可防止气体回流的离心风机

权利要求书： 1.一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述离心风机包括进口壳（1）、叶轮（2）、导叶（3）、后壳（4）、转子部件（5）、电机（6）、蜗壳（7），所述蜗壳（7）两侧分别安装进口壳（1）和后壳（4），所述转子部件（5）转动安装在后壳（4）内壁上，转子部件（5）端部设置叶轮（2），转子部件（5）与设置在后壳（4）外的电机（6）传动连接，所述导叶（3）安装在蜗壳（7）或后壳（4）内壁上，导叶（3）位于叶轮（2）外围，导叶（3）具有衔接叶轮（2）出口安放角和蜗壳（7）螺旋角的导流结构。

2.根据权利要求1所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述进口壳

（1）包括导向口（11）、连接板（12），所述叶轮（2）包括前盖板（21）、工作叶片（22）和后盖板，所述连接板（12）与蜗壳（7）紧固连接，连接板（12）中央开口并连接导向口（11），所述导向口（11）为减缩形且小口径的一端靠近叶轮（2），所述前盖板（21）和后盖板之间连接工作叶片（22），后盖板中央位置与转子部件（5）固定，所述连接板（12）朝向叶轮（2）的一侧表面上设置环形的迷宫槽（121），所述前盖板（21）朝向连接板（12）的端部设置迷宫嵌环（211），所述迷宫嵌环（211）嵌入迷宫槽（121）内，迷宫嵌环（211）、迷宫槽（121）均以转子部件（5）中心线为轴线。

3.根据权利要求1所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述导叶（3）

包括进流环（31）、出流环（32）、导向叶（33），所述进流环（31）和出流环（32）分别以转子部件（5）中心线为轴线，进流环（31）和出流环（32）之间设置以转子部件（5）中心线径向布置的若干导向叶（33），所述导向叶（33）的出口安放角固定，导向叶（33）的进口安放角可调。

4.根据权利要求3所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述导向叶

（33）的进口安放角与转子部件（5）的转速互锁，当转子部件（5）的转速提升时，增大导向叶（33）的进口安放角。

5.根据权利要求4所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述导叶（3）

还包括轮毂盘（34）、轮毂套（35），所述轮毂套（35）转动安装到后壳（4）内壁上，轮毂套（35）外表面还通过轮毂盘（34）与进流环（31）端面固定，轮毂套（35）轴向沿转子部件（5）的轴向被限位，所述轮毂套（35）的停留角度随转子部件（5）的转速而变化。

6.根据权利要求5所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述转子部件

（5）包括主轴（51）、固定套（52）、离心块（53）、滑动套（54）、轴向平移套（55），所述主轴（51）转动安装在后壳（4）内壁上，主轴（51）一端与电机（6）传动连接，主轴（51）另一端与叶轮（2）连接，主轴（51）上分别套设固定套（52）和滑动套（54），其中固定套（52）与主轴（51）相对固定，滑动套（54）与主轴（54）圆周传动并轴向滑动连接，滑动套（54）和固定套（52）均与离心块（53）通过连杆铰接，滑动套（54）外表面径向延伸并在外缘套设轴向平移套（55），所述轴向平移套（55）外表面与轮毂套（35）内表面螺纹连接，所述滑动套（54）与轴向平移套（55）轴向嵌合限位且圆周转动接触。

7.根据权利要求6所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述导向叶

（33）靠近进流环（31）一侧处为分体滑片式。

8.根据权利要求1所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述转子部件

（5）与电机（6）的传动为带传动。

9.根据权利要求1所述的一种可防止气体回流的离心风机，其特征在于：所述进口壳

（1）进口端面设置滤网。

说明书： 一种可防止气体回流的离心风机技术领域[0001] 本发明涉及风机技术领域，具体为一种可防止气体回流的离心风机。背景技术[0002] 工业与民用场合在想要大流量调动气体时需要使用风机完成。例如工业厂房的防尘通风，地铁、高楼内部、体育馆等等公共场所均需要使用大型风机进行通风。[0003] 离心风机可以在为气体提供较大的全压，多使用在通风管路较长的场合。离心风机使用蜗壳结构转化叶轮出口的速度势能为压力势能向后输送，但不同气体流量下由于气体的可压缩性常常导致的气体在叶轮出口处的出流角度发生变化，而蜗壳又是一个静止结构，气流出流角度的不匹配会造成气体撞击，损耗机械能。[0004] 此外，叶轮是运动部件，而风机进口壳体是静止部件，其间必须存在间隙，不然会有磨损，而这一间隙两侧分别是经历叶轮增压的压力气体和叶轮进口的低压气体，会有部分风机出流的气体从叶轮与进口壳体之间的缝隙回流到风机进入造成流量损失，影响风机做功效率，这些都是目前离心风机提升做功效率所应当考虑的方面，而现有技术中多因为结构简易降低故障率的考虑而容忍这些影响效率的因素存在。发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种可防止气体回流的离心风机，以解决上述背景技术中提出的问题。[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种可防止气体回流的离心风机，离心风机包括进口壳、叶轮、导叶、后壳、转子部件、电机、蜗壳，蜗壳两侧分别安装进口壳和后壳，转子部件转动安装在后壳内壁上，转子部件端部设置叶轮，转子部件与设置在后壳外的电机传动连接，导叶安装在蜗壳或后壳内壁上，导叶位于叶轮外围，导叶具有衔接叶轮出口安放角和蜗壳螺旋角的导流结构。

[0007] 叶轮转动做功，从进口壳吸入气流，导叶将叶轮出口处速度高压力低的气体经历一次导流，转换为一个适合蜗壳接受的方向导流进入蜗壳腔室内，然后在蜗壳出口处汇总出流，导叶减小叶轮出口和蜗壳的气流方向突变程度，尽量让更多的气体进行无撞击的流动，进口壳、后壳、蜗壳共同围合成一个只有气流进出口的流动腔室，三者为静止部件，叶轮、转子部件为运动部件。[0008] 进口壳包括导向口、连接板，叶轮包括前盖板、工作叶片和后盖板，连接板与蜗壳紧固连接，连接板中央开口并连接导向口，导向口为减缩形且小口

径的一端靠近叶轮，

前盖板和后盖板之间连接工作叶片，后盖板中央位置与转子部件固定，

连接板朝向叶轮的一侧表面上设置环形的迷宫槽，前盖板朝向连接板的端部设置

迷宫嵌环，迷宫嵌环嵌入迷宫槽内，迷宫嵌环、迷宫槽均以转子部件中心线为轴线。

[0009] 导向口汇集入口气流，平稳导入叶轮轴向入口，喇叭状口能吸入更多气体，迷宫槽和迷宫嵌环配合，其间间隙是叶轮出口处所连接的蜗壳内的腔室与叶轮进口位置的泄漏间隙，设置为迷宫型的通道，增加气体在间隙内的过流阻力，抑制出口处高压气体向叶轮进口低压处的反流，减少流量损失。[0010] 导叶包括进流环、出流环、导向叶，进流环和出流环分别以转子部件中心线为轴线，进流环和出流环之间设置以转子部件中心线径向布置的若干导向叶，导向叶的出口安放角固定，导向叶的进口安放角可调。[0011] 在考虑气体具有可压缩性的情况下，风机的流量和转速不再线性相关，而是存在偏移，大流量状态下叶轮出口流速大，压力小，同一物质的量的气体团具有更大的体积，即，大流量状态下，气体的绝对速度与轮缘切线夹角会相比于以相似理论换算得到的大一些，所以，应当在大流量状态下调大导向叶的进口安放角以适应叶轮出口的气体绝对速度方向，如果不考虑气体的可压缩性，那么，在偏离设计工况，即偏离设计流量和转速下，叶轮出口的气体与导叶或者蜗壳发生大角度撞击，损失机械能。[0012] 导向叶的进口安放角与转子部件的转速互锁，当转子部件的转速提升时，增大导向叶的进口安放角。[0013] 以转子部件的转速作为变化的依据，因为转子部件转速提升意味着风机流量的提升基调，之后由于气体的可压缩性导致的出流绝对速度的角度变化则是微调。[0014] 导叶还包括轮毂盘、轮毂套，轮毂套转动安装到后壳内壁上，轮毂套外表面还通过轮毂盘与进流环端面固定，轮毂套轴向沿转子部件的轴向被限位，轮毂套的停留角度随转子部件的转速而变化。[0015] 出流环为固定部件，在风机所有运行过程均不发生位置变化，进流环则是在风机电机转速变化时需要进行相应的角度调整，当进流环和出流环在圆周上相对转动一个角度后，其间设置的导向叶进口安放角可以发生相应变化，可以让导向叶在出口位置具有较大的刚性或者位置保持限制，这样就保证的出口安放角的不变。[0016] 转子部件包括主轴、固定套、离心块、滑动套、轴向平移套，主轴转动安装在后壳内壁上，主轴一端与电机传动连接，主轴另一端与叶轮连接，主轴上分别套设固定套和滑动套，其中固定套与主轴相对固定，滑动套与主轴圆周传动并轴向滑动连接，滑动套和固定套均与离心块通过连杆铰接，滑动套外表面径向延伸并在外缘套设轴向平移套，轴向平移套外表面与轮毂套内表面螺纹连接，滑动套与轴向平移套轴向嵌合限位且圆周转动接触。[0017] 主轴转速变化时，离心块具有不等的离心力，其牵引滑动套沿主轴表面轴向滑动，滑动套轴向推动轴向平移套处于不同的轴向位置上，轴向平移套与轮毂套螺纹啮合，推动轮毂套转动一个角度，从而进流环也能转动一个角度，实现进流环相对于主轴的圆周停留角度与主轴转速的对应联动关系。[0018] 导向叶靠近进流环一侧处为分体滑片式。导向叶的多个滑片可以是在结合面处设置滑动连接，像折叠扇一样依次叠放起来，叠放程度以进流环的转动为依据，不同的叠放程度进流位置的接受气流的安放角渐变，这样的设置方式是处于不占用主轴扭矩的考虑，如果是使用刚度较大的弹性导向片，进流环在预期角度上停留时会受到弹性的反作用力期望回复的初始角度上，进流环也具有回复到初始状态的趋势，这些因素会在滑动套处为主轴施加一个反作用的转矩，消耗一部分主轴功率，而滑片折叠的导向叶，不同折叠程度的导向叶均不需要维持力，只需要变化时施力即可。[0019] 转子部件与电机的传动为带传动。带传动防止风机过载，尤其在前弯式叶片风机中防过载是必须要考虑的。[0020] 进口壳进口端面设置滤网。防止吸入塑料袋杂物，撞击叶轮叶片以及导叶内叶片影响做功效率。[0021] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过迷宫结构抑制叶轮进出口从前盖板间隙处的流量损失，导叶衔接叶轮出口和蜗壳，在不同的转速下自动调整导叶进口安放角，匹配不同流量下叶轮出口处气体出流方向的微量变化，保持流道的顺滑过渡，防止气体撞击发生影响做功效率。附图说明[0022] 附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中的视图A；

图3是本发明导叶的结构示意图；

图4是图1中的视图B；

图5是本发明叶轮、导叶、蜗壳的轴向截面图；

图6是本发明不同流量下叶轮出口的气体速度三角形分析图；

图7是图5中的视图C；

图8是图7中的视图D；

图中：1?进口壳、11?导向口、12?连接板、121?迷宫槽、2?叶轮、21?前盖板、211?迷宫嵌环、22?工作叶片、3?导叶、31?进流环、32?出流环、33?导向叶、34?轮毂盘、35?轮毂套、

4?后壳、5?转子部件、51?主轴、52?固定套、53?离心块、54?滑动套、55?轴向平移套、6?电机、

7?蜗壳、9?电机座。

具体实施方式[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0024] 一种可防止气体回流的离心风机，离心风机包括进口壳1、叶轮2、导叶3、后壳4、转子部件5、电机6、蜗壳7，蜗壳7两侧分别安装进口壳1和后壳4，转子部件5转动安装在后壳4内壁上，转子部件5端部设置叶轮2，转子部件5与设置在后壳4外的电机6传动连接，导叶3安装在蜗壳7或后壳4内壁上，导叶3位于叶轮2外围，导叶3具有衔接叶轮2出口安放角和蜗壳7螺旋角的导流结构。[0025] 如图1、5所示，叶轮2转动做功，从进口壳1吸入气流，导叶3将叶轮2出口处速度高压力低的气体经历一次导流，转换为一个适合蜗壳7接受的方向导流进入蜗壳7腔室内，然后在蜗壳7出口处汇总出流，导叶3减小叶轮2出口和蜗壳7的气流方向突变程度，尽量让更多的气体进行无撞击的流动，进口壳1、后壳4、蜗壳7共同围合成一个只有气流进出口的流动腔室，三者为静止部件，叶轮2、转子部件5为运动部件。[0026] 进口壳1包括导向口11、连接板12，叶轮2包括前盖板21、工作叶片22和后盖板，连接板12与蜗壳7紧固连接，连接板12中央开口并连接导向口11，导向口11为减缩形且小口径的一端靠近叶轮2，

前盖板21和后盖板之间连接工作叶片22，后盖板中央位置与转子部件5固定，

连接板12朝向叶轮2的一侧表面上设置环形的迷宫槽121，前盖板21朝向连接板12

的端部设置迷宫嵌环211，迷宫嵌环211嵌入迷宫槽121内，迷宫嵌环211、迷宫槽121均以转子部件5中心线为轴线。

[0027] 如图1、2所示，导向口11汇集入口气流，平稳导入叶轮2轴向入口，喇叭状口能吸入更多气体，迷宫槽121和迷宫嵌环211配合，其间间隙是叶轮2出口处所连接的蜗壳7内的腔室与叶轮2进口位置的泄漏间隙，设置为迷宫型的通道，增加气体在间隙内的过流阻力，抑制出口处高压气体向叶轮2进口低压处的反流，减少流量损失。[0028] 导叶3包括进流环31、出流环32、导向叶33，进流环31和出流环32分别以转子部件5中心线为轴线，进流环31和出流环32之间设置以转子部件5中心线径向布置的若干导向叶33，导向叶33的出口安放角固定，导向叶33的进口安放角可调。

[0029] 如图3，5、6所示，导向叶33径向两端分别安装到进流环31和出流环32，出流环32处导向叶33安放角为出口安放角，其需要匹配蜗壳7的螺旋角，而进流环31处导向叶33的安放角为进口安放角，导向叶33的进口安放角需要匹配气流从叶轮2出口处的绝对速度的空间角，图5中，Cr为气体从叶轮2出口出流的径向流速，Cw为气体与叶轮2出口的相对速度，因为是叶轮叶片推动气体做功，所以，Cw的方向就是叶轮叶片的出口安放角β2，相对速度Cw结合叶轮2的圆周转速U成为气体从叶轮2出流的绝对速度C，绝对速度C与叶轮2出口切线的夹角即为气体出流的绝对速度方向 ，绝对速度C在圆周方向的投影速度Cu与圆周线速度U的乘积是叶轮2的轮缘功，在叶轮尺寸确定的情况下，其中的径向速度Cr取决与风机的流量Q，叶轮圆周线速度U取决于叶轮转速n，对于叶轮做功体系中的设计理论“相似理论”，两种工况中，Q1/Q2=Cr1/Cr2=U1/U2，所以，在这一基础设计理论下，气体在叶轮2出口的绝对速度出流方向 都是不变的，但是，在考虑气体具有可压缩性的情况下，需要综合考虑气体的状态方程： ，气体在风机进口以同一压力吸入，而大流量状态下叶轮2出口流速大，压力小，同一物质的量的气体团具有更大的体积，即，大流量状态下，气体的绝对速度与轮缘切线夹角 会相比于以相似理论换算得到的 大一些，所以，应当在大流量状态下调整导向叶33的进口安放角以适应叶轮2出口的气体绝对速度方向，如果不考虑气体的可压缩性，那么，在偏离设计工况，即偏离设计流量和转速下，叶轮2出口的气体与导叶3或者蜗壳7发生大角度撞击，损失机械能。应当注意，本申请分析出口流速变化时针对的叶轮2型式是前弯叶片式，对于后弯式的风机则角度分析时使用设计理论中的速度三角形另行分析，但由于后弯式叶片多使用在小流量场合，出流角度由于气体压缩性引起的变化较小，效率影响较小，不作讨论与设置导叶进口安放角调整结构亦可。

[0030] 导向叶33的进口安放角与转子部件5的转速互锁，当转子部件5的转速提升时，增大导向叶33的进口安放角。[0031] 以转子部件5的转速作为变化的依据，因为转子部件5转速提升意味着风机流量的提升基调，之后由于气体的可压缩性导致的出流绝对速度的角度变化则是微调。[0032] 导叶3还包括轮毂盘34、轮毂套35，轮毂套35转动安装到后壳4内壁上，轮毂套35外表面还通过轮毂盘34与进流环31端面固定，轮毂套35轴向沿转子部件5的轴向被限位，轮毂套35的停留角度随转子部件5的转速而变化。[0033] 如图3、4、6所示，出流环32为固定部件，在风机所有运行过程均不发生位置变化，进流环31则是在风机电机6转速变化时需要进行相应的角度调整，当进流环31和出流环32在圆周上相对转动一个角度后，其间设置的导向叶33进口安放角可以发生相应变化，可以让导向叶33在出口位置具有较大的刚性或者位置保持限制，这样就保证的出口安放角的不变。[0034] 转子部件5包括主轴51、固定套52、离心块53、滑动套54、轴向平移套55，主轴51转动安装在后壳4内壁上，主轴51一端与电机6传动连接，主轴51另一端与叶轮2连接，主轴51上分别套设固定套52和滑动套54，其中固定套52与主轴51相对固定，滑动套54与主轴54圆周传动并轴向滑动连接，滑动套54和固定套52均与离心块53通过连杆铰接，滑动套54外表面径向延伸并在外缘套设轴向平移套55，轴向平移套55外表面与轮毂套35内表面螺纹连接，滑动套54与轴向平移套55轴向嵌合限位且圆周转动接触。[0035] 如图3、4所示，主轴51转速变化时，离心块53具有不等的离心力，其牵引滑动套54沿主轴51表面轴向滑动，滑动套54轴向推动轴向平移套55处于不同的轴向位置上，轴向平移套55与轮毂套35螺纹啮合，推动轮毂套35转动一个角度，从而进流环31也能转动一个角度，实现进流环31相对于主轴51的圆周停留角度与主轴51转速的对应联动关系。[0036] 导向叶33靠近进流环31一侧处为分体滑片式。如图7、8所示，导向叶33的多个滑片可以是在结合面处设置滑动连接，像折叠扇一样依次叠放起来，叠放程度以进流环31的转动为依据，不同的叠放程度进流位置的接受气流的安放角渐变，这样的设置方式是处于不占用主轴51扭矩的考虑，如果是使用刚度较大的弹性导向片，进流环31在预期角度上停留时会受到弹性的反作用力期望回复的初始角度上，进流环31也具有回复到初始状态的趋势，这些因素会在滑动套54处为主轴51施加一个反作用的转矩，消耗一部分主轴51功率，而滑片折叠的导向叶33，不同折叠程度的导向叶33均不需要维持力，只需要变化时施力即可。[0037] 转子部件5与电机6的传动为带传动。带传动防止风机过载，尤其在前弯式叶片风机中防过载是必须要考虑的。[0038] 进口壳1进口端面设置滤网。防止吸入塑料袋杂物，撞击叶轮2叶片以及导叶3内叶片影响做功效率。[0039] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。[0040] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。