(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010808687.7
(22)申请日 2020.08.12
(71)申请人 西安陕鼓动力股份有限公司
地址 710075 陕西省西安市高新区沣惠南
路8号
(72)发明人 陈琳琳 李宏安 姚永利 王煜
苏莫明 张利民 张立 程凯
史军党 白璐 王水霞 王育仲
毛若明 张猛 周明辉
(74)专利代理机构 西安恒泰知识产权代理事务
所 61216
代理人 祁凡雨
(51)Int.Cl.
F04D 25/08(2006.01)
F04D 19/00(2006.01)
F04D 29/32(2006.01)F04D 29/52(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提出一种新型对旋风机，包括机壳，
钢丝绳卷筒
级叶轮，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流
进入一级叶轮，最后以与对旋风机轴线平行或倾
调频音箱斜的角度流出二级叶轮。一级叶轮采用子午加速 气动最佳流场。本发明的对旋风机，创造性地采
用了一级斜流式叶轮和二级轴流式叶轮，总的结
果能够达到风机更高压力、更宽泛的平稳运行区
域的性能目标。权利要求书1页 说明书4页 附图6页CN 111963461 A 2020.11.20
C N 111963461
A
1.一种对旋风机，包括机壳(1)，在机壳(1)内沿着对旋风机轴线设置一级叶轮(2)和二级叶轮(3)，其特征在于，一级叶轮进口侧轮毂(4)相对直径大于一级叶轮出口侧轮毂(5)相对直径，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流进入一级叶轮(2)，最后以与对旋风机轴线平行或倾斜的角度流出二级叶轮(3)。
2.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，所述一级叶轮(2)采用子午加速叶型，一级叶轮(2)进口侧轮毂(4)相对直径为0.50-0.56，一级叶轮(2)出口侧轮毂(5)相对直径为0.65-0.7。
3.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，一级叶轮(2)段的机壳采用锥形圆筒设计，一级叶轮(2)与机壳(1)之间的叶顶间隙为叶片长度的0.8～1.5％。
4.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，一级叶轮(2)和二级叶轮(3)之间的轴向间隙在40mm -150mm可调。
5.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，所述对旋风机机壳(1)外形尺寸小于Φ930mm*1300mm，重量小于700公斤，流量为23000m 3/h时，风压不小于2000pa。
6.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，一级叶轮(2)和二级叶轮(3)均直接悬挂在对旋风机电机轴伸端，采用同转速同功率的两台电机驱动。
7.如权利要求1所述对旋风机，其特征在于，在一级叶轮(2)和二级叶轮(3)的外侧，分别加设有进口导流罩和出口导流罩。
abs-131权 利 要 求 书1/1页CN 111963461 A
耳机防尘塞一种新型对旋风机
技术领域
[0001]本发明涉及轴流风机，具体涉及一种轴流对旋风机。
背景技术
[0002]通风机输送的空气所通过的整个系统称为管网。气体输送过程中的压力损失和形成的管网阻力是由于摩擦、涡流、骤然扩散时的冲击等等原因造成的。为了在管网中得到和保持一定的空气流量，必须在给定的流量和流速条件下，使通风机产生等于管网阻力的压力。
[0003]船用通风机从结构形式上来讲，常见的有离心通风机和轴流通风机两大类。而轴流通风机因具有大流量、方便布置管道等特点，越来越多的成为船用通风系统的主要通风机类型。由于船用风机的小尺寸和轻重量的特殊限制，在单级轴流风机设计无法达到技术要求时，或考虑加工周期、成本等因
素后，对旋风机就成为了高性能船用通风机首选。[0004]对旋风机是轴流通风机中的一种特殊形式。它的两个叶轮互为导叶，两级叶轮分别安装在各自的电机轴伸端。两台电机旋向相反，故而形成对旋结构。这种对旋结构的采用，减少了常规两级叶轮之间的导叶，故而提高了风机的静压效率。根据通风阻力的变化，选择两级叶轮的最佳匹配关系，从而使风机效率更高，高效运行范围更宽。
[0005]但是对于一定风量下，要求更高的压力输出时，常规的两个轴流式叶轮组成的对旋风机无法满足气动性能要求。
发明内容
[0006]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种对旋风机，通过对两级叶轮的结构设计，进一步提高风机的气动性能。
[0007]为实现上述目的，本发明拟采取如下技术手段：
[0008]一种对旋风机，包括机壳，在机壳内沿着对旋风机轴线设置一级叶轮和二级叶轮，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流进入一级叶轮，最后以与对旋风机轴线平行或倾斜的角度流出二级叶轮。
[0009]优选的，一级叶轮采用子午加速叶型，一级叶轮进口侧轮毂相对直径为0.50-0.56，一级叶轮出口侧轮毂相对直径为0.65-0.7。
[0010]更优选的，一级叶轮段的机壳采用锥形圆筒设计，一级叶轮与机壳之间的叶顶间隙为叶片长度的0.8～1.5％。
[0011]尤其是，一级叶轮和二级叶轮之间的轴向间隙在40mm-150mm可调。
[0012]进一步，所述对旋风机机壳外形尺寸小于Φ930mm*1300mm，重量小于700公斤，流量为23000m3/h时，风压不小于2000pa。
[0013]优选的，一级叶轮和二级叶轮均直接悬挂在对旋风机电机轴伸端，采用同转速同功率的两台电机驱动。
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
[0015]本发明的对旋风机，创造性地采用了一级斜流式叶轮和二级轴流式叶轮，总的结果能够达到风机更高压力、更宽泛的平稳运行区域的性能目标。
[0016]本发明的对旋风机在限定的外形尺寸和重量条件下(外形尺寸要保证小于Φ930mmx1300mm，重量小于700公斤，对旋风机流量要求23000m3/h)，风压实测达到2080pa，传统对旋风机无法实现本发明的目的。
[0017]同时，本发明的对旋风机，两级叶轮都直接悬挂在电机轴伸端，优先选配同转速同功率的完全相同的两台电机驱动，更适合船用，更具有互换性和通用性，便于组织生产和后期备件更换等全生命周期范围内的管理。
附图说明肉食加工
[0018]图1为本发明对旋风机示意图。
[0019]图2为本发明对旋风机示意图(无机壳部分)。
[0020]图3为一级叶轮示意图。
[0021]图4为本发明对旋风机示意图。
[0022]图5是本发明机壳部分为锥形圆筒设计示意图。
[0023]图6、7为本发明的对旋风机同等替代方案。
[0024]图8是求解域结果图。
[0025]图9是面网格结果图。汽车安全带卡扣
[0026]图10是边界层网格结果图。
[0027]图11是核心六面体网格结果图。
[0028]图12是全部网格结果图。
[0029]图13是设计工况全域流线分布结果图。
[0030]图14是设计工况半剖面速度矢量分布结果图。
[0031]其中：1机壳，2一级叶轮，3二级叶轮，4进口侧轮毂，5出口侧轮毂。
[0032]以下结合附图以及实施例对本发明的方案进一步进行说明。
具体实施方式
[0033]一般，叶轮由轮毂和设置在轮毂的外壁上的若干叶片组成，所有叶片以轮毂的中心轴线为中心环形阵列在轮毂上，本发明的子午加速叶型为传统的子午加速叶型，即叶型沿半径方向扭转角度形成叶片。叶片的外缘与轮毂的中心轴线呈20°-30°角。一般，叶片包括叶柄，叶片的安装是通过穿过轮毂由螺母和弹簧垫圈安装在轮毂上。本发明中一级叶轮中的叶片或二级叶轮中的叶片，其相互之间的安
装距离等位置关系与轮毂直径以及叶片数量有关系，通常，叶片数量在5-14之间。由于本发明的重点在轮毂设计上，因此，对叶片的叶型等不做过多要求，传统的子午加速叶型均可以用到本发明的方案中。
[0034]另外，本发明所述叶顶间隙为一级叶轮外侧与机壳之间的距离，一般取直为叶片长度的0.8～1.5％，优选按照0.8％取值。
[0035]本发明的一级叶轮和二级叶轮之间的轴向间隙，即沿对旋风机轴的轴向距离。[0036]本发明技术关键点就是在对旋风机的设计中，首级采用斜流式叶轮的设计方法，传统对旋风机在限定的外形尺寸和重量条件下，无法实现本发明的目的。
[0037]如图8-14，为了取得两级流场优良的匹配关系，通过业内最流行的模拟计算方法，多次调整、反复计算，最终得到理想的匹配效果。过程描述如下：首先通过对旋风机的装配图构建计算域，通过对单流道建模求解、网格划分，得到精准的性能结果。所建立的计算模型如下图8所示。采用多种网格组合的方式进行网格化分：主通道使用精准度高的面网格；考虑到边界层流动，在气流通道周围添加边界层网格；除边界层外采用核心六面体网格，计算更准确(见图9和图12)。完成网格划分后，进行流场的模拟计算。分别对不同工况进行相应的数值计算，设计点数值模拟结果的流线和速度矢量分布见图13和图14，从流线图中可以看到，设定的压力水平下，流量达到预计要求。流动非常顺畅，气流
没有产生分离。说明此工况下，机组可以稳定运行。在取得两级叶轮流场的最佳匹配计算后，开展细致的结构设计。在完成样机实物的生产后，在大量试验基础上，通过调整两级叶轮之间不同的轴向间隙(缩短或加长两级叶轮之间的距离)，获得了较宽的非失速运行区域，这对于风机的可靠性和安全性都具有非常重要的意义。
[0038]实施例1：
[0039]本实施例提供一种对旋风机，包括机壳1，在机壳内沿着对旋风机轴线设置一级叶轮2和二级叶轮3，流体以与对旋风机轴线倾斜的角度斜流进入一级叶轮1，最后以与对旋风机轴线平行或倾斜的角度流出二级叶轮3。
[0040]本发明技术关键点就是在对旋风机的设计中，首级采用斜流式叶轮的设计方法。对旋风机的第二级可采用轴流式或斜流式叶轮的设计方法；同时，为了有更广泛的适用范围，在首级叶轮是斜流式的基础上，机壳也可配合设计成锥形圆筒，以达到更高性能的设计目标。当首级是斜流式时，首级叶轮与机壳之间的叶顶间隙可按常规设计取叶片长度的0.8～1.5％。在不增加成本的条件下，建议叶顶间隙取较小值。
[0041]区别于传统的轴流式设计，一级叶轮或者首级叶轮采用斜流式设计，这样的流道设计能够更好地配合叶片以提供气动最佳流场。该斜流叶轮采用的是传统的子午加速叶型，叶型沿半径方向扭转角
度形成叶片。该类型叶片做功能力强，在同等压力下风机叶轮直径最小。同时在斜流流道的配合下，进一步减小了风机的尺寸，给风机整体减重创造了条件。斜流流道的设计方案见下表1：
[0042]表1
[0043]一级叶轮进口侧轮毂相对直径一级叶轮出口侧轮毂相对直径
0.50～0.560.65～0.70
[0044]第二级叶轮采用轴流式或斜流式设计。通过两级叶轮更优良的性能匹配关系设计，可以获得效率更高、平稳运行范围更宽的区间。
[0045]尤其是，一级叶轮2和二级叶轮3之间的轴向间隙在40mm-150mm可调，在大量试验基础上，通过调整两级叶轮之间不同的轴向间隙(缩短或加长两级叶轮之间的距离)，获得了较宽的非失速运行区域，这对于风机的可靠性和安全性都具有非常重要的意义。列举对比数据如下表2：
[0046]表2
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