CN112196820A - 矿用磁悬浮局部通风机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用磁悬浮局部通风机，包括壳体单元和安装于壳体内的通风单元。通风单元包括内壳体、护套、磁悬浮轴承、电磁线圈、定子、转子、旋转轴、叶轮和有限位滚球，护套固定于外壳内且与外壳之间留有冷却液通道，旋转轴穿过护套，转子和叶轮分别固定于旋转轴的中部和端部，定子安装于护套上，磁悬浮轴承包括内套磁环、外套磁环和轴承套，内套磁环通过轴承套固定于旋转轴上，外套磁环通过轴承套固定于护套上，旋转轴通过磁悬浮轴承、有限位滚球与护套无接触式转动连接，电磁线圈用于使内套磁环悬浮。相比现有技术，本发明能够降低磨损和噪音，提高掘进工作面的风量和通风稳定性，并满足具有防爆等特殊要求的煤矿井的使用。

Description

矿用磁悬浮局部通风机
技术领域
本发明涉及巷道通风技术领域，特别是涉及一种矿用磁悬浮局部通风机。
背景技术
目前我国煤矿巷道掘进机械化程度越来越高，掘进速度越来越快，千米以上巷道远距离掘进成为常态。远距离巷道的掘进施工最关键的是要解决通风问题，通风不足、通风不可靠就无法实现远距离巷道掘进施工，同时也影响掘进施工速度。一旦出现风量不足，供风不稳定的情况，就会严重制约回风探巷的掘进速度和安全生产。如何提高局部通风的稳定性，提高掘进工作面的风量，成为亟待解决的问题。
传统的矿用通风机由于使用机械轴承支承转子，存在摩擦和磨损，以及转速低等问题。由于矿用通风机大多是不间断地工作，其机械磨损严重，齿轮间隙变大，从而引起振动变大。这不仅会缩短风机的使用寿命，而且在条件恶劣的矿井环境中由于剧烈振动还可能引发安全事故。
矿用通风机经常搭载矿用防爆电机，而当前矿用防爆电机的工况条件较差，电机频繁大负荷启动、负荷变化大、电压波动大、环境温度高且有一定的腐蚀性，不利于电机防爆。
传统的滚珠轴承的局部通风机噪音非常大，有的可以达到120dB以上，对于在巷道中工作的工作人员听力带来很大的影响；传统的局部通风机能耗大，因为需要长期运行，能量消耗严重，每年矿井通风能耗占矿井总用电量的40％左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿用磁悬浮局部通风机，用于解决上述现有技存在的技术问题，降低磨损和噪音，提高掘进工作面的风量和通风稳定性，并满足具有防爆等特殊要求的煤矿井的使用。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种矿用磁悬浮局部通风机，包括：
壳体单元，所述壳体单元包括外壳体、集流器和扩散器，所述集流器安装于所述壳体的一端，所述扩散器安装于所述壳体的另一端；
通风单元，所述通风单元安装于所述壳体内，包括内壳体、护套、磁悬浮轴承、电磁线圈、定子、转子、旋转轴、叶轮和有限位滚球，所述护套固定于所述外壳内且与所述外壳之间留有冷却液通道，所述旋转轴穿过所述护套，所述转子和所述叶轮分别固定于所述旋转轴的中部和端部，所述定子安装于所述护套上，所述磁悬浮轴承包括内套磁环、外套磁环和轴承套，所述内套磁环通过所述轴承套固定于所述旋转轴上，所述外套磁环通过所述轴承套固定于所述护套上，所述旋转轴通过所述磁悬浮轴承、所述有限位滚球与所述护套无接触式转动连接，所述电磁线圈用于使所述内套磁环悬浮。
优选地，所述壳体单元内安装有两个所述通风单元，两个所述通风单元的所述叶轮相邻且正对设置。
优选地，还包括位移传感器，所述位移传感器安装于所述磁悬浮轴承上。
优选地，所述电磁线圈安装于所述外套磁环上。
优选地，所述冷却液通道整体呈圆筒状，所述内壳体的两端分别设有与所述冷却液流道连通的进液口和出液口，所述冷却液流道内的冷却液与所述磁悬浮轴承、所述定子和所述护套直接接触。
优选地，所述冷却液通道在所述定子的两侧各具有一外凸的环形流道，所述环形流道内的冷却液与所述定子直接接触。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明的矿用磁悬浮局部通风机利用磁悬浮轴承代替传统轴承，电磁线圈通电后产生的电磁力使内套磁环悬浮于规定的位置。具有无摩擦磨损的特点，不需要润滑和密封，不会摩擦产生热量，能提高工作效率，可以在高温环境下工作，且运转时噪声低、转速高。
2、本发明的矿用磁悬浮风机采用隔离定子结构的磁悬浮轴承，用密封的护套将定子与其它元件隔离开，机壳内设有冷却液流道，冷却磁悬浮轴承、转子、护套及定子，电机与空气之间被冷却液隔离，因此非常适用于对防爆、防水、毒性气体要求特别高的煤矿井下。
3、本发明的矿用磁悬浮通风机主要应用在煤矿掘进巷道的通风系统中，磁悬浮轴承产生的噪音低，保护工人听力不受干扰。
4、本发明的矿用磁悬浮通风机能耗低，可以大大降低井下掘进巷道通风的能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例矿用磁悬浮局部通风机的整体结构示意图；
图2为通风单元的结构示意图；
图3为电磁线圈的安装位置示意图；
附图标记说明：1-集流器；2-磁悬浮轴承；3-一级主机电机；4-一级叶轮；5-二级叶轮；6-二级主机电机；7-磁悬浮轴承；8-扩散器；9-出风口；10-外套磁环；11-内套磁环；12-护套；13-定子；14-转子；15-旋转轴；16-冷却液；17-叶轮；18-进液口；19-出液口；21-有限位滚球；22-电磁线圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种矿用磁悬浮局部通风机，用于解决上述现有技存在的技术问题，降低磨损和噪音，提高掘进工作面的风量和通风稳定性，并满足具有防爆等特殊要求的煤矿井的使用。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，本实施例提供一种矿用磁悬浮局部通风机，包括壳体单元和安装于壳体内的通风单元。
其中，壳体单元包括外壳体、集流器1和扩散器8，集流器1具有进风口，扩散器8具有出风口9。集流器1安装于壳体的一端，扩散器8安装于壳体的另一端。通风单元包括内壳体、护套12、磁悬浮轴承、电磁线圈22、定子13、转子14、旋转轴15、叶轮17和有限位滚球21。护套12固定于外壳内且与外壳之间留有冷却液16通道，冷却液16流道用于容纳冷却液16，起到冷却降温和隔离外部空气的作用。旋转轴15穿过护套12，转子14和叶轮17分别固定于旋转轴15的中部和端部，定子13安装于护套12上。定子13和转子14组成电机结构，当转子14旋转时带动叶轮17旋转，起到通风的作用。磁悬浮轴承包括内套磁环11、外套磁环10和轴承套，内套磁环11通过轴承套固定于旋转轴15上，外套磁环10通过轴承套固定于护套12上。轴承套用于固定和包装内部排列的磁铁，外套磁环10和内套磁环11均由数个环绕外周侧的条形磁铁紧密排布形成，内套磁环11外侧的磁极与外套磁环10的内侧磁极相同。旋转轴15通过磁悬浮轴承、有限位滚球21与护套12无接触式转动连接，电磁线圈22用于使内套磁环11悬浮。本实施例中，电磁线圈22安装于外套磁环10上。当电磁线圈22通电后，内套磁环11以及与内套磁环11相对固定的旋转轴15悬浮，旋转轴15在转动时不会与护套12产生摩擦，内套磁环11也不会与外套磁环10产生摩擦，无需润滑和密封，能提高工作效率，可以在高温环境下工作，且运转时噪声低、转速高。
该矿用磁悬浮局部通风机在使用时，先将冷却液16填充至冷却液16流道内，并给电磁线圈22通电，使内套磁环11以及与内套磁环11相对固定的旋转轴15悬浮，然后给电机通电，驱动旋转轴15转动，带动叶轮17旋转，形成单向气流，气流从集流器1处流入外壳体，从扩散器8处流出外壳体，达到单向通风的效果。
为了提高通风效果，本实施例的壳体单元内安装有两个通风单元，两个通风单元的叶轮17相邻且正对设置。图1-3中左侧通风单元的磁悬浮轴承、电机和叶轮分别为一级磁悬浮轴承2、一级主机电机3和一级叶轮4，右侧通风单元的磁悬浮轴承、电机和叶轮分别为二级磁悬浮轴承7、二级主机电机6和二级叶轮5。
为了便于监测旋转轴15的变化，本实施例还包括位移传感器，位移传感器安装于磁悬浮轴承上。
冷却液16通道的具体结构可以根据实际需要进行设计，只要能起到冷却降温和隔离外部空气的作用即可。本实施例中，冷却液16通道整体呈圆筒状，内壳体的两端分别设有与冷却液16流道连通的进液口18和出液口19，冷却液16流道内的冷却液16与磁悬浮轴承、定子13和护套12直接接触并进行热交换，并间接冷却转子14。
为了提高冷却效果，本实施例的冷却液16通道在定子13的两侧各具有一外凸的环形流道，环形流道内的冷却液16与定子13直接接触，从而增大冷却液16与定子13的接触面积。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种矿用磁悬浮局部通风机，其特征在于，包括：
壳体单元，所述壳体单元包括外壳体、集流器和扩散器，所述集流器安装于所述壳体的一端，所述扩散器安装于所述壳体的另一端；
通风单元，所述通风单元安装于所述壳体内，包括内壳体、护套、磁悬浮轴承、电磁线圈、定子、转子、旋转轴、叶轮和有限位滚球，所述护套固定于所述外壳内且与所述外壳之间留有冷却液通道，所述旋转轴穿过所述护套，所述转子和所述叶轮分别固定于所述旋转轴的中部和端部，所述定子安装于所述护套上，所述磁悬浮轴承包括内套磁环、外套磁环和轴承套，所述内套磁环通过所述轴承套固定于所述旋转轴上，所述外套磁环通过所述轴承套固定于所述护套上，所述旋转轴通过所述磁悬浮轴承、所述有限位滚球与所述护套无接触式转动连接，所述电磁线圈用于使所述内套磁环悬浮。
2.根据权利要求1所述的矿用磁悬浮局部通风机，其特征在于，所述壳体单元内安装有两个所述通风单元，两个所述通风单元的所述叶轮相邻且正对设置。
3.根据权利要求1所述的矿用磁悬浮局部通风机，其特征在于，还包括位移传感器，所述位移传感器安装于所述磁悬浮轴承上。
4.根据权利要求1所述的矿用磁悬浮局部通风机，其特征在于，所述电磁线圈安装于所述外套磁环上。
5.根据权利要求1所述的矿用磁悬浮局部通风机，其特征在于，所述冷却液通道整体呈圆筒状，所述内壳体的两端分别设有与所述冷却液流道连通的进液口和出液口，所述冷却液流道内的冷却液与所述磁悬浮轴承、所述定子和所述护套直接接触。
6.根据权利要求1所述的矿用磁悬浮局部通风机，其特征在于，所述冷却液通道在所述定子的两侧各具有一外凸的环形流道，所述环形流道内的冷却液与所述定子直接接触。
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