CN2603867Y - 掠倾叶片对旋式轴流通风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种掠倾叶片对旋式轴流通风机，包括集流器、第I级主机、第II级主机和扩压器，第I级主机和第II级主机分别设有消声外壳、叶轮和电机，其叶轮叶片的截面重心连线顺着叶轮旋转方向和逆着叶轮进风方向倾斜。通过改善叶轮叶片的空间型线，消除了在叶片顶部区域产生的涡流区，在降低风机运行噪声的同时提高了运行效率，是一种理想的对旋式轴流通风机。

Description

掠倾叶片对旋式轴流通风机

技术领域

本实用新型涉及一种改进的对旋式轴流通风机，为通风机械。

背景技术

我国矿山、隧道和煤矿广泛采用对旋式轴流局部通风机，如专利号为99258206的双速电动机驱动的对旋风机，它的优点是压力系数高，送风距离长，对于较长的独头巷道掘进通风特别适用，尤其是在煤矿大量采用。

对旋式轴流局部通风机包括集流器、第I级主机、第II级主机和扩压器，它们之间均采用螺栓连接。集流器由集流筒、导流罩和1段消声筒组成，其主要作用是为第I级主机创造良好的进气条件，降低风机入口的局部阻力损失，同时兼起风机前消声器的作用；第I级主机由消声外壳、第I级叶轮、第I级电机组成，第II级主机由消声外壳、第II级叶轮、第II级电机组成。第I、II级叶轮靠近安装，分别由第I、II级电机拖动，互为反向旋转。从集流器端轴向流入第I级主机的风流，经第I级叶轮加速后气流方向朝其旋转方向发生偏转流入第II级主机，再经第II级叶轮加速后气流方向发生反向偏转，几乎沿轴向流入扩压器；扩压器由1段消声筒、导流罩和扩压出口组成，其主要作用是扩压，使从第II级主机流出的气流的动压尽可能转化为静压，提高风机的做功能力，同时兼起后消声器的作用。

但在实际应用中，这种对旋轴流式局部通风机产品的致命缺陷就是运行噪声太高，出口噪声一般都在98dB(A)以上，全压效率绝大多数在80％以下，这距国家规定的双“85”指标，即：风机的全压效率在85％以上，运行噪声在85dB(A)以下，还相差甚远。导致这种问题的主要原因就是该风机的叶轮叶片结构型式不合理，它们所采用的叶片，无论是机翼形，还是圆弧板形，各个截面的重心连线都落在同一条径向线上，而对旋轴流式局部通风机的叶轮转速几乎都是2950r/min，导致叶片的圆周线速度都很高，气流在这种结构的叶片流道中流动时，在叶片顶部区域很容易产生旋转失速形成涡流，从而增加风机的运行噪声，同时涡流的产生也会较多的降低风机的效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种掠倾叶片对旋式轴流通风机，噪声低，运行效率高。

本实用新型所述的掠倾叶片对旋式轴流通风机，包括集流器、第I级主机、第II级主机和扩压器，第I级主机和第II级主机分别设有消声外壳、叶轮和电机，其叶轮叶片截面的重心连线顺着叶轮旋转方向倾斜。

经研究试验，倾斜角度以10°～40°度角为最好。

如再将叶轮叶片截面的重心连线设计成逆着叶轮进风方向倾斜，效果会更加好，一般其倾斜角度为5°～30°适宜。

第I级主机和第II级主机的叶轮叶片截面的重心连线的倾斜角度可以相同，也可以不相同，一般地，相同时，效果好一些。

叶轮叶片可制成机翼形、锻制准机翼形和圆弧板形，材质为各种金属材料。

具体情况和原理介绍如下：

关于掠、倾式叶片，从轮毂表面至叶片顶面之间采用若干个假想的同心圆柱面，可以将每个叶片切割成若干个截面，各个截面均有一个几何形心，亦叫重心，它们均分布在同一条直线上，以下简称重心连线，使这条重心连线顺着叶轮旋转方向倾斜某一个角度所制出的叶片便为前掠式叶片；将这条重心连线逆着叶轮进风方向倾斜某一个角度所制出的叶片即为前倾式叶片。

由于现有对旋轴流式局部通风机绝大多数都采用全面消声结构，机壳内壁为穿孔板，与机壳外壁的夹层内填装吸声材料，而电机固定筒采用不穿孔的板，其表面的光滑度要比机壳内壁面高得多。当风流从第I级主机中通过时，其流速沿轴向的分布是靠近机壳内壁面处亦即第I级叶片顶部低，而靠近电机固定筒表面处亦即第I级叶片根部高。已有技术的叶片重心连线是径向的，这样以来就是叶片根部接触风流的强度大，而叶片顶部接触风流的强度小，由于叶片顶部的做功能力比根部要大得多，而其风流补给量又比根部少，这样就在叶片顶部造成较大的涡流区，其在增加噪声的同时降低了风机的效率。本实用新型第I级叶轮叶片为前倾式，就能使其叶顶、叶根几乎同时接触风流且接触强度也是均衡的，因此在叶顶就不产生涡流区，就能在降低噪声的同时提高风机的效率；再者已有技术叶片的重心连线是径向的，且绝大多数对旋式风机的叶轮转速均为2950r/min，有的风机叶轮的圆周线速度高达120m/s，这样在叶片顶部有时会出现气流跟不上叶片的旋转而在其背风面产生涡流区，其同样是在增加风机噪声的同时降低了效率。本实用新型第I级叶轮叶片为前掠式，在任意两块叶片之间气流的离心力作用到向旋转方向掠出的叶片迎风面上，会产生一个垂直于叶片重心连线指向另一块叶片背风面的反力，当出现气流跟不上叶片旋转的情况时，这个反力就能限制其与叶片顶部背风面之间产生分离即涡流区，同样是在降低噪声的同时提高风机的效率；还有就是掠倾式叶片的长度(重心连线的长度)比径向式叶片的为大，因叶片顶部涡流区的径向厚度一般来讲是个定值，它所占叶片长度的比率要比径向式叶片小，也就是说掠倾式叶片的有效长度大，相对涡流阻力损失小，有效做功能力强，故而风机的效率高。第II级主机的结构型式与第I级相同，两级法兰之间连接严密可靠不存在漏风，根据风流的连续性原理，风流在第II级叶轮中的流动状态与第I级是相同的，故而第II级叶轮采用掠倾式叶片降低噪声提高风机效率的作用机理，与第I级的完全相同，这里不再赘述。

本实用新型对旋式轴流通风机通过对叶轮叶片进行改进，消除了在叶片顶部区域产生的涡流区，在降低风机运行噪声的同时提高了运行效率，是一种理想的对旋式轴流通风机。

附图说明

图1是本实用新型一实施例结构示意图。

图2是第I级叶轮的主视剖面图；

图3是第I级叶轮顶部一个叶片的俯视图；

图4是第I级叶轮顶部一个叶片的放大截面分布图；

图5是第II级叶轮的主视剖面图；

图6是第II级叶轮顶部一个叶片的俯视图；

图7是第II级叶轮顶部一个叶片的放大截面分布图。

图中：1、集流器  2、吸声材料  3、第I级电机  4、电机固定筒  5、第I级主机壳  6、第I级叶轮  7、第II级叶轮  8、穿孔板  9、第II级主机壳  10、第II级电机  11、扩压器  α1、第I级叶片的前倾角  β1、第I级叶片的前掠角α2、第II级叶片的前倾角  β2、第II级叶片的前掠角A～A、B～B、C～C、D～D、E～E及a～a、b～b、c～c、d～d、e～e、叶片从根部至顶部的各截面位置代号。

具体实施方式

结合上述实施例附图对本实用新型作进一步说明。

如图所示，本实用新型所述的掠倾叶片对旋式轴流通风机由集流器1、第I级电机3、电机固定筒4、第I级主机壳5、第I级叶轮6、第II级叶轮7、第II级主机壳9、第II级电机10、扩压器11等主要部件组成。集流器、主机和扩压器的外壳与穿孔板8之间的环形空腔内填装吸声材料2，它们形成了全面整体式消声器。机壳内壁为穿孔板8，而电机固定筒则采用非穿孔板，因此其表面的光滑度要比机壳内壁面高得多。当风流从集流器1端流入，在第I级主机中通过时，其流速沿轴向的分布是靠近机壳内壁穿孔板8处亦即第I级叶片顶部低，而靠近电机固定筒4表面处亦即第I级叶片根部高。第I级叶片为锻制准机翼形钢叶片，叶片型式采用前倾式，前倾角α1＝15°，它就能使其叶顶、叶根几乎同时接触风流且接触强度也是均衡的，因此在叶顶就不产生涡流区，就能在降低噪声的同时提高风机的效率；并且第I级叶片为前掠式，前掠角β1＝12°，正因为其前掠，在任意两块叶片之间气流的离心力作用到向旋转方向掠出的叶片迎风面上，会产生一个垂直于叶片重心连线指向另一块叶片背风面的反力，当出现气流跟不上叶片旋转的情况时，这个反力就能限制其与叶片顶部背风面之间产生分离即涡流区，同样是在降低噪声的同时提高风机的效率；还有就是掠倾式叶片的长度(重心连线的长度)比径向式叶片的为大，因叶片顶部涡流区的径向厚度一般来讲是个定值，它所占叶片长度的比率要比径向式叶片小，也就是说掠倾式叶片的有效长度大，相对涡流阻力损失小，有效做功能力强，故而风机的效率高。第II级主机的结构型式与第I级相同，叶片同样采用锻制准机翼形钢叶片，前倾角、前掠角分别为α2＝15°和β2＝12°。在两级主机法兰之间连接严密可靠不存在漏风，根据风流的连续性原理，风流在第II级叶轮与主机中的流动状态与第I级是相同的，故而第II级叶轮采用掠倾式叶片降低噪声提高风机效率的作用机理，与第I级的完全相同，不再赘述。

改变叶片型式，或风机的结构与叶片型式不变，只是两级叶片的前倾角α1、α2和前掠角β1、β2采用其它角度值时，就构成本实用新型的其它实施例了。

Claims (4)

1、一种掠倾叶片对旋式轴流通风机，包括集流器、第I级主机、第II级主机和扩压器，第I级主机和第II级主机分别设有消声外壳、叶轮和电机，其特征在于叶轮叶片截面的重心连线顺着叶轮旋转方向倾斜。

2、根据权利要求1所述的轴流通风机，其特征在于叶轮叶片截面的重心连线顺着叶轮旋转方向倾斜10°～40°度角。

3、根据权利要求1或2所述的轴流通风机，其特征在于叶轮叶片截面的重心连线逆着叶轮进风方向倾斜。

4、根据权利要求3所述的轴流通风机，其特征在于叶轮叶片截面的重心连线逆着叶轮进风方向倾斜5°～30°度角。

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