[发明专利]毂壳对旋式多级轴流风机

说明书

技术领域：

本发明涉及矿井、发电厂、隧道、冶金、地铁等部门的气体输运、换气通风技术领域，特别是涉及一种多级对旋轴流风机。

背景技术：

轴流式风机拥有流量大的优点，但也存在压升较低的不足，工程中常采用由多个单级叶轮和静叶串联起来形成多级轴流风机的形式来提高压升，但这种形式的多级轴流风机压升的提高依然受到限制而且轴向尺寸较大。将两级叶轮分别安装于异步电机上，使二者反向旋转的对旋风机拥有更高的压升，由于省去了两排静叶，其轴向尺寸大大小于两级轴流风机，但传统的对旋风机只有两级叶轮，由于结构和叶轮级配置的制约，想要增加对旋风机的级数将需要更多的电机装置，并将带来轴向距离超长等一系列问题，故传统对旋风机也难以获得更高的整机压升。总体来说，轴流式风机压升较低的缺点依旧是制约其工业应用的重要因素，轴流式风机整机压升的提高显得尤为重要。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种毂壳对旋式多级轴流风机，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

毂壳对旋式多级轴流风机，包括旋转机壳、若干级机壳动叶、若干级轮毂动叶和旋转轮毂；旋转机壳和旋转轮毂同轴设置，旋转机壳设置于旋转轮毂外周；所述若干级机壳动叶安装于旋转机壳内壁上，所述若干级轮毂动叶安装于旋转轮毂上；所述毂壳对旋式多级轴流风机运转时，旋转机壳和旋转轮毂转向相反，形成多级动叶同时对旋运行。

本发明进一步的改进在于：机壳动叶和轮毂动叶轴向交替排列；轮毂动叶和机壳动叶的安装角相反。

本发明进一步的改进在于：所述毂壳对旋式多级轴流风机包括N级机壳动叶和N级轮毂动叶，N为正整数。

本发明进一步的改进在于：所述轮毂动叶（4）与机壳动叶（3）均对流体做功，并且二者互为导叶。

本发明进一步的改进在于：所述毂壳对旋式多级轴流风机的轮毂动叶级轴向进气，机壳动叶级轴向出气。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过设置多级反向旋转的机壳动叶与轮毂动叶，在不需任何导流叶片的情况下实现轴向进气、轴向出气，从根本上避免了导流叶片上的气流分离，同时在轴向尺寸较小的前提下实现多级对旋运行，大大提高了压升能力。本发明继承了传统对旋风机流动稳定均匀的优越性，并从技术层面上有效地实现了无静叶片的多级对旋轴流风机，大大提高了整机的加功能力，缩小了轴向尺寸，拓宽了轴流风机在工程中的应用范围。

附图说明

图1为毂壳对旋式八级轴流风机的原理简图。

图2为毂壳对旋式四级轴流风机的基元级叶栅布置和速度三角形。

其中：2为旋转机壳；3为机壳动叶；4为轮毂动叶；5为旋转轮毂；6为轮毂动叶级叶栅（一级动叶）；7为机壳动叶级叶栅（二级动叶）；8为轮毂动叶级叶栅（三级动叶）；9为机壳动叶级叶栅（四级动叶）；10、11、12、13分别为四个动叶级的进出口速度三角形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

请参阅图1所示，为毂壳对旋式八级轴流风机的原理简图，包括四级轮毂动叶4和四级机壳动叶3；四级轮毂动叶4和四级机壳动叶3间隔设置；相邻轮毂动叶4和机壳动叶3的安装角相反。机壳动叶3安装于旋转机壳2上，以转速w_k沿周向旋转；轮毂动叶4安装于旋转轮毂5上，以转速w_g沿周向旋转。旋转机壳2与旋转轮毂5同轴旋转，但旋转方向相反，形成多级动叶同时对旋运行。

图2所示为毂壳对旋式四级轴流风机的基元级叶栅布置和速度三角形。6、8为轮毂动叶级叶栅，以周速u_g沿周向转动；7、9为机壳动叶级叶栅，以周速u_k沿与轮毂动叶相反的方向旋转。流体以绝对速度c₁₁沿轴向进入一级动叶叶栅，经一级轮毂动叶加功后以绝对速度c₁₂流出，其进出口速度三角形如10所示，则一级动叶加功量为：h₁=u_gΔc_1u。再经二级机壳动叶加功后以绝对速度c₂₂沿轴向流出，进入三级轮毂动叶，其进出口速度三角形如11所示，则二级动叶加功量为：h₂=u_kΔc_2u。同理可知，最终流体以绝对速度c₄₄沿轴向流出四级机壳动叶，由三级、四级动叶进出口速度三角形（12、13）可知，其动叶加功量分别为：h₃=u_gΔc_3u、h₄=u_kΔc_4u。本发明中反向旋转的机壳动叶既能实现导流，又能对流体进行做功，解决了现有技术中设置导叶增加分离损失的缺陷；该机型可拓展至六级对旋、八级对旋……等多级对旋轴流风机，在不需任何导流叶片的情况下实现轴向进气、轴向出气，从根本上避免了导流叶片上的气流分离，同时在轴向尺寸较小的前提下实现多级对旋运行，大大提高了压升能力；该方法亦可扩展使用于轴流压缩机。