CN111963461A - 一种新型对旋风机 - Google Patents

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王煜
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白璐
王水霞
王育仲
毛若明
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Abstract

本发明提出一种新型对旋风机，包括机壳，在机壳内沿着对旋风机轴线设置一级叶轮和二级叶轮，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流进入一级叶轮，最后以与对旋风机轴线平行或倾斜的角度流出二级叶轮。一级叶轮采用子午加速叶型，区别于传统的轴流式设计，采用斜流式设计，这样的流道设计能够更好地配合叶片以提供气动最佳流场。本发明的对旋风机，创造性地采用了一级斜流式叶轮和二级轴流式叶轮，总的结果能够达到风机更高压力、更宽泛的平稳运行区域的性能目标。

Description

一种新型对旋风机
技术领域
本发明涉及轴流风机，具体涉及一种轴流对旋风机。
背景技术
通风机输送的空气所通过的整个***称为管网。气体输送过程中的压力损失和形成的管网阻力是由于摩擦、涡流、骤然扩散时的冲击等等原因造成的。为了在管网中得到和保持一定的空气流量，必须在给定的流量和流速条件下，使通风机产生等于管网阻力的压力。
船用通风机从结构形式上来讲，常见的有离心通风机和轴流通风机两大类。而轴流通风机因具有大流量、方便布置管道等特点，越来越多的成为船用通风***的主要通风机类型。由于船用风机的小尺寸和轻重量的特殊限制，在单级轴流风机设计无法达到技术要求时，或考虑加工周期、成本等因素后，对旋风机就成为了高性能船用通风机首选。
对旋风机是轴流通风机中的一种特殊形式。它的两个叶轮互为导叶，两级叶轮分别安装在各自的电机轴伸端。两台电机旋向相反，故而形成对旋结构。这种对旋结构的采用，减少了常规两级叶轮之间的导叶，故而提高了风机的静压效率。根据通风阻力的变化，选择两级叶轮的最佳匹配关系，从而使风机效率更高，高效运行范围更宽。
但是对于一定风量下，要求更高的压力输出时，常规的两个轴流式叶轮组成的对旋风机无法满足气动性能要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种对旋风机，通过对两级叶轮的结构设计，进一步提高风机的气动性能。
为实现上述目的，本发明拟采取如下技术手段：
一种对旋风机，包括机壳，在机壳内沿着对旋风机轴线设置一级叶轮和二级叶轮，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流进入一级叶轮，最后以与对旋风机轴线平行或倾斜的角度流出二级叶轮。
优选的，一级叶轮采用子午加速叶型，一级叶轮进口侧轮毂相对直径为0.50-0.56,一级叶轮出口侧轮毂相对直径为0.65-0.7。
更优选的，一级叶轮段的机壳采用锥形圆筒设计，一级叶轮与机壳之间的叶顶间隙为叶片长度的0.8～1.5％。
尤其是，一级叶轮和二级叶轮之间的轴向间隙在40mm-150mm可调。
进一步，所述对旋风机机壳外形尺寸小于Φ930mm*1300mm，重量小于700公斤，流量为23000m3/h时，风压不小于2000pa。
优选的，一级叶轮和二级叶轮均直接悬挂在对旋风机电机轴伸端，采用同转速同功率的两台电机驱动。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明的对旋风机，创造性地采用了一级斜流式叶轮和二级轴流式叶轮，总的结果能够达到风机更高压力、更宽泛的平稳运行区域的性能目标。
本发明的对旋风机在限定的外形尺寸和重量条件下(外形尺寸要保证小于Φ930mmx1300mm，重量小于700公斤，对旋风机流量要求23000m3/h)，风压实测达到2080pa，传统对旋风机无法实现本发明的目的。
同时，本发明的对旋风机，两级叶轮都直接悬挂在电机轴伸端，优先选配同转速同功率的完全相同的两台电机驱动，更适合船用，更具有互换性和通用性，便于组织生产和后期备件更换等全生命周期范围内的管理。
附图说明
图1为本发明对旋风机示意图。
图2为本发明对旋风机示意图(无机壳部分)。
图3为一级叶轮示意图。
图4为本发明对旋风机示意图。
图5是本发明机壳部分为锥形圆筒设计示意图。
图6、7为本发明的对旋风机同等替代方案。
图8是求解域结果图。
图9是面网格结果图。
图10是边界层网格结果图。
图11是核心六面体网格结果图。
图12是全部网格结果图。
图13是设计工况全域流线分布结果图。
图14是设计工况半剖面速度矢量分布结果图。
其中：1机壳，2一级叶轮，3二级叶轮，4进口侧轮毂，5出口侧轮毂。
以下结合附图以及实施例对本发明的方案进一步进行说明。
具体实施方式
一般，叶轮由轮毂和设置在轮毂的外壁上的若干叶片组成,所有叶片以轮毂的中心轴线为中心环形阵列在轮毂上,本发明的子午加速叶型为传统的子午加速叶型，即叶型沿半径方向扭转角度形成叶片。叶片的外缘与轮毂的中心轴线呈20°-30°角。一般，叶片包括叶柄，叶片的安装是通过穿过轮毂由螺母和弹簧垫圈安装在轮毂上。本发明中一级叶轮中的叶片或二级叶轮中的叶片，其相互之间的安装距离等位置关系与轮毂直径以及叶片数量有关系，通常，叶片数量在5-14之间。由于本发明的重点在轮毂设计上，因此，对叶片的叶型等不做过多要求，传统的子午加速叶型均可以用到本发明的方案中。
另外，本发明所述叶顶间隙为一级叶轮外侧与机壳之间的距离，一般取直为叶片长度的0.8～1.5％，优选按照0.8％取值。
本发明的一级叶轮和二级叶轮之间的轴向间隙，即沿对旋风机轴的轴向距离。
本发明技术关键点就是在对旋风机的设计中，首级采用斜流式叶轮的设计方法，传统对旋风机在限定的外形尺寸和重量条件下，无法实现本发明的目的。
如图8-14，为了取得两级流场优良的匹配关系，通过业内最流行的模拟计算方法，多次调整、反复计算，最终得到理想的匹配效果。过程描述如下：首先通过对旋风机的装配图构建计算域，通过对单流道建模求解、网格划分，得到精准的性能结果。所建立的计算模型如下图8所示。采用多种网格组合的方式进行网格化分：主通道使用精准度高的面网格；考虑到边界层流动，在气流通道周围添加边界层网格；除边界层外采用核心六面体网格，计算更准确(见图9和图12)。完成网格划分后，进行流场的模拟计算。分别对不同工况进行相应的数值计算，设计点数值模拟结果的流线和速度矢量分布见图13和图14，从流线图中可以看到，设定的压力水平下，流量达到预计要求。流动非常顺畅，气流没有产生分离。说明此工况下，机组可以稳定运行。在取得两级叶轮流场的最佳匹配计算后，开展细致的结构设计。在完成样机实物的生产后，在大量试验基础上，通过调整两级叶轮之间不同的轴向间隙(缩短或加长两级叶轮之间的距离)，获得了较宽的非失速运行区域，这对于风机的可靠性和安全性都具有非常重要的意义。
实施例1：
本实施例提供一种对旋风机，包括机壳1，在机壳内沿着对旋风机轴线设置一级叶轮2和二级叶轮3，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流进入一级叶轮1，最后以与对旋风机轴线平行或倾斜的角度流出二级叶轮3。
本发明技术关键点就是在对旋风机的设计中，首级采用斜流式叶轮的设计方法。对旋风机的第二级可采用轴流式或斜流式叶轮的设计方法；同时，为了有更广泛的适用范围，在首级叶轮是斜流式的基础上，机壳也可配合设计成锥形圆筒，以达到更高性能的设计目标。当首级是斜流式时，首级叶轮与机壳之间的叶顶间隙可按常规设计取叶片长度的0.8～1.5％。在不增加成本的条件下，建议叶顶间隙取较小值。
区别于传统的轴流式设计，一级叶轮或者首级叶轮采用斜流式设计，这样的流道设计能够更好地配合叶片以提供气动最佳流场。该斜流叶轮采用的是传统的子午加速叶型，叶型沿半径方向扭转角度形成叶片。该类型叶片做功能力强，在同等压力下风机叶轮直径最小。同时在斜流流道的配合下，进一步减小了风机的尺寸，给风机整体减重创造了条件。斜流流道的设计方案见下表1：
表1
一级叶轮进口侧轮毂相对直径 一级叶轮出口侧轮毂相对直径
0.50～0.56 0.65～0.70
第二级叶轮采用轴流式或斜流式设计。通过两级叶轮更优良的性能匹配关系设计，可以获得效率更高、平稳运行范围更宽的区间。
尤其是，一级叶轮2和二级叶轮3之间的轴向间隙在40mm-150mm可调，在大量试验基础上，通过调整两级叶轮之间不同的轴向间隙(缩短或加长两级叶轮之间的距离)，获得了较宽的非失速运行区域，这对于风机的可靠性和安全性都具有非常重要的意义。列举对比数据如下表2：
表2
Figure BDA0002630117110000041
效果验证：
利用本发明的对旋风机，已完成样机实物试验，性能达到设计目标，证明可行，说明如下：
应用本发明的设计，应用的样机条件是：在对旋风机外形尺寸要保证小于Φ930mmx1300mm，重量小于700公斤的限制条件下，对旋风机流量要求23000m3/h时，风压要达到2000pa。经过实物样机试验验证，测试结果显示对旋风机流量达到要求值23000m3/h时，风压实测达到2080pa，气动性能实测满足了设计要求，试验结果充分证明了这种设计结构有效。
需要说明的是，本发明不限于唯一实施例，通过以下给出的实施例，适当优化叶型后，也能够达到本发明的目的。在具体工程项目研制过程中，由于工艺水平、供货周期、生产成本等综合因素考虑，以下实施例均可作为替代方案，如图4-7.分别从机壳、叶型等做了适当优化，但是均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种对旋风机，包括机壳(1)，在机壳(1)内沿着对旋风机轴线设置一级叶轮(2)和二级叶轮(3)，其特征在于，一级叶轮进口侧轮毂(4)相对直径大于一级叶轮出口侧轮毂(5)相对直径，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流进入一级叶轮(2)，最后以与对旋风机轴线平行或倾斜的角度流出二级叶轮(3)。
2.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，所述一级叶轮(2)采用子午加速叶型，一级叶轮(2)进口侧轮毂(4)相对直径为0.50-0.56,一级叶轮(2)出口侧轮毂(5)相对直径为0.65-0.7。
3.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，一级叶轮(2)段的机壳采用锥形圆筒设计，一级叶轮(2)与机壳(1)之间的叶顶间隙为叶片长度的0.8～1.5％。
4.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，一级叶轮(2)和二级叶轮(3)之间的轴向间隙在40mm-150mm可调。
5.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，所述对旋风机机壳(1)外形尺寸小于Φ930mm*1300mm，重量小于700公斤，流量为23000m3/h时，风压不小于2000pa。
6.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，一级叶轮(2)和二级叶轮(3)均直接悬挂在对旋风机电机轴伸端，采用同转速同功率的两台电机驱动。
7.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，在一级叶轮(2)和二级叶轮(3)的外侧，分别加设有进口导流罩和出口导流罩。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113441295A (zh) * 2021-06-04 2021-09-28 江西中烟工业有限责任公司 一种内置叶轮结构的高效旋风分离器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201461470U (zh) * 2009-07-22 2010-05-12 哈尔滨航飞工业机械有限公司 矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机
CN102094837A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 国立大学法人东京大学 双重反转式轴流鼓风机
CN103912509A (zh) * 2013-01-05 2014-07-09 上海涌华通风设备有限公司 子午加速混流风机
JP5937490B2 (ja) * 2012-11-14 2016-06-22 ミネベア株式会社 送風装置
CN206299588U (zh) * 2016-11-30 2017-07-04 威海克莱特菲尔风机股份有限公司 带有零间隙式风机风筒的轴流风机
CN108644126A (zh) * 2018-04-16 2018-10-12 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种单轴驱动的导叶式对旋混流泵
CN209053821U (zh) * 2018-10-15 2019-07-02 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 对旋风扇
CN111043063A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 对旋风扇

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201461470U (zh) * 2009-07-22 2010-05-12 哈尔滨航飞工业机械有限公司 矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机
CN102094837A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 国立大学法人东京大学 双重反转式轴流鼓风机
JP5937490B2 (ja) * 2012-11-14 2016-06-22 ミネベア株式会社 送風装置
CN103912509A (zh) * 2013-01-05 2014-07-09 上海涌华通风设备有限公司 子午加速混流风机
CN206299588U (zh) * 2016-11-30 2017-07-04 威海克莱特菲尔风机股份有限公司 带有零间隙式风机风筒的轴流风机
CN108644126A (zh) * 2018-04-16 2018-10-12 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种单轴驱动的导叶式对旋混流泵
CN209053821U (zh) * 2018-10-15 2019-07-02 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 对旋风扇
CN111043063A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 对旋风扇

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113441295A (zh) * 2021-06-04 2021-09-28 江西中烟工业有限责任公司 一种内置叶轮结构的高效旋风分离器
CN113441295B (zh) * 2021-06-04 2022-07-15 江西中烟工业有限责任公司 一种内置叶轮结构的高效旋风分离器

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