CN103821767A - 单级高速离心鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单级高速鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构,包括进气机壳(1)和巴氏合金层(2),其中:所述的进气机壳(1)与半开式叶轮(3)前缘之间加工有弧形凹槽(11),在弧形凹槽(11)内浇筑巴氏合金层(2),再将巴氏合金层(2)精加工至所需的成型尺寸。本发明的优点在于:尽可能减小了叶轮与进气机壳之间的叶顶间隙,显著提高了鼓风机的运行效率;有效防止安全事故发生,保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行;结构简单,加工方便,可行性高,成本极低。
Description
技术领域
本发明涉及一种进气机壳的改进结构,尤其是一种单级高速离心鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构。
背景技术
半开式叶轮具有强度高、许用圆周速度高和单级压比高等特点,被广泛应用于离心式压缩机等风机结构中。由于叶轮工作时,在离心力的作用下会发生弹性变形,为了有效防止动静元件相碰发生损耗甚至安全事故,叶轮与机壳静止件之间必然存在叶顶间隙。但是,该间隙在工作流体的粘性作用下,可能存在潜流损失、附面层分离损失、尾迹涡流损失和二次流损失等,对叶轮的性能影响很大。同时,间隙值的大小也直接影响到叶轮的内部流动。根据国内外相关研究数据表明,随着间隙值的增大,叶轮效率会明显下降,超过一定值时,甚至会丧失一部分工作性能。而适当减小叶顶间隙,可以有效提高半开式离心叶轮的效率和压比等气动性能。
目前,国内外减小叶顶间隙的通常手段是通过pro/e等三维设计软件对所需设计叶轮精确建模,再将模型导入ANSYS等模型分析软件,通过静态分析计算该叶轮在设计转速时轴向和径向的变形量。再根据上述数据,设定合适的叶顶间隙。然而,半开式叶轮的模型较为复杂,完整建模所需要的人力时间消耗异常庞大。一般在建模时会使用一些简化模型的方法,但这种近似方法会造成强度计算等相关数据的不精确。为了保护叶轮,避免动静元件碰擦发生安全事故,一般将设计间隙会比理论计算间隙稍大一些。
目前市场上单级高速离心鼓风机的形式有很多种,其叶轮形式一般为半开式三元叶轮,叶轮材料一般为锻造铝合金。由于叶轮无前盘,转速高,所以要求旋转叶轮与进气机壳静止件之间叶顶间隙尽量小,达到叶轮的高效运行,同时又必须确保叶轮与机壳不能发生刮擦造成安全事故。因离心鼓风机特性,容易发生叶轮喘振,叶轮在喘振时会有较大的轴向窜动,根据计算所得的叶轮与进气机壳理论间隙过小,容易产生刮擦并会造成严重的安全事故。单级高速鼓风机是污水处理、脱硫工艺等领域核心设备,其叶轮加工工艺比较复杂,制造成本昂贵,周期较长,一旦损坏会造成巨大的经济损失。国内该类型鼓风机均为全铸铁进气机壳,存在一定的安全隐患,为此,一般叶轮前缘与进气机壳之间的间隙都比较大,造成鼓风机运行效率下降,产生能源浪费。
巴氏合金(Babbitt metal)是一种软基体上分布着硬颗粒相的低熔点轴承合金。有锡基、铅基和镉基三个系列。锡基巴氏合金的代表成分(质量分数)为:锑3%~15%,铜2%~6%,镉<1%,锡余量。具有减摩特性的锡基和铅基轴承合金,由美国人巴比特发明而得名,因其呈白色,又称白合金,乌金。主要使用于大型机械主轴的轴瓦、轴承、轴衬、轴套。如:水泥机械、钢铁机械、化工机械、造纸机械、石油机械、船舶机械、压缩机械、煤矿机械、选矿设备等等,还可以用在大型机床上来取代黄铜,效果也很好。
发明内容
本发明目的在于:提供一种单级高速离心鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构,尽可能减小叶轮与进气机壳之间的叶顶间隙,同时保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行。
本发明目的通过下述技术方案实现:一种单级高速鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构,包括进气机壳和巴氏合金层,其中,所述的进气机壳与半开式叶轮前缘之间加工有弧形凹槽,在弧形凹槽内浇筑巴氏合金层,再将巴氏合金层精加工至所需成型尺寸。巴氏合金层的外表弧形和光洁度满足原鼓风机进气机壳设计要求。本发明通过对现有鼓风机进气机壳的改进,尽可能减小了叶轮与进气机壳之间的叶顶间隙,同时保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行。
本发明优选取锡基巴氏合金,其硬度和耐磨性等综合性能更符合与叶轮发生轻微刮擦时,不会对叶轮造成重大损害。
本发明利用巴氏合金的组织特点,在软相基体上均匀分布着硬相质点,软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性。不但保证了进气机壳的强度,而且由于巴氏合金的顺应性,对叶轮起到良好的保护效果。延长了风机的使用寿命。
在上述方案的基础上,为提高巴氏合金层与进气机壳的嵌合度,在所述的弧形凹槽上设有嵌槽。
本发明的优点在于:尽可能减小了叶轮与进气机壳之间的叶顶间隙,显著提高了鼓风机的运行效率;有效防止安全事故发生,保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行;结构简单,加工方便,可行性高,成本极低。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为浇注前进气机壳零件示意图;
图3为图2中的A部局部放大图;
图4为浇注后进气机壳零件图;
图5为图4中的B部局部放大图。
附图中标号说明:
1——进气机壳;
11——弧形凹槽; 111——嵌槽;
2——巴氏合金层; 3——半开式叶轮。
具体实施方式
请参阅图1图1为本发明结构示意图、图2为浇注前进气机壳零件示意图、图3为图2中的A部局部放大图、图4为浇注后进气机壳零件图和图5为图4中的B部局部放大图。
如图1所示,一种单级高速鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构,包括进气机壳1和巴氏合金层2,其中:所述的进气机壳1与半开式叶轮3前缘之间加工有弧形凹槽11,在弧形凹槽11内浇筑巴氏合金层2,再将巴氏合金层2精加工至所需的成型尺寸。
如图2和图3所示,所述的进气机壳1为铸铁加工件,经过初加工形成弧形凹槽11,为了提高巴氏合金层2与与弧形凹槽11之间的嵌合度,在弧形凹槽11内有嵌槽111,嵌槽的数量与进气机壳的尺寸有关,一般平行排布。
本实施例中,所述的巴氏合金层2选用锡基巴氏合金。
巴氏合金层2镶嵌性好、质地软、强度远远低于半开式叶轮3材质。即便半开式叶轮3在运行中发生较大的轴向窜动,也只会刮擦到质地软、强度低的巴氏合金层2,不会损坏半开式叶轮3。有了巴氏合金层2的保护,就可以在半开式叶轮3与进气机壳1之间叶顶间隙尽可能小的情况下,保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行。
Claims (3)
1.一种单级高速鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构,包括进气机壳(1)和巴氏合金层(2),其特征在于:所述的进气机壳(1)与半开式叶轮(3)前缘之间加工有弧形凹槽(11),在弧形凹槽(11)内浇筑巴氏合金层(2),再将巴氏合金层(2)精加工至所需的成型尺寸。
2.根据权利要求1所述的单级高速鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构,其特征在于:所述的巴氏合金层(2)选用锡基巴氏合金。
3.根据权利要求1所述的单级高速鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构,其特征在于:在所述的弧形凹槽(11)上设有嵌槽(111)。
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