一种新型高性能无蜗壳离心风机整机制造技术

本发明专利技术公开了一种新型高性能无蜗壳离心风机整机，包括前盖板、曲变后盖板、主叶片、隔离叶片及电机，所述主叶片及隔离叶片分别设置在前盖板与后盖板之间，所述主叶片、隔离叶片、前盖板及曲变后盖板为一体结构，电机设置在曲变后盖板上。曲变后盖板的结构，以实现增加离心风机流道的容积，有更充分地空间使得叶轮将机械能转为流体的动能，并抑制吸力面上分离涡的产生，降低流体在流道内流动的阻力；一体化设计，以实现有效地减少流动总阻力，降低流动损失，提高静压效率和流量，控制叶轮内的涡尺度，抑制压力脉动，降低气动噪声。降低气动噪声。降低气动噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高性能无蜗壳离心风机整机


[0001]本专利技术涉及离心风机
，具体涉及一种新型高性能无蜗壳离心风机整机。

技术介绍

[0002]离心风机作为旋转类机械家族中的一员，因其压头大、流量小的特点而被广泛应用与换气、通风等设备中，离心风机是工业生产中提供气体动力的重要工艺设备，在国民经济和日常生活中占有重要的地位，其市场规模较大，约占风机市场总量的50％左右。作为主要的耗能设备，据统计离心风机的用电量占全国发电量的6％左右。
[0003]离心风机的损失主要有三个部分，流动损失、容积损失和机械损失，其中流动损失是离心通风机三种能量损失中最主要的损失，它产生的主要原因是因为气体具有黏性。在无蜗壳离心风机的叶轮中，叶片吸力面处压力低于相邻叶片压力面处压力，这种压力差与速度差使流动气体受到了指向叶片吸力面的力，在叶轮的近壁面处，即叶片、前、后盖板表面处流体微团速度低于主流区速度因此离心力与科氏力并不能有效的平衡压力差，从而导致了流体微团在边界层内部形成垂直于主流方向的径流旋涡，导致近壁面处的边界层分离，其次，由于有限叶片之间流体惯性力的体现而产生轴向旋涡等二次流，二者的作用严重扰乱了流道中气体的流动特性，产生较大的涡流损失，会导致离心风机静压效率的降低，影响风机性能。另一方面，离心风机设计还追求的是相同静压下的更大流量，因为当离心风机流量过低时，吸力面会产生分离涡，使得吸力面附近产生低速区，容易诱发“射流
‑
尾迹”的发生，同时分离涡还会加强流道流动湍流强度，增加流动损失，并且使得压力面与吸力面压差过大，增加了叶片表面的压力脉动，影响离心风机运行的稳定性，从而使得离心风机运行时噪声增加与效率的大幅下降。离心风机的噪声源可分为气动噪声、电磁噪声和结构振动噪声,其中气动噪声在三类噪声中所占的比重最大，是影响噪声值的主要噪声源。而气动噪声的主要来源是偶极子噪声，是气体湍流和叶轮、固体界面相互作用产生的旋转负荷噪声以及边界层分离引起的涡流噪声。此外，对于无蜗壳离心风机所用的电机，它连接于风机后盖板，其前端伸出部分位于叶轮进口流体域中，所以电机前端与离心风机干涉部分的形状直接影响叶轮进口流体流动特性，其对整个风机流体域的影响是不可忽略的。因此，不管从国家实现双碳目标，加快推动绿色低碳发展，还是从提高离心风机性能以增加企业的经济效益的角度来说，优化离心风机降低其气动噪声以及在改善流动损失的同时追求相同静压下更大的流量是很有必要的。
[0004]前人在离心风机的结构优化上，取得了一定的成果，但对于相同静压下更大流量以及减少叶轮间的径流旋涡与轴向旋涡等二次流的产生的结构优化仍需进一步探索，并且无蜗壳离心风机的效率以及噪声有待进一步优化，同时对于风机电机外形改型还有待探索。本专利技术对无蜗壳离心风机的气体流量以及流动损失进行了针对性优化，并优化了电机前端外形，优化设计了一款新型无蜗壳离心风机整机，以实现增加风机流量的同时减少流动损失，降低气动噪声。

技术实现思路

[0005]针对现有无蜗壳离心风机的不足，本专利技术的目的在于优化无蜗壳离心风机整机，提供一款新型高性能无蜗壳离心风机整机，以实现有效地减少流动总阻力，降低流动损失，提高静压效率和流量，控制叶轮内的涡尺度，抑制压力脉动，降低气动噪声。
[0006]本专利技术专利的技术方案如下：
[0007]一种新型高性能无蜗壳离心风机整机
，
包括经典离心风机后弯翼型的主叶片，前盖板，隔离叶片，曲变后盖板及电机，所述主叶片及隔离叶片分别设置在前盖板与后盖板之间，所述主叶片、隔离叶片与前盖板、曲变后盖板焊接一体，电机设置在曲变后盖板上，电机通过曲变后盖板与无蜗壳离心风机直连。
[0008]进一步的，曲变后盖板是由内圆环以及五个相同的下凹曲变流道板圆周排列形成。
[0009]进一步的，隔离叶片包括横向隔离叶片及与横向隔离叶片耦合的纵向隔离叶片，所述横向隔离叶片设置在纵向隔离叶片中部，每两主叶片之间设置有横向、纵向耦合的隔离叶片。
[0010]进一步的，电机前端与风机干涉部分的形状是由抛物曲面形成。
[0011]进一步的，所述的曲变后盖板中，每个下凹曲变流道板位于每两主叶片之间，其与内圆环相连接，且左右边界曲率与主叶片翼型中线重合且曲率相同，并延长到1.22L处与曲变曲线N1连接，流道板厚度为d1。
[0012]进一步的，所述的曲变后盖板中，内圆环内直径D1＝0.3D，外直径为D2＝0.5D，其厚度与下凹曲变流道板相同均为d1，其中L为主叶片弦长，D为前盖板大圆直径。
[0013]进一步的，所述的横向、纵向耦合的隔离叶片中，横向隔离叶片设置在纵向隔离叶片中部，横向隔离叶片雏形是与曲变后盖板的内圆环同心的圆环，内圆直径为D3＝0.74D、外圆直径为D4＝0.9D，且其内环与纵向隔离叶片进口相切，外环与纵向隔离叶片出口相切，厚度为d2。
[0014]进一步的，所述的横向、纵向耦合的隔离叶片中，纵向隔离叶片设置在每两主叶片的中间，且其截面形状与主叶片后1/3L的截面形状相同。
[0015]进一步的，所述电机，其通过曲变后盖板与无蜗壳离心风机直连，前端与风机干涉部分是由抛物曲面S形成，且干涉高度为H。
[0016]进一步的，所述曲变曲线N1方程为N1＝2.251+0.707X
‑
0.0017X2‑
7.173X3。
[0017]进一步的，所述的曲变后盖板厚度d1＝6mm，在出口处采用r1＝1mm圆角处理。
[0018]进一步的，所述的纵向隔离叶片进口处采用r3＝12mm圆角处理，出口采用r2＝3mm圆角处理。
[0019]进一步的，所述的横向隔离叶片厚度d2＝2mm，采用r4＝2mm圆角处理。
[0020]进一步的，所述电机与风机干涉部分高度为H，曲面方程S＝
‑
0.0011(X2+Y2)+H。
[0021]本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0022]1)本专利技术创新性的设计了无蜗壳离心风机的后盖板，曲变后盖板的设计增加了风机流道的容积，对于流体来说，有了更充分地空间使得叶轮将机械能转为流体的动能。同时使相同静压下风机有着更大的流量，整个流道流动更加饱满紧凑，抑制了吸力面上分离涡的产生，流动湍流强度以及压力面与吸力面的压差和脉动得以减小，从而增强了流道中流
动的稳定性，减少了流动损失和气动噪声的产生。并且由于“下凹
‑
曲变”的特殊结构设计，使得叶轮进口到出口的衔接过渡的更加顺滑自然，能够降低流体在流道内流动的阻力，使得出口速度更加均匀，减少“尾迹
‑
射流”现象的产生，从而提高了风机效率，降低了离心风机在工作时产生的噪声和振动。
[0023]2)本专利技术在风机主叶片之间布置了横向、纵向耦合的隔离叶片，其中纵向隔离叶片能增加主叶片之间流道对于流体夹持程度，有效抑制由于流体惯性力作用，使得主叶片间的流体产生与叶片角速度方向相反，大小相同的轴向旋涡运动的产生，降低了涡流损失本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型高性能无蜗壳离心风机整机，其特征在于，包括前盖板、曲变后盖板、主叶片、隔离叶片及电机，所述主叶片及隔离叶片分别设置在前盖板与后盖板之间，所述主叶片、隔离叶片、前盖板及曲变后盖板为一体结构，电机设置在曲变后盖板上。2.根据权利要求1所述的一种新型高性能无蜗壳离心风机整机，其特征在于，所述曲变后盖板包括内圆环以及下凹曲变流道板，一组所述下凹曲变流道板设置在内圆环圆周方向上。3.根据权利要求2所述的一种新型高性能无蜗壳离心风机整机，其特征在于，所述隔离叶片包括横向隔离叶片及与横向隔离叶片耦合的纵向隔离叶片，所述横向隔离叶片设置在纵向隔离叶片中部，且每两个所述主叶片之间设置有横向、纵向耦合的隔离叶片。4.根据权利要求2所述的一种新型高性能无蜗壳离心风机整机，其特征在于，所述曲变后盖板中的每个下凹曲变流道板位于每两主叶片之间，所述曲变后盖板左右边界曲率与主叶片翼型中线重合且曲率相同，并延长到1.22L处与曲变曲线N1连接，其中L为主叶片弦长。5.根据权利要求2所述的一种新型高性能无蜗壳离心风机整机，其特征在于，所述曲变后盖板的内圆环内直径D1＝0.3D，外直径为D2＝0.5D，其厚度与下凹曲变流道板相同均为d1，其中D为前盖板大圆直径，d1为流道板厚度。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑水华，贺智财，柴敏，孙泽楠，陈锦学，李奕良，张威威，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：