CN109798258B - 一种风机气动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机气动结构，包括离心叶轮、径向导叶(2)和轴向导叶(3)；所述径向导叶(2)位于离心叶轮的离心叶片(1)的出口；所述轴向导叶(3)位于径向导叶(2)的出口；气流依次经离心叶轮的离心叶片(1)、径向导叶(2)和轴向导叶(3)，轴向进气，轴向排气。本发明有效利用了离心风机和轴流风各自的优点，解决了“小流量、大压升”风机不能轴向进/排气的的设计难题，为机载风机设计提供了一种新思路。

Description

一种风机气动结构

技术领域

本发明属于飞机(含直升机)环控、机载吊舱等系统技术领域，具体涉及一种新型的风机气动结构。

背景技术

风机是一种用于输送气体的机械，被广泛应用于航空航天领域，从能量转换的观点来看，风机是把原动机的机械能转换为气体的动能和压强能的机械，保证工质克服流动的阻力，保证相应系统/设备工作正常。

随着航空技术的快速发展，受环境空间限制，对航空风机设备的发展提出了更高要求，要求风机结构紧凑、效率高、噪声低。目前广泛采用的气动结构主要有离心结构、子午加速结构和轴流结构，受旋转机械基本理论的约束，离心风机通常满足小流量、大压升的使用要求，效率高但噪声大、空间结构大；轴流风机通常满足低压、大流量的使用要求，一般效率低、噪声小、空间结构紧凑；子午加速介于离心和轴流之间。如何较好地同时利用离心风机和轴流风机的优点，设计出效率高、结构紧凑、噪声小的新型气动结构风机十分必要而有意义。

发明内容

本发明旨在提供一种新型的风机气动结构，以解决“小流量、大压升”无法充分利用轴流风机的优点、不能满足机载设备“结构紧凑、噪声小以及轴向进/排气”的使用需求的问题。

本发明的技术方案实现如下：

一种风机气动结构，包括离心叶轮、径向导叶和轴向导叶；

所述径向导叶位于离心叶轮的离心叶片的出口；

所述轴向导叶位于径向导叶的出口；

气流依次经离心叶轮的离心叶片、径向导叶和轴向导叶，轴向进气，轴向排气。

优选的，所述离心叶片的叶根和径向导叶的叶根在同一平面，离心叶片的出口端和径向导叶的进口端错开。

优选的，所述离心叶片数量和径向导叶数量互为质数。

优选的，所述径向导叶数量为轴向导叶数量的一半。

优选的，所述径向导叶与轴向导叶的轴向距离等于(0.1～0.15)×轴向导叶的叶片弦长。

优选的，所述径向导叶和轴向导叶为翼型叶片或直叶片，由金属棒料整体机加成型。

优选的，风机比转速为50～60。

优选的，所述离心叶轮为闭式叶轮结构，离心叶轮的离心叶片数量为7片，径向导叶数量为12片，轴向导叶数量为24片。

优选的，所述离心叶轮排气口叶型角为50±3°。

优选的，所述离心叶轮的离心叶片前缘采用钝头结构，后缘采用斜切结构。这里的钝头结构即轮廓线为光滑过渡的圆弧曲线，斜切结构即轮廓线为直线段。

本发明的风机气动结构包括离心叶轮、径向导叶和轴向导叶，径向导叶位于离心叶轮出口，将离心叶轮出口的气流强制转为轴向流动，轴向导叶位于径向导叶的出口，进一步将气体的动能转换为静压能，提高风机的静压效率。整个气动结构为轴向进气，轴向排气。

优选的组合参数为：比转速为50～60，离心叶轮采用闭式叶轮结构，叶片数为7，出口叶型角为(50±3)°。

与现有技术比较，本发明提供了一种新型的风机气动结构，叶轮采用离心结构，轴向进气、轴向排气，可以有效的利用离心风机的优点，使空气动力学参数处在合理范围，在叶轮出口增加径向导叶，将叶轮出口的气流方向强制转为轴向，达到轴向排气目的，并有效利用了轴流风机结构紧凑的优点，解决了“小流量、大压升”风机不能轴向进/排气的的设计难题，为机载风机设计提供了一种新的思路。

附图说明

图1是本发明的风机气动结构立体示意图；

图2和图3是本发明离心叶轮的叶片结构图；

图4是本发明中气动结构轴向平面图以及气流流动示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明：

需要说明的是，在本实施例中，以离心叶轮的轴向为基准，离心叶片1分布在垂直于轴向的平面(离心叶轮端面)内，沿着平面内圆周径向布置，径向导叶2布置在垂直于轴向的平面圆周内，且圆周与离心叶轮同轴，轴向导叶3平行于轴向且沿着垂直于轴向的平面圆周布置。

如图1～图4所示，本发明提供的新型的风机气动结构包括离心叶轮、径向导叶2和轴向导叶3。离心叶片1是动叶，实际工作中按工作转速旋转，径向导叶2和轴向导叶3是静叶，不旋转，实际加工实物时采用金属棒料(铝合金)五轴整体机加成型。径向导叶2与轴向导叶3的最佳轴向距离＝(0.1～0.15)×轴向导叶3的叶片弦长，本实施例中轴向间隙为10mm。径向导叶2位于离心叶轮的离心叶片1出口，主要功能是变换气体流动方向，轴向导叶3位于径向导叶出口2，主要功能是进一步提高静压效率。离心叶轮的离心叶片1数量和径向导叶2的数量互为质数，具体叶片数根据性能指标要求，结合空气动力学特性任意取值，最终满足指标需求即可，本实施例中离心叶轮的离心叶片1叶片数为7，径向导叶2叶片数为12，轴向导叶3叶片数为24

如图4，径向导叶2和离心叶轮的离心叶片1的叶根需处在同一平面内，沿圆周方向错开，也就是说离心叶轮的离心叶片1出口端和径向导叶2进口端错开，沿流动方向有1mm至2mm的间隙。轴向导叶3和径向导叶2的叶型通常采用翼型叶片或直叶片，具体气动参数根据性能指标设计。气流依次经离心叶轮的离心叶片1、径向导叶2和轴向导叶3，轴向进气，轴向排气。

如图4，风机为轴向进气、轴向排气。风机比转速为50～60，如图2和图3，离心叶轮采用闭式叶轮结构(闭合结构)，离心叶片1的数量为7，出口叶型角为50°。采用本发明的气动结构，可以有效利用了离心风机和轴流风各自的优点，解决了“小流量、大压升”风机不能轴向进/排气的的设计难题，为机载风机设计提供了一种新思路。

Claims (2)

1.一种风机气动结构，其特征在于：风机比转速为50～60，包括离心叶轮、径向导叶（2）和轴向导叶（3）；

所述径向导叶（2）位于离心叶轮的离心叶片（1）的出口；

所述轴向导叶（3）位于径向导叶（2）的出口；

气流依次经离心叶轮的离心叶片（1）、径向导叶（2）和轴向导叶（3），轴向进气，轴向排气；

所述离心叶片（1）的叶根和径向导叶（2）的叶根在同一平面，离心叶片（1）的出口端和径向导叶（2）的进口端错开；

所述离心叶轮的排气口叶型角为50±3°；

所述离心叶轮的离心叶片（1）前缘采用钝头结构，后缘采用斜切结构；

所述离心叶片（1）数量和径向导叶（2）数量互为质数；

所述径向导叶（2）数量为轴向导叶（3）数量的一半；

所述径向导叶（2）与轴向导叶（3）的轴向距离等于（0.1～0.15）×轴向导叶（3）的叶片弦长；

所述径向导叶（2）和轴向导叶（3）为翼型叶片或直叶片，由金属棒料整体机加成型。

2.根据权利要求1所述的一种风机气动结构，其特征在于：所述离心叶轮为闭式叶轮结构，离心叶轮的离心叶片（1）数量为7片，径向导叶（2）数量为12片，轴向导叶（3）数量为24片。

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