发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点,而提供一种能使离心风机叶轮流道涡流少,涡流摩擦损失小,风机效率高,耗能少,噪音低的导流增压节能离心风机。
本发明的目的可以通过如下技术措施来达到:一种导流增压节能离心风机,包括机壳、机壳进风口、机壳出风口、叶轮、叶盘、叶轮进风口、叶轮进风口入口、叶轮出风口、叶片、叶片入口、叶片出口、叶轮流道,其特点是,叶轮流道内设有叶轮流道导流片,叶轮流道导流片周向两侧边缘分别跟叶轮流道周向两侧叶片连接,叶轮流道导流片轴向侧面跟叶盘平行,叶轮流道导流片沿叶轮径向自前向后顺叶轮流道流向指向叶轮出风口。
为了进一步实现本发明的目的,所述的叶轮出风口处的叶盘部位设有叶盘导流片,叶盘导流片跟叶轮轴向一侧叶盘连接,叶盘导流片沿叶轮径向由内向外指向叶轮出风口外侧。
为了进一步实现本发明的目的,所述的叶片出口为前向后向双向组合结构形式。
为了进一步实现本发明的目的,所述的机壳出风口内设有弧形机壳出风口导流片,机壳出风口导流片跟机壳轴向侧壁连接,机壳出风口导流片由机壳内侧流道指向机壳出风口出口。
为了进一步实现本发明的目的,所述的机壳出风口入口的机壳出风口周向前侧壁处不设蜗舌,而是设置机壳出风口引风导流器,机壳出风口引风导流器引风端伸进机壳内侧流道叶轮出风口外侧,机壳出风口引风导流器导流端跟机壳出风口入口周向前侧壁连接,机壳出风口周向前侧壁沿机壳出风口流向自前向后逐渐向机壳出风口中轴线倾斜,机壳出风口周向后侧壁沿机壳出风口流向自前向后逐渐向机壳出风口中轴线倾斜,机壳出风口周向两侧壁沿机壳出风口流向自前向后成逐渐收缩状态。
为了进一步实现本发明的目的,所述的机壳出风口轴向两侧壁沿机壳出风口流向自前向后成逐渐扩张状态。
为了叙述方便,表达准确,在此先解释几个相关词语:
叶轮中轴线指向的叶轮侧面或侧壁、机壳侧面或侧壁称为轴向侧面或轴向侧壁;
叶轮或机体向着电机(或其他动力部件)一侧为轴向后侧,与之对应的另一侧为轴向前侧,轴向后方和轴向前方指称依此类推;
靠近叶轮轴心处为叶轮径向前部,其前部末端为叶轮径向前端,靠近叶轮外圆处为叶轮径向后部,其外圆边缘为叶轮径向末端(机壳相关部位指称依此类推);
叶轮旋转方向为周向,顺向叶轮旋转方向为旋转前方或周向前方,背着叶轮旋转方向为旋转后方或周向后方,机体其他相关部位的指称依此类推。
机壳进风口方位指称:机壳进风口进口为前,机壳进风口出口为后,机壳进风口内其他方位指称依此类推。
叶轮流道是指叶轮内侧沿径向自前向后的气流通道,不设叶轮中间进风口的,该叶轮流道是指叶轮内侧由叶轮中间的叶片径向前端的叶片入口到叶轮出风口之间的气流通道,该结构形式的叶片径向前端叶片入口也称叶轮流道进口,叶轮出风口也称叶轮流道出口。设叶轮中间进风口的,该叶轮流道是指叶轮内侧自叶轮进风口入口到叶轮出风口之间的气流通道,叶轮进风口出口也称叶轮流道进口,叶轮出风口也称叶轮流道出口。
本发明的叶轮是各种离心风机叶轮(包括一般离心风机叶轮、后流风机叶轮、同步后流风机叶轮),机壳是指各种离心风机机壳。
本发明的工作原理是这样的:各种离心风机叶轮工作时,叶轮流道里必然要产生涡流,造成涡流摩擦损失,致使风机噪音加大;涡流越多越激烈,涡流摩擦损失就越大,风机噪音也越大。本发明在叶轮流道里设置叶轮流道导流片,将可以消除叶轮流道涡流,避免涡流摩擦损失,增加风机风量风压,提高效率,节省能源,降低噪音。
叶轮流道里设置叶轮流道导流片,该叶轮流道导流片周向两侧边缘分别跟叶轮流道两侧的叶片连接,叶轮流道导流片轴向侧面跟叶盘平行,可以跟叶轮轴向一侧叶盘平行,也可以跟叶轮轴向两侧叶盘(前后叶盘)都平行。
一条叶轮流道里可只设一个叶轮流道导流片,可以设几个叶轮流道导流片,可以只在叶轮流道中间部位设置叶轮流道导流片,可以在整条叶轮流道里沿径向自前向后都设叶轮流道导流片,也可以只在叶轮流道进口(叶轮进风口入口)设置叶轮流道导流片(进口叶轮流道导流片),也可以只在叶轮流道出口设置叶轮导流片(出口叶轮流道导流片),也可以既在叶轮进风口入口设置叶轮流道导流片,又在叶轮出风口设置叶轮流道导流片。
叶轮流道导流片是顺叶轮气体流道进行导流的,无论哪种部位的叶轮流道导流片都是沿叶轮径向自前向后跟叶轮流道平行的,都是沿叶轮径向自前向后顺叶轮流道流向指向叶轮出风口的。
叶轮流道导流片可以是平面板结构形式(适于中小型叶轮流道轴向尺寸小的风机叶轮),可以是机翼结构形式(适宜中大型叶轮流道轴向尺寸大的风机叶轮)。
特别需要说明的是,本发明的叶轮流道导流片和同步后流风机的同步导流增压器都是设于叶轮流道里,并且都是跟叶片连接,但是,叶轮流道导流片跟同步导流增压器是根本不同的,二者是有着原则区别的。
本发明叶轮流道导流片整体置于叶轮流道深处,它的周向两侧(纵向两侧)边缘分别跟叶轮流道周向两侧叶片连接,叶轮流道导流片轴向侧面(不仅仅是一侧边缘)跟叶盘平行,叶轮流道导流片沿叶轮径向自前到后跟叶轮流道流向平行,沿叶轮径向自前向后顺叶轮流道流向指向叶轮出风口。叶轮流道导流片的主要功能是消除叶轮流道内的涡流,避免涡流损失。
同步后流风机叶轮的同步导流增压器沿径向由前向后(沿周向由前向后或由前向前)由表及里由浅而深倾斜置于叶轮流道里,同步导流增压器前端设有同步导流增压进口,其后部末端设有同步导流增压出口,同步导流增压器纵向边缘跟叶片纵向侧面连接,同步导流增压器跟叶轮叶片构成同步顺流进风口。
同步导流增压器最主要功能是,从叶轮轴向外侧抽吸气体物质,导流被抽吸的气体物质流经叶轮内侧流道。
为了能够从叶轮轴向外侧抽吸气体物质,必须在同步导流增压器上设有置于叶轮轴向外表(或接近叶轮轴向外表)的同步导流增压进口,必须设有由同步导流增压器和叶轮叶片构成的裸露于叶轮轴向外侧的同步顺流进风口。本发明叶轮流道导流片不具备这些结构,不能从叶轮轴向外侧向叶轮流道里抽吸外界气体物质。
同步导流增压器由表及里由浅而深倾斜置于叶轮流道里,它的同步导流增压器出口倾斜指向叶盘,跟叶轮流道流向倾斜相交(叶轮流道是径向式的)。本发明的叶轮流道导流片跟叶盘平行,跟叶轮流道平行。
同步导流增压器在其构成的由表及里由浅而深的倾斜流道里可以起到一定的导流消除涡流的作用,但它的同步导流增压出口跟叶轮流道倾斜相交,其同步导流增压出口排出的倾斜气流跟叶轮流道径向流动气体斜交碰撞,必然要产生涡流,造成涡流损失,就是说同步导流增压器既能消除其自身构成的倾斜流道里的涡流,又能在叶轮径向流道里激起涡流,造成涡流损失。本发明叶轮流道导流片沿叶轮径向自前到后与叶轮流道流向平行,自始至终对叶轮流道气流起着导流作用,不会激起涡流,不会造成涡流损失。
综合以上分析,十分明显,本发明叶轮流道导流片跟同步后流风机叶轮的同步导流增压器是绝然不同的两种技术。参看本发明实施例6及附图13、附图14。
本发明还可以设置叶盘导流片,叶轮出风口是平直或扩张式的。工作时,贴近叶轮出风口的叶盘对应的空间要形成涡流,造成涡流摩擦损失,为此,在叶轮出风口处的叶盘上设置叶盘导流片,可以消除该涡流,避免该涡流摩擦损失。叶盘导流片跟叶盘连接,而且只跟轴向一侧叶盘连接,叶盘导流片既窄又短,叶盘导流片顺叶轮出风口气流方向进行导流,叶盘导流片沿叶轮径向自前向后指向叶轮出风口出口。
为了进一步提高效率,降低噪音,本发明的叶轮叶片出口还可以做成前向后向双向组合结构形式的组合式叶片出口,组合式叶片出口是双面结构形式,即,前面是后向出风面,后面是前向出风面,后向出风面和前向出风面相对叠合在一起,就构成前向后向组合式叶片出口。前向后向组合式叶片出口可以有多种结构形式,其中最简单的就是用两块弧形板相对扣合在一起构成。前向后向组合式叶片出口是综合前弯叶片风量大风压高的优点和后弯叶片效率高噪音低的优点加以设计。前向后向组合式叶片出口的作用就是消除叶片出口形成的涡流,增加风量风压,提高效率,降低噪音。
一般离心风机机壳出风口入口处(叶轮出风口外侧),既有不同流向的直泄气流交混汇合,又有不同流向直泄气流跟旋转气流交混汇合,从而形成不同旋转方向的激烈的涡流,造成严重的涡流摩擦损失。本发明在风机机壳出风口入口处设置弧形机壳出风口导流片,将可以消除机壳出风口处涡流,避免涡流摩擦损失,进一步提高风机效率,降低噪音。
机壳出风口导流片跟机壳出风口轴向两侧壁连接,它的导流方向是顺机壳出风口出风方向由内向外指向机壳出风口出口。它的入口是弧形的,出口是平直形的。一个风机机壳出风口可以设置一个或几个机壳出风口导流片。
本发明还有一个特点,就是机壳出风口入口的周向前侧壁不设蜗舌,而是设置机壳出风口引风导流器,机壳出风口引风导流器引风端呈弧形而伸进机壳内侧流道叶轮出风口外侧,机壳出风口引风导流器导流端平直而跟机壳出风口入口周向前侧壁连接;机壳出风口周向前侧壁沿机壳出风口流向自前向后逐渐向机壳出风口中轴线倾斜,机壳出风口周向后侧壁沿机壳出风口流向自前向后逐渐向机壳中轴线倾斜,也就是说,机壳出风口周向两侧壁沿机壳出风口流向自前向后成逐渐收缩状态。
设置机壳出风口引风导流器而不设机壳出风口蜗舌,其目的就是为了能扩大机壳出风口入口周向跨度,促使叶轮出风口尽可能多地直接对机壳出风口排出气体,减少机壳内侧流道的循环气流的循环周期循环流程循环流量。简而言之,设置机壳出风口引风导流器而不设机壳出风口蜗舌,就是为能增大机壳出风口直接***叶轮加工后的气体流量,提高风机效率,节省能源。
现有的各种离心风机由于有机壳出风口蜗舌的限制,机壳出风口入口周向跨度很小,致使叶轮直接对机壳出风口***的气体流量少,大部分经过叶轮加工后的气体流量留在机壳内侧流道循环旋转流动,循环旋转流动气流越多,其跟叶轮再排出的直泄气流交混碰撞摩擦就越厉害,形成的旋涡就越多越激烈,涡流摩擦损失就越大。虽然机壳内侧流道对循环气流能起到一定的扩压作用,但与其涡流摩擦损失相比,是得不偿失的。设置机壳出风口引风导流器而不设机壳出风口蜗舌,可以克服各种离心风机(包括一般离心风机、后流风机、同步后流风机)这一缺陷,改善离心风机性能,进而提高风机效率,达到节省能源的目的。
本发明设置机壳出风口引风导流器,机壳出风口周向两侧壁沿机壳出风口流向自前向后逐渐收缩后,机壳出风口扩压效果会很差。但是将机壳出风口轴向两侧壁做成沿机壳出风口流向自前向后成逐渐扩张形式即可弥补这一缺陷,可以保证风机出风口具有良好的扩压功能。
下面结合附图及实施例对本发明做详细地解释说明。
附图说明
图1-本发明第一种实施方式结构示意图;
图2-本发明第一种实施方式叶轮流道及叶轮流道导流片立体结构示意图;
图3-本发明第二种实施方式结构示意图;
图4-本发明第三种实施方式叶轮及叶盘导流片立体结构示意图;
图5-本发明第三种实施方式叶轮及叶盘导流片平面结构示意图;
图6-本发明第四种实施方式前向后向双向组合式叶片出口平面结构示意图;
图7-本发明第四种实施方式前向后向双向组合式叶片出口立体结构示意图;
图8-本发明第四种实施方式机壳出风口导流片结构示意图;
图9-本发明第五种实施方式机壳出风口和机壳出风口引风导流器结构示意图;
图10-本发明第五种实施方式机壳出风口结构示意图;
图11-图10的A向示意图;
图12-本发明第五种实施方式机壳出风口立体结构示意图;
图13-本发明第六种实施方式结构示意图;
图14-本发明第六种实施方式叶轮立体结构示意图。
附图图面说明:
1机壳,2机壳进风口,3机壳出风口,4叶轮,5叶盘,6叶轮进风口,7叶轮进风口入口,8叶轮出风口,9叶片,10叶片入口,11叶片出口,12叶轮流道,13机壳出风口入口,14机壳出风口出口,15机壳出风口周向前侧壁,16机壳出风口周向后侧壁,17叶轮流道导流片,18叶盘导流片,19机壳出风口导流片,20机壳出风口引风导流器,21组合式叶片出口前向出风面,22组合式叶片出口后向出风面,23机壳内侧流道,24机壳出风口轴向侧壁,25同步导流增压器,26同步导流增压进口,27同步导流增压出口,28同步顺流进风口,29电机。
具体实施方式
实施例1,参考图1、图2,导流增压节能离心风机,包括有机壳1、机壳进风口2、机壳出风口3、叶轮4、叶盘5、叶轮进风口6、叶轮进风口入口7、叶轮出风口8、叶片9、叶片入口10、叶片出口11、叶轮流道12,叶轮流道12内设有两层叶轮流道导流片17,叶轮流道导流片17周向两侧边缘跟叶轮流道周向两侧叶片9连接,叶轮流道导流片17轴向侧面跟叶盘5平行,叶轮流道导流片17沿叶轮径向自前向后跟叶轮流道平行,叶轮流道导流片17沿叶轮径向自前向后顺叶轮流道流向指向叶轮出风口8,设有电机29,电机29跟叶轮4连接。
工作时,电机29带动叶轮旋转,旋转中的叶轮通过机壳进风口吸进气体给以加工增压增速,然后通过机壳出风口3排出气体。叶轮整个工作过程中,由于叶轮流道里设有两层叶轮流道导流片17,高速气流通过叶轮流道时,在叶轮流道导流片17沿叶轮径向自前向后的疏导引流下,气流内部产生不出涡流,没有涡流干扰阻碍,气流运行畅行无阻,气流吸收的能量可以充分地用以增加风压和风速,基本没有涡流摩擦损失,因而本例风机效率比较高,噪音也比较低。
本例适宜制作各种通风引风鼓风离心风机使用。
实施例2,参考图3,本例跟例1基本一样,所不同的是本例的叶轮流道中间部位不设叶轮流道导流片17,而是在叶轮进风口入口7处设有三层短小的叶轮流道导流片17,叶轮出风口处设有三层短小的叶轮流道导流片17。
工作时,由于有叶轮进风口入口处叶轮流道导流片的疏导引流作用,可以随即消除气流在叶轮进风口中由轴向流动陡然转为径向流动形成的涡流,避免了叶轮进风口入口的涡流障碍和涡流摩擦损失。同样,在叶轮出风口处,由于有叶轮流道导流片的疏导引流作用下,可以随时消除气流由径向流动陡然转为切向周向流动而形成的涡流,避免了叶轮出风口处的涡流障碍和涡流损失。由于这些,本例风机效率更高,比例1还要高,噪音也更低。
本例适宜制造各种离心风机使用。
实施例3,参考图1、图4(为表示清楚,图4中只画出一层的叶轮流道导流片17,实际应同例1一样,叶轮流道导流片17有两层,参考图1所示)、图5,本例和例1基本一样,所不同的是本例的叶轮出风口8轴向前侧叶盘5是平直的,在该叶盘径向后部设有若干条细窄的叶盘导流片18,叶盘导流片18纵向边缘跟轴向前侧叶盘5连接,叶盘导流片18沿叶轮径向由内向外指向叶轮出风口出口。
工作时,叶盘导流片可以随时消除叶轮出风口轴向前侧形成的涡流,在一定程度上避免了叶轮出风口内涡流摩擦损失。同样道理,本例也可以提高风机效率,降低噪音。
实施例4,参考图1、图6、图7、图8,本例和例1基本相同,所不同的是本例叶片出口11为双向组合结构形式,是用两块弧形板相对扣合连接一起构成的,其周向前侧面为组合式叶片出口后向出风面22,其周向后侧面为组合式叶片出口前向出风面21,整个叶片是前弯结构式。
本例跟例1第二个不同点是,本例机壳出风口入口13处设有四个弧形机壳出风口导流片19,弧形机壳出风口导流片19跟机壳两轴向侧壁连接,机壳出风口导流片19由机壳内侧流道沿机壳出风口流向由前向后指向机壳出风口出口14,机壳出风口导流片前部进风端为弧形,其后部出风端为平直形。
工作时,由于叶轮叶片为前弯式,风量大风压高,又由于叶片出口11为前向后向双向组合式,既能保证前弯叶片自始至终一直地使气流增压增速,又能使叶片出口11处不产生涡流,不产生涡流摩擦损失。工作过程中,由于机壳出风口入口13处设有四道机壳出风口导流片19,可以随时消除机壳出风口入口处形成的涡流,避免了机壳出风口入口处造成的摩擦损失。
整个工作过程中,由于上述两项技术措施,可以促使风机更加高效节能减排。
本例适宜制作多种节能减排风机使用。
实施例5,参考图1、图8、图9、图10、图11、图12,本例和例4基本一样,所不同的是本例的机壳出风口入口14的周向前侧不设蜗舌,而是设置机壳出风口引风导流器20,机壳出风口引风导流器20引风端成弧形而伸进机壳内侧流道叶轮出风口外侧,机壳出风口引风导流器20导流端平直而跟机壳出风口入口13的周向前侧壁15连接,机壳出风口周向前侧壁15沿机壳出风口流向自前向后逐渐向机壳出风口中轴线倾斜,机壳出风口周向后侧壁16沿机壳出风口流向自前向后逐渐向机壳出风口中轴线倾斜,即机壳出风口周向两侧壁沿机壳出风口流向自前向后成逐渐收缩状态。机壳出风口入口13周向跨度为机壳整个内侧流道的1/4。
图9中用虚线标示带有蜗舌的机壳出风口结构形式,特意以此跟无蜗舌机壳出风口作一个比较。
本例跟例4的另一个不同点是,本例机壳出风口轴向两侧壁沿机壳出风口流向自前向后成逐渐向外扩张状态。
本例由于不设蜗舌而设置机壳出风口引风导流器20,从而就可以使机壳出风口入口13周向跨度大,是机壳整个内侧流道的1/4,该1/4流道相对应的周向后部另外1/4的机壳内侧流道也是直接对着机壳出风口入口13的,这样就可保证叶轮排出的气流能有一半直接通过机壳出风口排出机体,就是说叶轮排出的气流只有一半留在机壳内侧流道里循环旋转流动,而且循环旋转周期短,循环旋转流程短,这样就可以极大地减轻了机壳内侧流道的涡流摩擦损失,可以大幅度提高风机效率。
同时,本例的机壳出风口轴向两侧壁沿机壳出风口流向从前到后成逐渐向外扩张结构式,这样就可以保证机壳出风口流道自前向后成逐渐扩张加大形式,就可以促使机壳出风口流道的气流逐渐减速扩压,从而取得很好地增压效果。
本例比例4更加节能减排,更加适宜制造多种节能减排风机使用,尤其适宜多种高压鼓风送风机使用。
实施例6,参考图13、图14,本例跟例1基本一样,所不同的是本例采用同步后流风机叶轮,叶轮流道里设有前后两个由表及里由浅入深倾斜式半横跨的同步导流增压器25,同步导流增压器25上设有同步导流增压进口26和同步导流增压出口27,同步导流增压器25跟叶片构成的同步顺流进风口28;叶轮流道深处还设有一层叶轮流道导流片17,叶轮流道导流片17周向两侧边缘跟叶轮流道周向两侧叶片9连接,叶轮流道导流片17轴向侧面跟叶盘5平行,叶轮流道导流片17沿叶轮径向自前到后跟叶轮流道12平行,叶轮流道导流片17沿叶轮径向自前向后顺叶轮流道流向指向叶轮出风口8。
工作时,在同步导流增压器25的阻挡和叶轮流道导流片17的引导作用下,通过叶轮进风口6的绝大部分气流流入叶轮流道导流片轴向后侧的叶轮流道里,沿径向顺叶轮流道流向而流向叶轮出风口8,该气流在叶轮流道导流片的导流下,不会产生涡流,避免了涡流摩擦损失。
工作过程中,叶轮前轴向侧面的同步顺流进风口28借助叶片离心力的作用直接从叶轮轴向外侧抽吸气体倾斜流入叶轮内侧,该倾斜流动气流,由于有同步导流增压器的导流不会产生涡流,没有涡流摩擦损失。该倾斜流动气体通过同步导流增压出口27流向叶轮流道导流片17轴向前侧,将在叶轮流道导流片的导流下变斜向流动为径向流动,顺叶轮流道流向叶轮出风口8,该倾斜流动气流倾斜流出同步导流增压出口后,由于有叶轮流道导流片17的阻隔,不会跟叶轮流道导流片轴向后侧叶轮流道的径向流动气流相碰撞激起涡流而造成涡流损失。
本例,由于有叶轮进风口6和同步顺流进风口28双重部位进风,叶轮抽吸加工的风量大,又由于有叶轮流道导流片的导流作用,叶轮流道里基本没有涡流,没有涡流摩擦损失,所以本例风机效率会很高。本例适宜制作多种大流量高效节能风机使用。