CN113217438A - 一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，包括机壳；叶轮，可转动设于所述机壳上；扩压器，与叶轮同轴设置；入口管道，设于所述叶轮出口一侧；还包括多组入口导叶，该入口导叶包括可转动设于所述入口管道内的第一导叶和沿第一导叶径向设置且与第一导叶止转连接的旋转中轴，多个所述第二导叶相配合以封闭入口管道，所述旋转中轴一端通过联轴器安装于入口管道上，另一端连接有锥齿轮，相邻所述锥齿轮之间相互啮合以驱动对位的两个第一导叶的互逆旋转。通过在入口管道内安装第一导叶，在扩压器内安装第二导叶，通过流量计算出入口角，利用PLC技术实现入口角调节，减小来流空气对叶轮的冲击，降低了气动损失，提高了整机的效率。

Description

一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机
技术领域
本发明属于离心鼓风机技术领域，尤其是涉及一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机。
背景技术
导叶在水轮机、压气机、泵、风机等流体机械领域得到了广泛地使用。导叶的设置有利于减小来流空气对于叶轮的冲击损失；导叶的出口角决定了进入叶轮的流量和流动状况。传统离心鼓风机的导叶固定，其安装角度保持不变，在流量骤变工况下，容易形成旋转失速或喘振，降低风机效率，甚至对风机造成损害。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种效率高，能耗少的带导叶调节装置的离心三元流鼓风机。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，包括
机壳；
叶轮，可转动设于所述机壳上，由电机驱动转动；
扩压器，与叶轮同轴设置，该扩压器入口与叶轮的出口相对应，且所述扩压器的出口与机壳的入口处相连；
入口管道，设于所述叶轮入口一侧；
还包括多组入口导叶，该入口导叶包括可转动设于所述入口管道内的第一导叶和沿第一导叶径向设置且与第一导叶止转连接的旋转中轴，多个所述第二导叶相配合以封闭入口管道，所述旋转中轴一端通过联轴器安装于入口管道上，另一端连接有锥齿轮，多个锥齿轮置于导叶连接内，相邻所述锥齿轮之间相互啮合以驱动对位的两个第一导叶的互逆旋转。
可选的，所述第一导叶远离入口管道中心一侧与入口管道内壁之间具有空隙，且相邻第一导叶之间具有间距。通过第一导叶与入口管道之间设置间隙，避免第一导叶转动时与入口管道内壁干涉；通过相邻第一导叶之间设置间距，避免相邻第一导叶转动时相互干涉。
可选的，所述第一导叶的旋转角度设为0-90°。
可选的，所述扩压器内置有多个可转动的第二导叶，多个第二导叶沿扩压器周向等距间隔设置；所述扩压器上还设有调节器以调节第二导叶入口角。通过调节第二导叶的入口角，减小来流气体的冲角和第二导叶两面的涡旋，使得来流气体流向与第二导叶平行，降低了冲击损失，扩大了高效区间。
可选的，所述扩压器上同轴设置有调节圈，该调节圈位于所述扩压器靠近入口管道一侧。
可选的，所述调节圈与叶轮出口处具有高度差H为0.2-1.0mm，且该调节圈与叶出口之间设有水平间隙L为0.5-2mm。通过在调节圈与叶轮出口处设置高度差，并在调节圈与叶轮出口之间留有间隙，保证离心三元流鼓风机发生轻微震动时仍能正常运作。
可选的，所述第二导叶的入口角设为25°，出口角设为23°。
可选的，所述第二导叶的调节角度为15°—45°。
可选的，所述机壳与扩压器的交界处设有倒角。设置倒角，减少机壳边界涡流。
可选的，所述入口管道的出口直径与叶轮进口直径相等。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在鼓风机入口安装可调节导叶，能够增大来流空气扰动，减小来流空气对叶轮导叶的冲角；在扩压器处安装可调节第二导叶，大大减少了在不同流量工况下的旋转失速现象，提升了风机运行安全性。增加的两组可调节导叶均可降低来流空气的气动损失，提升了整机效率，扩大了高效区间。
2、本发明通过控制工质流量，找到最适合离心三元流鼓风机的工况点，扩大合理运行范围以适用于变速风机，进而提升整机效率，降低能耗。
附图说明
图1为本发明的立体图。
图2为图1的主视图。
图3为图1的轴测俯视图。
图4为图1的主视剖面图。
图5为图1中入口管道的剖面图。
图6为图1中机壳的主视图。
图7为图1中扩压器的主视图。
图8为图1中叶轮的主视图。
图9为图1中扩压器与调节圈的细节图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，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、完整的描述。
参考图1-4、图8，一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，包括机壳1、叶轮3、入口管道4、入口导叶41及扩压器2；所述机壳1外径最大尺寸270mm，最小尺寸为247mm；所述叶轮3设为三元流叶轮3，可定心转动设于机壳1内，该叶轮3内直径为70mm，外直径为118mm，高为46mm，且所述叶轮3具有大小相间的14个叶轮叶片31；所述叶轮3的通过旋转轴(未图示)连接在三相异步电动机(未图示)上，该三相异步电动机通过支撑架(未图示)固定在叶轮3内部，叶轮3的转速可达60000rpm；所述入口管道4为圆柱形导管，入口管道4出口直径与叶轮3内直径相等，所述入口管道4长350mm，且入口管道4与叶轮3通过焊接且留有适当间隙，避免叶轮3轻微抖动造成损害；基于伯努利方程和N-S方程，在距离入口管道4出口100mm处设置多组入口导叶41，且所述入口导叶41可转动设于入口管道4内，当入口导叶41转动至所在的平面与入口管道4的中心线垂直时，多个入口导叶41相配合封闭入口管道4，通过调节入口导叶41的角度，使得气流在进入叶轮3之前发生旋转，调节气流的流向，并调节入口流量，增大紊流，降低了入口空气来流对叶轮3的冲击。
参考图1、图3-5，在一些实施例中，所述入口导叶41设有4组，该入口导叶41包括第一导叶412、导叶连接处411、旋转中轴413及联轴器414；该第一导叶412设为圆心角为90°的圆环，所述第一导叶412的内半径为5mm，外半径为30mm，厚为2mm，且第一导叶412远离入口管道4中心一侧与入口管道4内壁之间具有5mm的空隙，相邻第一导叶412的间距为2mm；所述导叶连接处411形成于第一导叶412靠近入口管道4中心线一侧，导叶连接处411内含四个锥齿轮，用以调节四个第一导叶412旋转；所述第一导叶412中间沿径向设置有旋转中轴413，该旋转中轴413与第一导叶412止转连接；所述旋转中轴413靠近入口管道4一侧通过联轴器414安装于入口管道4上，该联轴器414安装在入口管道4外侧；所述旋转中轴413另一侧通过轴毂连接有锥齿轮，四个锥齿轮均位于导叶连接处411内，相邻锥齿轮相互啮合以实现两组对位第一导叶412的互逆旋转，旋转角度为0°-90°；优选的，所选四个锥齿轮设为同规格。
进一步的，参考图1、图2、图7和图9，所述扩压器2设于叶轮3外出口，该扩压器2出口处沿周向与机壳1的入口处固定连接，且扩压器2下表面与机壳1相连，所述扩压器2、叶轮3、机壳1、入口管道4和多个入口导叶41为同一轴心设置；机壳1与扩压器2交界处有1mm的倒角11，该倒角11减少机壳1边界涡流；基于伯努利方程和N-S方程，所述扩压器2内置多个可转动的第二导叶21，该第二导叶21设为翼型导叶，多个第二导叶21沿扩压器2周向等距间隔设置，且第二导叶21的入口角设为25°，出口角设为23°，叶厚设为2mm,叶高设7.63mm，第二导叶21的调节范围为15°至45°；优选的，于本实施例中，第二导叶21的数量设为16个。所述扩压器2上还同轴设置有调节圈22，该调节圈22位于扩压器2靠近入口管道4一侧，且调节圈22与扩压器2焊接，所述调节圈22与叶轮3出口有0.5mm的高度差H，且与叶轮3出口之间留有1mm的水平差(间隙)L，保证离心三元流鼓风机发生轻微震动时仍能正常运作；所述扩压器2上还设置调节器23，该调节器23位于扩压器2远离入口管道4一侧，调节器23通过PLC技术对第二导叶21进行入口角调节，用以实现不同流量下不同入口角，进而降低旋转失速，提高整机效率。
所述扩压器2中不同质量流量工质的入口角不同，通过建立扩压器2入口角度θ与流量Q的函数关系式，通过PLC技术调节扩压器2中的第二导叶21，流量调节范围为70％-105％，对应的第二导叶21的调节角度为15°-45°。通过第二导叶21减小来流气体的冲角和第二导叶21吸力面的涡旋，使得来流气体流向与第二导叶21平行，降低了冲击损失，扩大了高效区间。
本发明离心三元流鼓风机在入口管道4内安装四组入口导叶41，也就是入口调节门，调节范围由0°(全开)到90°(全闭)，气流在进入叶轮3之前发生旋转，调节气流的流向；在扩压器2内安装第二导叶21，调节范围为15°至45°；在上述两组导叶角度变化从小变大的过程中，增大了气体的流通空间，起到了调控进气量的作用。通过流量计控制旋转角度，保证对气流的流向及流量进行可调节的情况下，使来流空气对第一、第二导叶的冲角趋于零，削弱了气流在第一、第二导叶处的流动分离，减小了导叶压、吸力面间的间隙涡流，从而降低空气来流对叶轮3冲击带来的损失，提高了整机的效率，降低了能耗。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，包括
机壳(1)；
叶轮(3)，可转动设于所述机壳(1)上，由电机驱动转动；
扩压器(2)，与叶轮(3)同轴设置，该扩压器(2)入口与叶轮(3)的出口相对应，且所述扩压器(2)的出口与机壳(1)的入口处相连；
入口管道(4)，设于所述叶轮(3)入口一侧；
其特征在于：还包括多组入口导叶(41)，该入口导叶(41)包括可转动设于所述入口管道(4)内的第一导叶(412)和沿第一导叶(412)径向设置且与第一导叶(412)止转连接的旋转中轴(413)，多个所述第二导叶(21)相配合以封闭入口管道(4)，所述旋转中轴(413)一端通过联轴器(414)安装于入口管道(4)上，另一端连接有锥齿轮，多个锥齿轮置于导叶连接处(411)内，相邻所述锥齿轮之间相互啮合以驱动对位的两个第一导叶(412)的互逆旋转。
2.根据权利要求1所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述第一导叶(412)远离入口管道(4)中心一侧与入口管道(4)内壁之间具有空隙，且相邻第一导叶(412)之间具有间距。
3.根据权利要求1所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述第一导叶(412)的旋转角度设为0-90°。
4.根据权利要求1所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述扩压器(2)内置有多个可转动的第二导叶(21)，多个第二导叶(21)沿扩压器(2)周向等距间隔设置；所述扩压器(2)上还设有调节器(23)以调节第二导叶(21)入口角。
5.根据权利要求5所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述扩压器(2)上同轴设置有调节圈(22)，该调节圈(22)位于所述扩压器(2)靠近入口管道(4)一侧。
6.根据权利要求6所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述调节圈(22)与叶轮(3)出口处具有高度差H为0.2-1.0mm，且该调节圈(22)与叶轮(3)出口之间设有水平间隙L为0.5-2mm。
7.根据权利要求5所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述第二导叶(21)的入口角设为25°，出口角设为23°。
8.根据权利要求5所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述第二导叶(21)的调节角度为15°—45°。
9.根据权利要求1所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述机壳(1)与扩压器(2)的交界处设有倒角(11)。
10.根据权利要求1所述的一种带导叶调节装置的离心三元流鼓风机，其特征在于：所述入口管道(4)的出口直径与叶轮(3)进口直径相等。
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