CN103206393B - 矿用隔爆型三级轴流对旋局部通风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用隔爆型三级轴流对旋局部通风机，解决了现有通风机通风距离短、重量大、风机效率低的问题。其在二级对旋通风机上增加Ⅲ级筒体、Ⅲ级隔爆电动机、Ⅲ级叶轮，且Ⅰ级叶轮、Ⅱ级叶轮、Ⅲ级叶轮均为采用改性聚乙烯粒料整体浇铸的塑料叶轮。本发明可增加通风机的压力、增加气流的能量，实现长距离的通风，充分有效保障掘进巷道超长度的通风要求，同时也能满足在小流量区域运行稳定、高效应用范围宽；采用了对旋结构，互为反向，等速对旋，提高了整个风机的效率；塑料叶轮具有抗静电、耐磨、阻燃的特点，具备安全性好、重量较轻、气动性能好、噪声低、效率高等优点。

Description

矿用隔爆型三级轴流对旋局部通风机

技术领域

本发明涉及一种轴流通风机，更确切地说涉及一种矿用的轴流通风机。

背景技术

目前煤矿井下煤、岩巷掘进工作面的通风主要是靠压入式局部通风机通风来实现通风的，其主要作用就是稀释和排除掘进工作面的有毒有害气体和供给掘进工作面新鲜气流。

常用的FBD系列通风机存在风压较低的缺点：多为二级通风机，当需要长距离通风时，必须移动移动通风机才能增加输送风流的距离。而且，多采用铸钢叶轮，其重量大、风机效率低，铸钢叶轮加工及焊接工序繁杂。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的不足提供一种矿用隔爆型三级轴流对旋局部通风机，气动性能完全满足矿井掘进工作面局部定量通风的要求，输送距离长，风机效率高。

本发明的第二目的在于提供一种叶轮为塑料叶轮的通风机，抗静电、耐磨、阻燃、安全性好、重量较轻。

本发明包括集流器、Ⅰ级筒体、Ⅰ级隔爆电动机、Ⅰ级叶轮、Ⅱ级筒体、Ⅱ级隔爆电动机、Ⅱ级叶轮、后消声扩散器、风筒接头，叶轮安装在隔爆电动机的轴伸上，其特征在于还包括Ⅲ级筒体、Ⅲ级隔爆电动机、Ⅲ级叶轮，Ⅲ级筒体与Ⅱ级筒体相连，Ⅲ级隔爆电动机安装在Ⅲ级筒体上，Ⅲ级叶轮安装在Ⅲ级隔爆电动机的轴伸上、位置靠近Ⅱ级筒体；Ⅰ级叶轮、Ⅱ级叶轮互为对旋，Ⅲ级叶轮与Ⅱ级叶轮互为对旋；相邻级间叶轮的叶片数互为质数，保证前后级每次只有1对叶片能够重合，Ⅲ级隔爆电动机与Ⅰ级隔爆电动机、Ⅱ级隔爆电动机功率相同；每级叶轮与相应筒体之间的径向间隙为叶轮直径的1.5‰～3.5‰。

所述的Ⅰ级叶轮的叶片数为12片，Ⅱ级叶轮的叶片数为11片，Ⅲ级叶轮的叶片数为12片。

所述的Ⅰ级叶轮、Ⅱ级叶轮、Ⅲ级叶轮为整体浇铸的塑料叶轮，均包括叶片、基座、空心轴。

所述的塑料叶轮按重量份，由下述材料制成：

PE树脂90～110份，EVA树脂13～18份，三元乙丙胶6～10份，马来酸酐接枝聚乙烯5～9份，十溴联苯醚102E 20～28份，氧化锑4～7份，导电炭黑9～13份，抗静电剂3～5份，聚乙烯蜡8～12份，抗氧剂3～5份，钛酸酯偶联剂4～6份，纳米碳酸钙3～5份。

在一个具体实施例中，所述的塑料叶轮按重量份，由下述材料制成：

PE树脂100份，EVA树脂15份，三元乙丙胶8份，马来酸酐接枝聚乙烯7份，十溴联苯醚102E 24份，氧化锑6份，导电炭黑11份，抗静电剂4份，聚乙烯蜡10份，抗氧剂4份，钛酸酯偶联剂5份，纳米碳酸钙4份。

PE树脂又称为聚乙烯（ polyethylene，简称：PE）是日常生活中最常用的高分子材料之一，大量用于制造塑料袋，塑料薄膜，牛奶桶等产品。

EVA树脂即乙烯-醋酸乙烯共聚物，是一种附着力促进树脂，添加在塑料中会提高塑料对其他成分的附着力。

三元乙丙胶对体系具有显著的增韧作用, 而对体系的阻燃抗静电性能则无明显影响。

马来酸酐接枝聚乙烯的作用：1.大幅度提高聚合物如PA、PP、PE等与玻璃纤维或其他无机填料的粘接力、湿润程度以及分散性，从而明显提高材料的强度、刚性、韧性、耐热等性能。2.作为PA/PE、PC/ABS、PBT/ABS以及PA/ABS等聚合物合金的相容剂，有效促进组分间的相容与分散。3.由于分子量高，不易挥发，作为塑料增强填充体系的反应性偶联剂，比传统的液态偶联剂(如KH550)更具有优越性。4.明显改善聚合物表面的可漆性和粘接性。

十溴联苯醚为高效添加型阻燃剂，对HIPS、ABS、LDPE、橡胶、PBT等都具有优良的阻燃效果。

氧化锑Sb2O3广泛应用于PVC、PP、PE、PS、ABS、PU等塑料中作阻燃剂，阻燃效率高，对基材力学性能影响小，如防火工作和手套、阻燃电子设备外壳、阻燃车厢、阻燃电线和电缆等。

导电炭黑可赋予制品导电或防静电作用，粒径小，比表面积大且粗糙，表面洁净(化合物少)等。

抗静电剂能降低材料或制品表面电阻和体积电阻，适度提高导电性、阻止静电蓄积。本发明所用的抗静电剂为HZ-1型、ASA-150型。

聚乙烯蜡（PE蜡），又称高分子蜡简称聚乙烯蜡，具有优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性。

抗氧剂能阻断、抑制或延缓聚合物氧化或自动氧化过程，本发明所用的抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂DLTP。

钛酸酯偶联剂用于处理碳酸钙、滑石粉等无机填料填充聚烯烃，可改善制品的机械性能，特别是抗冲强度、伸长率，同时可降低复合材料的熔融粘度。

纳米碳酸钙可保持良好的冲击韧性，同时，能明显提高体系的拉伸强度，并且对抗静电性能有促进作用，而对阻燃性能无明显影响。

塑料叶轮的制备工艺采用常规制法。具体如下：首先偶联活化处理填料，即将高速混合机加热至100～120℃, 将钛酸酯偶联剂及聚乙烯蜡与导电炭黑、阻燃剂、纳米碳酸钙等加入混合机中高速搅拌15～20min，出料冷却之后将其密封包装，以免吸湿。然后将聚乙烯树脂、EVA树脂、三元乙丙胶、马来酸酐接枝聚乙烯等先投入混合机中，再缓慢加入抗静电剂，最后将填料及抗氧剂等加入混合机中混匀后出料。混合好后的物料应立即使用，经过双螺杆挤出机挤出造粒，得到改性聚乙烯粒料。粒料烘干后经注塑机成型为叶片和基座，安装得到叶轮。

由上述技术方案可知，本发明具有以下有益效果：

1、基于二级对旋通风机的思路，增加一级，可增加通风机的压力、增加气流的能量，从而获得比两级对旋式局部通风机更高的风压，以便不移动通风机即可增加输送风流的距离，实现长距离的通风，而且减少了工人的劳动强度，节约了通风时间。

2、三级叶轮采用了对旋结构，互为反向，叶轮与筒体之间的径向间隙为叶轮直径的1.5‰～3.5‰，等速对旋，叶片为机翼扭曲型，降低了风机内部阻力，提高了风机的效率。

3、采用无定式导叶片，用复合增强高强度的改性聚乙烯粒料制造叶轮，具有抗静电、耐磨、阻燃的特点，具备安全性好、重量较轻、气动性能好、噪声低、效率高等优点。同时，在三级叶轮的安装角度上经过多次试验，由原来的45°角，改变为45.3°角，通过调整叶轮的间隙，提高了整个通风机的整体效率。

4、能充分有效保障掘进巷道超长度的通风要求，同时也能满足在小流量区域运行稳定、高效应用范围宽等特点；由于风机的驱动电机在风机筒体中心，可冷却驱动电机，使其机体风阻小、噪音低、风压高、效率高，综合性能好，节约能源。

5、能根据掘进工作面长度和巷道不同的通风要求，可一机多用，既可整机使用，又可分级使用；既可单级运行，也可多级对旋，从而减少能耗，节约能源，是矿井掘进中长距离局部通风的理想设备。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

图中，1.集流器，2.Ⅰ级筒体，3.Ⅰ级隔爆电动机，4.Ⅰ级叶轮，5.Ⅱ级筒体，6.Ⅱ级隔爆电动机，7.Ⅱ级叶轮，8.Ⅲ级筒体，9.Ⅲ级隔爆电动机，10.Ⅲ级叶轮，11.后消声扩散器，12.风筒接头。

具体实施方式

一、下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图所示，本发明包括集流器1、Ⅰ级筒体2、Ⅰ级隔爆电动机3、Ⅰ级叶轮4、Ⅱ级筒体5、Ⅱ级隔爆电动机6、Ⅱ级叶轮7、Ⅲ级筒体8、Ⅲ级隔爆电动机9、Ⅲ级叶轮10、后消声扩散器11、风筒接头12等。

Ⅰ级筒体2连接Ⅱ级筒体5，Ⅱ级筒体5连接Ⅲ级筒体8。隔爆电动机安装在筒体上，叶轮安装在隔爆电动机的轴伸上。Ⅲ级叶轮10安装在Ⅲ级隔爆电动机9的轴伸上、位置靠近Ⅱ级筒体5；Ⅰ级叶轮4、Ⅱ级叶轮7互为对旋，Ⅲ级叶轮10与Ⅱ级叶轮7互为对旋；相邻级间叶轮的叶片数互为质数，所述的Ⅰ级叶轮的叶片数为12片，Ⅱ级叶轮的叶片数为11片，Ⅲ级叶轮的叶片数为12片，以保证前后级每次只有1对叶片能够重合。Ⅲ级隔爆电动机与Ⅰ级隔爆电动机、Ⅱ级隔爆电动机功率相同；叶轮与筒体之间的径向间隙为叶轮直径的1.5‰～3.5‰。

所述的Ⅰ级叶轮4、Ⅱ级叶轮7、Ⅲ级叶轮10为整体浇铸的塑料叶轮。

本发明所述的Ⅰ级叶轮4、Ⅱ级叶轮7、Ⅲ级叶轮10包括叶片、基座、空心轴。

二、塑料叶轮的制备

步骤1、将高速混合机加热至100～120℃, 将钛酸酯偶联剂5份及聚乙烯蜡10份与导电炭黑11份、十溴联苯醚( 102E )24份、氧化锑6份、纳米碳酸钙4份等加入混合机中高速搅拌15～20min，出料冷却之后将其密封包装, 以免吸湿。

步骤2、将PE树脂100份、EVA树脂15份、三元乙丙胶8份、马来酸酐接枝聚乙烯7份等先投入混合机中，再缓慢加入抗静电剂4份，最后将上述步骤1得到的填料及抗氧剂4份等加入混合机中混匀后出料。混合好后的物料应立即使用，经过双螺杆挤出机挤出造粒，得到改性聚乙烯粒料。

步骤3、上述改性聚乙烯粒料烘干后经注塑机成型为叶片和带有空心轴的基座，安装得到叶轮。

三、主要性能检测指标：

1、上述得到的改性聚乙烯粒料的主要指标为：拉伸强度为14.8MPa、伸长率为310% 、悬臂梁缺口冲击强度为34 kJ/m²、表面电阻为78104Ω、有焰燃烧时间6条试样之和为3s、无焰燃烧时间6条试样之和0s。该材料完全满足煤矿井下用通风机的要求。

2、塑料叶轮的安装指标：

指标名称	Ⅰ级叶轮	Ⅱ级叶轮	Ⅲ级叶轮
				扭曲角(度)	0-21.9	0-7	0-7.1
安装角(度)	57.8	26	31.37
				叶片数量	12	10	12
弦长（单位：mm）	131-112	129-109	131-112
				重量（kg）	16	11.8	16

    3、通风机性能指标：风量为430-600m3，风压为1242-8100pa，效率大于80%、可达87%，噪声[LSA（db）]：11.5-25，振动速度有效值（mm/s）：1.4-4.2。

Claims (1)

1.一种矿用隔爆型三级轴流对旋局部通风机，包括集流器、Ⅰ级筒体、Ⅰ级隔爆电动机、Ⅰ级叶轮、Ⅱ级筒体、Ⅱ级隔爆电动机、Ⅱ级叶轮、后消声扩散器、风筒接头，叶轮安装在隔爆电动机的轴伸上，还包括Ⅲ级筒体(8)、Ⅲ级隔爆电动机(9)、Ⅲ级叶轮(10)，Ⅲ级筒体(8)与Ⅱ级筒体(5)相连，Ⅲ级隔爆电动机(9)安装在Ⅲ级筒体(8)上，Ⅲ级叶轮(10)安装在Ⅲ级隔爆电动机(9)的轴伸上，Ⅰ级叶轮(4)、Ⅱ级叶轮(7)互为对旋，Ⅲ级叶轮(10)与Ⅱ级叶轮(7)互为对旋；相邻级间叶轮的叶片数互为质数，保证前后级每次只有1对叶片能够重合，所述的Ⅰ级叶轮(4)的叶片数为12片，Ⅱ级叶轮(7)的叶片数为11片，Ⅲ级叶轮(10)的叶片数为12片；Ⅲ级隔爆电动机(9)与Ⅰ级隔爆电动机(3)、Ⅱ级隔爆电动机(6)功率相同；每级叶轮与相应筒体之间的径向间隙为叶轮直径的1.5‰～3.5‰；其特征在于Ⅲ级叶轮(10)的位置靠近Ⅱ级筒体(5)；

所述的Ⅰ级叶轮、Ⅱ级叶轮、Ⅲ级叶轮为整体浇铸的塑料叶轮；

所述的塑料叶轮按重量份，由下述材料制成：

PE树脂100份，EVA树脂15份，三元乙丙胶8份，马来酸酐接枝聚乙烯7份，十溴联苯醚102E 24份，氧化锑6份，导电炭黑11份，抗静电剂4份，聚乙烯蜡10份，抗氧剂4份，钛酸酯偶联剂5份，纳米碳酸钙4份。