本發(fā)明涉及離心風(fēng)機
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種型線可調(diào)節(jié)的風(fēng)機蝸殼。
背景技術(shù)：
：離心風(fēng)機被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通以及各種通風(fēng)換氣場所。蝸殼是離心風(fēng)機的重要組成部件，離開葉輪的氣流必須經(jīng)過蝸殼的收集及擴壓，才能進行輸送；合適的蝸殼型線設(shè)計可以降低氣流在蝸殼中的損失，提升離心風(fēng)機氣動性能。為方便加工，離心風(fēng)機的蝸殼截面一般為矩形，所以蝸殼型線直接決定了蝸殼的形狀，是離心風(fēng)機蝸殼設(shè)計的關(guān)鍵。然而，受風(fēng)機具體運行環(huán)境的影響，蝸殼型線的設(shè)計理論不能滿足工程上的需求，往往還需要輔助以大量的氣動性能實驗，才能設(shè)計出最優(yōu)的蝸殼型線?？紤]到蝸殼型線是一段自由度較高的曲線，參數(shù)眾多，且各參數(shù)對不同風(fēng)機、不同工況下性能的影響規(guī)律可能大相徑庭，試驗人員往往需要制作大量的蝸殼樣品進行比對試驗才能從中選優(yōu)，這將使得整個設(shè)計、優(yōu)化的周期較長，樣品加工量較大。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種型線可調(diào)節(jié)的風(fēng)機蝸殼，其環(huán)壁型線形狀可以在一定范圍內(nèi)任意變動，利用它可以快速實現(xiàn)所設(shè)計的型線形狀并測試其氣動性能，將大幅減少試驗樣品的制作數(shù)量，降低成本，縮短設(shè)計時間。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種型線可調(diào)節(jié)的風(fēng)機蝸殼，其包括軌道底座、前蓋板、固定支架以及分段式可伸縮的環(huán)壁，所述環(huán)壁位于所述前蓋板、后蓋板之間，為實現(xiàn)蝸殼形狀的可調(diào)節(jié)，三者相互分離設(shè)置，所述固定支架與所述軌道底座、前蓋板分別相互固定連接，以壓緊兩者之間的分段式可伸縮環(huán)壁。所述軌道底座的截面為矩形，且具有一定厚度，中部設(shè)有用于安裝電機的電機孔；所述電機孔的外周均勻分布有多個不同長度的徑向軌道，所述環(huán)壁的控制節(jié)點沿所述徑向軌道實現(xiàn)徑向位置的改變。所述徑向軌道均由限位通孔和定位滑槽組成，所述定位滑槽的長度大于所述限位通孔的長度。隨著位置角的增大，所述徑向軌道長度也逐漸增大。每個所述徑向軌道一側(cè)均標(biāo)有表示所述環(huán)壁控制節(jié)點距離軸心的距離的刻度線。所述前蓋板的尺寸和厚度均與軌道底座相同，所述前蓋板的中部設(shè)有與所述徑向軌道的電機孔相對應(yīng)的圓形孔，且所述圓形孔的直徑大于所述電機孔的直徑，所述圓形孔用以安裝離心風(fēng)機的集流器。所述固定支架包括立體方框結(jié)構(gòu)，其尺寸與所述軌道底座和所述前蓋板的尺寸分別對應(yīng)，所述固定支架分別通過螺栓鎖緊所述軌道底座和所述前蓋板，使兩者共同壓緊之間的分段式可伸縮環(huán)壁。所述環(huán)壁包括多個環(huán)壁單元、多個控制節(jié)點、一個蝸舌端隔板、一個可替換的蝸舌、一個環(huán)壁末端隔板和兩塊用于密封型線首尾處的出口密封塊，多個所述環(huán)壁單元和控制節(jié)點依次相互連接。所述蝸舌為可替換部件，和環(huán)壁上第一個控制節(jié)點直接相連，試驗測試中可以通過沿軌道改變該環(huán)壁控制節(jié)點的徑向位置來對蝸舌和葉輪之間的間隙進行調(diào)節(jié)。所述蝸舌端隔板和環(huán)壁末端隔板分別位于蝸殼出口兩側(cè)，出口端的兩側(cè)各設(shè)有一個控制節(jié)點，所述控制節(jié)點在所述軌道底座的水平軌道上移動，用于控制所述蝸舌端隔板和環(huán)壁末端隔板的角度和蝸殼出口的位置。所述環(huán)壁單元包括兩個主隔板、一個副隔板、兩條連接桿以及鎖緊螺釘；所述副隔板的兩端分別與兩個所述主隔板連接，三個隔板相互重疊設(shè)置且重疊寬度可調(diào)整，使三個隔板的拼接長度可在一定范圍內(nèi)改變；所述主隔板和副隔板的上下兩端邊緣分別設(shè)有相互咬合的凸起和凹槽，使得三塊隔板在厚度方向被限制后只能沿著拼接長度方向相對滑動；兩條所述連接桿相互交叉地連接在兩個所述主隔板上，所述鎖緊螺釘位于兩條所述連接桿的中間交叉處，用于限制所述隔板和連接桿厚度方向的相對位置。當(dāng)環(huán)壁單元長度變化時，所述連接桿兩端的凸緣會在主隔板的滑槽中滑動，兩個所述連接桿間的角度隨之改變，動態(tài)地維持環(huán)壁單元中三塊隔板間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。所述連接桿上設(shè)有用于限制兩個所述連接桿間轉(zhuǎn)動角度的限位柱，從而限制兩個所述主隔板之間所能拉伸的最遠(yuǎn)距離，避免三塊隔板之間相互脫離。所述環(huán)壁單元的兩側(cè)均設(shè)有軸套，裝配時套在對應(yīng)的所述控制節(jié)點的節(jié)點軸上。所述控制節(jié)點包括節(jié)點主體、節(jié)點端蓋和節(jié)點軸；所述節(jié)點軸位于所述節(jié)點主體和所述節(jié)點端蓋之間，且通過螺釘固定。裝配時，控制節(jié)點連同限位滑塊一起在軌道底盤上的定位滑槽中移動，鎖緊滑塊從軌道底座的底部將控制節(jié)點、限位滑塊以及軌道底盤通過兩顆螺釘鎖緊在一起，控制螺釘?shù)逆i緊程度使控制節(jié)點在不松動的前提下可沿著定位滑槽移動。此外，在長度較長的軌道中，所述限位滑塊中還包含一塊密封拉板，在控制節(jié)點移動到較遠(yuǎn)位置時拉出，對軌道進行密封。環(huán)壁單元和控制節(jié)點依次相連，一系列首尾相接的環(huán)壁單元內(nèi)側(cè)壁面構(gòu)成了一段折線型線，近似了真實狀態(tài)下的曲線型線。當(dāng)控制節(jié)點沿軌道移動時，每一段環(huán)壁單元會隨著其兩端控制節(jié)點的移動對自身的長度和角度進行調(diào)整，進而完成整個蝸殼形狀的改變。所述控制節(jié)點和所述軌道底座上均有刻度線，使得每個控制節(jié)點在各自軌道上的位置可以被精確控制，從而達到準(zhǔn)確調(diào)節(jié)蝸殼型線的目的。對中低壓風(fēng)機而言，蝸殼內(nèi)部氣壓并不高，故本發(fā)明采用壓緊的方式對分段式可伸縮環(huán)壁與軌道底座和前蓋板之間實施密封。所述環(huán)壁與所述軌道底座、環(huán)壁和前蓋板之間均設(shè)有密封橡膠層，以增強蝸殼的密封。本發(fā)明所有零部件均采用鋁合金材料通過精密加工手段制作，以保證各零部件間的配合關(guān)系和相對運動?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明用于離心風(fēng)機蝸殼的設(shè)計和優(yōu)化階段，其分段式可伸縮環(huán)壁以折線型線的形式快速近似的實現(xiàn)各種型線形狀，縮短了打樣時間；同時本發(fā)明多控制節(jié)點的設(shè)計可以實現(xiàn)蝸殼型線在設(shè)計范圍內(nèi)的高自由度的變動，在找到最優(yōu)折線型線形狀后，再反推出對應(yīng)的最優(yōu)曲線型線，避免了以往重復(fù)、多次的打樣過程。在離心風(fēng)機蝸殼的設(shè)計和優(yōu)化中，使用本發(fā)明可以為研究機構(gòu)和企業(yè)節(jié)約研發(fā)成本，為研究人員尋求蝸殼型線對風(fēng)機性能的影響規(guī)律提供捷徑。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例的設(shè)計示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的三維造型圖；圖3是本發(fā)明實施例的正視圖和側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明實施例的軌道底座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例的軌道的截面尺寸示意圖；圖6是本發(fā)明實施例的分段式可伸縮環(huán)壁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實施例的環(huán)壁隔板單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實施例的環(huán)壁隔板單元的截面尺寸示意圖；圖9是本發(fā)明實施例的環(huán)壁隔板單元不同長度下的形態(tài)示意圖；圖10是本發(fā)明實施例的控制節(jié)點及其和軌道間連接關(guān)系的示意圖；圖11是本發(fā)明實施例的分段式可伸縮環(huán)壁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明實施例的安裝了葉輪等部件后從前方觀察的三維造型圖；圖13是本發(fā)明實施例的安裝了葉輪等部件后從出口方向觀察的三維造型圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明在實際的蝸殼型線上以一定間隔選取控制點，然后將相鄰控制點用線段兩兩連接，用生成的這一系列線段來近似描述蝸殼型線。可見當(dāng)控制節(jié)點越多、越密集，每段線段的長度就越短，所描述出的折線型線也就越接近實際型線，但為了實現(xiàn)型線的任意變動，減小了型線控制點的數(shù)量，相鄰控制節(jié)點之間的位置夾角Δθ＝10～15°。當(dāng)相鄰控制點的位置夾角Δθ＝15°時，折線型線已經(jīng)十分趨近于實際型線。如圖1所示，取蝸舌位置對應(yīng)的第一個控制點作為型線的起點，其位置角度一般取θ1＝45°～90°，則位置角θ2＝360°的控制點則為型線的終點，相鄰控制節(jié)點之間的位置夾角Δθ＝10～15°，θ1和Δθ共同決定了控制節(jié)點的個數(shù)。圖1(I)中的M為型線控制點，徑向線N表示控制點移動軌跡，曲線P表示控制點最大移動范圍，θ表示位置角，D2表示葉輪外徑，圖1(I)中的A處放大圖如圖1(II)所示。用折線型線近似實際型線之后，就可以通過調(diào)節(jié)每個控制點的位置來調(diào)節(jié)整段蝸殼型線形狀。進一步的，為使控制節(jié)點的位置可以被精確調(diào)節(jié)，本發(fā)明限制了每個控制節(jié)點的自由度，使其只能沿著徑向進行位置的改變。在控制點沿徑向進行移動的同時，相鄰節(jié)點間的距離必然發(fā)生改變，所以需要讓相鄰節(jié)點間的環(huán)壁段的結(jié)構(gòu)具有可伸縮性，本發(fā)明利用三塊板的相互重疊達到此目的，具體結(jié)構(gòu)將結(jié)合實施例進行介紹。然而，相鄰節(jié)點間的環(huán)壁段的可伸縮性是有限度的，這使得型線控制點不可能也不需要無限向外延伸，只需要在一定的范圍內(nèi)進行移動即可，本發(fā)明所設(shè)計的控制點最大移動范圍由以下螺旋線方程確定：Rθ＝0.5·D2·e0.001659·θ其中D2為本發(fā)明所匹配葉輪的外徑。圖2至圖13為本發(fā)明一種型線可調(diào)節(jié)的風(fēng)機蝸殼的一種實施例，一款為外徑D2＝270mm,葉輪高度b＝100mm的多翼離心葉輪所設(shè)計的型線可調(diào)節(jié)風(fēng)機蝸殼。圖2為本發(fā)明的三維造型圖。為了實現(xiàn)蝸殼型線形狀的可變，必須將蝸殼環(huán)壁和蝸殼前、后蓋板分離開來；同時由于環(huán)壁需要和前后蓋板保持相對的移動，無法進行嚴(yán)格的固定，需要一定的外力使前后蓋板將環(huán)壁壓緊，從而保持蝸殼的總體穩(wěn)定和基本密封。故一種型線可調(diào)節(jié)風(fēng)機蝸殼被分為軌道底座1、前蓋板2、固定支架3以及分段式可伸縮環(huán)壁4。固定支架3和軌道底座1和前蓋板2之間通過四周的螺栓鎖緊，以壓緊兩者之間的分段式可伸縮環(huán)壁4。圖3的(I)、(II)為本發(fā)明的正視圖和側(cè)視圖，同時也示出了本發(fā)明的總體尺寸，長度LA和寬度LB沒有定值，均結(jié)合實際設(shè)計，以包含所有其他結(jié)構(gòu)在其框架內(nèi)為準(zhǔn)。高度B為軌道底座1和前蓋板2之間的距離，也就是分段式可伸縮環(huán)壁4的總體高度，由匹配葉輪的高度b所決定，B＝1.2～1.5b，以保證葉輪和軌道底座1和前蓋板2之間具有一定的間隙，本實施例中B＝1.4b＝140mm。圖4所示，為軌道底座1的結(jié)構(gòu)示意圖。主要包括水平軌道11、徑向軌道12、軌道刻度13，進一步還包括用于安置電機的電機孔位14、用于固定電機的螺釘孔15以及用于和固定支架3連接的孔16。徑向軌道12圍繞電機孔位14均勻分布，對應(yīng)圖1中所示控制點移動軌跡，本實施例中的徑向軌道的設(shè)計參數(shù)則選取θ1＝45°，θ2＝360°，Δθ＝15°，共有21個徑向軌道12。水平軌道11和徑向軌道12均由長度較短的限位通孔和長度較長的定位滑槽組成。軌道截面及尺寸如圖5所示，t為軌道底座1的總厚度，可依據(jù)結(jié)構(gòu)強度確定，本實施例中t＝6mm；所述定位滑槽的深度t1＝0.5t＝3mm。寬度s1＝12mm；所述限位通孔貫穿整個軌道底座1，寬度s2＝8mm。限位通孔限制了控制節(jié)點的移動范圍，其靠近軸心的近端和軸心的距離Rmin＝0.5D2，遠(yuǎn)離軸心的遠(yuǎn)端的距離Rmax＝Rθ+0.2b+s。其中Rθ為如圖1設(shè)計中確定的型線控制點的最大調(diào)節(jié)范圍；0.2b為實際控制節(jié)點42的長度，以確保其和軌道底座1的相互垂直；s為環(huán)壁單元41隔板的厚度，本實施例中s＝7mm。本實施例中21個徑向軌道12依照位置角由小至大編號為1-21，其近端和遠(yuǎn)端距離如下表：節(jié)點編號Rmin/mmRmax/mm節(jié)點編號Rmin/mmRmax/mm1135.00175.1312135.00222.092135.00178.8913135.00227.033135.00182.7414135.00232.094135.00186.6915135.00237.285135.00190.7416135.00242.616135.00194.8917135.00248.077135.00199.1418135.00253.668135.00203.5119135.00259.409135.00207.9820135.00265.2810135.00212.5721135.00271.3111135.00217.27———圖6為分段式可伸縮環(huán)壁的結(jié)構(gòu)示意圖，對應(yīng)圖1中的設(shè)計，其主要由一系列環(huán)壁單元41和控制節(jié)點42相互連接而成，此外還包含一段蝸舌端隔板43、一個可替換的蝸舌44、一段環(huán)壁末端隔板45、以及兩塊用于型線首尾處密封的出口密封塊46。上述各部件的高度均和分段式可伸縮環(huán)壁4的總體高度相等。蝸舌的形狀和其與葉輪之間的間隙是影響離心風(fēng)機氣動性能和運行噪聲的關(guān)鍵部件，故本發(fā)明中蝸舌44被設(shè)計為可替換部件；進一步，蝸舌44和環(huán)壁第一個控制點42-1直接相連，試驗測試中可以通過調(diào)節(jié)環(huán)壁第一個控制點42-1的位置來對蝸舌和葉輪之前的間隙進行調(diào)節(jié)。所述蝸舌端隔板43和環(huán)壁末端隔板45則構(gòu)成了完整蝸殼形狀中出口左右兩側(cè)的形狀。出口處兩側(cè)各有一個控制節(jié)點42在軌道底座的水平軌道11上移動，控制著蝸舌端隔板43和環(huán)壁末端隔板45的角度和蝸殼出口的位置。圖7中的(I)(II)為本發(fā)明環(huán)壁單元的結(jié)構(gòu)示意圖。環(huán)壁單元41和控制節(jié)點42是分段式可伸縮環(huán)壁實現(xiàn)型線最為關(guān)鍵的兩個部件。環(huán)壁單元41由兩塊主隔板411、一塊副隔板412、兩條連接桿413以及鎖緊螺釘414組成。如圖7(I)所示，副隔板412將相對的兩塊主隔板411相連接，對三塊隔板重疊的寬度進行調(diào)整，使三塊隔板的總長度可在一定范圍內(nèi)改變。如圖7(II)所示，在三個隔板的背部，兩條連接桿413相互交叉構(gòu)成環(huán)壁單元41的骨架，鎖緊螺釘414將上述部件鎖緊在一起，隔板上下兩端邊緣的凸起和凹槽相互咬合，使得三塊隔板只能沿著長度方向相對滑動。當(dāng)環(huán)壁單元41長度變化時，連接桿兩端的凸緣415會在主隔板背面的滑槽417中滑動，兩個連接桿413間的角度隨之改變，動態(tài)地維持環(huán)壁單元41中三塊隔板間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。連接桿413上設(shè)有限位柱416，用于限制兩個連接桿413間轉(zhuǎn)動的角度，從而限制了兩塊主隔板之間所能拉伸的最遠(yuǎn)距離，避免三塊隔板之間相互脫離。環(huán)壁單元41的兩側(cè)有軸套418，裝配時套在對應(yīng)控制節(jié)點42的節(jié)點軸423上。圖8為本發(fā)明環(huán)壁單元的截面示意圖，可見三塊隔板的相對位置，主隔板411的寬度La＝0.13D2＝17.5mm，副隔板412的寬度Lb＝2La＝35mm，整個隔板單元寬度L的調(diào)節(jié)范圍為1倍Lb-1.9倍Lb，這個調(diào)節(jié)范圍配合軌道底座1上徑向軌道12的設(shè)計，使分段式可伸縮型線不僅可以滿足所有漸擴型型線的變化需求，還可以調(diào)整出部分異型的型線形狀。s為環(huán)壁單元41三塊隔板的總厚度，本實施例中s＝7mm。圖9示出了三種不同長度下環(huán)壁單元41的形態(tài)，分別為圖(I)所示的完全收縮狀態(tài)；圖(II)所示的中間狀態(tài)；圖(III)所示的完全伸長狀態(tài)。圖10為本發(fā)明實施例的控制節(jié)點及其和軌道間連接關(guān)系的示意圖?？刂乒?jié)點42包含節(jié)點主體421、節(jié)點端蓋422和節(jié)點軸423，總體高度為B，本實施例中B＝140mm。節(jié)點主體421和節(jié)點端蓋422通過螺釘連接將節(jié)點軸423固定在兩者之間。進一步，控制節(jié)點42連同限位滑塊52一起在軌道底盤1上的滑槽中移動，鎖緊滑塊51則從軌道底座1的底部將控制節(jié)點41、限位滑塊52以及軌道底盤1通過兩顆螺釘鎖緊在一起，控制鎖緊的程度使得控制節(jié)點42在不松動的前提下可以沿著滑槽移動。此外，在長度較長的軌道中，所述限位滑塊52中還包含一塊密封拉板53，在控制節(jié)點42移動到較遠(yuǎn)位置時拉出，對軌道進行密封。圖11是本發(fā)明分段式可伸縮環(huán)壁中間一段的正視圖?？梢姯h(huán)壁單元41和控制節(jié)點42依次相連，一系列首尾相連的環(huán)壁單元41的內(nèi)側(cè)壁面構(gòu)成了圖1設(shè)計示意圖中所示的折線型線，近似了曲線型線，見圖中虛線所示?？刂乒?jié)點42和軌道底座1上均有刻度線，使得每個控制節(jié)點42在各自軌道上的位置可以被精確控制，從而達到準(zhǔn)確調(diào)節(jié)蝸殼型線形狀的目的。圖12、13為本發(fā)明安裝了葉輪等部件后的三維造型圖。本發(fā)明為一種型線可調(diào)節(jié)風(fēng)機蝸殼，在所有結(jié)構(gòu)鎖緊后，可以在蝸殼內(nèi)安裝外徑D2等于或小于設(shè)計外徑270mm、葉輪高度等于或小于140mm的離心葉輪用于進行蝸殼型線尋優(yōu)的試驗測試，試驗時只需將蝸殼出口和氣動性能測量臺連接即可。本發(fā)明的實施例的裝配過程如下：(1)固定軌道底座；(2)將控制節(jié)點的節(jié)點主體安裝到軌道底座的對應(yīng)軌道中，將鎖緊滑塊從軌道底座底部對齊節(jié)點主體并通過螺釘將其限定在軌道中，控制螺釘?shù)逆i緊程度使控制節(jié)點在不松動的前提下可以沿著滑槽移動；(3)將每個環(huán)壁單元分別進行組裝，其背面鎖緊螺母擰緊到三塊隔板在不松動的前提下可以保持平行的相對滑動；(4)調(diào)整同一個控制節(jié)點兩側(cè)環(huán)壁單元的軸套位置，然后插入節(jié)點軸，最后擰緊控制節(jié)點頂部的螺釘鎖緊控制節(jié)點端蓋。依次可以完成整個分段式可伸縮環(huán)壁的安裝；(5)將外支架通過螺栓固定在軌道底座上；(6)安裝前蓋板，并用螺栓固定在外支架上，壓緊、固定整段分段式可伸縮環(huán)壁。本發(fā)明的實施例在使用時必須完成如下操作：(1)在預(yù)留的電機孔位安裝電機并密封；(2)安裝測試用葉輪；(3)安裝集流器。本發(fā)明在使用時進行如下操作來實現(xiàn)蝸殼型線的調(diào)節(jié)：(1)松開并卸下前蓋板；(2)滑動所有需要調(diào)節(jié)的控制節(jié)點至指定位置；(3)重新安裝前蓋板，壓緊、固定調(diào)節(jié)后的分段式可伸縮環(huán)壁。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3