CN104632699B - 一种离心通风机用双叶轮 - Google Patents

一种离心通风机用双叶轮 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离心通风机用双叶轮。很多工业场所中风量变化范围较大,小流量风机的流量范围不满足要求;大流量风机在风量较小时能耗较大。本发明包括外叶轮和内叶轮,叶片表面设有可浮动凸起,可浮动凸起通过铰接杆与叶片表面球铰接;叶片的空腔内固定设有横向加固板和多块斜向加固板;内叶轮和外叶轮的轮盘位于每片叶片正下方处均固定设有一片轮盘导流片。本发明可根据风量要求,选择开启不同的叶轮,提高通风机的合理运行范围和气流压力,实现离心通风机的一机多用;同时打开内、外叶轮,内叶轮对轮盘处的低速流体做功,可有效减小叶片入口、轮盘和轮盖处的气流速度差,使叶片入口处的气流速度更均匀,从而提高效率,降低噪声。

Description

一种离心通风机用双叶轮
技术领域
本发明属于通风设备领域,涉及离心通风机,具体涉及一种离心通风机用双叶轮。
背景技术
风机作为一种较普通的机械设备,随着社会科技的发展得到了大幅提高,国内工业的发展进一步刺激了风机的使用量,风机的使用越来越受到用户的重视。在我国能源日益短缺的今天,节能降耗是很多用户梦寐以求的目标,但风机在日常使用中总是会出现很多浪费现象,加重了用户的经济成本开支,为此,提高风机的效能势在必行。
离心通风机主要由集流器、叶轮、蜗壳和扩散器等结构组成。气体经集流器导向叶轮,在叶轮的旋转作用下,压力升高。从叶轮出来的气体,由蜗壳收集并引导至蜗壳出口,而后经扩散器再次扩压后,输送到管道或排入大气中。
在风机众多的组件中,叶轮是风机最不可或缺的,叶轮质量的好坏直接影响着风机性能的发挥。作为离心通风机的心脏,叶轮通过一个逆压过程产生动力,达到通风换气的目的。当气流流过风机叶轮流道时,会由于黏性作用受到叶片表面摩擦阻力,产生流动损失,进而引起风机全压的降低,影响风机性能。由于压差,叶轮流道内一般会存在叶片压力面向吸力面的二次流动,同时由于气流由轴向流动转为径向流动,轮盘压力大于轮盖压力也会形成二次流,导致叶轮的轮盖和叶片吸力面处出现低速区甚至分离,形成射流-尾迹结构,即靠近吸力面的相对速度低,靠近压力面的相对速度高。由于射流-尾迹结构的存在,导致离心风机效率下降,噪声增大。在叶片入口处,由于气流90°转弯,轮盖处的流体速度高于轮盘处,使进入叶片的气流速度不均匀,影响气流流动的稳定性。
现有离心通风机根据风量的不同分为多种型号,如4500m3/h、4501-7000 m3/h和7001-19300m3/h等。根据不同工业应用场合下对通风机风量的要求来选择不同型号的通风机,然而随着国内外工业的快速发展,很多工业场所中风量变化范围较大,且风机安装空间有限。若采用小流量风机,其流量范围不能满足工业要求;若采用大流量风机,则在风量较小时,存在“大马拉小车”的现象,能耗较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种离心通风机用双叶轮,可根据不同风量的要求,选择开启不同的叶轮,小流量下,只开启内叶轮,大流量下,同时打开内、外叶轮,不仅可提高通风机的合理运行范围,同时可提高气流的压力,实现离心通风机的一机多用。
本发明包括外叶轮和内叶轮,外叶轮套置在内叶轮外;所述的外叶轮和内叶轮均包括轮盖、轮盘、轴盘和叶片;外叶轮的轴盘和内叶轮的轴盘通过轴承支承在两根动力输入轴上;两根动力输入轴同轴设置,且分别输入动力。所述外叶轮的轮盘固定在轴盘上,多片叶片沿周向均布,一侧均固定在轮盘的外沿,另一侧均与轮盖固定;所述内叶轮的轮盘固定在轴盘上,多片叶片沿周向均布,一侧均固定在轮盘的外沿,另一侧均与轮盖固定;内叶轮的叶片数目为外叶轮叶片数目的2~10倍;外叶轮的叶片尺寸为内叶轮叶片尺寸的1.2~3倍;外叶轮和内叶轮的叶片安装旋向相同。
所述内叶轮和外叶轮的叶片表面均设有浮动凸起组,所述的浮动凸起组包括多个呈抛物线排布的可浮动凸起,所述抛物线的开口朝叶片的气流出口方向设置,靠近叶片尖部的可浮动凸起为抛物线的顶点;所述的可浮动凸起为球形,底部通过铰接杆与叶片表面球铰接;铰接杆上加消音器;靠近叶片根部和靠近叶片尖部的两个可浮动凸起的球心至叶片对应侧边沿的距离与叶片宽度的比值相等,均为1/8~1/4。
所述内叶轮和外叶轮的叶片形状可为直板型、弧板型或机翼型;所述的叶片设有空腔,空腔的形状与叶片外形相同,空腔内固定设有横向加固板和多块斜向加固板;两块斜向加固板相邻设置,且分别与横向加固板的一端固定;该两块斜向加固板与各自相邻的斜向加固板端部、其余相邻的每两块斜向加固板端部均固定呈V形设置。
所述内叶轮和外叶轮的轮盘位于每片叶片正下方处均固定设有一片轮盘导流片;所述的轮盘导流片与叶片凸起面同侧的曲率大于另一侧的曲率。
所述可浮动凸起的直径为1~5mm,相邻两个可浮动凸起的球心间距为8~15mm,可浮动凸起的个数由叶片的宽度和长度共同决定。
所述的空腔内加入彩色滑石粉。
所述内叶轮和外叶轮的叶片形状为弧板型或机翼型时,横向加固板设置在叶片凸起面的最大曲率处。
本发明的有益效果:
本发明由内叶轮和外叶轮组成,可根据不同工业生产中对风量的要求,选择开启不同的叶轮,小流量下,只开启内叶轮,大流量下,同时打开内、外叶轮,不仅可提高通风机的合理运行范围,同时可提高气流的压力,实现该离心通风机的一机多用;同时打开内、外叶轮时,内叶轮对轮盘处的低速流体做功,使流体速度提高,可有效地减小叶片入口处、轮盘和轮盖处的气流速度差,使叶片入口处的气流速度更均匀。此外,非光滑叶片表面改变了近壁区的流场,能有效增加叶片非光滑表面上粘性底层的厚度,减小壁面附近区域内的速度梯度,减小壁面摩擦阻力;具有中空结构和加固板的叶片,能增强叶片的强度,加强叶片的耐磨损失,延长风机叶轮的使用寿命;空腔内的滑石粉便于工作人员发现叶片的受损情况,及时检修和维护,减小成本损失;轮盘设有轮盘导流片,具有导流和推进气流的作用,能提高通风机的压力,减小流动损失,提高叶轮效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图;
图2为本发明中外叶轮的结构立体图;
图3为本发明中内叶轮的结构立体图;
图4为本发明中叶片的结构示意图;
图5为本发明中叶片的横截面示意图;
图6为本发明中内叶轮的轮盘示意图;
图7为本发明中外叶轮的轮盘示意图;
图8为本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1、2和3所示,一种离心通风机用双叶轮,包括外叶轮2和内叶轮3,外叶轮2套置在内叶轮3外;外叶轮2和内叶轮3均包括轮盖A、轮盘B、轴盘C和叶片D;外叶轮2的轴盘C和内叶轮3的轴盘C通过轴承支承在两根动力输入轴上;两根动力输入轴同轴设置,且分别输入动力。
如图2所示,外叶轮2的轮盘B固定在轴盘C上,四片叶片D沿周向均布,一侧均固定在轮盘B的外沿,另一侧均与轮盖A固定。
如图3所示,内叶轮3的轮盘B固定在轴盘C上,十二片叶片D沿周向均布,一侧均固定在轮盘B的外沿,另一侧均与轮盖A固定;外叶轮2的叶片尺寸为内叶轮3叶片尺寸的3倍;外叶轮2和内叶轮3的叶片安装旋向相同。
如图4所示,内叶轮3和外叶轮2的叶片表面均设有浮动凸起组,浮动凸起组包括十二个呈抛物线排布的可浮动凸起D-2,抛物线的开口朝叶片的气流出口方向设置,靠近叶片尖部的可浮动凸起D-2为抛物线的顶点;可浮动凸起D-2为球形,底部通过铰接杆与叶片表面D-1球铰接,可随着风向转动;铰接杆上加消音器;靠近叶片根部和靠近叶片尖部的两个可浮动凸起D-2的球心至叶片对应侧边沿的距离与叶片宽度的比值均为1/4;可浮动凸起D-2的直径为3mm,相邻两个可浮动凸起D-2的球心间距为10mm,可浮动凸起D-2的个数由叶片的宽度和长度共同决定。
如图5所示,内叶轮3和外叶轮2的叶片D形状为机翼型;叶片设有空腔D-3,空腔D-3的形状与叶片外形相同,空腔内固定设有横向加固板D-5和五块斜向加固板D-4,且加入彩色滑石粉;两块斜向加固板D-4相邻设置,且分别与横向加固板D-5的一端固定;该两块斜向加固板D-4与各自相邻的斜向加固板D-4端部、其余相邻的每两块斜向加固板D-4端部均固定呈V形设置;横向加固板D-5设置在叶片凸起面的最大曲率处。
如图6和7所示,内叶轮3和外叶轮2的轮盘B位于每片叶片正下方处均固定设有一片轮盘导流片B-1;轮盘导流片B-1与叶片凸起面同侧的曲率大于另一侧的曲率。
如图8所示,气体经集流器1导向内叶轮3和外叶轮2,在内叶轮3和外叶轮2的旋转作用下,压力升高。从内叶轮3和外叶轮2出来的气体,由蜗壳4收集并引导至蜗壳出口,而后输送到管道或排入大气中。其中,内叶轮3和外叶轮2通过两根动力输入轴分别输入动力。
该离心通风机用双叶轮,可根据不同工业生产中对风量的要求,选择开启不同的叶轮,小流量下,只开启内叶轮,大流量下,同时打开内、外叶轮,不仅可提高通风机的合理运行范围,同时可提高气流的压力,实现离心通风机的一机多用。此外,同时打开内、外叶轮时,内叶轮对轮盘处的低速流体做功,使流体速度提高,可有效地减小叶片入口、轮盘和轮盖处的气流速度差,使叶片入口处的气流速度更均匀,从而提高效率,降低噪声。
叶片利用仿生非光滑技术改变叶片近壁区的流场,能有效增加叶片非光滑表面上粘性底层的厚度,减小壁面附近区域内的速度梯度,继而减小壁面摩擦阻力,降低流动损失,减小能耗,提高风机效率。
该离心通风机用双叶轮的叶片采用中空结构,质量较轻,减少了叶轮在运输和搬运过程中的麻烦,降低了生产成本;加固板间的三角形排列,增加了叶片和加固板的稳定性;叶片压力面的最大曲率处,是叶片压力面最易受磨损的地方,在该处设置加固板,不仅能增强叶片的强度,也能加强该处的耐磨损失,延长风机叶轮的使用寿命,提高经济效益;当叶片经过长期使用出现很小的缝隙时,空腔内的滑石粉在叶片离心作用下,填入缝隙内,缓解叶片磨损速度,当叶片缝隙较大时,彩色的滑石粉被甩出,便于工作人员发现叶片的受损情况,及时检修和维护,减小成本损失。
现有圆形轮盘的轮缘如图6和7的虚线所示,由于在轮盘出口处气流呈不均匀分布,在速度梯度的作用下,易产生流动损失,降低通风机效率。设有轮盘导流片B-1的轮盘面积相对圆形轮盘较小,减轻了叶轮的质量,使其便于安装和运输;轮盘导流片B-1对叶轮流出的气流具有导流作用,减少气流在轮盘与蜗壳间的泄露;有利于改善叶轮出口处气流的不均匀性,减小流动损失,提高叶轮效率;此外,轮盘导流片B-1能推进气流,对气流做功,提高通风机的压力。

Claims (4)

1.一种离心通风机用双叶轮,包括外叶轮和内叶轮,外叶轮套置在内叶轮外,其特征在于:
所述的外叶轮和内叶轮均包括轮盖、轮盘、轴盘和叶片;外叶轮的轴盘和内叶轮的轴盘通过轴承支承在两根动力输入轴上;两根动力输入轴同轴设置,且分别输入动力;所述外叶轮的轮盘固定在轴盘上,多片叶片沿周向均布,一侧均固定在轮盘的外沿,另一侧均与轮盖固定;所述内叶轮的轮盘固定在轴盘上,多片叶片沿周向均布,一侧均固定在轮盘的外沿,另一侧均与轮盖固定;内叶轮的叶片数目为外叶轮叶片数目的2~10倍;外叶轮的叶片尺寸为内叶轮叶片尺寸的1.2~3倍;外叶轮和内叶轮的叶片安装旋向相同;
所述内叶轮和外叶轮的叶片表面均设有浮动凸起组,所述的浮动凸起组包括多个呈抛物线排布的可浮动凸起,所述抛物线的开口朝叶片的气流出口方向设置,靠近叶片尖部的可浮动凸起为抛物线的顶点;所述的可浮动凸起为球形,底部通过铰接杆与叶片表面球铰接;铰接杆上加消音器;靠近叶片根部和靠近叶片尖部的两个可浮动凸起的球心至叶片对应侧边沿的距离与叶片宽度的比值相等,均为1/8~1/4;
所述内叶轮和外叶轮的叶片形状为直板型、弧板型或机翼型;所述的叶片设有空腔,空腔的形状与叶片外形相同,空腔内固定设有横向加固板和多块斜向加固板;两块斜向加固板相邻设置,且分别与横向加固板的一端固定;该两块斜向加固板与各自相邻的斜向加固板端部、其余相邻的每两块斜向加固板端部均固定呈V形设置;
所述内叶轮和外叶轮的轮盘位于每片叶片正下方处均固定设有一片轮盘导流片;所述的轮盘导流片与叶片凸起面同侧的曲率大于另一侧的曲率。
2.根据权利要求1所述的一种离心通风机用双叶轮,其特征在于:所述可浮动凸起的直径为1~5mm,相邻两个可浮动凸起的球心间距为8~15mm,可浮动凸起的个数由叶片的宽度和长度共同决定。
3.根据权利要求1所述的一种离心通风机用双叶轮,其特征在于:所述的空腔内加入彩色滑石粉。
4.根据权利要求1所述的一种离心通风机用双叶轮,其特征在于:所述内叶轮和外叶轮的叶片形状为弧板型或机翼型时,横向加固板设置在叶片凸起面的最大曲率处。
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