CN102251981A - 一种立式高温风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式高温风机，包括带轮、旋转接头、主轴、芯管、机械密封、叶轮、轮毂、轴承座、外接螺栓以及冷却介质收集器和隔热结构；主轴为空心主轴，内部设有芯管，主轴与芯管之间设有环形腔体，腔体上设置主轴冷却介质流出口；轮毂为空心结构，并设有轮毂冷却介质进口孔、轮毂冷却介质出口孔；冷却介质从入口经旋转接头进入芯管，流经轮毂冷却介质进口孔、轮毂冷却介质出口孔进入空心主轴与芯管之间的环形腔体，经过主轴冷却介质流出口进入收集器中，并通过设在收集器上的冷却介质出口回流到冷却介质容器中。本发明的主轴和叶轮的空心结构以及冷却介质的冷却可以使风机承受1000℃的高温气体输送。

Description

一种立式高温风机

技术领域：

本发明涉及一种通风设备，具体的说，尤其涉及一种立式可输送高温气体的离心或轴流通风机。

背景技术：

通风机由于具有结构简单、制造成本低、可输送较大流量气体的特点，在冶金、建材、热处理、食品等各种领域得到广泛应用，但当其应用在窑炉或其他高温环境下时，由于其叶轮一直处于高温工作的特点，使得风机在高温输送或高温搅拌时易引起叶片弯曲，以及高温传递容易造成轴承损坏；同时，在输送高温气体时，由于轮毂与轮盘厚度不相等以及铆钉或螺栓热膨胀系数等原因，容易导致铆钉或螺栓松动。因此，一般大流量通风机一般采用低转速运转而达不到所需求的压力。

针对这些问题，现有技术一般采用高温不锈钢等耐热材料或者对主轴以及轴承外部进行降温处理，一般是强制降温，虽然可以降低部分传递热及提高了高温强度，但无法对叶轮轮毂进行冷却，也就无法消除叶轮的轮毂、轮盘之间的铆钉受热膨胀而引起间隙变化造成铆钉松动，故一般大比转速的常温通风机低速运行，高温时风机输送气体温度一般不超过600℃。

例如申请号为99216858.9的中国专利申请，通过将风叶和轴承置于风管壳体内进行保护，并在主轴上设置冷却风叶进行对主轴的强制冷却。

申请号为201020262191.6的中国专利申请，其公开的是一种高温轴流风机，应用在温度为650℃-800℃的窑炉中，主轴采用耐热不锈钢材料，轴承采用耐高温轴承，并通过隔热箱体与叶轮隔开，其中在主轴还设置有散热风轮，对主轴进行强制降温处理。

申请号为200720130064.9的中国专利申请，其公开的是一种耐热风机，主轴采用空心结构，轴设有冷风进口，并在风冷装置处设置出气孔，风冷装置是设置在空心轴上的散热片，从而实现对轴和轴承的冷却。

申请号为200820005720.7的中国专利申请，公开了一种使用在玻璃钢化炉中高温风机，主轴内部设有空气流道，通过冷却空气对主轴和轴承进行冷却。

申请号为94238458.X的中国专利申请，公开了一种用在杀菌干燥机上的风机，其主轴也设置为空心结构，并在电机和隔热层之间设有强制空气冷却室，并通过主轴上的散热片对主轴进行强制冷却。

上述现有技术多采用风冷和强制冷却的方式对主轴和轴承进行冷却，但是无法对叶轮的轮毂进行冷却，也就无法消除叶轮的轮毂、轮盘铆钉受热膨胀而引起间隙变化造成铆钉松动，也就无法起到对风机叶轮的冷却、保护作用。

发明内容：

本发明的目的在于，提供一种运行成本低、使用寿命长，能够输送高于1000℃的干燥气体的通风机。本发明的通风机不仅能对主轴和轴承进行冷却，更能通过对叶轮轮毂的冷却，真正起到耐高温、输送高温气体的目的，并且能够高速运转输送较高压力升同时流量较大的高温气体。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现：

一种立式高温风机，包括带轮、旋转接头、主轴、芯管、机械密封、叶轮、轮毂、轴承座、外接螺栓、冷却介质收集器以及隔热结构；

其中所述旋转接头设有冷却介质入口，所述主轴为空心主轴，内部设有芯管，空心主轴与芯管之间具有环形腔体，环形腔体上设有主轴冷却介质流出口，所述轮毂为空心结构，轮毂上设有轮毂冷却介质进口孔、轮毂冷却介质出口孔；

冷却介质从冷却介质入口经旋转接头进入芯管，流经轮毂冷却介质进口孔、轮毂冷却介质出口孔进入空心主轴与芯管之间的环形腔体，经过主轴冷却介质流出口进入收集器中，并通过设在收集器上的冷却介质出口回流到冷却介质容器中。

本发明的进一步改进在于，所述旋转接头包括旋转接头出口、静环、旋转接头内环、旋转接头壳体，接头轴承，其中所述旋转接头出口为螺纹端头并与主轴的芯管内壁螺纹连接，所述静环与旋转接头内环之间通过弹簧压紧，所述静环为石墨密封环，旋转接头内环的摩擦端面镶嵌高分子碳化硅和石墨密封环摩擦密封，旋转接头内环与旋转接头壳体的摩擦端面采用氟橡胶密封进行密封。

本发明的进一步改进在于，所述风机叶轮为离心式叶轮或轴流式叶轮。

本发明的进一步改进在于，所述轮毂冷却介质进口孔的直径大于轮毂冷却介质出口孔的直径。

本发明的进一步改进在于，所述的冷却介质，可以为水、油或皂化介质等介质体，也可以是低温氮气、空气等气体。

本发明与现有技术相比，具有以下特征和优势：

它提供一种独特的立式高温风机的结构设计，通过使用特殊空心轴的结构，使得风机运转过程中，直接对轮毂铆钉部位及轴承内部可靠冷却，既不影响高温气体输送，又可以保持叶轮及轴承长期稳定工作，保证了风机的运行可靠性。

结构简单，方便实现；

运行平稳，效率提高；

能够输送大于1000℃的高温气体；

真正实现环保和高效节能。

附图说明：

图1为本发明的立式风机的整体结构示意图；

图2为图1中的A部分放大图，显示了冷却介质进口、旋转接头以及主轴上端封闭；

图3为图1中的B部分放大图，显示了叶轮轮毂的冷却介质进口、出口以及芯管封闭；

图4为本发明的旋转接头的结构图。

图中标号：1-带轮 2-冷却介质进口 3-旋转接头 4-主轴上端封闭 5-芯管6-主轴 7-机械密封 8-主轴冷却介质流出口 9-轴承座 10-主轴下端封闭11-叶轮 12-轮毂 13-机械密封定位 14-收集器 15-冷却介质出口 16-外接螺栓 17-隔热机构 18-轮毂冷却介质进口孔 19-轮毂冷却介质出口孔 20-芯管封闭 31-弹簧 32-静环 33-氟橡胶密封 34-静环密封 35-高分子碳化硅 36-接头轴承 37-旋转接头壳体 38-旋转接头内环 39-旋转接头出口

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合实施例和附图对本发明做进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1所示：一种立式耐高温通风机，包括带轮1、旋转接头3、主轴6、芯管5、机械密封7、叶轮11、轮毂12和轴承座9以及外接螺栓16和隔热结构17等，外接螺栓16用于和窑炉支撑板的密封连接，外接螺栓16以下的风机部分可以全部进入窑炉内高温烘烤而不影响风机的正常运行，叶轮11上部有隔热结构17将叶轮和轴承座部分隔离；轴承座包含轴承密封并采用油脂润滑。主轴6为空心结构，内部安装芯管5，空心主轴与芯管之间具有环形腔体，环形腔体上设有主轴冷却介质流出口8，主轴自上至下分别与带轮、冷却介质收集器14、机械密封定位、轴承座9、隔热机构17以及叶轮轮毂12相连；主轴上端与芯管之间设有主轴上端封闭4，下端设有下端封闭10，以保证主轴中间部分与芯管之间的环形腔体部分的密封；轮毂12也为空心结构，主轴6和轮毂12均采用耐热不锈钢材料制成，带轮1经外部动力源向主轴6传递动力，带动叶轮11向某个设定的方向旋转，叶轮产生符合用户要求的风能，对高温气体进行搅拌或输送。

结合图1至图3，可以详细看到本发明的风机的冷却系统。经过加压的冷却介质从旋转接头3的冷却介质进口2进入主轴6内部的芯管5内，经过芯管5内部的通道，通过轮毂冷却介质进口孔18流入叶轮轮毂12内并对叶轮轮毂进行冷却，从轮毂冷却介质出口孔19流出的冷却介质流回到主轴与芯管之间的环形腔体部分，以进一步对空心主轴6以及轴承座9进行冷却，当冷却介质流出炉内的高温环境后流经主轴上的环形腔体部分的冷却介质流出口8进入冷却介质收集器14中，并通过冷却介质出口15回流到冷却介质容器。流回冷却介质容器的冷却介质经冷却、加压后重新从旋转接头3的冷却介质进口2重新进入主轴6内部。冷却系统中的冷却介质可以为水、油或皂化液等液体，也可以是低温氮气、空气等气体。

此外，本发明是通过控制轮毂冷却介质进出口的流通直径来控制叶轮轮毂内冷却液的压力，即轮毂冷却介质进口孔18的直径大于轮毂冷却介质出口孔19的直径，以保持叶轮轮毂内部冷却液的质量分布均匀，避免叶轮运转不平衡。

本发明的主轴和叶轮的空心结构以及实时进行的冷却介质的冷却可以使风机承受1000℃的高温气体输送。

参考图4，图4表示本发明的风机的旋转接头3，该旋转接头3的旋转接头出口39为螺纹端头并与主轴6的芯管5内壁螺纹连接并通过O型密封环(图中未示)进行密封，用弹簧31将静环32与旋转接头内环38压紧，静环密封34为石墨密封环，旋转接头壳体37与旋转接头内环38之间为接头轴承36；旋转接头内环38的摩擦端面镶嵌高分子碳化硅35和石墨密封环摩擦密封，摩擦系数低，密封效果好；旋转接头内环38与旋转接头壳体37的摩擦端面采用氟橡胶密封33进行密封，使得动静件之间的高速摩擦仍然保持润滑密封良好。

本发明立式的高温通风机，叶轮重力不会对主轴径向产生弯曲力，不会对主轴破坏，故可以较高速度运行，能够获得更高的压力，能够输送更高的高温气体，增强了高温通风机的运转可靠性，提高了效率。

当然可以理解的是，本发明的通风机的叶轮和轮毂均为示意性结构，并没有限定为离心通风机或者轴流通风机，只需要根据实际需求的不同而相应地进行配置进风口或流线型蜗壳机壳。

Claims (6)

1.一种立式高温风机，包括带轮、旋转接头、主轴、芯管、机械密封、叶轮、轮毂、轴承座、外接螺栓、冷却介质收集器以及隔热结构；

其中所述旋转接头设有冷却介质入口，所述主轴为空心主轴，内部设有芯管，空心主轴与芯管之间具有环形腔体，环形腔体上设有主轴冷却介质流出口，所述轮毂为空心结构，轮毂上设有轮毂冷却介质进口孔、轮毂冷却介质出口孔；

其特征在于，冷却介质从冷却介质入口经旋转接头进入芯管，流经轮毂冷却介质进口孔、轮毂冷却介质出口孔进入空心主轴与芯管之间的环形腔体，经过主轴冷却介质流出口进入收集器中，并通过设在收集器上的冷却介质出口回流到冷却介质容器中。

2.如权利要求1所述的立式高温风机，其特征在于，所述旋转接头包括旋转接头出口、静环、旋转接头内环、旋转接头壳体，接头轴承，其中所述旋转接头出口为螺纹端头并与主轴的芯管内壁螺纹连接，所述静环与旋转接头内环之间通过弹簧压紧，所述静环为石墨密封环，旋转接头内环的摩擦端面镶嵌高分子碳化硅和石墨密封环摩擦密封，旋转接头内环与旋转接头壳体的摩擦端面采用氟橡胶密封进行密封。

3.根据权利要求1或2所述的立式高温风机，其特征在于，所述风机叶轮为离心式叶轮或轴流式叶轮。

4.如权利要求1或2所述的立式高温风机，其特征在于，所述轮毂冷却介质进口孔的直径大于轮毂冷却介质出口孔的直径。

5.如权利要求3所述的立式高温风机，其特征在于，所述冷却介质为水、油或皂化液。

6.如权利要求3所述的立式高温风机，其特征在于，所述冷却介质为低温氮气、空气。

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