一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于風(fēng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種軸流通風(fēng)機(jī)葉輪。一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，包括輪轂和葉片，其特征在于：所述葉片葉型的中弧線為基于三點(diǎn)的二次三角貝塞爾曲線，所述葉片在葉根處不重疊，葉片葉根安裝角49°-53°。本實(shí)用新型提供一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，通過(guò)重新設(shè)計(jì)的中弧線為基于三點(diǎn)的二次三角貝塞爾曲線的葉片、安裝角和葉頂弦長(zhǎng)與葉根弦長(zhǎng)的比值，在有限的小空間內(nèi)提供較高的靜壓升，既具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，又滿足冷卻通風(fēng)要求。
【專利說(shuō)明】一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于風(fēng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種軸流通風(fēng)機(jī)葉輪。

【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)機(jī)車高速重載化，使機(jī)車內(nèi)動(dòng)力設(shè)備發(fā)熱量增加。為確保機(jī)車行駛安全，對(duì)機(jī) 車內(nèi)發(fā)熱部件的強(qiáng)制對(duì)流通風(fēng)系統(tǒng)的要求不斷提高。目前，對(duì)其冷卻系統(tǒng)的核心部件-- 冷卻通風(fēng)機(jī)，大多依賴進(jìn)口。然而進(jìn)口風(fēng)機(jī)的成本高，采購(gòu)周期長(zhǎng)，以及維修不便等問(wèn)題使 機(jī)車用冷卻風(fēng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化成為亟待解決的問(wèn)題。機(jī)車牽引系統(tǒng)具有功率大、發(fā)熱元件多等特 點(diǎn)，要求冷卻風(fēng)機(jī)具有較高的靜壓升；同時(shí)受機(jī)車車廂有限空間限定，要求風(fēng)機(jī)的外徑尺寸 小。因此，機(jī)車牽引系統(tǒng)冷卻風(fēng)機(jī)既要具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，又要滿足苛刻的冷卻通風(fēng)要 求，大大增加了設(shè)計(jì)難度。
[0003] 我國(guó)的用電頻率較國(guó)外低，導(dǎo)致電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也較低。在轉(zhuǎn)速降低、外形尺 寸不變、功率不超載的苛刻條件下，進(jìn)行進(jìn)口風(fēng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)，保持較高的出口靜壓具有 較高的設(shè)計(jì)難度。由于運(yùn)行條件改變，風(fēng)機(jī)的流量降低，而軸流風(fēng)機(jī)適用與大流量條件，要 保證其在小流量下不發(fā)生失速和喘振，并具有較高的效率和輸出靜壓更是難上加難。通風(fēng) 機(jī)的核心部件是葉輪，風(fēng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化很大部分取決于風(fēng)機(jī)葉輪的國(guó)產(chǎn)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸 流葉輪，在能在有限的空間內(nèi)為待冷卻的變壓器等部件進(jìn)行冷卻，特別適用于高速重載機(jī) 車內(nèi)的冷卻通風(fēng)機(jī)。
[0005] 為達(dá)到到上述目的，本實(shí)用新型提供一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片 軸流葉輪，包括輪轂和葉片，其特征在于：所述葉片葉型的中弧線為基于三點(diǎn)的二次三角貝 塞爾曲線，所述葉片在葉根處不重疊，葉片葉根安裝角49° -53°。
[0006] 所述葉片葉頂安裝角為7-9°。
[0007] 所述葉片葉根處軸向長(zhǎng)度最長(zhǎng)，葉根處軸向長(zhǎng)度為220mm-230mm。
[0008] 所述葉片葉頂弦長(zhǎng)與葉根弦長(zhǎng)比值為1. 09-1. 13。
[0009] 所述葉片葉根弦長(zhǎng)285mm-290mm。
[0010] 所述葉片葉頂弦長(zhǎng)318mm-322mm。
[0011] 所述葉片有9-11片，葉片沿輪轂圓周均勻分布。
[0012] 所述葉片葉頂間隙為2mm-5mm。
[0013] 一種軸流通風(fēng)機(jī)，所述軸流通風(fēng)機(jī)包括：強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪、進(jìn)氣室、排風(fēng)段、驅(qū) 動(dòng)電機(jī)、支撐板，進(jìn)氣室和排風(fēng)段中間固定連接支撐板，支撐環(huán)中間固定連接強(qiáng)扭曲葉片軸 流葉輪，進(jìn)氣室內(nèi)固定連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，排風(fēng) 段出風(fēng)口處固定連接待冷卻物。
[0014] 使用本實(shí)用新型效果明顯：本實(shí)用新型提供一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭 曲葉片軸流葉輪，通過(guò)重新設(shè)計(jì)的中弧線為基于三點(diǎn)形狀可調(diào)的二次三角貝塞爾曲線的葉 片、設(shè)計(jì)安裝角和葉頂弦長(zhǎng)與葉根弦長(zhǎng)的比值，在有限的小空間內(nèi)提供較高的靜壓升，既具 有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，又滿足冷卻通風(fēng)要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本實(shí)用新型的軸測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3是本實(shí)用新型的子午面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖4是本實(shí)用新型的葉片變截面積疊規(guī)律示意圖。
[0019] 圖5是本實(shí)用新型的進(jìn)排氣機(jī)殼不意圖。
[0020] 圖6是軸流通風(fēng)機(jī)具體應(yīng)用示意圖。
[0021] 圖7是本發(fā)明根據(jù)貝塞爾中弧線做出的葉片線形圖。
[0022] 圖中：1-葉根截面型線、2-0. 5葉高處葉片截面型線、3-葉頂截面型線、4-進(jìn) 氣室、5-排風(fēng)段、6-驅(qū)動(dòng)電機(jī)、7-支撐板、8-待冷卻的變壓器、9-葉片安裝角、10-葉型前 緣方向角、11-葉型尾緣方向角。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 本實(shí)用新型提供一種新型低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，輪 轂直徑為525-535mm，葉片高度為230-238mm ;采用9-11片貝塞爾中弧線變截面強(qiáng)扭曲葉 片并沿圓周均勻分布，葉片與輪轂采用整體鑄造設(shè)計(jì)，并將表面進(jìn)行光滑處理，保證表面 粗糙度；葉片的軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為220-230mm，在有限空間內(nèi)增加了葉片的弦長(zhǎng)，葉根弦長(zhǎng) 285-290mm，葉頂弦長(zhǎng)318-322mm，增大了葉片的有效做功面積，從而在低轉(zhuǎn)速下達(dá)到相對(duì)高 的壓比；為使大弦長(zhǎng)葉片在葉根處不重疊，葉片葉根采用較大的安裝角，為49-53° ;反動(dòng) 度沿葉高方向增加，充分利用葉頂?shù)淖龉δ芰κ蛊涓行У霓D(zhuǎn)化為靜壓升，葉頂安裝角為 7-9° ;葉型的中弧線為基于三點(diǎn)的二次三角貝塞爾曲線為形狀可調(diào)的，其葉型的中弧線可 以根據(jù)需要或者其他數(shù)據(jù)的改變調(diào)整形狀，其描述方式如圖7所示，用圖中所示的葉片安 裝角9、葉型前緣方向角10、葉型尾緣方向角11來(lái)描述該二次貝塞爾曲線，該曲線既可表 示出葉片的前后緣方向角，進(jìn)而表示出葉型的彎折角，又可表示出葉片的安裝角，方便參數(shù) 化建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)，且使葉片更符合流動(dòng)規(guī)律，使葉輪趨于無(wú)漩渦流動(dòng)，提高葉輪效率，3個(gè) 角度在葉根處分別為38-40°，17-18°和27-28°，0. 5葉高處分別為59-6Γ ,16-17° 和36-67°，在葉頂處分別為81-82°，15-16°和44-46° ;葉片整體采用變環(huán)量設(shè)計(jì)，葉頂 處的氣流轉(zhuǎn)折角大，在60-65之間°，葉根處的氣流轉(zhuǎn)折角小，在40-45°之間，這樣使葉片 的增壓能力沿葉高方向增加，充分利用葉頂大的周向速度實(shí)現(xiàn)其增壓能力；為更進(jìn)一步利 用葉頂?shù)募庸δ芰?，并考慮其安全性，葉輪葉片采用2-5mm的較小葉頂間隙；為滿足鑄造工 藝和強(qiáng)度要求，葉片和輪轂連接處倒圓角，倒圓半徑12-15mm;該葉輪適用于小流量軸流風(fēng) 機(jī)，在常溫常壓，1450rpm的低轉(zhuǎn)速，7. 5m3/s的小流量下，可以達(dá)到1350-1400Pa的靜壓升。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 如圖2-圖4所示，本實(shí)用新型的新型低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流 葉輪。輪轂直徑265mm，葉輪外徑500mm，采用10片貝塞爾中弧線變截面強(qiáng)扭曲葉片并沿圓 周均勻分布，葉片與輪轂采用整體鑄造設(shè)計(jì)，并將表面進(jìn)行光滑處理，保證表面粗糙度；圖 4中葉根截面型線1、〇. 5葉高處葉片截面型線2、葉頂截面型線3為優(yōu)化后得到的各個(gè)高度 葉片截面型線；為滿足鑄造工藝和強(qiáng)度要求，葉片和輪轂連接處倒圓角，倒圓半徑13mm ;葉 片的軸向長(zhǎng)度223. 55mm，葉根弦長(zhǎng)286. 8mm，葉頂弦長(zhǎng)319. 5mm，葉片葉根安裝角為50. 9° ; 葉頂安裝角為8. 8° ;葉型的中弧線的二次貝塞爾曲線，圖7中所示的3個(gè)角度在葉根處分 別為39.15°，17. 5°和27.5。，0.5葉高處分別為60. 15° ,16.5°和36.25°，在葉頂處 分別為81. 14°，15. 5°和45° ;葉片整體采用變環(huán)量設(shè)計(jì)，葉頂處的氣流轉(zhuǎn)折角60. 5°， 葉根處的氣流轉(zhuǎn)折角45°，葉輪葉片葉頂間隙2_ ;該葉輪適用于小流量軸流風(fēng)機(jī)，在常溫 常壓，1450rpm的低轉(zhuǎn)速，7. 5m3 /s的小流量下，可以達(dá)到靜壓升1361Pa，等熵效率87%，耗功 率為 16. 9kw。
[0027] 具體實(shí)施時(shí)，要由機(jī)殼構(gòu)成通流部分，如圖5所示。由進(jìn)氣道4和排風(fēng)段組5成， 本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)安裝在進(jìn)氣道4和排風(fēng)段5中間。
[0028] 如圖6所示，為本實(shí)用新型為機(jī)車牽引電機(jī)用變壓器冷卻。本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)用驅(qū) 動(dòng)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)，電機(jī)放置在進(jìn)氣道中央的支撐板7上，下面通過(guò)聯(lián)軸器連接本實(shí)用新型葉 輪。氣體通過(guò)進(jìn)氣室4進(jìn)入葉輪，在葉輪中增壓后經(jīng)過(guò)排風(fēng)段5進(jìn)一步將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力 能后進(jìn)入待冷卻的變壓器8對(duì)其進(jìn)行冷卻。
【權(quán)利要求】
1. 一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，包括輪轂和葉片，其特征在 于：所述葉片葉型的中弧線為基于三點(diǎn)的二次三角貝塞爾曲線，所述葉片在葉根處不重疊， 葉片葉根安裝角49° -53°。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，其特 征在于：所述葉片葉頂安裝角為7-9°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，其特 征在于：所述葉片葉根處軸向長(zhǎng)度最長(zhǎng)，葉根處軸向長(zhǎng)度為220mm-230mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，其特 征在于：所述葉片葉頂弦長(zhǎng)與葉根弦長(zhǎng)比值為1. 09-1. 13。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，其特 征在于：所述葉片葉根弦長(zhǎng)285mm-290mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，其特 征在于：所述葉片葉頂弦長(zhǎng)318mm-322mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流 葉輪，其特征在于：所述葉片有9-11片，葉片沿輪轂圓周均勻分布。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，其特 征在于：所述葉片葉頂間隙為2mm-5mm。
9. 采用權(quán)利要求1所述一種低轉(zhuǎn)速高壓比貝塞爾中弧線強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪的一種 軸流通風(fēng)機(jī)，其特征在于：所述軸流通風(fēng)機(jī)包括：強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪、進(jìn)氣室、排風(fēng)段、驅(qū) 動(dòng)電機(jī)、支撐板，進(jìn)氣室和排風(fēng)段中間固定連接支撐板，支撐環(huán)中間固定連接強(qiáng)扭曲葉片軸 流葉輪，所述葉片葉型的中弧線為基于三點(diǎn)的二次三角貝塞爾曲線，所述葉片在葉根處不 重疊，葉片葉根安裝角49° -53°，進(jìn)氣室內(nèi)固定連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接 強(qiáng)扭曲葉片軸流葉輪，排風(fēng)段出風(fēng)口處固定連接待冷卻物。
【文檔編號(hào)】F04D29/38GK203906384SQ201320432205
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月20日
【發(fā)明者】王曉放, 羅艾然, 徐勝利, 楊曉清, 吳聯(lián)軍, 姜治迅 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)