CN216306315U - 高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列，该系列中的离心叶轮包括6～10个叶片组，分流叶片轮缘曲线与主叶片轮缘曲线的长度的比值为0.59～0.77,分流叶片轮毂曲线与主叶片轮毂曲线的长度的比值为0.63～0.83，主叶片包角为57°～90°且入口安装角为25°～42°，主叶片和分流叶片出口安装角为25°～37°且出口前倾角8°～40°，出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.06～0.08，与传统叶轮相比，上述叶轮的气动性能得到大幅度提升，设计点绝热效率可以达到94％，且高效率变负荷宽、载荷波动小，转子运转更安全、稳定，解决了大流量、小压比离心叶轮设计时与气浮轴承的匹配问题。

Description

高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列

技术领域

本实用新型涉及气体压缩技术领域，具体涉及一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列。

背景技术

每年鼓风机、压缩机、泵等设备的用电量约占当年发电量的三分之一，提高上述设备的能效，将直接降低企业用电支出和碳排放指标。在化工、污水处理、水泥等领域，罗茨风机应用十分广泛，由于其能效低、噪声大、存在油污染，已不能满足国家节能减排及用户的使用需求。气浮直驱鼓风机具有能效高、近零摩擦、无油润滑、体积小等优点，被认为是替换传统罗茨风机的下一代高性能设备。

然而，气浮轴承的工作特性要求离心叶轮工作转速满足在1.6万转每分钟至12万转每分钟的范围内，对于大流量、小压比叶轮设计时，设计转速往往低于气浮轴承最低转速的约束，因此需要采用提高比转速的方案适当提升离心叶轮的工作转速。同时达到相同压比，采用高比转速设计可以提升叶栅的通流能力、降低离心叶轮的轮盘尺寸，使整机结构更加紧凑，提高设备加工的经济性，降低设备使用时对空间的要求。

现有离心叶轮设计技术，针对大流量、小压比工况采用相对较高转速设计离心叶轮时会增加叶栅内的旋涡损失和载荷波动，降低了叶栅的通流效率和转子稳定性，增大了轴承系统发生损坏或整机事故的概率。如何针对大流量、小压比工况设计高效率高比转速离心叶轮，使之达到气浮轴承使用范围，满足气动及强度和转子稳定性的要求，成为气浮直驱鼓风机企业亟待解决的难题。

发明内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列，所述高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列中的离心叶轮包括6至10个叶片组，每一叶片组包括一个主叶片1和一个分流叶片2，所述分流叶片2的轮缘曲线长度与主叶片1的轮缘曲线长度的比值小于等于 0.77且大于等于0.59，所述分流叶片2的轮毂曲线长度与主叶片1 的轮毂曲线长度的比值小于等于0.83且大于等于0.63。

所述离心叶轮的子午面上分流叶片2的轮缘曲线长度与其轮毂曲线的长度比值小于等于0.66且大于等于0.42。

所述离心叶轮由叶片前缘至叶片尾缘正交通流面积先增大后减小，最大正交通流面积在40％～60％相对位置处，最小面积位于尾缘出口且最小通流面积与最大通流面积比值范围为0.61～0.86。

所述主叶片1的包角为57°～90°。

所述主叶片1入口安装角为25°～42°。

所述主叶片1和分流叶片2出口安装角为25°～37°。

所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线和轮缘曲线为贝塞尔曲线或 beta样条曲线。

所述离心叶轮的主叶片1和分流叶片2出口前倾角8°～40°。

所述离心叶轮出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.06～0.08。

所述离心叶轮的子午面上轮缘曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮缘出口处角度为51°～75°,所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮毂出口处角度为78°～100°。

所述离心叶轮的轮缘曲线上各点的曲率曲线和轮毂曲线上相对应相同弧长百分比各点的曲率曲线的最大差值位于100％弧长即叶轮出口位置处，且最大差值在0.002～0.022之间。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出了一种造价低、气动效率高的高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列，该叶型具有可在大流量、小压比工况仍可以以相对较高的转速运行，且可有效降低离心叶轮叶栅内的旋涡损失和载荷波动，叶轮设计点的绝热效率可以达到94.0％，且有较宽范围的高效率变负荷能力，转子运转更加稳定，避免了应用传统高比转速叶型时载荷波动过大引起的轴承系统损坏或整机事故的发生。本实用新型提出的针对大流量、小压比工况设计高效率高比转速离心叶轮，工作转速范围可与气浮轴承进行良好匹配，满足气动及强度和转子稳定性的要求，将为大流量、小压比工况的气浮鼓风机替代高能耗的罗茨风机提供了坚实的技术支撑，为节能减排事业做出了一份贡献。

附图说明

图1是本实用新型高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列的一个离心叶轮的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，所述高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列的离心叶轮包括6至10个叶片组，每一叶片组包括一个主叶片1和一个分流叶片2，所述分流叶片2的轮缘曲线长度与主叶片1的轮缘曲线长度的比值小于等于0.77且大于等于0.59，所述分流叶片2的轮毂曲线长度与主叶片1的轮毂曲线长度的比值小于等于0.83且大于等于0.63。

作为本实用新型的优选实施方式，所述离心叶轮的子午面上分流叶片2的轮缘曲线长度与其轮毂曲线的长度比值小于等于0.66且大于等于0.42。

作为本实用新型的优选实施方式，所述离心叶轮由叶片前缘至叶片尾缘正交通流面积先增大后减小，最大正交通流面积在40％～60％相对位置处，最小面积位于尾缘出口且最小通流面积与最大通流面积比值范围为0.61～0.86。

作为本实用新型的优选实施方式，所述主叶片1的包角为57°～ 90°。

作为本实用新型的优选实施方式，所述主叶片1入口安装角为 25°～42°。

作为本实用新型的优选实施方式，所述主叶片1和分流叶片2出口安装角为25°～37°。

作为本实用新型的优选实施方式，所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线和轮缘曲线为贝塞尔曲线或beta样条曲线。

作为本实用新型的优选实施方式，所述离心叶轮的主叶片1和分流叶片2出口前倾角8°～40°。

作为本实用新型的优选实施方式，所述离心叶轮出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.06～0.08。

作为本实用新型的优选实施方式，所述离心叶轮的子午面上轮缘曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮缘出口处角度为 51°～75°,所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮毂出口处角度为78°～100°。

作为本实用新型的优选实施方式，所述离心叶轮的轮缘曲线上各点的曲率曲线和轮毂曲线上相对应相同弧长百分比各点的曲率曲线的最大差值位于100％弧长即叶轮出口位置处，且最大差值在0.002～ 0.022之间。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列，其特征在于：所述高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列的离心叶轮包括6至10个叶片组，每一叶片组包括一个主叶片(1)和一个分流叶片(2)，所述分流叶片(2)的轮缘曲线长度与主叶片(1)的轮缘曲线长度的比值小于等于0.77且大于等于0.59，所述分流叶片(2)的轮毂曲线长度与主叶片(1)的轮毂曲线长度的比值小于等于0.83且大于等于0.63,所述离心叶轮的子午面上分流叶片(2)的轮缘曲线长度与其轮毂曲线的长度比值小于等于0.66且大于等于0.42,所述离心叶轮由叶片前缘至叶片尾缘正交通流面积先增大后减小，最大正交通流面积在40％～60％相对位置处，最小面积位于尾缘出口且最小通流面积与最大通流面积比值范围为0.61～0.86,所述主叶片(1)的包角为57°～90°,所述主叶片(1)入口安装角为25°～42°,所述主叶片(1)和分流叶片(2)出口安装角为25°～37°,所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线和轮缘曲线为贝塞尔曲线或beta样条曲线,所述离心叶轮的主叶片(1)和分流叶片(2)出口前倾角8°～40°,所述离心叶轮出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.06～0.08,所述离心叶轮的子午面上轮缘曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮缘出口处角度为51°～75°,所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮毂出口处角度为78°～100°,所述离心叶轮的轮缘曲线上各点的曲率曲线和轮毂曲线上相对应相同弧长百分比各点的曲率曲线的最大差值位于100％弧长即叶轮出口位置处，且最大差值在0.002～0.022之间。

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