专利名称：一种轴流局部通风机叶轮盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轴流局部通风机叶轮盘，属于轴流局部通风机领域。
背景技术：
轴流局部通风机是目前用途较为广泛的风机，应用于不少领域。轴流通风机必须具有反向通风的能力。例如在煤矿井下巷道通风、隧道开采等，此类场合的轴流通风机一般是将外界的新鲜空气引入巷道，即正向通风；另一种情况是将巷道、隧道内的瓦斯等污浊气体向外抽送，此时，轴流局部通风机变原来正向通风为反向通风。从目前国内来看，虽然现有轴流通风机已成为各种矿山通风设计的主要设备，但 许多煤矿、金属矿井通风形势不容乐观，很多矿井通风机主要存在以下不足通风机风压偏低、性能曲线太缓、适应性较差等。其中影响通风机效率偏低、噪声过大的主要原因是通风机叶轮叶片结构型式的不合理，市场现有通风机叶片多采用机翼形和圆弧板形，该种叶型叶片圆周线速度较高，气流在这种结构的叶片流道中流动时，在叶片顶部区域很容易产生旋转失速形成涡流，从而增加风机的运行噪声，较多降低风机的效率。
发明内容本实用新型目的是提供一种具有高效低耗的通风效果的轴流局部通风机的叶片，解决了现有通风机低效率、高能耗等缺陷。本实用新型采取的技术方案为一种轴流局部通风机叶轮盘，包括轮盘[I]和叶片，叶片[2]分为两级，分别为一级叶片和二级叶片，叶片[2]通过销钉[3]定位，采取焊接的方式安装在轮盘[I]上，叶片[2]前缘为椭圆形状，尾缘为圆弧形状。进一步地，上述两级叶片的平均分配总压比为1.0174。进一步地,上述一级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 50 O. 54, 二级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 43-0. 46。进一步地，一级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 51，二级叶片的叶顶与叶根厚度比为 O. 44。进一步地，上述一级叶片的扭曲度为13。 15。。进一步地，一级叶片的扭曲度为14°。进一步地，上述二级叶片的扭曲度为12。 13。。进一步地，二级叶片的扭曲度为12. 26°。进一步地，上述一级叶片数为16片，一级叶片稠度分布为根部I. 468、中部I. 266、尖部I. 015。更进一步地，上述二级叶片数为15片，二级叶片稠度分布为根部I. 377、中部
I.117、尖部 O. 916。有益技术效果采用该种新型叶型的通风机与国内市场现有同类产品相比较，本实用新型具有以下优点和效果[0016]I)效率高，耗能少； 2)叶型设计可靠。采用国内先进水平的准三维S2流面通流计算方法，摒弃了传统的二维气动叶型设计。叶型的材质和相对厚度综合考虑气动性能、强度、振动、寿命、重量等要求，在满足气动设计要求的同时，也充分考虑了该种叶型叶片运行的安全可靠性。叶型轻薄，叶片强度好，有利于轻质轮盘设计和整机减重设计；3)适用范围宽广。该种叶型设计是针对矿用抽出式局部通风机效率低能耗大的缺陷而设计的一种新型高效叶型，该种叶型也同样适用于同功率，不同型号的各种通风机，都具有宽广的适用性；采用该种叶型的通风机具有通风能力大，不同工况下风量变化幅度小，工作曲线范围宽的显著特点。
图I为叶轮盘结构示意图；图2为一级叶片正视图；图3为图2所示一级叶片的俯视图；图4为二级叶片正视图；图5为图4所示二级叶片的俯视图；图6为风机通流气动布局设计示意图。其中，I :轮盘，2 :叶片，3 :销钉。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步详细说明。请参阅说明书附图I 6。一种轴流局部通风机叶轮盘，包括轮盘I和叶片2，叶片2分为两级，分别为一级叶片和二级叶片，叶片2通过销钉3定位，采取焊接的方式安装在轮盘I上，叶片2前缘为椭圆形状，尾缘为圆弧形状，如图I所示，叶片2前缘采用椭圆形状以减小头部加速，尾缘仍用圆弧，与前后缘都用圆弧的叶型相比，具有进气流场损失小的明显优势；该种新型高效叶片2采用销钉3方式定位，以焊接方式与轮盘I固定，而轮毂采用平键固定在轴流局部通风机电机输出轴上，电机通过固定座固定在风机风筒内。进一步地，上述两级叶片的平均分配总压比为I. 0174，各级出口总压比沿叶高等值分布，有助于减小气流径向掺混损失。两级转子叶片最大气动弯角出现在一级转子根部，其余地方的气流弯角相对较小，弯角范围为4° 8°，这种小气流弯角对控制气流流道，减小气流分离是相当有利的。进一步地，为了减小进气场损失，提高叶片效率，上述一级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 50 O. 54，二级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 43 O. 46，本实施例选择的一级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 51，二级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 44，如图2 5所示。为了相同的目的，还可以对叶片扭曲度进行改进，上述一级叶片的扭曲度范围为13° 15°，优选的方案为14° ;二级叶片的扭曲度为12° 13°，优选的方案为12. 26°，如图2 5所示。进一步地，还可以对叶片数量及叶片稠度进行改进，一组优选的方案为一级叶片数为16片，稠度分布为根部I. 468、中部I. 266、尖部I. 015 ;二级叶片数为15片，二级叶片稠度分布为根部I. 377、中部I. 117、尖部O. 916，如图2 5所示。本实用新型轴流局部通风机高效叶片通流气动布局采用准三维S2流面通流计算程序确定通风机叶轮段流道及叶片的子午布局、风机转速、通风量、各级风压及风机叶片的效率水平，风机通流气动布局设计请见图6所示。根据通流设计得到的不同流线上的气动参数，在不同高度流线截面上分别设计具有可控扩散叶型特点的损失叶型，达到最优化匹配叶型与气流流动的目的，以提高风机叶轮的工作效率。基于数值仿真结果对叶片进行弯掠以及型面的优化设计。根据有限元应力计算结果，采用调整罩量的方式对叶片不同截面沿周向进行调整，并对调整后模型叶根平均离心拉伸应力进行评估和模型共振分析，通过增厚叶根、消减叶尖进气边、减小叶尖前缘子午投影等方法对叶片共振进行调整，达到叶片转子强度安全设计要求。该种新型局部通风机高效叶片可采用机加或者铸造方式加工。在正常情况下，本实用新型局部通风机高效叶片的通风机安装在煤矿、金属矿、隧道输送新鲜空气，抽排巷道中含瓦斯等污浊气体，解决了现有通风机低效率、高能耗等缺陷；在正常情况下保证正向通风，而在发生紧急事故时能及时有效反向通风的轴流局部通风机的叶片，确保煤矿井下设备和人员工作安全。
权利要求1.一种轴流局部通风机叶轮盘,包括轮盘[I]和叶片[2]，叶片[2]分为两级,分别为一级叶片和二级叶片，叶片[2]通过销钉[3]定位，采取焊接的方式安装在轮盘[I]上，其特征在于叶片[2]前缘为椭圆形状，尾缘为圆弧形状。
2.根据权利要求I所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于两级叶片的平均分配总压比为I. 0174。
3.根据权利要求I所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于一级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 50 O. 54，二级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 43 O. 46。
4.根据权利要求3所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于一级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 51，二级叶片的叶顶与叶根厚度比为O. 44。
5.根据权利要求I所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于一级叶片的扭曲度为13。 15°。
6.根据权利要求5所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于一级叶片的扭曲度为14。。
7.根据权利要求I所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于二级叶片的扭曲度为12。 13° 。
8.根据权利要求7所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于二级叶片的扭曲度为12.26。。
9.根据权利要求I所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于一级叶片数为16片，一级叶片稠度分布为根部I. 468、中部I. 266、尖部I. 015。
10.根据权利要求I所述的轴流局部通风机叶轮盘，其特征在于二级叶片数为15片，二级叶片稠度分布为根部I. 377、中部I. 117、尖部O. 916。
专利摘要本实用新型涉及一种轴流局部通风机叶轮盘，一种轴流局部通风机叶轮盘，包括轮盘[1]和叶片，叶片[2]分为两级，分别为一级叶片和二级叶片，叶片[2]通过销钉[3]定位，采取焊接的方式安装在轮盘1上，叶片[2]前缘为椭圆形状，尾缘为圆弧形状。采用该种新型叶型的通风机与国内市场现有同类产品相比较，本实用新型具有以下优点和效果1)效率高，耗能少；2)叶型设计可靠；3)适用范围宽广。该种叶型设计是针对矿用抽出式局部通风机效率低能耗大的缺陷而设计的一种新型高效叶型，该种叶型也同样适用于同功率，不同型号的各种通风机，都具有宽广的适用性。
文档编号F04D29/38GK202483949SQ201120568778
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者张军, 李琴, 沈晓薇, 蒋志军 申请人:中国燃气涡轮研究院