CN117685249A - 一种带局部叶顶凹槽的斜流风机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及斜流风机技术领域，特别涉及一种带局部叶顶凹槽的斜流风机。该带局部叶顶凹槽的斜流风机具体包括：动叶，动叶叶顶设有凹槽、第一型线、第二型线和叶型中弧线，凹槽包括：第一轮廓线和第二轮廓线，第一轮廓线和第二轮廓线均为非均匀有理B样条曲线；第一控制点和第四控制点与第一轮廓线和第二轮廓线的连接点重合；第五控制点位于第二控制点与第一投影点的连线上；第六控制点位于第三控制点与第二投影点的连线上；第七控制点位于第二控制点与第三投影点的连线上；第八控制点位于第三控制点与第四投影点的连线上。本发明具有叶顶泄漏流量少，风机全压效率高的优点。

Description

一种带局部叶顶凹槽的斜流风机

技术领域

本发明涉及斜流风机技术领域，特别涉及一种带局部叶顶凹槽的斜流风机。

背景技术

斜流风机是介于轴流式风机和离心式风机之间的一种新型风机。它兼具轴流式的大流量系数、高效率和离心式的高压力系数、宽工作范围等优点，广泛应用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、建筑的通排风、管道加压送风，空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风。

由于斜流风机的广泛使用使得其在社会整体耗电量占比较大，因此提高其效率，降低流动损失具有重要的节能减排意义。

斜流风机依靠叶轮旋转做功产生升力来输送流体。为了避免工作时风机叶片和机匣壁面在相对运动中发生摩擦碰撞，在叶片和机匣之间存在一定的叶顶间隙。由于叶顶间隙的存在，工作时流体在叶片顶部压力面与吸力面的压力梯度下，翻过叶顶间隙形成叶顶泄漏流，损失了叶顶的部分做功能力。因此急需开发一种能够有效控制斜流风机叶顶泄漏流动的叶顶结构以符合节能减排政策，具有重要的社会意义和实际经济价值。

因此，针对现有技术的不足提供一种带局部叶顶凹槽的斜流风机。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，该装置具有解决流体翻过叶顶间隙形成叶顶泄漏流，降低风机全压效率的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，该斜流风机的动叶叶顶设有凹槽、第一型线、第二型线和叶型中弧线，所述凹槽包括：第一轮廓线和第二轮廓线，所述第一轮廓线和所述第二轮廓线均为非均匀有理B样条曲线；

第一型线，包括第一投影点和第二投影点；

第二型线，包括第三投影点和第四投影点；

叶型中弧线，包括第一控制点、第二控制点、第三控制点和第四控制点；

第一轮廓线，包括第五控制点和第六控制点；

第二轮廓线，包括第七控制点和第八控制点；

所述第一控制点和所述第四控制点与所述第一轮廓线和所述第二轮廓线的连接点重合；

所述第五控制点位于所述第二控制点与所述第一投影点的连线上；

所述第六控制点位于所述第三控制点与所述第二投影点的连线上；

所述第七控制点位于所述第二控制点与所述第三投影点的连线上；

所述第八控制点位于所述第三控制点与所述第四投影点的连线上。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述叶型中弧线还包括前缘点，所述第一控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的8％～12％，所述第四控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的55％～60％。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第二控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的23％～27％，所述第三控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的38％～43％。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第五控制点与所述第二控制点之间的距离为LS2，所述第二控制点处的翼型宽度为L2，LS2与L2的比值为0.15～0.4；

所述第七控制点与所述第二控制点之间的距离为LP2，LP2与L2的比值为0.05～0.2；

所述第二控制点、所述第五控制点、所述第七控制点、所述第一投影点、及所述第三投影点呈直线。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第六控制点与所述第三控制点之间的距离为LS3，所述第三控制点处翼型宽度为L3，LS3与L3的比值为0.2～0.45；

所述第八控制点与所述第三控制点之间的距离为LP3，LP3与L3的比值为0.08～0.23；

所述第三控制点、所述第六控制点、所述第八控制点、所述第二投影点、及所述第四投影点呈直线。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述凹槽的深度为Hc，还包括叶匣，所述叶匣与所述动叶叶顶的间隙为Hs，Hc与Hs的比值为0.75～1.4。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述叶型中弧线还包括尾缘点，所述前缘点和所述尾缘点均与所述第一型线和所述第二型线的连接点重合。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第一型线为吸力面型线，所述第二型线为压力面型线。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第一轮廓线为吸力面侧轮廓线，所述第二轮廓线为压力面侧轮廓线。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括后置导叶，所述后置导叶位于所述动叶后端。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的带局部叶顶凹槽的斜流风机中，通过在动叶叶顶进行切削等加工方式设置凹槽，凹槽包括采用非均匀有理B样条曲线的第一轮廓线和第二轮廓线，在凹槽处设置第一控制点、第四控制点、第五控制点、第六控制点、第七控制点和第八控制点，减弱动叶叶顶的泄漏流，保证倾斜风机全压效率。本带局部叶顶凹槽的斜流风机，具有解决流体翻过叶顶间隙形成叶顶泄漏流，降低风机全压效率的特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是本发明局部叶顶凹槽的截面示意图；

图2是本发明带局部叶顶凹槽的斜流风机的剖面示意图；

图3是本发明带局部叶顶凹槽的斜流风机中动叶的立体结构示意图；

图4是本发明带局部叶顶凹槽的斜流风机的立体机构示意图；

图5是本发明带局部叶顶凹槽的斜流风机与原斜流风机的流量-全压曲线对比图；

图6是本发明带局部叶顶凹槽的斜流风机与原斜流风机的流量-全压效率曲线对比图。

图中：

1、动叶；2、凹槽；3、第一型线；4、第二型线；5、叶型中弧线；6、第一轮廓线；7、第二轮廓线；8、叶匣；9、后置导叶；10、第一投影点；11、第二投影点；12、第三投影点；13、第四投影点；14、第一控制点；15、第二控制点；16、第三控制点；17、第四控制点；18、第五控制点；19、第六控制点；20、第七控制点；21、第八控制点；22、前缘点；23、尾缘点。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1至图6，一种带局部叶顶凹槽2的斜流风机，包括动叶1，动叶1叶顶设有凹槽2、第一型线3、第二型线4和叶型中弧线5；所述第一型线3为吸力面型线，所述第二型线4为压力面型线；所述第一轮廓线6为吸力面侧轮廓线，所述第二轮廓线7为压力面侧轮廓线。还包括后置导叶9，所述后置导叶9位于所述动叶1后端。气流的流动方向为从进口处进入动叶1，经与动叶1相互作用能量增加之后流向后置导叶9进行扩压降速，进一步提升整机的效率，最后气流从后置导叶9的尾部流出。

在一个实施例中，所述凹槽2包括：第一轮廓线6和第二轮廓线7，所述第一轮廓线6和所述第二轮廓线7均为非均匀有理B样条曲线；第一型线3包括第一投影点10和第二投影点11；第二型线4包括第三投影点12和第四投影点13；叶型中弧线5包括第一控制点14、第二控制点15、第三控制点16和第四控制点17；第一轮廓线6包括第五控制点18和第六控制点19；第二轮廓线7包括第七控制点20和第八控制点21；所述第一控制点14和所述第四控制点17与所述第一轮廓线6和所述第二轮廓线7的连接点重合；所述第五控制点18位于所述第二控制点15与所述第一投影点10的连线上；所述第六控制点19位于所述第三控制点16与所述第二投影点11的连线上；所述第七控制点20位于所述第二控制点15与所述第三投影点12的连线上；所述第八控制点21位于所述第三控制点16与所述第四投影点13的连线上。

其中，通过在动叶1叶顶进行切削等加工方式设置凹槽2，凹槽2包括采用非均匀有理B样条曲线的第一轮廓线6和第二轮廓线7，在凹槽2处设置第一控制点14、第四控制点17、第五控制点18、第六控制点19、第七控制点20和第八控制点21，减弱动叶1叶顶的泄漏流，保证倾斜风机全压效率。本带局部叶顶凹槽2的斜流风机，具有解决流体翻过叶顶间隙形成叶顶泄漏流，降低风机全压效率的特点。

在一个实施例中，所述叶型中弧线5还包括尾缘点23，所述前缘点22和所述尾缘点23均与所述第一型线3和所述第二型线4的连接点重合。

实施例1

动叶1半径为500mm，动叶1叶片数为8，后置导叶9半径为505mm,导叶叶片数为9，叶顶间隙为5mm。

在实施例1中，所述叶型中弧线5还包括前缘点22，所述第一控制点14与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的10％，所述第四控制点17与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的58％。所述第二控制点15与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的25％，所述第三控制点16与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的40％。

在实施例1中，所述第五控制点18与所述第二控制点15之间的距离为LS2，所述第二控制点15处的翼型宽度为L2，LS2与L2的比值为0.35；所述第七控制点20与所述第二控制点15之间的距离为LP2，LP2与L2的比值为0.08；所述第二控制点15、所述第五控制点18、所述第七控制点20、所述第一投影点10、及所述第三投影点12呈直线。

在实施例1中，所述第六控制点19与所述第三控制点16之间的距离为LS3，所述第三控制点16处翼型宽度为L3，LS3与L3的比值为0.4；所述第八控制点21与所述第三控制点16之间的距离为LP3，LP3与L3的比值为0.1；所述第三控制点16、所述第六控制点19、所述第八控制点21、所述第二投影点11、及所述第四投影点13呈直线。

在实施例1中，所述凹槽2的深度为Hc，还包括叶匣8，所述叶匣8与所述动叶1叶顶的间隙为Hs，Hc与Hs的比值为1.1。

实施例2

动叶1半径为351.5mm，动叶1叶片数为8，后置导叶9半径为355mm，导叶叶片数为11，叶顶间隙3.5mm。

在实施例2中，所述叶型中弧线5还包括前缘点22，所述第一控制点14与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的8％，所述第四控制点17与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的55％。所述第二控制点15与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的23％，所述第三控制点16与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的38％。

在实施例2中，所述第五控制点18与所述第二控制点15之间的距离为LS2，所述第二控制点15处的翼型宽度为L2，LS2与L2的比值为0.15；所述第七控制点20与所述第二控制点15之间的距离为LP2，LP2与L2的比值为0.05；所述第二控制点15、所述第五控制点18、所述第七控制点20、所述第一投影点10、及所述第三投影点12呈直线。

在实施例2中，所述第六控制点19与所述第三控制点16之间的距离为LS3，所述第三控制点16处翼型宽度为L3，LS3与L3的比值为0.2；所述第八控制点21与所述第三控制点16之间的距离为LP3，LP3与L3的比值为0.08；所述第三控制点16、所述第六控制点19、所述第八控制点21、所述第二投影点11、及所述第四投影点13呈直线。

在实施例2中，所述凹槽2的深度为Hc，还包括叶匣8，所述叶匣8与所述动叶1叶顶的间隙为Hs，Hc与Hs的比值为0.75。

实施例3

动叶1半径为250mm，动叶1叶片数为7，后置导叶9半径为252.5mm，导叶叶片数为9，叶顶间隙2.5mm。

在实施例3中，所述叶型中弧线5还包括前缘点22，所述第一控制点14与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的12％，所述第四控制点17与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的60％。所述第二控制点15与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的27％，所述第三控制点16与所述前缘点22之间的距离为所述叶型中弧线5长度的43％。

在实施例3中，所述第五控制点18与所述第二控制点15之间的距离为LS2，所述第二控制点15处的翼型宽度为L2，LS2与L2的比值为0.4；所述第七控制点20与所述第二控制点15之间的距离为LP2，LP2与L2的比值为0.2；所述第二控制点15、所述第五控制点18、所述第七控制点20、所述第一投影点10、及所述第三投影点12呈直线。

在实施例3中，所述第六控制点19与所述第三控制点16之间的距离为LS3，所述第三控制点16处翼型宽度为L3，LS3与L3的比值为0.45；所述第八控制点21与所述第三控制点16之间的距离为LP3，LP3与L3的比值为0.23；所述第三控制点16、所述第六控制点19、所述第八控制点21、所述第二投影点11、及所述第四投影点13呈直线。

在实施例3中，所述凹槽2的深度为Hc，还包括叶匣8，所述叶匣8与所述动叶1叶顶的间隙为Hs，Hc与Hs的比值为1.4。

根据图5-图6中可以得出，通过在原型斜流风机动叶1叶顶处进行局部凹槽2处理，风机最大全压提升0.9％，最高全压效率在明显超过GB19761-2020一级能效的基础上提升0.6％。

本发明所述的带局部叶顶凹槽的斜流风机的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，该斜流风机的动叶叶顶设有凹槽、第一型线、第二型线和叶型中弧线，所述凹槽包括：第一轮廓线和第二轮廓线，所述第一轮廓线和所述第二轮廓线均为非均匀有理B样条曲线；

第一型线，包括第一投影点和第二投影点；

第二型线，包括第三投影点和第四投影点；

叶型中弧线，包括第一控制点、第二控制点、第三控制点和第四控制点；

第一轮廓线，包括第五控制点和第六控制点；

第二轮廓线，包括第七控制点和第八控制点；

所述第一控制点和所述第四控制点与所述第一轮廓线和所述第二轮廓线的连接点重合；

所述第五控制点位于所述第二控制点与所述第一投影点的连线上；

所述第六控制点位于所述第三控制点与所述第二投影点的连线上；

所述第七控制点位于所述第二控制点与所述第三投影点的连线上；

所述第八控制点位于所述第三控制点与所述第四投影点的连线上。

2.根据权利要求1所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述叶型中弧线还包括前缘点，所述第一控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的8％～12％，所述第四控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的55％～60％。

3.根据权利要求1或2所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述第二控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的23％～27％，所述第三控制点与所述前缘点之间的距离为所述叶型中弧线长度的38％～43％。

4.根据权利要求1所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述第五控制点与所述第二控制点之间的距离为LS2，所述第二控制点处的翼型宽度为L2，LS2与L2的比值为0.15～0.4；

所述第七控制点与所述第二控制点之间的距离为LP2，LP2与L2的比值为0.05～0.2；

所述第二控制点、所述第五控制点、所述第七控制点、所述第一投影点、及所述第三投影点呈直线。

5.根据权利要求1或4所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述第六控制点与所述第三控制点之间的距离为LS3，所述第三控制点处翼型宽度为L3，LS3与L3的比值为0.2～0.45；

所述第八控制点与所述第三控制点之间的距离为LP3，LP3与L3的比值为0.08～0.23；

所述第三控制点、所述第六控制点、所述第八控制点、所述第二投影点、及所述第四投影点呈直线。

6.根据权利要求1所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述凹槽的深度为Hc，还包括叶匣，所述叶匣与所述动叶叶顶的间隙为Hs，Hc与Hs的比值为0.75～1.4。

7.根据权利要求3所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述叶型中弧线还包括尾缘点，所述前缘点和所述尾缘点均与所述第一型线和所述第二型线的连接点重合。

8.根据权利要求1所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述第一型线为吸力面型线，所述第二型线为压力面型线。

9.根据权利要求1所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，所述第一轮廓线为吸力面侧轮廓线，所述第二轮廓线为压力面侧轮廓线。

10.根据权利要求1所述的一种带局部叶顶凹槽的斜流风机，其特征在于，还包括后置导叶，所述后置导叶位于所述动叶后端。