離心風(fēng)機(jī)蝸殼、離心風(fēng)機(jī)和掃路車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種離心風(fēng)機(jī)蝸殼，該蝸殼具有用于安裝葉輪的葉輪安裝空間，該蝸殼的流道的寬度尺寸沿由內(nèi)到外漸開的蝸殼型線（3）增加，其中所述寬度尺寸為在所述蝸殼安裝有所述葉輪的狀態(tài)下沿該葉輪軸向的尺寸。此外，本實用新型還公開了一種采用所述離心風(fēng)機(jī)蝸殼的離心風(fēng)機(jī)以及掃路車。通過上述技術(shù)方案，本實用新型的離心風(fēng)機(jī)蝸殼使氣流在軸向和周向均能擴(kuò)壓，從而大幅度地減小能量損失和降低噪音。
【專利說明】罔心風(fēng)機(jī)蝸殼、罔心風(fēng)機(jī)和掃路車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及離心風(fēng)機(jī)，具體地，涉及一種離心風(fēng)機(jī)蝸殼。此外，本實用新型還涉及一種包括所述離心風(fēng)機(jī)蝸殼的離心風(fēng)機(jī)以及采用該離心風(fēng)機(jī)的掃路車。
【背景技術(shù)】
[0002]掃路車?yán)蔑L(fēng)機(jī)的氣流運動方式將粉塵和垃圾收集儲存起來，具有很高的清掃效率?，F(xiàn)有掃路車用風(fēng)機(jī)一般采用圖1所示的常規(guī)離心風(fēng)機(jī)蝸殼，這種蝸殼在周向沿旋轉(zhuǎn)方向擴(kuò)壓，正對著葉輪出口流速方向蝸殼外形的截面變形為矩形。葉片旋轉(zhuǎn)時，粉塵和垃圾隨著氣流從進(jìn)風(fēng)口 10進(jìn)入離心風(fēng)機(jī)，通過蝸殼內(nèi)的沿葉輪周向擴(kuò)壓的流道后，再經(jīng)出風(fēng)口 20排出風(fēng)機(jī)，并由收集裝置將粉塵和垃圾收集起來。
[0003]在保證掃路車氣力流量滿足作業(yè)要求的前提下，采用現(xiàn)有離心風(fēng)機(jī)的蝸殼結(jié)構(gòu)存在的缺點有:第一，蝸殼出口流速過高，會導(dǎo)致嚴(yán)重的出流能量損失；第二，蝸殼與葉輪之間的流通區(qū)域流速高且分布不均，會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)噪聲過高。
[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，需要提供一種新型的離心風(fēng)機(jī)。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種離心風(fēng)機(jī)蝸殼，該離心風(fēng)機(jī)蝸殼使氣流在軸向和周向均能擴(kuò)壓從而大幅度地減小能量損失和降低噪音。
[0006]此外，本實用新型進(jìn)一步的目的是提供一種離心風(fēng)機(jī)及其采用該離心風(fēng)機(jī)的掃路車，其能夠顯著地減少能量損失和降低噪音。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種離心風(fēng)機(jī)蝸殼，該蝸殼具有用于安裝葉輪的葉輪安裝空間，該蝸殼的流道的寬度尺寸沿由內(nèi)到外漸開的蝸殼型線增加，其中所述寬度尺寸為在所述蝸殼安裝有所述葉輪的狀態(tài)下沿該葉輪軸向的尺寸。
[0008]優(yōu)選地，所述流道沿所述葉輪安裝空間的切向方向形成。
[0009]優(yōu)選地，該蝸殼的流道的截面為矩形、圓形或橢圓形。
[0010]優(yōu)選地，所述流道的截面為矩形，其中，
[0011 ] 所述流道的沿所述葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面中的一側(cè)側(cè)面垂直于所述葉輪軸向；或者所述流道的沿所述葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面均不垂直于所述葉輪軸向。
[0012]優(yōu)選地，該蝸殼的流道的截面為矩形，其中在所述蝸殼的蝸舌處所述流道的寬度尺寸為a，在出風(fēng)口處的所述流道的寬度尺寸為b，其中b:a=l.4?1.8。
[0013]優(yōu)選地，所述蝸殼型線包括由內(nèi)到外依次平滑連續(xù)的四段圓弧和一段直線段，所述四段圓弧的半徑分別為Rl、R2、R3和R4，所述四段圓弧的圓心均處于直徑為d的基準(zhǔn)位置圓上，所述四段圓弧的圓心與所述基準(zhǔn)位置圓的圓心的連線分別與所述直線段呈角度α的夾角，其中，α =45。，R4:R3=1.1 ?1.3，R3:R2=1.1 ?1.3,R2:R1=1.1 ?1.3，a:d=l.1 ?1.3，Rl: d=3 ?3.5ο
[0014]優(yōu)選地，所述出風(fēng)口的與所述寬度尺寸方向相垂直的邊的長度為L，其中，L: d=2.8 ?3.2 ο
[0015]另外，本實用新型還提供一種離心風(fēng)機(jī)，包括上述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼。
[0016]進(jìn)一步地，本實用新型還提供一種掃路車，包括上述的離心風(fēng)機(jī)。
[0017]通過上述技術(shù)方案，本實用新型的離心風(fēng)機(jī)蝸殼由于沿軸向方向的寬度尺寸和周向尺寸均增加，因此使氣流在軸向和周向均能擴(kuò)壓，通過CFD (即計算流體動力學(xué))數(shù)值仿真可以發(fā)現(xiàn)，在同流量條件下，采用本實用新型蝸殼結(jié)構(gòu)的離心風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速可降低30%以上，動壓可降低50%以上，壓力損失大幅降低，從而降低離心風(fēng)機(jī)出口能量損失，達(dá)到節(jié)能效果；通過流體噪聲仿真分析，發(fā)現(xiàn)本實用新型在同流量條件下，相比現(xiàn)有技術(shù)離心風(fēng)機(jī)整機(jī)噪聲可降低2dB以上。
[0018]本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖是用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0020]圖1是現(xiàn)有的離心風(fēng)機(jī)蝸殼的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2是本實用新型【具體實施方式】的離心風(fēng)機(jī)蝸殼的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是本實用新型【具體實施方式】的離心風(fēng)機(jī)蝸殼的主視圖；
[0023]圖4是本實用新型【具體實施方式】的離心風(fēng)機(jī)蝸殼的右視圖；
[0024]圖5是圖3中方框部位的離心風(fēng)機(jī)蝸殼的局部放大圖；
[0025]圖6是離心風(fēng)機(jī)蝸殼的噪聲監(jiān)測點分布的主視圖；
[0026]圖7是離心風(fēng)機(jī)蝸殼的噪聲監(jiān)測點分布的俯視圖。
[0027]本實用新型附圖標(biāo)記說明
[0028]I進(jìn)風(fēng)口 2出風(fēng)口
[0029]3蝸殼型線4蝸舌
[0030]5葉輪安裝空間
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0032]在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指參考附圖所示的上、下、左、右；“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0033]典型地，離心風(fēng)機(jī)主要包括葉輪和蝸殼。葉輪是離心風(fēng)機(jī)傳遞能量的主要部件，它由前盤、后盤、葉片及輪轂等組成。葉片設(shè)于前盤與后盤之間，前盤上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口。蝸殼為具有漸開的外緣輪廓線的殼狀結(jié)構(gòu)，其包裹葉輪的外緣，蝸殼的作用是匯集葉輪出口氣流引向離心風(fēng)機(jī)出風(fēng)口，與此同時將氣流的一部分動能轉(zhuǎn)化為壓能。其中，蝸殼的外緣輪廓線又稱蝸殼型線。氣流在蝸殼內(nèi)腔內(nèi)沿由內(nèi)向外漸開的蝸殼型線流動而形成流道。蝸殼的蝸舌位于蝸殼型線的起始端即曲率半徑最小的一端，而蝸殼的出風(fēng)口位于蝸殼型線的末端即曲率半徑最大的一端。
[0034]在此需要說明的是，在本實用新型的技術(shù)方案中，“軸向”指葉輪的軸向，“周向”是指沿葉輪的周向。
[0035]如圖2和圖3所示，本實用新型提供一種離心風(fēng)機(jī)蝸殼，該蝸殼具有用于安裝葉輪的葉輪安裝空間5，該蝸殼的流道的寬度尺寸沿由內(nèi)到外漸開的蝸殼型線3增加，其中寬度尺寸為在蝸殼安裝有葉輪的狀態(tài)下沿該葉輪軸向的尺寸?？芍模F(xiàn)有蝸殼的蝸殼型線3由內(nèi)向外曲率半徑逐漸增加，這使得氣流沿葉輪周向逐步擴(kuò)壓，而在本實用新型中，蝸殼氣流流道沿葉輪軸向的寬度尺寸沿蝸殼型線3逐漸增加，使得氣流在沿葉輪軸向的方向也在逐步擴(kuò)壓，從而可在最大程度上減小離心風(fēng)機(jī)蝸殼的能量損失和工作產(chǎn)生的噪音。
[0036]如上所述，離心風(fēng)機(jī)典型地例如可以用于掃路車用氣力系統(tǒng)，其屬于掃路車的關(guān)鍵功能部件之一。在所述離心風(fēng)機(jī)采用本實用新型的上述離心風(fēng)機(jī)蝸殼的情形下，由于蝸殼的流道沿軸向的寬度尺寸和沿周向的尺寸均增加，從而蝸殼的流道在對葉輪出口的氣流在周向和軸向兩個方向上均進(jìn)行擴(kuò)壓(擴(kuò)壓是指氣流流道截面積變大，氣流減速，靜壓上升)，從而能夠減小蝸殼內(nèi)部氣流速度，降低葉輪出口氣流阻力損失，達(dá)到降低風(fēng)機(jī)整體噪聲和節(jié)約能耗的雙重效果。相比現(xiàn)有離心風(fēng)機(jī)蝸殼，由于本實用新型蝸殼內(nèi)氣流在軸向和周向均存在擴(kuò)壓，內(nèi)部氣流流動更趨均勻，同流量條件下流速更小。根據(jù)風(fēng)機(jī)噪聲理論，風(fēng)機(jī)整體噪聲級與風(fēng)機(jī)內(nèi)部氣流速度的4?6次方成正比，此外風(fēng)機(jī)出口動能損失跟其出口氣流速度的二次方成正比，因此本實用新型在保證風(fēng)機(jī)性能不變的前提條件下可大幅降低風(fēng)機(jī)的噪聲和能耗。
[0037]為使得氣流流動更順暢，流道沿葉輪安裝空間5的切向方向形成，使氣流順利過渡到蝸殼內(nèi)。為了便于加工，該蝸殼的流道的截面可為矩形、圓形、橢圓形或其他曲線截面等，而本實施例中優(yōu)選的流道的截面為矩形。
[0038]另外，作為一種【具體實施方式】，在上述離心風(fēng)機(jī)蝸殼的流道的截面為矩形時，流道的沿葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面中的一側(cè)側(cè)面垂直于軸向；或者流道的沿葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面均不垂直于軸向。例如，如圖4所示，流道的沿葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面均不垂直于軸向時，離心風(fēng)機(jī)蝸殼形成為在葉輪軸向上朝向相反兩個方向均勻擴(kuò)壓(向遠(yuǎn)離葉輪的前盤和后盤的兩個方向均勻擴(kuò)壓)。此外，可選擇地，離心風(fēng)機(jī)蝸殼的流道的沿葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面中的一側(cè)側(cè)面垂直于軸向時，離心風(fēng)機(jī)蝸殼形成為在葉輪軸向上單方向擴(kuò)壓，即離心風(fēng)機(jī)蝸殼某一側(cè)面為垂直于風(fēng)機(jī)葉輪軸線的平面，另一面則為擴(kuò)壓面(在擴(kuò)壓面氣體沿葉輪軸向擴(kuò)壓)。
[0039]在此，以蝸殼的流道的截面為矩形的情況為例，并結(jié)合具體參數(shù)，來說明本實用新型離心風(fēng)機(jī)蝸殼的更加優(yōu)選的實施方式。
[0040]作為一種優(yōu)選實施方式，在本實用新型的離心風(fēng)機(jī)蝸殼的上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在蝸殼的蝸舌4處流道的寬度尺寸為a，在出風(fēng)口 2處的流道的寬度尺寸為b，其中b:a=l.4 ?1.8。
[0041]更進(jìn)一步地，如圖3和圖5所示，蝸殼型線3包括由內(nèi)到外依次平滑連續(xù)的四段圓弧和一段直線段，四段圓弧的半徑分別為Rl、R2、R3和R4，四段圓弧的圓心均處于直徑為d的基準(zhǔn)位置圓上，四段圓弧的圓心與所述基準(zhǔn)位置圓的圓心的連線分別與直線段呈角度α的夾角，其中，α =45。，R4:R3=1.1 ?1.3，R3:R2=1.1 ?1.3,R2:R1=1.1 ?1.3，a:d=l.1 ?
1.3, Rl: d=3 ?3.5。
[0042]另外，出風(fēng)口 2的與所述寬度尺寸方向相垂直的邊的長度為L，其中，L:d=2.8?3.2。采用上述參數(shù)制造的離心風(fēng)機(jī)蝸殼，可實現(xiàn)氣流在軸向和周向同時擴(kuò)壓，從而達(dá)到節(jié)能降噪的目的。
[0043]在上述優(yōu)選實施方式中，當(dāng)離心風(fēng)機(jī)葉輪運轉(zhuǎn)時，氣流從進(jìn)風(fēng)口 I進(jìn)入風(fēng)機(jī)。葉輪對氣流做功，氣流速度隨之增大，流出葉輪進(jìn)入蝸殼內(nèi)腔。蝸殼的氣流流道對氣流進(jìn)行擴(kuò)壓，即速度下降、靜壓上升。氣流在葉輪出口即葉片尾緣以及蝸舌4處渦量損失嚴(yán)重，壓力脈動較大，也是風(fēng)機(jī)的主要氣動噪聲源。渦量損失及壓力脈動跟氣流速度的4~6次方成正比關(guān)系。在本優(yōu)選實施方式中，離心風(fēng)機(jī)蝸殼的蝸殼型線3沿葉輪周向擴(kuò)張，因此在不同周向位置處的氣流截面積在氣流方向逐漸增大，實現(xiàn)氣流周向擴(kuò)壓；另外在離心風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)軸方向上，蝸殼的寬度尺寸(圖4中a和b均表示蝸殼的寬度尺寸，由于此蝸殼是不等寬的，所以a、b大小不同)在氣流方向(蝸殼型線由內(nèi)向外的漸開方向)也是逐步增大的，所以氣流在軸向也慢慢存在擴(kuò)壓。氣流流出葉輪流道，經(jīng)過蝸殼內(nèi)腔的流道排入大氣，即從離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口 2進(jìn)入大氣。排入大氣的氣流經(jīng)過雙重擴(kuò)壓后速度大幅度下降，因而排出的能量損失也大大降低。
[0044]在上述離心風(fēng)機(jī)蝸殼的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還提供一種離心風(fēng)機(jī)，包括上述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼。
[0045]通過CFD數(shù)值仿真對同規(guī)格的現(xiàn)有離心風(fēng)機(jī)和本實用新型的離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部風(fēng)速進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在同樣的流量條件下，現(xiàn)有離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口流速為75m/s，而本實用新型的離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口流速為40m/s，本實用新型的可在軸向和周向同時擴(kuò)壓的離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口流速遠(yuǎn)小于現(xiàn)有的離心風(fēng)機(jī)出風(fēng)口流速。由動壓計算公式P=P*V2/2，其中:P為密度，V為速度，可知動壓P與速度V的2次方成正比，所以本實用新型的離心風(fēng)機(jī)出口動壓損失遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的離心風(fēng)機(jī)。
[0046]以下通過噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)分析來證明本實用新型的離心風(fēng)機(jī)蝸殼的降噪效果。按照如圖6和圖7所示的噪聲監(jiān)測點分布圖設(shè)置監(jiān)測點，且各監(jiān)測點距離風(fēng)機(jī)壁面I米，分別對同規(guī)格的現(xiàn)有離心風(fēng)機(jī)和本實用新型的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行噪聲監(jiān)測，保持兩種離心風(fēng)機(jī)氣流流量相同，得到的噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示。從表1的監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，在相同的監(jiān)測位置，現(xiàn)有的僅在周向擴(kuò)壓的離心風(fēng)機(jī)的噪``聲要比本實用新型的可在軸向和周向同時擴(kuò)壓的離心風(fēng)機(jī)的噪聲大2.5dB~4.9dB，尤其是在葉輪軸向上，本實用新型的離心風(fēng)機(jī)降噪效果更加明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種離心風(fēng)機(jī)蝸殼，該蝸殼具有用于安裝葉輪的葉輪安裝空間(5)，其特征在于，該蝸殼的流道的寬度尺寸沿由內(nèi)到外漸開的蝸殼型線(3)增加，其中所述寬度尺寸為在所述蝸殼安裝有所述葉輪的狀態(tài)下沿該葉輪軸向的尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼，其特征在于，所述流道沿所述葉輪安裝空間(5)的切向方向形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼，其特征在于，該蝸殼的流道的截面為矩形、圓形或橢圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼，其特征在于，所述流道的截面為矩形，其中， 所述流道的沿所述葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面中的一側(cè)側(cè)面垂直于所述葉輪軸向；或者所述流道的沿所述葉輪軸向相對的兩側(cè)側(cè)面均不垂直于所述葉輪軸向。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼，其特征在于，該蝸殼的流道的截面為矩形，其中在所述蝸殼的蝸舌(4)處所述流道的寬度尺寸為a，在出風(fēng)口(2)處的所述流道的寬度尺寸為b，其中b:a=l.4?1.8。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼，其特征在于，所述蝸殼型線(3)包括由內(nèi)到外依次平滑連續(xù)的四段圓弧和一段直線段，所述四段圓弧的半徑分別為Rl、R2、R3和R4，所述四段圓弧的圓心均處于直徑為d的基準(zhǔn)位置圓上，所述四段圓弧的圓心與所述基準(zhǔn)位置圓的圓心的連線分別與所述直線段呈角度α的夾角，其中，α =45°，R4:R3=1.1?1.3，R3:R2=1.1 ?1.3，R2:R1=1.1 ?1.3，a:d=l.1 ?1.3，Rl:d=3 ?3.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼，其特征在于，所述出風(fēng)口(2)的與所述寬度尺寸方向相垂直的邊的長度為L，其中，L:d=2.8?3.2。
8.—種離心風(fēng)機(jī)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的離心風(fēng)機(jī)蝸殼。
9.一種掃路車，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心風(fēng)機(jī)。
【文檔編號】F04D29/42GK203516203SQ201320672111
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】張斌, 彭林斌, 張勁, 肖慶麟 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司