一種離心風(fēng)機(jī)的葉輪的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種離心風(fēng)機(jī)葉輪，具體是用于工業(yè)鼓和引風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)。該實(shí)用新型的三維葉輪包括輪轂、葉片、前盤和后盤，葉片的結(jié)構(gòu)為四邊形的扭曲型三維結(jié)構(gòu)流線型；輪轂中央的軸孔安裝有導(dǎo)流套，輪轂上均勻分布有多個(gè)相同方向的葉片，葉片的邊沿從輪轂外緣延伸至導(dǎo)流套上。葉片與輪轂正交，該葉片是將具有由直線要素構(gòu)成的葉片的基準(zhǔn)葉輪中的各葉片的橫向截面和縱向截面扭曲成為曲線要素的葉片，每個(gè)葉片的扭曲程度相同。本實(shí)用新型的三維葉輪是在二維葉輪的基礎(chǔ)上，主要對輪轂及葉片進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
【專利說明】
一種離心風(fēng)機(jī)的葉輪
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種離心風(fēng)機(jī)葉輪，具體是用于工業(yè)鼓和引風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 葉輪機(jī)械是以連續(xù)流動(dòng)的流體為工質(zhì)，以葉片為主要工作零件，通過工質(zhì)與工作 零件的相互作用實(shí)現(xiàn)機(jī)械功與流體能量有效轉(zhuǎn)換的機(jī)械的統(tǒng)稱，主要包括工作機(jī)械如栗、 壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)等，以及動(dòng)力機(jī)械如蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和水輪機(jī)等，被廣泛應(yīng)用于航空、航 天、能源、動(dòng)力、交通以及化工等部門。其內(nèi)部流動(dòng)狀況異常復(fù)雜，常常伴隨著流動(dòng)分離、邊 界層、激波、葉片尾跡及其相互干涉，具有強(qiáng)烈的三維流動(dòng)特征，為提高葉輪機(jī)械的氣動(dòng)性 能和效率，其內(nèi)部流動(dòng)的研究一直受到國內(nèi)外學(xué)者的高度重視，是世界各國重點(diǎn)發(fā)展的高 科技領(lǐng)域之一。
[0003] 早期，受限于對風(fēng)機(jī)葉輪流動(dòng)狀況的認(rèn)識(shí)以及設(shè)計(jì)手段，離心風(fēng)機(jī)葉輪型線基本 分為二維等厚度直線型、二維等厚度曲線型以及二維翼型三種。風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部流動(dòng)具有強(qiáng) 烈的三維流動(dòng)特征，二維型線的風(fēng)機(jī)不足以對工質(zhì)的流動(dòng)進(jìn)行控制，致使其流動(dòng)效率低下， 也與當(dāng)前節(jié)能降耗的要求相悖。
[0004] 離心風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)的核心是葉輪的改進(jìn);風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況與系統(tǒng)的優(yōu)化匹配則 需從總體設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn);風(fēng)機(jī)密封系統(tǒng)的改進(jìn)主要是集風(fēng)器與葉輪進(jìn)口的密封及傳動(dòng)軸與 機(jī)殼的密封。
[0005] 傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)采用的原則是相似設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)和原始設(shè)計(jì)，即依據(jù)的都是根 據(jù)模型機(jī)的性能參數(shù)，通過改變轉(zhuǎn)速、機(jī)號(hào)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、優(yōu)化等，設(shè)計(jì)出滿足用戶所需性能參 數(shù)的產(chǎn)品。而作為三維設(shè)計(jì)的節(jié)能降耗風(fēng)機(jī)，依據(jù)的是處于一組參數(shù)點(diǎn)進(jìn)行的模擬設(shè)計(jì)，如 果采用相似設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)和原始設(shè)計(jì)對某一風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)實(shí)踐證明性能參數(shù)有很大 的差距，而且無規(guī)律可循。如圖1~3所示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供對葉輪進(jìn)行改造的節(jié)能降耗方式，具體 涉及一種離心風(fēng)機(jī)的三維葉輪，能夠減小進(jìn)口沖擊、出口尾跡脫流等損失，使風(fēng)機(jī)效率得以 提尚。
[0007] 本實(shí)用新型的三維葉輪是在二維葉輪的基礎(chǔ)上（如圖1至3)，主要對輪轂及葉片進(jìn) 行優(yōu)化，以達(dá)到節(jié)能降耗的效果。外形配合結(jié)構(gòu)與常規(guī)的二維葉輪相同。是根據(jù)風(fēng)機(jī)性能， 即流量、壓力、進(jìn)氣壓力、氣體溫度、運(yùn)行轉(zhuǎn)速，滿足風(fēng)機(jī)性能要求，而又最大限度減小軸功 率，進(jìn)行三維模擬，得出輪轂及葉片形狀。
[0008] 該實(shí)用新型的三維葉輪包括輪轂、葉片2、前盤和后盤，所述葉片2的結(jié)構(gòu)為四邊形 的扭曲三維結(jié)構(gòu)流線型;輪轂中央的軸孔5安裝有導(dǎo)流套4,輪轂上均勻分布有多個(gè)相同方 向的葉片，葉片2的邊沿從輪轂外緣延伸至導(dǎo)流套4上。
[0009] 可選的，本實(shí)用新型的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述葉片2與輪轂正交，該葉片2是將具有由 直線要素構(gòu)成的葉片的基準(zhǔn)葉輪中的各葉片的橫向截面和縱向截面扭曲成為曲線要素的 葉片，每個(gè)葉片的扭曲程度相同。
[0010]可選的，本實(shí)用新型的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述該三維葉輪為雙吸葉輪，葉片2以輪轂 為分界線，輪轂兩側(cè)均分布有葉片2，兩個(gè)面上的葉片2分布方向相反（以中盤鏡像分布），前 盤和中盤分別安裝在雙吸葉輪的兩側(cè)。
[0011] 可選的，本實(shí)用新型的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述輪轂的每個(gè)面上均勻分布有12個(gè)葉片。
[0012] 可選的，本實(shí)用新型的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述葉片2通過焊接安裝在輪轂上。
[0013] 優(yōu)選的，本實(shí)用新型的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述葉片2與輪轂為一體成型。
[0014] 可選的，本實(shí)用新型的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述導(dǎo)流套4是軸與輪轂平面的過度結(jié)構(gòu)， 從軸孔邊沿緩慢過度到輪轂面上的流線型斜坡。
[0015] 可選的，本實(shí)用新型的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述該三維葉輪安裝在風(fēng)機(jī)上是采用拉別 令不銹鋼密封結(jié)構(gòu)，使單邊間隙減少至0.8~1.2mm。
[0016] 相對于現(xiàn)有技術(shù)的普通二維葉輪，本實(shí)用新型的三維葉輪優(yōu)點(diǎn)為：三維流葉輪葉 片加寬了許多，特別是輪轂導(dǎo)流使流通能力增大;三維流葉輪外形不變，因采用三維設(shè)計(jì)， 出口寬度增大;三維流葉片的扭曲度較二維流的大很多，符合氣體流動(dòng)特性;三維流葉片進(jìn) 口邊向來流進(jìn)口伸展，減少了進(jìn)口損失。
【附圖說明】
[0017] 通過閱讀一下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā) 明的限制。
[0018] 圖1為普通二維葉輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為普通二維葉輪截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為普通二維葉輪葉片分布示意圖；
[0021 ]圖4為本實(shí)用新型三維葉輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型三維葉輪截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為本實(shí)用新型三維葉輪葉片分布示意圖；
[0024]圖7為本實(shí)用新型三維葉輪葉片安裝位置示意圖；
[0025]圖8為本實(shí)用新型三維葉輪葉片正視圖；
[0026]圖9為本實(shí)用新型三維葉輪葉片左視圖；
[0027]圖10為本實(shí)用新型三維葉輪葉片俯視圖。
[0028]圖中個(gè)標(biāo)號(hào)為：I-進(jìn)風(fēng)口，2_葉片，3_出風(fēng)口，4_導(dǎo)流套，5_軸孔。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 本實(shí)用新型提供了許多可應(yīng)用的創(chuàng)造性概念，該創(chuàng)造性概念可大量的體現(xiàn)于具體 的上下文中，在下述本實(shí)用新型的實(shí)施方式中描述的具體的實(shí)施例僅作為本發(fā)明的具體實(shí) 施方式的示例性說明，而不構(gòu)成對本實(shí)用新型范圍的限制。
[0030] 如圖4-10所示，該實(shí)用新型的三維葉輪包括輪轂、葉片2、前盤和后盤，所述葉片2 的結(jié)構(gòu)為四邊形的扭曲型三維結(jié)構(gòu)流線型;輪轂中央的軸孔安裝有導(dǎo)流套，輪轂上均勻分 布有多個(gè)相同方向的葉片，葉片2的邊沿從輪轂外緣延伸至導(dǎo)流套4上。
[0031]所述該三維葉輪為雙吸葉輪，葉片2以輪轂為分界線，輪轂兩側(cè)均分布有葉片2，兩 個(gè)面上的葉片2分布方向相反（以中盤鏡像分布），前盤和中盤分別安裝在雙吸葉輪的兩側(cè)。 如圖所示，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是通過進(jìn)風(fēng)口 1和出風(fēng)口 3導(dǎo)流。
[0032]所述輪轂的每個(gè)面上均勻分布有12個(gè)葉片。
[0033] 所述葉片2通過焊接安裝在輪轂上。
[0034] 優(yōu)選的，所述葉片2與輪轂為一體成型。
[0035] 所述導(dǎo)流套4是軸與輪轂平面的過度結(jié)構(gòu)，從軸孔邊沿緩慢過度到輪轂面上的流 線型斜坡。所起作用是有效導(dǎo)走進(jìn)風(fēng)，最大限度減小風(fēng)在進(jìn)入葉片前的渦流功耗，葉片向壓 力面方向傾斜為的是符合氣體流動(dòng)特性，有效導(dǎo)動(dòng)氣體。
[0036] 所述該三維葉輪安裝在風(fēng)機(jī)上是采用拉別令不銹鋼密封結(jié)構(gòu)，使單邊間隙減少至 0·8~1·2mm〇
[0037] 以下結(jié)合具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。
[0038]實(shí)施例1:三維葉輪是在二維葉輪的基礎(chǔ)上，主要對輪轂及葉片進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到 節(jié)能降耗的效果。外形配合結(jié)構(gòu)與常規(guī)的二維葉輪相同。是根據(jù)風(fēng)機(jī)性能，即流量、壓力、進(jìn) 氣壓力、氣體溫度、運(yùn)行轉(zhuǎn)速，滿足風(fēng)機(jī)性能要求，而又最大限度減小軸功率，進(jìn)行三維模 擬，得出輪轂及葉片形狀。因?yàn)槟M出來的輪轂及葉片形狀是不規(guī)則的，所以只能通過打點(diǎn) 確定，打點(diǎn)數(shù)量越多，理論上而言形狀過渡越圓滑，制作出來精度也越高，效率才能有效保 障。
[0039] 本實(shí)施例的是根據(jù)表一的參數(shù)進(jìn)行模擬的，采用反命題設(shè)計(jì)，即通過參數(shù)，反向求 解并確定葉型的幾何形狀。根據(jù)連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程、能量方程、狀態(tài)方程、湍流基本方 程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)設(shè)計(jì)。
[0040] 表一
[0042]得出：三維葉輪包括輪轂、葉片2、前盤和后盤，所述葉片2的結(jié)構(gòu)為四邊形的扭曲 型三維結(jié)構(gòu)流線型;輪轂中央的軸孔安裝有導(dǎo)流套，輪轂上均勻分布有12個(gè)葉片，葉片2的 邊沿從輪轂外緣延伸至導(dǎo)流套4上。該三維葉輪為雙吸葉輪，葉片2以輪轂為分界線，輪轂兩 側(cè)均分布有葉片2,兩個(gè)面上的葉片2分布方向相反（以中盤鏡像分布），前盤和中盤分別安 裝在雙吸葉輪的兩側(cè)。葉片2通過焊接安裝在輪轂上。導(dǎo)流套4是軸與輪轂平面的過度結(jié)構(gòu)， 從軸孔邊沿緩慢過度到輪轂面上的流線型斜坡。該三維葉輪安裝在風(fēng)機(jī)上是采用拉別令不 銹鋼密封結(jié)構(gòu)，使單邊間隙減少至10.8_。
[0043] 經(jīng)過模擬計(jì)算，葉片由吸力面和壓力面每組220個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)確定，輪轂型線由110個(gè) 坐標(biāo)點(diǎn)確定，得到的葉片吸力面型線和壓力面型線數(shù)據(jù)如表二和表三所示：





[0053]實(shí)施例2:本實(shí)施例的三維葉輪包括輪轂、葉片2、前盤和后盤，所述葉片2的結(jié)構(gòu)為 四邊形的扭曲三維結(jié)構(gòu)流線型;輪轂中央的軸孔安裝有導(dǎo)流套4,輪轂上均勻分布有12個(gè)相 同方向的葉片，葉片2的邊沿從輪轂外緣延伸至導(dǎo)流套4上。所述葉片2與輪轂正交，該葉片2 是將具有由直線要素構(gòu)成的葉片的基準(zhǔn)葉輪中的各葉片的橫向截面和縱向截面扭曲成為 曲線要素的葉片，每個(gè)葉片的扭曲程度相同。所述該三維葉輪為雙吸葉輪，葉片2以輪轂為 分界線，輪轂兩側(cè)均分布有葉片2,兩個(gè)面上的葉片2分布方向相反（以中盤鏡像分布），前盤 和中盤分別安裝在雙吸葉輪的兩側(cè)。所述葉片2通過焊接安裝在輪轂上。導(dǎo)流套4是軸與輪 轂平面的過度結(jié)構(gòu)，從軸孔邊沿緩慢過度到輪轂面上的流線型斜坡。該三維葉輪安裝在風(fēng) 機(jī)上是采用拉別令不銹鋼密封結(jié)構(gòu)，使單邊間隙減少至〇.8_。
[0054]實(shí)施例3:本實(shí)施例的三維葉輪包括輪轂、葉片2、前盤和后盤，所述葉片2的結(jié)構(gòu)為 四邊形的扭曲三維結(jié)構(gòu)流線型;輪轂中央的軸孔安裝有導(dǎo)流套4,輪轂上均勻分布有12個(gè)相 同方向的葉片，葉片2的邊沿從輪轂外緣延伸至導(dǎo)流套4上。所述葉片2與輪轂正交，該葉片2 是將具有由直線要素構(gòu)成的葉片的基準(zhǔn)葉輪中的各葉片的橫向截面和縱向截面扭曲成為 曲線要素的葉片，每個(gè)葉片的扭曲程度相同。該三維葉輪為雙吸葉輪，葉片2以輪轂為分界 線，輪轂兩側(cè)均分布有葉片2,兩個(gè)面上的葉片2分布方向相反（以中盤鏡像分布），前盤和中 盤分別安裝在雙吸葉輪的兩側(cè)。所述葉片2與輪轂為一體成型。導(dǎo)流套4是軸與輪轂平面的 過度結(jié)構(gòu)，從軸孔邊沿緩慢過度到輪轂面上的流線型斜坡。該三維葉輪安裝在風(fēng)機(jī)上是采 用拉別令不銹鋼密封結(jié)構(gòu)，使單邊間隙減少至1_。
[0055]經(jīng)過檢測，傳統(tǒng)二維結(jié)構(gòu)的葉輪和改進(jìn)后的三維結(jié)構(gòu)葉輪風(fēng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行對比，量 在1000000m3/h時(shí)，傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)流效率約為78%，改造后風(fēng)機(jī)效率約為85%;出口總壓也有明 顯提升。
[0056]以上結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是實(shí)用新型并不限 于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗 旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種離心風(fēng)機(jī)的葉輪，包括輪轂、葉片（2)、前盤和后盤，其特征在于:葉片（2)的結(jié)構(gòu) 為四邊形的扭曲三維結(jié)構(gòu)流線型;輪轂中央的軸孔(5)安裝有導(dǎo)流套(4)，輪轂上均勻分布 有多個(gè)相同方向的葉片，葉片(2)的邊沿從輪轂外緣延伸至導(dǎo)流套(4)上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風(fēng)機(jī)的葉輪，其特征在于:所述葉片(2)與輪轂正交，該葉 片(2)是將具有由直線要素構(gòu)成的葉片的基準(zhǔn)葉輪中的各葉片的橫向截面和縱向截面扭曲 成為曲線要素的葉片，每個(gè)葉片的扭曲程度相同。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風(fēng)機(jī)的葉輪，其特征在于:所述三維葉輪為雙吸葉輪，葉 片（2)以輪轂為分界線，輪轂兩側(cè)均分布有葉片（2)，兩個(gè)面上的葉片(2)分布方向相反，前 盤和中盤分別安裝在雙吸葉輪的兩側(cè)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的離心風(fēng)機(jī)的葉輪，其特征在于:所述輪轂的每個(gè)面上均 勻分布有12個(gè)葉片。5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的離心風(fēng)機(jī)的葉輪，其特征在于:所述葉片(2)通過焊接安 裝在輪轂上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的離心風(fēng)機(jī)的葉輪，其特征在于:所述葉片(2)與輪轂為一 體成型。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心風(fēng)機(jī)的葉輪，其特征在于:所述葉片（2)與輪轂為一體成 型。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風(fēng)機(jī)的葉輪，其特征在于:所述導(dǎo)流套(4)是軸與輪轂平 面的過渡結(jié)構(gòu)，從軸孔邊沿緩慢過度到輪轂面上的流線型斜坡。
【文檔編號(hào)】F04D29/28GK205618428SQ201620160294
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月2日
【發(fā)明人】趙國亮, 盧俊全, 王麗
【申請人】云南貴鼓風(fēng)機(jī)有限公司, 云南泛亞能源科技有限公司