CN109441876A

CN109441876A - 一种无蜗壳后向离心通风机

Info

Publication number: CN109441876A
Application number: CN201811601693.4A
Authority: CN
Inventors: 裘霖富; 徐天赐; 张职锋; 马杰凯; 刘伟
Original assignee: Zhejiang Science And Trade Intelligent Mechanical And Electrical Ltd By Share Ltd
Current assignee: Zhejiang Science And Trade Intelligent Mechanical And Electrical Ltd By Share Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-03-08
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: CN109441876B

Abstract

本发明公开了一种无蜗壳后向离心通风机，包括电机、叶轮、进风口、支架和面板，所述支架的一端与面板固定连接，所述支架的另一端与电机的一端固定连接；叶轮包括后盘、叶片和前盘，叶轮的后盘和前盘之间设置有叶片，叶轮的后盘、叶片、前盘固定连接，叶轮的后盘与电机的另一端固定连接，叶轮的前盘与进风口套口配合；叶轮前盘和进风口的配合段为弧线段，弧线段的曲线凸点朝向外径一侧，弧线段的曲线凸点与叶轮前盘主体型线的弧线凸点朝向相反，两者形成了驼峰型的曲线形状。应用本发明，减小了入口气流流动损失，提高了通风机风量，降低了入口涡流噪声。

Description

一种无蜗壳后向离心通风机

技术领域

本发明涉及通风机技术领域，尤其涉及一种无蜗壳后向离心通风机。

背景技术

目前，离心通风机进风口和叶轮的配合关系中，由于进风口出口圈进入叶轮内部，其外径靠近前盘入口内侧，两者直径有差异，会形成一个面积突变区，加之外部气流的内泄露干扰，使得叶片入口流动恶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种无蜗壳后向离心通风机，减小了入口气流流动损失，降低了入口涡流噪声。

本发明公开了一种无蜗壳后向离心通风机，包括电机、叶轮、进风口、支架和面板，所述支架的一端与面板固定连接，所述支架的另一端与电机的一端固定连接；叶轮包括后盘、叶片和前盘，叶轮的后盘和前盘之间设置有叶片，叶轮的后盘、叶片、前盘固定连接，叶轮的后盘与电机的另一端固定连接，叶轮的前盘与进风口套口配合；

叶轮前盘和进风口的配合段为弧线段，弧线段的曲线凸点朝向外径一侧，弧线段的曲线凸点与叶轮前盘主体型线的弧线凸点朝向相反，两者形成了驼峰型的曲线形状。

优选的，所述叶轮的叶片出口外缘为一条弧线，经过所述弧线中点的平行于轴线的直线与弧线和前盘形成的面积为第一面积，所述弧线中点的平行于轴线的直线与弧线和后盘形成的面积为第二面积，所述第一面积等于第二面积。

优选的，叶轮前盘从外圈到内圈依次为翻边段、无叶扩压段、叶片连接主体段、稳流段和进风口配合段，所述稳流段为直径逐步增大的圆台型空腔段。

优选的，叶轮前盘与叶片连接的主体弧线段为由多个弧线和直线段形成的复合弧线，在子午面看，弧线主体向后盘侧倾斜。

优选的，叶轮后盘的外径处设置有向外的翻边。

优选的，叶轮前盘和叶轮后盘的外径部位没有叶片的部分形成了旋转的无叶扩压器。

优选的，所述的进风口为锥弧形进风口，进风口出口端弧线与紧随其后的叶轮前盘弧线相适应。

优选的，叶轮前盘稳流段弧线半径大于进风口出口段弧线半径。

本发明实施例的无蜗壳后向离心通风机的叶轮前盘设置了与进风口配合的弧线段，并且弧线形状的凸点朝向外径一侧，与叶轮前盘的主题型线的弧线凸点朝向相反，形成了驼峰型的曲线形状，避免了进口气流面积的突变，减小了入口气流流动损失，优化了进口气流的品质，提高了通风机风量、压力和气动效率，降低了入口涡流噪声。

附图说明

图1为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的一种实施例的示意图；

图2-3为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的叶轮示意图；

图4为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的进风口的示意图；

图5为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的叶轮的一种实施例的子午面视图（即主视图）；

图6为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的叶轮的一种实施例的左视图；

图7 为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的进风口与叶轮配合的示意图；

图8为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的图7的Y部放大图；

图9为本发明一种无蜗壳后向离心通风机的叶轮入口气流示意图。

图中：

1.电机，2.叶轮，3.进风口，4.支架，5.面板，23.后盘，22.叶片,21.前盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参考图1，该图是本发明一种无蜗壳后向离心通风机的一种实施例的示意图，该通风机包括：电机1、叶轮2、进风口3、支架4和面板5，支架4的一端与面板5固定连接，支架4的另一端与电机1的一端固定连接；电机1的另一端与叶轮2的一端连接，叶轮2的另一端与进风口3的一端连接，进风口3的另一端与面板5固定连接，叶轮的后盘与电机的另一端固定连接，叶轮的前盘与进风口套口配合；

叶轮前盘21和进风口3的配合段为弧线段 “kmn”，弧线段的曲线凸点“m”朝向外径一侧，弧线段的曲线凸点“m”与叶轮前盘主体型线的弧线凸点“g”朝向相反，两者形成了驼峰型的曲线形状。

图9所示，其中带箭头的虚线表示了气流在子午面上从进风口出口到叶片前端的行进路径。由于叶轮前盘21和进风口3的配合段的弧线凸点“m”与叶轮前盘主体型线的弧线凸点“g”朝向相反，凸点“m”朝向外径一侧，且进风口3的“T”点处于弧线段 “kmn”的中部， T点所在圆环面弧线半径与K点所在的圆环面弧线半径很接近，因此，进风口和叶轮前盘之间的面积过渡比较平缓，这样，在一定程度上减小了气流从进风口流入叶轮时因面积突然扩大导致的流动损失，优化了进口气流的品质，提高了通风机风量、压力和气动效率，降低了入口涡流噪声。

如图8所示，△_X为进风口和叶轮前盘的轴向重叠长度，△_Y为进风口与叶轮前盘之间的径向间隙，D_2m为叶片出口直径，其中△_X＞0.01*D_2m。因此，本实施例中进风口与叶轮前盘的重叠长度长、间隙小，从而可以使通风机的内泄露量减少，且内泄露气流对主气流的冲击也减少了，从而提高了通风机的效率、优化了入口气流品质。

电机1，为EC外转子电机，EC外转子电机（永磁无刷直流外转子电机）驱动的无蜗壳后向离心通风机具有效率高、噪声低、尺寸小、安装维护简单方便、运行自动调节性好、可远程控制启停和运行、安全环保等优越性，近年来在商用和家用空调通风系统、精密通风系统、高端空气净化设备等领域的配套应用日益广泛，对该类通风机通过结构尺寸优化和通风机与电机的更加合理匹配，进而提高了通风机风量和压力，降低了电力消耗、提高能源利用效率，降低噪声等具有十分重要的现实意义，可带来显著的经济效益和社会效益。

叶轮2，如图2-3所示，包括后盘23、叶片22和前盘21，叶轮的后盘23和前盘21之间设置有叶片22，叶轮的前盘21与进风口固定连接。叶轮2的后盘23内部是通孔，沿后盘23内部的通孔的圆周设置有一圈小的安装孔，叶轮后盘的安装孔和电机1转子法兰上的一圈安装孔通过螺栓进行连接，从而将叶轮2和电机1牢固地连接在一起。

叶轮的前盘21，从外圈到内圈依次为翻边段“abc”、无叶扩压段“cY1”、叶片连接主体段“Y1defgh”、稳流段“hk”和进风口配合段“kmn”，稳流段为直径逐步增大的圆台型空腔段。如图5所示，叶轮前盘外径“abc”段为翻边段，明显地加强了前盘的刚性、更精确地保证了前盘的弧面型线和平整度，对叶轮的组装焊接精确度、减小叶轮的跳动、提高了叶轮动平衡精度、降低整机振动和噪声、提高了运行可靠性及延长通风机使用寿命。

叶轮前盘21的无叶扩压段为图5所示的“cY1”段,也就是叶轮前盘和叶轮后盘的外径部位没有叶片的部分形成的旋转无叶扩压器。从图5和图7可以看出，叶片22的外径小于轮盘（包括前盘21和后盘23）的外径，这就形成了叶轮外径部位无叶片的旋转扩压段（包括cY1段和zY3段），使得叶片出口的高速气流在没有叶片对其做功的前提下通过通流面积的不断扩大，减小叶轮出口气流速度，从而提高通风机静压和效率,降低涡流噪声；同时因为从叶轮外径处排出的气体在无蜗壳离心通风机应用场合未设置蜗壳对气体进行收集和引导，属于面积突然扩大，减小气流流出的速度可减小局部流动损失；本发明实施例中可以选取D_2m =250～1000mm，轮盘（含前盘和后盘）直径为：D₃=(10^1/40～10^1/10)*D_2m。

叶轮前盘21的叶片连接主体段为图5所示的“Y1defgh”段，为由多个弧线和直线段形成的复合弧线，在子午面看，弧线主体向后盘侧倾斜，该特定弧线的设计使得叶片之间的通流面积在不同半径上的分布更加合理，明显地减小了叶片通道内的气流分离损失，提高叶轮做功能力和气动效率。

叶轮前盘21的稳流段为图5所示的“hk”段，该段为直径逐渐增大的圆台型空腔，而且具有一定的深度。使得从进风口导入的主气流经过进风口加速吸入后，通过稳流段降低了速度，从而使叶片入口端的气流更加稳定，提高了整个叶轮对气体做功的有效性；从另外一个角度讲，在圆周面上看稳流段“hk”所形成的空腔段，加大了主气流的折转弧线半径，使得从进风口导入的主气流不会直接冲击叶片入口边缘，因而可以获得更加合理的入口冲角，减少了冲击损失。这样，可提高通风机做功能力和做功效果，提高了风量和压力、降低了功率消耗及提高了气动效率，减少了入口冲击噪声。弧形段 “hk”的轴向长度：L_g=(0.03～0.06)*D_2m，其圆弧半径R_h与进风口出口扩压段弧线半径R_T(见图8)之间的关系为：R_h=(10^1/80～10^1/20)* R_T 。

进风口配合段“kmn”为叶轮前盘与进风口配合的配合段,设计成上翘弧形段（见图8），其轴向长度：L_p=(0.015～0.02)*D_2m ；前盘21的入口直径：D₀ = (0.65～0.69)*D_2m。

如图5所示，本发明实施例中的叶片出口外缘的弧线，可以为能够使第一面积S1和第二面积S2相等的任意弧线，现以该叶片出口外缘的弧线为仿鲸鱼尾鳍双侧内边弧线为例进行说明，参考图4，其中：

叶片外径（即叶片平均外径）为：ΦD₂ =ΦD_2m =Φ360.5 mm;

叶片靠前盘侧外径：ΦD₂₁ =Φ374 mm;

叶片靠后盘侧外径：ΦD₂₂ =Φ347 mm;

转速为：2600 r/min;

对比结果如下：

（a）叶片外缘平直边、未设置上翘弧形配合段和扩压段的常规通风机：风量4522 m³/h，静压930.2 Pa，效率65.15 %；

（b）叶片外缘为为弧线时、设置了上翘弧形配合段和扩压段的改进通风机：风量4522m³/h，静压979.5 Pa，效率68.34 %。

从上述对比可以看出，改进方案的通风机比常规方案的通风机：静压提高了49.3Pa；效率提高了3.19 % 。

本发明实施例中所说的面积割补的情况进行详细说明，所说的面积割补即经过所述弧线中点的平行于轴线的直线与弧线和前盘形成的面积为第一面积，所述弧线中点的平行于轴线的直线与弧线和后盘形成的面积为第二面积，所述第一面积等于第二面积。如图5-6所示，叶片出口部的鱼鳍状边缘线在子午面视图的投影为弧线“Y1Y2Y3” ， Y1、Y2、Y3三点分别对应叶片出口直径ΦD₂₁、ΦD_2m 、ΦD₂₂，子午面上的投影面积S1代表叶片出口部靠近前盘一侧补上的面积、S2代表叶片出口部靠近后盘一侧割去的面积，它们分别代表叶片弧线上从Y1点到Y3点的弧线段和从Y3点到Y2点的弧线段。

本实施例为：Y3点位于叶轮出口宽度的一半的位置，S1和S2的面积相等；Y1Y3和Y3Y2的弧长相等。

一般地，（D₂₁-D_2m）/D_2m=D_2m /（D_2m -D₂₂）= 1.038;

叶轮前盘21和后盘23的外径处设置了向外的翻边，加强了刚性，减小了叶轮的跳动、提高了叶轮动平衡精度、降低整机振动和噪声、提高了运行可靠性及延长通风机使用寿命。

本发明实施例中所说的进风口3与叶轮2配合关系进行详细说明：进风口3，其一端与叶轮2配合，另一端与面板连接。具体的，进风口3和叶轮2是属于静止件与旋转件的配合关系，进风口3出口圈直径小于叶轮2前盘21入口圈直径，进风口3出口端部分伸入叶轮2内部；具体实现时，需要对进风口3伸入叶轮2的轴向距离和进风口3与叶轮2之间的径向间隙进行调整，使他们的间隙均匀分布，从而保证了叶片入口气流的圆周对称。另外，进风口3在与面板5的连接上，具体的实现方式为：面板5中间有一个大孔，其附近有一圈小的安装孔，将进风口3从其中的大孔套入进去，通过面板5上的一组小孔和进风口3法兰平面上的一组小孔，用螺栓将二者连接在一起。进风口3是静止件没有旋转，起到将外部气体引导到叶轮2内部的作用。

进风口3为锥弧形，其喉部直径较大，可减小叶轮入口气流速度，进而减小冲击损失和冲击噪声；具有一定轴向长度的扩压段“QT”弧线段，可以减小喉部直径(Q点对应处)附近的分离损失；适当大小的弧线半径R_T与前盘21的过渡段弧线“hk”的弧线半径R_h相适应（参见图8），使得主气流面积渐变，尽量在一定程度上保持入口气流弯转顺畅不紊乱，减小流动损失，保证叶片入口气流平稳。

另外，离心通风机主气流由轴向进入通风机叶轮内部，再从叶轮外径处叶片间通道出口排出，总体上说，主气流的方向转弯了90°，为减小气流弯转时的流动损失，本发明实施例的无蜗壳后向离心通风机改进设计并延长了从进风口到叶片前缘的稳流段“hk”，另外，叶轮前盘稳流段“hk”弧线半径略大于进风口弧线半径，气流在两个零部件之间衔接流畅，转弯损失小，有利于稳定入口气流，提高通风机压力和气动效率。如图8所示，其中：进风口出口端面至叶片前端的距离V大于稳流段 “hk”的轴向长度Lg ；V＞L_G 。

具体实施时，面板5一侧（即进风口3平面法兰一侧，相对于电机1尾部一侧）为通风机的入口。通过电机1通电运行带动叶轮2高速旋转，将通风机内部气体从叶轮2的外径四周排出，从而在叶轮2内部形成类似真空的负压状态，进而将通风机入口气体吸入叶轮2内部后再排出，形成了电机1和叶轮2连续运转做功并吸入和排出气体的过程，达到通风换气的目的。

本发明的无蜗壳后向离心通风机的叶轮的叶片出口外缘为一条弧线，并且当采用经过弧线中点的平行于轴线的直线对弧线进行切割时，平行于轴线的直线、弧线与前盘形成的面积与该直线、弧线和后盘形成的面积相等。实现了在保持叶片出口外缘的平均直径与现有技术相同的情况下，对叶片出口部位的面积所在轴向位置进行了调整，从而提高了离心通风机叶片出口气流速度的均匀性，减小了离心通风机的静压，提高了离心通风机的效率。

另外，由于叶轮前盘21和进风口3的配合段的弧线凸点“m”与叶轮前盘主体型线的弧线凸点“g”朝向相反，凸点“m”朝向外径一侧，且进风口3的“T”点处于弧线段 “kmn”的中部， T点所在圆环面弧线半径与K点所在的圆环面弧线半径很接近，因此，进风口和叶轮前盘之间的面积过渡比较平缓，这样，在一定程度上减小了气流从进风口流入叶轮时因面积突然扩大导致的流动损失，优化了进口气流的品质，提高了通风机风量、压力和气动效率，降低了入口涡流噪声。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，包括电机、叶轮、进风口、支架和面板，所述支架的一端与面板固定连接，所述支架的另一端与电机的一端固定连接；叶轮包括后盘、叶片和前盘，叶轮的后盘和前盘之间设置有叶片，叶轮的后盘、叶片、前盘固定连接，叶轮的后盘与电机的另一端固定连接，叶轮的前盘与进风口套口配合；

2.根据权利要求1所述的无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，所述叶轮的叶片出口外缘为一条弧线，经过所述弧线中点的平行于轴线的直线与弧线和前盘形成的面积为第一面积，所述弧线中点的平行于轴线的直线与弧线和后盘形成的面积为第二面积，所述第一面积等于第二面积。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，叶轮前盘从外圈到内圈依次为翻边段、无叶扩压段、叶片连接主体段、稳流段和进风口配合段，所述稳流段为直径逐步增大的圆台型空腔段。

4.根据权利要求1和权利要求2所述的无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，叶轮前盘与叶片连接的主体弧线段为由多个弧线和直线段形成的复合弧线，在子午面看，弧线主体向后盘侧倾斜。

5.根据权利要求1所述的无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，叶轮后盘的外径设置有向外的翻边。

6.根据权利要求1所述的无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，叶轮前盘和叶轮后盘的外径部位没有叶片的部分形成了旋转的无叶扩压器。

7.根据权利要求1所述的无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，所述的进风口为锥弧形进风口，进风口出口端弧线与紧随其后的叶轮前盘弧线相适应。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的无蜗壳后向离心通风机，其特征在于，叶轮前盘稳流段弧线半径大于进风口出口段弧线半径。