CN1042590A

CN1042590A - 径流式通风机

Info

Publication number: CN1042590A
Application number: CN 88107882
Authority: CN
Inventors: 伊高·弗拉基米诺维奇·埃弗梯夫; 阿纳托列·弗拉基米诺维奇·帕戴尔金
Original assignee: DRUZHBY NARODOV IMENI PATRISA LUMUMBY, University of
Current assignee: DRUZHBY NARODOV IMENI PATRISA LUMUMBY, University of
Priority date: 1988-10-05
Filing date: 1988-10-05
Publication date: 1990-05-30

Abstract

本发明为一径流通风机，包括带有喉部进风口与排风口的蜗壳；安装于蜗壳的转子；转子由轴与圆盘构成；在圆盘侧面的圆周上固定有叶片并由此形成转子内腔。在蜗壳上以悬臂形式固定有挡板，挡板的自由端位于转子内腔中，相对于喉部在转子旋向相反的方向存在位移。喉部与相邻近的叶片的排气外缘的间隙宽度为转子的旋转轴与叶片排气外缘间的距离的0.03至0.2倍。

Description

本发明涉及通风与空气调节以及关于气体输送的技术领域，更具体地说是涉及一种径流式通风设备。

本发明最适用于双吸式径流通风机，这种通风机用在民用和工业建筑与结构，计算机中心、剧场、影院、地下铁道、火车站等公共场所，以及运输工具、畜舍通风系统、各种生产设备的通风等多种应用领域进行通风与空气调节时的送风与排风工作。

现代的径流通风机包括带有进风口与排风口的蜗壳。蜗壳中装有转子，转子由轴与园盘组成，后者两侧表面的园周上固定有叶片，形成了两个转子内腔。蜗壳中包括螺线部分与扩散部分。在蜗壳的螺线部分与扩散部分之连接部，转子与蜗壳具有最小间隙处有一称作“蜗壳喉部”的部分。

径流通风机以下述方式工作：当转子被驱动旋转时，转子内腔的空气被排出。由于上述排气作用空气就经过蜗壳的吸气口进入转子内腔并被叶片兜住。借助气流与叶片的相互作用，将机械能传递给气体。这一相互作用的结果产生了风压压头。流出转子的气体被蜗壳收拢再经排风口送往用户，在单位时间内被径流通风机送出的气体量称为排风量。风压与排风量是径流通风机的气动力参数。

众所周知，排风量与风压的大小在径流通风机中取决于蜗壳喉部与相邻近的转子叶片排气外缘之间的间隙大小。如该间隙值减小，排风量与风压即增大。这是由于大的间隙（正如众所周知的，间隙量大于转子旋转轴线与叶片排气外缘距离的0.2倍时）将有很大一部分位于转子外部的气体并不立刻流向蜗壳的排风口，而是流过该间隙，在蜗壳内环绕转子流动，此时由于气体与壳体磨擦和在壳体内改变运行方向而存在能量损耗。如果间隙量减小，则通过该间隙的气体量亦相应减小，立刻送往蜗壳排风口的气体量就增加，即增大了径流通风机的排风量与风压。此外，在通风机工作时，伴随有对生物机体产生有害作用的气动力特性噪声。径流通风机的噪声总强度是它的声学特性。在间隙值大的时候，总的噪声强度取决于涡流噪声，后者是由通风机中气体流过任何部件时产生的，其频率范围很宽。在间隙值小时，噪声强度取决于汽笛噪声，后者强度超出涡流噪声强度达10～15分贝。汽笛噪声的生成与下述因素有关，即气体流过叶片时在叶片后形成气动力尾迹。气动力尾迹在转子叶片外端处与蜗壳喉部产生不稳定的相互作用形成了汽笛噪声源。其中汽笛噪声表现为由下述方程式确定的叶片频率的函数：

f＝ (n·z)/60 （赫芝）

其中：n-转子转速，即转子的每分钟转数;

z-径流通风机的叶片数。

故考虑噪声对生物机体的有害影响而使径流通风机具有大的径向间隙，此时总噪声强度取决于涡流噪声，但这样的径流通风机的排风量与风压值不大。

已知的这种径流通风机（GB-A-2123893）包括带喉部及两个进风口与一个排风口的蜗壳，在壳体内的由轴与园盘组成的转子，园盘两侧面的园周上固定有叶片，后者构成了两个转子内腔并形成喉部与相邻近的叶片排气外缘之间的间隙，两个以悬臂形式固定在壳体上的挡板，其自由端位于转子内腔中。

这种径流通风机中，位于蜗壳喉部与相邻近的叶片排气外缘的每一个间隙值都大于转子旋转轴线与叶片排气外缘距离的0.2倍。所以这种通风机的排风量与风压不高，而噪声总强度取决于涡流噪声。这种结构的径流通风机具有两块挡板，其自由端位于通风机的转子内腔中，各挡板的自由端为位于通过转子旋转轴与蜗壳的喉部的平面内的平板。挡板的自由端降低了径流通风机转子内腔中各股气流的涡动强度。这就使得，首先由于减少了径流通风机转子内腔中形成的涡流能量损耗，使得通风机的风压与排风量有不多的增加;其次，由于径流通风机的转子内腔中涡流噪声的下降而导致该通风机总噪声水平的下降程度也不多。在转子内腔中的涡流噪声的降低与其中气流涡流运动强度的降低有关。但上述的径流通风机的结构毕竟不能保证得到高的风压与排风量，这是因为在转子内腔中气流的涡动强度小，因此所降低的由于形成涡流而造成的能量损失也不大。此外，甚至不能使径流通风机的总的噪声强度得到实质上的降低，首先是因为气体流过转子叶片所产生的涡动的涡流噪声相比，转子内腔中产生的涡流噪声在径流通风机的总噪声量中所占的份额是不大的;其次，由于在挡板后面出现的气动力尾迹与转子叶片进气内缘间的不稳定的相互作用也导致叶片的频率处的径流通风机的总噪声强度的增加。

在本发明的基础上提出任务是要创造一种径流通风机，蜗壳喉部与相邻近的叶片排气外缘之间的间隙与挡板的自由端相对于蜗壳喉部的位置可使通过上述间隙绕转子的气体的流量减少并同时消除转子叶片后面的气动力尾迹与蜗壳的喉部间不稳定的相互作用，以改善其气动力与声学参数。

该项任务是这样完成的：在径流通风机中包括有喉部、两个进风口与一个排风口的蜗壳;在壳体内部由轴与园盘组成的转子，在园盘各侧面的园周上固定有叶片，叶片构成了两个转子内腔并形成喉部与相邻近的叶片排气外缘之间的间隙;两个悬臂地固定在壳体上的挡板，按照本发明其自由端位于转子内腔中，并具有相对于喉部在转子旋向的反方向上的位移量;而喉部与相邻近的叶片排气外缘的间隙为转子旋转轴线与叶片排气外缘间距离的0.03至0.2倍。

在这种径流通风机中采用位于喉部与相邻近的叶片排气外缘间的间隙为转子旋转轴线与叶片排气外缘间距离的0.03至0.2倍保证了径流通风机排气量与风压的提高，这是因为在流向用户前先通过上述间隙而在蜗壳内腔绕转子旋转，由于在其中与壳体摩擦并不断改变方向而造成的能量损失的那部分气体量减少了。此时所产生的决定着径流通风机总噪声强度的汽笛噪声和在转子叶片后面的气动力尾迹与蜗壳的喉部产生不稳定的相互作用都被所安装的挡板自由端减弱了。挡板自由端能降低噪声总强度是由于：气体流过每个挡板的自由端在其后面都生成气动力尾迹，在这一区域气体流速低于该区域之外的气体流速。因为每个挡板相对于喉部固定，故该挡板的自由端后方的气动力尾迹与蜗壳的喉部的相互作用具有稳定的特性。当每一块叶片进入挡板自由端的气动力尾迹区时，在叶片后面的气动力尾迹由于在该气体流过叶片处的速度下降而明显衰退。由此而消除了造成了汽笛噪声的在转子叶片后面的气动力尾迹与蜗壳的喉部之间的不稳定的相互作用。应当了解，按气体远离叶片的程度，气体流过叶片时气动力尾迹的衰退程度而增大。

相对于蜗壳喉部有与转子旋向的反方向位移的每个挡板的自由端安装位置，应使得在转子旋转过程中，挡板自由端后面的气动力尾迹被转子推向转子旋转方向。所以为了使在挡板后面气动力尾迹与蜗壳喉部对准，必须按上述方式安装。

当喉部与邻近的叶片排气外缘之间的间隙做成小于转子旋转轴线与叶片排气外缘之间距离的0.03倍时，再度会产生汽笛噪声，因为喉部又重新进入了在安装挡板后仍存留有的转子叶片后面气动力尾迹区。

而当间隙大于0.2时风压与排风量的值将下降，这是因为下述部分的气流增加了：这部分气体不是立即被导向蜗壳的排气口，而是穿过上述间隙后环绕转子在蜗壳内流动与壳体摩擦并在其中变换流向而造成能量损失。

如果径流通风机的驱动装置在靠近蜗壳的某一进风口的位置，则按照本发明，邻近驱动机构的挡板的自由端安装成相对于另一挡板自由端在转子旋转的反方向上有位移量。

挡板的这种安装方法使得挡板自由端后面的每条气动力尾迹与蜗壳的喉部必然重合。一个挡板自由端相对另一挡板自由端彼此具有相对位移与通过相应的转子内腔的排风量不同有关。这种差别的造成是由于驱动机构安装两在进风口之一的缘故。人所共知，较低的排风量对应于气流离开转子的较小的排气角度，该角度为气流的绝对速度矢量相对于转子的园周速度矢量的夹角，并且还影响在挡板自由端后方由转子排出的气动力尾迹与蜗壳的喉部间的距离。气流从转子的排放角度越小，上述距离越大，而随之挡板自由端相对于蜗壳的喉部的位移值也就越大。可见为了使挡板自由端后面各气动力尾迹与蜗壳喉部重叠必须使邻近驱动机构的挡板的自由端的位移大于另一个挡板的位移。

下面参照附图对本发明的径流通风机作详细说明，其中：

图1为本发明的径流通风机的整体纵剖面图，

图2为图1的Ⅱ-Ⅱ剖面，

图3为图1的Ⅲ-Ⅲ剖面，

图4为本发明的径流通风机的另一实施方案的整体纵剖面图，

图5为图4的Ⅴ-Ⅴ局部剖去的剖面图，

图6为图4的Ⅵ-Ⅵ剖面。

下面是径流通风机的一种实施方案，包括：蜗壳1（图1），其上带有喉部2（图2），蜗壳上开有两个进风口3（图1）、4与一个排风口5（图2）。蜗壳1内有由轴7与园盘8组成的转子6;园盘8的一个侧面9上固定有叶片10，形成转子内腔11及蜗壳1的喉部2与相邻的叶片10的排气外缘12之间的间隙σ₁;在园盘8的另一侧表面13（图1）上固定有叶片14，形成另一个转子内腔15（图3）以及蜗壳1的喉部2与相邻近的叶片14的排气外缘16之间的间隙σ₂。转子6由在远离进风口4处安装的电动机（图中未示）驱动旋转。在壳1上固定有两块悬臂式挡板17（图1）、18。挡板17的自由端19位于转子内腔11中并沿与箭头A所指的转子旋向的反方向位移α₁（图2）。挡板18的自由端20（图1）位于转子内腔15中并沿与箭头A所指示的转子6的旋向相反的方向位移α₂（图3）。在所见方案中位移量α₁与α₂是等值的。喉部2与相邻近的叶片10、14的排气外缘12、16之间的间隙σ₁与σ₂为转子6的转动轴线O₁-O₁与叶片10的外缘12间的距离R₁（图2）的0.03至0.2倍。

上述发明的实施方案仅作为举例之用而对本发明不起限制作用，还可能存在另外的不偏离专利要求所确定实质与范围的本发明的实施方案。另一个本发明实施方案的径流通风机包括带有喉部22（图5）的蜗壳21（图4）。在蜗壳21上开有两个进风口23（图4）、24及一个排风口25（图5）。在蜗壳21中装置由轴27与园盘28组成的转子26（图4）、园盘28的侧面29上沿园周固定有叶片30形成转子内腔31（图5）以及蜗壳21上的喉部22与相邻的叶片30的排气外缘32之间的间隙σ₃。在园盘28的另一个侧面33上（图4）固定有叶片34形成另一个转子内腔35（图6）以及蜗壳21上的喉部22与相邻近的叶片34的排气外缘36之间的间隙。转子26由电动机37驱动旋转（图4），后者安装在靠近进风口23或24的位置上，在本例中靠近进风口24。在壳21上悬臂地固定两块挡板38、39。挡板38的自由端40（图5）位于转子内腔31中并具有与箭头B所指方向的反方向的相对于喉部22的位移α₃。挡板39的自由端41（图6）位于转子内腔35中并具有与箭头B所指示的转子26的旋向反方向的位移α₄。靠近传动装置37安装的挡板39的自由端41具有相对于另一个挡板38的自由端40沿箭头β指示的转子26的旋向的反方向的位移B（图5）。喉部22与相邻近的叶片30、34的排气外缘32、36之间的间隙σ₃与σ₄为转子26的转动轴线O₂-O₂与叶片30的排气外缘32之间的距离R₂的0.03至0.2倍。

上述第一方案的径流通风机以下列方式运行：

当设置于蜗壳1中的转子6以箭头A所指示的方向被驱动装置驱动旋转时，气体如箭头C₁、C₂所示沿轴向经蜗壳1的进风口3、4被吸入相应的转子内腔11、15，由于叶片的转动，在叶片10、14近旁产生的负压作用下气体的运动方向由轴向变换成为径向后这两股气流被送向转子6的叶片10、14。由于气体流过挡板17、18的自由端19、20在其后面均形成气动力尾迹。当气体通过转子6时，接受了由传动装置依次经轴7、园盘8与叶片10、14传给气体的能量。在通过转子6时，由挡板17、18的自由端19、20形成的气动力尾迹，被带到箭头A所示的转子旋向并流向蜗壳1的喉部2。两股气流在转子后面被蜗壳1聚拢并通过排气口5按箭头D所指示的方向送至用户。这时，在被提供给用户之前两股气流中各有一部分分别相应地流入并穿过位于喉部2与叶片10或14的排气外缘12或16之间的间隙σ₁或σ₂并在蜗壳1内形成环绕转子6的园形环流。挡板17、18的自由端19、20后面与蜗壳1的喉部2稳定地相互作用的气动力尾迹消除了在转子6的叶片10、14后的气动力尾迹与喉部2的不稳定相互作用，从而保证了汽笛噪声强度减小。

所述的本发明的第二实施方案的径流通风机的工作方式与所述的本发明的第一实施方案的径流通风机9相同。

下面给出径流通风机实施例汇总表1，其中：

R₁-转子6的旋转轴线O₁-O₁与叶片10的排气外缘12间的距离。

σ₁-喉部2与相邻近的叶片10的排气外缘12间的间隙。

σ₂-喉部2与相邻近的叶片14的排气外缘16间的间隙。

G_max-最大排风量。

H₁-最大排风量Gmax时在径流通风机出口处的总风压。

L_f-叶片频率的噪声强度，在径流通风机出口处气流中测定。

Ls-在径流通风机出口处气流中测定的噪声总强度。

径流通风机中叶片10、14数为72块，园盘8的侧面9与13上各有36块。

表1

参量 R₁(σ₁)/(R₁) ＝ (σ₂)/(R₂) Gmax H₁Lf Ls

序数毫米－千克／秒帕分贝分贝

1 92.5 0.05 0.76 420 75 76.5

2 ″ 0.19 0.69 380 75 76.5

3 ″ 0.05 0.75 410 74 76

4 ″ 0.19 0.69 380 71 73

5 ″ 0.19 0.69 380 71 72.5

6 ″ 0.05 0.75 420 74 76

7 ″ 0.05 0.76 420 74 76

8 ″ 0.19 0.7 390 73 84.5

9 ″ 0.19 0.7 390 73 75

10 ″ 0.05 0.75 420 74 75.5

11 ″ 0.05 0.76 420 75 77

12 ″ 0.19 0.7 390 73 75

在上述范围内制作蜗壳喉部与相邻近的叶片排气外缘之间的间隙及将挡板在转子内腔中按上述形式配置可使径流通风机的气动力参数得到提高，同时通过把汽笛噪声的强度降至涡流噪声的强度水平来改良其声学参数，还可同时缩小径流通风机的外形尺寸。

Claims

1、径流通风机，包括带有喉部(2、22)、两个进风口(3、4、23、24)与一个排风口(5、25)的蜗壳(1、21)；安装在壳(1、21)内并由轴(7、27)与园盘(8、28)组成的转子(6、26)；转子侧表面(9、13、29、33)的园周上固定有叶片(10、14、30、34)，该叶片构成了转子内腔(11、15、31、35)并形成喉部(2、22)与相邻近的叶片(10、14、30、34)的排气外缘(12、16、32、36)之间的间隙(σ₁、σ₂、σ₃、σ₄)；两个以悬臂形式固定在壳体(1、21)上的挡板(17、18、38、39)的自由端(19、20、40、41)位于转子内腔(11、15、31、35)中，其特征为：挡板(17、18、38、39)的自由端(19、20、40、41)安装成具有相对于喉部(2、22)向转子(6、26)的旋转方向的反方向位移(α₁、α₂、α₃、α₄)，而喉部(2、22)与相邻近的叶片(10、14、30、34)的排气外缘(12、16、32、36)的间隙(σ₁、σ₂、σ₃、σ₄)范围为转子(6、26)的旋转轴线(o₁-o₁，o₂-o₂)与叶片(10、30)的排气外缘(12、32)的距离(R₁、R₂)的0.03至0.2倍。

2、根据权利要求1的径流通风机，其驱动机构（37）装置在靠近蜗壳（21）的进风口（23、24）中之一的地方，其特征在于：邻近驱动机构（37）的挡板（39）的自由端（41）安装成具有相对于另一个挡板（38）的自由端（40）向转子旋转方向的反方向位移（β）。