CN102003410B

CN102003410B - 高压轴流风机

Info

Publication number: CN102003410B
Application number: CN201010571884.8A
Authority: CN
Inventors: 陈新
Original assignee: Individual
Current assignee: Chen Xin
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: CN102003410A

Abstract

本发明涉及一种高压轴流风机，有叶轮装置、驱动电机装置，其特征在于：所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂进气端安装锥形导流罩，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个导流筒中心部，通过多个拉臂与导流筒内壁固定，驱动电机后部设置锥形导流罩；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶根，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区；所述叶身的内侧的出气边上设置整流区。

Description

高压轴流风机

技术领域

本发明涉及一种高压轴流风机，本发明的风机的叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区。

背景技术

现有技术中的矿井轴流主通风机其轮毂都是采取在轮毂宽度的中间安装风叶，风叶由叶片和叶根两部分组成，叶柄安装在叶片截面长度的中间，显然叶片的稳定性差，有可能使叶片过早损坏造成风机事故。中国专利94228382．1公开了一种矿井轴流主通风机，该通风机包括支架、传动部分、风筒、风叶和轮毂，叶柄安装固定在轮毂上，叶柄偏离叶片截面长度的中心线向鱼头部分偏移，从而提高了风叶的机械强度和稳定性，保证了风机安全运行。中国专利87203257公开了一种新型结构的双级矿井轴流式主通风机。中导叶组为可拆换式的，可变双级运行为单级运行，风机的外壳为多段组合式，可以通过更换部分部件，在一定范围内改变风机的压头和风量，以适应矿井不同时期的工况，可以节省扩建风洞、更换风机、电机的大量费用，使风机始终高效运行，节省大量电力。由此可以看出，现有的风机压力不高，为此，需要提出一种高压轴流风机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压轴流风机，本发明的风机的叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区。本发明可以提高风机的总压参数，提高送风效率，达到95％，可以在各种工况下平稳运行；并且具有体积小、重量轻、风阻小、寿命长的特点。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种高压轴流风机，有叶轮装置、驱动电机装置，所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂进气端安装锥形导流罩，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与所述筒形整流风道内壁固定，所述驱动电机装置后部设置锥形导流罩；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶柄，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区。

本发明的目的还可以由下述技术方案实现：一种高压轴流风机，有叶轮装置、驱动电机装置，有一个前级风机，该前级风机中的所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与所述筒形整流风道内壁固定，所述筒形整流风道的进气口处设置锥形导流罩；有一个后级风机，该后级风机中的所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与筒形整流风道内壁固定，所述筒形整流风道的排气口处设置锥形导流罩；所述前级风机的叶轮装置的出气端与所述后级风机的叶轮装置的进气端气动衔接；所述前级风机是右旋式风机，所述后级风机是左旋式风机；或者，所述前级风机是左旋式风机，所述后级风机是右旋式风机；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶柄，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、由于本发明采用鸟翅型叶片，可以明显提高风机的效率。

2、本发明的鸟翅型叶片的叶身进气边的轮廓线（曲线）的长度明显长于叶身的中轴线，可以捕捉更多的气流进行压缩。

3、本发明的鸟翅型叶片的叶身进气边的叶窝区，可以有效地将通过叶轮整流罩的压缩气流进一步压缩，减少压缩气流的径向流动，减少损失。

4、本发明的鸟翅型叶片的叶身进气边的叶凸区，可以有效地将通过叶窝区的径向气流收集起来进行压缩，并能防止叶片高速运行所产生的气流屏障，提高容积流量。

5、由于本发明的驱动电机装置选择了合理的直径长度比，可以明显提高风机的效率。

6、由于本发明驱动电机装置选择了合理的轴承间距，可以使风机在各种工况下平稳运行。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1、本发明的风机结构示意图；

图2、本发明的叶片结构示意图；

图3、本发明的叶片截面扭转结构示意图；

图4、本发明的叶片俯视图（图2的俯视图）；

图5、本发明的气动流道结构示意图；

图6、本发明的驱动电机结构示意图；

图7、本发明的电机转子装置示意图；

图8、本发明的双级组合风机结构示意图；

图9、本发明的左旋叶片结构示意图；

图10、本发明的左旋叶片俯视图（图9的俯视图）。

具体实施方式

实施例一：

参见图1和图2，本发明的高压轴流风机，有叶轮装置、驱动电机装置，所述叶轮装置1包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂进气端安装锥形导流罩5，所述轮毂安装在所述驱动电机装置2的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道4中心部，通过多个拉臂3与所述筒形整流风道内壁固定，所述驱动电机装置后部设置锥形导流罩6；所述鸟翅型叶片包括叶身100、叶柄110，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区101，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区102，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区103；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区104（图中虚线框内部分），图2显示的是叶盆面视图。

在本实施例中，本发明的叶身进气边采用仿鸟翅造形，可以明显提高风机的效率。叶身进气边轮廓包括翅形叶窝区、翅形叶凸区、翅形叶凹区，叶身进气边轮廓呈一平滑过渡的曲线，进气边的长度明显长于叶身的中轴线105，较长的进气边可以捕捉更多的气流进行压缩，叶身的中轴线是叶柄中心线延长到叶顶的竖直线。

在实际应用中，本发明的轮毂前端安装锥形整流罩5，用来减少进气损失，进气气流沿整流罩向叶片流动，含有较大的径向流动分量，本发明的叶身进气边的叶窝区，可以有效地将通过叶轮整流罩的气流进一步压缩，减少压缩气流的径向流动，减少损失。

在本实施例中，叶身进气边的叶凸区采用仿鸟翅造形，该叶凸区能防止叶片高速运行所产生的气流屏障，提高空气流量。可以有效地将通过叶窝区的径向气流收集起来进行压缩。常规的轴流风机叶片的进气边呈一直线边，当转速达到某一临界值时，风机的气体流量将明显下降，通常认为是产生了气流屏障。

在本实施例中，叶身进气边上部的叶凹区采用仿鸟翅造形，叶凹区有利于气流向中心运动向后压缩，提高空气流量。

本发明的风机工作时，叶轮装置高速旋转，形成的是一个碗状曲面形状，该叶轮装置输出的压缩气流基本上是沿筒形整流风道的轴线运动，减少了气流与筒形整流风道壁面的摩擦，既降低了噪音，又可以提高风速。

参见图3、图4，在本实施例中，叶片随轮毂高速转动，自叶根部到叶顶部的线速度是不同的，每个截面的进气角度也是不同的，为了尽可能提高压缩效率，减少损失，本发明采用扭转叶片。图3显示了叶片自上而下的四个截面的形状及扭转角度，即叶顶部的截面形状、翅形叶凸区截面形状、翅形叶窝区截面形状、叶根部的截面形状，（图中的4个截面均为俯视剖面）。其中叶顶部的截面相对叶根部截面中心线扭转18°，翅形叶凸区的截面相对叶根部截面中心线扭转12°，翅形叶窝区的截面相对叶根部截面中心线扭转6°。

参见图5，该图显示了本发明的两片叶片之间形成的气动流道结构形状，在该流道中，一个叶片的叶盆面108和另一个叶片的叶背面107构成气流流道。在该流道中，有一个内凸加速区104，该内凸加速区可以明显提高风机的容积流量和风机的压力。图3、图4、图5显示的是右旋风机叶片结构，所述右旋风机是指以气流流动方向为观察方向时，叶轮装置顺时针旋转的风机，图1显示的是右旋风机。

在本发明的另一个实施例中，所述翅形叶凸区中心点的高度与叶身高度的比例为36：93，当叶身高度是133毫米时，翅形叶凸区中心点的位置是距离叶根51.48毫米，翅形叶窝区中心点的位置是距离叶根11毫米。参见图2及图3，叶顶部截面的前沿（进气边）到叶身中轴线的距离是21.8毫米，翅形叶凸区截面的前沿（进气边）到叶身中轴线的距离是25.1毫米，翅形叶窝区截面的前沿（进气边）到叶身中轴线的距离是14.2毫米。参见图2及图5，由于在叶身的叶盆面上设置内凸加速区，因此，对应于内凸加速区的气动流道的截面宽度比进气边的气动流道的截面宽度减少了2.7毫米。

在本实施例中，轴流风机的电机功率是1.1千瓦，叶片的高度是133毫米，叶轮装置外径是394毫米，筒形整流风道的直径是400毫米，容积流量8000立方米/小时，高压轴流风机出口总压101825帕（Pa），送风距离50米。

实施例二：

在本实施例中的高压轴流风机是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图1、图6、图7，在本实施例中，所述驱动电机装置2中包括定子202和转子201，定子中的硅钢片组的长度是92毫米，定子的外壳的外径是128毫米，为了增大通流面积，定子外表不设置散热片，定子总长210毫米。本实施例公开的驱动电机的体积明显小于相同功率的轴流风机所用的驱动电机的体积。本实施例中，所述的驱动电机装置中的定子的直径长度比是128：210，根据电机功率的变化，定子的直径长度比的数值可以调整，但是最好是128：210的倍数。参见图7，本实施例的转子201的直径是62毫米，前后轴承2011、2012之间的距离是175毫米。较大的轴承距离可使电机运转平稳。本实施例中，所述的驱动电机装置中的转子的直径与轴承间距比是62：175，根据电机功率的变化，转子的直径与轴承间距比的数值可以调整，但是最好是62：175的倍数。

在本实施例中，高压轴流风机具有较高的风压，其压力可以达到101825帕，风机运行中产生的反作用力较大，如果采用普通轴承，存在升温快、噪音大、寿命短的缺陷。因此，驱动电机装置中的转子采用推力角接触球轴承，该轴承具有轴向承载能力大、游离间隙小、升温慢、运行平稳、噪音低的优点。

参见图1，在本实施例中，为了减少风机的长度，驱动电机装置位于风机的筒形整流风道内，筒形整流风道是一个圆筒型薄壳结构，为了实现这样的结构，所述驱动电机装置中设置与定子外壳一体化的拉臂安装座，定子外壳上等分三个拉臂安装座，拉臂3的一端固定在拉臂安装座上，另一端固定在筒形整流风道的内壁上，供电线路设置在拉臂内。为了降低风阻，所述定子外表面是光滑柱面，取消了传统的散热片结构，由于风机的风压高，流量大，对外送风的同时可以实现对电机定子的降温。

实施例三：

参见图8、图9、图10，本发明的高压轴流风机，有叶轮装置、驱动电机装置，有一个前级风机，该前级风机中的所述叶轮装置300包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与所述筒形整流风道内壁固定，所述筒形整流风道的进气口处设置锥形导流罩；有一个后级风机，该后级风机中的所述叶轮装置400包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与筒形整流风道内壁固定，所述筒形整流风道的排气口处设置锥形导流罩；所述前级风机的叶轮装置的出气端与所述后级风机的叶轮装置的进气端气动衔接；所述前级风机是右旋式风机，所述后级风机是左旋式风机；或者，所述前级风机是左旋式风机，所述后级风机是右旋式风机；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶柄，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区。

本实施例中，前级风机是一个右旋式风机，所述右旋风机是指以气流流动方向为观察方向时，叶轮装置顺时针旋转的风机，该风机的结构基本上与实施例一公开的风机结构相同，本实施例不重复描述。所述前级风机上采用的鸟翅型叶片也与实施例公开的技术内容相同；参见图8，前级风机的气流入口端在本实施例的高压轴流风机的左端，叶轮装置300位于筒形整流风道中部。所述后级风机是一个左旋式风机，所述左旋风机是指以气流流动方向为观察方向时，叶轮装置逆时针旋转的风机，该风机的结构基本上与实施例一公开的风机结构相同，其不同点是：所述鸟翅型叶片是左旋叶片，参见图9和图10，图9显示的是叶片的叶背面视图，图10显示的是图9所示叶片的俯视图，该叶片具有叶身120，叶柄130。左旋叶片的结构与右旋叶片结构完全相同，仅仅是方向相反。

在本实施例中，前级风机的叶轮装置300与后级风机的叶轮装置400之间的距离是30－60毫米，最佳距离是30毫米，叶轮装置300排出的压缩气流直接进入叶轮装置400的入口，本发明中所述的气动衔接就是这两个压缩级之间压缩气体的流动衔接。

在本实施例中，前级风机的驱动电机装置的电机功率是1.1千瓦，叶片的高度是133毫米，叶轮装置外径394毫米，筒形整流风道的直径是400毫米；后级风机的驱动电机装置的电机功率是1.1千瓦，叶片的高度是133毫米，叶轮装置外径394毫米，筒形整流风道的直径是400毫米；高压轴流风机的容积流量11000立方米/小时，高压轴流风机出口总压102625帕（Pa），送风距离80－100米。经过对后级风机（后级风机是左旋风机）的单独检测，该风机的压缩能力大大高于前级风机（前级风机是右旋风机）。两级风机组合成一台风机以后，其总压参数又优于两台风机单独检测的总压参数之和。

实施例四：

在本实施例中的高压轴流风机是在实施例三基础上的改进，实施例三中公开的技术内容不重复描述，实施例三公开的内容也属于本实施例公开的内容。

在本实施例中，所述的前级风机上设置8个鸟翅型叶片，所述的后级风机上设置9个鸟翅型叶片。所述前级风机是右旋式风机，所述后级风机是左旋式风机。

实施例五：

在本实施例中，所述的前级风机上设置8个鸟翅型叶片，所述的后级风机上设置8个鸟翅型叶片。所述前级风机是左旋式风机，所述后级风机是右旋式风机。

Claims

1.一种高压轴流风机，有叶轮装置、驱动电机装置，其持征在于：所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂进气端安装锥形导流罩，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与所述筒形整流风道内壁固定，所述驱动电机装置后部设置锥形导流罩；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶柄，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区；所述叶身的中轴线是叶柄中心线延长到叶顶的竖直线；所述叶片是扭转叶片，其中叶顶部的截面相对叶根部截面中心线扭转18°，所述翅形叶凸区的截面相对叶根部截面中心线扭转12°，所述翅形叶窝区的截面相对叶根部截面中心线扭转6°。

2.根据权利要求1所述的高压轴流风机，其特征在于：所述的驱动电机装置中的定子的直径长度比是128：210；所述驱动电机装置中的转子的直径与轴承间距比是62：175；所述转子中的轴承是推力角接触球轴承。

3.一种高压轴流风机，有叶轮装置、驱动电机装置，其特征在于：有一个前级风机，该前级风机中的所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与所述筒形整流风道内壁固定，所述筒形整流风道的进气口处设置锥形导流罩；有一个后级风机，该后级风机中的所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置安装在一个筒形整流风道中心部，通过多个拉臂与筒形整流风道内壁固定，所述筒形整流风道的排气口处设置锥形导流罩；所述前级风机的叶轮装置的出气端与所述后级风机的叶轮装置的进气端气动衔接；所述前级风机是右旋式风机，所述后级风机是左旋式风机；或者，所述前级风机是左旋式风机，所述后级风机是右旋式风机；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶柄，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区；所述叶身的中轴线是叶柄中心线延长到叶顶的竖直线；所述叶片是扭转叶片，其中叶顶部的截面相对叶根部截面中心线扭转18°，所述翅形叶凸区的截面相对叶根部截面中心线扭转12°，所述翅形叶窝区的截面相对叶根部截面中心线扭转6°。

4.根据权利要求3所述的高压轴流风机，其特征在于：所述的前级风机上设置8个鸟翅型叶片，所述的后级风机上设置9个鸟翅型叶片。