CN110159597A - 一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置和轴流风机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置，包括气流生成装置和筒身导流装置；所述导流装置包括导流片，所述导流片包括基部直板以及从所述基部直板一侧延伸出来的倾斜弯曲部，所述导流片的长边侧和短边侧长度之比大于1小于1.1；所述气流生成装置包括翼型叶片，在所述翼型叶片自根部到顶部的各横截面中的重心到前缘的长度范围在98mm至110mm之间；所述各截面的弦长范围在229mm至257mm之间；以及所述各截面的翼型叶片安装角范围在20°至40之间。本发明还提供一种轴流风机。本发明能够有效提高钢厂高速线材风冷线的冷却效率。

Description

一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置和轴流风机
技术领域
本发明涉及风机技术领域，具体涉及一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置和轴流风机。
背景技术
风机是量大面广的通用机械产品；风机是利用一个或多个装有叶片的叶轮的旋转与气体或空气的相互作用来压缩和输送气体或空气的流体机械。常用通风机主要有离心式和轴流式两大类。在轴向剖面上，在叶轮中气流沿着半径方向流动的通风机为离心通风机；离心通风机为轴向进气径向排气。在轴向剖面上，气流在旋转叶片的流道中沿着轴线方向流动的通风机为轴流通风机；轴流通风机为轴向进气和排气。离心风机一般采用电机的转数较低，电机功率大，耗电相对多些。离心风机安装较复杂；轴流风机安装较简单。离心风机电机与风机一般是通过传动组联接的，故在传动过程存在功率消耗；轴流电机一般在风机内，离心风机比轴流风机在大风量和大风压的组合选择上更有优势。在相同功率下采用一般传统的轴流风机无法达到离心风机相等风量及风压。
目前在钢厂内高速线材厂的钢厂高速线材风冷线使用的风机基本上都是离心风机，钢厂高速线材风冷线上的离心风机优点是风压大，缺点是风量小、耗电多、安装及维护复杂。
轴流风机相对于离心风机具有风量大、结构紧凑、高效节能、性能稳定、安装方便、维护简单等优势。但是目前钢厂高速线材风冷线上使用的现有轴流风机，仍然欠缺优化的钢厂高速线材风冷线轴流风机结构设计，风量利用率和整机效率有待进一步的提高。
发明内容
因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置和轴流风机，以提高钢厂高速线材风冷线的冷却效率。
为了实现上述目的，提供一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置，包括主体、位于所述主体进风侧的进风口、位于所述主体内部的内筒、以及位于所述主体内壁和所述内筒外壁之间的气流生成装置和筒身导流装置；所述气流生成装置位于相对于所述筒身导流装置更靠近所述进风口的位置；
其中，所述导流装置包括导流片，所述导流片包括基部直板以及从所述基部直板一侧延伸出来的倾斜弯曲部，所述倾斜弯曲部和所述基部直板使所述导流片形成长边侧和短边侧，所述导流片的长边侧固定于所述主体内壁，所述导流片的短边侧固定于所述内筒外壁；所述导流片的长边侧和短边侧长度之比大于1小于1.1；
其中，所述气流生成装置包括翼型叶片，在所述翼型叶片自根部到顶部的各横截面中：所述各横截面的重心到前缘的长度范围在98mm至110mm之间；所述各截面的弦长范围在229mm至257mm之间；以及所述各截面的翼型叶片安装角范围在20°至40之间°。
优选地，所述倾斜弯曲部包括弯曲部长边侧和弯曲部短边侧，弯曲部长边侧和所述弯曲部短边侧长度之比大于1小于1.3。
优选地，所述长边侧的长度为190mm，所述短边侧的长度为150mm。
优选地，所述倾斜弯曲部的圆弧半径为250至300mm。
优选地，在所述翼型叶片自根部到顶部依次截取的各横截面中，至少包括以下七种横截面：
第一横截面，该第一横截面的重心到前缘的长度为109.9883mm，该第一横截面的弦长为256.7004mm,翼型叶片的安装角为40°；
第二横截面，该第二横截面的重心到前缘的长度为106.4366mm，该第一横截面的弦长为248.155mm,翼型叶片的安装角为35°；
第三横截面，该第三横截面的重心到前缘的长度为103.78mm，该第一横截面的弦长为241.18mm,翼型叶片的安装角为31°；
第四横截面，该第四横截面的重心到前缘的长度为101.2198mm，该第一横截面的弦长为236.1110mm,翼型叶片的安装角为27°；
第五横截面，该第五横截面的重心到前缘的长度为99.7737mm，该第五横截面的弦长为232.6446mm,翼型叶片的安装角为25°；
第六横截面，该第六横截面的重心到前缘的长度为98.8756mm，该第六横截面的弦长为230.691mm,翼型叶片的安装角为22°；
第七横截面，该第七横截面的重心到前缘的长度为98.5438mm，该第七横截面的弦长为229.9808mm,翼型叶片的安装角为20°。
优选地，所述翼型叶片的数量为12-14片，各翼型叶片均旋转设置，各翼型叶片的旋转角度为23-47°。
优选地，所述进风口包括集流器、半球形封头以及进风口导流片，所述半球形封头位于所述集流器内部，所述进风口导流片的一侧固定于所述集流器内壁，所述进风口的导流片的另一侧固定于所述半球形封头外壁。
优选地，所述气流生成装置包括轮毂，所述翼型叶片可拆卸设置在轮毂侧面，叶片下端固定设置有底盘，轮盘侧面设置有凹槽，底盘和凹槽上开有若干相互对应的螺孔，底盘嵌入凹槽内并通过螺栓固定。
优选地，所述气流生成装置包括轮毂，所述翼型叶片可拆卸设置在轮毂侧面，叶片下端固定设置有底盘，所述叶片通过所述底盘可拆卸地安装在所述轮毂侧面。
优选地，所述轮毂包括两个轮毂板，所述两个轮毂板上和所述底盘上开有若干相互对应的螺孔，底盘夹入所述两个轮毂板之间并通过螺栓将叶片固定在所述轮毂上。
优选地，所述气流生成装置的轮毂比为0.55-0.6。
本发明还提出一种轴流风机，包括上述的冷却装置。
优选地，包括电动机，所述电动机位于所述内筒内，所述电动机通过电动机轴端法兰盘安装在所述内筒内部。
优选地，包括整体外框支架，所述轴流风机安装于所述整体外框支架上。
优选地，所述轴流风机在所述整体外框支架上以直立的方式安装或以倾斜的方式安装。
优选地，所述轴流风机在所述整体外框支架上以倾斜的方式安装时，所述轴流风机的轴线与水平面的夹角为30°。
与现有技术相比，本发明将带有专用翼型叶片及全筒身内部导流系统为一体，通过优化设计，形成气流生成与导流的双重优化结构，提高了产品结构的合理性、使用的可靠性和简便性，有效提高了风机性能。且便于加工、成本低，有利于实现批量化生产。
附图说明
图1为本发明钢厂高速线材风冷线冷却装置的示意图。
图2为本发明钢厂高速线材风冷线冷却装置的导流装置侧面示意图。
图3为本发明钢厂高速线材风冷线冷却装置的导流装置正面示意图。
图4为本发明的钢厂高速线材风冷线冷却装置的导流片侧面示意图。
图5为本发明的钢厂高速线材风冷线冷却装置的导流片正面示意图。
图6为本发明的钢厂高速线材风冷线冷却装置的翼型叶片示意图；
图7为本发明的钢厂高速线材风冷线冷却装置的翼型叶片正面示意图；
图8为本发明的钢厂高速线材风冷线冷却装置的翼型叶片横截面示意图。
图9-图15为本发明的钢厂高速线材风冷线冷却装置的翼型叶片各横截面设计尺寸的示意图。
图16为本发明钢厂高速线材风冷线冷却装置的导流片安装正面示意图。
图17为本发明钢厂高速线材风冷线冷却装置的导流片安装侧面示意图。
图18为本发明轴流风机进风口结构侧面示意图。
图19为本发明轴流风机进风口结构正面示意图。
图20为本发明轴流风机电动机在内筒上的安装示意图。
图21为本发明轴流风机在支架上的竖直安装示意图。
图22为本发明轴流风机在支架上的倾斜安装示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置，包括主体1、位于所述主体1进风侧的进风口2、位于所述主体内部的内筒3、以及位于所述主体1内壁和所述内筒3外壁之间的气流生成装置G和筒身导流装置D；所述气流生成装置G位于相对于所述筒身导流装置D更靠近所述进风口2的位置；为了提高出风效率，本发明的该实施例中，对导流装置D和气流生成装置G分别进行了优化设计，以使得两者在各自发挥提高风量利用率的同时，通过配合后进一步提高了出风量和导风率。
具体而言，参见图2-图5，所述导流装置D包括导流片4，所述导流片4位于所述外筒1和所述内筒3之间，且一侧焊接在所述外筒1内壁，另一侧焊接在所述内筒3的外壁上。在气流生成装置形成气流时，所述气流经所述导流片4在所述外筒1内壁和内筒3的外壁之间向后导流，最后经出口处流出。
在一个优选的实施例中，每一台轴流风机的导流片4的数量为7片，绕所述外筒1和所述内筒3之间的空间均匀布置。
本发明针对导流片的结构做了优化设计。参见图4和图5，在一个优选实施例中，所述导流片4包括基部直板41以及从所述基部直板一侧延伸出来的倾斜弯曲部42，所述倾斜弯曲部42和所述基部直板41使所述导流片形成长边侧L和短边侧S，所述导流片的长边侧L固定于所述主体1内壁，所述导流片的短边侧S固定于所述内筒3外壁；所述导流片的长边侧L和短边侧S长度之比大于1小于1.1；导流片4依照风机叶片的尺寸，通过倾斜弯曲部在导流片两侧整体上形成长边侧和短边侧，从而做相应的斜度，保证导流片在叶片根部与梢部的间隙接近，减少风量损失，能提高风机压力。
关于叶片的结构设计，为提高导风效率，因此采用航空科学上先进气动设计分析技术，针对钢厂内高速线材厂的钢厂高速线材风冷线风机使用条件，设计出系列风机专用翼型。参见图6-图8，所述气流生成装置G包括翼型叶片5，在所述翼型叶片5自根部R到顶部T的各横截面中：所述各横截面的重心g到前缘F的长度gF范围在98mm至110mm之间；所述各截面的弦长C范围在229mm至257mm之间；以及所述各截面的翼型叶片安装角A范围在20°至40之间°。
本发明提出了一种新颖的结构，通过同时对风机叶片的导流片进行优化设计，形成气流生成与导流的双重优化结构，提高了产品结构的合理性、使用的可靠性和简便性，有效提高了风机性能。且便于加工、成本低，有利于实现批量化生产。
下面对导流片和翼型叶片分别进行详述。
参见图4-图5，在一个实施例中，导流片4的所述倾斜弯曲部42包括弯曲部长边侧421和弯曲部短边侧422，弯曲部长边侧421和所述弯曲部短边侧422长度之比大于1小于1.3。具体地，在另一个实施例中，所述弯曲部长边侧的长度为190mm，所述弯曲部短边侧的长度为150mm，通过对导流片的优化设计减小了风量损失，提高导风率。如图4和图5所示，所述倾斜弯曲部的圆弧半径为250至300mm。因此，导流片的设计由原来直板带小段圆弧改为直板带大圆弧并有一定斜度，消除气流中的混流，输出稳定的气流，节约了流量损耗，加大风机压力，提高了风机效率。
在一个优选实施例中，所述导流片4的厚度为8mm，所述导流片4的宽度为359mm；
在一个优选实施例中，所述导流片4的长边侧长度为570mm，短边侧长度为530mm；
在一个优选实施例中，所述导流片4的倾斜弯曲部42的短边长度为150mm，所述导流片4的倾斜弯曲部42的长边长度为190mm。
在一个优选实施例中，所述导流片4的倾斜弯曲部具有圆弧度，所述圆弧的半径为300mm。
参见图9-图15，显示了翼型叶片设计的一个优选的实施例。在一个自根部R至顶部T的叶片中，在所述翼型叶片自根部到顶部依次截取横截面，至少包括以下七种参数的横截面：
第一横截面，该第一横截面的重心到前缘的长度为109.9883mm，该第一横截面的弦长为256.7004mm,翼型叶片的安装角为40°；
第二横截面，该第二横截面的重心到前缘的长度为106.4366mm，该第一横截面的弦长为248.155mm,翼型叶片的安装角为35°；
第三横截面，该第三横截面的重心到前缘的长度为103.78mm，该第一横截面的弦长为241.18mm,翼型叶片的安装角为31°；
第四横截面，该第四横截面的重心到前缘的长度为101.2198mm，该第一横截面的弦长为236.1110mm,翼型叶片的安装角为27°；
第五横截面，该第五横截面的重心到前缘的长度为99.7737mm，该第五横截面的弦长为232.6446mm,翼型叶片的安装角为25°；
第六横截面，该第六横截面的重心到前缘的长度为98.8756mm，该第六横截面的弦长为230.691mm,翼型叶片的安装角为22°；
第七横截面，该第七横截面的重心到前缘的长度为98.5438mm，该第七横截面的弦长为229.9808mm,翼型叶片的安装角为20°。
在上述设置的基础上，通过进一步设置叶片的布置方式，以进一步提高导风效率，减小二次气流损失。
在一个实施例中，如图16-图17所示，所述翼型叶片的数量为12-14片，各翼型叶片均旋转设置，各翼型叶片的旋转角度为23-47°。
为进一步提高引风效率，在一个实施例中，如图18-19所示，所述进风口2包括集流器21、半球形封头22以及进风口导流片23，所述半球形封头22位于所述集流器21内部，所述进风口导流片23的一侧固定于所述集流器内壁，所述进风口的导流片23的另一侧固定于所述半球形封头22的外壁。
在一个实施例中，如图16-17所示，所述气流生成装置G包括轮毂6，所述翼型叶片可拆卸设置在轮毂6的侧面。叶片5下端固定设置有底盘51，所述叶片5通过所述底盘51可拆卸地安装在所述轮毂6侧面。
在一个实施例中，如图17所示，轮毂6包括两个轮毂板61和62，所述两个轮毂板61和62上和所述叶轮底盘51上开有若干相互对应的螺孔S，底盘51夹入所述两个轮毂板61和62之间并通过螺栓固定，从而将叶片5固定在所述轮毂6上。
另外，为了将电机轴与轮毂6进行固定连接，在两个轮毂板61和62上设置对应的轴套孔，用于安置和固定电机轴的轴套63，通过轴套63实现电动机轴向轮毂的动力传动。另外，可选地，可在轮毂板61上设置电机轴头挡板。
为了减少二次气流损失，在一个实施例中，所述气流生成装置G的轮毂比为0.55-0.6。
本发明还提出一种轴流风机，用于钢厂内高速线材厂的冷却，其包括上述实施例中的冷却装置。
在一个实施例中，如图20所示，轴流风机包括电动机7，所述电动机7位于所述内筒3内，所述电动机7通过电动机轴端的法兰盘71安装在所述内筒3内部。通常的轴流风机的电动机安装，一般是电动机底脚安装，即俗称B3安装方式。本发明采用电动机轴端法兰盘安装，减少了电动机底脚对风量的阻挡，是导流系统更顺畅。
在一个实施例中，轴流风机包括整体外框支架8，所述轴流风机安装于所述整体外框支架8上，从而便于轴流风机的角度布置。
在另外一个实施例中，如图21-22所示，所述轴流风机在所述整体外框支架8上以直立的方式安装或以倾斜的方式安装。优选地，所述轴流风机在所述整体外框支架上以倾斜的方式安装时，所述轴流风机的轴线与水平面的夹角为30°。此种布置分别用于替代原90°及150°离心风机，适用于摩根、达涅利等国内绝大多数钢厂高速线材风冷线，提高钢厂高速线材风冷线整体冷却效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种用于钢厂高速线材风冷线的冷却装置，其特征在于，包括主体、位于所述主体进风侧的进风口、位于所述主体内部的内筒、以及位于所述主体内壁和所述内筒外壁之间的气流生成装置和筒身导流装置；所述气流生成装置位于相对于所述筒身导流装置更靠近所述进风口的位置；
其中，所述导流装置包括导流片，所述导流片包括基部直板以及从所述基部直板一侧延伸出来的倾斜弯曲部，所述倾斜弯曲部和所述基部直板使所述导流片形成长边侧和短边侧，所述导流片的长边侧固定于所述主体内壁，所述导流片的短边侧固定于所述内筒外壁；所述导流片的长边侧和短边侧长度之比大于1小于1.1；
其中，所述气流生成装置包括翼型叶片，在所述翼型叶片自根部到顶部的各横截面中：所述各横截面的重心到前缘的长度范围在98mm至110mm之间；所述各截面的弦长范围在229mm至257mm之间；以及所述各截面的翼型叶片安装角范围在20°至40之间°。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述倾斜弯曲部包括弯曲部长边侧和弯曲部短边侧，弯曲部长边侧和所述弯曲部短边侧长度之比大于1小于1.3。
3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述长边侧的长度为190mm，所述短边侧的长度为150mm。
4.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述倾斜弯曲部的圆弧半径为250mm至300mm。
5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，在所述翼型叶片自根部到顶部依次截取的各横截面中，至少包括以下七种横截面：
第一横截面，该第一横截面的重心到前缘的长度为109.9883mm，该第一横截面的弦长为256.7004mm,翼型叶片的安装角为40°；
第二横截面，该第二横截面的重心到前缘的长度为106.4366mm，该第一横截面的弦长为248.155mm,翼型叶片的安装角为35°；
第三横截面，该第三横截面的重心到前缘的长度为103.78mm，该第一横截面的弦长为241.18mm,翼型叶片的安装角为31°；
第四横截面，该第四横截面的重心到前缘的长度为101.2198mm，该第一横截面的弦长为236.1110mm,翼型叶片的安装角为27°；
第五横截面，该第五横截面的重心到前缘的长度为99.7737mm，该第五横截面的弦长为232.6446mm,翼型叶片的安装角为25°；
第六横截面，该第六横截面的重心到前缘的长度为98.8756mm，该第六横截面的弦长为230.691mm,翼型叶片的安装角为22°；
第七横截面，该第七横截面的重心到前缘的长度为98.5438mm，该第七横截面的弦长为229.9808mm,翼型叶片的安装角为20°。
6.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述翼型叶片的数量为12-14片，各翼型叶片均旋转设置，各翼型叶片的旋转角度为23-47°。
7.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述进风口包括集流器、半球形封头以及进风口导流片，所述半球形封头位于所述集流器内部，所述进风口导流片的一侧固定于所述集流器内壁，所述进风口的导流片的另一侧固定于所述半球形封头外壁。
8.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述气流生成装置包括轮毂，所述翼型叶片可拆卸设置在轮毂侧面，叶片下端固定设置有底盘，所述叶片通过所述底盘可拆卸地安装在所述轮毂侧面。
9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述轮毂包括两个轮毂板，所述两个轮毂板上和所述底盘上开有若干相互对应的螺孔，底盘夹入所述两个轮毂板之间并通过螺栓将叶片固定在所述轮毂上。
10.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述气流生成装置的轮毂比为0.55-0.6。
11.一种轴流风机，其特征在于，包括如权利要求1-10任一所述的冷却装置。
12.如权利要求11所述的轴流风机，其特征在于，包括电动机，所述电动机位于所述内筒内，所述电动机通过电动机轴端法兰盘安装在所述内筒内部。
13.如权利要求11所述的轴流风机，其特征在于，包括整体外框支架，所述轴流风机安装于所述整体外框支架上。
14.如权利要求13所述的轴流风机，其特征在于，所述轴流风机在所述整体外框支架上以直立的方式安装或以倾斜的方式安装。
15.如权利要求14所述的轴流风机，其特征在于，所述轴流风机在所述整体外框支架上以倾斜的方式安装时，所述轴流风机的轴线与水平面的夹角为30°。
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