一種大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于離心式風(fēng)扇技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其能夠在緊湊空間內(nèi)結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生大風(fēng)量高壓頭。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著以水冷柴油機為代表的發(fā)動機的功率密度不斷提升，對與之配套的冷卻系統(tǒng)提出了更高的要求，其中冷卻風(fēng)扇只有具備更高的氣動性能和更為緊湊的結(jié)構(gòu)，才能夠在限定的空間內(nèi)以有效的功耗為代價，產(chǎn)生滿足冷卻系統(tǒng)散熱需求的強制對流空氣。
[0003]目前，在高功率密度推進(jìn)裝置中，L型風(fēng)道是較為典型的氣動布局，冷卻空氣從進(jìn)口到出發(fā)生90°的折轉(zhuǎn)，這使得散熱器、冷卻風(fēng)扇和冷卻風(fēng)道能夠形成一體化的集成設(shè)計，大大壓縮了冷卻系統(tǒng)所占用的空間。對于這種氣動布局而言，離心風(fēng)扇無疑是最佳的解決方案，但常規(guī)的離心風(fēng)扇卻難以滿足系統(tǒng)對風(fēng)扇空間適應(yīng)性、氣動性能和可靠性的綜合需求，一則空間的限制對了風(fēng)扇的軸向尺寸必須受到嚴(yán)格的約束，二則為滿足更高的散熱需求，風(fēng)扇必須具備大風(fēng)量高壓頭的氣動性能，三則狹窄空間內(nèi)的復(fù)雜流動特性要求風(fēng)扇必須具備較好的抗畸變能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其包括:輪蓋1、輪盤2和葉片3 ;
[0008]所述輪蓋1、輪盤2和葉片3組成閉式風(fēng)扇葉輪，風(fēng)扇最大外徑D2/風(fēng)扇軸向長度L在2.7?3.2之間；輪轂直徑D0/風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1〈0.15 ;風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1/風(fēng)扇最大外徑D2>0.8 ;額定工作轉(zhuǎn)速>4000r/min。
[0009]其中，由輪蓋1、輪盤2組成曲率平滑的子午流道，曲線曲率〈0.03mm1，風(fēng)扇進(jìn)口與風(fēng)扇出口成90°。
[0010]其中，葉片3設(shè)置為三維曲面，葉片3的厚度分布沿氣流方向按氣動載荷而變，葉片3在風(fēng)扇進(jìn)口處的前緣為弓形結(jié)構(gòu)，弓形結(jié)構(gòu)的最大變形量△/風(fēng)扇最大外徑D2〈0.025，葉片3在風(fēng)扇出口處采用后彎型結(jié)構(gòu)，后彎角0b2彡45°。
[0011]其中，所述輪蓋1在進(jìn)口邊采用了篦齒型氣封結(jié)構(gòu)。
[0012](三)有益效果
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明為了應(yīng)對高功率密度動力裝置對冷卻風(fēng)扇的特殊需求，提供了一種扁平型大風(fēng)量高壓頭的離心式風(fēng)扇，其能夠解決緊湊空間下強化散熱的空氣流動問題。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明提供的緊湊結(jié)構(gòu)下大風(fēng)量高壓頭的離心風(fēng)扇的二維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是離心風(fēng)扇葉輪二維圖。
[0016]圖中:1.輪蓋、2.葉片、3.輪盤、B2為風(fēng)扇出口寬度。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其包括:輪蓋
1、輪盤2和葉片3 ；
[0019]所述輪蓋1、輪盤2和葉片3組成閉式風(fēng)扇葉輪，軸向長度短，風(fēng)扇最大外徑D2/風(fēng)扇軸向長度L在2.7?3.2之間；輪轂比小，輪轂直徑D0/風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1〈0.15，;進(jìn)口直徑大，風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1/風(fēng)扇最大外徑D2>0.8 ;能夠在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定工作，額定工作轉(zhuǎn)速>4000r/min ;并具備大風(fēng)量高壓頭的氣動性能。
[0020]其中，由輪蓋1、輪盤2組成曲率平滑的子午流道，曲線曲率〈0.03mm1，風(fēng)扇進(jìn)口與風(fēng)扇出口成90 °，使得氣流在葉片通道內(nèi)具備較小的逆壓梯度。
[0021]其中，葉片3設(shè)置為三維曲面，葉片3的厚度分布沿氣流方向按氣動載荷而變，葉片3在風(fēng)扇進(jìn)口處的前緣為弓形結(jié)構(gòu)，弓形結(jié)構(gòu)的最大變形量△/風(fēng)扇最大外徑D2〈0.025，葉片3在風(fēng)扇出口處采用后彎型結(jié)構(gòu)，后彎角0b2彡45°。
[0022]其中，所述輪蓋1在進(jìn)口邊采用了篦齒型氣封結(jié)構(gòu)。
[0023]如附圖1所示，由于空間結(jié)構(gòu)限制，風(fēng)扇的軸向長度受到較大的壓縮，按照離心風(fēng)扇的工作方式，氣流從進(jìn)口到出口需要完成90°的折轉(zhuǎn)，因此在狹窄的子午流道中氣流很容易產(chǎn)生分離流動，形成較大的損失；同時風(fēng)扇的工作條件較為惡劣，在進(jìn)氣口易產(chǎn)生進(jìn)氣畸變，葉片出口也不具備普通離心風(fēng)扇的理想蝸殼，氣流靜壓的提升主要需在葉片通道內(nèi)完成。為了保證在這種緊湊結(jié)構(gòu)下能產(chǎn)生大風(fēng)量高壓頭的強制對流空氣，本發(fā)明提供的這種離心風(fēng)扇具備如下技術(shù)特征:
[0024]1、如圖1所示，為提升緊湊空間下的氣動性能，整體風(fēng)扇葉輪結(jié)構(gòu)呈為扁平狀，風(fēng)扇最大外徑D2/風(fēng)扇軸向長度L在2.7?3.2之間，為提升風(fēng)扇設(shè)計點的風(fēng)量，增大了風(fēng)扇進(jìn)口面積，風(fēng)扇進(jìn)口出的輪轂比D0/D1〈0.15，進(jìn)口直徑D1/最大外徑D2>0.8 ;
[0025]2、采用優(yōu)化的子午流道，使輪盤、輪蓋型線為過渡平滑的曲線，曲線曲率<0.03mm \通過控制葉片通道中的壓力分布和速度梯度分布，有效地抑制了分離，提高了離心風(fēng)扇的氣動效率，在這種軸向尺寸小的扁平型緊湊結(jié)構(gòu)下達(dá)到了較高的氣動性能；
[0026]3、通過優(yōu)化后彎角0b2和葉片厚度分布，同時采用了理想的機翼型后彎葉片，后彎角i3b2<45°，既提升了風(fēng)扇的靜壓效率，又保證了風(fēng)扇在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下持續(xù)工作的可靠性；
[0027]4、針對這種大進(jìn)口直徑D0的離心葉輪，采用了特殊的弓形進(jìn)氣方式，弓形的最大變形量△/最大外徑02〈0.025，有效抑制了緊湊結(jié)構(gòu)下軸向進(jìn)氣產(chǎn)生的較大進(jìn)口速度梯度；
[0028]5、在風(fēng)扇輪蓋進(jìn)口邊采用篦齒型氣封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與引風(fēng)口配合，在葉頂間隙區(qū)形成旋渦流動，可有效抑制該處氣流的軸向流動，從而降低離心風(fēng)扇的泄漏損失。
[0029]對于緊湊型動力艙的特殊要求，離心風(fēng)扇必須兼顧空間結(jié)構(gòu)、氣動性能和可靠性，具備在緊湊結(jié)構(gòu)下在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)可靠持續(xù)穩(wěn)定工作的能力，同時達(dá)到大風(fēng)量高壓頭的氣動性能。這是本發(fā)明的難點。
[0030]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其特征在于，其包括:輪蓋(1)、輪盤(2)和葉片(3); 所述輪蓋(1)、輪盤(2)和葉片(3)組成閉式風(fēng)扇葉輪，風(fēng)扇最大外徑D2/風(fēng)扇軸向長度L在2.7?3.2之間；輪轂直徑DO/風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1〈0.15 ;風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1/風(fēng)扇最大外徑D2>0.8 ;額定工作轉(zhuǎn)速>4000r/min。2.如權(quán)利要求1所述的大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其特征在于，由輪蓋⑴、輪盤⑵組成曲率平滑的子午流道，曲線曲率〈0.03mm \風(fēng)扇進(jìn)口與風(fēng)扇出口成90°。3.如權(quán)利要求1所述的大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其特征在于，葉片(3)設(shè)置為三維曲面，葉片(3)的厚度分布沿氣流方向按氣動載荷而變，葉片(3)在風(fēng)扇進(jìn)口處的前緣為弓形結(jié)構(gòu)，弓形結(jié)構(gòu)的最大變形量A /風(fēng)扇最大外徑D2〈0.025，葉片(3)在風(fēng)扇出口處采用后彎型結(jié)構(gòu)，后彎角45°。4.如權(quán)利要求1所述的大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其特征在于，所述輪蓋(1)在進(jìn)口邊采用了篦齒型氣封結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于離心式風(fēng)扇技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大風(fēng)量高壓頭離心風(fēng)扇，其能夠在緊湊空間內(nèi)結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生大風(fēng)量高壓頭。其包括：輪蓋、輪盤和葉片；所述輪蓋、輪盤和葉片組成閉式風(fēng)扇葉輪，風(fēng)扇最大外徑D2/風(fēng)扇軸向長度L在2.7～3.2之間；輪轂直徑D0/風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1<0.15；風(fēng)扇進(jìn)口直徑D1/風(fēng)扇最大外徑D2>0.8；額定工作轉(zhuǎn)速>4000r/min。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明為了應(yīng)對高功率密度動力裝置對冷卻風(fēng)扇的特殊需求，提供了一種扁平型大風(fēng)量高壓頭的離心式風(fēng)扇，其能夠解決緊湊空間下強化散熱的空氣流動問題。
【IPC分類】F04D29/30, F04D29/28
【公開號】CN105332946
【申請?zhí)枴緾N201510907405
【發(fā)明人】王嘉煒, 買靖東, 邵春鳴, 劉焱, 徐詩輝, 田小燕, 夏煥文, 何軍民, 匡晉安
【申請人】中國北方車輛研究所
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年12月9日