一种三元流离心风机叶轮叶片结构的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种风机叶轮结构，特别涉及一种三元流离心风机叶轮叶片的低成本短周期的改型结构。
【背景技术】
[0002]风机是以气体为介质，将机械能传递给气体，提高压力并抽吸或压送气体的机械，通常包括通风机、鼓风机和压缩机。其在电力、冶金、化工、水泥等行业，均有非常广泛的应用，并且是工业领域的主要耗能机械之一。根据工作原理和结构形式，风机分为容积式和叶片式两大类，容积式又分为回转式和往复式，而叶片式又分为离心式、轴流式和混流式。
[0003]众所周知，常规的离心风机叶轮根据叶片形状的不同分为平板形、圆弧形和中空机翼形等几种，其各有优点，平板形叶片加工制造简单，中空机翼形叶片具有优良的空气动力特性，圆弧形叶片则在制造成本和流动效率方面介于两者之间。尽管如此，这三种结构形式的叶片均属于二维叶片，不完全能够适应气体在风机叶轮中的流动规律，造成了一定的能量损失。
[0004]近年来，国内的某些专家学者提出在离心风机上采用三维叶片，以完全适应气体在叶轮中的流动特性，减少流动损失，提高风机整机效率，并且实际运行结果表明叶轮流动效率和风机整机流动效率获得了较大幅度的提高。这种采用三维叶片的风机叶轮，俗称为三元流叶轮。
[0005]然而，与常规二维风机叶轮叶片的加工成本比较，新型的三维风机叶轮叶片加工异常困难，首先在气动设计完成后，需要采用数控机床铣制叶片的加工模具，其次将平钢板放样、裁剪、炉内加温后放在压力机上靠模具压制成型。仅三维叶片的模具材料费及加工费，会导致风机成本增加三成左右。同时，几乎每个型号的风机都需要一套模具，而对于双吸风机，左右两侧则各需一套叶片模具。再者，如果某个或某些型号风机的订货量不多，这样就更难于分摊模具成本，严重制约了三元流风机的市场推广速度，限制了三元流风机的市场竞争力。
[0006]根据叶片出口安装角的不同，离心风机叶轮分为前向、径向和后向叶轮，基于流动理论，前向叶片的叶轮升压高，效率低，后向叶片的叶轮升压低，但是效率高，径向叶片叶轮的性能介于二者之间。同样，三元流叶轮为了追求高的流动效率，无一例外均设计为后向结构，即采用较大的出口后弯角。因此，三元流叶片的出口后弯角是保证风机整机效率的重要因素之一。
[0007]综上所述，如何利用现有三元流叶轮叶片的加工模具，即不设计和加工新的叶轮叶片模具，使其能够应用在新的相近型号三元流风机叶轮叶片的加工制造上，是亟待解决的重要问题。
【发明内容】
[0008]针对当前三元流风机叶轮叶片模具加工制造及材料费成本高的问题，本发明的目的在于提供一种三元流离心风机叶轮叶片结构，以降低制造成本，缩短交货周期，解决当前制约三元流风机技术发展中的关键问题。
[0009]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0010]一种三元流离心风机叶轮叶片结构，三元流离心风机叶轮包括，轴盘、三元流叶片、前盘和后盘，轴盘上布置有后盘，三元流叶片在叶根处与轴盘和后盘连接，三元流叶片在叶顶处与前盘连接，三元流叶片包括，叶根区域、进口区域、叶顶区域、出口区域和叶身区域，所述三元流叶片是向远离轴心方向平移或者是向接近轴心方向平移的结构。
[0011]所述三元流叶片是裁剪叶根区域、进口区域或叶顶区域，或者是外延叶根区域、进口区域或叶顶区域的结构。
[0012]所述风机叶轮是单吸进气结构，或是双吸进气结构。
[0013]所述向远离轴心方向平移三元流叶片的距离不超过叶轮出口直径的40%，所述向接近轴心方向平移三元流叶片的距离不超过叶轮出口直径的30%。
[0014]所述在叶根区域和叶顶区域裁剪或外延的范围不超过当地叶片高度的30%，所述在进口区域裁剪或外延的范围不超过叶片子午通道长度的30%。
[0015]本发明的有益效果体现在:
[0016]本发明利用原有三元流离心风机叶轮叶片模具，应用至相近型号叶轮的加工制造过程中，大幅降低了重新加工叶片模具的成本，缩短了交货周期，提升了三元流离心风机的市场竞争力。
【附图说明】
[0017]图1是三元流离心风机叶轮三维实体图。
[0018]图2是三元流离心风机叶轮叶片三维实体图。
[0019]图3是三元流离心风机叶轮叶片向轴心平移子午图。
[0020]图4是三元流离心风机叶轮叶片向轴心平移后的裁剪子午图。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
[0022]本发明的总体技术思路是利用现有三元流离心风机叶轮叶片加工模具，通过气动改型设计，保证现有叶轮叶片型线不变，合理裁剪或外延相关部分的尺寸，获得相近型号三元流风机叶轮叶片型线，避免了重新加工叶片模具，降低了材料成本和加工成本，缩短了加工周期，有效地解决了相近型号三元流离心风机叶轮叶片加工模具不通用的技术难题。
[0023]参见图1、图2、图3及图4。以Y4-2X75No29，580r/min双吸风机为例说明，如何利用其现有三元流离心风机叶轮叶片加工模具，改型设计为Y4-2 X 85No24，980r/min。所述三元流风机叶轮叶片结构说明如下:
[0024]某三元流双吸离心风机叶轮包括轴盘1、三元流叶片2、前盘3以及后(中)盘4;三元流叶片2分为叶根区域5，进口区域6，叶顶区域7，出口区域8以及叶身区域9;三元流叶片2叶根区域5的外边界为叶片叶根曲线10，三元流叶片2进口区域8的外边界为叶片前缘线11，三元流叶片2叶顶区域7的外边界为叶片叶顶曲线12，叶片2出口区域8的外边界为叶片尾缘线13，叶片尾缘线13所在直径为叶轮出口直径参数，图3虚线表示出口直径为2900mm的叶轮叶片子午轮廓，实线表示出口直径为2400mm的叶轮叶片子午轮廓。
[0025]改型设计时，首先经气动计算获得出口直径为2400mm的叶轮满足全压要求，因此将出口直径为2900mm的三元流离心风机叶轮叶片向轴心平移获得出口直径为2400mm的叶轮，如图3所示;其次根据转轴直径与叶片轴向长度的限制以及通流能力的要求，通过确定新的叶根曲线10获得需要裁剪的叶根区域5，通过确定新的叶片前缘线11位置获得需要裁剪的进口区域6，通过确定新的叶顶曲线12获得需要裁剪的叶顶区域7。
[0026]在新叶轮叶片加工制造时，使用原有叶轮叶片加工模具，压制出原叶轮叶片形状的叶片，在本例中通过裁剪叶根区域5、进口区域6和叶顶区域7即可获得新的叶轮叶片。此方法完全不需要加工新的叶片模具，只需要加工出原始叶片后，经简单的裁剪即可获得新型号风机叶轮的叶片，也缩短了加工周期。另外，由于影响三元流叶片流动性能的重要结构在于叶片出口后弯角以及叶身结构，本例给出的裁剪区域能最大限度的保证新叶轮的气动性能与原始三元流叶轮的流动效率相当。
[0027]本例中是利用原始三元流离心风机叶轮叶片型线向接近轴心方向平移，减小机号，而向相反方向，即远离轴心方向，增大机号，也是在本发明的保护范围内。另外，本例中叶根区域5，进口区域6和叶顶区域7均采用了裁剪措施，在这三个区域采用外延措施也同样在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种三元流离心风机叶轮叶片结构，三元流离心风机叶轮包括，轴盘、三元流叶片、前盘和后盘，轴盘上布置有后盘，三元流叶片在叶根处与轴盘和后盘连接，三元流叶片在叶顶处与前盘连接，三元流叶片包括，叶根区域、进口区域、叶顶区域、出口区域和叶身区域，其特征在于，所述三元流叶片是向远离轴心方向平移或者是向接近轴心方向平移的结构。2.根据权利要求1所述一种三元流离心风机叶轮叶片结构，其特征在于:所述三元流叶片是裁剪叶根区域、进口区域或叶顶区域，或者是外延叶根区域、进口区域或叶顶区域的结构。3.根据权利要求1所述一种三元流离心风机叶轮叶片结构，其特征在于:所述风机叶轮是单吸进气结构，或是双吸进气结构。4.根据权利要求1所述的一种三元流离心风机叶轮叶片结构，其特征在于:所述向远离轴心方向平移三元流叶片的距离不超过叶轮出口直径的40%，所述向接近轴心方向平移三元流叶片的距离不超过叶轮出口直径的30%。5.根据权利要求2所述一种三元流离心风机叶轮叶片结构，其特征在于:所述在叶根区域和叶顶区域裁剪或外延的范围不超过当地叶片高度的30%，所述在进口区域裁剪或外延的范围不超过叶片子午通道长度的30%。
【专利摘要】本发明公开了一种三元流离心风机叶轮叶片结构，三元流离心风机叶轮包括，轴盘、三元流叶片、前盘和后盘，轴盘上布置有后盘，三元流叶片在叶根处与轴盘和后盘连接，在叶顶处与前盘连接，三元流叶片包括，叶根区域、进口区域、叶顶区域、出口区域和叶身区域，三元流叶片是向远离轴心方向平移或者是向接近轴心方向平移的结构，裁剪叶根区域、进口区域或叶顶区域，或者是外延叶根区域、进口区域或叶顶区域的结构。该三元流叶片在加工时可借助原始三元流风机叶轮叶片模具压制成型，有效解决了相近型号三元流离心风机叶轮叶片加工模具的通用性问题，有效降低了三元流风机制造的材料及加工成本，缩短了研制周期，大大增加了三元流离心风机的市场竞争力。
【IPC分类】F04D29/30, F04D29/28
【公开号】CN105545806
【申请号】CN201610103990
【发明人】邓清华, 周玮伦, 丰镇平
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月24日