CN104989657A - 长轴驱动的对旋叶轮通风设备 - Google Patents

Abstract

一种长轴驱动的对旋叶轮通风设备是将电动机及其传动齿轮箱通过长轴内置有细轴延伸设置于风筒之外，并通过细轴和长轴连接设置于风筒之内的一级叶轮和二级叶轮。本对旋叶轮通风结构利用传动轴将通风设备分设于风筒之内外，便于维修和操作，将叶轮轴向距离延伸设置，轮毂不受内置电机的影响降低了通风阻力，且在满足风压要求的条件下，实现了叶轮的单级旋转与对旋旋转的切换，进一步降低了能源消耗，满足了不同工况下的动力配置，提高了对旋叶轮的通风性能。

Description

长轴驱动的对旋叶轮通风设备

技术领域

    本发明涉及一种对旋叶轮通风设备，尤其是一种利用长轴驱动的对旋叶轮通风设备的技术方案。

背景技术

合理的通风系统是利用通风动力，以最经济的方式，向各用风地点提供足量的新鲜空气，提供适宜的温度和湿度，保持良好的气候条件，以保证人员的生命安全和改善环境的需要。合理的通风系统应具有通风系统简单的特点，必须尽量保证通风系统的合理性，从而达到安全生产的目的。而通风设备的好坏对通风效果有着很重要的影响。

现有对旋叶轮通风设备多数采用两级叶轮分别由两个旋转方向相反的电动机驱动。主要存在以下问题：一是电机与叶轮直联，固定于风筒中，电机的散热条件相对置于自由大气而言，效果较差，维修也不方便。二是在一些中小煤矿或在大巷道掘进初期，风压要求不高，而此时对旋叶轮通风设备产生的高压力通风，造成了能源浪费。如公开号为：CN101403389A公开的“一种对旋轴流风机”，包括电机、风筒、两级叶轮、齿轮箱和锥齿轮。电机驱动内置于风筒之中，齿轮箱锥齿轮的传动带动两级叶轮实现对旋。由于其齿轮箱内置于风筒之中，不便于维修和操作，且限制了两级叶轮的轴向距离，不适用于结构要求紧凑的对旋式通风设备中。

电机外置的现有技术，如公开号为：EP2777255A2公开的一种“电机外置对旋轴流式主通风机”，包括两台电动机、长轴、两级叶轮、扩散器等。两台电动机外置于风筒，并通过与长轴的连接分别驱动两级叶轮工作。由于该系统的动力源是两个电动机，相对于单个动力源而言，占地面积较大，作业不便。

再如公开号为：EP 2793377 A1公开的一种“双级对旋轴流风机”，包括电动机、万向联轴器、整流罩、两级叶轮、双出轴齿轮传动机构及扩压器等。工作时，电机通过万向联轴器驱动双出轴齿轮传动机构，带动两级叶轮的反向旋转。由于两级叶轮的同步旋转，在小风压要求下，对旋叶轮通风设备产生的高压力造成能源极大的浪费。

因此，开发一种便于维修和操作、结构更加紧凑且能实现单级旋转与对旋旋转的切换的节能的长轴驱动对旋叶轮通风设备就显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是现有对旋通风设备散热较差，维修不变的问题；同时在满足风压条件下，实现叶轮的单级旋转与对旋旋转的切换，以进一步降低能源消耗，并提供一种长轴驱动的对旋叶轮通风设备。

一种长轴驱动的对旋叶轮通风设备，包括电动机、传动齿轮箱，传动轴、一级叶轮和二级叶轮；其特征在于：

所述电动机及其传动齿轮箱是通过传动轴延伸设置于风筒之外的设计位置；

所述一级叶轮和二级叶轮是通过传动轴延伸设置于风筒之内的设计位置；

所述传动轴是由长轴内置有细轴构成，且长轴和细轴一端连接于传动齿轮箱内，另一端分别与二级叶轮和一级叶轮连接对旋转动；

所述传动齿轮箱内设置有十字轴，其纵向安装有从动锥齿轮，横向设有细轴穿过，并在纵向接近细轴处设置有压簧以及主动锥齿轮；在传动齿轮箱的齿轮轴上通过风叶法兰连接有长轴；在传动齿轮箱的箱体上连接有侧法兰，并在侧法兰的一端依次设置有扇齿结合面、动端面凸轮与静端面凸轮，另一端设置有操作手柄。

基于上述技术方案，本发明进一步设计的一级叶轮和二级叶轮的叶轮直径是800mm，电动机的额定功率是55kW×2，转速是2970rpm，传动齿轮箱的传动比是1:1。

本发明上述的对旋叶轮通风设备是用于通风风量在540~900m³/min，风压在8600~1500Pa，工作介质密度是1.20kg/m³的通风环境中。其中，对旋叶轮通风的工况点风量是790m³/min，风压是6000Pa。

在上述技术方案中，所述动端面凸轮与静端面凸轮的啮合与分离是通过传动齿轮箱箱体外的操作手柄控制的。

在上述设计的技术方案中，利用箱体外操作手柄的控制，实现动端面凸轮与静端面凸轮的啮合与分离。当动端面凸轮与静端面凸轮啮合时，压簧处于放松状态，此时十字轴纵向的锥齿轮脱离啮合，传动链断开，细轴带动一级叶轮旋转；当动端面凸轮与静端面凸轮分离时，压簧处于压紧状态，此时锥齿轮啮合，通过传动齿轮箱实现换向，长轴、细轴分别带动两级叶轮，实现两叶轮的对旋。其中，所设计的十字轴纵向两端均设有圆锥滚子轴承。通过上述采用的圆锥滚子轴承，轴承能承受高速运转，叶轮的高转速要求得到了满足。

    实现本发明上述所提供的一种长轴驱动对旋叶轮通风设备，解决了现有对旋叶轮通风设备性能较差、散热不足的问题。将长轴驱动以及传动箱延伸设置于风筒之外，便于维修和操作。将叶轮轴向置于风筒之内设置结构更加紧凑，且轮毂不受内置电机的影响，风阻减小，并且在满足风压要求的条件下，实现了叶轮的单级旋转，对旋旋转的切换，进一步降低了能源消耗，使得对旋叶轮通风设备取得较好的节能效果。

附图说明

    图1是本发明的整体结构示意图。

    图2是本发明图1的俯视结构示意图。

图3是本发明沿图2中A-A方向的结构示意图。

图4是本发明沿图2中B-B方向的结构示意图。

    图中：1、电动机；2、联轴器；3、传动齿轮箱；4、风筒；5、长轴；6、二级叶轮；7、一级叶轮；8、压簧；9、圆锥滚子轴承；10、十字轴；11、从动锥齿轮；12、主动锥齿轮；13、传动齿轮箱盖；14、细轴；15、扩散筒；16、圆柱滚子轴承；17、圆螺母；18、集流器；19、静端面凸轮；20、动端面凸轮；21、扇齿结合面；22、操作手柄。

具体实施方式

    下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明，以使本专业的技术人员能够实现为准。

如附图1所示，实施本发明所提供的一种长轴驱动对旋叶轮通风设备，是以电动机1作为动力源，经联轴器2的传递，将动力传输给传动齿轮箱3，通过对传动齿轮箱3的运行操作，传动叶轮的单级旋转、双级对旋旋转，实现长轴驱动对旋叶轮旋转进行通风。

如附图2、附图3、附图4所述，所述长轴驱动的对旋叶轮通风设备，主要包括电动机1、传动齿轮箱3，一级叶轮7、二级叶轮6和传动轴构成；其中：

将电动机1经由联轴器2连接于传动齿轮箱3，并通过传动轴延伸设置于风筒4之外的适当设计位置，以便于维修和操作，再将一级叶轮7和二级叶轮6通过传动轴设置于风筒4之内的适当设计通风位置，其轮毂不受内置电机的影响，减小了通风的阻力，且使得结构更加紧凑。

其中，将传动轴设计为长轴5内套设有细轴14，且长轴5和细轴14的一端分别与二级叶轮6和一级叶轮7连接对旋转动，实现对旋叶轮通风。

所述传动齿轮箱3包括有设置的十字轴10，其十字轴10纵向安装有从动锥齿轮11、横向设置有细轴14穿过，并在纵向靠近细轴处设有压簧8以及主动锥齿轮12；传动齿轮箱3的齿轮轴上通过风叶法兰连接有长轴5。

传动齿轮箱3的箱体与侧法兰相连接，并在侧法兰的一端依次设置有扇齿结合面21、动端面凸轮20与静端面凸轮19，另一端设置有操作手柄22。动端面凸轮20与静端面凸轮19的啮合与分离是通过传动齿轮箱3箱体外的操作手柄22控制的。

上述本发明的实施方案中，设计一级叶轮7和二级叶轮6的叶轮直径相等，均为800 mm，也可以根据通风节能情况，设计不同直径的叶轮直径。在本实验中，还试验了一级叶轮7的叶轮直径为1000mm，二级叶轮6的叶轮直径为800 mm，此通风量较大，节能效果更为明显。进一步地还作了小风压的试验，将一级叶轮7的叶轮直径设计为800mm，二级叶轮6的叶轮直径设计为600 mm，仍有较好的节能效果。上述三种情况，均选用电动机1的额定功率为55kW×2，转速为2970rpm，传动齿轮箱3的传动比为1:1。

上述对旋叶轮通风设备在一级叶轮7和二级叶轮6的叶轮直径均设计为800 mm，此通风设备是用于通风风量在540~900m³/min，风压在8600~1500Pa，工作介质密度是1.20kg/m³的通风环境中。如果对旋叶轮通风是在工况点通风，其设计风量是790m³/min，风压是6000Pa。也可根据其一级叶轮7和二级叶轮6的叶轮直径，计算出该对旋叶轮相应的通风量。

通过采用上述实施的技术方案，利用箱体外操作手柄22的控制，实现了动端面凸轮20与静端面凸轮19的啮合与分离。当动端面凸轮20与静端面凸轮19啮合时，压簧8处于放松状态，此时十字轴10纵向的锥齿轮脱离啮合，传动链断开，细轴14带动一级叶轮7旋转；当动端面凸轮20与静端面凸轮19分离时，压簧8处于压紧状态，此时锥齿轮啮合，通过传动箱3实现换向，细轴14、长轴5分别带动一级叶轮7、二级叶轮6，实现两叶轮的对旋。图中压簧分别表达压紧及放松两种状态，实际应用中两侧压簧状态是同步的。

在十字轴纵向两端均设计有圆锥滚子轴承9，并通过该结构使圆锥滚子轴承能承受高速运转，满足了叶轮高速运转的要求。

在运行过程中，接通电源，启动电动机1，通过联轴器2带动传动齿轮箱3，

通过操控手柄22，使动端面凸轮20与静端面凸轮19进行啮合运行，或者进行分离运行，在啮合运行时，通过传动轴带动一级叶轮7和二级叶轮6，实现两叶轮的对旋运转，通风风量较大；在分离运行时，通过传动轴带动一级叶轮7运转，通风风量较小，或者可以通计算机控制，进行定时交替进行，这样可以节约电力，实现节能减排的目的。

上述本发明技术方案的实施，经实验结果，该通风设备的性能得到了进一步的提高，电动机及其传动齿轮箱设置于风筒之外散热性好，也便于维修和操作。将叶轮轴向置于风筒之内，与现有技术相比，其轮毂不受内置电机的影响，进一步减小了风压阻力。尤为明显的是在一些中小煤矿或在大巷道掘进初期进行通风时，风压要求不高，在满足风压要求的条件下，实现了叶轮的单级旋转与对旋旋转的切换，对于煤矿井下通风连续进行，大大地降低了能源消耗，使得对旋叶轮通风设备取得较好的节能效果。

具体实施例

    某矿的主要开采方式为综采，其掘进准备面的走向为2000m，巷道断面在 24.05m²左右，本工作面地面标高+1064m。由于综掘工作面断面和需风量都较大，根据现场实际情况选择该型号的对旋叶轮通风系统供风，风筒选用直径为800mm的柔性风筒。在通风设备安装、调试完毕后，该型号的对旋叶轮通风系统得到了成功了应用。

    为了检验该通风设备的通风效果，对掘进工作面进行了节能效果的分析。当地电费按 0.7 元/（kWh）计算，则单台对旋叶轮通风系统每年节约的电费约为19万元，节能效益非常显著。由于对旋叶轮通风设备的改善，避免了因风量过大造成风筒撕裂的现象，降低了劳动强度，节约了设备投入成本。

Claims (5)

1.一种长轴驱动的对旋叶轮通风设备，包括电动机、传动齿轮箱，传动轴、一级叶轮和二级叶轮；其特征在于：

所述电动机[1]及其传动齿轮箱[3]是通过传动轴延伸设置于风筒[4]之外的设计位置；

所述一级叶轮[7]和二级叶轮[6]是通过传动轴延伸设置于风筒[4]之内的设计位置；

所述传动轴是由长轴[5]内置有细轴[14]构成，且长轴[5]和细轴[14]一端连接于传动齿轮箱[3]内，另一端分别与二级叶轮[6]和一级叶轮[7]连接对旋转动；

所述传动齿轮箱[3]内设置有十字轴[10]，其纵向安装有从动锥齿轮[11]，横向设有细轴[14]穿过，并在纵向接近细轴[14]处设置有压簧[8]以及主动锥齿轮[12]；在传动齿轮箱[3]的齿轮轴上通过风叶法兰连接有长轴[5]；在传动齿轮箱[3]的箱体上连接有侧法兰，并在侧法兰的一端依次设置有扇齿结合面[21]、动端面凸轮[20]与静端面凸轮[19]，另一端设置有操作手柄[22]。

2.根据权利要求 1 所述的长轴驱动的对旋叶轮通风设备，其特征在于：所述一级叶轮[7]和二级叶轮[6]的叶轮直径是800mm，电动机[1]的额定功率是55kW×2，转速是2970rpm，传动齿轮箱[3]的传动比是1:1。

3.根据权利要求2所述的长轴驱动的对旋叶轮通风设备，其特征在于：所述对旋叶轮通风设备是用于通风风量在540~900m³/min，风压在8600~1500Pa，工作介质密度是1.20kg/m³的通风环境中。

4.根据权利要求3 所述的长轴驱动的对旋叶轮通风设备，其特征在于：所述对旋叶轮通风的工况点风量是790m³/min，风压是6000Pa。

5.根据权利要求 1 所述的长轴驱动的对旋叶轮通风设备，其特征在于：所述动端面凸轮[20]与静端面凸轮[19]的啮合与分离是通过传动齿轮箱[3]箱体外的操作手柄[22]控制的。