CN106194801A - 一种无风扇回流式风冷鼓风机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无风扇回流式风冷鼓风机，包括定子、转子、离心叶轮和一端开口、一端封闭的机壳，所述定子设于机壳内，转子支承于定子内，且一端伸出机壳外并与离心叶轮固定连接，还包括引流管、外部冷却器、扩压器以及蜗壳，所述蜗壳与机壳固定连接，扩压器设于蜗壳内，一所述引流管的两端分别与蜗壳和外部冷却器相连通，另一所述引流管的两端分别与外部冷却器和机壳相连通；所述机壳的开口端向内折弯并形成有挡边部，所述挡边部上设有回流道。本发明省去了冷却风扇、减少冷却风的能量损失、避免工作介质泄漏。

Description

一种无风扇回流式风冷鼓风机
技术领域：
本发明涉及一种无风扇回流式风冷鼓风机。
背景技术：
由于目前离心风机(离心机)的增速齿轮箱存在效率低、寿命短、体积大、需要大量辅助设备等缺点，所以采用高速电机直接驱动叶轮的高速直驱风机(离心机)成为了未来发展方向。但是高速直驱风机也存在电机发热高、转子振动严重的缺点，因此在设计中必须同时兼顾这两点。
中低功率的高速直驱风机常采用风冷方式冷却。即在风机内部留出冷却风通道，并用专门的冷却风扇驱动冷却空气流经电机定转子进行冷却。
冷却风扇可以由专门的辅助电机驱动，也可以安装在电机轴上由主电机驱动，但这两种驱动方式都会给风机带来一定的负面影响。用辅助电机驱动时主风机需要安装额外的电机和管道，结构复杂、可靠性降低；用主电机驱动时会增加风机转子的长度、增加质量，从而降低转子的固有频率，使转子的振动变得严重。
利用风机蜗壳出口的气体压力驱动冷却空气可以避免冷却风扇带来的负面影响。但风机蜗壳气体的压力通常较高，用来冷却电机后直接排放至大气中会损失大量的压力势能，且在某些工作场合中工作气体的排放还会导致原料浪费和环境污染。
因此高速直驱风机(压缩机)需要有一种无需冷却风扇、且不向大气排放冷却风的风冷方式。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种无风扇回流式风冷鼓风机。
本发明所采用的技术方案有：一种无风扇回流式风冷鼓风机，包括定子、转子、离心叶轮和一端开口、一端封闭的机壳，所述定子设于机壳内，转子支承于定子内，且一端伸出机壳外并与离心叶轮固定连接，还包括引流管、外部冷却器、扩压器以及蜗壳，所述蜗壳与机壳固定连接，扩压器设于蜗壳内，一所述引流管的两端分别与蜗壳和外部冷却器相连通，另一所述引流管的两端分别与外部冷却器和机壳相连通；
所述机壳的开口端向内折弯并形成有挡边部，所述挡边部上设有回流道；
所述蜗壳包括一体成型的圆弧部、平台部以及遮挡部，所述圆弧部与机壳固定连接，平台部与所述挡边部之间形成有风道，遮挡部与挡边部之间形成有叶轮腔；
所述扩压器设于风道内。
进一步地，所述外部冷却器与机壳之间的引流管上设有限流阀。
进一步地，所述机壳和蜗壳为一体式结构。
本发明具有如下有益效果：
1)省去了冷却风扇；
2)减少冷却风的能量损失；
3)避免工作介质泄漏。
附图说明：
图1为本发明结构图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明一种无风扇回流式风冷鼓风机，包括定子12、转子13、离心叶轮14和一端开口、一端封闭的机壳11，定子12设于机壳11内，转子13支承于定子12内，且一端伸出机壳11外并与离心叶轮14固定连接。本发明还包括引流管15、外部冷却器16、扩压器17以及蜗壳2，蜗壳2与机壳11固定连接，离心叶轮14设于蜗壳2内，扩压器17设于蜗壳2内，一根引流管15的两端分别与蜗壳2和外部冷却器16相连通，一根引流管15的两端分别与外部冷却器16和机壳11相连通。
本发明中的机壳11的开口端向内折弯并形成有挡边部110，该挡边部110上设有回流道111，该回流道111与蜗壳2相贯通。
本发明中的蜗壳2包括一体成型的圆弧部21、平台部22以及遮挡部23，圆弧部21与机壳11固定连接，平台部22与挡边部110之间形成有风道200，扩压器17设于该风道200内。
遮挡部23与挡边部110之间形成有用于容纳离心叶轮14的叶轮腔400。
在外部冷却器16与机壳11之间的引流管15上设有限流阀19。
本发明中的机壳11和蜗壳2为一体式结构。
通过蜗壳出口处的引流管15将高压气体导出，并通过外部冷却器16冷却至较低温度。冷却后的高压气体由限流阀19节流以控制冷却风流量，然后注入电机尾部。冷却风流过定转子气隙并冷却定转子和其他附件，通过回流管减压加速后回到叶轮出口气流中。
外部冷却器可以根据需要采用风冷或水冷；回流道111可以根据冷却风流量和风机流体效率的要求设计成直接排放或通过喷嘴排放的结构，扩压器也需要做相应的调整。
本发明具有如下优点：
1)省去了冷却风扇；
由于风机的回流冷却结构利用了蜗壳气体的压力驱动冷却气流，从而省去了冷却风扇，所以减少了风机中运动部件的数量，降低了故障率，提高了整机可靠性；同时因为不需要在高速电机轴上安装冷却风扇，缩短了轴的长度、减轻了轴的重量，所以能够提高风机转子的固有频率，从而有利于提高风机的转速。
2)减少冷却风的能量损失；
风机的蜗壳气体含有较大的压力能，利用蜗壳气体冷却电机后如果直接排放会造成巨大的能量浪费，而如果能够回收利用则可以避免这种损失。
离心叶轮、扩压器、蜗壳都能够提升气体压力。以某型10米曝气鼓风机为例，进气道压力100kPa，叶轮出口静压160kPa，扩压器出口静压198kPa，蜗壳出口压力204kPa。而原有冷却风扇的驱动压差仅8kPa。因此从蜗壳出口引入冷却风，经换热器冷却后用于冷却定转子，再回流至叶轮出口，全程有44kPa可用压力差。
原来蜗壳引入的冷却风冷却后直接排放至101kPa的大气中，只有8kPa压力能用于驱动冷却风，浪费了95kPa的压力能，能量利用率仅7.6％。而回流冷却结构中195kPa的冷却风通过喷嘴减压增速并回到扩压器前回收，能量只有少量的流动损失，可以减少80％～90％冷却风造成的能量损失。
3)避免工作介质泄漏；
回流冷却结构中冷却气体的流动是一个封闭的循环，因此不会向外排放废气，也就不会造成工作介质的泄漏。同时由于冷却风循环的流道将电机的定转子完全包裹在内，转子不需要穿透流道壁，所以无需动密封，只需要静密封就可以将电机壳体做成密闭容器，从而保证风机的密封性。
采用回流冷却的风机可以用较低的成本做到低泄漏甚至零泄漏。而其他冷却结构都很难做到。在工作介质是高压、高价值、易燃易爆、有毒有辐射等工作场所中，回流式冷却结构有着极大的优势。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种无风扇回流式风冷鼓风机，包括定子(12)、转子(13)、离心叶轮(14)和一端开口、一端封闭的机壳(11)，所述定子(12)设于机壳(11)内，转子(13)支承于定子(12)内，且一端伸出机壳(11)外并与离心叶轮(14)固定连接，其特征在于：还包括引流管(15)、外部冷却器(16)、扩压器(17)以及蜗壳(2)，所述蜗壳(2)与机壳(11)固定连接，扩压器(17)设于蜗壳(2)内，一所述引流管(15)的两端分别与蜗壳(2)和外部冷却器(16)相连通，另一所述引流管(15)的两端分别与外部冷却器(16)和机壳(11)相连通；
所述机壳(11)的开口端向内折弯并形成有挡边部(110)，所述挡边部(110)上设有回流道(111)；
所述蜗壳(2)包括一体成型的圆弧部(21)、平台部(22)以及遮挡部(23)，所述圆弧部(21)与机壳(11)固定连接，平台部(22)与所述挡边部(110)之间形成有风道(200)，遮挡部(23)与挡边部(110)之间形成有叶轮腔(400)；
所述扩压器(17)设于风道(200)内。
2.如权利要求1所述的无风扇回流式风冷鼓风机，其特征在于：所述外部冷却器(16)与机壳(11)之间的引流管(15)上设有限流阀(19)。
3.如权利要求1所述的无风扇回流式风冷鼓风机，其特征在于：所述机壳(11)和蜗壳(2)为一体式结构。
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