CN204591801U - 一种高效低内阻的流体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效低内阻的流体机，包括外壳及设置在外壳内的叶轮，所述叶轮包括一流体型的流锥及设置在流锥上的叶片，所述叶片为一扭曲的流线型结构，其包括与叶轮的外圆切线或切面互成夹角的径向端头部及与叶轮端面互成夹角的轴向端头部，在相邻的叶片之间形成由叶轮轴向至径向的扭曲的通道，当叶轮顺时针转动时，流体从径向吸入，轴向排出；当叶轮逆时针转动时，流体从轴向吸入，径向排出；轴向端头部形成类似于轴流叶片结构，径向端头部形成类似与涡流叶片结构，本实用新型将二者结合形成一种高效低内阻的流体机，将流体机的效率提高至88%~95%左右。

Description

一种高效低内阻的流体机

技术领域

本实用新型涉及一种高效低内阻的流体机。

背景技术

风机和水泵的工作原理、结构相同，只是工作介质一个是空气，一个是液体。长期以来，我国风机、水泵一直采用二元流设计，实际生产出来的风机、水泵能达到的效率普遍较低。据某煤炭公司对148台主通风机的调查，运行效率在70%以上的占10%左右，运行效率低于55%占59%。某钢铁联合企业的调查，通风机的平均运行效率只有40%左右。某发电厂锅炉鼓引风机的最高运行效率只有67.5%，最低为45.2%。近些年由美籍华人吴仲华先生提出的三元流理论在风机、水泵上有所应用，理论上能达到的效率为88%，实际可达到的效率约75%~80%。本发明所提出的是N元流风机、水泵设计理论，实验证明，其效率在88%~95%左右。

我国风机、水泵占电网的容量为25%左右。根据2012年有关部门统计，我国总发电装机容量为11亿千瓦，据此推算，风机、水泵的总装机约为2.75亿千瓦，风机寿命按10年计算，平均每天运行按10小时，年运行300天，年耗量为8250亿千瓦，相当于5.2个三峡电站一年的发电量。如果N元流风机、水泵推广，年节电量约为1815~2227.5亿度电/年，平均节电量相当于1.27个三峡电站发电量。

风机、水泵的增长速度与GDP同步，我国当前的GDP增速约为7.5%，这意味着，每年我国需更换和新增的风机分别为0.275亿千瓦和0.206亿千瓦，合计0.48亿千瓦，市场规模约为721.9亿元/年，加上管道等附加工程，年市场规模约1500亿元左右。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种高效低内阻的流体机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高效低内阻的流体机，包括外壳及设置在外壳内的叶轮，所述叶轮包括一流体型的流锥及设置在流锥上的叶片，所述叶片为一扭曲的流线型结构，其包括与叶轮的外圆切线或切面互成夹角的径向端头部及与叶轮端面互成夹角的轴向端头部，在相邻的叶片之间形成由叶轮轴向至径向的扭曲的通道。

在叶轮前端还设置有集流器，该集流器两端开口，其一端与叶片的轴向端头部形成的开口对接，其另一端与外壳对接，形成流体通道。

所述叶轮上设置有整流罩，该整流罩上端开设有与集流器对接的开口。

所述整流罩的上端开口环形设置有密封槽，所述集流器的端部的开口能够扣入至该密封槽内，还可调整集流器的端部与密封槽槽底的间隙。

所述集流器的端部设置在整流罩的上端开口内侧或外侧。

所述叶片的轴向端头部与叶片的径向端头部具有重叠段，该重叠段将各个叶片连接形成一整体。

所述叶片外侧设置有加强筋。

所述流锥背部设置有用于与驱动转轴连接的连接轴套组件，该连接轴套组件与流锥为一体结构或分体结构。

所述叶轮由金属材料或塑料材料制成。

相邻的叶片的轴向端头部之间设置有短叶片。

所述外壳为琵琶形外壳或圆形外壳或U形外壳或半月形外壳或钢网矩形外壳或钢网圆形外壳或百叶窗式外壳。

本实用新型的有益效果是：一种高效低内阻的流体机，包括外壳及设置在外壳内的叶轮，所述叶轮包括一流体型的流锥及设置在流锥上的叶片，所述叶片为一扭曲的流线型结构，其包括与叶轮的外圆切线或切面互成夹角的径向端头部及与叶轮端面互成夹角的轴向端头部，在相邻的叶片之间形成由叶轮轴向至径向的扭曲的通道，当叶轮顺时针转动时，流体从径向吸入，轴向排出；当叶轮逆时针转动时，流体从轴向吸入，径向排出；轴向端头部形成类似于轴流叶片结构，径向端头部形成类似与涡流叶片结构，本实用新型将二者结合形成一种高效低内阻的流体机，将流体机的效率提高至88%~95%左右。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是传统涡流风机的结构示意图；

图2是本实用新型的安装示意图；

图3是本实用新型的叶轮结构示意图之一；

图4是本实用新型的叶轮结构示意图之二；

图5是本实用新型的叶轮结构示例一的结构示意图；

图6是本实用新型的叶轮结构示例二的结构示意图；

图7是本实用新型的叶轮结构示例三的结构示意图；

图8是本实用新型的叶轮结构示例四的结构示意图；

图9是本实用新型的叶轮结构示例五的结构示意图；

图10是本实用新型的叶轮的工作示意图；

图11是本实用新型的叶轮结构示例六的结构示意图；

图12是本实用新型的叶轮结构示例七的结构示意图；

图13是本实用新型的叶轮结构示例八的结构示意图；

图14是本实用新型的叶轮结构示例九的结构示意图；

图15是本实用新型的叶轮结构示例十的结构示意图；

图16是本实用新型的叶轮结构示例十一的结构示意图；

图17是本实用新型的琵琶形外壳的结构示意图；

图18是本实用新型的圆形外壳的结构示意图；

图19是本实用新型的U形外壳的结构示意图；

图20是本实用新型的半月形外壳的结构示意图；

图21是本实用新型的钢网矩形外壳的结构示意图；

图22是本实用新型的钢网圆形外壳的结构示意图；

图23是本实用新型的百叶窗式外壳的结构示意图；

图24是本实用新型的安装实施例一的结构示意图；

图25是本实用新型的安装实施例二的结构示意图；

图26是本实用新型的安装实施例三的结构示意图；

图27是本实用新型的图24、图25、图26的工作原理示意图；

图28是本实用新型的安装实施例四的结构示意图；

图29是本实用新型的安装实施例五的工作原理示意图之一；

图30是本实用新型的安装实施例五的工作原理示意图之二；

图31是本实用新型的安装实施例五的工作原理示意图之三。

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、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。

如图2所示，一种高效低内阻的流体机，包括外壳3及设置在外壳3内的叶轮2，应用时，该流体机设置在一机座8上，具体的，该机座8为一柜式功能箱，在该功能箱的任意一方设有功能柜门11，在门上设有门扣9、门锁10，机座8上设有电机12或联轴器与叶轮2连接。

所述叶轮2包括一流体型的流锥2.2及设置在流锥2.2上的叶片2.1，所述叶片2.1为一扭曲的流线型结构，其包括与叶轮2的外圆切线或切面互成夹角J1的径向端头部2.1.1及与叶轮2端面互成夹角J2的轴向端头部2.1.4，在相邻的叶片2.1之间形成由叶轮2轴向至径向的扭曲的通道，在相邻的叶片2.1的轴向端头部2.1.4之间设置有短叶片2.3，以起分流导流的作用，当叶轮顺时针转动时，流体从径向吸入，轴向排出；当叶轮逆时针转动时，流体从轴向吸入，径向排出；轴向端头部形成类似于轴流叶片结构，径向端头部形成类似与涡流叶片结构，本实用新型将二者结合形成一种高效低内阻的流体机，将流体机的效率提高至88%~95%左右。

如图3至图16，,在叶轮2前端可设置有集流器或采用无集流器；如图3至图14所示，在叶轮2前端设置有集流器，该集流器两端开口，其一端与叶片2.1的轴向端头部2.1.4形成的开口对接，其另一端通过螺栓与外壳3对接，形成流体通道；如图15、图16，所述叶片2.1的轴向端头部2.1.4与叶片2.1的径向端头部2.1.1具有重叠段2.1.7，该重叠段2.1.7将各个叶片2.1连接形成一整体，此时无需配置集流器也可形成流体通道，如图16所示，为加强叶片2.1的结构强度，在所述叶片2.1外侧设置有加强筋2.1.8。

如图3、图6至图14及图24中所示，在所述整流罩2.4的上端开口环形设置有密封槽2.4.2，所述集流器的端部的开口能够扣入至该密封槽2.4.2内，如图24中所示，在图24中，该集流器4.2为圆筒状结构，其端部插入至密封槽2.4.2内形成U形曲线通道，通过调节集流器4.2的端部与密封槽2.4.2槽底的间隙BB1可以使回流流体量降低。

在图2、图5、图26、图28、图31中，提供集流器的另外一种安装方式，此时，所述集流器的端部设置在整流罩2.4的上端开口内侧或外侧，形成内置式集流器4.1或外罩式集流器4，此时，在集流器与叶轮的接合端设有密封法兰4.1.1，以提高密封性能。

所述流锥2.2背部设置有用于与驱动转轴连接的连接轴套组件，该连接轴套组件与流锥2.2为一体结构或分体结构，所述叶轮2由金属材料或塑料材料制成；如图7所示，图7是一种采用整体金属结构的叶轮示意图，金属轴套2.7.1上设有卸装螺丝孔2.9，整流罩2.4、流锥2.2、承板2.6.3为一体铸造；如图8所示，图8是金属分体式的叶轮的示意图，分体轴套2.7.2设在承板2.6.3中心，下端设有法兰2.7.3用铆钉或螺栓2.10与分体承板2.6.3连接，分体轴套2.7.2中心设有轴孔2.7.4.1，在轴孔2.7.4.1内壁设有键槽2.7.4，分体轴套2.7.2上端与流锥2.2中心连接，分体承板2.6.3与流锥2.2用焊点固定，分体承板2.6.3与流锥2.2的焊点2.6.5处设有焊接工艺凹口2.6.4，焊接时将其填满，叶片2.1分别用焊点2.2.1与整流罩2.4、流锥2.2焊接固定；如图9所示，图9是金属分体式的叶轮的第二种实施方案的示意图，在承板2.6.3中心设叶轮盘2.13，叶轮盘2.13中心设有键槽2.13.1及轴孔2.13.2，叶轮盘2.13通过铆钉或螺栓2.10与承板2.6.3连接固定，承板2.6.3用焊点与流锥2.2固定，同心焊环中心设有螺纹。

进一步，叶轮2还可根据具体使用场合的需要设计为低压、中压、高压叶轮；低压叶轮的设计如图11所示，流锥螺栓5.4与椎体弧线R2、R3以及整流罩2.4形成的宽度S3与叶轮侧面开口高度S4大致相等；中压叶轮的设计如图12、图13所示，流锥螺栓5.5、5.6与椎体弧线R4、R5以及整流罩2.4形成的宽度S5略小于叶轮侧面开口高度S6；高压叶轮的设计如图14所示，流锥螺栓5.7与椎体弧线R6、R7以及整流罩2.4形成的宽度S7远小于叶轮侧面开口高度S8。

进一步，在实施过程中，本实用新型还可设置为防腐蚀型的叶轮，如图5中所示，一种防腐蚀叶轮，在非金属轴套2.7内设有金属轴套2.8，金属轴套2.8底部设有非金属防腐挡层2.6.1，金属轴套2.8中心设有轴孔2.8.1及键槽2.8.2，在金属轴套2.8外圆上设有凹槽2.8.3以便浇注后金属轴套2.8与非金属轴套2.7固定，子啊金属轴套的轴孔2.8.1上方设有卸装螺纹2.8.4，上方设有非金属流锥螺栓帽，非金属流锥螺栓帽上设装配孔5.2，非金属流锥螺栓帽下方设有螺栓5.3，以便叶轮装配后通过该螺栓将叶轮固定在动力轴上。

在本实用新型中，外壳3可根据使用场合的需要设置为琵琶形外壳3.1、圆形外壳3.2、U形外壳3.3、半月形外壳3.4、钢网矩形外壳3.5、钢网圆形外壳3.6、百叶窗式外壳3.7。

如图17所示，琵琶形外壳3.1，在围板3.1.4的一端设有壳前板3.1.1，在壳前板3.1.1上设有集流器定位螺母3.1.1.1、集流器固定螺母3.1.1.3、集流器安装孔3.1.1.2，在围板的另一端设有壳后板3.1.2，在壳后板上设有轴孔或电机安装孔3.1.2.2及电机固定孔3.1.2.1；此外，圆形外壳3.2如图18中所示；U形外壳3.3如图19在锯片们过所示，半月形外壳3.4如图20中所示。

如图21所示，钢网矩形外壳3.5，其包括有前板3.5.3、后板3.5.6，前板、后板通过螺栓套3.5.2、底板3.5.4连接，在前板、后板左侧、右侧及上方均设有钢网网3.5.7，并分别用前压条3.5.1、后压条3.5.8、螺栓套3.5.9把钢网网3.5.7固定在前板3.5.3、后板3.5.6上，在前板上设有集流器孔3.5.3.2、集流器固定螺母3.5.3.2，在后板上设有轴孔3.5.6.2、电机固定孔3.5.6.1，在底板3.5.4上设有法兰3.5.5；此外，钢网圆形外壳3.6如图22所示；百叶窗式外壳3.7如图23所示，该百叶窗式外壳3.7包括外壳板3.7.8、左、右两侧分别设有左百叶片3.7.1、右百叶片3.7.6。

安装实施例一

如图24所示，本实用新型的具体安装实施例一，采用如图17所示的琵琶形外壳3.1，将图9所示的叶轮用螺栓2.12固定在电机2.13.3的轴上，圆筒形的集流器4.2的一端插入密封槽2.4.2内，调节叶轮2在电机轴上的位置使叶轮2不发生摩擦为止，再用螺栓2.12将叶轮2固定，在壳前板3.1.1内侧设有集流器支承板3.1.1.4，集流器4.2通过集流器法兰4.2.1、螺栓套4.3固定在集流器支承板3.1.1.4上，电机底座固定在机座8上，电机法兰与壳后板3.1.2相连接。

安装实施例二

如图25所示，本实用新型的具体安装实施例二，为一种无集流器的流体机，采用如图17所示的琵琶形外壳3.1，将图9所示的叶轮用螺栓12固定在电机2.13.3的轴上，电机2.13.3的轴上设有垫片2.13.3.1，在壳前板3.1.3上设有盖板3.1.4，通过螺栓12调节叶轮2在电机轴上的位置，可增长或减少整流罩2.4与盖板3.1.4之间的配合间隙BB2，螺栓12同时是叶轮的拆卸螺栓。

安装实施例三

如图26所示，本实用新型的具体安装实施例三，采用如图17所示的琵琶形外壳3.1，该流体机的整流罩2.4不设置密封槽2.4.2，内置式集流器4.1或外罩式集流器4安装在整流罩2.4内侧或外侧，琵琶形外壳3.1的壳前板3.1.3处设有凹台3.1.6及凹板3.1.7，内置式集流器4.1或外罩式集流器4的前端安装固定在凹板3.1.7上。

安装实施例一、安装实施例二、安装实施例三的工作流程：图24的C向、图25的D向、图26的D向如图27所示，当叶轮2顺时针转动时，流体从轴向吸入，径向排出，当叶轮2逆时针转动时，流体从径向吸入，轴向排出；如图23所示的安装实施例三，当从轴向吸入工作时，采用内置式集流器4.1，当从径向吸入工作时采用外罩式集流器4.1。

安装实施例四

如图28所示，采用图21所示的钢网矩形外壳3.5或图22所示的钢网圆形外壳3.6，叶轮2被钢网3.5.7包裹在壳前、后板之间，流体机工作时，流体即可从左、右、上三个方向吸入，从轴向排出，反转时，则从轴向吸入，再从左、右、上三个方向排出。

安装实施例五

如图29至图31所示，采用图23所示的百叶窗式外壳3.7，如图29，当叶轮顺时针旋转时，流体从前轴向吸入，并分别从叶轮的径向甩出，通过百叶片从左右两侧排出，百叶片3.7.6设计成x2端的长度大于x1端，当流体作用于叶片时，由于x1的端面受到的作用力小于x2端的作用力，x2端被抬起打开百叶片；流体机停止工作时，由于x2端长度大于x1端，依靠x2、x1的不对称重力作用封闭百叶片，如图30、图31所示，当叶轮逆时针转动时，流体分别从左右两侧通过百叶片吸入，从前轴向端排出.

以上对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，当然，本实用新型还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种高效低内阻的流体机，包括外壳及设置在外壳内的叶轮，其特征在于：所述叶轮包括一流体型的流锥及设置在流锥上的叶片，所述叶片为一扭曲的流线型结构，其包括与叶轮的外圆切线或切面互成夹角的径向端头部及与叶轮端面互成夹角的轴向端头部，在相邻的叶片之间形成由叶轮轴向至径向的扭曲的通道。

2.根据权利要求1所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：在叶轮前端还设置有集流器，该集流器两端开口，其一端与叶片的轴向端头部形成的开口对接，其另一端与外壳对接，形成流体通道。

3.根据权利要求2所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述叶轮上设置有整流罩，该整流罩上端开设有与集流器对接的开口。

4.根据权利要求3所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述整流罩的上端开口环形设置有密封槽，所述集流器的端部的开口能够扣入至该密封槽内，还可调整集流器的端部与密封槽槽底的间隙。

5.根据权利要求3所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述集流器的端部设置在整流罩的上端开口内侧或外侧。

6.根据权利要求1所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述叶片的轴向端头部与叶片的径向端头部具有重叠段，该重叠段将各个叶片连接形成一整体。

7.根据权利要求6所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述叶片外侧设置有加强筋。

8.根据权利要求1所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述流锥背部设置有用于与驱动转轴连接的连接轴套组件，该连接轴套组件与流锥为一体结构或分体结构。

9.根据权利要求1或8所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述叶轮由金属材料或塑料材料制成。

10.根据权利要求1所述的一种高效低内阻的流体机，其特征在于：所述外壳为琵琶形外壳或圆形外壳或U形外壳或半月形外壳或钢网矩形外壳或钢网圆形外壳或百叶窗式外壳。