[发明专利]低比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列

说明书

本发明公开了一种低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0.57～0.81,分流叶片轮毂曲线与主叶片轮毂曲线的长度的比值为0.61～0.86，主叶片包角为46°～85°且入口安装角为30°～45°，主叶片和分流叶片出口安装角为39°～55°且出口前倾角‑12°～31°，出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.033～0.057，与传统叶轮相比，上述叶轮的气动性能得到大幅度提升，设计点绝热效率可达93％，变负荷宽范围宽、载荷波动小，转子运转更加安全、稳定，解决了小流量、大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，具体涉及一种低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，因此对于小流量、大压比叶轮往往转速高于气浮轴承最高转速的约束，需要采用低比转速设计方案进一步降低离心叶轮的转速、提高离心叶轮的体积、降低叶栅的通流能力，使叶轮强度和加工工艺更加符合鼓风机工况要求。

现有离心叶轮设计技术，针对小流量、大压比工况设计低比转速离心叶轮会增加叶栅内的摩擦损失和载荷波动，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。如何针对小流量、大压比工况设计高效率低比转速离心叶轮，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低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：

一种低比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列，所述低比转速高效鼓风机三元流曲面离心叶轮系列的离心叶轮包括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0.81且大于等于0.57，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0.86且大于等于0.61。

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0.85且大于等于0.6。

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％～66％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0.63～0.87。

所述主叶片1的包角为46°～85°。

所述主叶片1入口安装角为30°～45°。

所述主叶片1和分流叶片2出口安装角为39°～55°。

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-12°～31°。

所述离心叶轮出口叶片宽度与叶轮最大外径比值为0.033～0.057。

所述离心叶轮的子午面上轮缘曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮缘出口处角度为75°～92°，所述离心叶轮的子午面上轮毂曲线与水平轴所成夹角由前缘至尾缘逐渐增大，轮毂出口处角度为75°～100°。