风机和扫路车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种风机和扫路车，风机包括机壳(1)和设置在机壳(1)内的叶轮(2)，机壳包括彼此平行的前盖板(3)和后盖板(4)以及设置在前盖板与后盖板之间的侧板(5)，机壳设置有位于前盖板上的风机入口(6)和位于机壳侧部的风机出口(7)，其中，侧板包括主体侧围板(8)和与主体侧围板连接的出口侧围板(9)，每个风机出口包括两个平行的出口侧围板，在主体侧围板和从主体侧围板引出的一个出口侧围板的接合处，出口侧围板的引出方向与经过该处的与叶轮同心的圆形相切。风机轴向进气，切向出气，使得气流经过叶轮流道增压后从最短的路径排出，降低叶轮出口到风机出口之间的损耗，避免气流在风机内部做无效回旋，提高了效率。
【专利说明】风机和扫路车
【技术领域】
[0001]本发明涉及扫路车，具体地，涉及一种风机和包括该风机的扫路车。
【背景技术】
[0002]现有的风机主要用于定向送风和鼓风，由于主要考虑增大出口气流静压及全压，因此通常使用蜗壳。在这种风机中，气流全压从叶轮出口(即叶片的外缘)到风机出口(即蜗壳出口)的损失较为严重，通常能够占到风机全压的20%以上，导致风机能耗的使用效率较低。另外，叶轮到蜗壳的距离不同，在蜗舌处，叶轮尾缘(即叶片的最外缘)距离蜗壳最近，容易产生较大的噪声。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能够提高能耗的利用率的风机。
[0004]经本发明的发明人研究发现，由于采用蜗壳，气流沿蜗壳周向具有渐变的扩压作用，导致从叶轮出来的气流无法直接流向蜗壳出口，并且部分气流因无法顺利从蜗壳出口送出而需要在风机内部做无效回旋，因此导致气流全压的严重损失。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种风机，所述风机包括机壳和设置在所述机壳内的叶轮，所述机壳包括彼此平行的前盖板和后盖板以及设置在所述前盖板与后盖板之间的侧板，所述机壳设置有位于所述前盖板上的风机入口和位于所述机壳侧部且由所述前盖板、后盖板和侧板共同形成的风机出口，其中，所述侧板包括主体侧围板和与所述主体侧围板连接的出口侧围板，每个所述风机出口包括两个平行的所述出口侧围板，在所述主体侧围板和从所述主体侧围板引出的一个所述出口侧围板的接合处，所述出口侧围板的引出方向与经过该接合处的与所述叶轮同心的圆形相切。
[0006]优选地，所述风机出口为多个并沿所述机壳的周向布置。
[0007]优选地，多个所述风机出口沿所述机壳的周向均匀布置。
[0008]优选地，所述主体侧围板包括沿所述机壳的周向间隔的多个侧板部，每个所述侧板部形成为与所述叶轮同心的同一个圆筒的一部分，每个所述风机出口的两个所述出口侧围板设置在相邻两个所述侧板部之间。
[0009]优选地，两个所述出口侧围板中的一个所述出口侧围板与相邻的所述侧板部相切，另一个所述出口侧围板与相邻的另一个所述侧板部形成倒圆。
[0010]优选地，所述圆筒的横截面半径为R，所述叶轮的直径为D，所述倒圆的半径为r，其中，0.65〈R/D〈0.75，且 0.1 < r/ < 0.2。
[0011]优选地，所述风机出口的尺寸相同，多个所述风机出口的横截面面积之和为S&所述风机入口的横截面积为S入，其中，0.9Sa< Sa< 1.1S入。
[0012]优选地，所述叶轮为后向型叶轮。
[0013]优选地，所述叶轮具有设置在所述叶轮相邻的叶轮叶片之间的分流叶片。
[0014]本发明还提供一种扫路车，其中，该扫路车包括本发明的风机。
[0015]通过上述技术方案，风机轴向进气，切向出气，使得气流经过叶轮流道增压后从最短的路径排出，降低了叶轮出口到风机出口之间的损耗，避免气流在风机内部做无效回旋，提闻了能耗的效率。
[0016]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0018]图1是本发明的风机的一种实施方式的立体图；
[0019]图2是图1的风机的主视图；
[0020]图3是图2的侧视图；
[0021]图4是图1的风机的内部总压模拟分布图；
[0022]图5是图1的风机的内部气流速度模拟分布图；
[0023]图6是仿值分析使用的现有蜗壳式风机的结构示意图。
[0024]附图标记说明
[0025]I机壳 2叶轮3前盖板 4后盖板
[0026]5侧板 6风机入口7风机出口8主体侧围板
[0027]9出口侧围板 10侧板部 11分流叶片
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0029]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
[0030]本发明的发明人在研究中发现，传统风机主要用于鼓风、送风等，风机产生的总压升为Λ P = Ρ3-Ρ1，其中，Ρ3为风机出口压力，Pl为风机入口压力。但在扫路车用中，其气力系统类似引风气力系统，能有效利用的总压为Ρ1，因此可以定义风机产生的总压升为ΛΡ=Ρ2-Ρ1，其中Ρ2为叶轮出口压力。在总能耗不变的前提下，为了最大限度地利用总压升Ρ2-Ρ1，应尽可能降低叶轮出口到风机出口的压差(即Ρ3-Ρ2)。为此，发明人设想，应使气流经叶轮出口引出后被引导到正对大气压的方向，使气流的速度都用于克服大气压阻力，将叶轮出口气流的动压转化为静压，以最大程度地减少损耗。
[0031]基于上述原理，根据本发明的一个方面，提供一种风机，所述风机包括机壳I和设置在所述机壳I内的叶轮2，所述机壳I包括彼此平行的前盖板3和后盖板4以及设置在所述前盖板3与后盖板4之间的侧板5，所述机壳I设置有位于所述前盖板3上的风机入口 6和位于机壳I侧部且由所述前盖板3、后盖板4以及侧板5共同形成的风机出口 7，其中，所述侧板5包括主体侧围板8和与所述主体侧围板8连接的出口侧围板9，每个所述风机出口7包括两个平行的所述出口侧围板9，在所述主体侧围板8和从所述主体侧围板8引出的一个所述出口侧围板9的接合处，所述出口侧围板9的引出方向与经过该接合处的与所述叶轮2同心的圆形相切。
[0032]其中，气流从叶轮出口弓丨出后，在侧板5的引导下顺着主体侧围板8流动到出口侧围板9并从风机出口 7流出。由于在主体侧围板8和出口侧围板9的接合处，出口侧围板8的引出方向与经过该处的与叶轮2同心的圆形相切，即，风机的出气方向是严格的切向方向(现有的蜗壳式风机，虽然也称为切向出气，但其出气方向为沿蜗壳渐开线的最后一段圆弧的切向，而非与叶轮同心的圆形的切向)，即正对大气压的方向，因而出气能够以全部速度克服大气压阻力，减少了损耗。
[0033]可以理解的，根据需要，可以在风机出口 7设置导向管道，以根据需要将风机出口7的气流朝向所需方向送出。
[0034]优选地，所述风机出口 7可以为多个并沿所述机壳I的周向布置。由此，气流从叶轮流道出来后能够从最近的风机出口 7以最短的路线流出风机，避免了在风机内部做无效流动。更优选地，多个所述风机出口 7沿所述机壳I的周向均匀布置。例如，在图1所示的实施方式中，具有4个风机出口 7，并沿机壳I的周向以90°间隔布置。但本发明不限于此，风机出口 7的数量可以更多或更少。
[0035]另外，优选地，如图2所示，所述主体侧围板8可以包括沿所述机壳I的周向间隔的多个侧板部10，每个侧板部10形成为与所述叶轮2同心的同一个圆筒的一部分(即多个侧板部10共同形成所述圆筒的周向壁面，且所述圆筒与叶轮2同心)，每个所述风机出口 7的两个所述出口侧围板9设置在相邻两个侧板部10之间。由此，一方面可以使侧板部10形成与叶轮2周向相匹配的形状，便于导引叶轮流道出来的气流并使气流在机壳I内无周向扩压，另一方面可以使侧板部10与叶片尾缘具有相同的距离，减小了风机噪声。可选择地，主体侧围板8也可以形成其他曲面形状，在此不做限定。
[0036]其中，如图1和图2所示，可以使每个所述风机出口 7的两个所述出口侧围板(9)中的一个所述出口侧围板9(图1和图2中每个风机出口 7的外侧的出口侧围板9)与相邻的所述侧板部10相切，另一个所述出口侧围板9(图1和图2中每个风机出口 7的内侧的出口侧围板9)与相邻的另一个所述侧板部10形成倒圆，以减少侧板部10和出口通道9的交界处的气流阻力。优选地，所述圆筒的横截面半径为R，所述叶轮2的直径为D，所述倒圆的半径为r，其中，0.65〈R/D〈0.75，且0.1 < r/ (R-D/2) < 0.2，以获得更为均匀的气流，使气流碰撞侧板部10产生的压力脉动得以充分释放并使气流速度下降，有利于气流的动压转化为静压。
[0037]另外，优选地，所述风机出口 7的尺寸可以相同，多个所述风机出口 7的横截面面积之和为S^所述风机入口 6的横截面积为S入，其中，0.9S入< Sa< 1.1S入，以使气流能够在叶轮流道中有效扩压并使风机出口的气流速度尽可能小，从而降低风机出口总压损失，提高风机整体的气动效率。例如，在图2和图3所示的实施方式中，具有4个风机出口 7，且风机入口 6的直径为d，风机出口 7的高度为a，宽度为b，则满足0.9 (Ji X d2/4) < 4X aXb< 1.l(3i X d2/4)。
[0038]优选地，本发明中，所述叶轮2可以为后向型叶轮，以获得更好的降低噪声的效果。更优选地，所述叶轮2具有分流叶片11，以提升风机全压升。具体地，如图2所示，分流叶片11为长度小于叶轮叶片的叶片，并设置在相邻的叶轮叶片之间。
[0039]图4和图5分别为仿值分析得到的本发明的一种实施方式的风机的内部总压分布和气流速度分布，表I为通过仿值分析比较现有的蜗壳式风机和本发明的风机的性能(流量为3.3kg/s)。仿值分析的过程如下:首先，采用ICEM在保证网格无关性条件下对风机及气力系统进行网格划分，风机网格总量为300万左右，气力系统网格总量为400万左右；然后利用fluent对其进行仿值分析。具体操作过程是先将相比较的风机置于同一扫路车气力系统中，分析风机在气力系统中的噪声级、流量及效率，得到风机在气力系统中流量，确保在相同气力系统中新方案风机具有相同或更大的流量；然后在相同流量条件下(风机在气力系统中的流量条件)分别对单风机进行噪声分析。风机在气力管路中数值分析时的边界条件为:气力管路进口总压为0，出口总压为O ;风机转速为2600rpm ;单风机噪声分析边界条件为:风机进口流量为3.3kg/s，风机转速为2600rpm，保证单风机工况点与之在气力管路中工况点一致，噪声监测点位置相同，都为距离风机壁面Im处的轴向和周向。其中，本发明的风机出口 7 为 4 个，D = 800mm, d = 349mm, a = 132mm, b = 164mm，R = 575mm, r =30mm。对比的现有风机为蜗壳式风机，如图6所示，蜗壳型线包括平滑连续的四段圆弧和直线段，沿蜗壳型线的渐开方向，四段圆弧的半径分别为Rl = 456.04mm、R2 = 531.04mm、R3=604.04mm和R4 = 681.04mm,蜗舌处倒圆半径为R5 = 39mm,其中四段圆弧的圆心位于直径为Dl = 106.04mm的圆上。
[0040]由图4可知，叶轮2以外流道总压分布均匀，不存在明显局部高压或低压区，说明气流从叶轮流道出来后并无周向扩压，总压损失小。由图5可知，风机内部气流速度最高处位于叶轮出口，达到85m/s左右，根据噪声与气流速度的六次方指数成正相关关系可知，风机噪声得到极大改善。
[0041]表I是图4和图5所示的风机与现有技术的风机在相同的扫路车气力系统中相同工况条件下的仿值分析结果。
[0042]表I
[0043]
流量轴功率 Wf- 噪声级~
现有蜗壳式风机 3.3kg/s —45.1 KW —"70% 110.6dB
本发明风机3.3kg/s31.4 KW83% 93.0 dB
[0044]其中，本发明风机的流量指风机出口 7的总流量。由表I可知，在同样的工况下，本发明的风机的轴功率更小，效率更高，噪声更低。
[0045]根据本发明的另一方面，提供一种扫路车，其中，该扫路车包括本发明的风机。
[0046]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0047]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0048]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种风机，所述风机包括机壳(I)和设置在所述机壳(I)内的叶轮(2)，所述机壳(I)包括彼此平行的前盖板(3)和后盖板(4)以及设置在所述前盖板(3)与后盖板(4)之间的侧板(5)，所述机壳(I)设置有位于所述前盖板(3)上的风机入口(6)和位于所述机壳(I)侧部且由所述前盖板(3)、后盖板(4)和侧板(5)共同形成的风机出口(7)，其特征在于，所述侧板(5)包括主体侧围板(8)和与所述主体侧围板(8)连接的出口侧围板(9)，每个所述风机出口(7)包括两个平行的所述出口侧围板(9)，在所述主体侧围板(8)和从所述主体侧围板(8)引出的一个所述出口侧围板(9)的接合处，所述出口侧围板(9)的引出方向与经过该接合处的与所述叶轮(2)同心的圆形相切。
2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述风机出口(7)为多个并沿所述机壳(1)的周向布置。
3.根据权利要求2所述的风机，其特征在于，多个所述风机出口(7)沿所述机壳(I)的周向均匀布置。
4.根据权利要求2所述的风机，其特征在于，所述主体侧围板(8)包括沿所述机壳(I)的周向间隔的多个侧板部(10)，每个所述侧板部(10)形成为与所述叶轮(2)同心的同一个圆筒的一部分，每个所述风机出口(7)的两个所述出口侧围板(9)设置在相邻两个所述侧板部(10)之间。
5.根据权利要求4所述的风机，其特征在于，两个所述出口侧围板(9)中的一个所述出口侧围板(9)与相邻的所述侧板部(10)相切，另一个所述出口侧围板(9)与相邻的另一个所述侧板部(10)形成倒圆。
6.根据权利要求5所述的风机，其特征在于，所述圆筒的横截面半径为R，所述叶轮(2)的直径为D，所述倒圆的半径为r，其中，0.65〈R/D〈0.75，且0.1 < r/ (R-D/2) <0.2。
7.根据权利要求2-6中任意一项所述的风机，其特征在于，所述风机出口(7)的尺寸相同，多个所述风机出口(7)的横截面面积之和为S &所述风机入口(6)的横截面积为S入，其中，0.9Sa< Sa< 1.1S入。
8.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述叶轮(2)为后向型叶轮。
9.根据权利要求1或8所述的风机，其特征在于，所述叶轮(2)具有设置在所述叶轮(2)相邻的叶轮叶片之间的分流叶片(11)。
10.一种扫路车，其特征在于，该扫路车包括根据权利要求1-9中任意一项所述的风机。
【文档编号】F04D29/28GK104131998SQ201410352438
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】张斌, 彭林斌, 李亮, 张劲 申请人:中联重科股份有限公司