CN105526181A - 用于热态气体的引风机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于热态气体的引风机，所述引风机包括：机壳、叶轮、叶轮轮毂、隔热罩以及电机，所述叶轮轮毂固定或套接在传动轴上，所述隔热罩相隔一定间隙地包覆住所述叶轮轮毂和传动轴，在所述隔热罩和所述叶轮轮毂的远离所述电机的端部之间形成了间隙，在所述叶轮轮毂上设置有多个通道，所述通道从所述叶轮轮毂的朝向所述电机的端部延伸至所述间隙。如此地，利用引风机运行时的负压，通过轮毂通道与隔热罩间隙从机壳外部吸入冷空气，对轮毂与传动轴进行冷却，同时，增加了热介质到电机轴承的热阻。

Description

用于热态气体的引风机

技术领域

本发明涉及通风机械领域，尤其涉及一种用于热态气体的引风机。

背景技术

热态气体引风机普遍用于工业炉窑的热态气体的输送和排放。各种熔炼炉、热处理炉、加热炉、烧结炉、锅炉以及环保设备都可能用到热态气体的引风机。

由于上述热态气体的温度通常位于80℃以上，在现有技术中，热态气体引风机直接接触的气体的温度位于80℃到1000℃之间的范围内。因此，如何设计风机轴承的冷却结构和型式，如何保护电机不因高温烧毁，以杜绝和减缓热量对风机轴承的影响，以及对风机传动轴承的选择，将是该类风机设计能否成功的关键所在。

专利文献CN201273294公布的一种水冷直联耐高温离心式通引风机，包括叶轮、机壳、进风口、金属铸件、直联加长轴电机，直联加长轴电机与机壳之间以金属铸件安装连接；靠近风机外壳处在直联加长轴电机的加长轴的轴头上安装散热风叶，靠近直联加长轴电机处在加长轴上套装轴承，且该轴承与金属铸件固定连接，轴承内室由油封密封，且内注润滑油；金属铸件预设空心腔，金属铸件的外壁上开设有与空心腔连通的进、出水管接口。该实用新型与现有的锅炉引风机相比，其结构简单实用，维修维护方便，能很好地解决直联风机不耐温、不耐蒸气的技术难题，其性价比较高。同时，也解决了现有技术由于蒸气量多导致蒸气通过轴承位置渗入电机内部而短路烧毁的问题。

专利文献CN202811407U公布的一种输送热态气体的引风机，包括引风机壳体、叶轮与电机，所述电机的输出轴与引风机壳体内的叶轮相连，所述电机壳体内设有第一冷却水腔；所述引风机壳体与电机壳体间设有电机输出轴护套；所述电机输出轴护套内设有第二冷却水腔；所述第一冷却水腔与第二冷却水腔相通；该实用新型的输送热态气体的引风机，热态气体的热量通过电机的输出轴传导时，第一冷却水腔与第二冷却水腔会吸收热态气体的热量，使得热态气体的热量不易传导到电机内部，避免了电机因温度过高而损坏，同时也避免了电机的电线因温度过高短路而烧毁，从而避免了安全隐患的发生。

然而，在现有技术中，仍然存在一些无法克服的缺陷，为了避免电机因温度过高损坏，采取水冷保护。水冷保护必须有水冷轴承座、水源及循环水泵，成本高、占用空间大，安装位置受限制。本申请旨在解决或至少一定程度上缓解现有技术中的缺陷。

发明内容

本发明提出了一种用于热态气体的引风机，所述引风机包括：机壳、叶轮、叶轮轮毂、隔热罩以及电机或电机驱动的传动轴，所述叶轮轮毂固定或套接在由所述电机或电机驱动的传动轴上，所述隔热罩相隔一定间隙地包覆所述叶轮轮毂和传动轴，在所述隔热罩和所述叶轮轮毂的远离所述电机的端部之间形成了间隙，在所述叶轮轮毂上或者轮毂与轴之间设置有多个通道，所述通道从所述叶轮轮毂的朝向所述电机的端部延伸至所述间隙。本发明提供了一种自冷式引风机，风机运行时，隔热罩与其包覆的轮毂和传动轴之间的间隙内形成负压，机壳外的冷空气通过轮毂上的多个通道吸入间隙，对轮毂与传动轴进行冷却，并对隔热罩冷却后进入风机叶轮，轮毂上的多个通道与隔热罩间隙因冷风的通过，可同时起到隔热的作用。对于中、低温气体小规格风机，可省去轴承座，电机可以直联。对于中、低温大规格风机，可省去水冷或风扇冷却。对于高温气体风机，可以降低轴承座的温度。本方案所带来的最终有益效果是：通过轮毂处的特殊结构减少热态气体的热量向传动主轴方向的传输。

在一个实施方式中，所述叶轮轮毂包括与所述传动轴平行的侧壁和与所述传动轴垂直的顶壁，所述通道从朝向所述电机一侧的顶壁开始沿着所述侧壁延伸至所述隔热罩一侧的顶壁。

在一个实施方式中，所述通道相对于所述侧壁的中心轴单层或多层分布，优选多层分布。风机轮毂上分布有通道，并利用隔热罩和叶轮轮毂之间的间隙，以及风机运转产生的负压抽吸机壳外部的冷空气，形成强制对流，从第二个方面解决了引风机的轴承温升问题。

在一个实施方式中，在所述叶轮的朝向所述电机的一侧设置有风机壳，在所述风机壳的侧部与其相邻地设置有隔热层。在机壳后板上增加隔热层，从而增加通过机壳后板、电机支架、电机外壳到电机轴承的热阻，从第三个方面解决了热传导使轴承升温的问题。

在一个实施方式中，在所述隔热层的远离所述电机的一侧与其相邻地设置有保护用保护板，优选钢板，更优选不锈钢板。

在一个实施方式中，在所述叶轮的朝向所述电机的一侧设置有风机壳，在所述风机壳和所述叶轮轮毂之间设置有密封用石墨或柔性密封材料，优选柔性密封材料，更优选石墨盘根。在机壳后板与叶轮轮毂之间的间隙处增加一石墨盘根以进行密封，从第四个方面防止热态气体外泄漏，传热给轮毂与电机，以及外泄的热态气体进入轮毂的冷却通道。

在一个实施方式中，在所述叶轮轮毂的侧壁的朝向所述电机的端部处设置有垂直于所述侧壁从所述侧壁延伸出来的阻挡盘。这样一来，万一石墨盘根密封磨损后没有及时更换，外泄漏的热介质也不会直接冲击电机，不易进入轮毂的冷却通道，解决了因热介质外泄漏造成电机或电机驱动传动轴的轴承增加温升的问题。

在一个实施方式中，隔热罩的外周延伸到风机叶片内缘的边缘。

优选地，所述通道的数量位于8-36个的范围中。考虑到为了获取更好的冷却效果，通道的数量越多越好。

优选地，隔热罩的外周延伸到风机叶片的内缘边缘。

本发明的方案适用于多种不同的情况。优选地，对于中、低温气体而言，省去水冷或风扇冷却。例如，在一个实施方式中，对于中、低温气体而言，省去水冷或风扇冷却。优选地，尤其针对中小规格的引风机而言，可以将叶轮直接安装于电机输出轴上。关于“中小规格”，本领域中有公用的标准，可查阅相关的文献资料。

优选地，对于300-1000摄氏度的情况而言，降低传动轴轴承的工作温度。例如，在一个实施方式中，对于300-1000摄氏度的高温气体而言，降低轴承的工作温度，降低轴承的冷却要求。因此，本发明比较完满地解决了引风机的电机轴承温升问题。

上述技术特征可以各种技术上可行的方式组合以产生新的实施方案，只要能够实现本发明的目的。

附图内容

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的用于热态气体的引风机的一个实施例；

图2显示了图1中的引风机的叶轮轮毂的放大图；

图3显示了图1中的引风机的一个改进方案；

图4显示了图1中的引风机的进一步的改进方案。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的用于热态气体的引风机100。引风机100可用于热态气体的热循环利用和排放。

图2显示了图1中的引风机100的叶轮轮毂6的放大图。具体地，引风机100可以为一种直联式引风机，即引风机100的叶轮轮毂6直接装在电动机4的伸出轴13(即主轴)上。引风机100可以中高温引风机(中高温的范围可以参照相关领域的定义)。在实施方式中，只介绍了针对电机直联的情况，实际情况还有如下几种：对于中、低温气体而言，可省去水冷或风冷；对于例如300-1000摄氏度的情况而言，可降低轴承的工作温度。本方案所带来的最终有益效果是：通过轮毂处的特殊结构减少热态气体的热量向传动主轴方向的传输。

参照图2，可以看出本发明的引风机100中，在叶轮轮毂6的前端(叶轮轮毂6的远离电机4的一端)安装有隔热罩5。隔热罩5呈锥形或其他凸形，其边沿呈法兰形状。隔热罩5用来罩住电机主轴13和叶轮轮毂6。隔热罩5与叶轮轮毂6的法兰之间留有一定的间隙19，在位于叶轮轮毂6上的电机装配孔17的周围均匀分布有8-36个3-12mm的通道12。在保证轮毂强度、保证可加工的前提下，孔的数量与层数越多越有利于轮毂冷却。需要注意的是，均匀分布也并非强制条件，本实施例中仅给出了最优布置方案，均匀分布可使得载有热量的气流更高效地分散。

引风机100启动后便会在叶轮1内部形成负压区71、72和73，通常该负压区71、72和73的负压值与引风机的工况压力值相当。这压力便会使电机轴13处的常温空气经过上面所描述的这些通道12到达叶轮1里面，在隔热罩5的内侧(朝向叶轮轮毂6的一侧)与叶轮轮毂6之间的间隙19中形成了强对流散热空气流14。这股强对流散热空气流14在散热中可发挥关键作用。

在引风机100中，热介质到电机轴承的传热主要通过下述几个可能的路径：

路径一：热量由热介质传递到隔热罩5，再通过热传导到达强对流散热空气流14，而后通过电机轴13与轮毂6的热传导到达电机轴承。这条路径中，热介质到电机轴承的热阻主要由隔热罩5和强对流散热空气流14来承担。

路径二：热量由热介质通过叶轮后盘15的热传导到达叶轮轮毂的法兰16，再经过热传导到达叶轮轮毂6，之后经过热传导到达电机轴13，最后通过热传导到达电机轴承。由于在寻常的引风机中，大多数部件的构成材质相仿，热传导方面并没有台阶，这也是影响电机轴承温升的一个重要因素。但由于叶轮轮毂6的电机装配孔17的周围均匀分布有8-36个3-12mm通道12，结合间隙19内的负压，可生成强对流散热空气流14。一方面，均匀分布通道12加大热阻，另一方面，因其产生的强对流散热空气流14起到很大的作用。

路径三：热量由热介质通过风机壳后侧板2的热传导到达电机支架3(图1和图3中示出)，再经过热传导到达电机4的壳体，之后通过热传导到达电机轴承。由于风机中大多数材质相仿，热传导方面并没有台阶，这也是影响电机轴承温升的一个重要因素。因此，在图3所示的优选的实施例中，本发明增加了此处的热阻，在机壳后侧板2的内侧(朝向叶轮1的一侧)增加了一层隔热板9。该隔热板9的厚度例如为10-20mm。同时，在隔热板9的表面加上一层保护板，优选钢板，更优选不锈钢板8，以对其进行保护。该不锈钢板8的厚度为2mm。

路径四：泄漏传热。风机的泄漏主要有两方面，内泄漏和外泄漏。内泄漏对传热没有影响我们不去计较，由于一般风机的机壳后板2与叶轮轮毂6之间有间隙，这个间隙形成的泄漏称之为外泄漏。由于引风机泄漏的是热介质，并且泄漏出来直接冲击电机4的外壳，这是影响轴承温升的又一个重要因素。而且泄漏的热介质可能又从叶轮轮毂6周围的通道12吸入引风机100内，恶化对流散热。因此，在图4所示的进一步优选的实施例中，在机壳后板2与叶轮轮毂6之间的间隙处增设一石墨盘根10，以进行密封，有效地解块了外泄漏问题。同时，还可以在风机壳2的外侧(风机壳2的朝向电机4的一侧)与石墨盘根10相邻地设置一层隔热层99，隔热层99位于石墨盘根10的远离叶轮轮毂6的一侧。当然，实施例中仅给出了一种方式，隔热层99也可以位于石墨盘根10的另一侧。同时，在石墨盘根10和隔热层99的朝向电机4的一侧还设置有一层钢板88。钢板88从叶轮轮毂6处向外延伸过石墨盘根10和隔热层10。另外，进一步优选地，在叶轮轮毂6的后端(叶轮轮毂6的朝向电机的端部)增加了阻挡圆盘11。依次方式，万一石墨盘根10密封磨损后没有及时更换，外泄漏的热介质也不会冲击电机、使电机轴承增加温升而损坏电机。

本发明从传热过程的四个层面解决了引风机的电机轴承升温问题。隔热罩5增加了热介质到电机轴承的热阻；风机轮毂6上均匀分布有通道12，并利用隔热罩5和叶轮轮毂6之间的间隙19，以及风机运转产生的负压形成的强对流散热空气流14，从第二个方面解决了引风机的轴承温升问题；在机壳后板2上增加隔热层9，从而增加通过机壳后板2、电机支架3、电机外壳到电机轴承的热阻，从第三个方面解决了热传导使轴承升温的问题；在机壳后板2与叶轮轮毂6之间的间隙处增加一石墨盘根10以进行密封，从第四个方面解块了外泄漏问题。格外优选地，在风机轮毂6的朝向电机4的端部增加了阻挡圆盘11，这样一来，万一石墨盘根密封10磨损后没有及时更换，外泄漏的热介质也不会冲击电机4，解决了因热介质外泄漏的对流传热使电机轴承增加温升的问题。

因此，本发明比较完满地解决了引风机的电机轴承温升问题，通过轮毂处的特殊结构减少了热态气体的热量向传动主轴方向的传输。在一些优选方案中，风机叶轮与电机可以直联，使引风机的体积和重量大为减少，节省制造成本，提高传动效率，并扩大了引风机的使用范围。

本发明的引风机在叶轮轮毂上设有均匀分布的通道，在叶轮轮毂前面增设了隔热罩，其它大部分零部件可以与一般的鼓风机通用，有利于风机造的通用化、系列化、标准化。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.用于热态气体的引风机，其特征在于，所述引风机包括：机壳、叶轮、叶轮轮毂、隔热罩以及电机或电机驱动的传动轴，

所述叶轮轮毂固定或套接在由所述电机或电机驱动的传动轴上，所述隔热罩相隔一定间隙地包覆所述叶轮轮毂和传动轴，在所述隔热罩和所述叶轮轮毂的远离所述电机的端部之间形成了间隙，

在所述叶轮轮毂上或者轮毂与轴之间设置有多个通道，所述通道从所述叶轮轮毂的朝向所述电机的端部延伸至所述间隙。

2.根据权利要求1所述的引风机，其特征在于，所述叶轮轮毂包括与所述传动轴平行的侧壁和与所述传动轴垂直的顶壁，所述通道从朝向所述电机一侧的顶壁开始沿着所述侧壁延伸至所述隔热罩一侧的顶壁。

3.根据权利要求2所述的引风机，其特征在于，所述通道相对于所述侧壁的中心轴单层或多层分布，优选多层分布。

4.根据权利要求1所述的引风机，其特征在于，在所述叶轮的朝向所述电机的一侧设置有风机壳，在所述风机壳的侧部与其相邻地设置有隔热层。

5.根据权利要求4所述的引风机，其特征在于，在所述隔热层的远离所述电机的一侧与其相邻地设置有保护用保护板，优选钢板，更优选不锈钢板。

6.根据权利要求1所述的引风机，其特征在于，在所述叶轮的朝向所述电机的一侧设置有风机壳，在所述风机壳和所述叶轮轮毂之间设置有密封用石墨或柔性密封材料，优选柔性密封材料，更优选石墨盘根。

7.根据权利要求2所述的引风机，其特征在于，在所述叶轮轮毂的侧壁的朝向所述电机的端部处设置有垂直于所述侧壁从所述侧壁延伸出来的阻挡盘。

8.根据权利要求1所述的引风机，其特征在于，隔热罩的外周延伸到风机叶片内缘的边缘。

9.根据权利要求1所述的引风机，其特征在于，对于中、低温气体而言，省去水冷或风扇冷却，优选将引风机的叶轮直接安装于电机输出轴上。

10.根据权利要求1所述的引风机，其特征在于，对于300-1000摄氏度的高温气体而言，降低轴承的工作温度，降低轴承的冷却要求。