專利名稱：一種旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，屬于節(jié)能裝備制造及自動(dòng)化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，風(fēng)機(jī)是用途廣、用量大、耗能多的機(jī)械產(chǎn)品。從學(xué)科角度看，風(fēng)機(jī)是流體力學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展。從能量角度看，風(fēng)機(jī)是一類能將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成被輸送流體的壓力勢能和動(dòng)能的流體機(jī)械。風(fēng)機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中應(yīng)用十分廣泛，如在采礦工業(yè)中，坑道的通風(fēng)；在冶金工業(yè)中，各種冶煉爐的鼓風(fēng)以及氣體的輸送；在化學(xué)工業(yè)中，高溫、 腐蝕性氣體的排送；在一般工業(yè)中，廠房、車間空調(diào)以及原子防護(hù)設(shè)備的通風(fēng)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)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(nèi)外普遍使用的離心風(fēng)機(jī)，都是通過旋轉(zhuǎn)葉輪對流體作功而實(shí)現(xiàn)能量傳遞的。當(dāng)氣體與高速旋轉(zhuǎn)的葉輪或葉片接觸和流過其表面時(shí)，氣體不僅要與葉輪發(fā)生劇烈碰撞和摩擦，而且也要與機(jī)殼發(fā)生碰撞和摩擦，實(shí)現(xiàn)這一過程中要消耗大量的能量，并產(chǎn)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(fā)電量的10 30% )，噪音大(IOOdB以上)，壽命短(機(jī)體通流部件磨損和腐蝕嚴(yán)重)。盡管國內(nèi)外眾多學(xué)者進(jìn)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(jié)果，始終沒有跳出用旋轉(zhuǎn)葉輪進(jìn)行能量傳遞的傳統(tǒng)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(jìn)展。中國實(shí)用新型專利授權(quán)公告說明書CN02276572. 7給出了一種煤氣鼓風(fēng)機(jī)，中國實(shí)用新型專利申請公開說明書CN02133790. X給出了一種鼓風(fēng)機(jī)，兩個(gè)專利屬于相同內(nèi)容。 中國實(shí)用新型專利授權(quán)公告說明書CN90212613. X給出了一種大型離心式風(fēng)機(jī)用葉輪，其結(jié)構(gòu)與前兩個(gè)專利的葉輪結(jié)構(gòu)相同。上述三個(gè)專利的風(fēng)機(jī)或葉輪，其基本原理都是通過旋轉(zhuǎn)葉輪對流體作功而進(jìn)行能量傳遞的，其葉輪結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)存在的缺點(diǎn)是機(jī)械損失、容積損失和流動(dòng)損失都很大，具有效率低、耗能多、風(fēng)量小、噪音大、壽命短等缺點(diǎn)，其葉輪結(jié)構(gòu)存在耗材多、成本高、制造工藝復(fù)雜等不足。中國實(shí)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(fēng)機(jī)，中國實(shí)用新型專利審定授權(quán)說明書CN200810017064. 7給出了一種結(jié)構(gòu)性高效節(jié)能不粘油吸油煙機(jī)，兩個(gè)專利的共同特點(diǎn)是所述葉輪由至少一組單側(cè)封閉、軸向放大的圓弧型流道葉片組成，該種結(jié)構(gòu)的圓弧型流道葉片制造工藝較復(fù)雜、生產(chǎn)效率較低，實(shí)驗(yàn)表明其性能并非最佳；所述機(jī)殼內(nèi)部為帶有進(jìn)氣口和出氣口的圓形雙室或多室，該種結(jié)構(gòu)的機(jī)殼當(dāng)氣體進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口后急劇擴(kuò)散，會對機(jī)殼產(chǎn)生劇烈碰撞，并產(chǎn)生較大噪音。中國實(shí)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(jié)能環(huán)保吸油煙機(jī)，其主要特征是所述風(fēng)機(jī)的葉輪為一種圓盤式軸向單側(cè)開放型葉輪， 葉片一側(cè)與葉輪盤呈徑向拋物弧型垂直聯(lián)體結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)證明該結(jié)構(gòu)的葉輪其油煙吸排效果并非最佳。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于系統(tǒng)解決上述問題，提供一種旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，它通過風(fēng)機(jī)原理、機(jī)殼結(jié)構(gòu)、葉輪結(jié)構(gòu)、葉片結(jié)構(gòu)、整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)優(yōu)化和綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在機(jī)殼內(nèi)形成一個(gè)增強(qiáng)輔合的旋流場，用該旋流場以“氣體帶動(dòng)氣體”的方式輸送氣體 (或物料)，而不是用旋轉(zhuǎn)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(fā)生劇烈碰撞和摩擦，也不與機(jī)殼發(fā)生強(qiáng)烈碰撞和摩擦，從而大幅度降低容積損失和流動(dòng)損失， 顯著延長葉輪使用壽命，并賦予風(fēng)機(jī)多種功能。進(jìn)而研制出同時(shí)具備高效、節(jié)能、低耗、環(huán)保等特點(diǎn)，其綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外領(lǐng)先水平的旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，它包括機(jī)架、機(jī)殼、葉輪和電機(jī)，在機(jī)架上安裝電機(jī)和機(jī)殼，機(jī)殼上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，所述機(jī)殼由錐臺形誘流室、圓形或蝸殼形旋流室和傘形擴(kuò)流室三室構(gòu)成，葉輪安裝在錐臺形誘流室內(nèi)，并與電機(jī)軸直接連接，以降低機(jī)械損失；所述葉輪為軸向單側(cè)開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪組成的雙輪結(jié)構(gòu)。所述三室結(jié)構(gòu)的機(jī)殼由錐臺形誘流室、圓形或蝸殼形旋流室和傘形擴(kuò)流室構(gòu)成。 在錐臺形誘流室內(nèi)安裝葉輪，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)誘導(dǎo)形成旋流場的核心；圓形或蝸殼形旋流室內(nèi)只有空氣等流體，在旋流場核心的誘導(dǎo)下形成增強(qiáng)輔合的旋流場，用該旋流場以“氣體帶動(dòng)氣體”的方式輸送氣體(或物料)，當(dāng)氣體(或物料)進(jìn)入該室時(shí)不會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；傘形擴(kuò)流室的作用主要是減輕從進(jìn)氣口進(jìn)入的氣體(或物料)急劇擴(kuò)散造成對機(jī)殼的劇烈碰撞和產(chǎn)生的噪音。所述葉輪由葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪構(gòu)成；其中，葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤和葉片，在葉輪盤上設(shè)有數(shù)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(gè)方向均放大的圓弧形長葉片和短葉片與葉輪盤垂直聯(lián)體，長葉片外端和葉輪盤邊緣聯(lián)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(dǎo)作用，而且具有增強(qiáng)旋流場強(qiáng)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(jìn)入機(jī)殼的氣體(或物料)起到分流作用，以進(jìn)一步增強(qiáng)旋流效果。所述葉輪由葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪構(gòu)成；其中，葉片式圓盤葉輪包括葉輪盤和葉片，在葉輪盤上設(shè)有兩組數(shù)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(gè)方向均放大的圓弧形高葉片和矮葉片與葉輪盤垂直聯(lián)體，高葉片外端和葉輪盤邊緣聯(lián)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(dǎo)作用，而且具有增強(qiáng)旋流場強(qiáng)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(jìn)入機(jī)殼的氣體(或物料)起到分流作用，以進(jìn)一步增強(qiáng)旋流效果。所述錐臺形誘流室側(cè)面適當(dāng)位置設(shè)有可調(diào)式護(hù)輪孔。當(dāng)風(fēng)機(jī)輸送高溫或含有固體微粒的固氣混流體時(shí)，可開啟護(hù)輪孔進(jìn)入部分新鮮空氣包絡(luò)葉輪，起到降溫和保護(hù)葉輪的作用。所述進(jìn)氣口設(shè)置在傘形擴(kuò)流室的側(cè)面，出氣口設(shè)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(fēng)速和風(fēng)壓。本實(shí)用新型的有益效果是一是通過機(jī)殼和葉輪結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使被輸送的氣體不與葉輪發(fā)生劇烈碰撞和摩擦，即氣體不經(jīng)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(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在機(jī)殼內(nèi)形成一個(gè)增強(qiáng)輔合的氣體旋流場，用該旋流場以“氣體帶動(dòng)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(fēng)機(jī)多種功能(引風(fēng)、通風(fēng)、吸排物料等)，且不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。氣體旋流場能量傳遞方式比傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)葉輪能量傳遞方式，同時(shí)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(diǎn)，其綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外領(lǐng)先水平，節(jié)能減排效果突出，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著。本實(shí)用新型的旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，與傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)相比，其主要技術(shù)指標(biāo)是效率提高15%以上，節(jié)能15%以上，噪音降低3-10dB，葉輪節(jié)材二分之一以上，葉輪壽命提高3倍以上，具有通風(fēng)、送風(fēng)、引風(fēng)、排煙、吸塵、吸排物料等多種功能。本實(shí)用新型原理和技術(shù)廣泛用于鼓風(fēng)助燃、排污除塵、通風(fēng)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(jī)、吸油煙機(jī)、吸塵器、干手器、空調(diào)專用、食品醫(yī)藥化工產(chǎn)品配料加工專用等多種產(chǎn)品的制造。

圖1為機(jī)殼結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為葉片長短不同的葉輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為葉片高矮不同的葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1.機(jī)殼，2.進(jìn)氣口，3.出氣口，4.機(jī)架，5.電機(jī)，6.可調(diào)式護(hù)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(kuò)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。一種旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，它包括機(jī)殼1、進(jìn)氣口 2、出氣口 3、機(jī)架4、電機(jī) 5、可調(diào)式護(hù)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(kuò)流室10，如圖1、 圖2所示。在機(jī)架4上安裝電機(jī)5和與機(jī)殼1，機(jī)殼1設(shè)有進(jìn)氣口 2和出氣口 3，所述機(jī)殼1 由錐臺形誘流室8、圓形或蝸殼形旋流室9和傘形擴(kuò)流室10組成，葉輪7安裝在錐臺形誘流室8內(nèi)，并與電機(jī)5直接連接；所述葉輪7為軸向單側(cè)開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪 12組成的雙輪結(jié)構(gòu)。所述傘形擴(kuò)流室10的側(cè)面設(shè)有可調(diào)式護(hù)輪孔6。所述進(jìn)氣口 2設(shè)置在傘形擴(kuò)流室10的側(cè)面，出氣口 3設(shè)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(gòu)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(shè)有兩組數(shù)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(gè)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(lián)體，長葉片13外端和葉輪盤邊緣聯(lián)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(gòu)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(shè)有兩組數(shù)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(gè)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(lián)體，高葉片16外端和葉輪盤邊緣聯(lián)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(quán)利要求1.一種旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，它包括機(jī)架⑷、機(jī)殼(1)、葉輪(7)和電機(jī)(5)， 在機(jī)架⑷上安裝電機(jī)(5)和機(jī)殼(1)，機(jī)殼⑴設(shè)有進(jìn)氣口(2)和出氣口(3)，其特征是， 所述機(jī)殼(1)由錐臺形誘流室(8)、圓形或蝸殼形旋流室(9)和傘形擴(kuò)流室(10)三室組成， 葉輪(7)安裝在錐臺形誘流室(8)內(nèi)，并與電機(jī)軸直接連接；所述葉輪(7)為軸向單側(cè)開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪(12)雙輪結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，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(shè)有兩組數(shù)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(gè)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(lián)體，長葉片(13)外端和葉輪盤(11)邊緣聯(lián)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(quán)利要求1所述的旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，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(shè)有兩組數(shù)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(gè)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(lián)體，高葉片(16)外端和葉輪盤(11)邊緣聯(lián)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(quán)利要求1所述的旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，其特征是，所述錐臺形誘流室(8) 側(cè)面設(shè)有可調(diào)式護(hù)輪孔(6)。
5.如權(quán)利要求1所述的旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，其特征是，所述進(jìn)氣口( 設(shè)置在傘形擴(kuò)流室(10)的側(cè)面，出氣口( 設(shè)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(shí)用新型涉及一種旋流式無堵塞節(jié)能離心風(fēng)機(jī)，它包括機(jī)架、機(jī)殼、葉輪和電機(jī)；所述機(jī)殼由錐臺形誘流室、圓形或蝸殼形旋流室和傘形擴(kuò)流室三室組成；所述葉輪為軸向單側(cè)開放的葉片式圓盤葉輪和錐齒形葉輪組成的雙輪結(jié)構(gòu)；所述葉片式圓盤葉輪為在葉輪盤上設(shè)有數(shù)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(shè)有兩組數(shù)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(gè)方向放大的圓弧形與葉輪盤垂直聯(lián)體；所述錐齒形葉輪為齒面呈漸開線齒形的圓錐體。同時(shí)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(diǎn)，節(jié)能減排效果突出，經(jīng)濟(jì)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(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者朱先俊, 朱瑞富, 王建華 申請人:山東大學(xué)