CN105134621A

CN105134621A - 一种扫路车用高压离心风机

Info

Publication number: CN105134621A
Application number: CN201510658328.7A
Authority: CN
Inventors: 孙良; 金华良; 白子先
Original assignee: SHANGHAI YONGZHEN MACHINERY CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI YONGZHEN MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明公开了一种扫路车用高压离心风机。现有离心风机由于二次流的存在，叶轮效率低，噪声大；现有离心风机的标态全压较低，不能吸附砖头等重物。本发明包括进气箱、蜗壳、叶轮、叶轮轴和蜗壳盖；蜗壳盖固定在蜗壳一侧；进气箱固定在蜗壳盖上，进气箱的出风口与蜗壳盖的入风口相通；叶轮的叶片为三元叶片，其曲面为底部曲线的各个拟合点与顶部曲线上对应拟合点的连线形成的包络面；底部曲线和顶部曲线均由n个型值点通过非均匀B样条曲线拟合而成，且拟合后底部曲线和顶部曲线上的拟合点个数相等。本发明通过改进设计三元叶片显著提高标态全压值，将风机蜗壳出口处的尖角改成弧面，使蜗壳出口处的气流速度更均匀，从而提高效率，降低噪声。

Description

一种扫路车用高压离心风机

技术领域

本发明属于通风设备领域，涉及离心风机，具体涉及一种扫路车用高压离心风机。

背景技术

工业的发展刺激了风机的使用量，风机的效率、能耗、噪声大小等工况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。

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。由于叶片吸力面和压力面存在很大的压差，叶轮流道内一般会存在流体从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，导致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，由于气流接近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。

总之，由于二次流的存在使同一个流道内边界层厚度不一，吸力面的边界层明显比压力面边界层厚得多，轮盖边界层又比轮盘边界层厚得多，这样不仅会导致叶轮出口速度不均形成“射流-尾迹”，降低了叶轮的效率和增大了噪声，而且，边界层的加厚会导致边界层的分离，影响主流的流动情况，造成很大的流动损失和气动噪声，这也是影响效率和噪声的主要因素。

而现有扫路车用离心风机在内功率较小时标态全压较低，不能吸附砖头等重物，使得清理废物或废料用离心风机的使用效果大大降低，提高内功率又使得能量损耗过大，不利于节能环保。

另外，现有风机蜗壳的出口处气流被尖角切分成两股分流，导致蜗壳出口处气流速度不均匀，影响气流流动的稳定性，降低了风机效率，更严重的是造成极大的噪声，从而影响工人健康，并导致声污染。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种扫路车用高压离心风机，通过改进设计三元叶片保证内功率较小时显著提高标态全压值，将风机蜗壳出口处的尖角改成弧面，使蜗壳出口处的气流速度更均匀，从而提高效率，降低噪声。

本发明包括进气箱、蜗壳、叶轮、叶轮轴和蜗壳盖；所述的蜗壳盖固定在蜗壳一侧；所述的进气箱固定在蜗壳盖上，进气箱的出风口与蜗壳盖的入风口相通；所述叶轮的叶片为三元叶片，其曲面为底部曲线的各个拟合点与顶部曲线上对应拟合点的连线形成的包络面；所述的底部曲线和顶部曲线均由n个型值点通过非均匀B样条曲线拟合而成，且拟合后底部曲线和顶部曲线上的拟合点个数相等，其中，n≥10。

所述蜗壳的出风口与蜗壳内部气流流道的交接处加工成分流面；所述的分流面包括对称的两个弧面，内侧弧面构成内部气流流道的一部分，外侧弧面构成出风流道的一部分；分流面的曲率半径从蜗壳内部至蜗壳盖方向逐渐变大。

所述的蜗壳焊接在安装架上；所述的安装架焊接在底座上，且安装架顶部固定有挂钩；所述的叶轮轴通过两个轴承支承在安装架上。

所述的蜗壳开设有叶轮轴安装孔，其出风口焊接有出气箱连接板；所述的叶轮轴由叶轮轴安装孔穿入蜗壳内；所述的叶轮设置在蜗壳内，并与叶轮轴伸入蜗壳内的一端通过键连接；带轮与叶轮轴的外端通过键连接。

所述的叶轮包括轮盖、轮盘、轴盘和沿圆周均布固定在轴盘上的多片叶片。

本发明的有益效果：

1、在相同工况下，本发明与现有离心通风机相比标态全压值有显著提高，如此，在保证标态全压值满足工况要求的情况下，可以大幅减小功耗，达到节能15～20％的效果，还能吸附砖头等重物。若本发明可以推广使用到大部分扫路车上，将给全国甚至全世界的环保及污染治理带来革命性影响。

2、通过非均匀B样条曲线拟合方法，可根据具体工况灵活、方便地调节型值点，再通过底部曲线的各个拟合点与顶部曲线上对应拟合点的连线形成的包络面来生成三元叶片的曲面(即由设计要求出发通过调节型值点可以设计出更多空间形状的三元叶片)，使得生成的三元叶片更符合扫路车的节能要求，并能吸附砖头等重物，给研发和制造叶轮带来便利，节省了成本。

3、本发明的叶片可以使压力面的高压气体流向吸力面，减小了压力面和吸力面的压力差，这样就可以减小单个流道内的二次流动，防止吸力面因为边界层加厚而提前分离，形成分离涡，影响主流流动，降低气动噪声，使叶轮出口流体的速度更加均匀，有效降低了“射流-尾迹”效应，对风机的整体性能有很大的提高。

4、本发明将风机蜗壳出口处的尖角改成弧面，使蜗壳出口处的气流速度更均匀，从而提高效率，降低噪声，在高压作业时优势更为明显。

附图说明

图1为本发明的一个侧视立体图；

图2为本发明的另一个侧视立体图；

图3为本发明中蜗壳的结构立体图；

图4为本发明中叶轮的结构立体图；

图5为本发明的叶轮去除轮盖的结构示意图；

图6为图5中叶片A上各个型值点的位置分布图。

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和2所示，一种扫路车用高压离心风机，包括进气箱1、蜗壳2、叶轮9、叶轮轴3、安装架4、带轮5、蜗壳盖7和底座8；安装架4焊接在底座8上，且安装架4顶部固定有挂钩6；蜗壳2的一侧焊接在安装架4上，蜗壳盖7通过螺钉固定在蜗壳2另一侧；进气箱1通过螺钉固定在蜗壳盖7上，进气箱1的出风口与蜗壳盖7的入风口相通；叶轮轴3通过两个轴承支承在安装架4上，叶轮设置在蜗壳2内，并与叶轮轴3伸入蜗壳2内的一端通过键连接；带轮5与叶轮轴3的外端通过键连接。

如图3所示，蜗壳2开设有叶轮轴安装孔2-2，其出风口2-1焊接有出气箱连接板2-3；叶轮轴3由叶轮轴安装孔2-2穿入蜗壳2内；蜗壳2的出风口与蜗壳2内部气流流道的交接处加工成分流面2-4；分流面2-4包括对称的两个弧面，内侧弧面构成内部气流流道的一部分，外侧弧面构成出风流道的一部分；分流面2-4的曲率半径从蜗壳2内部至蜗壳盖7方向逐渐变大。

如图4所示，叶轮9包括轮盖9-1、轮盘9-2、轴盘9-3和沿圆周均布固定在轴盘9-3上的十四片叶片9-4；

如图5和6所示，叶片9-4为三元叶片，其曲面为底部曲线10的各个拟合点与顶部曲线11上对应拟合点的连线形成的包络面；底部曲线10和顶部曲线11均由二十个型值点通过非均匀B样条曲线拟合而成，且拟合后底部曲线10和顶部曲线11上的拟合点个数相等。通过非均匀B样条曲线拟合方法，可根据具体工况灵活、方便地调节型值点，再通过底部曲线10的各个拟合点与顶部曲线11上对应拟合点的连线形成的包络面来生成三元叶片的曲面(即由设计要求出发通过调节型值点可以设计出更多空间形状的三元叶片)，使得生成的三元叶片更符合扫路车的节能要求，并能吸附砖头等重物，给研发和制造叶轮带来便利，节省了成本。

动力驱动带轮5，并经叶轮轴3传输给叶轮；气流由进气箱1进入，并经叶轮转动增压后由蜗壳2的出风口输出；分流面2-4使得蜗壳出口处的气流速度更均匀，从而提高效率，降低噪声，在高压作业时优势更为明显。本发明的叶片9-4可以使压力面的高压气体流向吸力面，减小了压力面和吸力面的压力差，这样就可以减小单个流道内的二次流动，防止吸力面因为边界层加厚而提前分离，形成分离涡，影响主流流动，降低气动噪声，使叶轮9出口流体的速度更加均匀，有效降低了“射流-尾迹”效应，对风机的整体性能有很大的提高。

以下对轮盘直径为0.7m的叶轮进行叶片形状设计，并通过测试计算风机的标态流量、内功率和标态全压。

以图5中的叶片A为例，取叶片A底部曲线10的二十个型值点的X、Y、Z坐标(单位为mm)分别如下：p1(1.68，55.28，-22.13)，p2(11.09，64.22，-34.96)，p3(-22.07，74.89，-48.44)，p4(-32.35，85.87，-62.22)，p5(-41.87，97.78，-75.76)，p6(-50.82，110.81，-88.66)，p7(-59.38，124.79，-100.79)，p8(-67.60，139.70，-112.01)，p9(-76.74，154.84，-122.14)，p10(-87.31，169.84，-131.06)，p11(-98.69，184.94，-138.67)，p12(-111.18，199.82，-144.92)，p13(-124.81，214.17，-149.79)，p14(-139.58，227.79，-153.30)，p15(-155.38，240.47，-155.57)，p16(-172.05，252.19，-156.19)，p17(-189.55，266.62，-145.80)，p18(-207.58，272.20，-156.80)，p19(-225.62，281.73，-155.94)，p20(-243.65，291.25，-155.90)；取叶片A顶部曲线11的二十个型值点的X、Y、Z坐标分别如下：q1(1.68，182.8，-3.80)，q2(-11.32，188.10，-12.60)，q3(-24.12，193.21，-12.60)，q4(-36.63，198.1，-18.70)，q5(-48.74，203.5，-24.60)，q6(-60.6，209.3，-30.44)，q7(-72.12，216.00，-35.67)，q8(-84.11，222.75，-40.62)，q9(-96.6，228.7，-45.44)，q10(-109.51，234.52,-49.22)，q11(-122.69，240.16，-52.44)，q12(-136.11，245.43，-54.77)，q13(-149.89，250.31，-55.75)，q14(-163.64，255.23，-56.33)，q15(-177.22，260.25，-55.97)，q16(-190.84，266.19，-55.99)，q17(-204.24，271.91，-56.05)，q18(-217.42，278.31，-56.11)，q19(-230.42，284.89，-55.90)，q20(-243.61，291.21，-55.93)。

试验设备参数如下：进气风管直径为0.41m，出气风管直径为0.41m，标记到风机进口长度为1.22m的静压测点(即风管进口的静压测点)，标记到风机出口长度为0的静压测点，风机进口直径为0.41m，风机进口面积为0.132m²，风机出口直径为0.2622m，风机出口面积为0.054m²；

流量测量方式：集流器直径为0.41m，集流器系数为0.97；

功率测试方式：电测法；

测试记录数据如表1所示：

表1

根据测试记录数据计算风机的评定参数如表2和3所示：

表2

表3

由表3可见，工况3较为适合风机的运行：标态流量为10739.44m³/h、内功率为31.714Kw时，标态全压为6933.24Pa；因此，在相同标态流量和内功率情况下，本发明与现有离心通风机相比标态全压值有显著提高。如此，在保证标态全压值满足工况要求的情况下，可以大幅减小功耗，达到节能的效果。通过反复试验，本发明与现有离心通风机相比，在相同工作时间下，可节能15～20％。

Claims

1.一种扫路车用高压离心风机，包括进气箱、蜗壳、叶轮、叶轮轴和蜗壳盖，其特征在于：所述的蜗壳盖固定在蜗壳一侧；所述的进气箱固定在蜗壳盖上，进气箱的出风口与蜗壳盖的入风口相通；所述叶轮的叶片为三元叶片，其曲面为底部曲线的各个拟合点与顶部曲线上对应拟合点的连线形成的包络面；所述的底部曲线和顶部曲线均由n个型值点通过非均匀B样条曲线拟合而成，且拟合后底部曲线和顶部曲线上的拟合点个数相等，其中，n≥10。

2.根据权利要求1所述的一种扫路车用高压离心风机，其特征在于：所述蜗壳的出风口与蜗壳内部气流流道的交接处加工成分流面；所述的分流面包括对称的两个弧面，内侧弧面构成内部气流流道的一部分，外侧弧面构成出风流道的一部分；分流面的曲率半径从蜗壳内部至蜗壳盖方向逐渐变大。

3.根据权利要求1所述的一种扫路车用高压离心风机，其特征在于：所述的蜗壳焊接在安装架上；所述的安装架焊接在底座上，且安装架顶部固定有挂钩；所述的叶轮轴通过两个轴承支承在安装架上。

4.根据权利要求1所述的一种扫路车用高压离心风机，其特征在于：所述的蜗壳开设有叶轮轴安装孔，其出风口焊接有出气箱连接板；所述的叶轮轴由叶轮轴安装孔穿入蜗壳内；所述的叶轮设置在蜗壳内，并与叶轮轴伸入蜗壳内的一端通过键连接；带轮与叶轮轴的外端通过键连接。

5.根据权利要求1所述的一种扫路车用高压离心风机，其特征在于：所述的叶轮包括轮盖、轮盘、轴盘和沿圆周均布固定在轴盘上的多片叶片。