一种离心式风机蜗壳结构

1.本实用新型涉及离心式风机技术领域，尤其是指一种离心式风机蜗壳结构。


背景技术：

2.离心式风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。离心式风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等领域。
3.离心式风机的蜗壳是不对称结构，其内部的不平整结构容易导致气流在不平整处的周向位置产生明显的漩涡，气流对内壁的撞击导致的漩涡将导致离心式风机的二次流损失，降低风机性能。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中蜗壳内部的不平整结构导致漩涡对离心式风机的二次流损失加剧，并提供一种性能高、结构简单的离心式风机蜗壳结构。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种离心式风机蜗壳结构，包括背板、卷板、面板，所述卷板围绕所述背板设置，所述面板上设有进风口，所述面板设置在所述卷板背向所述背板的一侧以形成腔体，所述腔体内设有叶轮，所述叶轮与所述背板连接，所述面板朝向所述背板的一侧为平面，所述叶轮与所述背板之间的间距为1mm-10mm。
6.作为本实用新型的进一步改进，所述叶轮与所述背板的间距为4mm。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述卷板上设有与所述腔体连通的出风口。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述叶轮包括转轴、第一端盘和多个叶片，所述背板上设有通孔，所述转轴穿设于所述通孔，所述第一端盘设置在所述腔体内且套设在所述转轴上，多个叶片设置在所述第一端盘上且围绕所述转轴周向均匀分布。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述转轴与所述背板偏心设置。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述进风口与所述叶轮之间还设有第二端盘。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述第二端盘为一端呈弯曲状的引流板。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述卷板上还设有支撑腿座。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述面板通过螺栓与所述卷板连接。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述叶轮的前安装角为27
°‑
31
°
。
15.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
16.本实用新型的一种离心式风机蜗壳结构，其面板内侧为平面，使得风机内部漩涡数量减小、强度降低，从而减少了风机内部的二次流损失，提高了风机性能。
附图说明
17.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：
18.图1是本实用新型优选实施例中离心式风机蜗壳结构的结构示意图；
19.图2是本实用新型优选实施例中离心式风机蜗壳结构的正视图；
20.图3是图2的a-a向剖视图；
21.图4是图2的b-b向剖视图；
22.图5是本实用新型优选实施例中离心式风机蜗壳结构的截面流线图；
23.图6是现有技术中离心式风机蜗壳结构的截面流线图；
24.图7是本实用新型优选实施例中离心式风机蜗壳结构的前安装角示意图。
25.说明书附图标记说明：1、背板；2、卷板；3、进风口；4、面板；5、腔体；6、叶轮；61、转轴；62、第一端盘；63、叶片；7、出风口；8、第二端盘。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
27.需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在约束本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.本实用新型中所述“第一”、“第二”、“第三”等类似用于不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
30.在一些实施例中，参照图1-图4所示，本实用新型的一种离心式风机蜗壳结构，包括背板1、卷板2、面板4，卷板2围绕背板1设置，面板4上设有进风口3，面板4设置在卷板2背向背板1的一侧以形成腔体5，腔体5内设有叶轮6，叶轮6与背板1连接，面板4朝向背板1的一侧为平面，叶轮6与背板1之间的间距为1mm-10mm。当气流通过进风口3进入腔体5内后，在叶轮6的引导下流动，此时气流流速较高、动能较大，撞击面板4的内壁时由于面板4朝向背板1的一侧为平面，因而漩涡产生量更小，且产生的漩涡强度更低，从而减少了风机的二次流损失。
31.在其中一实施例中，首先建立控制方程：
32.在计算流体力学中，离心式风机内部流动主要控制方程有：连续方程、运动方程、能量方程。
33.连续方程：
[0034][0035]
即
[0036][0037]
运动方程：
[0038][0039]
其中，p为流体压力，fi为单位质量流体所受外部体积力在时间t坐标xj点上的分量，i＝1,2,3,si为流体质量源(汇)在时间t坐标xi点上的分量，i＝1，2，3，τ
i,j
为应力张量项，i＝1，2，3，j＝1，2，3，表达式为：
[0040][0041]
其中，δ
i,j
为kronecker符号，当i＝j时，δ
i,j
取1，当i≠j时，δ
i,j
取0。
[0042]
能量方程：
[0043][0044]
其中，φ为黏性耗散产生的热能。
[0045][0046]
由于风机内部流动复杂，因此选用湍流模型。
[0047]
湍流模型
[0048]
sstk-ω模型：湍动能k湍流频率ω的方程如下：
[0049][0050][0051][0052]
其中，β'＝0.009，β＝0.075，σk＝2和σ
ω
＝2
[0053]
经过数值模拟计算，靠近蜗壳流线分布如图5所示，在得到内部流场分布的基础上对蜗壳结构进行重新设计，设计了平整的面板，参照图6所示，相比于现有技术中离心式风机蜗壳结构的截面流线图，本实用新型优选实施例中的离心式风机蜗壳结构的截面流线图
显示的面板内侧的涡流更少、强度更低，即蜗壳的二次流损失减少，使得风机性能提升。
[0054]
在其中一实施例中，叶轮6与背板1的间距为4mm。
[0055][0056][0057]
表1
[0058][0059]
表2
[0060]
参照表1、表2所示，采用现有技术中的蜗壳结构与本实用新型的蜗壳结构相比，在相近风量的情况下，在中段静压时，本实用新型蜗壳结构的静压效率虽不如现有技术中蜗壳结构的静压效率，但是在低段静压和高段静压时，本实用新型蜗壳结构的静压效率更高于现有技术中蜗壳结构的静压效率，在风机达到高静压稳定工作时的静压效率更高，从而将叶轮6与背板1的间距缩减为4mm时，更适合风机在低静压和高静压时获得更高的静压效率。
[0061]
在一些实施例中，卷板2上设有与腔体5连通的出风口7。设置在卷板2上的出风口7更便于气流的排出，能够减少气流排出时的能耗。
[0062]
在其中一实施例中，参照图2-图3所示，叶轮6包括转轴61、第一端盘62和多个叶片63，背板1上设有通孔，转轴61穿设于通孔，第一端盘62设置在腔体5内且套设在转轴61上，多个叶片63设置在第一端盘62上且围绕转轴61周向均匀分布。当转轴61在外界动力源的作用下转动时，其带动第一端盘62转动，使得叶片63随着第一端盘62转动，加强气流的流动。
[0063]
优选的，参照图2-图3所示，转轴61与背板1偏心设置。转轴61与背板1偏心设置，使得叶片63对气流起到加强流动作用的同时，能够提高气流的离心力。
[0064]
在一些实施例中，参照图4所示，进风口3与叶轮6之间还设有第二端盘8。通过设置第二端盘8使得通过进风口3进入腔体5内的气流在第一端盘62和第二端盘8之间沿着叶片63流动。
[0065]
优选的，参照图4所示，第二端盘8为一端呈弯曲状的引流板。通过从进风口3进入腔体5内的气流在引流板的引导下能够更顺利地流向叶片63。
[0066]
在其中一实施例中，卷板2上还设有支撑腿座。通过设置支撑腿座能够便于风机蜗壳在工位上的放置。
[0067]
在一些实施例中，参照图1所示，面板4通过螺栓与卷板2连接。通过螺栓将面板4与卷板2连接的方式更便捷、高效。
[0068]
优选的，参照图7所示，叶轮6的前安装角为27
°‑
31
°
。叶片63在安装时，其前端组成的圆为内圆，叶轮6的前安装角为α，其两边分别为内圆在内圆与叶片63前端相交处的切线、叶片63在前端处自身圆弧的切线，这两条切线所组成的前安装角为α，当α提高为27
°‑
31
°
时，能够进一步提高风机效率。
[0069]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。