[其他]前倾钣料扭曲叶片低压轴流风机

说明书

本实用新型轴流风机属于机械工程泵类技术领域。

现有技术的轴流风机其典型结构由外风筒、风轮和电机构成。风轮叶片是径向放射式的扭曲叶片。其具有代表性技术如    JP59－54804专利。这些风机存在下列技术问题：

1.现有风机对风机内部流动中旋涡生成条件控制不严格。因而流场内出现有较强的旋涡，损失大，气动噪音强。

2.叶片成型除少数用手工成型外，大多数用园柱面成型方法。但是，在气动设计时，确定了各径向截面上叶片的弦长情况下，要满足叶片沿径向的扭曲规律和弯角变化规律只能靠叶片在园柱面上安放姿态和园柱半径大小来实现。这种园柱面成型方法常常导致气动设计要求的叶片几何参数与园柱面成型后实际叶片的几何参数不一致。特别对沿叶高扭向和弯角变化剧烈的气动设计，柱面成型不可避免造成叶片尖部和根部区域进气冲角增大。不能使冲角沿叶高的变化控制在±2°之间。冲角沿叶高变化情况见附图1曲线A。使叶片尖部和根部区域的流动状态恶化，出现分离旋涡。造成损失增大，噪音增强。避免柱面成型这一缺陷的一种方法是采用沿叶高扭向和弯角变化比较缓慢的变环量设计规律进行设计。然而这项措施实际上仍不能解决上述矛盾。因为通风机叶片一般都较长，为了达到扭向和弯角变化缓慢这一目的。要求环量沿叶高变化非常剧烈才行。这就使加功量沿叶高大幅度变化。这样除了沿叶高各基元级之间流层速度梯度增大之外，还由于转子出口各基元半径上不同能量的气流层发生强烈的渗混，造成流场中存在较强的旋涡运动，消耗气体的动能。所以仍不能进一步提高风机效率和降低风机的噪声。

本实用新型风机的目的在于：使用一种新的轴流风机叶片——前倾式钣料扭曲叶片，来更好地满足气动设计要求，控制叶片表面附面层的流动，减少气体流过叶片时所产生的分离旋涡损失，提高风机效率、降低风机噪音，同时使叶片制造工艺简单，成本低廉。

附图2是本实用新型轴流风机结构示意图。它由进气集流器1、进气帽罩2、前倾式钣料扭曲叶片构成的风轮3、通道整流内筒4、电机5、尾锥6和外风筒7组成。本风机采用了由园锥面成型的带有一定前倾角的扭曲叶片，同时使风机整个流道光滑流线形。

附图1、是两种成型方法所得的叶片前缘进气冲角沿叶高分布曲线。A曲线：柱面成型。B曲线：园锥面成型。

附图2、实用新型轴流风机结构简图

附图3、叶片园锥面成型示意图（一）

附图4、前倾式扭曲叶片钣料毛坯平面图

附图5、叶片园锥面成型示意图（二）

下面结合附图3说明本风机叶片的技术方案。

如附图3所示，用一组平行平面Mj（j＝0、1、2、……n）截锥面得一组平行的椭园曲线（注：图中限于表达清楚只画了三个平行平面）。椭园曲线的数目与设计时选取的计算基元级的数目相同，平行椭园面之间的间隔要求满足成型后各基元级平面所在径向位置要求。定锥面上的曲线的两端点连线A₀A_n为叶片成型后的径向线，则根据基元级平面必须与径向线垂直这一关系。椭园曲线所决定的平面其外法线方向应与A₀A_n线平行。锥面成型就是要在符合上述要求的各个椭园曲线上分别找到满足以下各项条件的一段曲线：（1）曲线两端点连线长度等于弦长；（2）曲线的两端点的切线与连线（弦线）之间夹角分别等于叶型的前缘角和后缘角；（3）相邻两条曲线各自端点连线在空间的夹角应等于对应相邻两叶型的安装角之差。各段曲线前端点和后端点分别连成一条光滑曲线与叶顶和叶根两段叶型曲线构成一空间曲面。这个曲面形状就是满足气动设计要求没有厚度的叶片形状。将一裁好的钣料毛坯放置于由计算确定的位置上，把它冲压贴合在这一空间曲面上，就完成了叶片成型。计算得到的叶片钣料毛坯形状见附图4。

叶片在锥面上的安放方向是叶根靠近锥顶处，顺应了一般叶片叶根弯角大，叶尖弯角小这一规律，从而使锥面成型方法更好地满足任意气动设计规律（见附图1曲线B）。

前倾叶片成型计算方程为：

1.满足弦长条件。

（x_j，2－x_j，1）²＋（y_j，2－y_j，1）²＋（z_j，2－z_j，1）²＝b²_j