CN111255709B - 一种涡旋叶轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涡旋叶轮机,属于气态流体压缩领域,解决了加工制作难易方面、制造成本方便、后期维护保养方面、工作可靠性方面、操作使用难易方面等多面的问题,其技术方案要点是包括集气壳、分别固定于集气壳两侧的结构对称的输气机构、为输气机构提供动力的驱动电机,所述驱动机构驱动两个输气机构将空气由集气壳开始分为两路朝向相反的方向输送至各自的端部出口位置,所述输气机构的端部出口位置连接汇合管路结构,达到了从多方面考虑和提升工作性能,采用新的传动原理来达到技术效果的提高。

Description

一种涡旋叶轮机
技术领域
本发明涉及气态流体压缩领域,特别地,涉及一种涡旋叶轮机。
背景技术
一般来说,气态流体压缩机或输送机,采用的结构原理多种多样。
活塞式气态压缩原理,依靠活塞的往复运动来压缩汽缸内的气体。通常是通过曲柄连杆机构,把原动机的旋转运动转变为活塞的往复运动。曲轴每旋转一周所完成的工作,可分为吸气过程和压缩排气过程。构造:包括机体、曲轴、连杆组件、活塞组件、气阀缸套组件等。缺点:1、结构复杂笨重,易损件多,维修工作量大;2、机器运转中有振动;3、排气不连续,气流有脉动,容易引起管道振动,严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏;4、功率损失大,在部分载荷操作时效率降低;5、大型工厂采用多台压缩机组时,操作人员多或工作强度较大。
螺杆式压缩设备构造由机壳、螺杆(或称转子)、轴承、能量调节装置等组成,通过阴阳转子的相互浸入,以及空间接触线不断的从吸气端面向排气端推移,使基元容积发生周期性变化,从而完成连续吸气压输和排气过程。缺点:1、转子齿面是一空间曲面,需利用特制的刀具,在价格昂贵的设备上加工,机体零部件加工精度也有较高的要求,必须采用高精度设备;2、压缩机噪声高;3、螺杆压缩机只能适用于中、低压范围,不能用于高压场合;4、喷油量大,油处理系统复杂,故机组附属设备多;5、螺杆压缩机依靠间隙密封气体,在小容积范围内不具有优越的性能。
涡旋式结构包括动盘(涡旋转子)、静盘(涡旋定子)、支架、十字联轴环、背压腔、偏心轴等,缺点在于:运动机件表面多是呈曲面形状,这些曲面的加工及其检验均较复杂,制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术,因此制造成本较高,难以达到较大的压缩比。
离心式结构包括吸气室、叶轮(工作轮),括压器,蜗室(蜗壳)及密封等组成。对于多级压缩还设有弯道和回流器等部件,离心式压缩机的稳定工况区较窄,其气量调节虽较方便,但经济性较差。一般要用增速齿轮传动。
现对上述技术现有结构和原理的分析,需要设计一个采用新的原理进行气态流体传输的设备,用于在加工制作难易方面、制造成本方便、后期维护保养方面、工作可靠性方面、操作使用难易方面等多方位的改善和提升。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处,至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题,提供一种涡旋叶轮机,以达到在加工制作、工作可靠性、后期使用和保养上提升优势的目的。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种涡旋叶轮机,包括集气壳、分别固定于集气壳两侧的结构对称的输气机构、为输气机构提供动力的驱动电机,所述驱动机构驱动两个输气机构将空气由集气壳开始分为两路朝向相反的方向输送至各自的端部出口位置,所述输气机构的端部出口位置连接汇合管路结构。
作为本发明的具体方案可以优选为:所述输气机构包括进气壳、涡旋叶轮、中间壳、出气壳以及端盖;
所述进气壳的正面具有进气口,所述进气壳的背面具有逆螺旋叶静盘结构,涡旋叶轮的正面和背面均具有逆螺旋叶动盘结构,中间壳的正面和背面均具有逆螺旋叶静盘结构,出气壳的正面具有逆螺旋叶静盘结构,出气壳的背面具有出气口,端盖上具有腔室和接管口;
进气壳、涡旋叶轮、多个中间壳和涡旋叶轮的组合体、出气壳、端盖依次同轴心安装,每个涡旋叶轮共同固定在一个转轴上,所述转轴的一端安装在端盖上,转轴的另一端由驱动电机驱动,进气壳、多个中间壳、出气壳和端盖串接固定。
作为本发明的具体方案可以优选为:所述进气壳的背面的逆螺旋叶静盘结构和涡旋叶轮的正面的逆螺旋叶动盘结构形成离心输气;
涡旋叶轮的背面的逆螺旋叶动盘结构和中间壳的正面的逆螺旋叶静盘结构形成涡旋聚气;
中间壳的背面的逆螺旋叶静盘结构和涡旋叶轮的正面的逆螺旋叶动盘结构形成离心输气;
以及涡旋叶轮的背面的逆螺旋叶动盘结构和出气壳的正面的逆螺旋叶静盘结构形成涡旋聚气。
作为本发明的具体方案可以优选为:逆螺旋叶动盘结构包括多个由内至外具有不同半径的环形分布状的叶片组,相邻叶片组之间为环形空白道、叶片组具有多个小叶片,小叶片逆时针离心螺旋倾斜设置,小叶片两侧面为气流曲面;
逆螺旋叶静盘结构包括由内至外具有不同半径的环形分布状的叶片组,逆螺旋叶静盘结构的叶片组贴合设置在环形空白道位置。
作为本发明的具体方案可以优选为:所述进气壳和中间壳的端面密闭并将涡旋叶轮设置于两者之间,相邻两个中间壳的端面密闭并将涡旋叶轮设置于两者之间,中间壳和出气壳两者端面密闭并将涡旋叶轮设置于两者之间。
作为本发明的具体方案可以优选为:所述进气壳、涡旋叶轮、中间壳、出气壳以及端盖设置有锁紧孔,锁紧孔供长螺栓穿设紧固,锁紧孔位于端面的周围均匀分布。
作为本发明的具体方案可以优选为:所述进气壳的背面、中间壳的两面、以及出气壳的正面的轮廓边缘内侧位置设置有过气槽,多个过气槽呈周向均匀分布,过气槽为半圆形结构。
作为本发明的具体方案可以优选为:所述转轴和涡旋叶轮采用键槽结构装配固定。
作为本发明的具体方案可以优选为:两个所述输气机构的端盖设置有支撑脚,支撑脚呈“八”字结构。
作为本发明的具体方案可以优选为:所述集气壳的上端为长腰形的气体采集口,气体采集口的周围设置有加强筋。
本发明技术效果主要体现在以下方面:
1、在加工制作难易方面,结构部件相对较少,形状设计易于加工制作,可以直接采用锻造或冲压呈形,精度要求也相对较低,容易配合;
2、制造成本方便,由于加工难度和使用设备都比较容易简单,大大降低了制造成本和设备投入成本;
3、后期维护保养方面,在于零部件相对较少,容易更换,保养简单;
4、采用新的结构原理,利用离心和涡旋两者结合的方式进行工作,工作可靠性方面提高;
5、操作使用更加容易,首先结构对此,组装效率提高,驱动方式可以直接采用电动机,连接方便,易于使用;
各方面的性能相互影响结合,整体效果提高。
附图说明
图1为实施例中结构示意图;
图2为实施例中结构部分爆炸图;
图3为实施例中结构半剖图;
图4为实施例侧视图;
图5为图4的A-A面的剖视图;
图6为图4的B-B面的剖视图。
附图标记:1、集气壳;2、输气机构;21、进气壳;211、进气口;22、涡旋叶轮;23、中间壳;24、出气壳;25、端盖;251、腔室;252、接管口;26、转轴;3、驱动电机;4、汇合管路结构;51、逆螺旋叶静盘结构;52、逆螺旋叶动盘结构;53、叶片组;531、小叶片;532、气流曲面;54、环形空白道;7、锁紧孔;8、过气槽;9、键槽结构;10、支撑脚;11、气体采集口;12、加强筋;13、端部出口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,以使本发明技术方案更易于理解和掌握,而不能理解为对本发明的限制。
实施例:
一种涡旋叶轮机,参考图1和图2所示,包括集气壳1、分别固定于集气壳1两侧的结构对称的输气机构2、为输气机构2提供动力的驱动电机3,驱动机构驱动两个输气机构2将空气由集气壳1开始分为两路朝向相反的方向输送至各自的端部出口13位置,输气机构2的端部出口13位置连接汇合管路结构4。
集气壳1结构左右对称,以附图2参考理解,集气壳1左右端面为法兰盘结构,能够和输气机构2的端面进行固定连接。附图中未示意用于固定的长螺栓。但是,进气壳21、涡旋叶轮22、中间壳23、出气壳24以及端盖25设置有锁紧孔7,锁紧孔7供长螺栓穿设紧固,锁紧孔7位于端面的周围均匀分布。四个锁紧孔7通过长螺栓进行固定,由此可见,长螺栓可以设置八个或四个。
驱动电机3采用的是三相电动机或其他电动机。
具体的,输气机构2包括进气壳21、涡旋叶轮22、中间壳23、出气壳24以及端盖25。
结合图2和图3参考理解,以气体流动方向看过去作为正面,具体气体流动方向是由集气壳1向端盖25流动。因此,进气壳21的正面具有进气口211,进气壳21的背面具有逆螺旋叶静盘结构51,涡旋叶轮22的正面和背面均具有逆螺旋叶动盘结构52,中间壳23的正面和背面均具有逆螺旋叶静盘结构51,出气壳24的正面具有逆螺旋叶静盘结构51,出气壳24的背面具有出气口,端盖25上具有腔室251和接管口252。
进一步结合图3、图4、图5进行理解,进气壳21、涡旋叶轮22、多个中间壳23和涡旋叶轮22的组合体、出气壳24、端盖25依次同轴心安装,每个涡旋叶轮22共同固定在一个转轴26上,转轴26的一端安装在端盖25上,转轴26的另一端由驱动电机3驱动,进气壳21、多个中间壳23、出气壳24和端盖25通过长螺栓串接固定。
进气壳21的背面的逆螺旋叶静盘结构51和涡旋叶轮22的正面的逆螺旋叶动盘结构52形成离心输气。涡旋叶轮22的背面的逆螺旋叶动盘结构52和中间壳23的正面的逆螺旋叶静盘结构51形成涡旋聚气。中间壳23的背面的逆螺旋叶静盘结构51和涡旋叶轮22的正面的逆螺旋叶动盘结构52形成离心输气。以及涡旋叶轮22的背面的逆螺旋叶动盘结构52和出气壳24的正面的逆螺旋叶静盘结构51形成涡旋聚气。
具体的,对于逆螺旋叶动盘结构52,包括多个由内至外具有不同半径的环形分布状的叶片组53,相邻叶片组53的环道之间为环形空白道54,叶片组53具有多个小叶片531,小叶片531逆时针离心螺旋倾斜设置,小叶片531两侧面为气流曲面532。逆螺旋叶静盘结构51包括由内至外具有不同半径的环形分布状的叶片组53,逆螺旋叶静盘结构51的叶片组53贴合设置在环形空白道54位置。我们知道在图5中,涡旋叶轮22逆时针旋转的时候,气体由于小叶片531作用,利用离心作用力,由内向外不断扩散,并且在过气槽8上积聚,然后通过过气槽8,气体由涡旋叶轮22的正面转到背面,而背面的结构参考图6所示,此时的涡旋叶轮22逆时针旋转,空气进过导流和涡旋增压,气体由外圈进入到内圈不断积聚。并且由此可知,在每个小叶片531形成的流道之间流动和增压,从而一级一级输送到端盖25的腔室251位置。
从图3和图4可知,进气壳21和中间壳23的端面密闭并将涡旋叶轮22设置于两者之间,相邻两个中间壳23的端面密闭并将涡旋叶轮22设置于两者之间,中间壳23和出气壳24两者端面密闭并将涡旋叶轮22设置于两者之间。这样设置的好处在于气体的输送更加安全可靠,并且组装也方便,特别是对于涡旋叶轮22的组装,能够对涡旋叶轮22进行定位,以及可以简化密封结构,能够有效实现结构的简化,工作效率的提高。
进气壳21的背面、中间壳23的两面、以及出气壳24的正面的轮廓边缘内侧位置设置有过气槽8,多个过气槽8呈周向均匀分布,过气槽8为半圆形结构。半圆形的结构能够提高结构强度,同时能够对气体进行导流和过渡。
转轴26和涡旋叶轮22采用键槽结构9装配固定。装配简单,运行可靠,便于使用,后期维护也比较简单便捷。
两个输气机构2的端盖25设置有支撑脚10,支撑脚10呈“八”字结构。提高工作稳定性,支撑脚10的设置能够减少震动,提高抗震能力。
集气壳1的上端为长腰形的气体采集口11,气体采集口11的周围设置有加强筋12。为气体采集口11提高结构强度,便于连接,提高进气面积,合理利用空间,整体体形小巧,便于搬运。
此结构简单紧凑,重量轻,机组尺寸小,占地面积小,相对于活塞式结构,在制冷量相同时,重量较活塞式轻5~8倍。由于它没有汽阀活塞环等易损部件,又没有曲柄连杆机构,运转平衡,操作可靠,运转率高,摩擦件少,因之备件需用量少,维护费用及人员少。涡旋叶轮22和机壳之间少有摩擦或没有,无需润滑。在化工流程中,对化工介质可以做到绝对无油的传输。作为一种回转运动的机器,它适宜于工业电机直接拖动。对一般大型化工厂提供了便利和可能。
当然,以上只是本发明的典型实例,除此之外,本发明还可以有其它多种具体实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种涡旋叶轮机,包括集气壳、分别固定于集气壳两侧的结构对称的输气机构、为输气机构提供动力的驱动电机,其特征是,所述驱动电机驱动两个输气机构将空气由集气壳开始分为两路朝向相反的方向输送至各自的端部出口位置,所述输气机构的端部出口位置连接汇合管路结构;所述输气机构包括进气壳、涡旋叶轮、中间壳、出气壳以及端盖;
所述进气壳的正面具有进气口,所述进气壳的背面具有逆螺旋叶静盘结构,涡旋叶轮的正面和背面均具有逆螺旋叶动盘结构,中间壳的正面和背面均具有逆螺旋叶静盘结构,出气壳的正面具有逆螺旋叶静盘结构,出气壳的背面具有出气口,端盖上具有腔室和接管口;
进气壳、涡旋叶轮、多个中间壳和涡旋叶轮的组合体、出气壳、端盖依次同轴心安装,每个涡旋叶轮共同固定在一个转轴上,所述转轴的一端安装在端盖上,转轴的另一端由驱动电机驱动,进气壳、多个中间壳、出气壳和端盖串接固定。
2.如权利要求1所述的涡旋叶轮机,其特征在于:所述进气壳的背面的逆螺旋叶静盘结构和涡旋叶轮的正面的逆螺旋叶动盘结构形成离心输气;
涡旋叶轮的背面的逆螺旋叶动盘结构和中间壳的正面的逆螺旋叶静盘结构形成涡旋聚气;
中间壳的背面的逆螺旋叶静盘结构和涡旋叶轮的正面的逆螺旋叶动盘结构形成离心输气;
以及涡旋叶轮的背面的逆螺旋叶动盘结构和出气壳的正面的逆螺旋叶静盘结构形成涡旋聚气。
3.如权利要求2所述的涡旋叶轮机,其特征在于:逆螺旋叶动盘结构包括多个由内至外具有不同半径的环形分布状的叶片组,相邻叶片组之间为环形空白道、叶片组具有多个小叶片,小叶片逆时针离心螺旋倾斜设置,小叶片两侧面为气流曲面;
逆螺旋叶静盘结构包括由内至外具有不同半径的环形分布状的叶片组,逆螺旋叶静盘结构的叶片组贴合设置在环形空白道位置。
4.如权利要求3所述的涡旋叶轮机,其特征在于:所述进气壳和中间壳的端面密闭并将涡旋叶轮设置于两者之间,相邻两个中间壳的端面密闭并将涡旋叶轮设置于两者之间,中间壳和出气壳两者端面密闭并将涡旋叶轮设置于两者之间。
5.如权利要求4所述的涡旋叶轮机,其特征在于:所述进气壳、涡旋叶轮、中间壳、出气壳以及端盖设置有锁紧孔,锁紧孔供长螺栓穿设紧固,锁紧孔位于端面的周围均匀分布。
6.如权利要求1所述的涡旋叶轮机,其特征在于:所述进气壳的背面、中间壳的两面、以及出气壳的正面的轮廓边缘内侧位置设置有过气槽,多个过气槽呈周向均匀分布,过气槽为半圆形结构。
7.如权利要求1所述的涡旋叶轮机,其特征在于:所述转轴和涡旋叶轮采用键槽结构装配固定。
8.如权利要求1所述的涡旋叶轮机,其特征在于:两个所述输气机构的端盖设置有支撑脚,支撑脚呈“八”字结构。
9.如权利要求1所述的涡旋叶轮机,其特征在于:所述集气壳的上端为长腰形的气体采集口,气体采集口的周围设置有加强筋。
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