艺直接影响风机的各项性能和噪声指标。

前向多翼式高压头、小流量的离心风机广泛应用于空气净化系统，该类型风机在船舶上应用的数量较多，比较集中布置在人员工作、活动、休息的密集区域，因此对该类型的特种离心风机的噪声控制比较严格，低噪声化是该类型风机的发展趋势和基本要求。然而由于其结构形式特点和加工技术条件的限制，以往该类型风机大都采用铆接组合叶轮和钢板焊接蜗壳，其噪声控制手段有限，噪声指标已经不能够满足风机发展的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种低噪前向多翼式离心风机，该风机在结构强度、减振降噪和全压效率方面能得到明显的提高和改善。

本发明为解决上述提出的问题所采用技术方案为：包括有蜗壳、安设在蜗壳内的叶轮和安设在蜗壳进风口的集流器，其特征在于所述的叶轮、蜗壳为整体铸造而成，所述的叶轮为前向多翼窄型腔叶轮，所述的蜗壳为内凹式窄腔蜗壳。

按上述方案，所述的内凹式窄腔蜗壳的内腔包括圆周形叶轮腔和包覆叶轮腔的蜗壳型线气流腔，所述的圆周形叶轮腔与前向多翼窄型腔叶轮相配置，前向多翼窄型腔叶轮与圆周形叶轮腔的轴向间隙为3mm～10mm，所述的蜗壳型线气流腔的外周面为螺旋面，与出风口相连通，蜗壳型线气流腔的轴向宽度大于圆周形叶轮腔的轴向宽度。

按上述方案，所述的蜗壳型线气流腔的螺旋面周向由4条不等边的阿基米德螺旋线连接而形成，每条螺旋线对应Л/2弧度，4条螺旋线的半径对应4个轴面矩形，其中离出风口最远的起始螺旋线半径对应的轴面矩形小于其余3个轴面矩形，其余3条螺旋线半径对应的3个轴面矩形的大小相同。

按上述方案，所述蜗壳的出风口为扩压型，且向内侧(叶轮一边)扩大，扩大角α为5°～10°。

按上述方案，所述的前向多翼窄型腔叶轮包括有基盘和中空的前盘，在基盘和前盘之间沿周向安设窄型叶片，所述的叶片呈圆弧形，弧度θ为Л/6～Л，曲率半径R为10mm～30mm，叶片径向长度L为20mm～30mm，叶片子午面出口高度H为10mm～20mm，叶片沿周向均布20～60片，叶片厚度δ为1.5mm～3mm，整个叶轮整体铸造成型。

按上述方案，所述叶轮的基盘外径D为180mm～350mm，叶片沿基盘外周一侧端面布设，叶片的另一侧与前盘相联，前盘呈中空环形，外径与基盘外径相同，中间开设进风孔，进风孔直径D₁为50mm～200mm。

按上述方案，所述的蜗壳型线气流腔的4条阿基米德螺旋线，其中离出风口最远的起始螺旋线半径R3为120mm～170mm，对应的轴面矩形边长d3为2mm～4mm，d4为3mm～6mm；沿螺旋半径增大方向其余3条螺旋线的半径依次为：R4为130mm～190mm，R1为140mm～200mm，R2为150mm～210mm，3条螺旋线半径对应的3个大小相同轴面矩形的边长d2/2为5mm～10mm；叶轮腔的轴向宽度H1为30mm～70mm，蜗壳型线气流腔的轴向宽度H2为40mm～90mm。

按上述方案，蜗壳一端与集流器连接，所述集流器内孔内端为锥弧形，弧形部位半径R5为8mm～12mm，集流器内孔直径d7为130mm～160mm。

按上述方案，所述蜗壳的蜗舌为倾斜状，分为浅舌部位和深舌部位，其中浅舌部位尖部的圆弧半径r1为15mm～25mm，r 2为5mm～10mm；深舌部位尖部的圆弧半径r3为5mm～10mm。

按上述方案，所述的蜗壳、叶轮和集流器均由铝合金整体铸造而成。

按上述方案，所述风机风量为90m³/h～600m³/h，全压1000Pa～3000Pa，风机外形尺寸高度h为330mm～470mm，宽度1为300mm～430mm，包含电机时长度L1为300mm～390mm。

本发明的有益效果在于：1、叶轮采用了前向多翼型结构，叶片呈圆弧状，且弧度较大，同时该叶轮型腔空间小且为封闭式结构，并采用铝合金整体铸造而成，具有气动性能好、噪声低、重量轻、结构强度高的优点；2、蜗壳型线采用了不等边基元法的非等宽轴面矩形，具有良好的螺旋线型，并形成窄腔内凹式结构，蜗舌采用倾斜型的深、浅舌结构，出口采用扩压结构，该蜗壳采用铝合金整体铸造而成，气流流动漩涡小、压力损失小、结构紧凑、强度高、吸声隔声效果好。所采用的窄腔内凹式结构使叶轮与蜗壳间的间隙减小，较常规等宽蜗壳内腔结构能有效减小气流在叶轮和蜗壳间回流引起的涡流，从而降低腔内气流漩涡噪声，提高全压效率3％以上；所采用的倾斜型的深、浅舌结构能够有效避免蜗舌附近的气流一部分由于受到蜗舌上游方向叶片的吸力作用，流回叶轮而产生回流现象，从而有效减少所产生的漩涡噪声，使气流尽可能流向蜗壳出口从而提高全压效率。3、集流器采用了锥弧形，并与连接盖板整体铸造成型，采用内嵌方式与蜗壳连接，具有气流流动性能好、气阻小、效率高优点。4、本发明通过与大量相同空气动力性能的低噪声离心通风机比较，全压效率提高7％，空气噪声降低5dB(A)以上；风机机脚振动加速度级弹性安装的条件下能够达到小于或等于115dB，远远低于同类产品。同时其结构强度在船用环境试验当中得到验证，各项试验如振动、冲击、倾斜摇摆等试验均一次性通过，试验后的风机性能指标基本没有发生变化。

附图说明

图1为本发明一个实施例中的正视图。

图2为图1的左视图。

图3为本发明一个实施例中蜗壳的正剖视图。

图4为图3的左视图。

图5为本发明一个实施例中叶轮的正剖视图。

图6为图3的左视图。

图7为本发明一个实施例中的集流器正剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

包括有蜗壳13、安设在蜗壳内的叶轮12和安设在蜗壳进风口的集流器11，以及驱动叶轮旋转的电动机15，电动机15的机壳端面与蜗壳一侧端面相联，电动机的转轴穿入蜗壳与叶轮12联接，所述叶轮前盘向外基盘向内，并通过叶轮压盖14进行紧固，所述集流器11与蜗壳另一侧端面相联。风机整体长度L1为290mm，高度h为335mm，宽度1为300mm。空气由集流器11进气口进入，由蜗壳9方形出风口排出。

所述的叶轮为前向多翼窄型腔叶轮，结构如图5、6所示，包括有基盘4和中空的前盘2，基盘外径D为235mm，在基盘和前盘之间沿周向安设窄型叶片1，所述的叶片为圆弧形，弧度θ为2Л/3，曲率半径R为15mm，叶片径向长度L为28mm，叶片子午面出口高度H为16mm，叶片厚度δ为2mm，叶片沿周向均布26片，叶片的另一侧与前盘相联，前盘呈中空环形，外径与基盘外径相同，中间开设进风孔，进风孔直径D1为142mm。整个叶轮由铝合金整体铸造成型；所述的基盘中部设置有向前凸起的叶轮分流段弧锥和叶轮钢套3，叶轮钢套与基盘镶合成一体，用于和转轴的联接。

所述的蜗壳为内凹式窄腔蜗壳，结构如图3、4所示，蜗壳一侧端面开设圆孔与电机相联，另一侧端面5开设直径较大的圆孔与集流器相联，为进风口，蜗壳的内腔6包括圆周形叶轮腔和包覆叶轮腔的蜗壳型线气流腔，所述的圆周形叶轮腔与前向多翼窄型腔叶轮相配置，所述的蜗壳型线气流腔的外周面为螺旋面，末端与出风口相连通，蜗壳型线气流腔的轴向宽度H2为45mm，圆周形叶轮腔的轴向宽度H1为36mm，所占圆周范围d为234mm，d1为230mm，蜗壳型线气流腔的轴向宽度大于圆周形叶轮腔的轴向宽度，形成内凹窄腔结构；所述的蜗壳型线气流腔的螺旋面周向由4条阿基米德螺旋线连接而形成，每条螺旋线对应Л/2弧度，4条螺旋线的半径对应4个轴面矩形7，轴面矩形的边长不等，其中离出风口最远的起始螺旋线半径对应的轴面矩形小于其余3个轴面矩形，其余3条螺旋线半径对应的3个轴面矩形的大小相同。所述的蜗壳型线气流腔的4条阿基米德螺旋线，其中离出风口最远的起始螺旋线半径R3为125mm，对应的轴面矩形边长d3为2mm，d4为3.5mm；沿螺旋半径增大方向其余3条螺旋线的半径依次为：R4为132mm，R1为143mm，R2为155mm，3条螺旋线半径对应的3个大小相同轴面矩形的边长d2/2为6mm。蜗壳另一端与集流器螺栓连接，呈中空状，内径D2为235mm。蜗壳厚度δ1为5mm。所述蜗壳的蜗舌8为倾斜状，分为浅舌部位和深舌部位，其中浅舌部位尖部的圆弧半径r1为15mm，r 2为5mm；深舌部位尖部的圆弧半径r3为5mm。蜗壳的出风口9与蜗壳型线气流腔末端相衔接，所述蜗壳的出风口9为扩压型，并向内侧叶轮一边扩大，扩散角α为5°，扩压出口长度11为85mm。蜗壳根据安装形式的不同，在蜗壳圆周上确定泄水孔10。蜗壳高度h为335mm，长度1为300mm。整个蜗壳由铝合金整体铸造成型。

本发明的锥弧形型集流器的结构如图7所示，所述集流器11的进风口内端为锥弧形，弧形部位半径R5为8mm，进风口内径d7为140mm，进风口整体宽度d6为56mm，厚度δ2为5mm。集流器的蜗壳连接盘面为凹型，内嵌于蜗壳内，深度d5为9mm。集流器由铝合金整体铸造成型。

Claims

1.一种低噪前向多翼式离心风机，包括有蜗壳、安设在蜗壳内的叶轮和安设在蜗壳进风口的集流器，其特征在于所述的叶轮、蜗壳为整体铸造而成，所述的叶轮为前向多翼窄型腔叶轮，所述的蜗壳为内凹式窄腔蜗壳。

2.按权利要求1所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于所述的内凹式窄腔蜗壳的内腔包括圆周形叶轮腔和包覆叶轮腔的蜗壳型线气流腔，所述的圆周形叶轮腔与前向多翼窄型腔叶轮相配置，前向多翼窄型腔叶轮与圆周形叶轮腔的轴向间隙为3mm～10mm，所述的蜗壳型线气流腔的外周面为螺旋面，与出风口相连通，蜗壳型线气流腔的轴向宽度大于圆周形叶轮腔的轴向宽度。

3.按权利要求2所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于所述的蜗壳型线气流腔的螺旋面周向由4条不等边的阿基米德螺旋线连接而形成，每条螺旋线对应Л/2弧度，4条螺旋线的半径对应4个轴面矩形，其中离出风口最远的起始螺旋线半径对应的轴面矩形小于其余3个轴面矩形，其余3条螺旋线半径对应的3个轴面矩形的大小相同。

4.按权利要求2所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于所述蜗壳的出风口为扩压型，且向内侧扩大，扩大角α为5^o～10^o。

5.按权利要求1或2所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于所述的前向多翼窄型腔叶轮包括有基盘和中空的前盘，在基盘和前盘之间沿周向安设窄型叶片，所述的叶片呈圆弧形，弧度θ为Л/6～Л，曲率半径R为10mm～30mm，叶片径向长度L为20mm～30mm，叶片子午面出口高度H为10mm～20mm，叶片沿周向均布20～60片，叶片厚度δ为1.5mm～3mm。

6.按权利要求3所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于所述的蜗壳型线气流腔的4条阿基米德螺旋线，其中离出风口最远的起始螺旋线半径R3为120mm～170mm，对应的轴面矩形边长d3为2mm～4mm，d4为3mm～6mm；沿螺旋半径增大方向其余3条螺旋线的半径依次为：R4为130mm～190mm，R1为140mm～200mm，R2为150mm～210mm，3条螺旋线半径对应的3个大小相同轴面矩形的边长d2/2为5mm～10mm；叶轮腔的轴向宽度H1为30mm～70mm，螺旋气流腔的轴向宽度H2为40mm～90mm。

7.按权利要求6所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于蜗壳一端与集流器连接，所述集流器内孔内端为锥弧形。

8.按权利要求6或7所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于所述蜗壳的蜗舌为倾斜状，分为浅舌部位和深舌部位，其中浅舌部位尖部的圆弧半径r1为15mm～25mm，r 2为5mm～10mm；深舌部位尖部的圆弧半径r3为5mm～10mm。

9.按权利要求1或2所述的低噪前向多翼式离心风机，其特征在于所述的蜗壳、叶轮和集流器均由铝合金整体铸造而成。