CN107387459A - 一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构 - Google Patents

一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构 Download PDF

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Abstract

本发明一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，包括：主动入口导叶、从动入口导叶、入口导叶摇臂、入口导叶衬套、轴承球、导叶驱动环轴、导叶驱动环、滚动轴承、轴承定位销柱均布在进气机匣外侧，构成入口导叶调节机构；主动扩压器叶片、从动扩压器叶片、扩压器摇臂、扩压器叶片衬套、扩压器驱动环轴、扩压器驱动环、滚动轴承、轴承定位销柱均布在镶套外侧，构成扩压器叶片调节机构。本发明结构紧凑简单、可靠性高、成本低，在变流量工况需求下调节入口导叶角度的同时，相应地调节扩压器叶片角度，同步匹配精度高，减少流动损失，保证机组维持高效率运行，降低鼓风机能耗。

Description

一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构
技术领域
本发明专利涉及一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，属于流体机械领域。
背景技术
现有离心鼓风机，均采用入口可调导叶机构来调节鼓风机进气流量，实现鼓风机的变工况运行。现有技术中通常采用角度不可调节的扩压器叶片，当通过调节入口导叶角度改变鼓风机的进入叶轮的流量后，流出叶轮的气流方向也将发生改变，进而对扩压器叶片形成冲角，增加流动损失。或者，采用分别单独调节入口导叶和扩压器叶片的方式，其成本高，增加电气故障风险点，且调节精度不能完全满足要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，实现入口导叶转角与扩压器叶片转角以5：1的比例进行精确匹配，保证机组在宽流量范围内维持高效率运行。
本发明所述一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，该调节机构包括：进气机匣2、电动执行器5、联轴器3、执行器支架4、主动入口导叶6、从动入口导叶27、入口导叶摇臂7、入口导叶衬套21、轴承球24、导叶驱动环轴25、导叶驱动环8、滚动轴承9、轴承定位销柱22、镶套20、主动扩压器叶片19、从动扩压器叶片28、扩压器摇臂17、扩压器叶片衬套18、扩压器驱动环轴26、扩压器驱动环16、沟槽凸轮11、凸轮滚轴10、齿条12、圆柱齿轮13、齿轮轴23、齿轮支架14、锥齿轮15；
主动入口导叶6、从动入口导叶27、入口导叶摇臂7、入口导叶衬套21、轴承球24、导叶驱动环轴25、导叶驱动环8、滚动轴承9、轴承定位销柱22均布在进气机匣2外侧，构成入口导叶调节机构；所述入口导叶调节机构设有10片入口导叶，其中有1片主动入口导叶6，9片从动入口导叶27，通过入口导叶衬套21均布在进气机匣2的安装孔上，入口导叶衬套21通过螺钉固定在进气机匣2上；每个入口导叶通过入口导叶摇臂7与导叶驱动环8连接，导叶驱动环8通过环上连接的滚动轴承9与进气机匣2配合定位，导叶驱动环8可定心转动；电动执行器5通过执行器支架4固定在鼓风机的进气罩帽1上，并通过联轴器3连接主动入口导叶6。当电动执行器5驱使主动入口导叶6转动时，带动入口导叶摇臂7以及导叶驱动环8转动，进而通过其余入口导叶摇臂带动其余9个从动入口导叶27转动，实现所有入口导叶同转角转动，构成了入口导叶调节机构；
主动扩压器叶片19、从动扩压器叶片28、扩压器摇臂17、扩压器叶片衬套18、扩压器驱动环轴26、扩压器驱动环16、滚动轴承9、轴承定位销柱22均布在镶套20外侧，构成扩压器叶片调节机构；所述的扩压器叶片调节机构，共有1个主动扩压器叶片19和10个从动扩压器叶片28，11个扩压器叶片通过扩压器叶片衬套18均布装配在镶套20上，每个扩压器叶片通过扩压器摇臂17与扩压器驱动环16连接，扩压器驱动环16通过环上连接的滚动轴承9与镶套20上的沟槽配合定位，扩压器驱动环16可定心转动；
主动入口导叶6自身转轴上键连接了一个沟槽凸轮11，沟槽凸轮11通过槽内的凸轮滚轴10形成凸轮副，凸轮滚轴10与一个齿轮齿条机构的齿条12连接，齿条12与一圆柱齿轮13形成齿轮齿条传动副，圆柱齿轮13与一锥齿轮15以轴肩定位方式和螺母及挡圈定位方式固定在齿轮轴23两端，齿轮轴23固定于齿轮支架14上，齿轮支架14通过螺钉固定在镶套20上，锥齿轮键连接在扩压器导叶19转轴上。当电动执行器5驱使主动入口导叶6转动时，沟槽凸轮11同步转动，并带动齿条12做直线运动，进而带动与齿条啮合的圆柱齿轮13转动，圆柱齿轮通过齿轮轴23驱使一个锥齿轮15转动，另一个锥齿轮15与主动扩压器叶片6自身的转轴连接，两个锥齿轮的啮合传动驱使主动扩压器叶片19转动，当主动扩压器叶片19转动时带动扩压器摇臂17以及扩压器驱动环16转动，进而通过其余扩压器摇臂带动其余10个从动扩压器叶片转动，实现所有扩压器叶片同转角转动。
其中，所述的入口导叶自身转轴键连接入口导叶摇臂7，并用螺栓锁紧；导叶驱动环8通过驱动环轴25连接轴承球24，轴承球24与入口导叶摇臂7的U型槽配合形成滑动副，导叶驱动环8通过轴承定位销柱22固定滚动轴承9，滚动轴承9与进气机匣2沟槽配合形成滚动副。
其中，主动扩压器叶片19自身转轴键连接锥齿轮15和扩压器摇臂17，并用螺栓锁紧扩压器摇臂17，用挡圈和轴肩支撑定位锥齿轮15；扩压器驱动环16通过扩压器驱动环轴26与扩压器摇臂17上的U型槽配合形成滑动副，扩压器驱动环16上表面通过轴承定位销柱22固定滚动轴承9，滚动轴承9与镶套20沟槽配合形成滚动副。
其中，所述的调节机构中，定义圆柱齿轮13与齿条12的模数为m，齿数为z，齿条12运动的最大直线距离为L，沟槽凸轮11的沟槽最大升程也为L，入口导叶与扩压器叶片转角比值为k，锥齿轮15的传动比为i，则可得到kL/90＝πmzi/360，即k＝πmzi/(4L)。因此，可以通过调整设计L、m、z和i等参数，实现入口导叶与扩压器叶片按所需的不同转角比值k进行精确匹配调节，以满足不同鼓风机型号对精确匹配关系的需求。
其中，所述的圆柱齿轮(13)、齿条(12)、锥齿轮(15)和沟槽凸轮(11)是根据实现入口导叶与扩压器叶片转角呈5：1的匹配比例关系设计的；圆柱齿轮(13)与齿条(12)的模数m＝2、齿数z＝31，锥齿轮(15)的传动比i＝1，沟槽凸轮(11)的沟槽最大升程L＝9.74mm，沟槽的行程分为推程和回程，其中推程是：起始升程0mm，终止升程9.74mm，起始角度0°，终止角度90°；回程是：起始升程9.74mm，终止升程0mm，起始角度90°，终止角度0°；沟槽凸轮的从动件即凸轮滚轴10的运动规律为等速直线运动。
本发明一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，优点在于：结构紧凑简单、可靠性高、成本低，在变流量工况的需求下调节入口导叶角度的同时，相应地调节扩压器叶片角度，其同步匹配精度高，减少流动损失，能保证机组维持高效率运行，降低鼓风机能耗。
附图说明
图1是本发明的立体结构分解示意图。
图2是本发明的侧面结构示意图。
图3是本发明的右视剖面图。
图4是图3的局部放大图。
图5是本发明的左视剖面图。
图6是本发明的前视图。
图7是本发明的后视图。
图8是沟槽凸轮主视图。
图中标号具体如下：
1－进气罩帽，2－进气机匣，3－联轴器，4－执行器支架，5－电动执行器，6－主动入口导叶，7－入口导叶摇臂，8－导叶驱动环，9－滚动轴承，10－凸轮滚轴，11－沟槽凸轮，12－齿条，13-圆柱齿轮，14-齿轮支架，15-锥齿轮，16-扩压器驱动环，17-扩压器摇臂，18-扩压器叶片衬套，19-主动扩压器叶片，20-镶套，21-入口导叶衬套，22-轴承定位销柱，23-齿轮轴，24-轴承球，25-导叶驱动环轴，26-扩压器驱动环轴，27-从动入口导叶，28-从动扩压器叶片，29-蜗壳，30-叶轮，31-齿轮箱接口盘，32-齿轮箱高速轴。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，按照图1、2、3、4、6所示，电动执行器5通过执行器支架4以螺栓连接方式固定在进气罩帽1上，电动执行器5与主动入口导叶6通过联轴器3连接，1个主动入口导叶6与9个从动入口导叶27共10个导叶通过入口导叶衬套21周向均布在进气机匣2上，轴承球24通过导叶驱动环轴25和螺母弹垫与导叶驱动环8连接在一起，导叶驱动环通过4对滚动轴承9和轴承定位销柱22装配在进气机匣2的沟槽上，轴承球24与入口导叶摇臂7的U型槽配合，10个导叶自身转轴均与入口导叶摇臂7进行键连接。当电动执行器5转动时，主动入口导叶6同步转动，带动入口导叶摇臂7转动，进而通过轴承球24带动导叶驱动环8做定心转动，同步带动其他轴承球和入口导叶摇臂转动，使其余从动入口导叶27与主动入口导叶6做同转角转动，实现所有入口导叶的同步调节。
如图1、2、3、4、7所示，共有1个主动扩压器叶片19和10个从动扩压器叶片28通过扩压器叶片衬套18均布装配在镶套20上，每个扩压器叶片自身转轴键连接了扩压器摇臂17，以螺栓紧固，每个扩压器摇臂17通过其U型槽与扩压器驱动环16上相应的扩压器驱动环轴26形成滑动副连接，扩压器驱动环16通过4对滚动轴承9和轴承定位销柱22与镶套20的沟槽配合，可做定心转动。
如图1、2、4、8所示，主动入口导叶6自身转轴通过键连接了一个沟槽凸轮11，主动入口导叶6转动的同时带动沟槽凸轮11转动，一个齿轮齿条机构的齿条12通过凸轮滚轴10与沟槽凸轮11形成凸轮副，即沟槽凸轮11转动时，齿条12做直线运动，带动与其啮合的圆柱齿轮13转动。圆柱齿轮13与一个锥齿轮15分别连接在齿轮轴23的两端，齿轮轴23通过以螺栓连接方式固定在镶套20上的齿轮支架14支撑，另一个锥齿轮15键连接在主动扩压器叶片19自身转轴，两个锥齿轮啮合传动使主动扩压器叶片19转动，当主动扩压器叶片19转动时，带动扩压器摇臂17以及扩压器驱动环16转动，进而通过其余扩压器摇臂带动其余10个从动扩压器叶片28转动，实现所有扩压器叶片同步调节，进而实现了入口导叶和扩压器叶片的同步匹配调节。
如图3、5所示，叶轮30装配于齿轮箱高速轴32上高速旋转，本发明所述的同步匹配调节机构便用于调节流入叶轮30前和流出叶轮30后的气体流动状态。蜗壳29一方面用于收集气体并使之减速增压，另一方面则用于安装固定进气罩帽1、进气机匣2和镶套20，而蜗壳29自身则通过螺钉固定于齿轮箱接口盘31上。
本发明所述的机构中，定义圆柱齿轮与齿条的模数为m，齿数为z，齿条运动的最大直线距离为L，沟槽凸轮的沟槽最大升程也为L，入口导叶与扩压器叶片转角比值为k，锥齿轮的传动比为i，则可得到kL/90＝πmzi/360，即k＝πmzi/(4L)。因此，本发明可以通过调整设计L、m、z和i等参数，实现入口导叶与扩压器叶片按所需的不同转角比值k进行精确匹配调节，以满足不同鼓风机型号对精确匹配关系的需求。
进一步地，以本发明所述的机构为例，锥齿轮的传动比i＝1，圆柱齿轮与齿条的模数m＝2，齿数z＝31，齿条运动的最大直线距离，即沟槽凸轮的沟槽最大升程L＝9.74mm，则入口导叶与扩压器叶片转角的比例k＝5，实现了入口导叶与扩压器叶片的转角以5：1的比例进行精确匹配调节。所用沟槽凸轮11的沟槽行程分为推程和回程，其中推程是：起始升程0mm，终止升程9.74mm，起始角度0°，终止角度90°；回程是：起始升程9.74mm，终止升程0mm，起始角度90°，终止角度0°；沟槽凸轮11的从动件即凸轮滚轴10的运动规律为等速直线运动。

Claims (5)

1.一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，其特征在于：该调节机构包括：进气机匣(2)、电动执行器(5)、联轴器(3)、执行器支架(4)、主动入口导叶(6)、从动入口导叶(27)、入口导叶摇臂(7)、入口导叶衬套(21)、轴承球(24)、导叶驱动环轴(25)、导叶驱动环(8)、滚动轴承(9)、轴承定位销柱(22)、镶套(20)、主动扩压器叶片(19)、从动扩压器叶片(28)、扩压器摇臂(17)、扩压器叶片衬套(18)、扩压器驱动环轴(26)、扩压器驱动环(16)、沟槽凸轮(11)、凸轮滚轴(10)、齿条(12)、圆柱齿轮(13)、齿轮轴(23)、齿轮支架(14)、锥齿轮(15)；
主动入口导叶(6)、从动入口导叶(27)、入口导叶摇臂(7)、入口导叶衬套(21)、轴承球(24)、导叶驱动环轴(25)、导叶驱动环(8)、滚动轴承(9)、轴承定位销柱(22)均布在进气机匣(2)外侧，构成入口导叶调节机构；所述入口导叶调节机构设有(10)片入口导叶，其中有1片主动入口导叶(6)，9片从动入口导叶(27)，通过入口导叶衬套(21)均布在进气机匣(2)的安装孔上，入口导叶衬套(21)通过螺钉固定在进气机匣(2)上；每个入口导叶通过入口导叶摇臂(7)与导叶驱动环(8)连接，导叶驱动环(8)通过环上连接的滚动轴承(9)与进气机匣(2)配合定位，导叶驱动环(8)可定心转动；电动执行器(5)通过执行器支架(4)固定在鼓风机的进气罩帽(1)上，并通过联轴器(3)连接主动入口导叶(6)；当电动执行器(5)驱使主动入口导叶(6)转动时，带动入口导叶摇臂(7)以及导叶驱动环(8)转动，进而通过其余入口导叶摇臂带动其余9个从动入口导叶(27)转动，实现所有入口导叶同转角转动，构成了入口导叶调节机构；
主动扩压器叶片(19)、从动扩压器叶片(28)、扩压器摇臂(17)、扩压器叶片衬套(18)、扩压器驱动环轴(26)、扩压器驱动环(16)、滚动轴承(9)、轴承定位销柱(22)均布在镶套(20)外侧，构成扩压器叶片调节机构；所述的扩压器叶片调节机构，共有1个主动扩压器叶片(19)和10个从动扩压器叶片(28)，11个扩压器叶片通过扩压器叶片衬套(18)均布装配在镶套(20)上，每个扩压器叶片通过扩压器摇臂(17)与扩压器驱动环(16)连接，扩压器驱动环(16)通过环上连接的滚动轴承(9)与镶套(20)上的沟槽配合定位，扩压器驱动环(16)可定心转动；
主动入口导叶(6)自身转轴上键连接了一个沟槽凸轮(11)，沟槽凸轮(11)通过槽内的凸轮滚轴(10)形成凸轮副，凸轮滚轴(10)与一个齿轮齿条机构的齿条(12)连接，齿条(12)与一圆柱齿轮(13)形成齿轮齿条传动副，圆柱齿轮(13)与一锥齿轮(15)以轴肩定位方式和螺母及挡圈定位方式固定在齿轮轴(23)两端，齿轮轴(23)固定于齿轮支架(14)上，齿轮支架(14)通过螺钉固定在镶套(20)上，锥齿轮键连接在扩压器导叶(19)转轴上；当电动执行器(5)驱使主动入口导叶(6)转动时，沟槽凸轮(11)同步转动，并带动齿条(12)做直线运动，进而带动与齿条啮合的圆柱齿轮(13)转动，圆柱齿轮通过齿轮轴(23)驱使一个锥齿轮(15)转动，另一个锥齿轮(15)与主动扩压器叶片(6)自身的转轴连接，两个锥齿轮的啮合传动驱使主动扩压器叶片(19)转动，当主动扩压器叶片(19)转动时带动扩压器摇臂(17)以及扩压器驱动环(16)转动，进而通过其余扩压器摇臂带动其余10个从动扩压器叶片转动，实现所有扩压器叶片同转角转动。
2.根据权利要求1所述的一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，其特征在于：所述的入口导叶自身转轴键连接入口导叶摇臂(7)，并用螺栓锁紧；导叶驱动环(8)通过驱动环轴(25)连接轴承球(24)，轴承球(24)与入口导叶摇臂(7)的U型槽配合形成滑动副，导叶驱动环(8)通过轴承定位销柱(22)固定滚动轴承(9)，滚动轴承(9)与进气机匣(2)沟槽配合形成滚动副。
3.根据权利要求1所述的一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，其特征在于：所述的主动扩压器叶片(19)自身转轴键连接锥齿轮(15)和扩压器摇臂(17)，并用螺栓锁紧扩压器摇臂(17)，用挡圈和轴肩支撑定位锥齿轮(15)；扩压器驱动环(16)通过扩压器驱动环轴(26)与扩压器摇臂(17)上的U型槽配合形成滑动副，扩压器驱动环(16)上表面通过轴承定位销柱(22)固定滚动轴承(9)，滚动轴承(9)与镶套(20)沟槽配合形成滚动副。
4.根据权利要求1所述的一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，其特征在于：所述的调节机构中，定义圆柱齿轮(13)与齿条(12)的模数为m，齿数为z，齿条(12)运动的最大直线距离为L，沟槽凸轮(11)的沟槽最大升程也为L，入口导叶与扩压器叶片转角比值为k，锥齿轮(15)的传动比为i，则可得到kL/90＝πmzi/360，即k＝πmzi/(4L)；因此，可以通过调整设计L、m、z和i等参数，实现入口导叶与扩压器叶片按所需的不同转角比值k进行精确匹配调节，以满足不同鼓风机型号对精确匹配关系的需求。
5.根据权利要求4所述的一种离心鼓风机入口导叶和扩压器叶片同步匹配调节机构，其特征在于：所述的圆柱齿轮(13)、齿条(12)、锥齿轮(15)和沟槽凸轮(11)是根据实现入口导叶与扩压器叶片转角呈5：1的匹配比例关系设计的；圆柱齿轮(13)与齿条(12)的模数m＝2、齿数z＝31，锥齿轮(15)的传动比i＝1，沟槽凸轮(11)的沟槽最大升程L＝9.74mm，沟槽的行程分为推程和回程，其中推程是：起始升程0mm，终止升程9.74mm，起始角度0°，终止角度90°；回程是：起始升程9.74mm，终止升程0mm，起始角度90°，终止角度0°；沟槽凸轮(11)的从动件即凸轮滚轴(10)的运动规律为等速直线运动。
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