高效降噪轴流式通风机的优化设计

高效降噪轴流式通风机的优化设计

董明祥

浙江明新风机有限公司 浙江绍兴 312300

摘要：通风机作为应用广泛的输送气体的动力装置，既是国民经济中比重很大的能耗设备，也是人们生产和生活中重要的噪声污染源。开发气动效率高、噪声低、稳定运行的通风机产品，对降低能耗，保护环境，促进社会和谐发展具有十分重要的意义。本文具体阐述了高效降噪轴流式通风机的主要结构，并对主要结构进行了优化设计。

关键词：轴流风机、轮毂、叶轮、尾翼

一、背景技术

轴流式通风机广泛应用于石油、化工、冶金、矿山、电力、交通、 烟草等工业领域，也应用于采暖、通风、空气调节等民用设施。现有的轴流式通风机从实际应用看，低效率和高噪声仍是风机运行中的主要问题。随着节约能源和环保意识的提高，人们对提高风机效率和降低噪声的呼声越来越高，因此高效率、低噪声通风机具有重要的应用价值。

二、结构介绍

高效降噪轴流式通风机主要由机壳、叶轮、电机组成。

1、叶轮

叶轮是轴流风机最关键的部件之一，叶轮的质量直接影响到风机的工作效率、风机的寿命，以及风机的噪音。叶轮包括轮毂和风叶，其中风叶由叶柄与叶片组成，轮毂、风叶的叶柄主要起着传动、连接的作用，而叶片的形状直接关系到风机的各项性能指标。

1.1叶片

叶片是风机提供空气流动的关键部件，为提高风机运行效率、降低噪音、节约材料，并使风叶的制造方便，设计出一种尾翼能适合不同规格风筒的中空叶片。

中空叶片主体的尾部端面具有柳叶状的开口，且尾部端面为圆弧形，与所匹配的风筒内壁平行。尾翼固定在中空叶片主体的尾部端面的开口上，其包括导流片与连接块，尾翼的连接块垂直连接在导流片靠近中空叶片主体的一侧。

由于尾翼的导流片直接紧靠在中空叶片主体的尾部，加上中空叶片主体尾部的圆弧形，使尾翼的导流片能呈随中空叶片主体的尾部的圆弧形，也就是尾翼的导流片与中空叶片主体的尾部平行，只要将中空叶片主体的尾部制作成与对应风筒内侧平行，就可保证尾翼的导流片与对应风筒内侧平行。因此，尾翼能适合不同规格大小的风筒，降低了风机的整体制造成本。

1.2叶柄

叶柄是叶片与轮毂的连接件，主要包括叶柄杆体和定位套。定位套分为上定位套和下定位套二个半体，且相互连接构成一个圆环状，圆环状的定位套的内径与叶柄杆体的直径相等，通过定位套的二个半体连接到叶柄杆体的一端，就可以形成与轮毂内安装孔相匹配的叶柄连接轮毂的结构。叶柄杆体上一圈定位槽与圆环状的定位套的内周壁上一圈定位凸楞的设置，保证了叶柄杆体与定位套轴向固定，这样，在选用叶柄杆体时，可直接采用直径较小，保证其直径可直接穿入叶片的圆柱形钢材。采用该种结构的叶柄，可节约钢材40%以上，综合制造价格也可下降40%以上。

一个定位套的连接面上设有定位柱、另一个定位套的连接面上设有定位孔，且定位柱落入定位孔中的结构，使上、下定位套定位简单，可方便叶柄装配到轮毂中去。

1.3轮毂

轮毂主要包括轮毂主体、轴套、外罩、密封件。

轮毂主体上具有固定轴套的套孔，轴套整体为“T”形结构并通过螺栓与轮毂主体配合在一起，该轴套通过键方式与电机的旋转轴配合在一起。外罩为硬质金属或者塑料件，其通过螺栓覆盖在轮毂主体上，避免外界雨水进入轮毂主体内。外罩包括两个相互配合在一起的半外罩件，两个半外罩件之间具有密封件密封件纵截面成“8”字形，中间横向设置有多个加强筋，端头位置与密封件的中间位置密封配合。半外罩件的端头通过作用力挤压弹性的中空的密封件从而起到密封的效果，当风机需要维修时，将其中一个半外罩件取出无需将整个外罩取出。

外罩的表面为多道成螺旋状的半圆弧形或者半椭圆形的排水凹槽，这样灰尘不易结团铺设在外罩外表面上，当下雨时，易将灰尘冲刷掉，为了提高冲刷的效果，将排水凹槽从上到下的宽度设计成逐渐增大的形状。

2、机壳

机壳为分体式构成，由两个相同的风机壳体组成，且壳体之间采用可拆卸连接件进行可拆卸连接，从而便于壳体之间快速安装与拆卸，进一步的便于对壳体内部的扇叶与电机进行快速拆卸维修的作用，提高了风机外壳使用的灵活性。

三、工作原理

当叶轮在原动机驱动下旋转时，气体通过进气室沿轴向进入叶轮，叶轮通过叶片将机械能传递给气体，气体在叶轮中获得能量后流入导叶；进入导叶的气流除了轴向运动外，还有旋转运动；导叶将旋转的气流整流为轴向运动，将旋转运动的能量转换为压力能；随后气流通过扩压器和导流器后其动能进一步转换为压力能，并且气流均匀的流出风机，进入管路，与此同时风机进口处气体不断地被吸入，只要叶轮旋转不停，气体就会源源不断地被压出和吸入，实现了气体的输送。

四、有益效果

毂体靠近电机的端面，自轴套连接处至毂体周边向远离电机方向倾斜，使通风机的轮毂具有良好的流线，减小通风 机工作时轮毂对气流的阻力，这样不但能节约能耗，而且还能降低噪音，同时还保证了通风机结构简单、加工方便等特点。

将叶片设计为中空叶片，且尾翼的导流片与中空叶片主体的尾部平行，使尾翼能适合不同规格大小的风筒，降低了风机的整体制造成本。

通过将轮毂外罩设置为两个半外罩，并通过“8”字形密封件紧密连接，同时将外表面设置为多道螺旋形状的排水凹槽，起到防尘防漏的效果。

五、总结

轴流式通风机的应用十分广泛，本文通过优化轴流式通风机的结构，提高了风机效率，降低了噪声，使高效降噪轴流式通风机具有更好的应用优势，对于风机行业的进一步创新具有重要的意义。

参考文献

1. 吴秉礼 高延福. 空气冷却轴流通风机[M]. 哈尔滨工业大学出版社, 2007.

2. 呼和. 对旋式轴流风机优化设计[D]. 内蒙古工业大学, 2015.