CN106704266B - 一种双涵道轴流通风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双涵道轴流通风机，包括机架、风机壳体和电机，该风机壳体为直筒结构，风机壳体包括有进风口、出风口和内涵道，内涵道的直径为D、长度为L，还包括：架设于机架上的外壳体，外壳体套设于风机壳体的外侧，外壳体两开口端分别为外进风口和外出风口；外壳体内壁和风机壳体外壁之间为外涵道，外涵道的直径为X，X＝1.1D～1.5D，外涵道的长度为Y，Y＝0.5L～1.3L；外壳体内壁和风机壳体外壁间不相接触，外壳体的中轴线与风机壳体的中轴线相互重合或平行。相对传统轴流通风机而言，减少了能量损失，提高出气口处的风压，在一定程度上节约了能源，使得轴流通风机的性能得到提升。

Description

一种双涵道轴流通风机

技术领域

本发明涉及一种风机，尤其是一种双涵道轴流通风机。

背景技术

传统轴流通风机主要由前后网罩、前后导叶、导流罩、叶轮、电机、整流锥、前后管道附件(如集流器、扩散筒)等几个部件组成。在实际应用场景中，可根据需要进行结构上的简化，比如电风扇、变压器冷却风机等就是典型轴流风机的一些常见简化形式，轴流通风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合，通过叶轮转动使空气移动。

轴流通风机是工业生产中提供气体动力的重要设备，特别是在矿山通风、冶金、石油化工、航空航天、航海、能源和轨道交通等领域广泛应用。但是，受多种因素影响，通风机的运行效率往往不够理想，实际消耗电能过大，因此，从节约能源、降低噪声污染的角度考虑，对轴流风机进行优化在当今社会有着十分重要的现实意义。

Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60％，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种能提升风机性能，特别是在节约能源方面更加突出的双涵道轴流通风机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双涵道轴流通风机，包括机架、及架设于机架上的风机壳体和电机，该风机壳体为直筒结构，风机壳体包括有进风口、出风口、及位于进风口和出风口之间的内涵道，电机的电机轴位于内涵道内，该电机轴处安装有叶轮，内涵道的直径为D，内涵道的长度为L，还包括：

架设于机架上的外壳体，该外壳体为两端开口的直筒结构，外壳体套设于风机壳体的外侧，外壳体两开口端分别为外进风口和外出风口，外进风口与进风口的位置相对应，外出风口与出风口的位置相对应；

所述外壳体内壁和风机壳体外壁之间为外涵道，外涵道的直径为X，X＝1.1D～1.5D，外涵道的长度为Y，Y＝0.5L～1.3L；

外壳体内壁和风机壳体外壁间不相接触，外壳体的中轴线与风机壳体的中轴线相互重合或平行。

本发明的有益效果是：通过Fluent软件发现，在传统轴流通风机的外侧假设外壳体，在内涵道外形成与之相配合的外涵道，结果在内涵道处未发现的涡流，相对传统轴流通风机而言，减少了能量损失，提高出气口处的风压，在一定程度上节约了能源，使得轴流通风机的性能得到提升。

优选设置为，外涵道的直径X＝1.2D；外涵道的长度Y为1.1L，外出风口所在平面与出风口所在平面为同一平面；外壳体的中轴线与风机壳体的中轴线相互重合。

进一步优选设置为，外壳体处外进风口所在开口端呈朝外扩展的喇叭形状，该朝外扩展的角度与外壳体中轴线成10～60°夹角设置。

另一种优选设置为，所述外壳体的中轴线与风机壳体的中轴线相互平行，两中轴线间的偏移距离为0.1D～0.2D。

其中，外涵道的直径X＝1.2D；外涵道的长度Y为1.1L，外出风口所在平面与出风口所在平面为同一平面。

为了固定外壳体，同时避免对外涵道产生气流的干扰，故内涵道处设有内连接件，该内连接件与风机壳体内壁固定连接，且内连接件上开设有供电机轴穿设用的轴孔；所述外壳体的周壁处固定有外连接件，该外连接件与机架固定连接。

附图说明

图1为传统轴流轴流通风机的剖视图。

图2为本发明实施例一的剖视图。

图3为本发明实施例二的剖视图。

图4为本发明实施例三的剖视图。

图5为传统轴流轴流通风机的速度溜线图。

图6为本发明实施例一的速度溜线图。

图7为本发明实施例二的速度溜线图。

图8为本发明实施例三的速度溜线图。

具体实施方式

图1为传统轴流轴流通风机的剖视图；图5为传统轴流轴流通风机的速度溜线图。下面结合附图对本发明作进一步描述：

实施例一：长双涵道轴流通风机，如图2、6所示，本实施例包括机架(未画出)、及架设于机架上的风机壳体1和电机2，该风机壳体1为直筒结构，风机壳体1包括有进风口11、出风口12、及位于进风口11和出风口12之间的内涵道13，电机2的电机轴位于内涵道13内，该电机轴处安装有叶轮3，内涵道13的直径为D(D＝120mm，下同)，内涵道13的长度为L(L＝52mm，下同)。本实施例中，转子轮辋直径为52mm，叶片高度为34mm(垂直于电机轴轴线的长度)，尾椎直径为52mm，尾椎长度为105mm。机架上还架设有外壳体4，该外壳体4为两端开口的直筒结构，外壳体4套设于风机壳体1的外侧，外壳体4两开口端分别为外进风口41和外出风口42，外进风口41与进风口11的位置相对应，外出风口42与出风口12的位置相对应。外壳体4内壁和风机壳体1外壁之间为外涵道43，外涵道43的直径为X，X＝1.2D，外涵道43的长度为Y，Y＝1.1L，外出风口所在平面与出风口所在平面为同一平面。外壳体内壁和风机壳体外壁间不相接触，外壳体4的中轴线与风机壳体1的中轴线相互重合，即同轴设置。其中，外壳体4处外进风口41所在开口端呈朝外扩展的喇叭形状，该朝外扩展的角度与外壳体4中轴线成30°夹角设置。为了固定外壳体4，同时避免对外涵道43产生气流的干扰，故内涵道13处设有内连接件(为杆状，且未画出)，该内连接件与风机壳体1内壁固定连接，且内连接件上开设有供电机轴穿设用的轴孔。外壳体4的周壁处固定有外连接件，该外连接件与机架固定连接。

通过Fluent软件可以发现，当外进气口41处气流速度为10m/s时，图1中出现了涡，存在能量损失；而本实施例中，未出现涡。此处，涡的产生将会造成涵道内空气的在一定点行程漩涡，而该漩涡对于风机2而言不做功，属于能量的损耗，会影响本实施例的工作效率。因此，通过外涵道43的设计，能提高各出气口处的风压，在一定程度上节约了能源，使得轴流通风机的性能得到提升。

实施例二：短双涵道轴流通风机，如图3、7所示，与实施例一的区别仅在于Y＝0.6L，外涵道43的外出风口42所在平面垂直于风机壳体1的中轴线、且位于风机壳体1长度的中央位置。外涵道43的直径X＝1.2D；外涵道43的长度Y为1.1L。

通过Fluent软件可以发现，当外进气口41处气流速度为10m/s时，本实施例中，未出现涡。

实施例三：偏心双涵道轴流通风机，如图4、8所示，与实施例二的区别仅在于外壳体4的中轴线与与风机壳体1的中轴线相互平行，两中轴线间的偏移距离为0.1D。外涵道43的直径X＝1.2D；外涵道43的长度Y为1.1L。

通过Fluent软件可以发现，当外进气口41处气流速度为10m/s时，本实施例中，未出现涡。

特别指出的，本实施例一至三中，外进气口41处气流速度应该低于20m/s；若超过此速度，则内涵道13处还是会产生涡，影响效率。

同时，传统轴流轴流通风机、长双涵道轴流通风机、短双涵道轴流通风机以及偏心双涵道轴流通风机在进口速度为10m/s时，通过Fluent软件观察出风口12和外出风口42处的静压云图，可发现四种风机模型的中心均存在对称条形低压区，其中传统轴流通风机和偏心双涵道轴流通风机比较明显，而长双涵道轴流通风机和短双涵道轴流通风机的低压区呈现的不太明显。在内涵道13处存在高压区，而传统轴流通风机和偏心双涵道轴流通风机的较小,长双涵道轴流通风机和短双涵道轴流通风机处则较明显。

当进口速度为20m/s时，长双涵道轴流通风机的低压区最小，传统轴流通风机、短双涵道轴流通风机以及偏心双涵道轴流通风机的低压区大小相近。而内涵道13处高压区，偏心双涵道轴流通风机效果不明显，其他三种模型比较相似。

综上发现，传统轴流通风机、长双涵道轴流通风机、短双涵道轴流通风机以及偏心双涵道轴流通风机四种风机模型的压力随着流量的增加逐渐减小。但在同一流量下，长双涵道轴流通风机、短双涵道轴流通风机以及偏心双涵道轴流通风机的总压都要比传统轴流风机的压力大。当流量小于0.11kg/s时，在流量相同的工况下，长双涵道通风机的压力最大。各个风机模型的效率都是先随着流量的增大先变大，到达最大值后，随着流量的增加，效率开始逐渐减小。四种风机模型在Q＝0.11kg/s的工况时，其效率达到最大值。因此，在同一流量工况下，双涵道风机的效率高于传统轴流风机，其中长双涵道风机的效率最高。

Claims (3)

1.一种双涵道轴流通风机，包括机架、及架设于机架上的风机壳体和电机，该风机壳体为直筒结构，风机壳体包括有进风口、出风口、及位于进风口和出风口之间的内涵道，电机的电机轴位于内涵道内，该电机轴处安装有叶轮，内涵道的直径为D，内涵道的长度为L，其特征是，还包括：

架设于机架上的外壳体，该外壳体为两端开口的直筒结构，外壳体套设于风机壳体的外侧，外壳体两开口端分别为外进风口和外出风口，外进风口与进风口的位置相对应，外出风口与出风口的位置相对应；

所述外壳体内壁和风机壳体外壁之间为外涵道，外涵道的直径为X，X=1.1D~1.5D，外涵道的长度为Y，Y=0.5L~1.3L；

外壳体内壁和风机壳体外壁间不相接触；

所述外壳体的中轴线与风机壳体的中轴线相互平行，两中轴线间的偏移距离为0.1D~0.2D；

所述外涵道的直径X=1.2D；外涵道的长度Y为0.6L，外出风口所在平面与出风口所在平面不是同一平面。

2.根据权利要求1所述的双涵道轴流通风机，其特征是：所述内涵道处设有内连接件，该内连接件与风机壳体内壁固定连接，且内连接件上开设有供电机轴穿设用的轴孔；所述外壳体的周壁处固定有外连接件，该外连接件与机架固定连接。

3.根据权利要求1所述的双涵道轴流通风机，其特征是：所述外壳体处外进风口所在开口端呈朝外扩展的喇叭形状，该朝外扩展的角度与外壳体中轴线成10~60°夹角设置。

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