一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳制造技术

本发明专利技术公开了一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，其中内凹式倾斜蜗舌沿轴线方向以叶轮中盘所在平面为界包括第一部分和第二部分；在第一部分中，对于与轴线方向相垂直的任意一个截面，截面上的蜗舌型线半径和蜗舌间隙均大致遵循截面位置的二次函数关系相应变化；在第二部分中，对于与轴线方向相垂直的任意一个截面，截面上的蜗舌型线半径和蜗舌间隙也均大致遵循截面位置的二次函数关系相应变化。本发明专利技术通过对蜗舌的形貌结构，尤其是蜗舌沿轴向方向截面型线对应的蜗舌半径和蜗舌间隙的分布进行改进，使得本发明专利技术中内凹式倾斜蜗舌结构及其应用于蜗壳的应用方法，能够提高风机效率的同时降低风机的噪声，明显改善风机的气动性能。

A spiral case with concave inclined volute tongue structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳
本专利技术属于风机领域，更具体地，涉及一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，该蜗壳尤其是具有内凹式倾斜蜗舌结构的多翼离心风机蜗壳。
技术介绍
在多翼离心风机中，为了满足压力的要求，一般选择前向甚至强前向叶轮，叶片数目繁多导致稠度很大，使得叶轮尾迹流场分布复杂，而蜗壳沿周向上的非均匀性结构会加剧叶轮内部流动的非均匀性。合理的蜗舌结构和蜗舌与叶轮的间隙可以缓解叶轮和蜗壳的流动分离、减小流动损失、减少蜗壳和叶轮在蜗舌处的动静干涉，对提高风机气动性能和噪声性能有着不可忽略的作用。叶轮出口气流对蜗舌的强烈冲击是不可避免的非定常流动现象，减少蜗舌处的压力脉动和回流可以提高风机的效率的同时降低噪声，目前行之有效的蜗舌改进结构有仿生蜗舌、内凹蜗舌、倾斜蜗舌等。对于双吸叶轮中盘两侧非对称结构，单一的倾斜蜗舌和对称的内凹蜗舌结构往往由于降噪效果的收益低于加工成本而不被采纳，非对称结构的仿生蜗舌结构由于特定的尺寸和参数约束，获得效果明显的结构的研发成本和研究难度较大。受粘性作用的影响，蜗壳内部气流在整个流道内的速度分布呈现非均匀的现象，在轴向上也有所体现。上述的蜗舌结构改进具有一定的指导意义。然而上述措施未能考虑到蜗壳和叶轮内部流场在轴向上的非均匀性，未考虑蜗舌间隙和蜗舌半径在轴向上的分布规律。为解决双吸式多翼离心风机叶轮中盘非对称双吸叶轮蜗舌降噪结构，提出一种内凹式倾斜蜗舌结构设计方法。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，其中通过对蜗舌的形貌结构，尤其是蜗舌沿轴向方向截面型线对应的蜗舌半径和蜗舌间隙的分布进行改进，基于蜗壳轴向上蜗壳和叶轮内部流场的非均匀性特点，通过设定满足二次函数关系的蜗舌间隙和蜗舌半径在轴向上的分布规律，使得本专利技术中内凹式倾斜蜗舌结构及其应用于蜗壳的应用方法，能够提高风机效率的同时降低风机的噪声，明显改善风机的气动性能。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，其特征在于，该蜗壳包括出风口、内凹式倾斜蜗舌和内腔，其中所述内凹式倾斜蜗舌位于出风口下端与内腔连接位置，该蜗壳还包括分别位于两侧气流进口所在平面、且相互平行设置的前壁和后壁，该蜗壳的轴线则垂直于所述前壁；并且，在该蜗壳的内部还具有环壁，该环壁用于连接所述前壁和所述后壁，三者共同包围所述内腔；所述内凹式倾斜蜗舌用于与所述环壁相连接；所述内凹式倾斜蜗舌起始于所述前壁，终止于所述后壁；沿所述轴线方向，以叶轮中盘所在平面为界，所述内凹式倾斜蜗舌包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分对应于所述前壁和叶轮中盘之间的蜗舌部分，所述第二部分对应于叶轮中盘和所述后壁之间的蜗舌部分；记所述内凹式倾斜蜗舌与所述前壁的接触端面为S1，与所述前壁和叶轮中盘之间的某个平面的截面为S2，与叶轮中盘所在平面的截面为S3，叶轮中盘和所述后壁之间的某个平面的截面为S4，与所述后壁的接触端面为S5，S1、S2、S3、S4和S5均垂直于所述轴线方向，其中S2距S1的距离满足大于等于0.75L1且小于等于0.85L1，L1为所述前壁到叶轮中盘所在平面的距离；S4距S5的距离满足大于等于0.75L2且小于等于0.85L2，L2为所述后壁到叶轮中盘所在平面的距离；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S1与S3之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S1的距离为d，则随着(d/L1)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t，则随着(d/L1)比值的变化，实际蜗舌间隙t也大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r0，则随着(d/L1)比值的变化，|r-r0|/r0始终不超过预先设定的误差值ε1；若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t0，则随着(d/L1)比值的变化，|t-t0|/t0始终不超过预先设定的误差值ε2；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S3与S5之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S5的距离为d’，则随着(d’/L2)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r’大致遵循(d’/L2)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t’，则随着(d’/L2)比值的变化，实际蜗舌间隙t’也大致遵循(d’/L2)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d’/L2)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r’0，则随着(d’/L2)比值的变化，|r’-r’0|/r’0始终不超过预先设定的误差值ε3；若记严格遵循(d’/L2)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t’0，则随着(d’/L2)比值的变化，|t’-t’0|/t’0始终不超过预先设定的误差值ε4。按照本专利技术的另一方面，提供了一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，其特征在于，该蜗壳包括出风口、内凹式倾斜蜗舌和内腔，其中所述内凹式倾斜蜗舌位于出风口下端与内腔连接位置，该蜗壳还包括分别位于两侧气流进口所在平面、且相互平行设置的前壁和后壁，该蜗壳的轴线则垂直于所述前壁；并且，在该蜗壳的内部还具有环壁，该环壁用于连接所述前壁和所述后壁，三者共同包围所述内腔；所述内凹式倾斜蜗舌用于与所述环壁相连接；所述内凹式倾斜蜗舌起始于所述前壁，终止于所述后壁；沿所述轴线方向，以叶轮中盘所在平面为界，所述内凹式倾斜蜗舌包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分对应于所述前壁和叶轮中盘之间的蜗舌部分，所述第二部分对应于叶轮中盘和所述后壁之间的蜗舌部分；记所述内凹式倾斜蜗舌与所述前壁的接触端面为S1，与所述前壁和叶轮中盘之间的某个平面的截面为S2，与叶轮中盘所在平面的截面为S3，叶轮中盘和所述后壁之间的某个平面的截面为S4，与所述后壁的接触端面为S5，S1、S2、S3、S4和S5均垂直于所述轴线方向，其中S2距S1的距离满足大于等于0.75L1且小于等于0.85L1，L1为所述前壁到叶轮中盘所在平面的距离；S4距S5的距离满足大于等于0.75L2且小于等于0.85L2，L2为所述后壁到叶轮中盘所在平面的距离；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S1与S2之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S1的距离为d，则随着(d/L1)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t，则随着(d/L1)比值的变化，实际蜗舌间隙t也大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r0，则随着(d/L1)比值的变化，|r-r0|/r0始终不超过预先设定的误差值ε1；若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t0，则随着(d/L1)比值的变化，|t-t0|/t0始终不超过预先设定的误差值ε2；对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，其特征在于，该蜗壳包括出风口、内凹式倾斜蜗舌和内腔，其中所述内凹式倾斜蜗舌位于出风口下端与内腔连接位置，该蜗壳还包括分别位于两侧气流进口所在平面、且相互平行设置的前壁和后壁，该蜗壳的轴线则垂直于所述前壁；并且，在该蜗壳的内部还具有环壁，该环壁用于连接所述前壁和所述后壁，三者共同包围所述内腔；所述内凹式倾斜蜗舌用于与所述环壁相连接；所述内凹式倾斜蜗舌起始于所述前壁，终止于所述后壁；沿所述轴线方向，以叶轮中盘所在平面为界，所述内凹式倾斜蜗舌包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分对应于所述前壁和叶轮中盘之间的蜗舌部分，所述第二部分对应于叶轮中盘和所述后壁之间的蜗舌部分；记所述内凹式倾斜蜗舌与所述前壁的接触端面为S1，与所述前壁和叶轮中盘之间的某个平面的截面为S2，与叶轮中盘所在平面的截面为S3，叶轮中盘和所述后壁之间的某个平面的截面为S4，与所述后壁的接触端面为S5，S1、S2、S3、S4和S5均垂直于所述轴线方向，其中S2距S1的距离满足大于等于0.75L1且小于等于0.85L1，L1为所述前壁到叶轮中盘所在平面的距离；S4距S5的距离满足大于等于0.75L2且小于等于0.85L2，L2为所述后壁到叶轮中盘所在平面的距离；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S1与S3之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S1的距离为d，则随着(d/L1)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t，则随着(d/L1)比值的变化，实际蜗舌间隙t也大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r0，则随着(d/L1)比值的变化，|r‑r0|/r0始终不超过预先设定的误差值ε1；若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t0，则随着(d/L1)比值的变化，|t‑t0|/t0始终不超过预先设定的误差值ε2；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S3与S5之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S5的距离为d’，则随着(d’/L2)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r’大致遵循(d’/L2)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t’，则随着(d’/L2)比值的变化，实际蜗舌间隙t’也大致遵循(d’/L2)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d’/L2)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r’0，则随着(d’/L2)比值的变化，|r’‑r’0|/r’0始终不超过预先设定的误差值ε3；若记严格遵循(d’/L2)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t’0，则随着(d’/L2)比值的变化，|t’‑t’0|/t’0始终不超过预先设定的误差值ε4。...

【技术特征摘要】
1.一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，其特征在于，该蜗壳包括出风口、内凹式倾斜蜗舌和内腔，其中所述内凹式倾斜蜗舌位于出风口下端与内腔连接位置，该蜗壳还包括分别位于两侧气流进口所在平面、且相互平行设置的前壁和后壁，该蜗壳的轴线则垂直于所述前壁；并且，在该蜗壳的内部还具有环壁，该环壁用于连接所述前壁和所述后壁，三者共同包围所述内腔；所述内凹式倾斜蜗舌用于与所述环壁相连接；所述内凹式倾斜蜗舌起始于所述前壁，终止于所述后壁；沿所述轴线方向，以叶轮中盘所在平面为界，所述内凹式倾斜蜗舌包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分对应于所述前壁和叶轮中盘之间的蜗舌部分，所述第二部分对应于叶轮中盘和所述后壁之间的蜗舌部分；记所述内凹式倾斜蜗舌与所述前壁的接触端面为S1，与所述前壁和叶轮中盘之间的某个平面的截面为S2，与叶轮中盘所在平面的截面为S3，叶轮中盘和所述后壁之间的某个平面的截面为S4，与所述后壁的接触端面为S5，S1、S2、S3、S4和S5均垂直于所述轴线方向，其中S2距S1的距离满足大于等于0.75L1且小于等于0.85L1，L1为所述前壁到叶轮中盘所在平面的距离；S4距S5的距离满足大于等于0.75L2且小于等于0.85L2，L2为所述后壁到叶轮中盘所在平面的距离；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S1与S3之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S1的距离为d，则随着(d/L1)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t，则随着(d/L1)比值的变化，实际蜗舌间隙t也大致遵循(d/L1)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r0，则随着(d/L1)比值的变化，|r-r0|/r0始终不超过预先设定的误差值ε1；若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t0，则随着(d/L1)比值的变化，|t-t0|/t0始终不超过预先设定的误差值ε2；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S3与S5之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S5的距离为d’，则随着(d’/L2)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r’大致遵循(d’/L2)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t’，则随着(d’/L2)比值的变化，实际蜗舌间隙t’也大致遵循(d’/L2)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d’/L2)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r’0，则随着(d’/L2)比值的变化，|r’-r’0|/r’0始终不超过预先设定的误差值ε3；若记严格遵循(d’/L2)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t’0，则随着(d’/L2)比值的变化，|t’-t’0|/t’0始终不超过预先设定的误差值ε4。2.一种具有内凹式倾斜蜗舌结构的蜗壳，其特征在于，该蜗壳包括出风口、内凹式倾斜蜗舌和内腔，其中所述内凹式倾斜蜗舌位于出风口下端与内腔连接位置，该蜗壳还包括分别位于两侧气流进口所在平面、且相互平行设置的前壁和后壁，该蜗壳的轴线则垂直于所述前壁；并且，在该蜗壳的内部还具有环壁，该环壁用于连接所述前壁和所述后壁，三者共同包围所述内腔；所述内凹式倾斜蜗舌用于与所述环壁相连接；所述内凹式倾斜蜗舌起始于所述前壁，终止于所述后壁；沿所述轴线方向，以叶轮中盘所在平面为界，所述内凹式倾斜蜗舌包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分对应于所述前壁和叶轮中盘之间的蜗舌部分，所述第二部分对应于叶轮中盘和所述后壁之间的蜗舌部分；记所述内凹式倾斜蜗舌与所述前壁的接触端面为S1，与所述前壁和叶轮中盘之间的某个平面的截面为S2，与叶轮中盘所在平面的截面为S3，叶轮中盘和所述后壁之间的某个平面的截面为S4，与所述后壁的接触端面为S5，S1、S2、S3、S4和S5均垂直于所述轴线方向，其中S2距S1的距离满足大于等于0.75L1且小于等于0.85L1，L1为所述前壁到叶轮中盘所在平面的距离；S4距S5的距离满足大于等于0.75L2且小于等于0.85L2，L2为所述后壁到叶轮中盘所在平面的距离；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S1与S2之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S1的距离为d，则随着(d/L1)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r大致遵循(d/K1)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t，则随着(d/K1)比值的变化，实际蜗舌间隙t也大致遵循(d/K1)的二次函数关系相应变化；其中，若记严格遵循(d/K1)的二次函数关系变化的圆弧线ca的目标半径为r0，则随着(d/L1)比值的变化，|r-r0|/r0始终不超过预先设定的误差值ε1；若记严格遵循(d/L1)的二次函数关系变化的目标蜗舌间隙为t0，则随着(d/L1)比值的变化，|t-t0|/t0始终不超过预先设定的误差值ε2；对于与所述轴线方向相垂直、且位于S4与S5之间的任意一个平面，在该平面与所述内凹式倾斜蜗舌所得截面上，蜗舌型线均包括圆弧线ca，并且，若记该平面距S5的距离为d’，则随着(d’/L2)比值的变化，圆弧线ca的实际半径r’大致遵循(d’/L2)的二次函数关系相应变化；若记该截面上蜗舌型线距离叶轮外径的实际蜗舌间隙为t’...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，肖千豪，蒋博彦，丁炎炎，彭勇，凌杰达，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42