專利名稱：全流線型靜葉可調(diào)節(jié)能風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種軸流風(fēng)機(jī)，特別是適用于礦山井下通風(fēng)的低壓軸流風(fēng)機(jī)。
我國(guó)金屬礦山，在七十年代以前，主扇風(fēng)機(jī)基本上采用煤礦70B2系列，該系列風(fēng)機(jī)屬于高壓結(jié)構(gòu)，與我國(guó)金屬礦山的低風(fēng)阻狀況不相匹配，尤其是分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)和多級(jí)站的出現(xiàn)。要求有一種風(fēng)壓低、效率高、重量輕、調(diào)節(jié)靈活的風(fēng)機(jī)。八十年代初，有兩種新設(shè)計(jì)的礦用低壓軸流風(fēng)機(jī)，一種是在工廠通風(fēng)用的30K4型軸流風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的KFT系列風(fēng)機(jī)，爾后發(fā)展成K系列風(fēng)機(jī)并推廣到全國(guó)；一種是將紡織廠用的50A型軸流風(fēng)機(jī)改為直接傳動(dòng)的礦用50A系列風(fēng)機(jī)。這兩種風(fēng)機(jī)都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、安裝方便等特點(diǎn)。1989年武漢安全環(huán)保研究院研制出FS系列風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本上與K系列風(fēng)機(jī)相同，主要特點(diǎn)是增加了一個(gè)穩(wěn)流環(huán)，消除了軸流式風(fēng)機(jī)性能曲線上通常存在的駝峰，解決了軸流風(fēng)機(jī)在高阻區(qū)出現(xiàn)的喘振現(xiàn)象。
上述風(fēng)機(jī)盡管具有很多優(yōu)點(diǎn)，但隨著實(shí)踐的深入和要求的提高，人們感它們尚有許多不足之處。一是氣動(dòng)結(jié)構(gòu)有待改進(jìn)，機(jī)內(nèi)風(fēng)壓損失較大，例如電機(jī)及其支座的正面阻力大，最多時(shí)風(fēng)壓損失達(dá)風(fēng)機(jī)全壓的20％，二是它們都是按有限的規(guī)格來(lái)生產(chǎn)，用戶只能在廠家提供的風(fēng)機(jī)性能曲線上來(lái)選型，很難保證工況點(diǎn)正好處于風(fēng)機(jī)的高效區(qū)，因此運(yùn)行中的實(shí)際效率往往比風(fēng)機(jī)可以達(dá)到的效率低很多。第三，上述風(fēng)機(jī)只能在停機(jī)后通過(guò)改變動(dòng)葉的安裝角度來(lái)調(diào)節(jié)工況，不能隨時(shí)適應(yīng)井下由于作業(yè)情況變化而通風(fēng)也應(yīng)隨之變化的要求，特別是不能滿足象多級(jí)機(jī)站這種通風(fēng)設(shè)計(jì)的要求。盡管有些礦山采用調(diào)速電機(jī)的辦法來(lái)調(diào)節(jié)工況，國(guó)外一些新型風(fēng)機(jī)也可在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)節(jié)動(dòng)葉角度。但其裝置都比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴，不易推廣。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種機(jī)內(nèi)風(fēng)壓損失小，并在不停機(jī)的情況下可以隨時(shí)調(diào)節(jié)工況點(diǎn)的高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。同時(shí)要使風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)成全流線型靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，它是將風(fēng)機(jī)內(nèi)筒體、前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉全部設(shè)計(jì)成流線形，將電機(jī)通過(guò)本身的凸緣固定在呈流線體形的內(nèi)筒體內(nèi)，內(nèi)筒體由呈放射狀均布的流線形后導(dǎo)葉支撐在外筒體上。這種風(fēng)機(jī)迎風(fēng)面全部為流線形設(shè)計(jì)，大大降低了阻力系數(shù)，減少了機(jī)內(nèi)風(fēng)壓損失。還通過(guò)設(shè)置的調(diào)節(jié)系統(tǒng)和連動(dòng)裝置在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中調(diào)節(jié)前導(dǎo)葉的偏轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)不停風(fēng)機(jī)即可通過(guò)手控、遙控或自控隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，達(dá)到節(jié)約通風(fēng)電耗和提高通風(fēng)效率的目的。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。



圖1為本實(shí)用新型主視圖。
本實(shí)用新型的礦用全流線型靜葉可調(diào)節(jié)能風(fēng)機(jī)由外筒體7、內(nèi)筒體10、動(dòng)葉11、前導(dǎo)葉4、后導(dǎo)葉8、電機(jī)9、集風(fēng)器5、機(jī)座6和環(huán)形分流器2等構(gòu)成，電機(jī)9帶凸緣而不帶機(jī)座，通過(guò)凸緣固定在風(fēng)機(jī)的內(nèi)筒體內(nèi)，內(nèi)筒體直徑與風(fēng)機(jī)的輪轂直徑一致，內(nèi)筒體利用呈放射狀分布的流線形后導(dǎo)葉支撐在風(fēng)機(jī)的外筒體上。電線埋在后導(dǎo)葉中，不使外露。內(nèi)筒體前后兩端均安裝流線形罩3，使之成為全流線體型結(jié)構(gòu)。前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉都是靜葉，但前導(dǎo)葉制成可調(diào)節(jié)的，它們都是流線體型。動(dòng)葉11在停機(jī)后可以調(diào)節(jié)安裝角度，它是用高強(qiáng)度鑄鋁合金制造，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后仍能保持規(guī)整的外形。如果用戶不需要靜葉可調(diào)的風(fēng)機(jī)。本設(shè)計(jì)即可將風(fēng)機(jī)動(dòng)葉11之后的部分去掉，將前導(dǎo)葉4固定，同時(shí)去掉調(diào)節(jié)系統(tǒng)12和連動(dòng)裝置1，將電機(jī)移到內(nèi)筒體的前部分內(nèi)，前導(dǎo)葉4作為撐板使內(nèi)筒體固定。由于本設(shè)計(jì)將電機(jī)固定在風(fēng)機(jī)筒內(nèi)，并且使整個(gè)風(fēng)機(jī)成為全流線型結(jié)構(gòu)，有效地克服了現(xiàn)有風(fēng)機(jī)因電機(jī)機(jī)座和支座所產(chǎn)生的正面阻力，從而大大減少機(jī)內(nèi)風(fēng)壓損失。據(jù)美國(guó)加利福尼亞礦業(yè)工程學(xué)院的N·J·NCPHERSON教授1987年發(fā)表的關(guān)于風(fēng)機(jī)內(nèi)正面阻力風(fēng)壓損失的研究結(jié)構(gòu)計(jì)算，迎風(fēng)面為矩形的阻力物，正面阻力系數(shù)為2.5，迎風(fēng)面為流線型，其阻力系數(shù)降到1.4，降低了31％。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的迎風(fēng)面外形全部設(shè)計(jì)成流線形，其阻力系數(shù)可降到1.06，降低了48％。因此，本風(fēng)機(jī)的全壓效率可達(dá)90％以上。
為了實(shí)現(xiàn)在不停機(jī)的情況下隨時(shí)可以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，本實(shí)用新型將前導(dǎo)葉4的安裝角度設(shè)計(jì)為可調(diào)的，它通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)12和連動(dòng)裝置1進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)12和動(dòng)裝置1是由微電機(jī)、變速箱、齒輪、滑輪、圓環(huán)和連桿所構(gòu)成。圓環(huán)上有一段帶缺口的齒條，齒條由齒輪推動(dòng)，齒條上的缺口用以限制前導(dǎo)葉4偏轉(zhuǎn)的最大位置。齒輪由一微電機(jī)通過(guò)變速箱傳動(dòng)。圓環(huán)套在一光滑的滑輪上，滑輪則環(huán)繞在風(fēng)機(jī)的外筒體7上。風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)葉為多片，各片相對(duì)風(fēng)機(jī)的中心軸線呈放射狀均勻排列，每片前導(dǎo)葉的中心軸的一端套入位于內(nèi)筒體10上的對(duì)應(yīng)軸承座內(nèi)，另一端穿過(guò)外筒體7上的對(duì)應(yīng)軸承座至機(jī)殼外，其頂端與連桿固定，連桿的另一端則通過(guò)鉸鏈與圓環(huán)連接。當(dāng)圓環(huán)作順風(fēng)針或反時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，即可帶動(dòng)各葉片同步偏轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)工況的目的。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)12可采用手控、遙控或自控調(diào)節(jié)三種方式中的任意一種或其二種以上的組合。手控方式即通過(guò)按鈕來(lái)控制微電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。遙控方式則通過(guò)安裝風(fēng)量傳感器，將風(fēng)量檢測(cè)訊號(hào)送至控制室，操作人員根據(jù)顯示結(jié)果發(fā)出不同的遙控訊號(hào)控制微電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)前導(dǎo)葉4的偏轉(zhuǎn)角度改變風(fēng)機(jī)工況，直至顯示結(jié)果滿意為止。自控方式則將風(fēng)量檢測(cè)訊號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按已設(shè)置的數(shù)學(xué)模型作出判斷，并發(fā)出適當(dāng)?shù)倪b控訊號(hào)，控制微電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直至風(fēng)量達(dá)到要求為止。實(shí)踐說(shuō)明，這種調(diào)節(jié)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，效果很好，這對(duì)于節(jié)約通風(fēng)電耗和提高礦井通風(fēng)的自動(dòng)化水平都具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了KG系列礦用全流線型靜葉可調(diào)節(jié)能風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)時(shí)采用優(yōu)化選型法，即只要用戶提出所要求的風(fēng)量風(fēng)壓數(shù)據(jù)，就可以通過(guò)一套計(jì)算機(jī)程序算出風(fēng)機(jī)最佳設(shè)計(jì)參數(shù)，如風(fēng)機(jī)的直徑、輪轂比、轉(zhuǎn)速、葉片數(shù)，葉片的輪廓尺寸及其扭曲角等，這種造型可以保證設(shè)計(jì)的工況點(diǎn)與風(fēng)機(jī)的最佳工況點(diǎn)一致，從而克服了傳統(tǒng)的那些風(fēng)機(jī)性能曲線固定不變而用戶往往只要設(shè)計(jì)的工況點(diǎn)能在風(fēng)機(jī)性能曲線的許用范圍內(nèi)就算了的現(xiàn)象，避免了風(fēng)機(jī)效率再高而實(shí)際運(yùn)行的效率都低得多而造成的能源浪費(fèi)?？紤]到生產(chǎn)廠批量生產(chǎn)的要求，一般情況下風(fēng)機(jī)的直徑每隔0.1米為一個(gè)機(jī)號(hào)，輪轂比每間隔直徑的5％為一級(jí)，轉(zhuǎn)數(shù)按電機(jī)的級(jí)數(shù)決定，在此基礎(chǔ)上再通過(guò)改變?nèi)~片數(shù)，葉片的輪廓尺寸及其扭曲角等來(lái)調(diào)整風(fēng)機(jī)的性能，使該風(fēng)機(jī)的最佳工況點(diǎn)能與用戶的要求基本上吻合。只要設(shè)計(jì)的工況正確，那么風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中就可以達(dá)到很高的效率，大大節(jié)約了風(fēng)機(jī)的能耗。
實(shí)施例1KG40－T№12風(fēng)機(jī)，動(dòng)葉11為8片，可在停機(jī)后調(diào)節(jié)安裝角度。電機(jī)9通過(guò)凸緣固定在風(fēng)機(jī)出風(fēng)端的內(nèi)筒體10中，前導(dǎo)葉4通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)12和連動(dòng)裝置1可在不停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行手動(dòng)、遙控或自動(dòng)調(diào)節(jié)，應(yīng)用于某礦務(wù)局井下通風(fēng)，連續(xù)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間一直運(yùn)轉(zhuǎn)正常，經(jīng)測(cè)定，風(fēng)量31m3／S，全風(fēng)壓720Pa，功率23.7KW，風(fēng)機(jī)全壓效率為92.3％，并且在中晚班作業(yè)量小的情況下可減少風(fēng)量，降低負(fù)荷運(yùn)行。
實(shí)施例2KG40№10風(fēng)機(jī)，動(dòng)葉11為8片，電機(jī)通過(guò)凸緣固定在風(fēng)機(jī)入風(fēng)端的內(nèi)筒體10中，內(nèi)筒體利用固定偏轉(zhuǎn)角的流線形前導(dǎo)葉4支撐在外筒體7上，導(dǎo)電線埋在前導(dǎo)葉4中，該風(fēng)機(jī)因?yàn)椴恍枰谶\(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)節(jié)工況，所以去掉了風(fēng)機(jī)的后導(dǎo)葉8、內(nèi)筒體10和外筒體7的后半部分以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)12、連動(dòng)裝置1，風(fēng)機(jī)變得更為簡(jiǎn)便輕巧，應(yīng)用于某礦井下通風(fēng)風(fēng)量為13.1m3／S，全風(fēng)壓390Pa，功率5.4Kw，風(fēng)機(jī)的全壓效率為92.8％。
本實(shí)用新型具有能耗低，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)靈活可靠，安裝方便等特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，既可作成前導(dǎo)葉可在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中調(diào)節(jié)工況的系列風(fēng)機(jī)。又可作成前導(dǎo)葉固定不進(jìn)行調(diào)節(jié)的更為輕巧的系列風(fēng)機(jī)，特別適用于礦山井下通風(fēng)作業(yè)。
權(quán)利要求1.一種軸流風(fēng)機(jī)，特別是適用于礦山井下通風(fēng)的低壓軸流式全流線型靜葉可調(diào)節(jié)能風(fēng)機(jī)，由機(jī)座[6]、外筒體[7]、內(nèi)筒體[10]、動(dòng)葉[11]、前導(dǎo)葉[4]、后導(dǎo)葉[8]、電機(jī)[9]、環(huán)形分流器[2]所構(gòu)成，其特征在于它的電機(jī)[9]通過(guò)本身的凸緣固定在呈流線體形的內(nèi)筒體[10]內(nèi)，內(nèi)筒體由呈放射狀均布的流線形后導(dǎo)葉[8]支撐在外筒體[7]上，還設(shè)置有可在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中調(diào)節(jié)流線形前導(dǎo)葉[4]的偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)[12]和連動(dòng)裝置[1]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全流線型靜葉可調(diào)節(jié)能風(fēng)機(jī)，其特征在于調(diào)節(jié)系統(tǒng)［12］和連動(dòng)裝置［1］中設(shè)有一個(gè)套在環(huán)繞外筒體［7］的滑輪上的圓環(huán)，圓環(huán)上有一段可與微電機(jī)和變速箱驅(qū)動(dòng)的齒輪嚙合的帶缺口的齒條，各片前導(dǎo)葉［4］的中心軸伸出外筒體［7］的一端通過(guò)連桿與圓環(huán)鉸接。
專利摘要一種低壓軸流風(fēng)機(jī)，特別是用于礦山井下通風(fēng)的全流線型靜葉可調(diào)節(jié)能風(fēng)機(jī)，其電機(jī)通過(guò)凸緣固定在風(fēng)機(jī)內(nèi)筒中，內(nèi)筒為流線型，前導(dǎo)葉可以在不停機(jī)的情況下通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及連動(dòng)裝置進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)或遙控調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)與作業(yè)面要求的工況相符，從而降低風(fēng)機(jī)能耗，提高風(fēng)機(jī)效率。
文檔編號(hào)F04D25/02GK2191306SQ9323498
公開日1995年3月8日 申請(qǐng)日期1993年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月6日
發(fā)明者陳秉勤, 劉躍斌 申請(qǐng)人:湖南省冷水江通亞科技開發(fā)研究所