一种带半开式三元叶轮的离心通风机
阅读说明：本技术 一种带半开式三元叶轮的离心通风机 (Centrifugal ventilator with semi-open ternary impeller ) 是由 杨徽 陈雨彬 肖康 王政道 张炜 朱祖超 于 2021-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带半开式三元叶轮的离心通风机,包括蜗壳,具有前侧板及后侧板；集流器,一端与所述前侧板连接,另一端由所述前侧板延伸至蜗壳内；叶轮组件,安装于所述蜗壳内,该叶轮组件包括设于所述蜗壳内的叶轮及与所述叶轮相连且由电机驱动的旋转轴；所述叶轮包括可转动设于蜗壳内的叶轮后盘、多个与叶轮后盘相连的叶片、位于叶轮后盘靠近前侧板一侧的叶轮前盘；所述叶片位于所述叶轮前盘和叶轮后盘之间,且该叶片前缘与叶轮前盘之间具有间隙；所述叶轮前盘与所述集流器远离前侧板一端相连,且该叶轮前盘与集流器为一体铸造或无缝连接。本发明通过叶轮前盘与集流器一体铸造,减少气流对轮盖附近叶片的阻力损失,达到高转速比的效果。(The invention discloses a centrifugal ventilator with a semi-open ternary impeller, which comprises a volute, a fan body and a fan blade, wherein the volute is provided with a front side plate and a rear side plate; one end of the current collector is connected with the front side plate, and the other end of the current collector extends into the volute from the front side plate; the impeller assembly is arranged in the volute and comprises an impeller arranged in the volute and a rotating shaft which is connected with the impeller and driven by a motor; the impeller comprises an impeller rear disc which is rotatably arranged in the volute, a plurality of blades connected with the impeller rear disc, and an impeller front disc which is positioned on one side of the impeller rear disc close to the front side plate; the blades are positioned between the impeller front disk and the impeller rear disk, and a gap is formed between the front edges of the blades and the impeller front disk; the front impeller disc is connected with one end of the current collector, which is far away from the front side plate, and the front impeller disc and the current collector are cast integrally or connected in a seamless mode. The front disk of the impeller and the current collector are integrally cast, so that the resistance loss of airflow to the blades near the impeller cover is reduced, and the effect of high rotating speed ratio is achieved.)
技术领域
本发明属于风机
技术领域
，尤其是涉及一种带半开式三元叶轮的离心通风机。背景技术
离心风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。离心风机应用面广泛，大至矿井通风、锅炉引送风和化工流程，小至工业炉鼓风以及空调、建筑物通风等无不采用通风机，是工业生产的重要配套设备，同时也是能源消耗的大户。
传统离心通风机的叶轮采用闭式结构，叶轮前盖紧贴叶片，与风机蜗壳之间有间隙，风机高压侧空气会通过该间隙回流到低压侧，从而造成风机的能量损失、增加风机的噪声、对风机的进气流场产生干扰、降低风机的出风口量和风压。
在发动机等大型设备上，需要安装用于内部换热的离心通风机，以实现快速散热的目的。而工作空间狭小，所需转速大，效率高的要求是目前传统的离心风机所不能满足的。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种能量损失小的带半开式三元叶轮的离心通风机。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带半开式三元叶轮的离心通风机，包括
蜗壳，具有前侧板及后侧板；
集流器，一端与所述前侧板连接，且该集流器另一端由所述前侧板延伸至蜗壳内；
叶轮组件，安装于所述蜗壳内，该叶轮组件包括设于所述蜗壳内的叶轮及与所述叶轮相连且由电机驱动的旋转轴；
所述叶轮包括可转动设于蜗壳内的叶轮后盘、多个与叶轮后盘相连的叶片、位于叶轮后盘靠近前侧板一侧的叶轮前盘；所述叶片位于所述叶轮前盘和叶轮后盘之间，且该叶片前缘与叶轮前盘之间具有间隙；所述叶轮前盘与所述集流器远离前侧板一端相连，且该叶轮前盘与集流器为一体铸造或无缝连接。
可选的，所述叶片的叶顶型线曲率与与叶轮前盘的轮廓线曲率相同，且所述叶片的叶顶与叶轮前盘之间的间隙设为0.5mm～1mm。通过设置间隙，减少气流对轮盖附近叶片的阻力损失，从而达到高转速比的效果。
可选的，所述叶片的叶顶与叶轮前盘之间的间隙设为0.75mm。
可选的，所述叶片的入口角为30°，且该叶片的出口角为90°。
可选的，所述叶片呈三维流线型且扭曲方向一致，且从叶轮入口到叶轮后盘，所述叶片的扭曲角度为30°。每个叶片扭曲方向一致，从而减少每个叶片的进口冲击损失与叶片尾缘的分离损失，达到叶片气动性能最佳。
可选的，多个所述叶片包括长叶片和短叶片，所述长叶片和短叶片交错间隔布置。通过长、短叶片间隔设置，利用短叶片对气流进行分流的作用来避免长叶片之间气流涡流的形成，从而提高叶轮气流的输出效率。
可选的，所述叶轮设为三元流叶轮，且该叶轮入口的外径D1为84mm，叶轮的直径D2为105mm。
可选的，所述蜗壳出口处设有蜗舌，该蜗舌采用短舌，且所述蜗舌顶端与叶轮外圆周的间隙t为0.05～0.10D2＝8.5mm，蜗舌顶端圆弧的半径为r＝4mm。设置蜗舌，防止气体在蜗壳内循环流动，并且蜗舌采用短舌，适用于高转速的风机；蜗舌顶端圆弧的半径设为4mm，减小风机的噪声。
可选的，所述叶轮后盘呈喇叭口形状，且叶轮后盘靠近前侧板一侧设有导流头，且该导流头与旋转轴靠近集流器一端相连。通过叶轮后盘设置成喇叭口形状，且设置导流头，有助于气流更顺畅地进入叶轮，减少阻力。
可选的，所述叶轮后与后侧板的距离设为前侧与后侧板之间宽度的7-12％。通过限定叶轮后与后侧板的距离，避免产生涡流，造成流动损失，并且降低噪音。
综上所述，本发明的有益效果为：
1、将叶轮前盘与集流器一体铸造或无缝连接，并与叶片之间留有间隙，不仅结构简单、加工方便，而且风机运行时高压侧空气不会回流到低压侧，能减少气流对轮盖附近叶片的阻力损失，从而达到高转速比的效果，另外可以降低风机噪声，提高风机的出风量和风压；
2、整个离心通风机外形小，结构简单合理，适用于多种空间限制的场合，能达到高速高压效果，运行效率高。
附图说明
图1为本发明的立体图。
图2为图1的剖视立体图。
图3为图1沿蜗壳出口方向观测的正视图。
图4为图1中叶轮整体结构的正视图。
图5为图4中A处的放大图。
图6为图1中叶轮的部分结构立体图。
图7为图6的正视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
参考图1和图2，一种带半开式三元叶轮的离心通风机，包括蜗壳10、进气导管20、进气口21、集流器31、叶轮组件；所述蜗壳10为一金属壳体，具有前侧板11和后侧板12；所述进气导管20设于前侧板11上，该进气导管20垂直前侧板11设置，且进气导管20内形成有与蜗壳10内空间连通的进气口21；所述集流器31一端与前侧板11或进气导管20相连，另一端由前侧板11延伸至蜗壳10内，对进入叶轮组件的气体进行导向；所述叶轮组件安装于蜗壳10内，用于提高气体压力并排送气体。
具体的，参考图1-4、图6，所述叶轮组件包括叶轮及与叶轮相连的旋转轴41；所述叶轮采用半开式叶轮，设于蜗壳10内，包括叶轮后盘42、叶片及叶轮前盘44；所述叶轮后盘42可转动设于蜗壳10内，该叶轮后盘42呈“喇叭口”形状；多个所述叶片焊接于叶轮后盘42上，与叶轮后盘42同步转动，该叶片位于叶轮前盘44和叶轮后盘42之间，且叶片与叶轮前盘44之间具有间隙；所述叶轮前盘44位于叶轮后盘42靠近前侧板11一侧，该叶轮前盘44与集流器31靠近后侧板12一端相连，并与集流器31采用一体铸造或无缝连接，两者之间无间隙，结构简单加工方便，还能减少气流在叶轮进口端的涡流损失；所述旋转轴41与叶轮后盘42止转连接且由电机(未图示)驱动转动；
参考图6，在一些实施例中，所述叶轮设为三元流叶轮，将传统的一元或二元转换成三元结构，该叶轮入口外径为D1＝84mm，叶轮的直径D2＝105mm。基于计算流体动力学(CFD)技术，对工作介质在通过叶轮内部时所形成的流场进行精细准确的分析，生成最适合工作介质通过叶轮时的叶片形状，改善流场，减小或消除叶轮内部的涡流，保证了叶轮内气体流动顺畅，大幅提高工作效率。
参考图4、图6，在一些实施例中，多个所述叶片包括长叶片431和短叶片432，该长叶片431、短叶片432均设为三元叶片，所述长叶片431和短叶片432交错间隔布置，利用短叶片432对气流进行分流的作用来避免长叶片431之间气流涡流的形成，从而提高叶轮气流的输出效率；优选的，其中长叶片431的数量设为7个，短叶片432同样设为7个。
参考图4、图5，在一些实施例中，叶轮前盘44的轮廓线与长叶片431、短叶片432的叶顶型线曲率一致(叶轮前盘与每个叶片叶顶的弧度一致)，且所述长叶片431、短叶片432前缘与叶轮前盘44之间的间隙为0.5mm～1mm，减少气流对叶轮前盘44附近叶片的阻力损失，从而达到高转速比的效果；优选的，该间隙设为0.75mm，效果最佳。
参考图4、图6和图7，在一些实施例中，所述长叶片431、短叶片432叶根设为圆弧形，焊接在后盘上；每个长叶片431、短叶片432顶端分别垂直于中轴，气体轴向进入叶轮，叶片入口角为30°，出口角为90°，且从叶轮入口到叶轮后盘42，每个叶片扭曲角度为30°，呈三维流线型；每个叶片扭曲方向一致，从而减少每个叶片的进口冲击损失与叶片尾缘的分离损失，达到叶片气动性能最佳。
参考图1-4、图6，在一些实施例中，所述旋转轴41直径为20mm，长度为47mm，该旋转轴41外径靠近集流器31一端连接有导流头51，且该导流头51位于叶轮后盘42靠近前侧板11一侧，所述导流头51呈“子弹头”形状，有助于气流更顺畅地进入叶轮，减少阻力。
参考图1、图6，在一些实施例中，所述蜗壳10的前侧板11、后侧板12绘制采用阿基米德螺旋线方法，叶轮出口直径D2＝105mm，螺距为42.86mm，阿基米德螺旋线的标准极坐标方程为r(θ)＝a+b*θ；其中b为阿基米德螺旋线系数，表示每旋转1度时极径的增加(或减小)量；θ为极角，单位为度，表示阿基米德螺旋线转过的总度数；变参数a将改变螺线形状，b控制螺线间距离，通常b为常量。
参考图1和图3，在一些实施例中，所述蜗壳10出口处设有蜗舌13，该蜗舌13采用短舌，用于高比转速的通风机。蜗舌13顶端与叶轮外圆周的间隙t为(0.05～0.10)D2＝8.5mm，蜗舌13顶端圆弧的半径为r＝4mm。所述蜗壳10出口采用扩压管，蜗壳10出口高度H1为85.7mm，宽度L为65mm，整个蜗壳10上下高度H2＝164.04mm，能达到扩压效果。
参考图2，在一些实施例中，叶轮后盘42与后侧板12的距离为前侧板11与后侧板12的宽度的10％左右，避免产生涡流，造成流动损失，并且降低噪音；优选的，叶轮后盘42与后侧板12的距离为5mm。
叶轮与蜗壳设计的尺寸较小，使得整个风机设计的结构小而效率高，进而占用空间小，适用于多种空间限制的场合，结构简单合理，转速高达27974rpm，能达到高转速比效果，全压高达约10000pa，成本低，实用性强。在同工况下，传统离心通风机设计工况点的整机静压效率在65％左右，此发明设计工况点的整机运行静压效率能达到70％。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：用于压缩机的方法和设备