CN104454572B - 单吸入式离心风机 - Google Patents

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Abstract

单吸入式离心风机包括：设置有漩涡状的涡形管的壳体(2)；具备内置于壳体(2)的多个叶片(3)和固定叶片(3)的叶轮主板(13)的叶轮(4)。壳体(2)包括：具有吸入口(5)的吸入侧板(6)、和固定有电机(8)的电机固定侧板(9)，叶轮主板(13)的中心部固定于电机(8)，在叶轮主板(13)的叶片(3)与叶轮主板(13)的中心部之间形成有主板开口(18)。将通过位于电机固定侧板(9)一侧的叶片(3)的端部、且与电机(8)的旋转轴(12)垂直的平面设为叶片端部假想平面(20)。设置有该叶片端部假想平面(20)与电机固定侧板(9)的距离在主板开口(18)与叶片(3)之间变窄的狭窄部(21)。

Description

单吸入式离心风机
技术领域
本发明涉及在管道风扇(duct fan)等换气送风设备、或者空气调节机等中使用的单吸入式离心风机的结构。
背景技术
在近年来的离心风机中，因所连接的管道配管的复杂化和建筑物的高气密化而要求设备高静压化。作为现有的单吸入式离心风机的高静压化的结构，已知有设置配置于舌部附近且叶轮的叶片的内周部侧、且沿着叶轮的径向延伸的湍流抑制板。
下面，参照图5A、图5B，对该现有例进行说明。
如图5A、图5B所示，单吸入式离心风机101包括壳体102和内置于该壳体102的叶轮103。壳体102包括具有吸入口104的吸入侧板105、漩涡状的涡形管(scroll)106、固定了电机107的电机固定侧板108。涡形管106的一端与吸入侧板105连接，涡形管106的另一端与电机固定侧板108连接。壳体102以从舌部109朝着叶轮103的旋转方向110逐渐扩大流路截面积(由叶轮103的外周侧、涡形管106的内侧、以及吸入侧板105和电机固定侧板108围成的区域的径向截面积)的方式形成螺旋形状。
叶轮103与电机107固定连接，当电机107驱动叶轮103旋转时，吸入气流111从吸入口104通过叶轮103流入到壳体102内。从该叶轮103吹出的空气，在螺旋形状的壳体102内升压，从动压转换为静压，从排出口112成为排出气流113而流出。
在因管道配管的复杂化和建筑物的高气密化而施加高的静压于离心风机的情况下，即在性能(PQ：静压(Pressure)-风量(Quantity))曲线上在截止(締め切り)侧使用设备的情况下，排出气流113不能完全流出。而且，在舌部109附近，产生从壳体102内向叶轮103的内部侧逆流的舌部湍流114。离心风机利用从舌部109开始的螺旋形状的壳体102使气流升压。但是，在一般的单吸入式离心风机的情况下，因该舌部湍流114，舌部109附近的升压开始位置的气流紊乱，升压开始位置延迟。其结果是，在螺旋形状的壳体102中未能充分升压，存在截止侧的性能(静压)下降的课题。对此，在日本特开平8-284894号公报所述的单吸入式离心风机101中，如图5A、图5B所示，在舌部109附近且叶轮103的叶片115的内周部侧配置有湍流抑制板116。湍流抑制板116固定于壳体102的吸入侧板105，在接近叶片115的状态下成为沿着叶轮103的径向延伸的形状。利用该湍流抑制板116将施加高静压于设备时产生的舌部湍流114的气流转换气流方向为朝向叶轮103的中心部的气流117。即，利用湍流抑制板116来抑制舌部湍流114流入到舌部109附近的升压开始位置，并且抑制升压开始位置延迟。其结果是，在螺旋形状的壳体102中充分升压，截止侧的性能(静压)增大。
在这种现有的单吸入式离心风机101中，能够增大截止侧的性能(静压)。但是，由于将湍流抑制板116配置于风路中，所以在性能(PQ)曲线上在开放侧，即在流出风量多的情况下，容易产生气流与湍流抑制板116碰撞引起的气流噪音。另外，接近地配置湍流抑制板116与叶轮103的叶片115，所以需要部件的加工精度和组装精度，存在加工费和组装工时增加的课题。
本发明提供一种不在产品中追加像湍流抑制板这样的部件，就能够在性能(PQ)曲线上在截止侧实现高静压化的单吸入式离心风机。
发明内容
本发明的单吸入式离心风机包括：设置有漩涡状的涡形管的壳体；和具备内置于壳体的多个叶片和固定叶片的叶轮主板的叶轮。另外，本发明的单吸入式离心风机中，壳体包括：具有吸入口的吸入侧板、和固定有电机的电机固定侧板，叶轮主板的中心部固定于电机。
另外，叶轮主板在叶片与叶轮主板的中心部之间形成有主板开口。另外，将通过位于电机固定侧板一侧的叶片的端部、且与电机的旋转轴垂直的平面假设为叶片端部假想平面。而且，设置有叶片端部假想平面与电机固定侧板的距离在主板开口与叶片之间变窄的狭窄部。
根据本发明，通过设置狭窄部，在叶轮主板与电机固定侧板之间，以围绕电机旋转轴的方式形成通过狭窄部与壳体内相连的旋转轴周围空间。通过设置于叶轮主板的主板开口，旋转轴周围空间与叶轮连通，利用叶轮的旋转将旋转轴周围空间内的气体吸引到叶轮一侧，所以旋转轴周围空间内的气压变成负压。在施加高的静压于设备的情况下，即在性能(PQ)曲线上的截止侧使用的情况下，被叶轮和壳体升压而流出到壳体内的气体的一部分，从气压为正压的壳体内通过狭窄部而被引导至负压的旋转轴周围空间。通过狭窄部流入到旋转轴周围空间的气体，通过主板开口流入到叶轮内，被叶轮和壳体再次升压。由此，能够增加在性能(PQ)曲线上的截止侧使用时的静压。
另外，利用设置于壳体内与旋转轴周围空间之间的狭窄部，能够防止壳体内的流速快的气体一下子流入到旋转轴周围空间内。因此，也具有能够使旋转轴周围空间内的气流不紊乱地顺畅流入到叶轮的作用。
由此，本发明能够提供一种不在产品中追加湍流抑制板等部件，就能够在性能(PQ)曲线上的截止侧使用的情况下实现高静压化的单吸入式离心风机。
附图说明
图1A是本发明的第1实施方式的单吸入式离心风机的侧面结构图。
图1B是本发明的第1实施方式的单吸入式离心风机的正面截面结构图。
图2A是本发明的第1实施方式的其他单吸入式离心风机的侧面结构图。
图2B是本发明的第1实施方式的其他单吸入式离心风机的正面截面结构图。
图3是包括本发明的第1实施方式的单吸入式离心风机的各种单吸入式离心风机的PQ(静压-风量)特性的对比曲线图。
图4A是本发明的第2实施方式的单吸入式离心风机的侧面结构图。
图4B是本发明的第2实施方式的单吸入式离心风机的正面截面结构图。
图5A是现有的单吸入式离心风机的侧面结构图。
图5B是现有的单吸入式离心风机的正面截面结构图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
如图1所示，本发明的第1实施方式的单吸入式离心风机1包括：壳体2、和具备内置于该壳体2的多个叶片3的叶轮4。
壳体2包括：具有吸入口5的吸入侧板6、漩涡状的涡形管7、和固定了电机8的电机固定侧板9。涡形管7的一端与吸入侧板6连接，涡形管7的另一端与电机固定侧板9连接。壳体2以从舌部10朝着叶轮4的旋转方向11逐渐扩大流路截面积(由叶轮4的外周侧、涡形管7的内侧、以及吸入侧板6和电机固定侧板9围成的区域的径向截面积)的方式形成漩涡状。
叶轮4具有：与电机8的旋转轴12固定连接的叶轮主板13、和竖立设置于叶轮主板13的外周侧的多个叶片3。另外，在固定于叶轮主板13的叶片3的端部的相反侧的叶片3的前端固定有辅助环14。
辅助环14在中心部分形成开口，该开口成为与吸入口5连通的叶轮吸入口。
叶轮主板13设置于叶片3的电机8侧，叶轮主板13的中心部固定连接于电机8的旋转轴12。
而且，当电机8驱动叶轮4旋转时，吸入气流15从吸入口5通过叶轮4流入到壳体2内。吸入气流15在漩涡形状的壳体2内升压，从动压转换为静压，从排出口16成为排出气流17而流出。
在叶轮主板13，在从叶片3至与电机8的旋转轴的固定部分之间设置有主板开口18。换言之，在叶轮主板13，在叶片3与叶轮主板13的中心部之间设置有主板开口18。
此处，将通过位于电机固定侧板9侧的叶片3的端部19、且与电机8的旋转轴12垂直的平面假设为叶片端部假想平面20。
电机固定侧板9除了向叶片端部假想平面20的方向突出的部分以外，与叶片端部假想平面20大致平行地固定。
叶片端部假想平面20与电机固定侧板9的距离在主板开口18与叶片3之间变小的狭窄部21，设置在叶片端部假想平面20与电机固定侧板9之间。
此处，叶片端部假想平面20与电机固定侧板9的距离，是与旋转轴12平行的方向的距离。
另外，设置有狭窄部21的主板开口18与叶片3之间，是指比叶片3更靠旋转轴12侧(内侧)的区域中的、比主板开口18更靠旋转轴12的相反侧(外侧)的区域。
另外，狭窄部21通过电机固定侧板9的一部分向叶片端部假想平面20的方向突出而形成。
通过设置狭窄部21，在叶轮主板13与电机固定侧板9之间，以围绕电机8的旋转轴12的方式形成通过狭窄部21而与壳体2相连的旋转轴周围空间22(斜线部分)。
通过设置于叶轮主板13的主板开口18，旋转轴周围空间22与叶轮4的内部相连。
对上述结构的作用、效果进行说明。
当使叶轮4旋转时，旋转轴周围空间22内的气体被吸引到叶轮4一侧，空间22内的气压变成负压。在施加高静压于设备的情况下，即在性能(PQ)曲线上的截止侧使用的情况下，通过叶轮4和壳体2而升压。然后，流出到壳体2内的气体的一部分，从气压成为正压的壳体2内通过狭窄部21而被引导至成为负压的旋转轴周围空间22。流入到旋转轴周围空间22的气体，通过主板开口18而成为流入到叶轮4内的气流23，通过叶轮4和壳体2再次升压。
通过使狭窄部21的叶轮4的径向的位置为从叶轮主板13的主板开口18至叶片3之间，能够防止从壳体2直接通过主板开口18流入到叶轮4内的气流。另外，利用设置于壳体2内与旋转轴周围空间22之间的狭窄部21，能够防止壳体2内的流速快的气体一下子流入到旋转轴周围空间22内。由此，旋转轴周围空间22内的气流能够不紊乱地顺畅地通过主板开口18流入到叶轮4。
在性能(PQ)曲线上的开放侧、即流出风量多的一侧使用的情况下，被叶轮4和壳体2升压而流出到壳体2内的气体，从排出口16成为排出气流17顺畅地向壳体2外流出。因此，壳体2内的气压不会变成正压。另外，有时也通过设置狭窄部21来分隔壳体2和旋转轴周围空间22，成为气流难以从壳体2内流入到旋转轴周围空间22的结构。即，在截止侧使用的情况下，与在开放侧使用的情况相比，能够与旋转轴周围空间22相应地增加壳体2的使用体积。
在一般的离心风机中，在性能(PQ)曲线上在截止侧使用设备的情况下，排出气流17不会完全流出，产生在舌部10附近从壳体2内向叶轮4的内部侧逆流的图5A所示的舌部湍流114。
在本发明中，在截止侧使用的情况下，通过与旋转轴周围空间22相应地增加壳体2的使用体积，能够抑制壳体2内的气流堵塞，能够抑制舌部湍流114的发生。
此外，在本实施方式中，主板开口18采用圆形，但是只要是与叶轮4的内侧相通的形状，也可以是椭圆形、多角形等任意的形状。
另外，在本实施方式中，通过在电机固定侧板9设置凸部弯折加工而形成狭窄部21，但是也可以通过将加工成环状的其他部件固定于电机固定侧板9而形成。在此情况下，将固定于电机固定侧板9的其他部件视作电机固定侧板9的一部分。
另外，如图2A、图2B所示，也可以在电机固定侧板9设置弯折加工部24而形成狭窄部21。
另外，在图1B或图2B中，狭窄部21的宽度、即，狭窄部21的叶片端部假想平面20与电机固定侧板9的距离且与旋转轴12平行的方向的距离优选1～10mm。但是，狭窄部21的宽度是1～10mm以外也能获得本发明的效果。
另外，在本实施方式中，狭窄部21设置于叶片3的端部19的附近，叶片3的端部19的附近与电机固定侧板9之间成为狭窄部21。但是，狭窄部21也可以设置于主板开口18与叶片3之间，也可以设置于叶片3的端部19的附近以外。
图3表示叶轮的PQ(静压-风量)特性的对比曲线图。在图3中，(a)表示没有湍流抑制板的普通单吸入式离心风机的特性。(b)表示有湍流抑制板的现有例的单吸入式离心风机的特性。(c)表示仅设置了主板开口的单吸入式离心风机的特性。(d)表示设置了主板开口和旋转轴周围空间的本实施方式的单吸入式离心风机的特性。
图3(c)表示特性的仅设置了主板开口18的单吸入式离心风机，与图3(a)表示特性的普通单吸入式离心风机相比，截止侧的静压较高。另外，图3(c)表示特性的仅设置了主板开口18的单吸入式离心风机，与图3(b)表示特性的设置了湍流抑制板的单吸入式离心风机具有同等的静压特性。
图3(d)表示特性的设置了主板开口18和旋转轴周围空间22的本实施方式的单吸入式离心风机中，截止侧的静压进一步增大，成为比图3(c)表示特性的仅设置了主板开口18的离心风机高的静压特性。
像这样，根据本实施方式的单吸入式离心风机，具有不在产品中追加湍流抑制板等部件，就能够在性能(PQ)曲线上的截止侧使用的情况下实现高静压化的效果。
(第2实施方式)
使用图4A、图4B，对本发明的第2实施方式的单吸入式离心风机进行说明。对于与第1实施方式相同的结构，标注相同的符号，省略详细的说明。
图4A、图4B所示的单吸入式离心风机1，在叶轮4的叶轮主板13，形成有从电机固定侧板9一侧向吸入口5一侧突出的叶轮主板凸部25。
固定于电机8的叶轮主板13的中心部，设置于叶轮主板凸部25。
叶轮主板凸部25形成为从电机固定侧板9一侧朝着吸入口5一侧逐渐减小截面积(与旋转轴12垂直的方向的截面积)的凸形状。而且，在叶轮主板凸部25的凸形状的倾斜部26形成有主板开口18。
此外，叶轮主板凸部25的凸形状优选是圆锥台形状或圆锥形状。
另外，主板开口18均等地分配在以电机8的旋转轴12为中心的圆周上。
对上述结构的作用、效果进行说明。
利用叶轮主板凸部25能够进一步增大旋转轴周围空间22，所以在截止侧使用的情况下，能够进一步增加壳体2的使用体积。
另外，通过在倾斜部26设置主板开口18，能够使从空间22流入到叶轮4内的气流的方向朝向叶片3一侧。即，能够使在叶轮4内吸引气流的方向与从旋转轴周围空间22流入到叶轮4内的气流的方向成为相同的方向。由此，气流从旋转轴周围空间22顺畅地流入到叶轮4内，能够进一步提高静压。
另外，通过使主板开口18均等地分配在以电机8的旋转轴12为中心的圆周上，能够抑制因主板开口18加工时的制造差异导致的叶轮4的不平衡。
像这样，根据本实施方式的单吸入式离心风机1，不在产品中追加湍流抑制板等部件，就具有以下的效果。即，根据本实施方式的单吸入式离心风机1，在性能(PQ)曲线上的截止侧使用的情况下，能够简单地调整叶轮4的不平衡，并且能够进一步实现高静压化。
另外，在本实施方式中，狭窄部21的宽度、即狭窄部21的叶片端部假想平面20与电机固定侧板9的距离且与旋转轴12平行的方向的距离优选为1～10mm。但是，狭窄部21的宽度是1～10mm以外也能获得本发明的效果。
另外，在图4B所示的本实施方式中，狭窄部21设置于叶片3的端部19的附近，叶片3的端部19的附近与电机固定侧板9之间成为狭窄部21。但是，狭窄部21只要设置于主板开口18与叶片3之间，也可以设置于叶片3的端部19的附近以外。
如以上说明的那样，在本发明的实施方式的单吸入式离心风机中，将通过位于电机固定侧板一侧的叶片的端部、且与电机的旋转轴垂直的平面假设为叶片端部假想平面。而且，设置有叶片端部假想平面与电机固定侧板的距离在主板开口与叶片之间变窄的狭窄部，在叶轮主板与电机固定侧板之间以包围电机的旋转轴的方式形成通过狭窄部而与壳体内相连的旋转轴周围空间。利用设置于叶轮主板上的主板开口，空间与叶轮相通，因叶轮的旋转而使旋转轴周围空间内的气体被吸引到叶轮一侧，所以空间内的气压变成负压。在施加高的静压于设备的情况下，即在性能(PQ)曲线上的截止侧使用的情况下，通过叶轮和壳体升压并流出到壳体内的气体的一部分，从气压为正压的壳体内通过狭窄部而被引导至负压的空间。通过狭窄部流入到旋转轴周围空间的气体，通过主板开口流入到叶轮内，被叶轮和壳体再次升压。由此，能够增加在性能(PQ)曲线上的截止侧使用时的静压。
另外，利用设置于壳体内与空间之间的狭窄部，能够防止壳体内的流速快的气体一下子流入到空间内，所以能够使空间内的气流不紊乱地顺畅地流入到叶轮。
另外，也可以在叶轮主板设置向吸入口侧突出的叶轮主板凸部，叶轮主板的中心部设置于叶轮主板凸部，叶轮主板凸部成为向吸入口侧去逐渐减小截面积的凸形状，在凸形状的倾斜部设置主板开口。通过在倾斜部设置主板开口，能够使从旋转轴周围空间流入到叶轮内的气流的方向朝向叶片一侧。即，能够使在叶轮内气体被吸引的方向与从旋转轴周围空间流入到叶轮内的气流的方向成为相同的方向。由此，气流顺畅地从旋转轴周围空间流入到叶轮内，能够进一步增大静压。
另外，也可以使凸形状成为圆锥台形状或圆锥形状。由此，气流更加顺畅地从旋转轴周围空间流入到叶轮内，能够进一步增大静压。
另外，也可以将主板开口均等地分配在以电机的旋转轴为中心的圆周上。由此，能够抑制因主板开口加工时的制造差异导致的叶轮的不平衡。
另外，狭窄部也可以设置于叶片的端部附近。由此，能够增大旋转轴周围空间的容积。
另外，狭窄部的宽度也可以是1～10mm。由此，气流从壳体内适度地流入到旋转轴周围空间。
(符号说明)
1 单吸入式离心风机
2 壳体
3 叶片
4 叶轮
5 吸入口
6 吸入侧板
7 涡形管
8 电机
9 电机固定侧板
10 舌部
11 旋转方向
12 旋转轴
13 叶轮主板
14 辅助环
15 吸入气流
16 排出口
17 排出气流
18 主板开口
19 叶片的端部
20 叶片端部假想平面
21 狭窄部
22 空间
23 气流
24 弯折加工部
25 叶轮主板凸部
26 倾斜部

Claims (6)

1.一种单吸入式离心风机，其特征在于，包括：
电机；
设置有漩涡状的涡形管的壳体；和
具备内置于所述壳体的多个叶片和固定所述叶片的叶轮主板的叶轮，
所述壳体包括：具有吸入口的吸入侧板、和固定有所述电机的电机固定侧板，
所述叶轮主板的中心部固定于所述电机，其中
所述叶轮主板在所述叶片与所述叶轮主板的中心部之间形成有主板开口，
将通过位于所述电机固定侧板一侧的所述叶片的端部、且与所述电机的旋转轴垂直的平面设为叶片端部假想平面，
所述单吸入式离心风机包括所述叶片端部假想平面与所述电机固定侧板在与所述旋转轴平行的方向上的距离在所述主板开口与所述叶片之间变窄的狭窄部，
通过凸部弯折加工使所述电机固定侧板的一部分向所述叶片端部假想平面的方向突出而将所述狭窄部设置在该突出的前端与所述叶轮主板之间，
所述单吸入式离心风机包括：通过所述狭窄部与所述壳体相连并且通过所述主板开口与所述叶轮的内部相连的空间，该空间以从所述狭窄部朝向所述电机固定侧板的方向围绕所述电机的旋转轴的方式设置，
在对所述单吸入式离心风机施加高静压的情况下，将所述壳体内的气体通过所述狭窄部引导至所述空间，并且使所述空间内的气体通过所述主板开口流入到所述叶轮内。
2.如权利要求1所述的单吸入式离心风机，其特征在于：
在所述叶轮主板设置有从所述电机固定侧板一侧向所述吸入口一侧突出的叶轮主板凸部，
所述叶轮主板的所述中心部设置于所述叶轮主板凸部，所述叶轮主板凸部做成从所述电机固定侧板一侧向所述吸入口一侧去逐渐减小截面积的凸形状，
在所述凸形状的倾斜部设置所述主板开口。
3.如权利要求2所述的单吸入式离心风机，其特征在于：
所述凸形状为圆锥台形状或圆锥形状。
4.如权利要求1所述的单吸入式离心风机，其特征在于：
所述主板开口均等地分配在以电机的旋转轴为中心的圆周上。
5.如权利要求1所述的单吸入式离心风机，其特征在于：
所述狭窄部设置于所述叶片的所述端部附近。
6.如权利要求1所述的单吸入式离心风机，其特征在于：
所述狭窄部在与所述旋转轴平行的方向上的距离为1～10mm。
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