CN114810637A - 一种集成式高速直驱风机 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及鼓风机技术领域，尤其涉及一种集成式高速直驱风机，包括支撑架、蜗壳、三元流叶轮以及高速永磁电机，蜗壳安装在支撑架上，高速永磁电机与蜗壳连接，三元流叶轮设置在蜗壳内且与高速永磁电机的电机轴连接，蜗壳内且位于三元流叶轮的输出端设置有扩压器，扩压器的出口角与三元流叶轮的出口角相等。有助于控制三元流叶轮出口的液态，把动压转变为静压，扩宽风机的工况范围，控制喘振，有效提升风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，进而达到曝气增氧的效果；进一步提高风机的运行效率；且三元流叶轮直接与高速永磁电机的电机轴连接，无需安装联轴器，使得整体的风机结构小巧，且减少了中间过程损耗，有效减小风机对电能的消耗和浪费。

Description

一种集成式高速直驱风机
技术领域
本申请涉及鼓风机的技术领域，尤其是涉及一种集成式高速直驱风机。
背景技术
随着经济的发展，渔业养殖业已从过去追求产量转向更加注重品种结构的调整和产品质量的提高。新的养殖技术和新的养殖品种不断推出，渔业养殖领域进一步拓展，名特优水产品养殖规模不断扩大，工厂化养殖、生态健康养殖模式迅速发展，深水网箱养殖发展势头迅猛，养殖业的规模化、集约化程度逐步提高，其对为养殖池提供含氧量的鼓风机的要求也愈发严格。
从流量范围10m³/min至50m³/min分类，目前小流量型的鼓风机在市场上主要有旋涡式、罗茨式和离心式三种类型风机。
由于渔业养殖面积不断扩大，需要更多的曝气进养殖池增加含氧量，上述小流量型的风机很难达到更多的曝气增氧效果，而且罗茨风机噪音大影响养殖，旋涡风机流量太小，均无法满足养殖面积规模的扩大，因而急需一种高效和集约式的离心鼓风机满足渔业的养殖市场需求。
发明内容
为了有助于满足渔业的养殖市场需求，提高曝气增氧效果，本申请提供一种集成式高速直驱风机。
本申请提供的一种集成式高速直驱风机，采用如下的技术方案：
一种集成式高速直驱风机，包括支撑架、蜗壳、三元流叶轮以及高速永磁电机，所述蜗壳安装在支撑架上，所述高速永磁电机与蜗壳连接，所述三元流叶轮设置在蜗壳内且与高速永磁电机的电机轴连接；
所述蜗壳内且位于三元流叶轮的输出端设置有扩压器，所述扩压器的出口角与三元流叶轮的出口角相等。
通过采用上述技术方案，蜗壳内且位于三元流叶轮的输出端设置有扩压器，且扩压器的出口角与三元流叶轮的出口角相等，有助于控制三元流叶轮出口的液态，把动压转变为静压，扩宽风机的工况范围，控制喘振，有效提升风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，进而达到曝气增氧的效果；
另外，三元流叶轮直接与高速永磁电机的电机轴连接，无需安装联轴器，使得整体的风机结构小巧，且减少了中间过程损耗，有效减小风机对电能的消耗和浪费。
可选的，所述蜗壳设置为不对称内蜗壳，所述蜗壳的外型线为半径不变的圆周，内型线距转轴中心的半径逐渐减小。
通过采用上述技术方案，以实现蜗壳通流截面面积的不断增加，进而提高风机的效率；另外，蜗壳设置为内切型，整体的结构尺寸较小，其重量较轻。
可选的，所述三元流叶轮包括三元流叶片以及叶轮盖，所述三元流叶片与叶轮盖连接，所述叶轮盖与蜗壳一体设置。
通过采用上述技术方案，叶轮盖与蜗壳一体设置，采用整体蜗壳的结构有效减轻整体重量。
可选的，所述三元流叶轮设置为半开式三元流叶轮，入口翼尖冲角为0°-1°，入口翼根冲角为2°-4°；所述三元流叶片出口角为-30°--40°，轮毂比为0.4-0.5。
通过采用上述技术方案，由于三元流叶片厚度为前缘尾缘小，中间大，翼根大，翼尖小；使得三元流叶轮高效区宽，效率高，强度性能好。
可选的，所述三元流叶轮与高速永磁电机的电机轴之间设置有密封组件；
所述密封组件包括套设在高速永磁电机的电机轴上的密封块，所述密封块沿高速永磁电机的电机轴的周向设置。
通过采用上述技术方案，实现高速永磁电机轴伸端的密封，有效降低了三元流叶轮背部的泄漏量，进一步提高曝气压力以及曝气量。
可选的，所述高速永磁电机通过螺栓安装在所述蜗壳上，所述三元流叶轮通过螺钉安装在高速永磁电机的电机轴上。
通过采用上述技术方案，便于高速永磁电机以及三元流叶轮的安装与拆卸，从而便于后续的维护。
可选的，所述高速永磁电机与电机轴之间设置有陶瓷轴承。
通过采用上述技术方案，陶瓷轴承具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性，便于后续的维护。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、本申请有效解决了传统小型离心鼓风机效率低、噪音高和曝气压力低，曝气量低等问题，提供了一种结构巧妙、设备运行效率高、维护方便，且曝气压力高、曝气量大，能够满足渔业养殖规模的增大的鼓风机；
2、采用高速永磁电机以及三元流叶轮，有效提高风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，达到曝气增氧的效果；
3、蜗壳内且位于三元流叶轮的输出端设置有扩压器，且扩压器的出口角与三元流叶轮的出口角相等，有助于控制三元流叶轮出口的液态，把动压转变为静压，扩宽风机的工况范围，控制喘振，有效提升风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，进而达到曝气增氧的效果。
附图说明
图1是本申请实施例示出的集成式高速直驱风机的整体结构示意图。
图2是本申请实施例示出的集成式高速直驱风机的主视图。
图3是本申请实施例示出的集成式高速直驱风机的剖视图。
图4是本申请实施例示出的集成式高速直驱风机中扩压器的出口角与三元流叶轮的出口角的结构示意图。
附图说明：1、支撑架；2、蜗壳；3、高速永磁电机；4、三元流叶轮；5、扩压器；6、密封块；7、螺钉。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细说明。
本申请公开了一种集成式高速直驱风机，如图1、图2和图3所示，包括支撑架1、蜗壳2、三元流叶轮4以及高速永磁电机3，蜗壳2通过螺栓安装在支撑架1上，且高速永磁电机3与蜗壳2通过螺栓连接，三元流叶轮4设置在蜗壳2内且与高速永磁电机3的电机轴连接。
其中，高速永磁电机3具有转速高、电机尺寸小、功率密度大、效率高等显著优点,与高速负载或原动机连接无需变速装置，因而克服了传统电机故障率高、维护困难等诸多缺点，从而便于提高风机的运行效率。另外，三元流叶轮4可适应流体的真实流态，从而有效避免三元流叶轮4的叶片工作面的流动分离，减少流动损失，并能控制内部全部流体质点的速度分布，获得风机内部的最佳流动状态，保证流体输送的效率达到最佳。
具体的，三元流流叶轮包括三元流叶片以及叶轮盖，三元流叶片与叶轮盖连接。且三元流叶轮4设置为半开式三元流叶轮，入口翼尖冲角为0°-1°，入口翼根冲角为2°-4°；三元流叶片出口角为-30°--40°，轮毂比为0.4-0.5，其三元流叶片厚度为前缘尾缘小，中间大，翼根大，翼尖小。因此，三元流叶轮4高效区宽，效率高，强度性能好。
参照图3，采用高速永磁电机3以及三元流叶轮4，有效提高风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，达到曝气增氧的效果。另外，三元流叶轮4通过螺钉7直接与高速永磁电机3的电机轴连接，无需安装联轴器，使得整体的风机结构小巧，且减少了中间过程损耗，有效减小风机对电能的消耗和浪费；且方便三元流叶轮4的安装和拆卸，有助于后续的维护。
另外，高速永磁电机3与电机轴之间设置有轴承，具体的，该轴承设置为陶瓷轴承，其具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性，便于后续的维护。
参照图3和图4，蜗壳2内且位于三元流叶轮4的输出端设置有扩压器5，且扩压器5的出口角与三元流叶轮4的出口角相等，有助于控制三元流叶轮4出口的液态，把动压转变为静压，扩宽风机的工况范围，控制喘振，有效提升风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，进而达到曝气增氧的效果。
具体的，高速永磁电机3通过电机轴驱动三元流叶轮4高速旋转，气流由进口轴向进入高速旋转的三元流叶轮4后变成径向流动被加速，然后进入蜗壳2内设置有扩压器5的扩压腔，改变流动方向而减速，这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能（势能），使风机出口保持稳定压力。
参照图3，为了进一步提高风机的效率，蜗壳2设置为不对称内蜗壳。具体的，该蜗壳2的外型线为半径不变的圆周，内型线距转轴中心的半径逐渐减小，以实现蜗壳2通流截面面积的不断增加，进而提高风机的效率；另外，由于蜗壳2设置为内切型，相比于外切型蜗壳2，整体的结构尺寸较小，其重量也较轻。
且叶轮盖与蜗壳2一体成型，采用整体蜗壳2的结构有效减轻整体重量。
参照图3，另外，三元流叶轮4与高速永磁电机3的电机轴之间设置有密封组件，以实现高速永磁电机3轴伸端的密封，有效降低了三元流叶轮4背部的泄漏量，进一步提高曝气压力以及曝气量。具体的，密封组件包括套设在高速永磁电机3的电机轴上的密封块6，密封块6沿高速永磁电机3的电机轴的周向设置。且蜗壳2上设置有用于供密封块6伸入的密封槽，有效减小密封块6在高速永磁电机3的带动下转动而导致密封块6与蜗壳2之间的间隙增大的可能，有助于进一步提高密封块6的密封效果。
本实施例的工作原理为：
高速永磁电机3通过电机轴驱动三元流叶轮4高速旋转，气流由进口轴向进入高速旋转的三元流叶轮4后变成径向流动被加速，然后进入蜗壳2内设置有扩压器5的扩压腔，改变流动方向而减速，这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能（势能），使风机出口保持稳定压力；采用高速永磁电机3以及三元流叶轮4，有效提高风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，达到曝气增氧的效果。
另外，扩压器5的出口角与三元流叶轮4的出口角相等，有助于控制三元流叶轮4出口的液态，把动压转变为静压，扩宽风机的工况范围，控制喘振，进一步提升风机的运行效率，提高曝气压力和曝气量，进而达到曝气增氧的效果。以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种集成式高速直驱风机，其特征在于：包括支撑架(1)、蜗壳(2)、三元流叶轮(4)以及高速永磁电机(3)，所述蜗壳(2)安装在支撑架(1)上，所述高速永磁电机(3)与蜗壳(2)连接，所述三元流叶轮(4)设置在蜗壳(2)内且与高速永磁电机(3)的电机轴连接；
所述蜗壳(2)内且位于三元流叶轮(4)的输出端设置有扩压器(5)，所述扩压器(5)的出口角与三元流叶轮(4)的出口角相等。
2.根据权利要求1所述的一种集成式高速直驱风机，其特征在于：所述蜗壳(2)设置为不对称内蜗壳(2)，所述蜗壳(2)的外型线为半径不变的圆周，内型线距转轴中心的半径逐渐减小。
3.根据权利要求1或2所述的一种集成式高速直驱风机，其特征在于：所述三元流叶轮(4)包括三元流叶片以及叶轮盖，所述三元流叶片与叶轮盖连接，所述叶轮盖与蜗壳(2)一体设置。
4.根据权利要求3所述的一种集成式高速直驱风机，其特征在于：所述三元流叶轮(4)设置为半开式三元流叶轮(4)，入口翼尖冲角为0°-1°，入口翼根冲角为2°-4°；所述三元流叶片出口角为-30°--40°，轮毂比为0.4-0.5。
5.根据权利要求1所述的一种集成式高速直驱风机，其特征在于：所述三元流叶轮(4)与高速永磁电机(3)的电机轴之间设置有密封组件；
所述密封组件包括套设在高速永磁电机(3)的电机轴上的密封块(6)，所述密封块(6)沿高速永磁电机(3)的电机轴的周向设置。
6.根据权利要求1所述的一种集成式高速直驱风机，其特征在于：所述高速永磁电机(3)通过螺栓安装在所述蜗壳(2)上，所述三元流叶轮(4)通过螺钉(7)安装在高速永磁电机(3)的电机轴上。
7.根据权利要求1所述的一种集成式高速直驱风机，其特征在于：所述高速永磁电机(3)与电机轴之间设置有陶瓷轴承。
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