CN106870449B - 可调节叶片的离心通风机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调节叶片的离心通风机装置，包括导叶和叶轮，所述导叶包括内轮盘和导叶叶片；若干片叶轮叶片沿着叶轮的外轮盘周向均匀分布；所述导叶叶片为后向板型叶片；所述叶轮叶片采用非对称翼型叶片；所述装置还包括信号采集模块、导叶调节机构和控制模块；所述导叶调节模块包括导向槽道、轮盖导向轨道和牵引模块；所述控制模块包括信号接收器和中央控制器。通过安装叶轮和导叶的配合，可根据不同工况下的风量，调整导叶叶片合适的位置，实现离心通风机一机多用的效果，达到非额定工况下仍能稳定高效工作的目的，大大提升了离心通风机的性价比与效率。

Description

可调节叶片的离心通风机装置
技术领域
本发明属于离心通风机设备领域，具体涉及一种可调节叶片的离心通风机装置。
背景技术
随着科学技术现代科技的发展，生产生活中离心风机作为一种极为普遍的机械设备，越来越被工业生产所重视，离心风机使用量的增加，也意味着对风机将要有更高的要求，针对目前我国能源形势结合当下局势，节能减耗，一机多用的理念将是未来风机发展方向；现就日常工业中风机的工作状况来看，依旧存在许多不必要的耗损，远不能满足经济性和成本开支，为此风机的改良势在必行。
离心风机在实际生产中一般是在一定工况范围内工作的，除了要扩大离心风机的工况范围，提高风机在不同负荷下的调节能力也是节约能源和提高经济性的一种途径。为改善叶轮入口的气流角度，一般会在叶轮前加装导叶。离心风机在设计工况下运行时，流体能较好的附着在叶型上，不会发生较大的分离。但当离心风机在变工况下运行时，导叶进口气流角与安装角不匹配，对叶片造成冲击。处于上游导叶气流尾迹中的动叶片，承受着变化的气动载荷，而气动载荷，变化的大小与尾迹衰减速率相关。导叶为流线型时，其气流尾迹的衰减程度取决于进口处气流的紊流度以及与下游叶轮之间的间距。间距较小时，叶片排间流动非定常性增大，流动不均匀性增加；间距较大时，尾迹同主流区流体掺混距离较长，损失增加，因此存在最佳间距使气动损失最小。为避免离心风机在变工况运行时发生失速或阻塞，可以将导叶设计为可调节的并与电子技术相结合，以保证在全工况范围内进口导叶与叶轮叶片能形成最优匹配，从而提高风机高效运行范围，增强了风机运行的稳定性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种带可调节导叶和叶轮叶片的离心通风机装置，既能改变导叶的安装角度，使气流产生合适的预旋，同时又能改变导叶与叶轮间距，消除导叶气流尾迹的影响，从而扩大离心通风机的适用范围，能适用于有宽流量操作范围的生产生活场合。
本发明主要由以下技术方案实现：
可调节叶片的离心通风机装置，包括导叶和叶轮，所述导叶包括内轮盘和导叶叶片；所述叶轮包括轮盖、外轮盘和叶轮叶片；所述内轮盘和外轮盘通过轴承支承在同一根动力输入轴上；其特征在于：若干片叶轮叶片沿着叶轮的外轮盘周向均匀分布，叶轮叶片一侧固定在外轮盘上，另一侧与轮盖固定，叶轮叶片的数目取叶轮叶片几何出口角度的三分之一后向上取整的数值；所述导叶叶片一侧与内轮盘通过推拉轨道相配合，若干片导叶叶片沿着内轮盘周向均匀分布；叶轮叶片与导叶叶片数目遵循两者互为质数的原则；叶轮叶片和导叶叶片的安装旋向相同；所述导叶叶片为后向板型叶片；所述叶轮叶片采用非对称翼型叶片；
所述装置还包括信号采集模块、导叶调节机构和控制模块；所述信号采集模块包括探针和信号处理器；导叶叶片尾缘和叶轮叶片前缘叶中部位焊有探针，探针沿周向均布，探针监测到的流场温度、压力等流场信息传递到信号处理器进行分析计算，将模拟信号转化为数字信号显传递给导叶调节模块；
所述导叶调节模块包括导向槽道、轮盖导向轨道和牵引模块；所述的导向槽道设于内轮盘侧沿径向方向，导向凹槽沿径向长度为内轮盘半径的1/4；该导向槽道的横截面为E型；导叶叶片下端面有两条凸出长条，高度为2mm~4mm，宽为1/5导叶叶片厚度；通过导向凹槽和导叶叶片的配合，达到叶片可移动的效果；所述的轮盖导向轨道为轮盖与导叶叶片的接触面开有的凹槽，所述牵引模块安装在轮盖导向轨道内；牵引模块包括电磁吸盘、牵引式电磁铁和距离传感器，牵引模块外表面与轮盖导向轨道导向面在同一平面内；所述牵引模块通电时，电磁吸盘吸附导叶叶片在牵引式电磁铁的带领下移动，距离传感器实时监测；到达指定位置时，牵引模块断电，电磁吸盘释放导叶叶片；
所述控制模块包括信号接收器和中央控制器，通过信号接收器接收由信号采集模块发出的信息，并由中央控制器进行分析处理；所述控制模块安装在固定式或移动式的终端上，可在终端实时监测当前风机流量和流场变化。
导叶叶片的前缘、尾缘叶中部位焊有的探针，探针沿周向均匀分布；探针测得的三维空间的叶道流场传输到信号处理中心，包括流速的大小、方向、温度的大小和压力大小。中央控制器接收到探针传来的压力和流速脉动信号并经过运算处理，确定导叶叶片的移动距离，向牵引模块发出控制指令：电磁吸盘通电，在牵引式电磁铁的引导下，电磁吸盘带动导叶叶片沿径向向前、向后移动；距离传感器将信号传回信号处理器，与计算值进行比较，到达阈值后，电磁吸盘断电，导叶叶片停止移动。
本发明的有益效果：
本发明通过安装叶轮和导叶的配合，可根据不同工况下的风量，调整导叶叶片合适的位置，实现离心通风机一机多用的效果，达到非额定工况下仍能稳定高效工作的目的，大大提升了离心通风机的性价比与效率；非对称翼型叶片使流线基本沿叶片方向流动，减少气流损失；灵活的叶片调节装置使得不同工况下，导叶尾迹影响范围较小，对叶轮叶片冲击减小，降低了叶片载荷变化，提高使用寿命；装置各部件紧密配合，结构紧凑；控制模块的设计符合当下物联网智能控制的发展理念，为离心通风机设计大脑，实现远程控制和自主调节，现代科技的先进性必将融入到人们的生产和生活中，强操控性与稳定的远程控制解决了因安置位置和空间所带来不便的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖面图。
图2为本发明中轮盖导向轨道示意图。
图3为本发明中导叶叶片示意图。
其中，1—轮盖；2—叶轮叶片；3—外轮盘；4—内轮盘；5—导叶叶片；6—高速转轴；
7—轮盖导向轨道；8—牵引式电磁模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，叶轮叶片2固定在外轮盘3上，N1片叶片沿着周向均匀分布，叶片数目由N1=β 2A /3进行估算（β 2A 为叶片几何出口角），N1取略大于该值；导叶叶片5一侧与内轮盘4通过推拉轨道相配合，N2片叶片沿着周向均匀分布，N1和N2遵循互为质数原则，且导叶叶片数N2×叶轮工作转速n/60≠叶轮叶片固有频率，以避免引起共振；导叶叶片5为后向板型叶片，叶轮叶片3为非对称机翼型叶片。
如图2和图3所示，导叶调节机构包括内轮盘导向槽道、轮盖导向轨道7、探针和牵引式电磁铁模块8；其中轮盘侧有N2个沿径向方向的内轮盘导向槽道，其槽道横截面为E型；导叶叶片5下端面有两条凸出长条，高度为2mm~4mm，宽约1/5叶片厚度；通过导向凹槽和导叶叶片的配合，达到叶片可移动的效果。轮盖1与导叶叶片5接触面开有N2个凹槽作为轮盖导向轨道7，牵引式电磁模块8安装在轮盖导向轨道7内；牵引式电磁模块8包括电磁吸盘、牵引式电磁铁和距离传感器，牵引式电磁模块8外表面与轮盖导向轨道7导向面在同一平面内。
导叶前缘、尾缘叶中部位焊有的探针，探针沿周向均匀分布；探针测得的三维空间的叶道流场传输到信号处理中心，包括流速的大小、方向、温度的大小和压力大小。中央控制器接收到探针传来的压力和流速脉动信号并经过运算处理，确定导叶叶片5的移动距离，向牵引式电磁模块8发出控制指令：电磁吸盘通电，在牵引式电磁铁的引导下，电磁吸盘带动导叶叶片5沿径向向前、向后移动；距离传感器将信号传回信号处理器，与计算值进行比较，到达阈值后，电磁吸盘断电，导叶叶片5停止移动。
控制模块包括信号接收器和中央控制器，通过信号接收器接收由信号采集模块发出的信息，并由中央控制器进行分析处理；所述控制模块安装在固定式或移动式的终端上，可在终端实时监测当前风机流量和流场变化，通过接入无线局域网，最终可以实现风机群的整体调控。

Claims (1)

1.可调节叶片的离心通风机装置，包括导叶和叶轮，所述导叶包括内轮盘和导叶叶片；所述叶轮包括轮盖、外轮盘和叶轮叶片；所述内轮盘和外轮盘通过轴承支承在同一根动力输入轴上；其特征在于：若干片叶轮叶片沿着叶轮的外轮盘周向均匀分布，叶轮叶片一侧固定在外轮盘上，另一侧与轮盖固定，叶轮叶片的数目取叶轮叶片几何出口角度的三分之一后向上取整的数值；所述导叶叶片一侧与内轮盘通过推拉轨道相配合，若干片导叶叶片沿着内轮盘周向均匀分布；叶轮叶片与导叶叶片数目遵循两者互为质数的原则；叶轮叶片和导叶叶片的安装旋向相同；所述导叶叶片为后向板型叶片；所述叶轮叶片采用非对称翼型叶片；
所述装置还包括信号采集模块、导叶调节模块和控制模块；所述信号采集模块包括探针和信号处理器；导叶叶片尾缘和叶轮叶片前缘叶中部位焊有探针，探针沿周向均布，探针监测到的流场温度、压力流场信息传递到信号处理器进行分析计算，将模拟信号转化为数字信号显传递给导叶调节模块；
所述导叶调节模块包括导向槽道、轮盖导向轨道和牵引模块；所述的导向槽道设于内轮盘侧沿径向方向，导向槽道沿径向长度为内轮盘半径的1/4；该导向槽道的横截面为E型；导叶叶片下端面有两条凸出长条，高度为2mm~4mm，宽为1/5导叶叶片厚度；通过导向槽道和导叶叶片的配合，达到叶片可移动的效果；所述的轮盖导向轨道为轮盖与导叶叶片的接触面开有的凹槽，所述牵引模块安装在轮盖导向轨道内；牵引模块包括电磁吸盘、牵引式电磁铁和距离传感器，牵引模块外表面与轮盖导向轨道导向面在同一平面内；所述牵引模块通电时，电磁吸盘吸附导叶叶片在牵引式电磁铁的带领下移动，距离传感器实时监测；到达指定位置时，牵引模块断电，电磁吸盘释放导叶叶片；
所述控制模块包括信号接收器和中央控制器，通过信号接收器接收由信号采集模块发出的信息，并由中央控制器进行分析处理；所述控制模块安装在固定式或移动式的终端上，可在终端实时监测当前风机流量和流场变化；
中央控制器接收到探针传来的压力和流速脉动信号并经过运算处理，确定导叶叶片的移动距离，向牵引模块发出控制指令。
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