[发明专利]紧凑型单吸式离心通风机

说明书

技术领域

本发明涉及一种紧凑型单吸式离心通风机，尤其涉及一种适合于安装条件苛刻、安装空间狭窄如三角形腔体的紧凑型单吸式离心通风机。属流体工程技术领域。

背景技术

在国内特大型电机结构定型设计前，要求先完成冷却系统设计验证，作为电机设计的依据，而风机是关键设备。目前广泛采用的离心通风机是全蜗壳的离心风机，风机机壳尺寸较大，为确保风机较高的运行效率，保证风机进出口流场的均匀性，要求必须有足够宽裕的安装空间。而实际工程中，需要在某些狭窄如三角形空间内安装风机，如高铁、风电、军用船舶等。这些狭小的有限空间，无法按常规使用安装全蜗壳风机，即使勉强安装，置于狭窄空间内的风机会导致流场的恶化和系统效应的增加，都将会严重影响风机的运行效率。

目前风机行业中有一种无蜗壳离心通风机，但它要求叶轮外有足够宽阔的空间，其线性尺寸相对较大，要求达叶轮外径的1.5倍，否则会严重影响风机的气动性能。对此类风机，无法满足狭窄空间的安装要求。

对于这些要求风量大，而安装条件苛刻的冷却系统，风机设计的技术难点是：

1、风机的吸入口和排出口需要结合换热器结构实际，组织实现配风的均匀性和流阻的最小化。

2、按系统要求的风量确定叶轮直径值后，计算叶轮的宽度要比通常叶轮宽度增大80％，会使叶片弯曲应力增大到3.24倍，导致优质碳钢也难以满足要求，且机壳轴向尺寸会严重超标。

因此，对于安装条件苛刻的特殊场合，为确保风机具有较高的运行效率，在对风机运动的流通部件进行创新优化设计的同时，也需要对风机固定的通流部件进行结构优化设计，以提高风机运行效率的高效化和提高换热元件段气流速度的均匀性。

发明内容

本发明的目的在于针对实际需求和现有技术的不足，设计提供一种紧凑型单吸式离心通风机，能够安装在狭窄空间，保证风机在苛刻的腔体中，仍具有较高的运行效率，满足功能要求和改善流场。

为实现这一目的，本发明的风机结构采用单吸式离心叶轮、半蜗壳加装特殊导叶，并将叶轮放置在尺寸狭窄的三角形腔体内，四段不同长度的半蜗壳绕叶轮的旋转中心依次分布，半蜗壳的型线均为对数螺旋线；根据风机功能要求，在叶轮排风端加装多个特殊的导流叶片，特殊导叶的形状、相对位置和结构尺寸按流道中流速均匀性、阻损小和渐扩特征组织气流而确定，通过导叶分配各排风口流量，在三角形腔体空间内能进行流量的有效控制，并实现转向导流和速度的稳态渐变，减少脱流和分离，有效降低流阻。

本发明紧凑型单吸式离心通风机的具体结构特征为：机壳呈三角形腔体，在三角形腔体中内置逆时针转向的单吸式离心叶轮，叶轮的垂直中心线向右偏移，离三角形腔体的垂直中心线的距离为0.18-0.22R；绕叶轮的旋转中心依次分布四段不同长度的半蜗壳，四段半蜗壳型线均为对数螺旋线；其中，第一半蜗壳蜗舌起点从叶轮旋转中心水平线0°开始，第二半蜗壳蜗舌起点从叶轮旋转中心水平线180°开始，第三半蜗壳蜗舌起点与第一半蜗壳的起点相差270-280°，终点距叶轮中心距离为1.3-1.4R；第四半蜗壳蜗舌起点与半蜗壳10的起点相差40-50°，终点距叶轮中心距离为1.05-1.1R。

在叶轮左侧的排风口前，左一导叶与三角形腔体倾斜内壁相切，左三导叶起始于第二半蜗壳的蜗舌起点，左三导叶的终点距叶轮中心水平距离为1.1-1.2R；在左一导叶与左三导叶之间设置左二导叶，左二导叶与左一导叶之间的距离及左二导叶与左三导叶之间的距离根据通流面积接近原则确定。

在叶轮右侧的排风口前，设置四个特殊导叶，其中右一导叶外切于第三半蜗壳蜗舌起点，用于阻止左侧排出的气流冲向右侧通道；右二导叶起点与第三半蜗壳的终点相切，右二导叶终点距叶轮中心距离为1.3-1.35R，右二导叶为空心导叶，由下平面和上弧面构成，右二导叶上弧面的圆弧半径为0.35R；右四导叶的起点与第一半蜗壳蜗舌起点相同，以曲率半径为0.6-0.7R的弧线与三角形腔体相切后以光滑曲线延伸至排风口；在右二导叶与右四导叶之间设置右三导叶，右三导叶是由上下弧线构成的空心导叶，上弧线曲率半径为0.39-0.4R，下弧线曲率半径为0.42-0.43R，右三导叶与右二导叶之间的距离及右三导叶与右四导叶之间的距离根据通流面积接近原则确定；右二导叶、右三导叶及右四导叶构成气流转向渐变渐扩流道。

以上参数均以叶轮半径为参照，其中R为叶轮半径。

本发明中，所述右二导叶和右三导叶为空心导叶，其表面由微穿孔板制成，导叶内腔填充吸声材料，用以有效降低风机噪声。