CN110159564B - 一种低比转速的轴流风机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低比转速的轴流风机，该风机采用转子(1)和导叶(2)的气动结构，轴向进气、轴向排气，其中转子(1)位置的轮毂采用子午加速结构，对应位置的机匣(3)采用等截面结构，转子(1)叶片弦长沿叶高方向采用非线性变化设计，叶片前缘沿叶高方向呈波浪形状，导叶(2)位置的轮毂为等截面结构，对应位置的机匣(3)为变截面渐缩结构，导叶(2)叶片前后、缘为非等高设计。本发明相比现有产品结构紧凑、重量轻，噪声小。

Description

一种低比转速的轴流风机
技术领域
本发明属于飞机环控系统增压源设备，具体是一种电驱动的轴流式风机，可以用于航天、船舶、电子等领域的空气循环。
背景技术
随着航空技术的发展，现在飞机环控系统的发展趋势是电动环控系统，采用电动气源替代传统的发动机引气，可大大降低飞机的性能代偿损失，大幅提高飞机的经济性。
电动风机是飞机环控系统中使用最广泛、电能消耗最大的辅助增压源，也是飞机环控系统在舱内的最大噪声源，随着人机功效学的发展，以及受环境空间限制，要求风机具备结构紧凑、重量轻、噪声低。轴流式风机因为其结构紧凑、效率高、噪声小而广泛应用。
风机设计指标要求：
风量：120kg/h；
风压：2kPa；
叶尖直径：φ83mm；
轴向长度：130mm；
重量：1.1kg。
发明内容
本发明旨在根据规定的风量、风压及结构尺寸等技术指标下，提供一种低比转速的轴流风机，满足结构紧凑、重量轻、噪声低的技术要求。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种低比转速的轴流风机，包括转子、导叶和机匣，转子位于机匣内部的空气进口侧，导叶位于风机叶轮后端；
轴流风机的子午流道中，轮毂线从空气进口侧到转子位置采用子午加速结构，从导叶位置到空气出口侧采用等截面结构，机匣线从空气进口侧到转子位置采用等截面结构，从导叶位置到空气出口侧采用变截面渐缩结构；
所述转子的叶片弦长沿叶高方向采用非线性变化设计，叶片前缘沿叶高方向呈波浪形状；
所述导叶的叶片前、后缘为非等高设计。
优选的，轴流风机的比转速为ns=55，轮毂比为0.75～0.85。
优选的，所述转子采用翼型叶片，叶片数为17。
优选的，所述导叶采用翼型叶片，叶片数为19。
优选的，所述转子前端与导流器连接。
优选的，所述转子通过无刷直流电机驱动。
优选的，所述无刷直流电机与导叶为一体化结构。
优选的，所述机匣进口为自由进口，出口为滚波结构。
转子在沿叶高方向根据气流流场需求适应性地调整子午弦长，输出叶片表现为前缘为波浪形，后缘出口气流角变化较大。
导叶在沿气流方向上采用非等叶高设计，机匣的流通截面适应性的随着导叶叶高变化，保证导叶与机匣的间隙，确保风机静压效率满足规定技术指标要求。
风机采用整体装配结构，导叶与无刷直流电机采用一体化设计，使风机结构更加的紧凑。
通过技术指标分析计算后发现：若采用离心风机结构，重量、结构尺寸均无法满足要求，性能的工程设计裕度较小，并且离心风机蜗壳结构复杂，通常需要采用铸造成型，但往往铸件表面特别是流道比较粗糙，会进一步降低风机的性能。本发明采用轴流风机，所有金属零件均可机加成型，实物加工与设计的符合性高。本发明还能用于航天、船舶、电子等领域的空气循环、通风、散热等，提供热管理的经济性。
附图说明
图1为机上风机功能原理框图；
图2为低比转速的轴流风机结构图；
图3为低比转速的轴流风机子午流道；
图4 和图4a为转子的叶片外形图；
图5和图5a为转子叶轮外形图（分别为前视图和左视图）；
图6为导叶及外形图；
图7为机匣示结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。
如图1所示，为加强环境舱2内的设备散热，采用轴流风机将环境舱1中的低温空气抽至环境舱2，为环境舱2内的设备散热提供冷却风。
一种低比转速的轴流风机，包括转子1、导叶2、机匣3、无刷直流电机、电连接器、紧固标准件等。风机整体为装配结构，转子1位于导叶2的前方，转子1和导叶2安装于机匣3内。
通过对风量、风压指标分析，结合叶尖尺寸要求，无刷直流电机额定转速定为18000r/min。根据通风机比转速公式计算可知，该风机比转速ns=55，属于离心风机适宜范围，结合强度、可靠性等风机设计准则，采用轴流风机结构。
子午流道中，转子轮毂设计成子午加速结构，机匣3设计为渐缩结构，轮毂线和机匣线的子午坐标如表1所示，转子1叶根前缘位于Z=0位置，导叶2叶根前缘位于Z=28位置。
表1 子午流道子午面坐标
Figure 241630DEST_PATH_IMAGE001
如图2所示，是本发明的低比转速轴流风机结构图，由转子1（动叶）、无刷直流电机及导叶2、机匣3组成，为改善进口气流流动，在转子1前端设计了导流器，整体为装配结构，采用标准件螺钉紧固。
如图3所示，是本发明风机的子午流道，转子1（图中动叶）位置的机匣3为等截面结构，轮毂为子午加速结构，导叶2（图中静叶）位置的机匣3为渐缩结构，轮毂为等截面结构。
如图4和图4a所示，是本发明风机的转子1叶片结构，从叶根至叶高子午弦长不是线性变化，从而使动叶的前缘呈波浪形，尾缘的气流角沿叶高方向变化比较大，保证流动转动域内气流流动平稳，不会出现涡流。
如图5和图5a所示，是本发明风机的转子1的叶轮外形，为保证技术指标规定的叶尖尺寸要求，在保证叶尖直径83mm的条件下，为优化叶根处的扩压因子，轮毂采用子午加速结构，进口轮毂直径为64mm，出口轮毂直径为70mm。
如图6所示，是本发明风机的导叶2外形，根据子午流道结构，为保证导叶2叶尖与机匣3的间隙均匀，并提高导叶2的扩压因子，将导叶2设计为前缘/后缘不等高结构。据子午加速气动总体布局，机匣3与导叶2的叶尖处设计为变截面渐缩结构，导叶2处轮毂为等截面结构
如图7所示，是本发明风机的机匣3的流道，根据性能设计的子午流道尺寸，结合零件加工工艺、装配工艺及性能设计裕度，以及整机强度要求设计了风机机匣3，机匣3在风机结构中既是集流器也是结构件。

Claims (9)

1.一种低比转速的轴流风机，其特征在于：包括转子（1）、导叶（2）和机匣（3），转子（1）位于机匣（3）内部的空气进口侧，导叶（2）位于转子（1）后端；
轴流风机的子午流道中，轮毂线从空气进口侧到转子（1）位置采用子午加速结构，从导叶（2）位置到空气出口侧采用等截面结构，机匣线从空气进口侧到转子（1）位置采用等截面结构，从导叶（2）位置到空气出口侧采用变截面渐缩结构；
所述转子（1）的叶片弦长沿叶高方向采用非线性变化设计，叶片前缘沿叶高方向呈波浪形状；
所述导叶（2）的叶片前、后缘为非等高设计。
2.根据权利要求1所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：轴流风机的比转速为ns=55，轮毂比为0.75～0.85。
3.根据权利要求2所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：所述转子（1）采用翼型叶片，叶片数为17。
4.根据权利要求2所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：所述导叶（2）采用翼型叶片，叶片数为19。
5.根据权利要求1所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：所述转子（1）前端与导流器连接。
6.根据权利要求1所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：所述转子（1）通过无刷直流电机驱动。
7.根据权利要求6所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：所述无刷直流电机与导叶（2）为一体化结构。
8.根据权利要求1所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：所述机匣（3）进口为自由进口，出口为滚波结构。
9.根据权利要求1所述的一种低比转速的轴流风机，其特征在于：所述转子（1）、导叶（2）和机匣（3）为装配结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112431798B (zh) * 2020-11-23 2021-08-10 吉林大学 一种低噪声转-静风扇系统
CN113090580B (zh) * 2021-04-16 2023-04-14 中国科学院工程热物理研究所 一种具有s型前缘的离心叶轮叶片及其造型方法
CN115342068B (zh) * 2022-08-04 2023-06-27 中国农业大学 一种提升农用通风机性能的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB766216A (en) * 1954-03-05 1957-01-16 Stork Koninklijke Maschf Improvements in and relating to pumps or fans provided with an axial flow impeller
CN202468477U (zh) * 2012-03-15 2012-10-03 株洲联诚集团有限责任公司 一种电力机车用机械间轴流通风机
CN203067317U (zh) * 2012-12-19 2013-07-17 浙江金盾风机股份有限公司 一种舰船机舱用轴流风机
CN105673559A (zh) * 2016-04-13 2016-06-15 上海理工大学 带机匣的高效子午加速轴流风机
CN105782088A (zh) * 2016-04-13 2016-07-20 上海理工大学 高效子午加速轴流风机
CN206545597U (zh) * 2017-03-14 2017-10-10 天津中隧通风机有限公司 一种低噪声管廊风机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB766216A (en) * 1954-03-05 1957-01-16 Stork Koninklijke Maschf Improvements in and relating to pumps or fans provided with an axial flow impeller
CN202468477U (zh) * 2012-03-15 2012-10-03 株洲联诚集团有限责任公司 一种电力机车用机械间轴流通风机
CN203067317U (zh) * 2012-12-19 2013-07-17 浙江金盾风机股份有限公司 一种舰船机舱用轴流风机
CN105673559A (zh) * 2016-04-13 2016-06-15 上海理工大学 带机匣的高效子午加速轴流风机
CN105782088A (zh) * 2016-04-13 2016-07-20 上海理工大学 高效子午加速轴流风机
CN206545597U (zh) * 2017-03-14 2017-10-10 天津中隧通风机有限公司 一种低噪声管廊风机

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