CN110529402A - 一种中速多级离心风机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中速多级离心风机，包括前轴承件、主轴、多级叶轮、多级中间机壳、多级导风盘以及后轴承件；前轴承件和后轴承件分别安装于所述主轴的两端，多级叶轮沿所述主轴的轴向安装分布，所述多级中间机壳分别与多级叶轮配合安装，所述多级导风盘分别与所述多级叶轮配合安装；各级叶轮用于旋转时将空气进行加压，加压后的空气通过导风盘传递至下一级叶轮；主轴为长径比大于或等于12且小于25的金属线性轴；使得风机可以在3000‑10000rpm的转速下可靠运行，能效接近于高速单级离心风机,远高于传统的低速离心风机。

Description

一种中速多级离心风机
技术领域
本发明涉及空气动力技术领域，尤其涉及一种中速多级离心风机。
背景技术
多级离心风机为一种高压力的离心风机产品，多个叶轮安装在同一根主轴上，空气通过风机进风口进入第1级叶轮后，旋转的叶轮使吸入的空气获得动能，扩压室将空气动能转换为静压能，形成压力空气，再通过导风盘将压力空气进入到第2级叶轮的进风口，再次使得空气压力升高，如此循环进入第3、第4、…第N级叶轮，最后通过风机出口蜗壳的出风口排出。在风机应用工况中，如果压力作用于风机进口，则为负压，压力作用于风机出口端，则为正压。
离心风机的流量与叶轮转速成正比，风机压力与转速的平方成正比，叶轮转速越高，压力越大，风机效率越高。传统的低速多级离心风机由于结构的原因，风机大多在3000rpm以下转速运行，存在着效率低、散热差、重量大等缺点。而单级高速离心风机的工作转速在10000-30000rpm范围，高速离心风机效率高，但存在制造难度大、维修保养难度大、成本高等缺点。
发明内容
为解决现有的多级离心风机转速低，效率低的问题，提出一种中速多级离心风机，能够有效提高多级离心风机的转速和效率。
一种中速多级离心风机，包括前轴承件、主轴、多级叶轮、多级中间机壳、多级导风盘以及后轴承件；
所述前轴承件和后轴承件分别安装于所述主轴的两端，多级叶轮沿所述主轴的轴向安装分布，所述多级中间机壳分别与所述多级叶轮配合安装，所述多级导风盘分别与所述多级叶轮配合安装；
各级叶轮用于旋转时将空气进行加压，加压后的空气通过导风盘传递至下一级叶轮；
所述主轴为长径比大于或等于12且小于25的金属线性轴。
进一步地，所述中速多级离心风机还包括安装于前轴承件一端的进风机壳，空气经所述进风机壳进入所述中速多级离心风机。
进一步地，所述中速多级离心风机还包括安装于后轴承件一端的出风蜗壳，经多级叶轮加压的空气通过所述出风蜗壳输出。
进一步地，所述中间机壳和所述叶轮之间设置有壳体密封件，用于当叶轮高速旋转时形成环状气流圈以阻止叶轮出口气流回流至叶轮进口。
进一步地，所述壳体密封件包括动环、静环以及密封齿，所述静环安装于所述中间壳体上，所述动环安装于所述叶轮上，多排所述密封齿沿所述动环的圆周方向交错设置，所述密封齿与所述静环之间预留有间隙。
进一步地，所述前轴承件为滚动轴承。
进一步地，所述后轴承件为滚动轴承。
进一步地，采用薄板金属材料压力成型曲线壳体与法兰焊接形成所述进风机壳。
进一步地，所述出风蜗壳采用薄板金属材料压力成型曲线壳体与法兰焊接形成或者铝合金铸造形成。
本实施例提供的中速多级离心风机，至少包括如下有益效果：
(1)主轴为的长径比大于或等于12且小于25，使得轴承件规格较小，许用转速高，风机可以在3000-10000rpm的转速下可靠运行，能效接近于高速单级离心风机,远高于传统的低速离心风机；
(2)机壳采用薄板金属材料压力成型的曲面壳体和机壳法兰焊接而成，具有良好的气动力学性能和良好的散热性能，不需要设置额外的冷却装置；
(3)壳体密封件的设计，一方面阻止叶轮出口气流回流到叶轮进口，起到密封作用，另一方面允许叶轮的径向跳动，保证风机的可靠运行；
(4)结构新颖、重量轻、制造工艺简单、散热好、能效高、噪声低、压力高、性能稳定，可替代低速多级离心风机、高速单级离心风机、罗茨风机、离心压缩机的工艺应用。
附图说明
图1为本发明提供的中速多级离心风机一种实施例的外观结构示意图。
图2为本发明提供的中速多级离心风机一种实施例的剖视图。
图3为本发明提供的中速多级离心风机中壳体密封件一种实施例的结构示意图。
图4为本发明提供的中速多级离心风机中主轴转动时的挠度示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1和图2，本实施例提供一种中速多级离心风机，包括前轴承件1、主轴2、多级叶轮3、多级中间机壳4、多级导风盘5以及后轴承件6；
前轴承件1和后轴承件6分别安装于主轴2的两端，多级叶轮3沿主轴2的轴向安装分布，多级中间机壳4分别与多级叶轮3配合安装，多级导风盘5分别与多级叶轮3配合安装；
各级叶轮3用于旋转时将空气进行加压，加压后的空气通过导风盘5传递至下一级叶轮3；
主轴2为长径比大于或等于12且小于25的金属线性轴。
具体地，主轴2为线性轴，采用金属材料制成，其长径比大于或等于12且小于20，因此允许在风机在启动低速阶段有一定的挠度，达到一定转速后，根据陀螺原理，自动回复到中心直线平衡运行状态。参考图4，主轴中心线上下两条弯曲曲线表示了主轴扰度中心线,其挠度量为±δ。当叶轮达到一定转速后，产生陀螺效应，主轴恢复到中心直线运行状态。由于主轴的长径比大于或等于12且小于25，主轴的直径小，前轴承件1和后轴承件2规格选型较小，许用转速高，因此风机可以在3000-10000rpm的转速下可靠运行。
作为一种优选的实施方式，叶轮可设置为2-6级。
一般地，低速离心风机大多在3000rpm以下转速运行，中速离心风机的转速约为3000-10000rpm，高速离心风机的工作转速在10000-30000rpm范围。
作为一种优选的实施方式，本实施例提供的中速多级离心风机还包括安装于前轴承件1一端的进风机壳7，空气经进风机壳7进入中速多级离心风机。
作为一种优选的实施方式，本实施例提供的中速多级离心风机还包括安装于后轴承件6一端的出风蜗壳8，经多级叶轮3加压的空气通过出风蜗壳8输出。
具体地，空气经进风机壳7进入到中速多级离心风机，主轴2带动各级叶轮3旋转，启动时由于叶轮重量惯性力的作用，主轴会有一定的扰度，当达到一定转速时，产生陀螺效应，主轴恢复到中心直线运行状态，此时可达到3000-10000rpm的转速，每一级叶轮3转动时使得吸入的空气压力增高，并通过导风盘5传递到下一级的叶轮，如此传递最后通过出风蜗壳8输出。
作为一种优选的实施方式，中间机壳4和叶轮3之间设置有壳体密封件A，用于当叶轮高速旋转时形成环状气流圈以阻止叶轮出口气流回流至叶轮进口。具体地，参考图3，壳体密封件A包括动环9、静环10以及密封齿11，静环10安装于中间壳体4上，动环9安装于叶轮3上，多排密封齿11设置在动环9上，且沿动环9的圆周方向交错设置，密封齿11与静环10之间预留有间隙。
叶轮3高速旋转时，动环9同步高速旋转，密封齿11带动静环10与动环9间隙之间的空气形成局部环流，形成环状气流圈，阻止叶轮出口气流回流到叶轮进口，起到密封作用。
此外，风机在低速启动阶段主轴的挠度使得叶轮3产生径向的跳动，密封齿11和静环10之间的间隙，动环9相对静环10允许径向位移，叶轮3的径向跳动不影响密封效果。
作为一种优选的实施方式，前轴承件1为滚动轴承。
作为一种优选的实施方式，后轴承件6为滚动轴承。
主轴2由于长径比大于或等于12且小于25，直径较小，可选用规格较小的滚动轴承，小规格滚动轴承许用转速高，保证风机在3000-10000rpm的转速下可靠运行。
作为一种优选的实施方式，采用金属材料板压力成型曲线壳体与法兰焊接形成中间机壳4。
作为一种优选的实施方式，采用金属材料板压力成型曲线壳体与法兰焊接形成进风机壳7。
作为一种优选的实施方式，出风蜗壳8采用金属材料板压力成型曲线壳体与法兰焊接形成或者铝合金铸造形成。
中间机壳4、进风机壳7和出风蜗壳8采用金属材料板压力成型曲线壳体与法兰焊接形成，容易通过模具实现符合空气流体力学要求的曲面形状要求，同时相对于平面壳体，也增加了散热面积。另外，薄板金属材料的散热性能比传统的铸造风机壳体好的多，因此，该结构可有效的降低出口空气温度，同时也减少了对主轴轴承的温度影响，因此也不需要增加额外的冷却装置对轴承散热。
具体应用中，主轴长度为1000mm,直径为60mm，叶轮设置为四级，可风机转速可达到6000rpm。
本实施例提供的中速多级离心风机，至少包括如下有益效果：
(1)主轴为的长径比大于或等于12且小于25，使得轴承件规格较小，许用转速高，风机可以在3000-10000rpm的转速下可靠运行，能效接近于高速单级离心风机,远高于传统的低速离心风机；
(2)机壳采用薄板金属材料压力成型的曲面壳体和机壳法兰焊接而成，具有良好的气动力学性能和良好的散热性能，不需要设置额外的冷却装置；
(3)壳体密封件的设计，一方面阻止叶轮出口气流回流到叶轮进口，起到密封作用，另一方面允许叶轮的径向跳动，保证风机的可靠运行；
(4)结构新颖、重量轻、制造工艺简单、散热好、能效高、噪声低、压力高、性能稳定，可替代低速多级离心风机、高速单级离心风机、罗茨风机、离心压缩机的工艺应用。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种中速多级离心风机，其特征在于，包括前轴承件、主轴、多级叶轮、多级中间机壳、多级导风盘以及后轴承件；
所述前轴承件和后轴承件分别安装于所述主轴的两端，多级叶轮沿所述主轴的轴向安装分布，所述多级中间机壳分别与所述多级叶轮配合安装，所述多级导风盘分别与所述多级叶轮配合安装；
各级叶轮用于旋转时将空气进行加压，加压后的空气通过导风盘传递至下一级叶轮；
所述主轴为长径比大于或等于12且小于25的金属线性轴。
2.根据权利要求1所述的中速多级离心风机，其特征在于，所述中速多级离心风机还包括安装于前轴承件一端的进风机壳，空气经所述进风机壳进入所述中速多级离心风机。
3.根据权利要求1所述的中速多级离心风机，其特征在于，所述中速多级离心风机还包括安装于后轴承件一端的出风蜗壳，经多级叶轮加压的空气通过所述出风蜗壳输出。
4.根据权利要求1所述的中速多级离心风机，其特征在于，所述中间机壳和所述叶轮之间设置有壳体密封件，用于当叶轮高速旋转时形成环状气流圈以阻止叶轮出口气流回流至叶轮进口。
5.根据权利要求4所述的中速多级离心风机，其特征在于，所述壳体密封件包括动环、静环以及密封齿，所述静环安装于所述中间壳体上，所述动环安装于所述叶轮上，多排所述密封齿沿所述动环的圆周方向交错设置，所述密封齿与所述静环之间预留有间隙。
6.根据权利要求1所述的中速多级离心风机，其特征在于，所述前轴承件为滚动轴承。
7.根据权利要求1所述的中速多级离心风机，其特征在于，所述后轴承件为滚动轴承。
8.根据权利要求2所述的中速多级离心风机，其特征在于，采用金属材料板压力成型曲线壳体与法兰焊接形成所述进风机壳。
9.根据权利要求3所述的中速多级离心风机，其特征在于，所述出风蜗壳采用金属材料板压力成型曲线壳体与法兰焊接形成或者铝合金铸造形成。
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