CN111550439B - 一种后向离心通风机的叶轮 - Google Patents

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Abstract

一种后向离心通风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在前盘和后盘之间的弧形叶片，在前盘内侧设置有若干导流块，导流块在叶轮中的内径大于叶片的外径，导流块在叶轮中的外径小于前盘的外径。本发明通过对具有无叶扩压器的低压后向离心通风机叶轮外周部位、叶片出口之外、前盘内侧的合适位置加装若干个面积很小的局部导流块，而对其中的气体流动进行主动控制和引导以及进一步做功，优化叶片出口之后的环形空间内的流型，减少其流动损失，以提高通风机性能和效率，即提高通风机出力并节能降耗。

Description

一种后向离心通风机的叶轮
技术领域
本发明涉及通风机技术领域，尤其涉及一种后向离心通风机的叶轮。
背景技术
离心通风机叶轮主要由后盘、叶片及前盘构成，长期以来，针对离心通风机叶轮的研究主要集中于叶片型线、几何参数、叶片数等因素的优化，取得了长足的进展，在此基础上，又对叶片之间通道内的流场进行进一步的分析，出现了诸如长短叶片结合等新的叶轮叶片组合型式，使得叶轮性能和效率获得了进一步的提高。
早期，高压离心通风机由于外径处叶片末端的气流速度较大，导致其动压在通风机全压中所占的比例较大，研究人员在高压离心通风机叶轮外径部加设无叶扩压段(即为无叶扩压器)，可降低气体离开叶轮的速度，减少了通风机全压中的动压比例，增加了其中的静压比例；随后，研究人员对低压离心通风机叶轮增加无叶扩压段也进行了研究对比并应用于实际产品。
离心通风机叶轮，在具有无叶扩压器的前提下，即便叶片设计为长短叶片，叶片之间的流体通道经过优化，其流动更加合理，但在叶轮内，气流离开叶片外缘之后至叶轮轮盘外缘之前的无叶扩压段内的空间是没有约束的全空的环形空间，该处的气流对通风机的性能也具有一定的影响，在现有技术中，很少有对此处气流进行特征进行研究并优化，以提高通风机的性能。
发明内容
对于出口相对宽度(叶轮出口宽度b2与叶片出口直径D2的比值)大于0.25的低压离心通风机叶轮，叶轮中从叶片的外径处到前盘和后盘的外径处之间的环形空间为无叶扩压段，本发明人对通风机叶轮中无叶扩压段内的流动进行了分析，在后向离心通风机的叶轮中，气流从进风口进入叶轮，经过叶片之间的通道，再从叶片通道的出口到无叶扩压段，最后从叶轮中流出，气流在叶轮的轴向，从前盘到后盘的气流速度存在不均匀性，靠近前盘内侧的涡流比靠近后盘内侧更大，对无叶扩压器内靠近前盘一侧的流动进行适当的有针对性的控制和引导，是对于通风机性能改善和效率提升的一种有效途经。
本发明通过以下技术方案实现：
一种后向离心通风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在所述前盘和后盘之间的弧形叶片，所述前盘的外径大于所述叶片的外径，在所述前盘内侧设置有若干导流块，所述导流块在叶轮中的内径大于所述叶片的外径、所述导流块在叶轮中的外径小于所述前盘的外径。
进一步的，若干导流块的外径处端点在同一圆周上。
进一步的，导流块的数量为所述叶片数的n倍，其中n＝1、2、3。
进一步的，所述导流块垂直固定在所述前盘内侧，所述导流块为等厚直板。
进一步的，所述导流块的厚度不小于所述叶片的厚度。
进一步的，所述导流块的高度为所述叶片外径的0.02～0.06倍。
进一步的，所述导流块的出口安装角βj2＝(90°-β2A)±10°，其中β2A为叶片出口安装角。
本发明通过对具有无叶扩压器的低压后向离心通风机叶轮外周部位、叶片出口之外、前盘内侧的合适位置加装若干个面积很小的局部导流块，而对其中的气体流动进行主动控制和引导以及进一步做功，优化叶片出口之后的环形空间内的流型，减少其流动损失，以提高通风机性能和效率，即提高通风机出力并节能降耗。对于出口宽度较大的低压离心通风机叶轮外周部位，沿主轴中心线方向，相对于后盘内侧，靠近前盘侧内侧的气流速度更大，叶片出口之后，气流尾迹作用所导致的涡流损失也相对较大，通过在叶片出口外径之外的无叶扩压段内的前盘内侧加装若干局部导流块，在对前盘内侧的气流进一步做功的同时也引导和梳理了气流，在一定程度上减弱了涡流效应，即减少了流动损失，进而提高了通风机静压和静压效率。
附图说明
图1为对比样机叶轮主视图；
图2为对比样机叶轮左视图；
图3为实施例一叶轮主视图；
图4为实施例一导流块位置图；
图5为实施例二导流块位置图；
图6为实施例三导流块位置图；
图7为实施例一与对比样机的静压对比曲线图；
图8为实施例一与对比样机的静压效率对比曲线图；
图9为实施例二与对比样机的静压对比曲线图；
图10为实施例二与对比样机的静压效率对比曲线图；
图11为实施例三与对比样机的静压对比曲线图；
图12为实施例三与对比样机的静压效率对比曲线图。
图中，1.后盘，2.叶片，3.前盘，4.导流块。
具体实施方式
一种后向离心通风机的叶轮，包括前盘3、后盘1以及设置在前盘和后盘之间的弧形叶片2，在通风机的叶轮中，前盘和后盘的外径大于叶片的外径，因此，从叶片外径处到叶轮外径处之间形成的环形空间为叶轮的无叶扩压段，气流从叶片通道流出后，经过无叶扩压段从叶轮输出，无叶扩压段具有一定的径向长度，气流在其中的流动具有一定的改善空间。对于出口相对宽度(叶轮出口宽度b2与叶片出口直径D2的比值)大于0.25的低压离心通风机，从前盘到后盘的气流速度存在不均匀性，叶片通道出口主气流明显偏向于靠前盘一侧，因此靠近前盘内侧的涡流比靠近后盘内侧更大，由此造成出口气流之间的相互串动和摩擦，从而产生流动损失，进而降低通风机出口压力和通风机气动效率，产生附加的出口气流二次噪声。
一种后向离心通风机的叶轮，叶轮主要尺寸如下：
D0＝352mm
D1＝318mm
D2＝526mm
D3＝566mm
Dj1＝526mm
Dj2＝550mm
b1＝189mm
b2＝150mm
β2A＝30°
t＝2.5mm
tj＝2.5mm
Z＝7
βj2＝60°
b2/D2＝0.285
Lj＝17.5min
Lj/D2＝0.033
其中，D0为叶轮前盘内径，D1为叶片内径，D2为叶片外径，D3为前盘外径，Dj1为导流块在叶轮中的内径，Dj2为导流块在叶轮中的外径，b1为叶轮进口宽度，b2为叶轮出口宽度，β2A为叶片出口安装角，t为叶片厚度，tj为导流块厚度，Z为叶片数，βj2为导流块出口安装角，b2/D2为出口相对宽度，Lj为导流块的高度，Lj/D2为导流块的相对高度。
发明人通过在叶轮前盘内侧上设置若干导流块4，通过优化导流块的数量，形状，安装角度等，对气流起到疏导和稳定的作用。
本实施例中，每一个局部导流块的形状大小和安装位置均相同，局部导流块的总个数Zj与是叶片数Z的整数倍：Zj＝Z×n，具体的，相邻两片叶片形成的出口通道均匀设置若干导流块，作为一组导流块。因此，n也是每一组导流块的个数。两个叶片之间的相位角为α＝360/Z；导流块的圆周相位角β＝360/Z/(n+1)＝α/(n+1)。
导流块垂直固定设置在前盘内侧，是具有一定厚度的块状固体，横截面形状可以是方形，圆环形，或者其他形状。材质可以是金属，也可以是具有一定强度的塑料等。导流块优选为等厚直板形，其厚度不小于叶片的厚度，由于导流块固定在无叶扩压段，因此，以叶轮中心为圆心，导流块相对叶轮中心的内径大于叶片的外径，导流块相对叶轮中心的外径小于前盘的外径。由于导流块是对靠近前盘侧的气流进行优化，其轴向高度具有合适的范围，其高度与前盘内侧的漩涡大小有关，若高度过大，会对叶轮的主气流造成干扰，使通风机的能耗增大。导流块的高度Lj优选为(0.015-0.075)×D2；其中D2为叶片的外径。作为进一步的优选，导流块的高度为(0.02-0.06)×D2。
进一步的，若干组导流块是均匀分布在叶轮前盘内侧的，并且每一个导流块的外径处的端点在同一圆周上，前盘上各导流块的形状大小相同，安装的角度也相同。导流块的个数为叶片数量的整数倍，优选为叶片数量的1倍、2倍和3倍。也就是说，相邻两片叶片形成的出口通道中，均匀分布有1块、或2块或3块导流块。比如，导流块的个数为叶片数量的3倍，即为在相邻两片叶片组成的通道出口处的无叶扩压段，设置有3块导流块。
进一步的，导流块的倾斜方向与叶片的倾斜方向一致，导流块的出口安装角βj2＝(90°-β2A)±10°，其中β2A为叶片出口安装角。优选的，导流块的出口安装角βj2＝(90°-β2A)±5°。
具有以上尺寸的叶轮，但是不包含局部导流块的通风机，作为对比样机。
实施例1
本实施例叶轮，每一组导流块为1个，由于叶片数量为7，也就是说在前盘内侧均匀安装有7个导流块，除此之外的其他尺寸及运行转速同对比样机完全一样。
实施例2
本实施例叶轮，每一组均匀设置有2个导流块，由于叶片数量为7，在前盘内侧安装有14个导流块，导流块的大小、安装的内径和外径、出口安装角与实施例一完全一致，除此之外的其他尺寸及运行转速同对比样机完全一样。
实施例3
本实施例叶轮，每一组均匀设置有3个导流块，由于叶片数量为7，在前盘内侧安装有21个导流块，导流块的大小、安装的内径和外径、出口安装角与实施例一完全一致，除此之外的其他尺寸及运行转速同对比样机完全一样。
三个实施例的相同风量点性能对比，见下表1：
表1
转速(r/min) 风量(m3/h) 静压(Pa) 静压效率(％)
对比样机 1780 8352 842.8 67.1
实施例一 1780 8352 863.8 68.3
实施例二 1780 8352 872.8 68.5
实施例三 1780 8352 880.2 68.5
性能曲线对比分别见：图8-图12。
从上述对比可以看出，实施例一、二、三与对比样机相比，静压分别提高了21Pa、30Pa、37.4Pa，静压效率分别提高了1.2％、1.4％、1.4％。
在前盘内侧设置若干导流块，适用于叶轮直径大于100mm的通风机，都能有效提高通风机的效率。
结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种后向离心通风机的叶轮，包括前盘、后盘以及设置在所述前盘和后盘之间的弧形叶片，其特征在于，所述前盘的外径大于所述叶片的外径，在所述前盘内侧设置有若干导流块，所述导流块在叶轮中的内径大于所述叶片的外径、所述导流块在叶轮中的外径小于所述前盘的外径；若干导流块的外径处端点在同一圆周上；所述导流块的数量为所述叶片数的n倍，其中n＝1、2、3；所述导流块垂直固定在所述前盘内侧，所述导流块为等厚直板；所述导流块的厚度不小于所述叶片的厚度；所述导流块的高度为所述叶片外径的0.02～0.06倍；所述导流块的出口安装角βj2＝(90°-β2A)±10°，其中β2A为叶片出口安装角。
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