[發明專利]轂殼對旋式多級軸流風機

無效

• 申請號: 201310660581.7
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103696988A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 艾子健;秦國良
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F04D29/32
• 分類號: F04D29/32;F04D29/52
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域：

本發明涉及礦井、發電廠、隧道、冶金、地鐵等部門的氣體輸運、換氣通風技術領域，特別是涉及一種多級對旋軸流風機。

背景技術：

軸流式風機擁有流量大的優點，但也存在壓升較低的不足，工程中常采用由多個單級葉輪和靜葉串聯起來形成多級軸流風機的形式來提高壓升，但這種形式的多級軸流風機壓升的提高依然受到限制而且軸向尺寸較大。將兩級葉輪分別安裝于異步電機上，使二者反向旋轉的對旋風機擁有更高的壓升，由于省去了兩排靜葉，其軸向尺寸大大小于兩級軸流風機，但傳統的對旋風機只有兩級葉輪，由于結構和葉輪級配置的制約，想要增加對旋風機的級數將需要更多的電機裝置，并將帶來軸向距離超長等一系列問題，故傳統對旋風機也難以獲得更高的整機壓升。總體來說，軸流式風機壓升較低的缺點依舊是制約其工業應用的重要因素，軸流式風機整機壓升的提高顯得尤為重要。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種轂殼對旋式多級軸流風機，以解決上述技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

轂殼對旋式多級軸流風機，包括旋轉機殼、若干級機殼動葉、若干級輪轂動葉和旋轉輪轂；旋轉機殼和旋轉輪轂同軸設置，旋轉機殼設置于旋轉輪轂外周；所述若干級機殼動葉安裝于旋轉機殼內壁上，所述若干級輪轂動葉安裝于旋轉輪轂上；所述轂殼對旋式多級軸流風機運轉時，旋轉機殼和旋轉輪轂轉向相反，形成多級動葉同時對旋運行。

本發明進一步的改進在于：機殼動葉和輪轂動葉軸向交替排列；輪轂動葉和機殼動葉的安裝角相反。

本發明進一步的改進在于：所述轂殼對旋式多級軸流風機包括N級機殼動葉和N級輪轂動葉，N為正整數。

本發明進一步的改進在于：所述輪轂動葉（4）與機殼動葉（3）均對流體做功，并且二者互為導葉。

本發明進一步的改進在于：所述轂殼對旋式多級軸流風機的輪轂動葉級軸向進氣，機殼動葉級軸向出氣。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明通過設置多級反向旋轉的機殼動葉與輪轂動葉，在不需任何導流葉片的情況下實現軸向進氣、軸向出氣，從根本上避免了導流葉片上的氣流分離，同時在軸向尺寸較小的前提下實現多級對旋運行，大大提高了壓升能力。本發明繼承了傳統對旋風機流動穩定均勻的優越性，并從技術層面上有效地實現了無靜葉片的多級對旋軸流風機，大大提高了整機的加功能力，縮小了軸向尺寸，拓寬了軸流風機在工程中的應用范圍。

附圖說明

圖1為轂殼對旋式八級軸流風機的原理簡圖。

圖2為轂殼對旋式四級軸流風機的基元級葉柵布置和速度三角形。

其中：2為旋轉機殼；3為機殼動葉；4為輪轂動葉；5為旋轉輪轂；6為輪轂動葉級葉柵（一級動葉）；7為機殼動葉級葉柵（二級動葉）；8為輪轂動葉級葉柵（三級動葉）；9為機殼動葉級葉柵（四級動葉）；10、11、12、13分別為四個動葉級的進出口速度三角形。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明。

請參閱圖1所示，為轂殼對旋式八級軸流風機的原理簡圖，包括四級輪轂動葉4和四級機殼動葉3；四級輪轂動葉4和四級機殼動葉3間隔設置；相鄰輪轂動葉4和機殼動葉3的安裝角相反。機殼動葉3安裝于旋轉機殼2上，以轉速w_k沿周向旋轉；輪轂動葉4安裝于旋轉輪轂5上，以轉速w_g沿周向旋轉。旋轉機殼2與旋轉輪轂5同軸旋轉，但旋轉方向相反，形成多級動葉同時對旋運行。

圖2所示為轂殼對旋式四級軸流風機的基元級葉柵布置和速度三角形。6、8為輪轂動葉級葉柵，以周速u_g沿周向轉動；7、9為機殼動葉級葉柵，以周速u_k沿與輪轂動葉相反的方向旋轉。流體以絕對速度c₁₁沿軸向進入一級動葉葉柵，經一級輪轂動葉加功后以絕對速度c₁₂流出，其進出口速度三角形如10所示，則一級動葉加功量為：h₁=u_gΔc_1u。再經二級機殼動葉加功后以絕對速度c₂₂沿軸向流出，進入三級輪轂動葉，其進出口速度三角形如11所示，則二級動葉加功量為：h₂=u_kΔc_2u。同理可知，最終流體以絕對速度c₄₄沿軸向流出四級機殼動葉，由三級、四級動葉進出口速度三角形（12、13）可知，其動葉加功量分別為：h₃=u_gΔc_3u、h₄=u_kΔc_4u。本發明中反向旋轉的機殼動葉既能實現導流，又能對流體進行做功，解決了現有技術中設置導葉增加分離損失的缺陷；該機型可拓展至六級對旋、八級對旋……等多級對旋軸流風機，在不需任何導流葉片的情況下實現軸向進氣、軸向出氣，從根本上避免了導流葉片上的氣流分離，同時在軸向尺寸較小的前提下實現多級對旋運行，大大提高了壓升能力；該方法亦可擴展使用于軸流壓縮機。