CN105756994A - 一种高效低噪声蜗壳离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效低噪声蜗壳离心风机，包括蜗壳、集流器、轮盖、轮盘和叶轮；所述叶片的压力面侧沿轴向均匀分布三道翼型导流板，导流板相互之间间隔1/3叶片高度，所述导流板的外观为翼型，且相对厚度为弦长的10%～15%；所述叶片的吸力面靠近轮盖侧尾部沿半叶高开缝，缝宽2～2.5mm，缝深1.5～2mm，缝的长度由叶片的一半高度到轮盖；所述缝距离叶片尾缘10～15mm；所述的蜗舌由两段圆弧构成，叶轮的轮廓圆与蜗舌的距称为蜗舌间隙d，d=8～10mm。两级过渡蜗舌机构由于第一级蜗舌尺寸较小，减小了气流直接冲击的面积，起到缓冲的作用，第二级蜗舌与叶轮保持较小的间隙，防止气体的回流，保证风机的气动性能。

Description

一种高效低噪声蜗壳离心风机

技术领域

本发明属于通风设备技术领域，尤其是涉及一种高效低噪声蜗壳离心风机。

技术背景

离心风机是风机的主要类型之一，广泛应用于通风换气、空调制冷设备，以及冶金、电力、煤炭、石油和化工等领域，是诸多工业部门输送气体介质的核心机械和主要耗能设备。提高离心风机的研究和设计水平，对加快国民经济的发展，节约能源有着重要的意义。

离心通风机主要由集流器、叶轮、蜗壳和扩散器等结构组成。气体经集流器导向叶轮，在叶轮的旋转作用下，压力升高。从叶轮出来的气体，由蜗壳收集并引导至蜗壳出口，而后经扩散器再次扩压后，输送到管道或排入大气中。

在风机众多的组件中，叶轮是风机最不可或缺的，叶轮质量的好坏直接影响着风机性能的发挥。作为离心通风机的心脏，叶轮通过一个逆压过程产生动力，达到通风换气的目的。当气流流过风机叶轮流道时，会由于黏性作用受到叶片表面摩擦阻力，产生流动损失，进而引起风机全压的降低，影响风机性能。由于叶片吸力面和压力面存在很大的压差，叶轮流道内一般会存在流体从叶片压力面向吸力面的二次流动，同时由于气流由轴向流动转为径向流动，导致轮盘压力大于轮盖压力也会形成二次流，导致叶轮的轮盖和叶片吸力面处出现低速区甚至分离，形成射流-尾迹结构，即靠近吸力面的相对速度低，靠近压力面的相对速度高。由于射流-尾迹结构的存在，导致离心风机效率下降，噪声增大。在叶片入口处，由于气流接近90°转弯，轮盖处的流体速度高于轮盘处，使进入叶片的气流速度不均匀，影响气流流动的稳定性。

总之，由于二次流的存在使同一个流道内边界层厚度不一，吸力面的边界层明显比压力面边界层厚得多，轮盖边界层又比轮盘边界层厚得多，这样不仅会导致叶轮出口速度不均形成“射流-尾迹”，降低了叶轮的效率和增大了噪声，而且，边界层的加厚会导致边界层的分离，影响主流的流动情况，造成很大的流动损失和气动噪声，这也是影响效率和噪声的主要因素。

发明内容

本发明的目的是针对现有带有蜗壳的离心通风机叶轮内部流动较紊乱和同时在蜗舌处气流冲击较剧烈的问题，提供一种新型高效降噪叶轮和两级过渡蜗舌结构。该新型叶轮的压力面带有翼型导流板，吸力面靠近轮盖侧尾部沿半叶高开缝。压力面侧的翼型导流板能够有效的控制由于叶轮轮盖侧和轮盘侧的压力差导致的气体轴向流动，吸力面侧的叶轮开缝可以改善离心叶轮出口的射流-尾迹结构，削弱叶片吸力面尾缘的分离区域。两级过渡蜗舌机构由于第一级蜗舌尺寸较小，减小了气流直接冲击的面积，起到缓冲的作用，第二级蜗舌与叶轮保持较小的间隙，防止气体的回流，保证风机的气动性能。

本发明采用的技术方案是这样的：一种高效低噪声蜗壳离心风机，包括蜗壳、集流器、轮盖、轮盘和叶轮；蜗壳本体与其开口处通过蜗舌平滑过渡；叶轮由九片叶片沿圆周均匀分布，且底部均固定在轮盘上，顶部均与轮盖底面固定；叶片为圆弧板型叶片，厚度为4mm；其特征在于：

所述叶片的压力面侧沿轴向均匀分布三道翼型导流板，导流板相互之间间隔1/3叶片高度，所述导流板的外观为翼型，且相对厚度为弦长的10%～15%；所述叶片的吸力面靠近轮盖侧尾部沿半叶高开缝，缝宽2～2.5mm，缝深1.5～2mm，缝的长度由叶片的一半高度到轮盖；所述缝距离叶片尾缘10～15mm；所述的蜗舌由两段圆弧构成，叶轮的轮廓圆与蜗舌的距称为蜗舌间隙d，d=8～10mm。

进一步地，所述的蜗舌由两段圆弧分别构成第一级蜗舌和第二级蜗舌，其中第一级蜗舌的曲率小于第二级蜗舌。

本发明的有益效果是：

本发明叶片压力面的翼型导流板能够有效的控制由于叶轮轮盖侧和轮盘侧的压力差导致的气体轴向流动，同时对于从叶片前缘过来的气体，翼型导流板还能够起到整流作用，让气体能够沿着垂直于轴向的方向向着叶片尾缘运动，减弱叶道间二次流的影响。本发明吸力面靠近轮盖侧尾部沿半叶高开缝可以改善离心叶轮出口的射流-尾迹结构，从而提高叶轮效率。吸力面尾缘开缝抽吸，可以吸除部分分离流体，控制和削弱叶片吸力面尾缘的分离区域，从而减少流动损失，提高流场的稳定性。本发明蜗壳的蜗舌由传统的蜗舌改变为两级过渡蜗舌，相比较传统的蜗舌，两级过渡蜗舌由于第一级蜗舌尺寸较小，减小了气流直接冲击的面积，起到缓冲的作用，第二级蜗舌与叶轮保持较小的间隙，防止气体的回流，保证风机的气动性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体图。

图2为本发明去除蜗壳后的结构立体图。

图3为本发明叶片压力面结构立体图。

图4为本发明叶片吸力面结构立体图。

图5为本发明蜗壳结构示意图。

图6为传统的蜗壳结构示意图。

图中：1、蜗壳，2、集流器，3、叶片，4、简易防涡圈，5、叶轮轮盖，6、叶轮轮盘。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，带有蜗壳的离心通风机包括蜗壳1、集流器2、叶片3、简易防涡圈4，叶轮轮盖端5和叶轮轮盘端6；9片新型叶片沿圆周均匀分布，且底部均固定在轮盘6上，顶部均与轮盖5底面固定，叶片为圆弧板型叶片，厚度为4mm。

如图3所示，叶片的压力面上沿轴向方向等距离分布三道翼型导流板3-1，导流板相互之间间隔为1/3叶片高度。所述导流板的外观为翼型结构，该翼型的前缘点与叶片的进口边重合，翼型的后缘点与叶片的出口边重合，并且翼型的相对厚度为弦长的10%～15%。

如图4所示，叶片的吸力面靠近轮盖侧5尾部沿半叶高开缝3-2，所述缝3-2的缝宽2～2.5mm，所述缝3-2的缝深1.5～2mm，缝的长度从叶片的一半高度延伸到轮盖5，所述缝3-2距离叶片尾缘10～15mm。

如图5和图6所示，相比较传统的蜗壳蜗舌结构，所述风机蜗壳蜗舌结构由两段圆弧1-1和1-2构成。叶轮的轮廓圆与蜗舌的距称为蜗舌间隙d，d=8～10mm。

现有的蜗壳离心通风机，由于叶轮叶道内二次流和“射流-尾迹”的存在，降低了叶轮的效率和增大了噪声，而且，边界层的加厚会导致边界层的分离，影响主流的流动情况，造成很大的流动损失和气动噪声，同时，对于传统的蜗壳，气流在蜗壳内沿着蜗壳的型线做螺旋运动，当气流流至风机的出口时，蜗壳的限制突然消失，一部分气流从出口流出，由于蜗壳在蜗舌处发生突变，另一部分气流因惯性沿着叶轮旋转的切线方向运动而直接撞击在蜗舌上，导致该位置的空气流动更为复杂，振动更为剧烈，这也是影响蜗壳离心通风机效率和噪声的主要因素。

该发明的离心通风机压力面翼型导流板3-1能够有效的控制由于叶轮轮盖侧5和轮盘侧6的压力差导致的气体轴向流动，减弱叶道内二次流的影响，同时对于从叶片进口边过来的气体，翼型导流板3-1还能够起到整流作用，使得气体沿着叶片方向向叶片出口边运动，从而使得叶道内的气体流动更加均匀。该发明的离心通风机吸力面靠近轮盖侧5尾部沿半叶高开缝3-2，所述具有缝3-2的开缝叶轮可以吸除部分分离流体，使得二次流低速区域变大，高速区域变小且最高速度降低，二次流的强度大幅减弱，这种影响一直持续到叶轮出口，这样就控制和削弱叶片吸力面尾缘的分离区域，大大减弱了流道内低俗流体的堆积现象，减弱射流-尾迹结构，减少流动损失，提高流场的稳定性。该发明的蜗壳的蜗舌由传统的蜗舌改变为两级过渡蜗舌，所述过渡蜗舌由两段圆弧1-1和1-2绘制而成，第一级蜗舌1-2曲率较小，减小了气流直接冲击的面积，起到缓冲的作用，降低了风机由于冲击带来的噪声；第二级蜗舌1-1与叶轮保持较小的间隙，防止气体回流到蜗壳中，保证风机的气动性能。

Claims (2)

1.一种高效低噪声蜗壳离心风机，包括蜗壳、集流器、轮盖、轮盘和叶轮；蜗壳本体与其开口处通过蜗舌平滑过渡；叶轮由九片叶片沿圆周均匀分布，且底部均固定在轮盘上，顶部均与轮盖底面固定；叶片为圆弧板型叶片，厚度为4mm；其特征在于：

所述叶片的压力面侧沿轴向均匀分布三道翼型导流板，导流板相互之间间隔1/3叶片高度，所述导流板的外观为翼型，且相对厚度为弦长的10%～15%；所述叶片的吸力面靠近轮盖侧尾部沿半叶高开缝，缝宽2～2.5mm，缝深1.5～2mm，缝的长度由叶片的一半高度到轮盖；所述缝距离叶片尾缘10～15mm；所述的蜗舌由两段圆弧构成，叶轮的轮廓圆与蜗舌的距称为蜗舌间隙d，d=8～10mm。

2.按照权利要求1所述的一种高效低噪声蜗壳离心风机，其特征在于：所述的蜗舌由两段圆弧分别构成第一级蜗舌和第二级蜗舌，其中第一级蜗舌的曲率小于第二级蜗舌。