CN112343837A - 转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，包括前导风筒、风筒、叶轮、驱动电机以及前置网罩，驱动电机安装前导风筒的电机安装板上，前导风筒支撑驱动电机，前导风筒与电机轴向尺寸重叠，充分利用前导风筒的轴向空间，有效缩短了轴流风机的轴向长度；同时，流经前导风筒的空气流经驱动电机外表面，冷却驱动电机，叶轮为轴流型式叶轮，安装在驱动电机轴伸端上；工作时，叶轮旋转产生负压进而吸入外部空气，最后输送到后端的高温制动电阻带上，为电阻带散热；前导风筒组成的整体流道结构，实现风机整体结构紧凑，轴向尺寸控制严格等优点；并且，输出的空气压力在圆周方向的各截面可实现不同的压力大小为该轴流风机主要特点。

Description

转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，具体的，涉及一种转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机。

背景技术

本发明应用于矿用自卸车配套用圆形制动电阻器，其功能为制动电阻器通风散热；圆形制动电阻器其电阻带为多组扇形制动电阻框组成，多组扇形制动电阻框围绕中心排列，组合成圆形结构，构成整个圆形制动电阻器。圆形制动电阻器在工作时需通过大电流，电流在电阻带上产生大量的热量，需配套大流量轴流风机为其冷却。由于扇形电阻框中的电阻带沿径向呈放射形分布，该结构造成框架中间部位电阻带相对密集，其组合的圆形制动电阻整体框架在中心部位的电阻带和支撑框架均分布相对密集，故造成流经中心部位的冷却气流阻力较大，所以为其冷却的轴流风机的气动性能需要靠近中心的圆周部位区域的压力相对较高，须研制一种中部压力较大的特殊轴流风机。

轴流风机外形为圆形风筒结构，与圆形制动电阻器同轴布局，叶轮外围的风筒可直接安装在圆形制动电阻上；叶轮出口气流通过风筒直接流向安装在风筒上圆形制动电阻带，冷却空气通过扇形制动电阻框的电阻带空隙。由于叶轮气流出口端为高温炙热的制动电阻带，驱动叶轮旋转的电机必须布局在叶轮的进风侧，即驱动电机安装在叶轮进风侧的前导风筒内。

传统的前导流式轴流风机结构通常为等长结构的叶轮转子叶片和前导叶静止叶片，该结构的风机其叶片各不同截面输出的压力相同。另外，已有发明 “CN104033422A” 和“CN10505043A”阐述了一种长短叶片的设计方法和设计案例，但是仅为叶片弦长方向为长短叶片，且长短叶片为轴向重叠布局，非圆周交替布局，也未设计具有同样具有长、短交错前导叶和及其风筒结构。上述各设计案例的性能及结构均不能较好地解决本发明所应用领域所需解决的问题落。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，包括前导风筒、风筒、叶轮、驱动电机以及前置网罩，驱动电机置于前导风筒内部，驱动电机轴伸端连接叶轮，围绕在叶轮的外围的风筒与前导风筒固定连接；所述的叶轮，其中心部位与驱动电机轴伸端相连接；

所述叶轮包括长叶片、短叶片、轮体和轮毂，所述轮体固定套接在轮毂上，且轮毂处于轮体的中心，轮体的侧面上沿周向固定有长叶片和短叶片，长叶片和短叶片在轮体径向方向的长度不等，且长叶片和短叶片在轮体圆周方向上长短交替安装。

作为本发明的进一步方案，所述前导风筒包括内筒和外筒，所述内筒的内壁上固定安装有电机安装板，驱动电机固定安装在电机安装板上，所述内筒和外筒之间布局有前导静止导叶，前导静止导叶包括长导叶片和短导叶片，且长导叶片和短导叶片交替布局。

作为本发明的进一步方案，所述短叶片根据风筒中心区域的面积匹配长度。

作为本发明的进一步方案，短叶片根据风筒压力区域范围要求设置成一种长度、两种长度或两种以上的长度。

作为本发明的进一步方案，所述的长叶片、短叶片为成比例布局，且长叶片与短叶片均呈对称布局。

作为本发明的进一步方案，所述长叶片与短叶片在叶轮轮体上的安装接口相同，长叶片与短叶片的叶片各界面弦长相同。

作为本发明的进一步方案，所述短导叶片与短叶片的长度相同，且短导叶片数量与长叶片和短叶片的数量互为质数。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，驱动电机安装前导风筒的电机安装板上，前导风筒支撑驱动电机，前导风筒与电机轴向尺寸重叠，充分利用前导风筒的轴向空间，有效缩短了轴流风机的轴向长度；同时，流经前导风筒的空气流经驱动电机外表面，冷却驱动电机，叶轮为轴流型式叶轮，安装在驱动电机轴伸端上；工作时，叶轮旋转产生负压进而吸入外部空气，空气流动顺序为从前导风筒到前导风筒的导叶，再流入叶轮，经叶轮旋转做功，最后输送到后端的高温制动电阻带上，为电阻带散热；空气流经方向和整体结构轴向方向平行，故该结构为前导流式轴流风机。前导风筒组成的整体流道结构，实现风机整体结构紧凑，轴向尺寸控制严格等优点；并且，输出的空气压力在圆周方向的各截面可实现不同的压力大小为该轴流风机主要特点，具体而言，本发明具有如下优点：

1）可根据不同压力较高的中心区域面积的要求匹配转子短叶片的长度，短叶片可根据不同的压力较高区域选择不同的长度。

2）为满足圆形制动电阻需求压力从外到内逐步增大的要求，转子短叶片可根据压力区域范围要求设置成一种长度、两种长度甚至多种长度。

3）各转子长度的短叶片和长叶片安装结构相同，叶片圆周方向各截面弦长相同，长、短叶片可同模具生产，选择加工成不同长度的转子短叶片，适合不同的使用环境。

4）前导风筒为叶轮进风端导流，可增加叶轮的气动压力；与此同时，安装在前导风筒内部驱动电机置于前导风筒流道内，吸入的空气可同时为驱动电机工作时散热，电机无需额外增加散热风扇。

5）现有技术通常的轴流风机结构中，前导风筒和驱动电机分别置于叶轮的两侧，各个部件均需占用轴向尺寸；本发明驱动电机置于前导风筒内部，完全省去了电机所占用的风机轴向空间尺寸；另外，驱动电机不受轴流风机气流出口侧制动电阻高温的影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明所述的转子叶片和静止前导叶片长短交错分布的轴流风机的轴测结构示意图；

图2是本发明叶轮的正视结构爆炸示意图；

图3是本发明所采用的前导风筒轴测示意图；

1、前导风筒；2、风筒；3、叶轮；4、驱动电机；5、前置网罩；6、长叶片；7、短叶片；8、轮体；9、轮毂；10、外筒；11、长导叶片；12、短导叶片片；13、内筒；14、电机安装板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“前”、“后”、“内”、“外”、“前端”、“后端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明提供了一种转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其组件包括包括前导风筒1、风筒2、叶轮3、驱动电机4以及前置网罩5。本发明应用于矿区，工作环境中砂砾较多，为防止吸入砂砾损坏高速旋转的叶轮，前置网罩5安装在空气入口端，可防止外部砂砾等异物吸入。前导风筒1分为外筒10、长导叶片11、短导叶片12、电机安装板14和内筒13，构成现有技术中通常所述的轴流风机的前导风筒1结构。驱动电机4安装前导风筒1的电机安装板14上，前导风筒1支撑驱动电机4；同时，流经前导风筒1的空气流经驱动电机4外表面，冷却驱动电机4。叶轮3为轴流型式叶轮，安装在驱动电机4轴伸端上。本发明在具体工作时：驱动电机4通过电磁力直接驱动叶轮3围绕电阻轴进行轴向转动，叶轮旋转产生负压进而吸入外部空气，空气流动顺序为从前导风筒1进入导叶，再流入叶轮3，经叶轮3旋转做功，最后输送到后端的制动电阻带上，为工作时的高温电阻带散热；空气流经方向和整体结构轴向方向平行，故该结构为前导流式轴流风机。

其中，参考图1和图2，所述的叶轮轴流风机的叶轮3，其轮毂9与驱动电机4输出端轴伸相连接，叶轮3轮体的周向环绕布局转子叶片，所述的转子叶片包括长叶片6和短叶片7，长、短叶片在轮体8的径向方向上长度不等，且圆周方向上长、短交替安装；长叶片6和短叶片7为可拆卸式结构，交错安装在叶轮3的轮体8上，可根据实际压力大小，对叶轮3的叶片数量进行增加或减小。为满足圆形制动电阻需求压力从外到内逐步增大的要求，转子短叶片7可根据压力区域范围要求设置成一种长度、两种长度甚至多种长度。转子长、短叶片在叶轮3的轮体8上的安装接口相同，且叶片各界面弦长相同，长、短叶片可同模具生产，可根据中心部位压力较大区域面积的要求选择不同长度的转子叶片，适合不同的使用环境。本发明长、短叶片为成比例布局，且长叶片6与短叶片7均应呈对称布局。所采用的叶片的数量：长叶片6的数量为4片，短叶片7的数量为2、8或12片；

或长叶片6的数量为6片，短叶片7的数量为2、6或12片；

或长叶片6的数量为8片，短叶片7的数量为2或8片；

参考图3，所述的前导风筒1上，其内筒13和外筒10之间围环绕前导静止导叶，前导静止导叶分为长导叶片11和短导叶片12，长、短导叶片交替布局。前导风筒1布局的静止导叶，其长导叶片11与长叶片6等长，短导叶片12根据短叶片7的长度匹配相同长度，且长导叶片11与短导叶片12的数量均与转子长叶片6、短叶片7数量互为质数。

综上所述：该一种适合与自卸车圆形制动电阻的转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其转子叶片和静止前导叶具有径向长、短交替布局特征的轴流风机，该轴流风机的主要目的是冷却矿用自卸车制动电阻，需满足扇形制动电阻框由外到内压力增大的特殊要求。通过叶轮转子叶片和静止前导叶均具有长叶片和短叶片分布特征的方式实现；第二，布局在叶轮轮体上的短叶片和长叶片安装结构相同，叶片各界面弦长相同，长、短叶片可同模具生产，可根据中心部位压力较大区域面积的要求，选择加工成不同长度的转子叶片；第三，为满足圆形制动电阻需求压力从外到内逐步增大的要求，转子短叶片可根据压力区域范围要求设置成一种长度、两种长度甚至多种长度；综上所述，叶轮转子不同叶片长度的结构为圆形制动电阻不同圆周方向的提供不同的压力，适合不同的使用环境。通过驱动电机置于前导风筒内风筒，实现无传统轴流风机电机和前导风筒分别安装在叶轮两侧的结构，避免驱动电机在出风口端收到制动电阻高温的炙烤，同时，前导流道内的空气可为驱动电机散热。轴流风机的驱动电机与前导风筒构成为一个整体，结构紧凑，可有效缩短轴向空间尺寸。本发明通过上述设计改进，具有轴向结构紧凑，电机自冷的特点；同时，具有适应于矿用自卸车圆形制动电阻从外到内不同圆周方向上所需压力逐步增加的需求特点，从而有效的解决了本发明在背景技术一项中提出的问题和现有技术的不足。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其特征在于，包括前导风筒（1）、风筒（2）、叶轮（3）、驱动电机（4）以及前置网罩（5），驱动电机（4）置于前导风筒（1）内部，驱动电机（4）轴伸端连接叶轮（3），围绕在叶轮（3）的外围的风筒（2）与前导风筒（1）固定连接；所述的叶轮（3），其中心部位与驱动电机（4）轴伸端相连接；

所述叶轮（3）包括长叶片（6）、短叶片（7）、轮体（8）和轮毂（9），所述轮体（8）固定套接在轮毂（9）上，且轮毂（9）处于轮体（8）的中心，轮体（8）的侧面上沿周向固定有长叶片（6）和短叶片（7），长叶片（6）和短叶片（7）在轮体（8）径向方向的长度不等，且长叶片（6）和短叶片（7）在轮体（8）圆周方向上长短交替安装。

2.根据权利要求1所述的转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其特征在于，所述前导风筒（1）包括内筒（13）和外筒（10），所述内筒（13）的内壁上固定安装有电机安装板（14），驱动电机（4）固定安装在电机安装板（14）上，所述内筒（13）和外筒（10）之间布局有前导静止导叶，前导静止导叶包括长导叶片（11）和短导叶片（12），且长导叶片（11）和短导叶片（12）交替布局。

3.根据权利要求1所述的转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其特征在于，所述短叶片（7）根据风筒（2）中心区域的面积匹配长度。

4.根据权利要求1所述的转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其特征在于，短叶片（7）根据风筒（2）压力区域范围要求设置成一种长度、两种长度或两种以上的长度。

5.根据权利要求1所述的转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其特征在于，所述的长叶片（6）、短叶片（7）为成比例布局，且长叶片（6）与短叶片（7）均呈对称布局。

6.根据权利要求1所述的转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其特征在于，所述长叶片（6）与短叶片（7）在叶轮轮体（8）上的安装接口相同，长叶片（6）与短叶片（7）的叶片各界面弦长相同。

7.根据权利要求1所述的转子叶片和静止前导叶长短交错分布的轴流风机，其特征在于，长导叶片（11）与长叶片（6）的长度相同，且长导叶片（11）的数量与长叶片（6）的数量互为质数，

所述短导叶片（12）与短叶片（7）的长度相同，且短导叶片（12）数量与长叶片（6）和短叶片（7）的数量互为质数。

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