CN110788004B - 一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮，由上轮盘、下轮盘以及中间的弯扭叶片构成。若干个弯扭叶片绕着分级叶轮几何中轴线进行环形等距排列，该弯扭叶片表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，其中径向弯曲为变曲率平滑弯曲，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度为5°～60°。该弯扭叶片的截面轮廓包括叶片前缘、叶片后缘、叶盆和叶背，其中叶片前缘和叶片后缘由圆弧构成，叶盆和叶背由变曲率平滑曲线构成。本发明的分级叶轮气动性能优异，有效地减小了叶片间流道内旋涡运动的尺寸和强度，从而削弱了通道旋涡对粉体颗粒分离运动行为的扰动作用，提高了涡流空气分级机对超细粉体的分级精度，降低了分级下限和能量损失。

Description

一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮

技术领域

本发明涉及一种用于涡流空气分级机的分级叶轮，尤其适用于超细粉体的精细分级，属于粉体制备领域。

背景技术

涡流空气分级机具有高速旋转的分级叶轮，形成强制涡流的离心力流场，颗粒在此流场受到的离心加速度是重力加速度的数百倍甚至上千倍，颗粒在旋转叶轮产生的离心力和流体曳力的作用下实现按粒度分级，在工业生产中应用最为广泛，是超细粉体分级的主要技术途径。涡流空气分级机的分级叶轮的叶片几何特征直接决定了叶间通道间旋涡的尺寸和强度，进而影响了粉体颗粒的受力特征和运动轨迹，最终决定了超细粉体的分级精度和分级粒度下限。

现有空气分级机的分级叶轮采用直叶片或圆弧形叶片，如中国发明专利申请CN105195418A公开了一种涡流空气分级机叶片转笼，采用的是圆弧形叶片；中国发明专利申请CN104703717A公开了一种旋转式分级机，其采用了折弯直板式旋转叶片；中国发明专利申请CN106031901A公开了一种笼型转子涡流超细选粉机，其笼型转子均采用了长条板形直叶片；中国发明专利申请CN 102225396A公开了一种涡流空气分级系统，采用了直叶片或圆弧形叶片。现有研究表明采用上述直叶片或圆弧形叶片的分级叶轮，叶片间流道内旋涡运动较强，对粉体颗粒的受力特征和运动轨迹产生强烈的扰动，恶化了分级精度，同时，气体能量损失较大；而且分级切割粒径越小，上述扰动对分级精度的恶化作用越显著，严重制约了涡流空气分级机的分级下限。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮，提高超细粉体的分级精度，降低涡流空气分级机的分级下限和能量损失。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮，包括上轮盘、下轮盘以及垂直固定于上轮盘和下轮盘之间的弯扭叶片，若干个弯扭叶片绕所述分级叶轮的几何中轴线环形等距排列构成气流通道；

所述弯扭叶片表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，其中径向弯曲为非等曲率平滑弯曲，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度范围为5°～60°；

所述弯扭叶片的截面由叶片前缘、叶背、叶片后缘和叶盆依次首尾相连组成，其中所述叶片前缘和叶片后缘均由圆弧构成，所述叶背和叶盆均由变曲率平滑曲线构成；

所述弯扭叶片的安装角γ(指叶片前缘相对于叶片后缘位置的夹角)的范围为30°～90°。

优选的，所述分级叶轮呈笼状，所述上轮盘为封闭式圆盘，所述下轮盘为镂空式圆盘。

优选的，所述下轮盘的盘体中间设有螺纹孔。

工作时，弯扭叶片分级叶轮高速旋转，在其周边环形分级空间中形成强制涡流的离心力场，粉体颗粒在此环形分级空间中受到离心力和气体曳力的综合作用，较细粉体颗粒因受到相比较小的离心力而随气流进入到叶片间通道内。本发明中的弯扭叶片可以显著地减小叶片前缘马蹄涡的尺寸和强度，限制叶片后缘的边界层发展，削弱叶片间通道旋涡对粉体颗粒分离运动行为的扰动，使得较粗粉体颗粒被叶片前缘旋涡卷吸进入叶片间通道和较细粉体颗粒被通道旋涡回送出分级叶轮的概率大大减小，分级精度得到明显提高。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮，采用径向弯曲和轴向扭曲联合造型的叶片结构，弯扭叶片构成的通道具有更好的气动性能，有效地减小了叶片间流道内旋涡运动的尺寸和强度，从而削弱了通道旋涡对粉体颗粒分离运动行为的扰动作用，提高了涡流空气分级机对超细粉体的分级精度，降低了分级下限和能量损失，为超细粉体的高效分级提供了一条有效的技术途径。

附图说明

图1为本发明的弯扭叶片分级叶轮的三维立体结构示意图；

图2为弯扭叶片的截面轮廓示意图；

图3为弯扭叶片的安装角γ的示意图；

图中，1上轮盘，2弯扭叶片，3下轮盘，4叶片前缘，5叶背，6叶盆，7叶片后缘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，该涡流空气分级弯扭叶片分级叶轮包括上轮盘1、下轮盘3以及垂直固定在上轮盘和下轮盘之间的弯扭叶片2；若干个弯扭叶片2绕着分级叶轮几何中轴线进行环形等距排列，相邻叶片构成气流通道；所述上轮盘1为圆盘，实现上部封闭；所述下轮盘3为中部镂空的圆盘，供吸入叶轮内部的空气和细粉排出，同时下轮盘3中间设有螺纹孔，与变频电机的驱动轴进行螺纹连接，并采用锁紧螺母实现轴向固定。所述弯扭叶片2表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，其中径向弯曲为非等曲率平滑弯曲，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度范围为5°～60°。

如图2所示，所述弯扭叶片2的截面由叶片前缘4、叶背5、叶片后缘7和叶盆6依次首尾相连组成，其中所述叶片前缘4和叶片后缘7均由圆弧构成，所述叶背5和叶盆6均由变曲率平滑曲线构成，该变曲率平滑曲线可以由曲线函数生成，也可以由样条曲线拟合生成。

如图3所示，所述弯扭叶片2的安装角γ(指叶片前缘4相对于叶片后缘7位置的夹角)的范围为30°～90°。

分级过程中，弯扭叶片分级叶轮在变频电机的驱动下高速旋转，其转速可以通过变频调速器进行无级调节。高速旋转的分级叶轮产生强制涡流的离心力场，驱动其周向的空气和粉体颗粒产生离心运动，同时，分级叶轮内部负压环境对粉体颗粒施加向心的气体曳力，较粗的颗粒由于受到较大的离心力而进行向外的旋转运动，较细颗粒由于受到较大的气体曳力而随气流进入到叶片间通道内。弯扭叶片的截面轮廓的曲率单调变化，平滑而无突变，具有较好的气动性能，可以显著减小叶片前缘马蹄涡的尺寸和强度，限制叶片后缘的边界层发展，削弱通道旋涡对粉体颗粒运动行为的扰动，使得较粗粉体颗粒被叶片前缘旋涡卷吸进入叶片间通道和较细粉体颗粒被通道旋涡回送出分级叶轮的概率大大减小，分级精度得到明显提高；同时，相比直叶片和圆弧形叶片，弯扭叶片分级叶轮通道内旋涡运动较弱，二次流能量损失较小。

从上述实施过程可知，本发明提供的涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮具有较好的气动性能，能量损失较小，变曲率径向弯曲和轴向扭曲联合造型的叶片有效地减小了叶片间流道内旋涡运动的尺寸和强度，从而削弱了上述旋涡运动对粉体颗粒分离运动的扰动，提高了涡流空气分级机对超细粉体的分级精度，使得超细粉体的分级下限可以进一步提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮，包括上轮盘(1)、下轮盘(3)以及垂直固定于上轮盘(1)和下轮盘(3)之间的弯扭叶片(2)，其特征在于：若干个弯扭叶片(2)绕所述分级叶轮的几何中轴线环形等距排列构成气流通道，

所述弯扭叶片(2)表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，其中径向弯曲为非等曲率平滑弯曲，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度范围为5°～60°；

所述弯扭叶片(2)的截面由叶片前缘(4)、叶背(5)、叶片后缘(7)和叶盆(6)依次首尾相连组成，其中所述叶片前缘(4)和叶片后缘(7)均由圆弧构成，所述叶背(5)和叶盆(6)均由变曲率平滑曲线构成；

所述弯扭叶片(2)的安装角γ的范围为30°～90°。

2.根据权利要求1所述的一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮，其特征在于：所述分级叶轮呈笼状，所述上轮盘(1)为封闭式圆盘，所述下轮盘(3)为镂空式圆盘。

3.根据权利要求1或2所述的一种涡流空气分级机弯扭叶片分级叶轮，其特征在于：所述下轮盘(3)的盘体中间设有螺纹孔。

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