CN114738317B - 低损耗离心风机用叶轮组件及其风机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低损耗离心风机用叶轮组件及其风机,涉及通风设备,旨在解决气体回流到离心风机以及气流震动的情况在设备运行过程中规律性出现,使设备产生振动,引发喘振现象,其技术方案要点是:包括前盖板、后盖板以及位于前盖板和后盖板之间的若干后向叶片,后向叶片为圆弧结构,后向叶片的弧形凸面上设有若干沿后向叶片弧长方向设置的鳍部,鳍部用于抑制湍流猝发。本发明设置消音填充颗粒,能对风机的进风口和出风口进行降噪,降低离心风机运行的噪音,并且结合叶轮组件中后向叶片表面形成的鳍部,能抑制离心风机的喘振现象,同时消除气流回流的现象,提高离心风机的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及通风设备,更具体地说,它涉及一种低损耗离心风机用叶轮组件及其风机。
背景技术
离心风机是依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却以及锅炉和工业炉窑的通风和引风;空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风;谷物的烘干和选送;风洞风源和气垫船的充气和推进等。
离心风机是根据动能转换为势能的原理,利用高速旋转的叶轮将气体加速,然后减速、改变流向,使动能转换成势能(压力),离心风机在运行过程中,由于流量不断发生变化,导致叶栅气流中的流量也随之逐渐产生了变化,在其降到最低限度Qmin时,将会产生分离,并且顺着叶轮转动的方向进行移动。离心风机输出端口的压力会出现即时性的变化。到管网时因为没有立刻减小作用力,与输出位置的力相比,从而对管网中的作用力有着一定的影响,导致管网中的气体回流到离心风机中,因为低频高幅的振动形式,同时还有气流震动的情况在设备运行过程中规律性出现,从而极易产生较大的声响,导致设备产生振动,而使得其稳定性受到严重影响,进而引发喘振现象。
因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种低损耗离心风机用叶轮组件及其风机。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种低损耗离心风机用叶轮组件,包括前盖板、后盖板以及位于前盖板和后盖板之间的若干后向叶片,所述后向叶片为圆弧结构,所述后向叶片的弧形凸面上设有若干沿后向叶片弧长方向设置的鳍部,所述鳍部用于抑制湍流猝发。
通过采用上述技术方案,后向叶片的弧形凸面上设置的鳍部,由于鳍部沿后向叶片的弧长方向设置,在由前盖半、后盖板以及后向叶片组成的叶轮组件随着电机的驱动进行转动时,气流自前盖板轴心处的进口输入,在随着叶轮组件的转动定向流动,由于后向叶片上均设置的鳍部,在气流形成并输送过程中,减少后向叶片在转动时受到的流动阻力,能抑制湍流的猝发,实现降低由流动产生的噪音并提高热交换率,使得叶轮组件在长期保持运行状态下时,能借助鳍部提高的热交换率,使后向叶片具备良好的耐热形变性能,进一步提高叶轮组件在长时间工作时的抗噪、降噪能力。
本发明进一步设置为:所述鳍部的厚度沿后向叶片的弧长方向自鳍部两端向其中部逐渐递增,所述鳍部的端部设有尖部。
通过采用上述技术方案,鳍部的厚度从鳍部的两端向其中部逐渐增加,在后向叶片进行圆周运动时,能利用仿生学的原理,能有效控制气流在鳍部端处的流动分离并延迟吸力面的流动分离点,在电机初始运行进行升速的阶段,能有效延迟流动分离,提高升力并降低气动噪音。
本发明进一步设置为:所述尖部呈非对称状结构,所述尖部朝向后盖板的一边的弧长大于其朝向前盖板一边的弧长。
通过采用上述技术方案,由于尖部呈现非对称的结构,且尖部的短边朝向前盖板方向,实现电机带动叶轮组件且气流在压强作用下自前盖板流向后向叶片之间形成气流时,能提高气流分离流动的顺畅性,进而减小叶轮组件在初始转动过程中产生湍流的情况。
本发明进一步设置为:所述鳍部的最高点至其两端之间构成掠向倾角,所述后向叶片与后盖板的平面之间构成倾斜角,所述掠向倾角与倾斜角的关系为:α=kβ2(D2-D1),其中k为综合系数,α为掠向倾角,D2为后盖板的外径,D1为前盖板的进口内径,β2为倾斜角。
通过采用上述技术方案,鳍部的最高点与两端之间由三点形成的位于最高点处的夹角为掠向倾角,通过α=kβ2(D2-D1)中D2-D1可得进气口的直径与后盖板之间的差值衡量后向叶片与前盖板或后盖板连接处的长度,结合后向叶片与后盖板之间形成的倾斜角β2的状况,来调整鳍部最高点与其两端之间的掠向倾角,并能限定鳍部的最大厚度,以满足不同规格或不同容积的离心风机在启动时对湍流的抑制。
本发明进一步设置为:所述后向叶片朝向若干后向叶片环形阵列中心的一端设有弧部,所述弧部的弧形凹面朝向后向叶片的末端方向设置。
通过采用上述技术方案,后向叶片朝向阵列中心的一边沿采用弧形的结构,通过弧形过渡的弧度,实现在后向叶片圆周运动时,能抑制涡破列机制而减小湍流强度,进而进一步抑制湍流猝发,起到良好的降噪作用。
一种低损耗离心风机,包括叶轮组件,还包括用于容纳叶轮组件的蜗壳,所述蜗壳上设有进风口和出风口,所述蜗壳上可拆卸连接有位于进风口处的集流器,所述集流器与蜗壳内壁之间设有缓冲组件。
通过采用上述技术方案,该离心风机的蜗壳在进风口处设置集流鳍,能对叶轮组件转动而产生压差将外界气流吸至蜗壳内时,起到良好的导流作用,并且集流器和蜗壳的内壁之间设置缓存组件,能对集流器起到良好的支撑作用,缓冲并抑制由于气流流动而造成抖动。
本发明进一步设置为:所述集流器呈中空的喇叭状结构,所述集流器位于蜗壳内的一端设有弹性翻边,所述弹性翻边贯穿前盖板位于若干后向叶片之间且与前盖板的进口同轴设置。
通过采用上述技术方案,集流器位于蜗壳内的一端设置弹性翻边,实现集流器组装后,集流器的弹性翻边位于若干后向叶片之间,消除由于进气口处气流与回流的气流对流而造成存在湍流抖动的情况。
本发明进一步设置为:所述缓冲组件包括位于蜗壳内的撑部以及消音部,所述撑部呈两端锥筒状结构,所述撑部朝向前盖板的端部设有抵触弹性翻边的环部,所述消音部填充于撑部与集流器之间。
通过采用上述技术方案,撑部呈锥筒状结构,且撑部的端部设置抵触弹性翻边的环部,从而实现对集流器的支撑,消除集流器的抖动情况,且保障集流器与叶轮组件的同轴度,同时消音部对撑部以及集流器之间的空间进行填充,能有效对气流进入蜗壳内时造成的噪音进行,提高风机的降噪能力。
本发明进一步设置为:所述蜗壳内设有位于出风口处的导流挡板,所述导流挡板倾斜设置于出风口以使出风口的口径逐渐递减,所述导流挡板与蜗壳内壁之间填充有消音填充颗粒。
通过采用上述技术方案,在蜗壳的出风口设置倾斜的导流挡板,直观影响出风口的口径使其呈现逐渐递减的趋势,在由叶轮组件运动而产生的气流流经出风口时,由于口径的递减,使得出风口处的气压增大,加速气流的流动,增大离心风机的扬程,并且由于口径的缩小能抑制风管系统中的气流的回流,抑制喘振现象。
本发明进一步设置为:所述消音部和消音填充颗粒采用1.5-2.3mm的塑料球与1.2-3.0mm的氧化硅陶瓷球依照蜗壳的容积比例混合而成。
通过采用上述技术方案,消音部和消音填充颗粒采用苏联球以及氧化硅陶瓷球进行混合,能有效填补存在的间隙,且能实现在大流量及小流量的工况时,达到最佳的降噪效果。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
后向叶片的弧形凸面上设置的鳍部,由于鳍部沿后向叶片的弧长方向设置,在由前盖半、后盖板以及后向叶片组成的叶轮组件随着电机的驱动进行转动时,气流自前盖板轴心处的进口输入,在随着叶轮组件的转动定向流动,由于后向叶片上均设置的鳍部,在气流形成并输送过程中,减少后向叶片在转动时受到的流动阻力,能抑制湍流的猝发,实现降低由流动产生的噪音并提高热交换率,使得叶轮组件在长期保持运行状态下时,能借助鳍部提高的热交换率,使后向叶片具备良好的耐热形变性能,进一步提高叶轮组件在长时间工作时的抗噪、降噪能力。
附图说明
图1为本发明中叶轮组件的结构示意图;
图2为本发明中叶轮组件的侧视图;
图3为本发明的结构示意图;
图4为图3的A-A处的剖视图;
图5为本发明中后向叶片的结构示意图;
图6为本发明的结构示意图,用以表示蜗壳及叶轮组件的装配结构;
图7为图6的A部放大示意图。
图中:1、前盖板;2、后盖板;3、后向叶片;4、鳍部;5、尖部;6、弧部;7、出风口;8、集流器;9、弹性翻边;10、撑部;11、消音部;12、环部;13、导流挡板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明进行详细描述。
实施例一:一种低损耗离心风机用叶轮组件,包括前盖板1、后盖板2以及位于前盖板1和后盖板2之间的若干后向叶片3,若干后向叶片3呈环形阵列分布在前盖板1和后盖板2之间,后向叶片3朝向若干后向叶片3环形阵列中心的一端设有弧部6,弧部6的弧形凹面朝向后向叶片3的末端方向设置,且后向叶片3的阵列中心与前盖板1以及后盖板2同圆心设置,后向叶片3为圆弧结构,后向叶片3的弧形凸面上设有若干沿后向叶片3弧长方向设置的鳍部4,鳍部4用于抑制湍流猝发,在本实施例中,前盖板1、后盖板2以及后向叶片3均采用聚酯树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E-玻璃纤维、碳纤维通过手工铺放或树脂注入等成型工艺复合而成,实现鳍部4一体形成于后向叶片3的弧形凸面一侧,且后向叶片3的表面经打磨抛光后,通过空气等离子喷涂或物理气相沉积法形成NiCrAIY-ALbO涂层或Sn-Cr-MgO1涂层,实现改善后向叶片3表面的光洁性能,减少离心风机运作时空气中粉尘的吸附,且形成的硬涂层结构能提高后向叶片3的硬度、强度以及韧性等综合力学及机械能。
鳍部4的厚度沿后向叶片3的弧长方向自鳍部4两端向其中部逐渐递增,鳍部4的端部设有尖部5,并且尖部5呈非对称状结构,尖部5朝向后盖板2的一边的弧长大于其朝向前盖板1一边的弧长,并且鳍部4的最高点至其两端之间构成掠向倾角,后向叶片3与后盖板2的平面之间构成倾斜角,掠向倾角与倾斜角的关系为:α=kβ2(D2-D1),其中k为综合系数,α为掠向倾角,D2为后盖板2的外径,D1为前盖板1的进口内径,β2为倾斜角。
在本实施例中,依照风机的规格对掠向倾角的设置及其降噪效果如下:
实施例二:一种低损耗离心风机,还包括用于容纳叶轮组件的蜗壳,蜗壳上开设有进风口和出风口7,蜗壳内固定连接位于出风口7处的导流挡板13,导流挡板13倾斜设置于出风口7以使出风口7的口径逐渐递减,导流挡板13与蜗壳内壁之间填充有消音填充颗粒,蜗壳上可拆卸连接有位于进风口处的集流器8,集流器8呈中空的喇叭状结构,集流器8位于蜗壳内的一端形成有弹性翻边9,弹性翻边9贯穿前盖板1位于若干后向叶片3之间且与前盖板1的进口同轴设置,集流器8与蜗壳内壁之间设有缓冲组件,缓冲组件包括位于蜗壳内的撑部10以及消音部11,撑部10呈两端锥筒状结构,撑部10朝向前盖板1的端部设有抵触弹性翻边9的环部12,消音部11填充于撑部10与集流器8之间,其中,消音部11和消音填充颗粒采用1.5-2.3mm的塑料球与1.2-3.0mm的氧化硅陶瓷球依照蜗壳的容积比例混合而成。
参照风机空气动力试验按GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》标准进行测试,试验装置采用D型,即管道进口和管道出口。依据标准《GB/T2888-2008》,在距离风机1m处均匀布置6个声学传感器,并应用频谱仪采集风机周围6个测点的噪声数据,采集频率为20~20000Hz,并依照比例调整塑料球与氧化硅陶瓷球的比例设置实验组1、实验组2以及实验组3,其中对照标准组为未填充任何消音填物:
对风机运行的降噪噪音情况进行试验,试验方法如下:
对照组选择市面上设有导流挡板13等部件但为填充消音部11及消音填充颗粒的离心风机,且选用同型号、同功率的电机作为驱动离心叶轮转动的电机,并同一间隔间距的噪声测点进行噪音采集对比,实验数据如下:
实验组 | 转速(r/min) | 流量(m3/h) | 全压(Pa) | 功率kW | 降噪效果dB |
1 | 2900 | 307 | 835.81 | 1.5 | 3.07 |
2 | 2900 | 287 | 765.57 | 1.5 | 4.63 |
3 | 2900 | 299 | 892.36 | 1.5 | 3.25 |
综上所述,通过在撑部10与集流器8以及蜗壳之间填充消音部11,并在导流挡板13与蜗壳之间设置消音填充颗粒,能对风机的进风口和出风口7进行降噪,降低离心风机运行的噪音,并且结合叶轮组件中后向叶片3表面形成的鳍部4,能抑制离心风机的喘振现象,同时消除气流回流的现象,提高离心风机的工作效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种低损耗离心风机用叶轮组件,其特征在于:包括前盖板(1)、后盖板(2)以及位于前盖板(1)和后盖板(2)之间的若干后向叶片(3),所述后向叶片(3)为圆弧结构,所述后向叶片(3)的弧形凸面上设有若干沿后向叶片(3)弧长方向设置的鳍部(4),所述鳍部(4)用于抑制湍流猝发;
所述鳍部(4)的厚度沿后向叶片(3)的弧长方向自鳍部(4)两端向其中部逐渐递增,所述鳍部(4)的端部设有尖部(5);
所述尖部(5)呈非对称状结构,所述尖部(5)朝向后盖板(2)的一边的弧长大于其朝向前盖板(1)一边的弧长;
所述鳍部(4)的最高点至其两端之间构成掠向倾角,所述后向叶片(3)与后盖板(2)的平面之间构成倾斜角,所述掠向倾角与倾斜角的关系为:α=kβ2(D2-D1),其中k为综合系数,α为掠向倾角,D2为后盖板(2)的外径,D1为前盖板(1)的进口内径,β2为倾斜角。
2.根据权利要求1所述的低损耗离心风机,其特征在于:所述后向叶片(3)朝向若干后向叶片(3)环形阵列中心的一端设有弧部(6),所述弧部(6)的弧形凹面朝向后向叶片(3)的末端方向设置。
3.一种低损耗离心风机,采用如权利要求1-2任意一项的所述低损耗离心风机用叶轮组件,其特征在于:还包括用于容纳叶轮组件的蜗壳,所述蜗壳上设有进风口和出风口(7),所述蜗壳上可拆卸连接有位于进风口处的集流器(8),所述集流器(8)与蜗壳内壁之间设有缓冲组件。
4.根据权利要求3所述的低损耗离心风机,其特征在于:所述集流器(8)呈中空的喇叭状结构,所述集流器(8)位于蜗壳内的一端设有弹性翻边(9),所述弹性翻边(9)贯穿前盖板(1)位于若干后向叶片(3)之间且与前盖板(1)的进口同轴设置。
5.根据权利要求4所述的低损耗离心风机,其特征在于:所述缓冲组件包括位于蜗壳内的撑部(10)以及消音部(11),所述撑部(10)呈两端锥筒状结构,所述撑部(10)朝向前盖板(1)的端部设有抵触弹性翻边(9)的环部(12),所述消音部(11)填充于撑部(10)与集流器(8)之间。
6.根据权利要求5所述的低损耗离心风机,其特征在于:所述蜗壳内设有位于出风口(7)处的导流挡板(13),所述导流挡板(13)倾斜设置于出风口(7)以使出风口(7)的口径逐渐递减,所述导流挡板(13)与蜗壳内壁之间填充有消音填充颗粒。
7.根据权利要求6所述的低损耗离心风机,其特征在于:所述消音部(11)和消音填充颗粒采用1.5-2.3mm的塑料球与1.2-3.0mm的氧化硅陶瓷球依照蜗壳的容积比例混合而成。
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