CN109707645A - 一种液压驱动的矿用轴流通风机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压驱动的矿用轴流通风机。它包括外壳体和叶轮，风机进风端设有导流罩；还包括内筒体、液压马达、马达支承座、转接轴；内筒体通过幅向筋板固连于外壳体的内部，马达支承座一端通过螺栓组件固定在内筒体进风端端部，液压马达通过螺栓组件固定在马达支承座的另一端部；液压马达的轴伸端伸入马达支承座的内孔中后，再通过平键或花健与转接轴连接；转接轴通过2个以上轴承固定在内筒体的位于外壳体几何中心处的轴承箱内，转接轴的另一端通过平键或花健与叶轮轴孔连接；液压马达连接有回油管和进油管，回油管和进油管穿过外壳体后通过液控阀与液压站连接。本发明结构紧凑、扭矩大、重量轻、噪声低、寿命长、维护方便。
Description
技术领域
本发明属于轴流通风机技术领域，具体涉及一种液压驱动的矿用轴流通风机。
背景技术
在通风设备中，轴流通风机普遍采用电动机驱动。轴流风机的大体结构是在壳体内沿轴向布置电机，叶轮固定在电机轴伸上，形成悬臂支承。由于叶轮的重量较大，在实际运行过程中，既有径向载荷，又有轴向载荷，导致电机轴伸端的轴承受力状况较差。再加上轴承的润滑条件并不理想，电机轴承烧坏和过早磨损并因此造成烧毁电机的现象常有发生。
考虑电机的安装、运行、维护等因素，电机安装座的结构强度及其通风散热的需要，风机的筒体长度一般比电机长出不少，使得整个风机的长度尺寸较大。
在煤矿等具有爆炸性气体的使用场合，要求配套的电机具有隔爆性能。而特殊用途的电机的制造成本比普通电机高出20％～40％。这样，使矿用轴流风机的制造成本大大提高。为避免电机与流道内的爆炸性气体接触，电机需要采用隔离腔。采用隔离腔后，电机的散热性能又受到影响，因此，有必要设置通风管。采用通风管和隔离腔后，流道里的构件多，阻力大，导致风机的效率较低。封闭安装在隔离腔内的电机，其安装和维护的难度也相当大。
在矿井的采掘和隧道的开挖过程中，大都采用掘进机或盾构机，掘进机和盾构机的行走，截割等机构的动力源，都是由车载的液压站提供，在液压站的设计中，输出的动力要考虑所有机构同时工作的可能性，液压站的裕量较大，这部分富裕的动力输出又不能充分利用。然而，掘进机和盾构机必须配套的除尘风机又是电机驱动。
在某些场合，风机的安装位置有限制，改变风机的驱动方式，减少其安装尺寸，采用液压驱动结构，是一种不错的选择。
发明内容
本发明的目的在于针对轴流风机在使用过程中，电机的工作环境差和轴承受力状况不良以及检修维护不方便，安装空间有限等问题，提供一种结构紧凑、扭矩大、重量轻、噪声低、寿命长、维护方便的液压驱动的矿用轴流通风机。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该液压驱动的矿用轴流通风机，包括外壳体和叶轮，风机进风端设有导流罩；它还包括内筒体、液压马达、马达支承座、转接轴；内筒体通过幅向筋板固连于外壳体的内部，马达支承座的一端通过螺栓组件固定在内筒体的进风端端部，液压马达通过螺栓组件固定在马达支承座的另一端部；液压马达的轴伸端伸入马达支承座的内孔中后，再通过平键或花健与转接轴连接；转接轴通过2个以上轴承固定在内筒体的位于外壳体几何中心处的轴承箱内，转接轴的另一端通过平键或花健与叶轮轴孔连接；液压马达连接有回油管和进油管，回油管和进油管穿过外壳体后通过液控阀与液压站连接。
具体的，所述外壳体包括外筒体及多孔板筒体，外筒体、多孔板筒体和内筒体及其轴承箱由外向内同心嵌套组合；外筒体与多孔板筒体之间充填有消声材料，外筒体与多孔板筒体的两端设有法兰；所述内筒体为内、外两个筒体之间通过径向均匀分布的幅向筋板嵌套连接而成的构件，其外部的筒体与外壳体的多孔板筒体之间亦通过径向均匀分布的幅向筋板嵌套连接，其内部的筒体则形成轴承箱；在内筒体的进风端一侧设有环形板连接内筒体内、外两个筒体的端部，且在环形板上布置有若干与马达支承座安装法兰上的螺栓组件孔位相对应的螺栓孔。
具体的，所述转接轴，与液压马达连接的一端为带键槽或花键槽的内孔，与叶轮连接的一端为带键槽或花键槽的轴颈；在转接轴两边的轴肩上安装有轴承于轴承箱内；在靠近叶轮一边的轴承外端设有压盖并通过螺栓固定于内筒体端部，所述压盖内端面设置有外径与轴承箱孔径相配合的镂空凸缘，所述凸缘端面与靠近叶轮一边的轴承外端面接触，凸缘镂空部分与轴承外端面和转接轴外径面所形成的凹槽内安装油封。
具体的，所述马达支承座为一端部带有安装法兰的筒体结构，所述法兰上均布有与内筒体环形板上螺栓孔相对应的孔，马达支承座另一端部布置有与液压马达端部安装法兰上的螺栓组件孔位相对应的孔；在所述法兰的侧面设置有外径与轴承箱孔径相配合的镂空凸缘，所述凸缘端面与靠近液压马达一边的轴承外端面接触，凸缘镂空部分与轴承外端面和转接轴外径面所形成的凹槽内安装油封。
具体的，所述导流罩设置于液压马达外部，或为薄壁半球形，或为半封闭锥筒形，导流罩敞口端固定在内筒体端面上。
进一步的，在风机出风端设有消声扩散筒。
同时，由两台或两台以上所述相同规格的液压驱动的矿用轴流通风机组合成对旋结构或多级结构；当两台矿用轴流通风机组成对旋结构的组合型通风机时，两台矿用轴流通风机的叶轮邻近安装，并且，两个叶轮的叶片数量不同，叶片角度不同，叶轮旋向相反。
本发明采用液压马达代替电机，用于矿用轴流通风机，在利用现有的液压系统或是用于驱动大型风机，效果明显，其有益效果体现如下：
(1)利用现有液压站的富裕动力，通过管道和控制阀供给液压马达驱动，对整个系统的控制方案，有较好的优化作用，同时，也有利于节能。在某些场合，比如大型风机，即使没有现成的液压系统，为风机独立配套液压站，其整体制造成本和使用性能，也有较大的优势。
(2)体积小，重量轻。液压马达体积功率比相对于电机而言小很多。因而，风机的外形尺寸较小，一般地，液驱风机比电驱风机的长度要减少1/3以上，就其重量而言，同样功率的液驱风机是电驱风机的1/2-1/5。
(3)定扭矩下无极调速容易实现，可以节省调速系统。风机承受冲击负荷的能力较强。
(4)带液压自锁，一般情况下可省去刹车装置。
(5)噪声低。液压马达因没有电磁噪声，要比电机驱动的噪声低10dB(A)以上。
(6)工作可靠性高，使用寿命长。在本发明中，叶轮与马达之间，采用转接轴。转接轴又通过轴承箱支承，叶轮不直接安装在电机轴上，受力状况得到根本改善。正常情况下，液压马达驱动至少有10万个小时的寿命，而电机驱动最多才5万小时。
(7)安装、维护方便。因为风机的重量和外形尺寸都大幅减少，给安装和运输带来的更大的便利。液压马达代替电机，电机不再安装在流道里面，不再存在损坏、烧毁的可能性，维护工作量大大减少。
(8)风机的效率提高。由于流道里不需再安装电机，流道内更为通畅。风机长度减少，流道也变得更短，从而，使气流阻力大大降低，风机的效率也就得到相应提高。
附图说明
图1是本发明实施例1的立面剖视图。
图2是图1的左视图。
图3是图1中Ⅰ处的放大图。
图4是图1中外壳体和内筒体的立面剖视图。
图5图4的左视图。
图6是图4的右视图。
图7是图1中马达支承座的立面剖视图。
图8是本发明实施例2的立面剖视图。
图9是本发明实施例3大型轴流风机采用液压驱动的立面结构示意图。
图10是本发明液驱风机与液压站的配套结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1：
参见图1至图7，本实施例的液压驱动的矿用轴流通风机，包括外壳体3和一级叶轮9，风机进风端设有导流罩1；它还包括内筒体305、液压马达2、马达支承座5、转接轴8。从图1可见，导流罩1设置于液压马达2的外部，导流罩或为薄壁半球形，或为半封闭锥筒形，本实施例的导流罩1为薄壁半球形，导流罩1的敞口端固定在内筒体305的左端面上；本实施例的风机出风端也设有导流罩，为薄壁半封闭锥筒形。内筒体305通过幅向筋板306固连于外壳体3的内部，马达支承座5的右端通过螺栓组件19固定在内筒体305左端的进风端端部，液压马达2通过螺栓组件4固定在马达支承座5的左端部；液压马达2右端的轴伸端伸入马达支承座5的内孔中后，再通过平键与转接轴8左端连接；转接轴8通过左右2个轴承7固定在内筒体305的位于外壳体3的几何中心处的轴承箱308内，转接轴8的右端通过平键与一级叶轮9的轴孔连接；液压马达2连接有回油管18和进油管17，回油管18和进油管17穿过外壳体3后通过液控阀与液压站(图1中未画出)连接。
从图1、图2、图4、图5、图6可见，外壳体3包括外筒体302及多孔板筒体304，外筒体302、多孔板筒体304和内筒体305及其轴承箱308由外向内同心嵌套组合；外筒体302与多孔板筒体304之间充填有消声材料303，外筒体302与多孔板筒体304的两端设有法兰301；内筒体305为内、外两个筒体之间通过径向均匀分布的幅向筋板307嵌套连接而成的构件，其外部的筒体与外壳体3的多孔板筒体304之间亦通过径向均匀分布的幅向筋板306嵌套连接，其内部的筒体则形成轴承箱308；在内筒体305的进风端左侧设有环形板309连接内筒体305的内、外两个筒体的左端部，且在环形板309上布置有八个与马达支承座5右端安装法兰上的螺栓组件19孔位相对应的螺栓孔。本实施例中，多孔板筒体304为消声体的内侧护板，当消声结构为不同形式时，多孔板筒体304采用相应的结构或者取消。本实施例中，内筒体305的截面为圆筒形，根据实际需要，可以采用圆锥形。
从图1、图3可见，转接轴8与液压马达2连接的左端为带键槽的内孔，与一级叶轮9连接的右端为带键槽的轴颈；在转接轴8两边的轴肩上安装有轴承7于轴承箱308内；在靠近一级叶轮9一边的轴承7外端设有压盖20并通过螺栓组件21固定于内筒体305的右端部，压盖20的内端面设置有外径与轴承箱308孔径相配合的镂空凸缘，所述凸缘左端面与靠近一级叶轮9一边的轴承7的外端面接触，凸缘镂空部分与轴承7的外端面和转接轴8的外径面所形成的凹槽内安装骨架油封6。
从图1、图7可见，马达支承座6为右端部带有安装法兰的筒体结构，所述法兰上均布有与内筒体305左端环形板309上螺栓组件19孔位相对应的孔，马达支承座6左端部布置有与液压马达2右端部安装法兰上的螺栓组件4孔位相对应的孔；在所述马达支承座6为右端部法兰的右侧面设置有外径与轴承箱308孔径相配合的镂空凸缘，所述凸缘右端面与靠近液压马达2一边的轴承7的外端面接触，凸缘镂空部分与轴承7的外端面和转接轴8的外径面所形成的凹槽内安装骨架油封6。
从图1中还可见，在风机右端的出风端设有消声扩散筒16。当然，可以在风机壳体的前、后端连接消声器，或单独在风机壳体的前端、或单独在后端连接消声器或消声扩散器，也可以在风机壳体的前后都不加消声器，风机壳体与消声器的连接处根据不同结构形式的消声器进行配套。
图1中，10为轴端止退挡圈。
实施例2：
参见图8，本实施例是由两台如实施例1图1所示的液压驱动的矿用轴流通风机组成对旋结构组合型通风机的立面剖视图。由两台及两台以上相同规格的本发明液压驱动的矿用轴流通风机组合成对旋结构及多级结构的组合型通风机。如图8所示，由两台轴流通风机组成对旋结构的组合型通风机时，两台风机的叶轮邻近安装，并且，两台风机叶轮的叶片数量不同，叶片角度不同，叶轮旋向相反。图8中，9表示一级叶轮，11表示二级叶轮，12表示第1平键，14表示第2平键，15表示出风扩散筒。图8中其余标号与实施例1图1中相同标号所表示的意义相同。
实施例3：
参见图9，本实施例是大型轴流风机采用本发明液压驱动的结构示意图。本实施例中，轴流通风机为对旋结构的矿用主通风机，壳体下端增加了支脚结构，也可采用其它支撑结构；液压马达也采取了轴向柱塞液压马达，但这只是液压马达其中的一种方式，在实际应用中，也可以是其它结构形式。
从图9中可见，右边后级轴流通风机的内筒体采用圆锥形筒体，其外壳体作为扩散筒或作为扩散筒的一部分，液压马达的连接油管在下方，这只是一个特例，也可以在其它方向。
参见图10，是本发明液驱风机与液压站的配套结构示意图。一台或一台以上液压驱动的轴流通风机23，通过连接油管24、液控装置26即液控阀接至液压站25。液压站25可以是配套设备已有的液压系统，也可以是专门配套的液压站，液压站25的结构形式及功率容量根据实际需要选定。
应当说明，上述附图及所描述的内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。对本发明所描述的具体实施方案，只要原理相同或相近，局部结构进行各种修改、补充，或者采用类似的方式代替，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种液压驱动的矿用轴流通风机，包括外壳体和叶轮，风机进风端设有导流罩；其特征在于：它还包括内筒体、液压马达、马达支承座、转接轴；内筒体通过幅向筋板固连于外壳体的内部，马达支承座的一端通过螺栓组件固定在内筒体的进风端端部，液压马达通过螺栓组件固定在马达支承座的另一端部；液压马达的轴伸端伸入马达支承座的内孔中后，再通过平键或花健与转接轴连接；转接轴通过2个以上轴承固定在内筒体的位于外壳体几何中心处的轴承箱内，转接轴的另一端通过平键或花健与叶轮轴孔连接；液压马达连接有回油管和进油管，回油管和进油管穿过外壳体后通过液控阀与液压站连接。
2.根据权利要求1所述液压驱动的矿用轴流通风机，其特征在于：所述外壳体包括外筒体及多孔板筒体，外筒体、多孔板筒体和内筒体及其轴承箱由外向内同心嵌套组合；外筒体与多孔板筒体之间充填有消声材料，外筒体与多孔板筒体的两端设有法兰；所述内筒体为内、外两个筒体之间通过径向均匀分布的幅向筋板嵌套连接而成的构件，其外部的筒体与外壳体的多孔板筒体之间亦通过径向均匀分布的幅向筋板嵌套连接，其内部的筒体则形成轴承箱；在内筒体的进风端一侧设有环形板连接内筒体内、外两个筒体的端部，且在环形板上布置有若干与马达支承座安装法兰上的螺栓组件孔位相对应的螺栓孔。
3.根据权利要求2所述液压驱动的矿用轴流通风机，其特征在于：所述转接轴，与液压马达连接的一端为带键槽或花键槽的内孔，与叶轮连接的一端为带键槽或花键槽的轴颈；在转接轴两边的轴肩上安装有轴承于轴承箱内；在靠近叶轮一边的轴承外端设有压盖并通过螺栓组件固定于内筒体端部，所述压盖内端面设置有外径与轴承箱孔径相配合的镂空凸缘，所述凸缘端面与靠近叶轮一边的轴承外端面接触，凸缘镂空部分与轴承外端面和转接轴外径面所形成的凹槽内安装油封。
4.根据权利要求3所述液压驱动的矿用轴流通风机，其特征在于：所述马达支承座为一端部带有安装法兰的筒体结构，所述法兰上均布有与内筒体环形板上螺栓组件孔位相对应的孔，马达支承座另一端部布置有与液压马达端部安装法兰上的螺栓组件孔位相对应的孔；在所述法兰的侧面设置有外径与轴承箱孔径相配合的镂空凸缘，所述凸缘端面与靠近液压马达一边的轴承外端面接触，凸缘镂空部分与轴承外端面和转接轴外径面所形成的凹槽内安装油封。
5.根据权利要求1所述液压驱动的矿用轴流通风机，其特征在于：所述导流罩设置于液压马达外部，或为薄壁半球形，或为半封闭锥筒形，导流罩敞口端固定在内筒体端面上。
6.根据权利要求1所述液压驱动的矿用轴流通风机，其特征在于：在风机出风端设有消声扩散筒。
7.一种基于权利要求1所述液压驱动的矿用轴流通风机的组合型通风机，其特征在于：由两台或两台以上相同规格的液压驱动的矿用轴流通风机组合成对旋结构或多级结构；当两台矿用轴流通风机组成对旋结构的组合型通风机时，两台矿用轴流通风机的叶轮邻近安装，并且，两个叶轮的叶片数量不同，叶片角度不同，叶轮旋向相反。
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