CN104500444A - 一种仿生抗冲蚀增效离心风机叶片 - Google Patents

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韩志武
孙楚萍
张俊秋
尹维
牛士超
封海龙
宋洪烈
陈道兵
王可军
杨明康
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence

Abstract

本发明公开了一种仿生抗冲蚀增效离心风机叶片，其是在离心风机叶片压力表面设置有仿生V型沟槽，仿生V型沟槽的截面为等腰三角形。离心风机叶片高速旋转时，离心风机叶片表面的仿生V型沟槽结构，改变了气固两相流在风机叶片压力面的流动状态，减少了固体颗粒与风机叶片表面的碰撞次数，增加了风机叶片的抗冲蚀性能；同时，空气垫的形成，改善了气流的径向流动状况，提高了叶片的能量转化效率。

Description

一种仿生抗冲蚀增效离心风机叶片
技术领域
本发明涉及风机类机械设备中高速旋转的叶片部件，特别涉及一种仿生抗冲蚀增效离心风机叶片。
背景技术
常见的离心风机产品有大型工业鼓风机、通风机、煤气鼓风机、焦炉鼓风机等五十多个系列，广泛应用于钢铁冶炼、火力发电、石油化工、煤气回收及核电等领域，并且这些行业输送的气体常带有烟尘、固体催化剂碎片等颗粒性物质，在风机叶片表面发生气固两相流冲蚀，加速了风机叶片的磨损，每年都会造成巨额的浪费和损失，甚至造成机毁人亡；据统计，离心风机的耗电量占这些行业总耗电量的1/5以上。因此，提高离心风机叶片的抗冲蚀性能及叶片的能量转化效率成为人们极为关注和亟待解决的问题。
目前提高风机叶片抗冲蚀性主要采用在叶片表面堆焊、设置陶瓷层、涂覆耐磨涂料等方法，但这种方法需要定期检查及维护，大大增加了生产及使用成本。中国实用新型专利ZL201020032042.0，公开了《一种风机叶轮》，该专利采用了在风机叶片表面嵌贴陶瓷块的方法，虽一定程度上提高了叶片的耐磨性能，但成本较高，并且容易在长期使用后，发生陶瓷块脱落的情况；在提高风机叶片的能量转化率方面，常常采用如三元弯扭叶片等改变叶片曲面形状的方法，这类方法不仅加工工艺性差、设计成本高，并且在使用一段时间后，叶片的冲蚀磨损较为严重。中国发明专利申请号：201010129447.0，公开了一种《离心风机叶片》，该专利使用了高阶贝塞尔曲线控制的变厚度风机叶片，虽能提高风机叶片的能量转化效率，但其加工制造较为困难，且只能在较小流量的情况下使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述风机叶片的不足之处，而提供一种仿生抗冲蚀增效离心风机叶片，本发明能够提高离心风机叶片的抗冲蚀性能及风机的能量转化效率。本发明是在离心风机叶片压力表面设置有仿生V型沟槽，离心风机叶片高速旋转时，仿生V型沟槽能够改变气固两相流在叶片表面的流动状态，有效减少叶片的冲蚀磨损，并提高风机叶片的转换效率。
本发明的设计思路是源于一种典型沙漠植物——红柳的表面不规则V型沟槽结构，如图1所示。通过对红柳表面的结构特征进行分析，并以提高抗冲蚀性能及风机的能量转化效率为目标进行试验优化设计，确定了仿生抗冲蚀增效离心风机叶片的设计方案。
本发明是在离心风机叶片压力表面设置有仿生V型沟槽。
所述仿生V型沟槽的截面为等腰三角形，其三角形的高为2.0～10.0mm，顶角的角度为60°～90°，仿生V型沟槽的间距为3.0～15.0mm。
仿生抗冲蚀增效离心风机叶片表面的仿生V型沟槽能够改善气固两相流在风机叶片压力面的流动状态，形成空气垫，提高叶片的抗冲蚀性能，其原理如图2所示。
本发明的有益效果是：
本发明利用离心风机叶片表面的仿生V型沟槽结构，改变了气固两相流在风机叶片压力面的流动状态，减少了固体颗粒与风机叶片表面的碰撞次数，增加了风机叶片的抗冲蚀性能；同时，空气垫的形成，改善了气流的径向流动状况，提高了叶片的能量转化效率。
附图说明
图1为仿生原型红柳的表面不规则V型沟槽结构示意图。
图2为本发明的抗冲蚀原理示意图。
图3为本发明叶片的轴测图。
图4为本发明叶片的主视图。
图5为本发明的安装示意图。
图6、图7和图8为本发明叶片的安装角度示意图。
具体实施方式
如图5所示，将离心风机叶片a焊接在前盘b与后盘c之间，离心风机叶片a数量不少于三片，离心风机叶片a与叶轮外缘的切线夹角α可以如图6所示，为90°；也可如图7所示，为90°～135°；也可如图8所示，为45°～90°。
离心风机叶片a为近似梯形的结构，离心风机叶片a的压力表面设置有如图4所示的仿生V型沟槽1，仿生V型沟槽1的截面为等腰三角形，其三角形的高H为2.0～10.0mm，顶角的角度A为60°～90°，仿生V型沟槽1的间距L为3.0～15.0mm。离心风机叶片a厚度根据结构决定。

Claims (2)

1.一种仿生抗冲蚀增效离心风机叶片，其特征在于：其在离心风机叶片(a)压力表面设置有仿生V型沟槽(1)。
2.根据权利要求1所述的一种仿生抗冲蚀增效离心风机叶片，其特征在于：所述仿生V型沟槽(1)的截面为等腰三角形，其三角形的高(H)为2.0～10.0mm，顶角的角度(A)为60°～90°，仿生V型沟槽(1)的间距(L)为3.0～15.0mm。
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