CN110374925B - 一种双层集流器及装配双层集流器的混流风机 - Google Patents

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Abstract

一种双层集流器及装配双层集流器的混流风机，包括外层集流器、内层集流器和支柱；内层集流器同轴设置在外层集流器内，外层集流器和内层集流器之间通过径向的若干支柱连接。一种基于双层集流器的混流风机，包括双层集流器、叶轮、轮盖、导叶、机匣和电机；本发明方案合理，结构简单，容易实现，配合该集流器可以使混流风机的优势得到充分发挥。

Description

一种双层集流器及装配双层集流器的混流风机
技术领域
本发明属于混流风机技术领域，特别涉及一种双层集流器及装配双层集流器的混流风机。
背景技术
混流风机广泛用于矿山、纺织、冶金、电站、航空、建筑等行业。混流风机同时具备了轴流风机与离心风机的优点，具有高的压力系数和流量系数。混流风机内空气既做离心运动又做轴向运动，由于其独特的结构特点使得混流风机内部的二次流流动结构复杂。
后置导叶混流风机为轴向进气，在叶轮内流动方向发生变化为斜向上流动，流出叶轮后又需要改为轴向进入后导叶。气流方向改变流动损失较大。本专利提出的双层集流器，减少风机流动损失，消除机匣侧进口漩涡区，提高风机流量和效率。
传统混流风机子午流道机匣线轮毂线通常为直线型或圆弧形，直线型子午流道看似流动阻力比较小，但是进口与出口气流都需要进行转向，流道有明显转折，所以流动损失较大。
圆弧形机匣线轮毂线可以在叶轮内实现一定的气流转向作用。但是对于后置导叶型混流风机，为了使气流流出叶轮后尽可能接近轴向，圆弧形机匣线轮毂线出口为轴向。对于叶轮进出口直径变化较大的高压力混流风机，圆弧形机匣线轮毂线出口为轴向，则机匣线进口侧与转轴夹角较大，气流流进叶轮后在机匣则容易形成低速涡流区，削弱叶轮做功能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双层集流器及装配双层集流器的混流风机，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种双层集流器，包括外层集流器、内层集流器和支柱；内层集流器同轴设置在外层集流器内，外层集流器和内层集流器之间通过径向的若干支柱连接。
进一步的，外层集流器为圆形集流器，剖面型线为1/4圆弧。
进一步的，内层集流器剖面为翼型形状，翼型弦长为外层集流器圆弧半径的一半。
进一步的，支柱的个数为三个，且三个支柱等弧度设置在外层集流器和内层集流器之间。
进一步的，一种基于双层集流器的混流风机，包括双层集流器、叶轮、轮盖、导叶、机匣和电机；机匣一端的内侧同轴固定设置有导叶，电机设置在导叶的轮毂中心；电机的输出轴固定连接叶轮的中心，轮盖设置在叶轮外侧的机匣内壁上；机匣的另一端内侧设置双层集流器，双层集流器与叶轮同侧；导叶的轮毂与叶轮的轮毂直径相同；
叶轮上等间距设置有若干叶片，叶片沿着叶轮的轮毂线设置。
进一步的，外层集流器的圆弧直径等于叶轮进出口外径差，叶轮进口切线与电机转轴垂直，叶轮出口切线与电机转轴平行。
进一步的，内层集流器进口切线与转轴平行，出口切线与转轴夹角为30°；内层集流器的翼型中心点与转轴的距离等于叶轮进口处轮毂半径与轮盖半径的平均值。
进一步的，电机通过电机固定架固定设置在导叶的轮毂中心。
进一步的，轮毂线和轮盖线为圆弧线，且轮盖线出口处斜率为零，轮毂线半径小于轮盖线半径，叶轮进出口外径比为1.35。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本专利提出的双层集流器由外层的圆弧形集流器与内层的斜向上翼型集流器组成，内层集流器通过三个支架固定在外层集流器上。外层的圆弧形集流器，使气流平顺地进入风机叶轮，降低进口流动损失，提高风机效率。内层集流器主要起到使气流转向的作用，将轴向流动的气流转为斜向上流动，可以消除进口机匣侧的漩涡区。这样能保证叶轮进出口有较大的直径差，充分利用离心力增大气流压力。采用这种集流器设计，气流轴向进气，在集流器处获得向上的速度，可以更好的沿子午流道方向流动。气流在叶轮内获得能量，并在离心力作用下继续斜上流动，然后在导叶内，气流的一部份动能转化为压力能，进一步提高气流压力。
圆弧型外层集流器，减少进气流动阻力，增加风机进风面积，提高风机风量，提高效率。
内层集流器将进气方向改为斜上流动，贴合流道形状。消除了进口机匣侧的低速漩涡区。可以增加有效流通面积，提高风机风量。消除了漩涡区的能量损耗，提高了风机效率。
内层集流器采用翼型形状，流动阻力与流动损失小。
本发明采用后置导叶，较后置蜗壳的径向结构更加紧凑，产品尺寸小。
风机整体是沿轴向进气，沿轴向出气。更适合应用于管道等直线送风。减少了气流冲击，流动损失小，气流噪声低。
由于内层集流器向上导流作用，流道斜率较大，叶轮进出口直径比大，可以有效利用离心力做功，风机增压能力强，可以有效克服流动阻力，可胜任长管道，复杂流道等场合的送风任务。
本发明方案合理，结构简单，容易实现，配合该集流器可以使混流风机的优势得到充分发挥。
附图说明
图1是双侧集流器的主视图
图2是双侧集流器侧剖面示意图。
图3是双侧集流器等轴测视图。
图4是本发明的混流风机剖面示意图。
其中：1-机匣，2-导叶，3-电机，4-叶轮，5-轮盖，6-双层集流器，7-外层集流器；8-内层集流器；9-支柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图4，一种双层集流器，包括外层集流器7、内层集流器8和支柱9；内层集流器8同轴设置在外层集流器7内，外层集流器7和内层集流器8之间通过径向的若干支柱9连接。
外层集流器7为圆形集流器，剖面型线为1/4圆弧。
内层集流器8剖面为翼型形状，翼型弦长为外层集流器7圆弧半径的一半。
支柱9的个数为三个，且三个支柱9等弧度设置在外层集流器7和内层集流器8之间。
一种基于双层集流器的混流风机，包括双层集流器、叶轮4、轮盖5、导叶2、机匣1和电机3；机匣1一端的内侧同轴固定设置有导叶2，电机3设置在导叶2的轮毂中心；电机3的输出轴固定连接叶轮4的中心，轮盖5设置在叶轮4外侧的机匣1内壁上；机匣1的另一端内侧设置双层集流器，双层集流器与叶轮4同侧；导叶2的轮毂与叶轮4的轮毂直径相同；
叶轮4上等间距设置有若干叶片，叶片沿着叶轮4的轮毂线设置。
外层集流器7的圆弧直径等于叶轮进出口外径差，叶轮进口切线与电机转轴垂直，叶轮出口切线与电机转轴平行。
内层集流器8进口切线与转轴平行，出口切线与转轴夹角为30°；内层集流器8的翼型中心点与转轴的距离等于叶轮进口处轮毂半径与轮盖半径的平均值。
电机3通过电机固定架固定设置在导叶2的轮毂中心。
轮毂线和轮盖线为圆弧线，且轮盖线出口处斜率为零，轮毂线半径小于轮盖线半径，叶轮进出口外径比为1.35。
本发明的工作过程如下所示：
该混流风机在进行作业时，叶轮转动，空气流经集流器沿流道斜向上进入叶轮，在叶轮内气体由于离心作用，气体沿流道斜向上流动。由于流道减缩，气体流速增加，并沿流道转为轴向流动，进入导叶，在导叶内气体的一部份动能转化为压力能。由于混流风机进出口直径差，能有效利用离心力做功，以及后导叶的扩压作用，风机出口气流静压高，克服流动阻力能力强，可以用于复杂流道，长管道等流动损失大的应用场景。
具体特征：
外侧集流器为圆弧形集流器，剖面型线为1/4圆弧，圆弧直径等于叶轮进出口外径差。进口切线与转轴垂直，出口切线与转轴平行。内层集流器剖面为翼型形状，进口切线与转轴平行，出口切线与转轴夹角为30°。翼型弦长为圆弧形集流器圆弧半径的一半。翼型中心点与转轴的距离等于叶轮进口处轮毂半径与轮盖半径的平均值。
轮毂线、轮盖线为圆弧线，且轮盖线出口处斜率为零，使气流顺畅流出叶轮进入导叶；轮毂线半径小于轮盖线半径，使子午流道截面沿着流动方向是减缩的。叶轮进出口外径比约为1.35，高的外径比，使气流流经叶轮时可以利用离心力对气体做工，提高出口气流压力。

Claims (6)

1.一种双层集流器，其特征在于，包括外层集流器（7）、内层集流器（8）和支柱（9）；内层集流器（8）同轴设置在外层集流器（7）内，外层集流器（7）和内层集流器（8）之间通过径向的若干支柱（9）连接；
外层集流器（7）为圆形集流器，剖面型线为1/4圆弧；
内层集流器（8）剖面为翼型形状，翼型弦长为外层集流器（7）圆弧半径的一半；
支柱（9）的个数为三个，且三个支柱（9）等弧度设置在外层集流器（7）和内层集流器（8）之间。
2.一种装配双层集流器的混流风机，其特征在于，基于权利要求1所述的一种双层集流器，包括双层集流器、叶轮（4）、轮盖（5）、导叶（2）、机匣（1）和电机（3）；机匣（1）一端的内侧同轴固定设置有导叶（2），电机（3）设置在导叶（2）的轮毂中心；电机（3）的转轴固定连接叶轮（4）的中心，轮盖（5）设置在叶轮（4）外侧的机匣（1）内壁上；机匣（1）的另一端内侧设置双层集流器，双层集流器与叶轮（4）同侧；导叶（2）的轮毂与叶轮（4）的轮毂直径相同；
叶轮（4）上等间距设置有若干叶片，叶片沿着叶轮（4）的轮毂线设置。
3.根据权利要求2所述的一种装配双层集流器的混流风机，其特征在于，外层集流器（7）的圆弧直径等于叶轮进出口外径差，叶轮进口切线与电机转轴垂直，叶轮出口切线与电机转轴平行。
4.根据权利要求2所述的一种装配双层集流器的混流风机，其特征在于，内层集流器（8）进口切线与转轴平行，内层集流器出口切线与转轴夹角为30°；内层集流器（8）的翼型中心点与转轴的距离等于叶轮进口处轮毂半径与轮盖半径的平均值。
5.根据权利要求2所述的一种装配双层集流器的混流风机，其特征在于，电机（3）通过电机固定架固定设置在导叶（2）的轮毂中心。
6.根据权利要求2所述的一种装配双层集流器的混流风机，其特征在于，轮毂线和轮盖线为圆弧线，且轮盖线出口处斜率为零，轮毂线半径小于轮盖线半径，叶轮出口与叶轮进口外径比为1.35。
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