CN104154012A - 一种双动力源驱动的风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双动力源驱动的风机，包括风机，风机转轴两端分别设置有汽轮机和电机，所述电机转轴连接所述风机转轴的一端设置有限位凸起和摩擦滑套；还包括同步监测机构，所述同步检测机构包括第一传动齿轮副、第二传动齿轮副、第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动齿轮副连接所述第一传动轴和所述汽轮机转轴，所述第二传动齿轮副连接所述第二传动轴和所述电机转轴，所述第一传动轴和所述第二传动轴同轴连接，所述第一传动轴和所述第二传动轴连接处设置有转速差检测电容。本发明能够将化工生产过程中产生的废热进行回收利用，利用汽轮机与电机共同向风机输送动能，从而实现节能降耗、环保减排的效果。

Description

一种双动力源驱动的风机

技术领域

本发明涉及一种双动力源驱动的风机，属于化工生产供能设备技术领域。

背景技术

邻苯二甲酸酐是化学工业中的一种重要原料，其主要用于增塑剂的制造。邻苯二甲酸酐的工业制法主要为通过空气氧化邻二甲苯而获得，在该工艺中反应温度通常为400～500℃，一般以五氧化钒作为催化剂，该反应过程为放热反应，因此需要采取一系列的冷却措施以保证反应体系的温度衡定，而且为了降低空气和邻二甲苯投入时造成的体系温度波动，通常需要将空气和邻二甲苯预热至一定温度后再投入至反应釜中。因此，上述整个生产过程中需要大量的冷却气流，并且会产生大量的废热，有必要提供一种合适的技术方案将上述化工生产过程中产生的废热进行回收利用，利用热能产生动能，以提供给风机，从而为反应体系提供冷却气流。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种双动力源驱动的风机，能够将化工生产过程中产生的废热进行回收利用，利用热能产生动能，与电机共同向风机输送动能，从而为反应体系提供冷却气流，并实现节能降耗、环保减排的效果。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种双动力源驱动的风机，包括：

用于提供冷却空气的风机，所述风机包括外壳和设置于所述外壳内的风机转轴，以及设置于所述风机转轴且位于所述外壳内的扇叶，所述外壳两侧还设置有轴承座，所述风机转轴的两端设置于所述轴承座中；

用于将热能转化为动能的汽轮机，所述汽轮机设置有用于连接化工生产冷却气排出管的蒸汽进入管和用于连接大气或废弃处理设备的废气排出管，所述汽轮机还设置有汽轮机转轴，所述汽轮机转轴与所述风机转轴的一端共线连接；

用于将电能转化为动能的电机，所述电机设置有电机转轴，所述电机转轴与所述风机转轴的另一端共线连接，且所述电机转轴与所述风机转轴的连接部分别设置有传动齿和配合所述传动齿的传动槽，所述电机转轴连接所述风机转轴的一端设置有限位凸起和摩擦滑套，所述摩擦滑套套装于所述电机转轴的端部，所述限位凸起和所述摩擦滑套之间设置有套装在所述电机转轴上的弹簧，所述摩擦滑套与所述电机转轴之间具有阻止发生相对旋转的限位结构

还包括同步监测机构，所述同步检测机构包括第一传动齿轮副、第二传动齿轮副、第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动齿轮副连接所述第一传动轴和所述汽轮机转轴，所述第二传动齿轮副连接所述第二传动轴和所述电机转轴，所述第一传动轴和所述第二传动轴同轴连接，所述第一传动轴和所述第二传动轴连接处设置有转速差检测电容。

作为上述技术方案的改进，所述限位结构包括设置于所述电机转轴末端外表面的轴向限位槽，和设置于所述摩擦滑套上的轴向限位柱，所述轴向限位柱与所述轴向限位槽配合使所述摩擦滑套能够在所述电机转轴上发生轴向移动而无法发生相对旋转。

作为上述技术方案的改进，所述风机包括抽气部和输气部，所述抽气部设置有轴流式扇叶，所述输气部设置有径流式扇叶，所述抽气部上端设置有进风管，所述输气部上端设置有出风管。所述结构便于设置进风管，而单一的径流式扇叶通常进风管需要轴向设置，则不利于在风机轴向的两侧分别设置汽轮机和电机。

作为上述技术方案的改进，所述风机的外壳设置有供所述风机转轴穿过的轴孔，所述轴孔处设置有密封盘，所述密封盘具有U形的截面结构。所述结构能提高设备的密封性，避免杂物进入风机，造成轴类部件和扇叶磨损。

作为上述技术方案的改进，所述第二传动轴在与所述第一传动轴的连接处设置有圆柱形连接槽，所述第一传动轴的端部位于所述连接槽内；

所述转速差检测电容包括：设置于所述第一传动轴外表面且位于所述连接槽内的弧形第一导体片，设置于所述第二传动轴外表面且位于所述连接槽外侧的弧形第二导体片，分别用于连接所述第一导体片和所述第二导体片的第一环形接触片和第二环形接触片，所述第一环形接触片和所述第二环形接触片连接信号电路，所述第一导体片和所述第二导体片之间绝缘。

作为上述技术方案的改进，所述第一传动齿轮副和所述第二传动齿轮副均包括规格相同的主动齿轮和减速齿轮，所述主动齿轮设置于所述汽轮机转轴和所述电机转轴上，所述减速齿轮设置于所述第一传动轴和所述第二传动轴上，所述减速齿轮半径大于所述主动齿轮。

作为上述技术方案的改进，所述轴承座设置有轴承安装腔，所述轴承安装腔内设置有轴承，所述轴承安装腔顶部和底部分别设置有上振动滑槽和下振动滑槽，所述上振动滑槽和所述下振动滑槽内分别设置有上振动滑块和下振动滑块，所述下振动滑块和所述下振动滑槽之间设置有弹性体，所述轴承安装腔填充有轴承冷却油且所述轴承安装腔设置有轴承冷却油输送管路，所述上振动滑块和所述下振动滑槽之间设置有轴振动感应头，所述轴振动感应头为位移感应器或液压感应器。

作为上述技术方案的改进，所述轴振动感应头为液压感应器。

作为上述技术方案的改进，所述轴承为双列轴承且包括内圈、外圈和滚子，所述外圈和/或内圈由两环形侧部和一环形中间部构成，两个所述侧部与所述中间部两侧构成两列沟道。所述结构可以有效地抑制轴振动时的偏转作用，避免轴振动时偏转造成轴的进一步磨损。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的一种双动力源驱动的风机，首先通过电机启动风机，然后通过汽轮机辅助提供动能保持风机运行，在需要的冷却气流较少的时候，甚至可以断开电机与风机的连接，从而主要由汽轮机提供动能，能够将化工生产过程中产生的废热进行回收利用，利用热能产生动能，与电机共同向风机输送动能，从而为反应体系提供冷却气流，并实现节能降耗、环保减排的效果。此外，能够对电机和汽轮机同轴振动的幅度进行监控，从而便于在电机和汽轮机同轴振动的幅度过大的时候提示停机检修，避免任一侧过于剧烈的轴振动持续造成电机或汽轮机的损伤；并优选液压感应器作为轴振动感应头能够有效地克服填充的轴承冷却油对位移感应器灵敏度造成的影响。进一步地，通过第一传动齿轮副和第二传动齿轮副等比例将汽轮机转轴与电机转轴的转速传递至第一传动轴和第二传动轴，根据第一导体片和第二导体片之间的电容变化，能够对电机与汽轮机的转速同步性进行监测，从而便于电机与汽轮机同轴连接并向风机提供动能，且可以指示操作人员对电机转速进行调节，以降低电机与汽轮机同轴连接后风机转轴所承受的扭矩。

附图说明

图1为本发明所述的一种双动力源驱动的风机整体结构示意图；

图2为本发明所述的电机转轴与风机转轴的连接部放大结构示意图；

图3为图2中A—A剖面的结构示意图；

图4为图2中B—B剖面的结构示意图；

图5为本发明所述的第一传动轴和第二传动轴连接处的放大结构示意图；

图6为图5中C—C剖面的结构示意图；

图7为图5中D—D剖面的结构示意图；

图8为图5中E—E剖面的结构示意图；

图9为本发明所述的轴承座放大结构示意图；

图10为图9中F处进一步放大的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

如图1至图10所示，为本发明所述的一种双动力源驱动的风机结构示意图。本发明所述一种双动力源驱动的风机，包括：用于提供冷却空气的风机1，所述风机1包括外壳11和设置于所述外壳11内的风机转轴12，以及设置于所述风机转轴12且位于所述外壳11内的扇叶，所述外壳11两侧还设置有轴承座2，所述风机转轴12的两端设置于所述轴承座2中；具体优化地，所述轴承座2设置有轴承安装腔21，所述轴承安装腔21内设置有轴承22，所述轴承安装腔21顶部和底部分别设置有上振动滑槽23和下振动滑槽24，所述上振动滑槽23和所述下振动滑槽24内分别设置有上振动滑块25和下振动滑块26，所述下振动滑块26和所述下振动滑槽24之间设置有弹性体27，所述轴承安装腔21填充有轴承冷却油且所述轴承安装腔21设置有轴承冷却油输送管路28，所述上振动滑块25和所述下振动滑槽24之间设置有轴振动感应头29，所述轴振动感应头29为位移感应器或液压感应器。所述轴振动感应头29优选为液压感应器。具体优选地，所述轴承22为双列轴承且包括内圈221、外圈222和滚子223，所述外圈222和/或内圈221由两环形侧部225和一环形中间部226构成，两个所述侧部225与所述中间部226两侧构成两列沟道224。

当风机转轴12在轴承座2中振动时，风机转轴12会带动轴承22振动，轴承22在上振动滑块25和下振动滑块26的支撑作用下进行振动，下振动滑块26在弹性体27支撑下振动，避免轴承座2发生大幅的振动；上振动滑块25和上振动滑槽23之间也填充有轴承冷却油，因此对于位移感应器的监测灵敏度会造成影响，而设置液压感应器则可以很好地感应到上振动滑块25振动时造成的上振动滑槽23内的轴承冷却油的液压变化，从而指示轴振动的幅度。

用于将热能转化为动能的汽轮机3，所述汽轮机3设置有用于连接化工生产冷却气排出管的蒸汽进入管31和用于连接大气或废弃处理设备的废气排出管32，所述汽轮机3还设置有汽轮机转轴33，所述汽轮机转轴33与所述风机转轴12的一端共线连接；用于将电能转化为动能的电机4，所述电机4设置有电机转轴41，所述电机转轴41与所述风机转轴12的另一端共线连接，且所述电机转轴41与所述风机转轴12的连接部分别设置有传动齿411和配合所述传动齿411的传动槽121，所述电机转轴41连接所述风机转轴12的一端设置有限位凸起412和摩擦滑套413，所述摩擦滑套413套装于所述电机转轴41的端部，所述限位凸起412和所述摩擦滑套413之间设置有套装在所述电机转轴41上的弹簧414，所述摩擦滑套413与所述电机转轴41之间具有阻止发生相对旋转的限位结构；具体地，所述限位结构包括设置于所述电机转轴41末端外表面的轴向限位槽415，和设置于所述摩擦滑套413上的轴向限位柱416，所述轴向限位柱416与所述轴向限位槽415配合使所述摩擦滑套413能够在所述电机转轴41上发生轴向移动而无法发生相对旋转。

当所述电机转轴41向所述风机转轴12方向移动时，首先所述摩擦滑套413的端面会接触到所述风机转轴12的端面，所述摩擦滑套413与所述风机转轴12之间为摩擦接触，转速较快的一者会通过摩擦将转动的动能传递给转速较慢的一者，所述摩擦滑套413会将所述风机转轴12的动能传递给所述电机转轴41，或将所述电机转轴41的动能传递给所述风机转轴12，从而避免硬接触导致电机负荷剧烈变化，从而影响电机的性能和使用寿命，通过摩擦接触具有一个逐渐同步的过程，能够有效地保护电机和轴类部件；随着所述电机转轴41继续向所述风机转轴12方向移动，所述摩擦滑套413不断压缩弹簧414，摩擦力加大， 直至所述传动齿411与所述传动槽121咬合，从而使所述电机转轴41与所述风机转轴12完全刚性连接。

还包括同步监测机构，所述同步检测机构包括第一传动齿轮副51、第二传动齿轮副52、第一传动轴61和第二传动轴62，所述第一传动齿轮副51连接所述第一传动轴61和所述汽轮机转轴33，所述第二传动齿轮副52连接所述第二传动轴62和所述电机转轴41，所述第一传动轴61和所述第二传动轴62同轴连接，所述第一传动轴61和所述第二传动轴62连接处设置有转速差检测电容。具体优选地，所述第二传动轴62在与所述第一传动轴61的连接处设置有圆柱形连接槽621，所述第一传动轴61的端部位于所述连接槽621内；所述转速差检测电容包括：设置于所述第一传动轴61外表面且位于所述连接槽621内的弧形第一导体片611，设置于所述第二传动轴62外表面且位于所述连接槽621外侧的弧形第二导体片622，分别用于连接所述第一导体片611和所述第二导体片622的第一环形接触片612和第二环形接触片623，所述第一环形接触片612和所述第二环形接触片623连接信号电路，所述第一导体片611和所述第二导体片622之间绝缘。进一步优选地，所述第一传动齿轮副51和所述第二传动齿轮副52均包括规格相同的主动齿轮53和减速齿轮54，所述主动齿轮53设置于所述汽轮机转轴33和所述电机转轴41上，所述减速齿轮54设置于所述第一传动轴61和所述第二传动轴62上，所述减速齿轮54半径大于所述主动齿轮53。

汽轮机转轴33通过第一传动齿轮副51带动第一传动轴61转动，电机转轴41通过第二传动齿轮副52带动所述第二传动轴62转动，当汽轮机转轴33与电机转轴41转速同步的时候，第一传动轴61和第二传动轴62的转速也同步，设置于所述第一传动轴61外表面且位于所述连接槽621内的弧形第一导体片611和设置于所述第二传动轴62外表面且位于所述连接槽621外侧的弧形第二导体片622之间的电容无变化，从而可以发出电信号，使操作人员易于判断出汽轮机转轴33与电机转轴41的转速同步性；设置主动齿轮53和减速齿轮54，且所述减速齿轮54半径大于所述主动齿轮53，可以相对于汽轮机转轴33与电机转轴41等比例降低第一传动轴61和第二传动轴62的转速，从而便于监测第一导体片611和第二导体片622之间的电容变化。通过第一环形接触片612和第二环形接触片623可以将第一导体片611和第二导体片622之间的电容信号引出至固定设置的第一定触片613和第二定触片624，第二传动轴62与所述第一传动轴61转动的时候，第一环形接触片612和第二环形接触片623也转动，而第一定触片613和第二定触片624位置固定且始终与第一环形接触片612和第二环形接触片623保持接触。

进一步改进地，所述风机1包括抽气部13和输气部14，所述抽气部13设置有轴流式扇叶15，所述输气部14设置有径流式扇叶16，所述抽气部13上端设置有进风管17，所述输气部14上端设置有出风管18。所述风机1的外壳11设置有供所述风机转轴12穿过的轴孔111，所述轴孔111处设置有密封盘112，所述密封盘112具有U形的截面结构。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种双动力源驱动的风机，其特征是，包括：

用于提供冷却空气的风机（1），所述风机（1）包括外壳（11）和设置于所述外壳（11）内的风机转轴（12），以及设置于所述风机转轴（12）且位于所述外壳（11）内的扇叶，所述外壳（11）两侧还设置有轴承座（2），所述风机转轴（12）的两端设置于所述轴承座（2）中；

用于将热能转化为动能的汽轮机（3），所述汽轮机（3）设置有用于连接化工生产冷却气排出管的蒸汽进入管（31）和用于连接大气或废弃处理设备的废气排出管（32），所述汽轮机（3）还设置有汽轮机转轴（33），所述汽轮机转轴（33）与所述风机转轴（12）的一端共线连接；

用于将电能转化为动能的电机（4），所述电机（4）设置有电机转轴（41），所述电机转轴（41）与所述风机转轴（12）的另一端共线连接，且所述电机转轴（41）与所述风机转轴（12）的连接部分别设置有传动齿（411）和配合所述传动齿（411）的传动槽（121），所述电机转轴（41）连接所述风机转轴（12）的一端设置有限位凸起（412）和摩擦滑套（413），所述摩擦滑套（413）套装于所述电机转轴（41）的端部，所述限位凸起（412）和所述摩擦滑套（413）之间设置有套装在所述电机转轴（41）上的弹簧（414），所述摩擦滑套（413）与所述电机转轴（41）之间具有阻止发生相对旋转的限位结构；

还包括同步监测机构，所述同步检测机构包括第一传动齿轮副（51）、第二传动齿轮副（52）、第一传动轴（61）和第二传动轴（62），所述第一传动齿轮副（51）连接所述第一传动轴（61）和所述汽轮机转轴（33），所述第二传动齿轮副（52）连接所述第二传动轴（62）和所述电机转轴（41），所述第一传动轴（61）和所述第二传动轴（62）同轴连接，所述第一传动轴（61）和所述第二传动轴（62）连接处设置有转速差检测电容。

2.如权利要求1所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述限位结构包括设置于所述电机转轴（41）末端外表面的轴向限位槽（415），和设置于所述摩擦滑套（413）上的轴向限位柱（416），所述轴向限位柱（416）与所述轴向限位槽（415）配合使所述摩擦滑套（413）能够在所述电机转轴（41）上发生轴向移动而无法发生相对旋转。

3.如权利要求1所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述风机（1）包括抽气部（13）和输气部（14），所述抽气部（13）设置有轴流式扇叶（15），所述输气部（14）设置有径流式扇叶（16），所述抽气部（13）上端设置有进风管（17），所述输气部（14）上端设置有出风管（18）。

4.如权利要求1-3任一所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述风机（1）的外壳（11）设置有供所述风机转轴（12）穿过的轴孔（111），所述轴孔（111）处设置有密封盘（112），所述密封盘（112）具有U形的截面结构。

5.如权利要求1所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述第二传动轴（62）在与所述第一传动轴（61）的连接处设置有圆柱形连接槽（621），所述第一传动轴（61）的端部位于所述连接槽（621）内；

所述转速差检测电容包括：设置于所述第一传动轴（61）外表面且位于所述连接槽（621）内的弧形第一导体片（611），设置于所述第二传动轴（62）外表面且位于所述连接槽（621）外侧的弧形第二导体片（622），分别用于连接所述第一导体片（611）和所述第二导体片（622）的第一环形接触片（612）和第二环形接触片（623），所述第一环形接触片（612）和所述第二环形接触片（623）连接信号电路，所述第一导体片（611）和所述第二导体片（622）之间绝缘。

6.如权利要求1或5所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述第一传动齿轮副（51）和所述第二传动齿轮副（52）均包括规格相同的主动齿轮（53）和减速齿轮（54），所述主动齿轮（53）设置于所述汽轮机转轴（33）和所述电机转轴（41）上，所述减速齿轮（54）设置于所述第一传动轴（61）和所述第二传动轴（62）上，所述减速齿轮（54）半径大于所述主动齿轮（53）。

7.如权利要求1所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述轴承座（2）设置有轴承安装腔（21），所述轴承安装腔（21）内设置有轴承（22），所述轴承安装腔（21）顶部和底部分别设置有上振动滑槽（23）和下振动滑槽（24），所述上振动滑槽（23）和所述下振动滑槽（24）内分别设置有上振动滑块（25）和下振动滑块（26），所述下振动滑块（26）和所述下振动滑槽（24）之间设置有弹性体（27），所述轴承安装腔（21）填充有轴承冷却油且所述轴承安装腔（21）设置有轴承冷却油输送管路（28），所述上振动滑块（25）和所述下振动滑槽（24）之间设置有轴振动感应头（29），所述轴振动感应头（29）为位移感应器或液压感应器。

8.如权利要求1所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述轴振动感应头（29）为液压感应器。

9.如权利要求7或8所述的一种双动力源驱动的风机，其特征是，所述轴承（22）为双列轴承且包括内圈（221）、外圈（222）和滚子（223），所述外圈（222）和/或内圈（221）由两环形侧部（225）和一环形中间部（226）构成，两个所述侧部（225）与所述中间部（226）两侧构成两列沟道（224）。