CN108561320B - 一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农用风机领域，特别涉及一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机。该风机包括叶轮(1)、导流罩(2)和外框(3)。该风机以导流罩长叶宽比为关键设计参数，其最优导流罩长叶宽比为1.0～1.2时，风机出风侧气流平稳，具有较好的方向性，流速明显提升，此时风机的流量和能效比最佳。该风机的流量和能效比相较于现有技术均有大幅度提高，且具有安装简单、适用性强的特点。
Description
技术领域
本发明属于农用风机领域，特别涉及一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机。
背景技术
风机在农业领域中有着广泛的应用，其主要功能是实现通风、控湿和降温。其中轴流风机由于其流量大、制造工艺简单、成本低廉，在农业风机领域应用广泛。
随着世界范围内对节能减排等能源问题的重视，包括中国在内的世界各国政府都在积极推进低碳经济发展。绿色、低碳、节能、环保成为农用风机行业的转型方向和发展趋势。农用风机用量大，能效比低，研发落后，在产品改进甚至是重新设计以提高其性能方面有很大空间。
农用风机的导流罩可以使得空气平顺地进入叶轮，减小叶顶间隙的漩涡，可以有效优化风机流场。但在现有技术中，农用风机的导流罩与叶轮相互干涉，导流罩的设计参数与风机叶片顶端部分的流场关系密切，其与叶片的相对位置与尺寸关系在很大程度上影响着风机的最终性能。
由于农用风机的市场价格较低，通过复杂的结构以及昂贵的材料和工艺来提升风机性能是不现实的。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，该农用风机针对现有技术的不足，对导流罩与叶轮之间的相对位置与尺寸关系进行了优化，使风机的流量和能效比大幅度提高。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，包括叶轮1、导流罩2和外框3。
所述外框3包括进风侧和出风侧。
所述叶轮1包括叶轮盘和多个具有旋向的叶片，所述叶片的最大叶顶宽度为Wy。
所述导流罩2包括围拢圆环壁21和板体22；板体22中部具有由相对于板体22突出的围拢圆环壁21所形成的圆环形区域，用于与叶轮1配合。
导流罩2的板体22固定于外框3的内部，围拢圆环壁21所形成的圆环形区域朝向外框3的出风侧。
所述导流罩2的长度为围拢圆环壁21的端部至板体22之间的垂直距离W。
所述农用风机的导流罩长叶宽比K＝W/Wy。
板体22与叶轮1最靠近进风侧的叶顶边缘位于同一竖直面。
所述农用风机的导流罩长叶宽比K的值为1.0～1.2。
该农用风机还包括百叶窗4、电机5、皮带6、主皮带轮7以及主皮带轮安装杆8，其中：
所述外框3的进风侧内部设有主皮带轮安装杆8；出风侧外部设有百叶窗4；所述主皮带轮7包括主轴和主轮，主轴安装于主皮带轮安装杆8上，主轮通过皮带6与电机5上的小皮带轮连接；主皮带轮7的主轴上设有叶轮1。
所述外框3的材质为不锈钢。
所述叶轮1的叶片个数为六个，叶片的材质为不锈钢，叶片表面光顺。
所述围拢圆环壁21与板体22的夹角θ的取值范围为80°～87°。
所述围拢圆环壁21与板体22的夹角θ的值为85°。
所述导流罩2为表面光顺的镀锌钢板。
所述K的值为1.15。
围拢圆环壁21与板体22之间通过光滑过渡弧面连接；所述光滑过渡弧面的弧面半径R的取值范围为最大叶顶宽度Wy的0.15～0.25倍。
所述光滑过渡弧面的弧面半径R的值为叶顶宽度Wy的0.2倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，以导流罩长叶宽比为关键设计参数，其最优导流罩长叶宽比使得农用风机的流量和能效比明显提升；
2)本发明的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其导流罩弧面半径R的取值为叶顶宽度Wy的0.15～0.25倍，使得空气可以光顺地流入叶轮；
3)本发明的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，流量和能效比相较于现有技术均有大幅度提高，且具有安装简单、适用性强的特点。
附图说明
图1为本发明具有最优导流罩长叶宽比的农用风机的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明具有最优导流罩长叶宽比的农用风机的导流罩的结构示意图；
图4为本发明具有最优导流罩长叶宽比的农用风机的叶轮的结构示意图。
其中的附图标记为：
1.叶轮 2.导流罩
3.外框 4.百叶窗
5.电机 6.皮带
7.主皮带轮 8.主皮带轮安装杆
21.围拢圆环壁 22.板体
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，包括叶轮1、导流罩2、外框3、百叶窗4、电机5、皮带6、主皮带轮7以及主皮带轮安装杆8。
所述外框3为立体框架结构，包括进风侧和出风侧。外框3的进风侧内部通过螺栓固定主皮带轮安装杆8；出风侧外部通过可活动的插销安装百叶窗4。
优选地，所述外框3的材质为不锈钢。
所述主皮带轮7包括主轴和主轮，主轴通过螺栓和轴承安装于主皮带轮安装杆8上，主轮通过皮带6与电机5上的小皮带轮连接。主皮带轮7的主轴上设有叶轮1。所述电机5安装于外框3的边角位置。
如图4所示，所述叶轮1包括叶轮盘和多个具有旋向的叶片，每个叶片通过铆钉以相同的旋向周向安装于叶轮盘上。叶片的最大叶顶宽度为Wy。
优选地，所述叶片的个数为六个；所述叶片为不锈钢板冲压而成。
如图3所示，所述导流罩2包括围拢圆环壁21和板体22。板体22为中空结构，具体地，板体22的中部具有由相对于板体22突出的围拢圆环壁21所形成的中空圆环形区域，用于与叶轮1配合，围拢圆环壁21与板体22之间通过光滑过渡弧面连接。所述圆环形区域的直径大于叶轮1的直径。导流罩2的板体22固定于外框3的内部，围拢圆环壁21所形成的圆环形区域朝向外框3的出风侧。
板体22与叶轮1最靠近进风侧的叶顶边缘位于同一竖直面。
所述围拢圆环壁21与板体22的夹角θ的取值范围为80°～87°。
所述导流罩2的长度为围拢圆环壁21的端部至板体22之间的垂直距离W。
所述光滑过渡弧面的弧面半径R的取值范围为最大叶顶宽度Wy的0.15～0.25倍。
优选地，所述导流罩2的材质为镀锌钢板，并采用一体冲压而成，以保证表面光顺。
所述农用风机的导流罩长叶宽比为K，K的计算公式如公式(1)：
K＝W/Wy (1)
所述K的取值范围为1.0～1.2。
实施例
所述导流罩长叶宽比K对风机的流量和能效比具有重要影响。其中能效比的定义如公式(2)：
E＝Q/P (2)
其中Q为风机的流量，单位为m3/h；P为风机的轴功率，单位为W。
当K取值在0.5～0.9之间时，风机出风侧的气流扩散严重，有较明显的流动分离现象，此时风机的流量和能效比最低，随着K的取值增大，风机的流量和能效比逐渐升高。
当K取值为1.0～1.2之间时，风机出风侧气流平稳，具有较好的方向性，流速明显提升，此时风机的流量和能效比最佳，流量相比K＝0.5时提升约16％，能效比相比K＝0.5时提升约8％。
当K取值1.3～1.6之间时，风机出风侧气流呈现明显的收缩特征，此时风机的流量和能效比相比K取值1.0～1.2时有所降低，但仍优于K取值为0.5～0.9时的性能。
所述导流罩2的围拢圆环壁21与板体22之间的光滑过渡弧面的半径R与叶轮1叶片的最大叶顶宽度Wy之间的关系对空气流入叶轮1具有重要影响。当R的取值为最大叶顶宽度Wy的0.15～0.25倍时，空气可以光顺地流入叶轮1。
所述板体22与叶轮1最靠近进风侧的叶顶边缘位于同一竖直面，能够进一步使得农用风机的流量和能效比提升。
本实施例提供一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其中，外框3的高为1375mm，长为1375mm，宽为325mm。
所述叶轮1的直径为1268mm，所述圆环形区域的直径为1290mm。
百叶窗4的扇叶片数为九片，每片扇叶的长为1275mm、宽为130mm。在风机不开启时百叶窗4可自动封闭。
所述围拢圆环壁21与板体22的夹角θ为85°。
所述导流罩2的围拢圆环壁21与板体22之间的光滑过渡弧面的半径R为最大叶顶宽度Wy的0.2倍，其中，R为20mm，Wy为100mm。
所述导流罩2的长度为围拢圆环壁21端部至板体22之间的垂直距离W为115mm。根据公式(1)得到导流罩长叶宽比K为1.15。此时风机具有最佳的流量和能效比。
所述电机5安装在外框3的上侧边角位置。使用时，启动电机5，电机5通过皮带6以及主皮带轮7带动叶轮1旋转，从而达到电机降速的目的，节省电机的成本。
Claims (10)
1.一种具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，包括叶轮(1)、导流罩(2)和外框(3)；
所述外框(3)包括进风侧和出风侧；
所述叶轮(1)包括叶轮盘和多个具有旋向的叶片，所述叶片的最大叶顶宽度为Wy；
所述导流罩(2)包括围拢圆环壁(21)和板体(22)；板体(22)中部具有由相对于板体(22)突出的围拢圆环壁(21)所形成的圆环形区域，用于与叶轮(1)配合；
导流罩(2)的板体(22)固定于外框(3)的内部，围拢圆环壁(21)所形成的圆环形区域朝向外框(3)的出风侧；
所述导流罩(2)的长度为围拢圆环壁(21)的端部至板体(22)之间的垂直距离W；
所述农用风机的导流罩长叶宽比K＝W/Wy；
其特征在于：
板体(22)与叶轮(1)最靠近进风侧的叶顶边缘位于同一竖直面；
所述农用风机的导流罩长叶宽比K的值为1.0～1.2。
2.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：该农用风机还包括百叶窗(4)、电机(5)、皮带(6)、主皮带轮(7)以及主皮带轮安装杆(8)；其中，
所述外框(3)的进风侧内部设有主皮带轮安装杆(8)；出风侧外部设有百叶窗(4)；所述主皮带轮(7)包括主轴和主轮，主轴安装于主皮带轮安装杆(8)上，主轮通过皮带(6)与电机(5)上的小皮带轮连接；主皮带轮(7)的主轴上设有叶轮(1)。
3.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：所述外框(3)的材质为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：所述叶轮(1)的叶片个数为六个，叶片的材质为不锈钢，叶片表面光顺。
5.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：所述围拢圆环壁(21)与板体(22)的夹角θ的取值范围为80°～87°。
6.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：所述围拢圆环壁(21)与板体(22)的夹角θ的值为85°。
7.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：所述导流罩(2)为表面光顺的镀锌钢板。
8.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：所述K的值为1.15。
9.根据权利要求1所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：围拢圆环壁(21)与板体(22)之间通过光滑过渡弧面连接；所述光滑过渡弧面的弧面半径R的取值范围为最大叶顶宽度Wy的0.15～0.25倍。
10.根据权利要求9所述的具有最优导流罩长叶宽比的农用风机，其特征在于：所述光滑过渡弧面的弧面半径R的值为叶顶宽度Wy的0.2倍。
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