一种消声高速离心风机的制作方法

本实用新型属于通用机械通风设备领域，涉及一种消声高速离心风机。

背景技术：

离心风机是利用风机叶轮旋转的机械能转换为气体的压力能和动能，并将气体输送出去，气体沿风机流线型进风口轴向进风，经叶轮旋转产生空气能量，沿螺旋型壳体将气体径向输出，再从机壳出风口送出。在离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向并且管道断面面积增大使气流减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。

离心风机基本构造如图1所示，包括机壳、进风口、叶片、叶轮前盖板、叶轮后盖板和电机，在现有小型离心风机的制造中，叶片、叶轮前盖板及叶轮后盖板往往一体加工，其整体结构复杂，加工难度大，一般需要五轴及以上加工中心才能加工，加工成本较高，且受材料属性限制，整体强度较差，仅能满足低转速及低压力的要求；而且对于装配要求高，集流器和叶轮装配缝隙过大会导致压力泄漏，难以保证风机出口压力。

离心风机工作噪声主要来源为风机转动带来的空气动力噪声和电机的电磁噪声。离心风机工作时，由驱动电机转动叶片，沿轴向吸入空气并沿径向排除空气，在工作时会产生噪音及振动，特别是小型高速离心风机转速高，一般可以达到6000转，风机空气动力噪声很大；且这种高速电机的电磁噪声同样很高，这种噪音会严重影响工作人员的身心健康。

因此，开发一种加工简单、成本低廉、装配要求低、整体强度好能满足高转速的要求而且降噪效果好的消声高速离心风机极具现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术离心风机加工难度大、加工成本低、装配要求高、整体强度差及噪声大的缺陷，提供一种加工简单、成本低廉、装配要求低、整体强度好、低噪且转速和效率较高的消声高速离心风机。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案予以解决：

一种消声高速离心风机，包括机壳、进风口、叶片、叶轮前盖板、叶轮后盖板和电机，所述叶轮后盖板为圆形且与电机的输出轴连接，所述叶片圆周分布在叶轮后盖板上；

所述叶轮前盖板与叶片分离，简化了原叶片一体件的结构，降低了加工难度，减少了加工成本；而且由于加工难度的降低，可选用的材料更多，选用强度更优的材料进行加工，可提升整体强度；

所述叶轮前盖板的内侧边缘与进风口连接，外侧边缘与固定在进风口上的圆筒连接，所述叶轮前盖板、进风口和圆筒构成一内壁为平滑曲面且内径自中间向两端逐渐增大的空心圆柱；

所述空心圆柱的内壁与外壁之间为空腔；

所述空心圆柱与气流接触的表面上开有通孔，穿孔率≥20％，通孔的孔径≥4mm，所述空腔内填充消声材料，形成了一阻性消声器，这种消声结构紧凑，对安装条件没有额外的要求。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种消声高速离心风机，所述空心圆柱与气流接触的表面的材料为厚度小于1mm的金属板；

所述通孔在空心圆柱与气流接触的表面上均匀分布；

所述穿孔率为20～30％；

所述通孔的孔径为4～8mm；

所述消声材料为玻璃棉；

所述叶片为圆弧型或机翼型，圆弧型叶片效率一般，但加工较为简单，机翼型叶片效率相对较高，但加工比较复杂；

所述叶轮前盖板与叶片相对的两个面之间的距离≤1mm，叶轮前盖板与叶片相对的两个面之间的距离一般是根据加工精度确定的，理论上越小越好，距离过大容易导致叶顶泄露损失较大，试验表明，距离每增加1mm，压力大约降低5％。

如上所述的一种消声高速离心风机，所述叶轮前盖板与叶片相对的面上设有环绕叶片的环状凸起，该环状凸起可显著减少叶顶泄漏损失，凸起的形状不限于环状，也可以是在叶轮前盖板上圆周均布的多个凸起，凸起的位置只要能起到减少叶顶泄露损失作用即可；

所述环状凸起沿自身轴向与叶片的间距为0mm，环状凸起外缘正好包裹到叶片前端，即可以减少叶顶泄露损失，又不阻挡气体流动，所述环状凸起沿自身径向与叶片的间距为1～2mm，该间距设置过大会造成一定的气压损失，设置过小会造成加工装配难度过大，影响良品率；

所述环状凸起、叶轮前盖板、进风口和圆筒一体铸造成型或用铁板焊接。

如上所述的一种消声高速离心风机，所述叶片与叶轮前盖板相对的面上固定有加强环，所述加强环的外侧边缘与叶片的外侧边缘相交，其中，外侧边缘是指距离电机输出轴的中心轴线距离最远的边缘。

如上所述的一种消声高速离心风机，所述加强环为片状结构，所述加强环的宽度为2～5mm，加强环宽度过大，会阻挡气体流动，宽度过小则加强效果不佳；所述加强环、叶片和叶轮后盖板整体铣制。

如上所述的一种消声高速离心风机，所述叶轮后盖板的边缘与叶片的外侧边缘相交，所述叶片的外侧边缘是指距离电机输出轴的中心轴线距离最远的边缘；

所述机壳的后侧板上固定有环形扩压器，二者围成圆形凹槽；

所述叶轮后盖板沉入所述圆形凹槽内，将扩压器固定在机壳后侧板上，叶轮前盖板与扩压器一起组成叶轮出口扩压器，这种结构即可以减少叶轮重量，又减少扩压器的旋转摩擦损失，减少叶轮由于高速旋转产生的离心力，增强叶轮强度。

如上所述的一种消声高速离心风机，所述叶轮后盖板的一面位于圆形凹槽的槽内空间，另一面与圆形凹槽的开口面齐平，如果不齐平或者叶轮后盖板部分沉入或者叶轮后盖板过于沉入圆形凹槽内，当气体流过时容易产生旋涡，增加损失；所述叶轮后盖板与圆形凹槽的中心轴重合，所述叶轮后盖板的边缘与圆形凹槽内壁之间的距离为1～2mm，该距离主要根据加工精度和装配精度进行设置，距离设置过大会造成一定气压损失，距离设置过小会给加工装配带来较大挑战。

如上所述的一种消声高速离心风机，所述机壳的后侧板通过螺栓固定连接在电机的安装板上；

所述机壳的后侧板一面覆盖有消声板Ⅰ，另一面覆盖有消声板Ⅱ；

所述消声板Ⅰ位于叶轮后盖板与机壳的后侧板之间，环绕圆形凹槽且与叶轮后盖板之间存在间隙，消声板Ⅰ主要吸收机壳内气动噪声；

所述消声板Ⅱ与弧形消声板Ⅲ连接，弧形消声板Ⅲ套在电机外，消声板Ⅱ和弧形消声板Ⅲ主要吸收电机噪声。

如上所述的一种消声高速离心风机，所述消声板Ⅰ、消声板Ⅱ和弧形消声板Ⅲ的内部填充玻璃棉，填充物的厚度相同或不同，填充物的厚度为10～20mm，填充物厚度可根据气动噪声及电机噪声的实际大小进行设置，噪声较大时，可增大填充物的厚度，填充物较厚会一定程度上影响成本；

所述间隙的尺寸为4～6mm，间隙设置的过小则对消声板的安装精度要求较高，会影响生产效率，间隙设置过大，相当于变相的增大了风机的体积，一定程度上影响了便捷性；

所述弧形消声板III为半圆筒形，这里的半圆筒可以是过圆筒中心轴的平面将圆筒等分为两半后形成的半圆筒，也可以是不过圆筒中心轴将圆筒非等分为两半后形成的半圆筒，所述半圆筒的矩形开口面与电机的中心轴位于同一平面上，所述半圆筒的矩形开口面与半圆筒的中心轴位于同一平面上，将半圆筒与电机的相对位置如此设置既有利于安装也有利于消除噪声；

所述消声板Ⅱ与弧形消声板Ⅲ通过焊接的方式进行连接。

如上所述的一种消声高速离心风机，消声高速离心风机的转速≥6500rpm，消声高速离心风机的效率≥70％。

实用新型机理：

本实用新型通过将进风口、叶轮盖板和圆筒一体化加工成空心圆柱实现了叶轮前盖板与叶片分离，同时在空心圆柱与气流接触的表面上开设尺寸较大且穿孔率较高的通孔，并在通孔连通的空腔内填充消声材料取得了较好的降低噪声、提高风机效率和风机压力的效果。首先，在空心圆柱与气流接触的表面(穿孔板)上开设尺寸较大且穿孔率较高的通孔并在通孔连通的空腔内填充消声材料形成了一阻性消声器，气流流经空心圆柱时噪声被吸收减弱，能有效降低噪声，穿孔板和后面空腔构成一共鸣器，它有一固有频率，当声波频率与该共振频率一致时，发生共振，系统内的声振动产生强烈放大，空腔内如果存在适当消声材料，则会强烈的消耗声能，达到良好的消声效果，噪声是一种声波，声波在消声材料中传播时，因摩擦将声能转化为热能而散发掉，起到消声的目的；其次，通过叶轮前盖板与叶片的分离，减少了进风口组件，又可以起到防涡圈的作用，气体流出叶轮进入蜗壳后，沿着蜗壳扩压减速流动，改善了流场动力学特性，减小了旋涡，降低机壳内大尺度漩涡，提高风机效率，克服了现有技术存在的叶轮前盖板和机壳前板之间空间区域较大，气体流出叶轮后会在此空间产生旋涡，造成了能量损失，降低风机效率的问题；最后，通过叶轮前盖板与叶片的分离，使得风机所受应力大大减小，风机转速可以提高到6500rpm以上，能有效提高风机压力。此外，本实用新型还通过将扩压器固定在机壳后侧板上，使得叶轮前盖板与扩压器一起组成环状流道结构的叶轮出口扩压器，增大了流道流通面积，起到减速扩压的作用，该结构即可以减少叶轮重量，又通过固定扩压器，减少扩压器的旋转摩擦损失，减少叶轮由于高速旋转产生的离心力，增强叶轮强度。本实用新型的叶轮前盖板上端设有一环状凸起，可以减少叶顶泄露损失。本实用新型通过在机壳的后侧板前后安装消声材料，可以降低风机蜗壳内的气动噪声并吸收电机噪声，与阻性消声器相互配合取得更好的消声效果。

有益效果：

(1)本实用新型的一种消声高速离心风机，将叶片与叶轮前盖板分离，显著降低了加工难度及加工成本，叶片和叶轮后盖板一体加工成型，风机所受应力大大减小能满足风机高转速的要求，提高了风机压力；

(2)本实用新型的一种消声高速离心风机，在空心圆柱与气流接触的表面上开有通孔，并在空心圆柱空腔内填充消声材料，形成一阻性消声器，能有效降低噪声；

(3)本实用新型的一种消声高速离心风机，将扩压器固定在机壳后侧板上，其与叶轮前盖板组成叶轮出口扩压器，即可以减少叶轮重量，又减少扩压器的旋转摩擦损失及叶轮由于高速旋转产生的离心力，显著增强了叶轮强度；

(4)本实用新型的一种消声高速离心风机，叶轮前盖板、进风口及圆筒一体加工成型，既减少了进风口组件，且其又可以起到防涡圈的作用，降低机壳内大尺度漩涡，提高风机效率，降低风机噪声；

(5)本实用新型的一种消声高速离心风机，通过加装消声板于机壳内外，既降低了机壳内的气动噪声，又降低了电机的电磁噪声，整体降噪效果明显，而且弧形消声板的设计安装方便；

(6)本实用新型的一种消声高速离心风机，具有加工简单、加工成本低廉、装配要求低、降噪效果好且整体强度好能满足高转速的要求的特点。

附图说明

图1为现有技术的离心风机的结构示意图；

图2为本实用新型的一种消声高速离心风机的结构示意图；

图3为图2中A的局部放大图；

图4为本实用新型的叶轮前盖板、进风口和圆筒组成的空心圆柱的示意图；

图5为本实用新型的一种消声高速离心风机的可能的结构示意图；

图6为图5中A的局部放大图；

图7为图5中B的局部放大图；

其中，1-机壳，2-进风口，3-叶片，4-电机，5-叶轮前盖板，6-叶轮后盖板，7-通孔，8-加强环，9-扩压器，10-消声板I，11-消声板II，12-弧形消声板III，13-消声材料，14-圆筒，15-环状凸起。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种消声高速离心风机，如图2所示，包括机壳1、进风口2、叶片3、叶轮前盖板5、叶轮后盖板6和电机7。

机壳1为一底面开口的空心螺旋形非对称结构，机壳1的后侧板即未开口面通过螺栓固定连接在电机4的安装板上，开口位置对应锥弧形进风口2，进风口2与环形叶轮前盖板5连接，叶轮前盖板5完全覆盖叶片3所组成的叶轮，叶轮直径为250mm，叶片3为圆弧形，叶轮前盖板5与叶片3为分离结构，叶轮前盖板5与叶片3相对的两个面之间的距离为1mm，叶轮前盖板与叶片相对的面上设有环绕叶片的环状凸起15，环状凸起15沿轴向与叶片的间距为0mm，环状凸起15沿径向与叶片的间距为1mm，叶轮前盖板5的内侧边缘与进风口2连接，外侧边缘与固定在进风口2上的圆筒14连接，叶轮前盖板5、进风口2和圆筒14构成一内壁为平滑曲面且内径自中间向两端逐渐增大的空心圆柱如图4所示，空心圆柱的内壁与外壁之间为空腔，其内填充有玻璃棉，如图3所示，空心圆柱与气流接触的表面上均匀分布有通孔，穿孔率为20％，通孔的孔径为4mm，空心圆柱与气流接触的表面的材料为厚度为0.9mm的金属板；叶片3另一侧布置有叶轮后盖板6，叶轮后盖板6中心开有通孔与电机4的输出轴连接。

叶片3和叶轮后盖板6整体铣制，环状凸起15、叶轮前盖板5、进风口2和圆筒14一体铸造成型，机壳1的后侧板通过螺栓固定连接在电机4的安装板上。

该消声高速离心风机的转速为8200rpm，效率为75.2％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例2

一种消声高速离心风机，其结构与实施例1基本相同，不同在于其在叶轮前盖板与叶片相对的面上没有环绕叶片的环状凸起，叶轮前盖板、进风口和圆筒用铁板焊接，叶轮前盖板与叶片相对的两个面之间的距离为0.9mm，叶片为机翼型，金属板厚度为0.95mm，穿孔率为30％，通孔的孔径为6mm。

该消声高速离心风机的转速为7000rpm，效率为75％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例3

一种消声高速离心风机，其结构与实施例2基本相同，不同在于其在叶片与叶轮前盖板相对的面上固定有片状加强环，加强环的外侧边缘与叶片的外侧边缘相交，其中外侧边缘是指距离电机输出轴的中心轴线距离最远的边缘，加强环的宽度为5mm，加强环、叶片和叶轮后盖板整体铣制，叶轮前盖板与叶片相对的两个面之间的距离为0.8mm，金属板厚度为0.85mm，穿孔率为25％，通孔的孔径为7mm。

该消声高速离心风机的转速为7500rpm，效率为72.5％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例4

一种消声高速离心风机，其结构与实施例1基本相同，不同在于其在叶片与叶轮前盖板相对的面上固定有片状加强环，加强环的外侧边缘与叶片的外侧边缘相交，其中外侧边缘是指距离电机输出轴的中心轴线距离最远的边缘，加强环的宽度为2mm，加强环、叶片和叶轮后盖板整体铣制，环状凸起沿径向与叶片的间距为2mm，金属板的穿孔率为24％，通孔的孔径为8mm。

该消声高速离心风机的转速为7600rpm，效率为73.2％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例5

一种消声高速离心风机，其结构与实施例3基本相同，不同在于加强环的宽度为3.5mm；叶轮后盖板的边缘与叶片的外侧边缘相交；机壳的后侧板上固定有环形扩压器，二者围成圆形凹槽，叶轮后盖板的一面位于圆形凹槽的槽内空间，另一面与圆形凹槽的开口面齐平，叶轮后盖板与圆形凹槽的中心轴重合，叶轮后盖板的边缘与圆形凹槽内壁之间的距离为1mm。

该消声高速离心风机的转速为7800rpm，效率为73％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例6

一种消声高速离心风机，其结构与实施例5基本相同，不同在于加强环的宽度为4mm；叶轮后盖板的边缘与圆形凹槽内壁之间的距离为2mm；其在叶轮前盖板与叶片相对的面上设有环绕叶片的环状凸起，环状凸起沿轴向与叶片的间距为0mm，环状凸起沿径向与叶片的间距为1.5mm，环状凸起、叶轮前盖板、进风口和圆筒一体铸造成型。

该消声高速离心风机的转速为6800rpm，效率为72.8％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例7

一种消声高速离心风机，其结构与实施例5基本相同，不同在于叶轮后盖板的边缘与圆形凹槽内壁之间的距离为1.5mm；机壳的后侧板双面覆盖有消声板即消声板I和消声板II，其中消声板I位于叶轮后盖板与机壳的后侧板之间，呈圆环状，内部填充玻璃棉，填充物的厚度为20mm，其与叶轮后盖板之间的间隙为4mm，其将机壳的后侧板完全覆盖；消声板II位于机壳外侧，呈圆环状，内部填充玻璃棉，填充物的厚度为10mm，其部分覆盖机壳的后侧板，消声板Ⅱ另一侧焊接有弧形消声板Ⅲ，弧形消声板Ⅲ为矩形面开口的半圆筒形，位于电机的正上方，内部填充玻璃棉，填充物的厚度为20mm，其矩形开口面与半圆筒的中心轴、电机的中心轴均位于同一水平面上。

该消声高速离心风机的转速为6500rpm，效率为70％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例8

一种消声高速离心风机，其结构如图5、6和7所示，与实施例7基本相同，不同在于叶轮后盖板的边缘与圆形凹槽内壁之间的距离为1.8mm；其在叶轮前盖板与叶片相对的面上设有环绕叶片的环状凸起，环状凸起沿轴向与叶片的间距为0mm，环状凸起沿径向与叶片的间距为1.2mm，环状凸起、叶轮前盖板、进风口和圆筒一体铸造成型；消声板I与叶轮后盖板之间的间隙为6mm，消声板I内填充物的厚度为10mm，消声板II内填充物的厚度为20mm，消声板III内填充物的厚度为10mm。

该消声高速离心风机的转速为6800rpm，效率为70％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例9

一种消声高速离心风机，其结构与实施例2基本相同，不同在于机壳的后侧板双面覆盖有消声板即消声板I和消声板II，其中消声板I位于叶轮后盖板与机壳的后侧板之间，呈圆环状，内部填充玻璃棉，填充物的厚度为16mm，其与叶轮后盖板之间的间隙为5mm，其将机壳的后侧板完全覆盖；消声板II位于机壳外侧，呈圆环状，内部填充玻璃棉，填充物的厚度为15mm，其部分覆盖机壳的后侧板，消声板Ⅱ另一侧焊接有弧形消声板Ⅲ，弧形消声板Ⅲ为矩形面开口的半圆筒形，位于电机的正上方，内部填充玻璃棉，填充物的厚度为15mm，其矩形开口面与半圆筒的中心轴、电机的中心轴均位于同一水平面上。

该消声高速离心风机的转速为7200rpm，效率为70.5％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例10

一种消声高速离心风机，其结构与实施例2基本相同，不同在于机壳的后侧板上固定有环形扩压器，二者围成圆形凹槽，叶轮后盖板的一面位于圆形凹槽的槽内空间，另一面与圆形凹槽的开口面齐平，叶轮后盖板与圆形凹槽的中心轴重合，叶轮后盖板的边缘与圆形凹槽内壁之间的距离为1.4mm。

该消声高速离心风机的转速为6500rpm，效率为76％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例11

一种消声高速离心风机，其结构与实施例9基本相同，不同在于机壳的后侧板上固定有环形扩压器，二者围成圆形凹槽，叶轮后盖板的一面位于圆形凹槽的槽内空间，另一面与圆形凹槽的开口面齐平，叶轮后盖板与圆形凹槽的中心轴重合，叶轮后盖板的边缘与圆形凹槽内壁之间的距离为1.8mm；消声板I与叶轮后盖板之间的间隙为4.5mm，消声板I内填充物的厚度为15mm，消声板II内填充物的厚度为18mm，消声板III内填充物的厚度为14mm。

该消声高速离心风机的转速为6900rpm，效率为71％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。

实施例12

一种消声高速离心风机，其结构与实施例11基本相同，不同在于其在叶轮前盖板与叶片相对的面上设有环绕叶片的环状凸起，环状凸起沿轴向与叶片的间距为0mm，环状凸起沿径向与叶片的间距为1.7mm，环状凸起、叶轮前盖板、进风口和圆筒一体铸造成型。

该消声高速离心风机的转速为7000rpm，效率为71.5％。经验证，本实用新型的消声高速离心风机加工难度低，加工成本低廉，整体强度高能满足高转速的要求，设计合理，装配要求低；相比于传统离心风机降噪效果明显，而且结构简单，装配方便。