專利名稱:前傾鈑料扭曲葉片低壓軸流風機的制作方法
本實用新型軸流風機屬于機械工程泵類技術(shù)領域：
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現(xiàn)有技術(shù)的軸流風機其典型結(jié)構(gòu)由外風筒、風輪和電機構(gòu)成。風輪葉片是徑向放射式的扭曲葉片。其具有代表性技術(shù)如 JP59－54804專利。這些風機存在下列技術(shù)問題1.現(xiàn)有風機對風機內(nèi)部流動中旋渦生成條件控制不嚴格。因而流場內(nèi)出現(xiàn)有較強的旋渦，損失大，氣動噪音強。
2.葉片成型除少數(shù)用手工成型外，大多數(shù)用園柱面成型方法。但是，在氣動設計時，確定了各徑向截面上葉片的弦長情況下，要滿足葉片沿徑向的扭曲規(guī)律和彎角變化規(guī)律只能靠葉片在園柱面上安放姿態(tài)和園柱半徑大小來實現(xiàn)。這種園柱面成型方法常常導致氣動設計要求的葉片幾何參數(shù)與園柱面成型后實際葉片的幾何參數(shù)不一致。特別對沿葉高扭向和彎角變化劇烈的氣動設計，柱面成型不可避免造成葉片尖部和根部區(qū)域進氣沖角增大。不能使沖角沿葉高的變化控制在±2°之間。沖角沿葉高變化情況見附圖1曲線A。使葉片尖部和根部區(qū)域的流動狀態(tài)惡化，出現(xiàn)分離旋渦。造成損失增大，噪音增強。避免柱面成型這一缺陷的一種方法是采用沿葉高扭向和彎角變化比較緩慢的變環(huán)量設計規(guī)律進行設計。然而這項措施實際上仍不能解決上述矛盾。因為通風機葉片一般都較長，為了達到扭向和彎角變化緩慢這一目的。要求環(huán)量沿葉高變化非常劇烈才行。這就使加功量沿葉高大幅度變化。這樣除了沿葉高各基元級之間流層速度梯度增大之外，還由于轉(zhuǎn)子出口各基元半徑上不同能量的氣流層發(fā)生強烈的滲混，造成流場中存在較強的旋渦運動，消耗氣體的動能。所以仍不能進一步提高風機效率和降低風機的噪聲。
本實用新型風機的目的在于使用一種新的軸流風機葉片——前傾式鈑料扭曲葉片，來更好地滿足氣動設計要求，控制葉片表面附面層的流動，減少氣體流過葉片時所產(chǎn)生的分離旋渦損失，提高風機效率、降低風機噪音，同時使葉片制造工藝簡單，成本低廉。
附圖2是本實用新型軸流風機結(jié)構(gòu)示意圖。它由進氣集流器1、進氣帽罩2、前傾式鈑料扭曲葉片構(gòu)成的風輪3、通道整流內(nèi)筒4、電機5、尾錐6和外風筒7組成。本風機采用了由園錐面成型的帶有一定前傾角的扭曲葉片，同時使風機整個流道光滑流線形。
附圖1、是兩種成型方法所得的葉片前緣進氣沖角沿葉高分布曲線。A曲線柱面成型。B曲線園錐面成型。
附圖2、實用新型軸流風機結(jié)構(gòu)簡圖附圖3、葉片園錐面成型示意圖(一)附圖4、前傾式扭曲葉片鈑料毛坯平面圖附圖5、葉片園錐面成型示意圖(二)下面結(jié)合附圖3說明本風機葉片的技術(shù)方案。
如附圖3所示，用一組平行平面Mj(j＝0、1、2、……n)截錐面得一組平行的橢園曲線(注圖中限于表達清楚只畫了三個平行平面)。橢園曲線的數(shù)目與設計時選取的計算基元級的數(shù)目相同，平行橢園面之間的間隔要求滿足成型后各基元級平面所在徑向位置要求。定錐面上的曲線
的兩端點連線A0An為葉片成型后的徑向線，則根據(jù)基元級平面必須與徑向線垂直這一關系。橢園曲線所決定的平面其外法線方向應與A0An線平行。錐面成型就是要在符合上述要求的各個橢園曲線上分別找到滿足以下各項條件的一段曲線(1)曲線兩端點連線長度等于弦長；(2)曲線的兩端點的切線與連線(弦線)之間夾角分別等于葉型的前緣角和后緣角；(3)相鄰兩條曲線各自端點連線在空間的夾角應等于對應相鄰兩葉型的安裝角之差。各段曲線前端點和后端點分別連成一條光滑曲線與葉頂和葉根兩段葉型曲線構(gòu)成一空間曲面。這個曲面形狀就是滿足氣動設計要求沒有厚度的葉片形狀。將一裁好的鈑料毛坯放置于由計算確定的位置上，把它沖壓貼合在這一空間曲面上，就完成了葉片成型。計算得到的葉片鈑料毛坯形狀見附圖4。
葉片在錐面上的安放方向是葉根靠近錐頂處，順應了一般葉片葉根彎角大，葉尖彎角小這一規(guī)律，從而使錐面成型方法更好地滿足任意氣動設計規(guī)律(見附圖1曲線B)。
前傾葉片成型計算方程為1.滿足弦長條件。
(xj，2－xj，1)2＋(yj，2－yj，1)2＋(zj，2－zj，1)2＝b2j下注腳j為所在基元級序號，j，1中的1為此基元級葉型的前緣點，j，2中的2為此基元級葉片的后緣點。式中x、y、z為圖3的坐標。
2.滿足葉型前緣進氣角Xj，1和后緣出氣角Xj，2條件。
Xj，1＝arccos［mj·1qj+nj·1kj+pj·1sjm2j·1+n2j·1+p2j·1q2j+k2j+s2j］]]>Xj，2＝arccosXj，1＝arccos［mj·2qj+nj·2kj+pj·2sjm2j·2+n2j·2+p2j·2q2j+k2j+s2j］]]>其中，mj，1、nj，1、pj，1和mj，2、nj，2、pj，2分別為在j基元截面內(nèi)橢園曲線上前緣點1和后緣點2的切向矢量的三個坐標分量。qj，kj，sj為弦線矢量的三個坐標分量。
3.相鄰基元級安裝角之差為△φ(j)，根據(jù)幾何關系應有以下關系。
COS△φ(j)＝qn2qj+kn2kj+sn2sjq2n2+k2n2+s2n2-q2j+k2j+s2j]]>下注腳 為平均半徑截面如圖5。
4.前緣點(xj，1，yj，1，zj，1)在橢園曲線Ej上(xn－x0)(xj，1－xj)＋(yn－y0)(yj，1－yj)＋(zn－z0)(zj，1－zj)＝0x2j，1＋y2j，1＝z2j，1tgβ5.后緣點(xj，2，yj，2，zj，2)在橢園曲線Ej上。
(xn－x0)(xj，2－xj)＋(yn－y0)(yj，2－yj)＋(zn－z0)(zj，2－zj)＝0x2j，2＋y2j，2＝z2j，2tgβ
利用上述方程組，通過選擇最佳半頂角β(圖5所示)值大小，橢園面的傾角γ(圖3所示)，葉片中徑基元級平面Mn2]]>與錐體軸線之交點C到頂點O的距離hn2]]>(見附圖5)來確定葉片在錐面上的安放姿態(tài)。求解過程中嚴格監(jiān)視進氣沖角ι，使其滿足ι≤±2°，並盡量偏負值。葉片前傾角α可在5°～30°，范圍內(nèi)變化，其最大值可達30°(見附圖4)對葉片表面的粘性氣動計算表明葉片前傾可以有效地削弱附面層在葉片端部(葉尖)處的堆積，使附面層位移厚度和動量積分厚度減薄減少分離和使尾跡寬度變窄。因而使效率提高，噪聲降低。
本實用新型風機獲得的實驗性能為1.流量16500米3／小時，2.全壓225.4帕，3.風機全壓效率為90％左右，4.風機噪音水平為77.5分貝(A聲級)5.風機比噪聲為26左右。
權(quán)利要求
1.前傾鈑料扭曲葉片低壓軸流風機由進氣集流器、進氣帽罩、風輪、電機、通道整流內(nèi)筒、尾錐和外風筒構(gòu)成，其特征是風輪的葉片是呈前傾型沿徑向扭曲的，前傾角α為5°～30°。
2.如權(quán)利要求
1所述的前傾鈑料扭曲葉片低壓軸流風機，其特征是所述葉片采用鈑料在園錐面上一次成型構(gòu)成的，鈑料在園錐面上安放位置由滿足氣動設計要求的八個空間解析方程聯(lián)立求解得到。
3.如權(quán)利要求
1所述的前傾鈑料扭曲葉片低壓軸流風機，其特征是風機氣流通道是流線形的。
專利摘要
本實用新型是前傾鈑料扭曲葉片式低壓軸流風機。它由進氣集流器、進氣帽罩、前傾式鈑料扭曲葉片構(gòu)成的風輪、通道整流內(nèi)筒、電機、尾錐和外風筒組成。風機內(nèi)通道光滑符合流線形要求。鈑料葉片采用錐面成型，使葉片呈前傾形，以控制葉片表面上的壓力分布，減少葉片表面附面層厚度和向葉尖潛移堆積厚度。減弱風機內(nèi)部旋渦強度。本風機具有高效率、低噪音、重量輕、造價低的特點。
文檔編號F04D29/30GK87203532SQ87203532
公開日1988年2月24日 申請日期1987年3月16日
發(fā)明者陸亞鈞, 韓明會 申請人:北京航空學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan