CN103016369B - 一种新型小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机 - Google Patents

Abstract

本发明属于通风机技术领域，特别涉及轴流通风机。一种新型小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，其是由进风室、电机、支撑环、支撑板、叶轮、排风段等组成。电机置于进风室的后部中央的支撑环上，并通过轴与叶轮直接连接，叶轮的轮毂与叶片采用整体式设计，叶片叶根尾缘处进行斜切处理。进风室入口端设有进风口，与前端进气道连接，排风段与进气室紧密连接构成主要通流部分，排风段出口段呈现渐扩形式，本发明保证入口气流轴向进气以及进口流场的稳定，风机结构简单、紧凑，制造方便。在有限尺寸、低转速、低流量等条件下叶轮有较高的增压能力以及较高的运行效率。

Description

一种新型小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机

技术领域

本发明属于通风机技术领域，特别涉及轴流通风机。

背景技术

随着国内机车高速重载的要求不断提高，导致机车动力设备发热量增加。为了确保机车安全稳定运行，冷却机车发热部件的专用冷却风机要求不断提高。目前，我国大多采用进口冷却风机，当使用条件改变的情况下，进口风机的采购周期长，成本高以及维修不便等问题难以满足国内铁路交通运输事业发展的要求。动车组机车牵引电机具有功率大、发热电气元件多的特点，同时机车车厢结构、进出口流道及运行情况都限制了风机的占用空间，严重制约了风机的工作能力。因此，要求机车冷却风机具有结构紧凑的特征；同时考虑现代人性化工作环境的要求，机车冷却风机还应具有低噪声的特征。

由于运行环境改变，原有风机已不能满足新的运行条件，因此要求在外形尺寸不变、转速降低、流量降低、功率不超限的苛刻条件下，保持较高的出口风压以及较好的运行效率。本设计中，通过改变叶轮的叶型以及安装角等，满足新工况下机车运行的冷却要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型小展弦比叶根斜切扭曲叶片型的轴流冷却通风机，在外形尺寸和功率受到严格限制、低转速的苛刻条件下，保持较高的出口风压要求以及较好的运行效率。

本发明为实现目的所采用的技术方案是：一种新型小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，包括进气道接口、进气室、驱动电机、支撑环、支撑板、叶轮和排风段，叶轮的轮毂比范围在0.5-0.7，叶片采用8-12片变截面变厚度的扭曲叶片，其中叶片叶型安装角范围为15-55°，弦长范围在220-300mm，平均展弦比范围0.7-0.9，焊有8-12片等厚支撑板。

所述轴流通风机为大流量风机，叶片和轮毂连接处，叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数在5-30°之间，倒圆半径在5-25mm之间。叶轮采用相同的变截面变厚度扭曲叶片，叶片与轮毂采用整体式设计，叶片平均展弦比为0.75，采用高反动度、近似等环量扭曲规律的叶片形式，叶片数量为10片时，叶根安装角43°；或者叶片数量为9片时，叶根安装角35°；或者叶片数量为11片时，叶根安装角52°。

所述轴流通风机为小流量风机，叶片和轮毂连接处，叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数在5-20°之间，倒圆半径在5-15mm之间。叶轮采用相同的变截面变厚度扭曲叶片，叶片与轮毂采用整体式设计，叶片平均展弦比为0.75，采用高反动度、近似等环量扭曲规律的叶片形式，叶片数量为10片时，叶根安装角44°；或者叶片数量为9片时，叶根安装角38°；或者叶片数量为11片时，叶根安装角53°。

所述风机入口设置方形进气道接口，进气道接口连接外部进气道和进气室，驱动电机固定在支撑环上，支撑环通过支撑板固定在进气室和排风段之间，叶轮直接与驱动电机的轴连接。

所述排风段与进气室紧密连接构成主要通流部分，排风段分为圆筒段和扩压段两部分，气体流经扩压段后经过进一步扩压达到实际的冷却需求。

所述支撑板分为两组焊接在进气室与排风段之间。                 

所述叶轮叶片的叶顶与排风段内壳存在3-8mm的间隙。

本发明的特点是：使用结构简单、紧凑、制造方便的单独工作叶轮，工作轮叶片具有小展弦比、大气流折转角、高反动度以及近似等环量扭曲规律等特点，使该轴流风机在有限空间、低转速、低流量的条件下也能获得较高的出口压力，叶轮叶片的叶片与轮毂采用整体式设计，便于铸造加工，使得风机零件数目减少，成本降低，并且具有较高的抗弯刚性，适用于这种速度较低的轴流通风机上，为进一步符合铸造工艺要求,对风机叶轮叶片叶根尾缘进行斜切并倒圆处理，切角度数在5-30°之间，倒圆半径在5-25mm之间，叶轮出口连接有扩压通道，扩压段使出口气流进一步扩压后，达到风机要求的出口风压。

该新型小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机装置由进气道接口、进风室、驱动电机、支撑环、支撑板、叶轮、排风段等组成。进气道接口用于连接进气道与进气室；方形进气室位于叶轮之前，为驱动电机提供一定空间，连接排风段和支撑板，同时可以为叶轮进口提供一个稳压室的作用；驱动电机位于进气室中央，安装在支撑环上，支撑环通过支撑板与进气室和排风段相连接，支撑环与支撑板共同起到支撑驱动电机与叶轮的作用，同时支撑板起到导流叶片的作用，保证叶轮入口均匀轴向进气；叶轮通过轴直接与驱动电机连接，在电机的带动下旋转，将电机提供的能量转化为气流的压力能和动能；排风段与进气室紧密连接，防止漏气，并与叶轮通道构成了风机主要的通流部分；叶轮叶片的叶顶与排风段内壳存在3-8mm的间隙，这一点对于轴流风机是十分重要的，由于机车处在行进中，机车自身震动干扰风机的平稳运行，适当的叶顶间隙将确保风机运行安全，这也是影响风机效率的因素之一；叶轮出口的排风段后部为扩张通道，使叶轮出口的气流得到进一步的扩压作用，气流经过扩压段后流出风机装置，进入随后的冷却塔中。进气室壁面上开有小孔伸出电机接线套管，为避免干扰进气室内流场，电机接线套管固定在临近的支撑板上。

本发明可适应大流量和小流量不同需求，均具有显著的有益效果：

1.风机驱动电机放置在进风室的中央，叶轮入口前端，这种方式易于安装固定，并且使电机本身也能获得一定的冷却效果。

2.叶轮叶片进口部分支撑板起到固定支撑环、电机与叶轮的作用，并且能够起到一定的导叶作用，保证入口气流轴向进气，以及进口流场的稳定性。

3.风机采用结构简单、紧凑、制造方便的单独工作叶轮，工作叶轮叶片采用小展弦比、大反动度、近似等环量扭曲规律的叶片的形式，保证了有限尺寸、低转速、低流量等苛刻条件下叶轮有较高的增压能力以及较高的运行效率。

4.叶轮叶片的叶片与轮毂采用整体式设计，便于铸造加工，使得风机零件数目减少，成本降低，并且具有较高的抗弯刚性。

5.叶轮叶片叶根处进行斜切并倒圆，切角在5-30°范围内，倒圆半径在5-25mm范围内，这种新的设计结构使叶轮本身更加符合铸造工艺的要求,提高铸造成品率，同时减小了近叶根吸力面区域的尾缘的分离损失，减少了尾迹涡流，对于提高效率降低噪音是十分重要的。

6.该发明兼顾了在外形尺寸，转速，流量，功率等多方面限制，实现风压要求以及效率的改善，风机出口段主流道呈渐扩型式，使主流道出风得到充分扩压。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的右侧结构示意图。

图3是本发明的俯视结构示意图。

图4是本发明的轴测示意图。

图5是本发明的大流量叶片变截面积叠规律示意图。

图6是本发明的小流量叶片变截面积叠规律示意图。

图中： 1-进气道接口；2-进气室；3-驱动电机；4-支撑环；5-支撑板；6-叶轮；7-排风段。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进一步说明，但本发明保护范围并不局限于具体实施例。

实施例1

如图1－4所示，本发明的新型小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机装置由进气道接口1、进气室2、驱动电机3、支撑环4、支撑板5、叶轮6和排风段7组成。驱动电机3置于进风室2的后部中央的支撑环4上，并通过轴与叶轮6直接连接，驱动电机3与叶轮6通过支撑环4与支撑板5固定在进风室2与排风段7相连接的部位。进风室2入口端设有进气道连口1，与前端进气道连接，排风段7分为圆筒段和扩压段两部分，与进气室2紧密连接构成主要通流部分。进气室2与排风段7之间焊有8片（两组）兼具导流作用的等厚支撑板5，进风室2靠近排风段7的部分开有可伸出电机接线软管的孔。

叶轮6所采用的叶片形式如附图5所示，适合大流量的风机，采用10片相同的变截面变厚度扭曲叶片，叶片与轮毂采用整体式设计，叶片平均展弦比为0.75，采用高反动度、近似等环量扭曲规律的叶片形式，叶根安装角43°（也可以采用其它实例，如9叶片，叶根安装角35°；或者11叶片，叶根安装角52°），叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数在5-30°之间，倒圆半径在5-25mm之间。

安装时，进气室2与排风段7通过螺栓紧密连接形成主要通流外壳，支撑环4与支撑板5通过焊接固定在进气室2与排风段7相连接的位置上，驱动电机3通过螺栓固定在支撑环4上，电机接线软管通过出进气室2上的小孔安装在驱动电机3上，为减小对流场的干扰还要将接线软管固定在临近的一个支撑板5前缘上，叶轮6的轮毂通过联轴节与驱动电机3伸出的轴直接连接，这样驱动电机3和叶轮6与进气室2和排风段7的相对位置得到了固定；最后将进气道接口1焊接到进气室2前端上，以便后续装配。

实施例2

基本结构与实施例1相同，适合大流量的风机，叶轮的轮毂比0.7，叶片采用9片变截面变厚度的扭曲叶片，其中叶片叶型安装角扭曲范围为15°，平均弦长220mm，平均展弦比0.7，焊有8片等厚支撑板，叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数15°，倒圆半径20mm。

实施例3

基本结构与实施例1相同，适合小流量的风机，叶轮的轮毂比0.5，叶片采用12片变截面变厚度的扭曲叶片，其中叶片叶型安装角扭曲范围为55°，平均弦长300mm，平均展弦比0.9，焊有12片等厚支撑板，叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数20°，倒圆半径10mm。

实施例4

基本结构与实施例1相同，不同的是叶轮6所采用的叶片形式如附图6所示，适合小流量的风机，采用10片相同的变截面变厚度扭曲叶片，叶片与轮毂采用整体式设计，叶片平均展弦比为0.75，采用高反动度、近似等环量扭曲规律的叶片形式，叶根安装角44°（也可以采用其它实例，如9叶片，叶根安装角38°；或者11叶片，叶根安装角53°），叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数在5-20°之间，倒圆半径在5-15mm之间。

实施例5

基本结构与实施例1相同，适合小流量的风机，叶轮的轮毂比0.6，叶片采用12片变截面变厚度的扭曲叶片，其中叶片叶型安装角扭曲范围为50°，平均弦长260mm，平均展弦比0.8，焊有12片等厚支撑板，叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数10°，倒圆半径15mm。

Claims (8)

1.一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，包括进气道接口、进气室、驱动电机、支撑环、支撑板、叶轮和排风段，其特征在于：轴流通风机为大流量风机，叶轮的轮毂比范围在0.5-0.7之间，叶片采用8-12片变截面变厚度的扭曲叶片，其中叶片叶型安装角范围为15-55°，弦长范围在220-300mm之间，平均展弦比范围0.7-0.9，焊有8-12片等厚支撑板，叶片和轮毂连接处的叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数在5-30°之间，倒圆半径在5-25mm之间。

2.根据权利要求1所述的一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，其特征在于：叶轮采用相同的变截面变厚度扭曲叶片，叶片与轮毂采用整体式设计，叶片平均展弦比为0.75，采用高反动度、近似等环量扭曲规律的叶片形式，叶片数量为10片时，叶根安装角43°；或者叶片数量为9片时，叶根安装角35°；或者叶片数量为11片时，叶根安装角52°。

3.一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，包括进气道接口、进气室、驱动电机、支撑环、支撑板、叶轮和排风段，其特征在于：轴流通风机为小流量风机，叶轮的轮毂比范围在0.5-0.7之间，叶片采用8-12片变截面变厚度的扭曲叶片，其中叶片叶型安装角范围为15-55°，弦长范围在220-300mm之间，平均展弦比范围0.7-0.9，焊有8-12片等厚支撑板，叶片和轮毂连接处的叶根尾缘斜切处理并倒圆角，切角度数在5-20°之间，倒圆半径在5-15mm之间。

4.根据权利要求3所述的一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，其特征在于：叶轮采用相同的变截面变厚度扭曲叶片，叶片与轮毂采用整体式设计，叶片平均展弦比为0.75，采用高反动度、近似等环量扭曲规律的叶片形式，叶片数量为10片时，叶根安装角44°；或者叶片数量为9片时，叶根安装角38°；或者叶片数量为11片时，叶根安装角53°。

5.根据权利要求1－4任一所述的一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，其特征在于：风机入口设置方形进气道接口（1），进气道接口连接外部进气道和进气室（2），驱动电机（3）固定在支撑环（4）上，支撑环（4）通过支撑板（5）固定在进气室（2）和排风段（7）之间，叶轮（6）直接与驱动电机（3）的轴连接。

6.根据权利要求1－4任一所述的一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，其特征在于：排风段（7）与进气室（2）紧密连接构成主要通流部分，排风段（7）分为圆筒段和扩压段两部分，气体流经扩压段后经过进一步扩压达到实际的冷却需求。

7.根据权利要求1－4任一所述的一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，其特征在于：支撑板（5）分为两组焊接在进气室（2）与排风段（7）之间。

8.根据权利要求1－4任一所述的一种小展弦比叶根斜切扭曲叶片型轴流通风机，其特征在于：所述叶轮叶片的叶顶与排风段内壳存在3-8mm的间隙。