[发明专利]高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列

说明书

本发明公开了一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列，该系列中的离心叶轮包括6～10个叶片组，分流叶片轮缘曲线与主叶片轮缘曲线的长度的比值为0.59～0.77,分流叶片轮毂曲线与主叶片轮毂曲线的长度的比值为0.63～0.83，主叶片包角为57°～90°且入口安装角为25°～42°，主叶片和分流叶片出口安装角为25°～37°且出口前倾角8°～40°，出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.06～0.08，与传统叶轮相比，上述叶轮的气动性能得到大幅度提升，设计点绝热效率可以达到94％，且高效率变负荷宽、载荷波动小，转子运转更加安全、稳定，解决了大流量、小压比离心叶轮设计时与气浮轴承的匹配问题。

技术领域

本发明涉及气体压缩技术领域，具体涉及一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列。

背景技术

每年鼓风机、压缩机、泵等设备的用电量约占当年发电量的三分之一，提高上述设备的能效，将直接降低企业用电支出和碳排放指标。在化工、污水处理、水泥等领域，罗茨风机应用十分广泛，由于其能效低、噪声大、存在油污染，已不能满足国家节能减排及用户的使用需求。气浮直驱鼓风机具有能效高、近零摩擦、无油润滑、体积小等优点，被认为是替换传统罗茨风机的下一代高性能设备。

然而，气浮轴承的工作特性要求离心叶轮工作转速满足在1.6万转每分钟至12万转每分钟的范围内，对于大流量、小压比叶轮设计时，设计转速往往低于气浮轴承最低转速的约束，因此需要采用提高比转速的方案适当提升离心叶轮的工作转速。同时达到相同压比，采用高比转速设计可以提升叶栅的通流能力、降低离心叶轮的轮盘尺寸，使整机结构更加紧凑，提高设备加工的经济性，降低设备使用时对空间的要求。

现有离心叶轮设计技术，针对大流量、小压比工况采用相对较高转速设计离心叶轮时会增加叶栅内的旋涡损失和载荷波动，降低了叶栅的通流效率和转子稳定性，增大了轴承系统发生损坏或整机事故的概率。如何针对大流量、小压比工况设计高效率高比转速离心叶轮，使之达到气浮轴承使用范围，满足气动及强度和转子稳定性的要求，成为气浮直驱鼓风机企业亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列，所述高比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列中的离心叶轮包括6至10个叶片组，每一叶片组包括一个主叶片1和一个分流叶片2，所述分流叶片2的轮缘曲线长度与主叶片1的轮缘曲线长度的比值小于等于0.77且大于等于0.59，所述分流叶片2的轮毂曲线长度与主叶片1的轮毂曲线长度的比值小于等于0.83且大于等于0.63。

所述离心叶轮的子午面上分流叶片2的轮缘曲线长度与其轮毂曲线的长度比值小于等于0.66且大于等于0.42。

所述离心叶轮由叶片前缘至叶片尾缘正交通流面积(不考虑叶片影响)先增大后减小，最大正交通流面积在40％～60％相对位置处，最小面积位于尾缘出口且最小通流面积与最大通流面积比值范围为0.61～0.86。

所述主叶片1的包角为57°～90°。

所述主叶片1入口安装角为25°～42°。

所述主叶片1和分流叶片2出口安装角为25°～37°。

所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线和轮缘曲线为贝塞尔曲线或beta样条曲线。

所述离心叶轮的主叶片1和分流叶片2出口前倾角8°～40°。

所述离心叶轮出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.06～0.08。