CN108825525A - 一种高效多级多压离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效多级多压离心风机，包括：壳体、串联安装于壳体内部的多个叶轮、带动叶轮转动的主轴、分设于主轴两端的进气端轴承座和排气端轴承座；壳体由进气壳、若干间蜗壳、隔盘及排气壳连接组装成一整体结构，进气壳和排气壳上分别形成有进气口和排气口，间蜗壳上设置有进出气口，叶轮的气流输出处设置有无叶扩压结构。本发明的离心风机设计科学合理，结构紧凑，在进气壳和排气壳之间设置有若干个带进出气口的间蜗壳，通过该风机能够提供多种不同压力的气体（多级多压），当需求高压时刻采用头进尾出，当需求低压时可采用中间进尾出或头进中间出，也可以一进多出或多进一出或多进多出，使用十分灵活，适用范围广。

Description

一种高效多级多压离心风机

技术领域

本发明涉及一种离心风机，具体属于一种高效多级多压离心风机；属于风机设备技术领域。

背景技术

风机是对气体压缩和气体输送机械的习惯性简称，通过风机能够把旋转的 机械能转换为气体压力能和动能，并将气体输送出去。我国风机行业发展历史 悠久，风机为我国国民经济增长做出了巨大的贡献，特别是我国进入环保时代 后，小流量高压力鼓风机作为污水处理厂深化曝气、电厂脱硫氧化段工艺的心 脏设备得到了广泛的应用。随着我国的经济飞速增长，国家加大了对基础设施 建设的投入，环保装备已成为我国国民经济增长的支柱产业，这势必将刺激小 流量高压力鼓风机市场更加繁荣，由于鼓风机运行的能耗占污水处理厂以及燃 煤锅炉脱硫运行费用的50～60％，所以研发更加节能的鼓风机迫在眉睫，同时 更低噪音、便于安装、便于操作、维修频率低、维修费用低的鼓风机在发展中 不断地被探索，技术不断得到提高，产品也更加丰富。

多级离心鼓风机是把原动机械能转变为气体压力能的一种旋转叶片机械。当气体通过进气室均匀地进入叶轮后，在旋转的叶片中受离心力作用以及叶轮中的扩压作用，使其大部分速度能转变成压力能，如此气体经过几级（2～10级）连续压缩，获得所需要的压力。因此，连续供气是离心鼓风机的一大特点。工作过程中，离心鼓风机旋转叶片时，在排气端获得有一定压力的气体的同时，在进气端也形成了一定的负压，排气端直接连通大气，进气端通过管道与需抽真空的容器连接即构成离心真空风机，此容器不能完全封闭，应保持有一定量的气体流通。

离心鼓风机采取多级配置、逐级增压的方式，整台机器根据空气动力学的最优设计方法，按照气流空间规律设计风机流道，全部流体质点的速度分布均经电脑模拟计算，通过叶片予以控制，因此，整机效率可达78%以上，在同类机型中属高效型。运用以上理论及技术设计的离心鼓风机，其整机特性曲线较为平坦，喘振流量达到同类机型最小，这样可以选择较佳的设计工况点流量，不仅给机器的安全运行和操作带来了极大的方便，更重要的是可以节约很多能源，一般较同类机型节能10%。主要适用于污水处理厂（站）曝气、抽真空系统、煤矿通风、空气助燃、烟气脱硫氧化、废气增压、气体输送、洗煤、（自来水厂的）气水反冲、印刷等领域。

实际使用时，风机的设计或选型是依据用气设备的压力、流量等需求为技术指标，对于不同的压力、流量需求通常会设计或选用不同的风机来满足。在一些需要不同压力气体的用气设备应用领域，设计或选用多台风机会受到安装位置和体积的限制而无法满足要求，同时，使用多台风机的技术方案需要使用与风机数量相同的动力装置，增加了采购成本和控制装置的复杂程度。

为了解决上述问题，申请号为200620041692的中国专利公开了一种双压力双流量风机，采用转轴上设置不同宽度叶轮、机壳设置不同尺寸出风口的技术方案，为用气设备提供不同压力和流量的气体。该技术方案中采用两种不同宽度的叶轮用在同一结构类型的装置中，受结构的限制，两路出风口都只能提供压力较低的气体，无法分别提供压力参数差异较大的气体，更不能提供压缩空气，存在很大的使用局限性。

中国专利ZL92111548.2 公开了一种离心压缩机，叶片扩压器的叶片分为两组，第一组叶片具有沿下游方向倾斜而偏离侧板向着芯板延伸的进气边，第二组叶片具有垂直于上述流体方向的进气边，第一组和第二组叶片以混合的方式配置；同时还设置了多个辅助叶片，每个辅助叶片的弦长比每个叶片的弦长短，辅助叶片配置放在径向向内的位置上，其一个表面面对一个叶片；辅助叶片也分为两组，第一组具有沿下游方向倾斜而偏离上述侧板向着上述芯板延伸的进气边；第二组具有垂直于上述流体方向的进气边，该两组叶片也以混合方式配置。上述叶片和辅助叶片涡卷形气流通道的舌部附近是稀疏的；而在上述通道的远离上述舌部的部分是密集的；而舌部的附近是一个包括上述舌部并对应于不大于整个圆周一般的区域。这种设计进气边的位置更接近叶轮，会尽可能减少或防止产生逆流，从而即使在低的气流速度区间内也能防止喘振；叶片与辅助叶片一起不均匀的配置形成一个稀疏区和一个密集区，也能尽可能减少旋转失速的发生。但是该结构尚不能满足多级多压的灵活需求，有待进一步改进。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效的多级多压离心风机，能够在较宽的工作范围内稳定运行，大大增加风机的适用范围。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种高效多级多压离心风机，其特征在于，包括：壳体、串联安装于壳体内部的多个叶轮、带动叶轮转动的主轴、分设于主轴两端的进气端轴承座和排气端轴承座；所述壳体由进气壳、若干间蜗壳、隔盘及排气壳连接组装成一整体结构，所述进气壳和排气壳上分别形成有进气口和排气口，所述间蜗壳上设置有进出气口，气流从叶轮输出后进入间蜗壳的气流通道，然后从进出气口输出或沿着气流通道进入下一级叶轮，所述叶轮的气流输出处设置有无叶扩压结构。

优选地，前述进气壳、排气壳、间蜗壳及隔盘均由整体铸造制成，并且在进气壳、排气壳、间蜗壳及隔盘上均形成有加强筋，这样能够增加壳体的机械强度，确保使用寿命。

优选地，前述进气壳、若干间蜗壳、隔盘和排气壳上均设置有若干位于圆周上沿垂直分面均匀分布的止口定位孔，通过螺栓连接构成壳体，灵活性强。

优选地，前述进气壳、排气壳及间蜗壳所连接的管路上均设置有阀门，使用过程中可根据实际需求开启或关闭相应管路上的阀门。

更优选地，前述进气壳、间蜗壳、隔盘和排气壳之间的连接处均设置有O型密封圈或密封胶，这样能够防止机壳内的气体外泄。

更优选地，还包括一用于驱动主轴转动的动力装置，通过动力装置驱动主轴旋转从而带动风机运转。

再优选地，前述壳体内部采用迷宫密封，以防止气体发生短路或泄露。

进一步优选地，前述无叶扩压结构由相邻两段的进气壳/隔盘/间蜗壳与隔盘/间蜗壳/排气壳在叶轮出口处的壁面彼此靠近而构成，利用通流截面积的不同，能够将叶轮的动能有效地转换为静压能，同时还起到收集和引出气体的作用。

更进一步优选地，前述间蜗壳的数量为1~4个，可根据工艺需求灵活选择。

更具体地，前述间蜗壳包括按气流方向依次设置的第一间蜗壳和第二间蜗壳。

本发明的有益之处在于：

（1）本发明的离心风机设计科学合理，结构紧凑，在进气壳和排气壳之间设置有若干个带进出气口的间蜗壳，通过该风机能够提供多种不同压力的气体（多级多压），当需求高压时刻采用头进尾出，当需求低压时可采用中间进尾出或头进中间出，也可以一进多出或多进一出或多进多出，使用十分灵活，适用范围广；

（2） 本发明的离心风机运行平稳，压力调整容易实现，运行与工况的匹配性更好，节能性好，效率更高且不会产生喘震现象；

（3）该离心风机上不仅具有进气口和排气口，还具有多个进出气口，进出气口兼具进气和排气功能，用作进气口时是负压，用作排气口时则为正压，既可作为鼓风机，又可用作真空风机，具有极强的市场实用性。

附图说明

图1是本发明的一种高效多级多压离心风机的结构示意图；

图2所示的是图1中进气壳的部分结构示意图；

图3所示的是图1中隔盘的部分结构示意图；

图4所示的是图1中间蜗壳的部分结构示意图；

图5所示的是图1中排气壳的部分结构示意图,；

图6是图1中的局部放大结构示意图。

图中附图标记的含义：1、壳体，2、叶轮，3、主轴，4、进气端轴承座，5、排气端轴承座，6、间蜗壳，601、第一间蜗壳，602、第二间蜗壳，61、进出气口，7、隔盘，8、进气壳，81、进气口，9、排气壳，91、排气口，10、无叶扩压结构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的高效多级多压离心风机包括：壳体1、串联安装于壳体1内部的多个叶轮2、带动叶轮2转动的主轴3、分设于主轴3两端的进气端轴承座4和排气端轴承座5。工作时，通过一动力装置（另设，图中未示出）驱动主轴3旋转从而带动风机运转，动力装置采用现有技术中常用的电机等单一动力装置即可。为了更加清晰地展示本发明的离心风机的结构，对其上半部分进行了局部剖面展示，如图1所示。

该离心风机的壳体1内部采用迷宫密封，能够防止气体发生短路或泄露。该壳体1具体由图2至图5所示的进气壳8、若干间蜗壳6、隔盘7及排气壳9连接组装成一整体结构，这四个部件均是由整体铸造工艺制成的，并且在部件上均设置有加强筋，这样能够增加壳体1的机械强度和稳固性，确保使用寿命和产品性能。为了将这些部件连接起来，在进气壳8、若干间蜗壳6、隔盘7和排气壳9上均形成有若干位于圆周上沿垂直分面均匀分布的止口定位孔，通过螺栓连接构成壳体1。而且，在相邻两个部件的连接处均设置有O型密封圈或密封胶，防止壳体1内的气体外泄，进一步提高密封性能。

在实际使用时，可根据需求灵活选择间蜗壳6的数量，一般为1~4个。具体到本实施例中，包括按气流方向依次设置的第一间蜗壳601和第二间蜗壳602，在第一间蜗壳601和第二间蜗壳602上均形成有进出气口61，进出气口61兼具进气和排气功能，并且在进出气口61的连接管路上设置有阀门，阀门可选择蝶阀，用于控制气体的开关和流向。在进气壳8和排气壳9上分别形成有进气口81和排气口91，间蜗壳6上设置有进出气口61，这样一来，能够根据所需要的工况选择工作模式：需求高压时选择头进尾出，需求中间压力时头进中间出或中间进尾出，需求低压时中间进中间出，当然还可以一进多出或多进一出，实现各路压力之间的调剂平衡，适用于多种不同的工作环境和工作介质，从而提供了一种操作简单高效、成本低、节能降耗、运行稳定且使用寿命长的离心风机。

作为本实施例的进一步改进，在叶轮2的气流输出处设置有无叶扩压结构10，参见图6，该无叶扩压结构10实际上是由相邻两段壳体1（前一段的进气壳8/隔盘7/间蜗壳6与后一段的隔盘7/间蜗壳6/排气壳9）在叶轮2出口处的壁面彼此靠近而构成，壁面彼此靠近使通道的截面积减小，该无叶扩压结构10即是利用通流截面积的不同，能够将叶轮2的动能有效地回收转换为静压能，同时还起到收集和引出气体的作用。

传统的风机在设计时，多采用压力偏高设计才能满足实际工况需求，导致风机效率较差，而且在风量需求小、工况压力高的情况下容易带来喘震现象，而在工况压力低、风量需求大的情况下又会带来电机电流超标等问题，使风机无法正常运行。比如在污水处理工艺流程中，因水位变化会带来压力需求的不同，压力需求变化较小时可通过阀门来调整以实现正常运行，但是此时风机效率降低，若压力需求变化较大，则需求通过变频来调整，这就要增加设备的初期投资，在工业推广上存在很大的局限性。本发明的离心风机则能够完美地解决上述问题，能够适应多种工况、多种压力需求，大大增加了调节范围，风机效率也得到提高。

为了更好地理解本发明，下面对本发明的离心风机的工作方式进行简要陈述：当需要高压气体时，气流从进气口81进入壳体1内部，依次经过各叶轮2后从排气口91输出；当需要中压气体时，气流从进气口81进入，从第二间蜗壳602的进出气口61输出，或者气流从第一间蜗壳601的进出气口61进入，从排气壳9的排气口91输出；当需要低压气体时，气流从进气口81进入，从第一间蜗壳601的进出气口61输出，或者气流从第一间蜗壳601的进出气口61进入，从第二间蜗壳602的进出气口61输出，或者气流从第二间蜗壳602的进出气口61进入，从排气壳9的排气口91输出。如果还有其他压力需求，则可采用多进一出或一进多出的进排气方式进行压力调节。需要说明的是，这里的“高压”、“中压”、“低压”是为了表述方便而起的便于理解的名词，只是表示压力的相对高低，并不表示具体压力数值，实际压力大小根据设备的工况而定。

综上，本发明的离心风机设计科学合理，结构紧凑，在进气壳8和排气壳9之间设置有若干个带进出气口61的间蜗壳6，通过该风机能够提供多种不同压力的气体（多级多压），当需求高压时刻采用头进尾出，当需求低压时可采用中间进尾出或头进中间出，也可以一进多出或多进一出或多进多出，使用十分灵活，适用范围广；而且，该离心风机运行平稳，压力调整容易实现，运行与工况的匹配性更好，节能性好，效率更高且不会产生喘震现象；另外，该离心风机上不仅具有进气口81和排气口91，还具有多个进出气口61，进出气口61兼具进气和排气功能，用作进气口81时是负压，用作排气口91时则为正压，既可作为鼓风机，又可用作真空风机，具有极强的市场实用性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效多级多压离心风机，其特征在于，包括：壳体、串联安装于壳体内部的多个叶轮、带动叶轮转动的主轴、分设于主轴两端的进气端轴承座和排气端轴承座；所述壳体由进气壳、若干间蜗壳、隔盘及排气壳连接组装成一整体结构，所述进气壳和排气壳上分别形成有进气口和排气口，所述间蜗壳上设置有进出气口，所述叶轮的气流输出处设置有无叶扩压结构。

2.根据权利要求1所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，所述进气壳、排气壳、间蜗壳及隔盘均由整体铸造制成。

3.根据权利要求1所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，所述进气壳、若干间蜗壳、隔盘和排气壳上均设置有若干位于圆周上沿垂直分面均匀分布的止口定位孔，通过螺栓连接构成壳体。

4.根据权利要求1所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，所述进气壳、排气壳及间蜗壳所连接的管路上均设置有阀门。

5.根据权利要求1所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，所述进气壳、间蜗壳、隔盘和排气壳之间的连接处均设置有O型密封圈或密封胶。

6.根据权利要求1所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，还包括一用于驱动主轴转动的动力装置。

7.根据权利要求1所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，壳体内部采用迷宫密封。

8.根据权利要求1所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，所述无叶扩压结构由相邻两段的进气壳/隔盘/间蜗壳与隔盘/间蜗壳/排气壳在叶轮出口处的壁面彼此靠近而构成。

9.根据权利要求1~8任一项所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，所述间蜗壳的数量为1~4个。

10.根据权利要求9所述的一种高效多级多压离心风机，其特征在于，所述间蜗壳包括按气流方向依次设置的第一间蜗壳和第二间蜗壳。