專利名稱：一種旋流式無堵塞節能離心風機的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種旋流式無堵塞節能離心風機，屬于節能裝備制造及自動化領域。
背景技術：
眾所周知，風機是用途廣、用量大、耗能多的機械產品。從學科角度看，風機是流體力學的應用和發展。從能量角度看，風機是一類能將原動機的機械能轉換成被輸送流體的壓力勢能和動能的流體機械。風機在國民經濟的各個部門中應用十分廣泛，如在采礦工業中，坑道的通風；在冶金工業中，各種冶煉爐的鼓風以及氣體的輸送；在化學工業中，高溫、 腐蝕性氣體的排送；在一般工業中，廠房、車間空調以及原子防護設備的通風等。據統計，風機和泵的用電量約占全國用電量的28 30%，并正在逐步向40%過渡。然而，目前國內外普遍使用的離心風機，都是通過旋轉葉輪對流體作功而實現能量傳遞的。當氣體與高速旋轉的葉輪或葉片接觸和流過其表面時，氣體不僅要與葉輪發生劇烈碰撞和摩擦，而且也要與機殼發生碰撞和摩擦，實現這一過程中要消耗大量的能量，并產生較大的磨損和噪音。該種能量傳輸方式存在的主要問題是效率低(50 80% )，耗能大(占全國總發電量的10 30% )，噪音大(IOOdB以上)，壽命短(機體通流部件磨損和腐蝕嚴重)。盡管國內外眾多學者進行了長期地艱苦研究，并取得了一定的效果，但綜觀各種研究結果，始終沒有跳出用旋轉葉輪進行能量傳遞的傳統理論模式，因此在提高效率、減少耗能、降低噪音和延長壽命等方面，雖有提高和改善，但均未取得突破性進展。中國實用新型專利授權公告說明書CN02276572. 7給出了一種煤氣鼓風機，中國實用新型專利申請公開說明書CN02133790. X給出了一種鼓風機，兩個專利屬于相同內容。 中國實用新型專利授權公告說明書CN90212613. X給出了一種大型離心式風機用葉輪，其結構與前兩個專利的葉輪結構相同。上述三個專利的風機或葉輪，其基本原理都是通過旋轉葉輪對流體作功而進行能量傳遞的，其葉輪結構都是采用雙層夾縫式長短葉片形式，長葉片、短葉片與輪蓋、輪盤組焊成一整體。該結構的風機存在的缺點是機械損失、容積損失和流動損失都很大，具有效率低、耗能多、風量小、噪音大、壽命短等缺點，其葉輪結構存在耗材多、成本高、制造工藝復雜等不足。中國實用新型專利申請公開說明書CN200810016349. 9給出了一種高效多功能離心風機，中國實用新型專利審定授權說明書CN200810017064. 7給出了一種結構性高效節能不粘油吸油煙機，兩個專利的共同特點是所述葉輪由至少一組單側封閉、軸向放大的圓弧型流道葉片組成，該種結構的圓弧型流道葉片制造工藝較復雜、生產效率較低，實驗表明其性能并非最佳；所述機殼內部為帶有進氣口和出氣口的圓形雙室或多室，該種結構的機殼當氣體進入進風口后急劇擴散，會對機殼產生劇烈碰撞，并產生較大噪音。中國實用新型專利申請公開說明書CN200910013^9. 7給出了一種新型旋流式高效節能環保吸油煙機，其主要特征是所述風機的葉輪為一種圓盤式軸向單側開放型葉輪， 葉片一側與葉輪盤呈徑向拋物弧型垂直聯體結構，實驗證明該結構的葉輪其油煙吸排效果并非最佳。
實用新型內容本實用新型的目的在于系統解決上述問題，提供一種旋流式無堵塞節能離心風機，它通過風機原理、機殼結構、葉輪結構、葉片結構、整體結構的系統優化和綜合創新設計，在機殼內形成一個增強輔合的旋流場，用該旋流場以“氣體帶動氣體”的方式輸送氣體 (或物料)，而不是用旋轉葉輪或葉片輸送氣體(或物料)，使被輸送的氣體既不與葉輪發生劇烈碰撞和摩擦，也不與機殼發生強烈碰撞和摩擦，從而大幅度降低容積損失和流動損失， 顯著延長葉輪使用壽命，并賦予風機多種功能。進而研制出同時具備高效、節能、低耗、環保等特點，其綜合經濟技術指標達到國內外領先水平的旋流式無堵塞節能離心風機。為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種旋流式無堵塞節能離心風機，它包括機架、機殼、葉輪和電機，在機架上安裝電機和機殼，機殼上設有進氣口和出氣口，所述機殼由錐臺形誘流室、圓形或蝸殼形旋流室和傘形擴流室三室構成，葉輪安裝在錐臺形誘流室內，并與電機軸直接連接，以降低機械損失；所述葉輪為軸向單側開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪組成的雙輪結構。所述三室結構的機殼由錐臺形誘流室、圓形或蝸殼形旋流室和傘形擴流室構成。 在錐臺形誘流室內安裝葉輪，葉輪旋轉時誘導形成旋流場的核心；圓形或蝸殼形旋流室內只有空氣等流體，在旋流場核心的誘導下形成增強輔合的旋流場，用該旋流場以“氣體帶動氣體”的方式輸送氣體(或物料)，當氣體(或物料)進入該室時不會產生堵塞現象；傘形擴流室的作用主要是減輕從進氣口進入的氣體(或物料)急劇擴散造成對機殼的劇烈碰撞和產生的噪音。所述葉輪由葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪構成；其中，葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤和葉片，在葉輪盤上設有數量相等、交替均勻分布的兩組長葉片和短葉片，短葉片長度為長葉片長度的50-80%，在軸向和徑向兩個方向均放大的圓弧形長葉片和短葉片與葉輪盤垂直聯體，長葉片外端和葉輪盤邊緣聯體處的切線夾角為20° -40°，該葉片式圓盤葉輪不僅對旋流場的形成具有良好的誘導作用，而且具有增強旋流場強度的作用；在葉片式圓盤葉輪的軸向前端安裝錐齒形葉輪，錐齒形葉輪為齒面呈漸開線齒形的圓錐體，該錐齒形葉輪可對進入機殼的氣體(或物料)起到分流作用，以進一步增強旋流效果。所述葉輪由葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪構成；其中，葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤和葉片，在葉輪盤上設有兩組數量相等、交替均勻分布的高葉片和矮葉片，矮葉片高度為高葉片高度的60-80%，在軸向和徑向兩個方向均放大的圓弧形高葉片和矮葉片與葉輪盤垂直聯體，高葉片外端和葉輪盤邊緣聯體處的切線夾角為20° -40°，該葉片式圓盤葉輪不僅對旋流場的形成具有良好的誘導作用，而且具有增強旋流場強度的作用；在葉片式圓盤葉輪的軸向前端安裝錐齒形葉輪，錐齒形葉輪為齒面呈漸開線齒形的圓錐體，該錐齒形葉輪可對進入機殼的氣體(或物料)起到分流作用，以進一步增強旋流效果。所述錐臺形誘流室側面適當位置設有可調式護輪孔。當風機輸送高溫或含有固體微粒的固氣混流體時，可開啟護輪孔進入部分新鮮空氣包絡葉輪，起到降溫和保護葉輪的作用。所述進氣口設置在傘形擴流室的側面，出氣口設置在圓形或蝸殼形旋流室的頂部；出氣口外壁與圓形或蝸殼形旋流室的水平中心線的夾角α <90°，以減少出氣阻力， 提高風速和風壓。本實用新型的有益效果是一是通過機殼和葉輪結構的創新設計，使被輸送的氣體不與葉輪發生劇烈碰撞和摩擦，即氣體不經過葉輪，從而大量減少能量消耗和顯著延長使用壽命；二是通過整體結構的創新設計，在機殼內形成一個增強輔合的氣體旋流場，用該旋流場以“氣體帶動氣體”的方式輸送氣體(或物料)，而不是用葉輪或葉片輸送氣體(或物料)，從而賦予風機多種功能(引風、通風、吸排物料等)，且不產生堵塞現象。氣體旋流場能量傳遞方式比傳統的旋轉葉輪能量傳遞方式，同時具備效率高、能耗低、噪音小、無堵塞、 壽命長、耗材少、易加工、多功能等特點，其綜合經濟技術指標達到國內外領先水平，節能減排效果突出，經濟社會效益顯著。本實用新型的旋流式無堵塞節能離心風機，與傳統風機相比，其主要技術指標是效率提高15%以上，節能15%以上，噪音降低3-10dB，葉輪節材二分之一以上，葉輪壽命提高3倍以上，具有通風、送風、引風、排煙、吸塵、吸排物料等多種功能。本實用新型原理和技術廣泛用于鼓風助燃、排污除塵、通風換氣、輸送物料、吸排污液、清除江河湖海水面垃圾、吸排路面積雪、掃地機、吸油煙機、吸塵器、干手器、空調專用、食品醫藥化工產品配料加工專用等多種產品的制造。
圖1為機殼結構示意圖；圖2為圖1的側面結構示意圖；圖3為葉片長短不同的葉輪結構示意圖；圖4為葉片高矮不同的葉輪結構示意圖。其中，1.機殼，2.進氣口，3.出氣口，4.機架，5.電機，6.可調式護輪孔，7.葉輪， 8.錐臺形誘流室，9.圓形或蝸殼形旋流室，10.傘形擴流室，11.葉輪盤，12.錐齒形葉輪， 13.長葉片，14.短葉片，15矮葉片，16高葉片。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。一種旋流式無堵塞節能離心風機，它包括機殼1、進氣口 2、出氣口 3、機架4、電機 5、可調式護輪孔6、葉輪7、錐臺形誘流室8、圓形或蝸殼形旋流室9、傘形擴流室10，如圖1、 圖2所示。在機架4上安裝電機5和與機殼1，機殼1設有進氣口 2和出氣口 3，所述機殼1 由錐臺形誘流室8、圓形或蝸殼形旋流室9和傘形擴流室10組成，葉輪7安裝在錐臺形誘流室8內，并與電機5直接連接；所述葉輪7為軸向單側開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪 12組成的雙輪結構。所述傘形擴流室10的側面設有可調式護輪孔6。所述進氣口 2設置在傘形擴流室10的側面，出氣口 3設置在圓形或蝸殼形旋流室 9的頂部；出氣口 3外壁與圓形或蝸殼形旋流室9的水平中心線的夾角α <90°。圖3中，所述葉輪7由葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪12構成；其中，葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤11和葉片，在葉輪盤11上設有兩組數量相等、交替均勻分布的長葉片13和短葉片14，短葉片14的長度為長葉片13長度的50-80%，在軸向和徑向兩個方向均放大的圓弧形的長葉片13和短葉片14與葉輪盤11垂直聯體，長葉片13外端和葉輪盤邊緣聯體處的切線夾角為20° -40° ；在葉片式圓盤葉輪的葉輪盤11的軸向前端安裝錐齒形葉輪12， 錐齒形葉輪12為齒面呈漸開線齒形的圓錐體。 圖4中，所述葉輪7由葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪12構成；其中，葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤11和葉片，在葉輪盤11上設有兩組數量相等、交替均勻分布的高葉片16和矮葉片15，矮葉片15高度為高葉片16高度的60-80%，在軸向和徑向兩個方向均放大的圓弧形高葉片16和矮葉片15與葉輪盤11垂直聯體，高葉片16外端和葉輪盤邊緣聯體處的切線夾角為20° -40° ；在葉片式圓盤葉輪的葉輪盤11的軸向前端安裝錐齒形葉輪12，錐齒形葉輪12為齒面呈漸開線齒形的圓錐體。
權利要求1.一種旋流式無堵塞節能離心風機，它包括機架⑷、機殼(1)、葉輪(7)和電機(5)， 在機架⑷上安裝電機(5)和機殼(1)，機殼⑴設有進氣口(2)和出氣口(3)，其特征是， 所述機殼(1)由錐臺形誘流室(8)、圓形或蝸殼形旋流室(9)和傘形擴流室(10)三室組成， 葉輪(7)安裝在錐臺形誘流室(8)內，并與電機軸直接連接；所述葉輪(7)為軸向單側開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪(12)雙輪結構。
2.如權利要求1所述的旋流式無堵塞節能離心風機，其特征是，所述葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤(11)，在葉輪盤(11)上設有兩組數量相等、交替均勻分布的長葉片(1 和短葉片(14)，短葉片(14)長度為長葉片(13)長度的50-80%，在軸向和徑向兩個方向均放大的圓弧形的長葉片(13)和短葉片(14)與葉輪盤(11)垂直聯體，長葉片(13)外端和葉輪盤(11)邊緣聯體處的切線夾角為20°-40° ；在葉片式圓盤葉輪的軸向前端安裝錐齒形葉輪(12)，錐齒形葉輪(12)為齒面呈漸開線齒形的圓錐體。
3.如權利要求1所述的旋流式無堵塞節能離心風機，其特征是，所述葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤(11)，在葉輪盤(11)上設有兩組數量相等、交替均勻分布的高葉片(16)和矮葉片(15)，矮葉片(15)高度為高葉片(16)高度的60-80%，在軸向和徑向兩個方向均放大的圓弧形的高葉片(16)和矮葉片(15)與葉輪盤(11)垂直聯體，高葉片(16)外端和葉輪盤(11)邊緣聯體處的切線夾角為20°-40° ；在葉片式圓盤葉輪的軸向前端安裝錐齒形葉輪(12)，錐齒形葉輪(12)為齒面呈漸開線齒形的圓錐體。
4.如權利要求1所述的旋流式無堵塞節能離心風機，其特征是，所述錐臺形誘流室(8) 側面設有可調式護輪孔(6)。
5.如權利要求1所述的旋流式無堵塞節能離心風機，其特征是，所述進氣口( 設置在傘形擴流室(10)的側面，出氣口( 設置在圓形或蝸殼形旋流室(9)的頂部；出氣口(3) 外壁與圓形或蝸殼形旋流室(9)的水平中心線的夾角α < 90°。
專利摘要本實用新型涉及一種旋流式無堵塞節能離心風機，它包括機架、機殼、葉輪和電機；所述機殼由錐臺形誘流室、圓形或蝸殼形旋流室和傘形擴流室三室組成；所述葉輪為軸向單側開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪組成的雙輪結構；所述葉片式圓盤葉輪為在葉輪盤上設有數量相等、交替均勻分布的兩組長葉片和短葉片，或在葉輪盤上設有兩組數量相等、交替均勻分布的高葉片和矮葉片，長、短葉片或高、矮葉片均以軸向和徑向兩個方向放大的圓弧形與葉輪盤垂直聯體；所述錐齒形葉輪為齒面呈漸開線齒形的圓錐體。同時具備效率高、能耗低、噪音小、無堵塞、壽命長、耗材少、易加工、多功能等特點，節能減排效果突出，經濟社會效益顯著。
文檔編號F04D29/28GK201982336SQ20112009657
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月2日 優先權日2011年4月2日
發明者朱先俊, 朱瑞富, 王建華 申請人:山東大學