CN112377431B - 超低噪声高效轴流风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低噪声高效轴流风机，包括进出风消声器、前导流筒、单级轴流风机主机或双级对旋结构装配的轴流风机主机组或多级轴流风机主机组、后导流筒、扩散式消声器，进出风消声器、前导流筒、一台以上的轴流风机主机组、后导流筒、扩散式消声器依次连接形成一体化结构。发明的进出风消声器和扩散式消声器采用复合消声结构，轴流风机主机组采用复合消声机理、复合消声结构、多种消声材料的组合，消声、吸声、隔声多管齐下，使轴流风机的噪声普遍降低到75分贝以下；并且对流道进行优化，增加主机的前后导流筒，减少了气流损失，风机效率普遍提高了3～5%。

Description

超低噪声高效轴流风机

技术领域

本发明涉及风电领域，特别涉及一种超低噪声高效轴流风机。

背景技术

轴流风机是一种广泛应用于工矿企业，将机械能转换为流体能量的通风设备。在矿井下使用的轴流风机，因送风距离较远，需要有较大的全压，通常采用双级对旋结构或多级结构的轴流风机，在其运行过程中，产生的噪声也较大。由于风机都是安装在窄长的巷道内，噪声不能向周边扩散，而是沿巷道远距离传播，这种噪声给生产工人的身体健康带来严重的影响。为了降低噪声，在风机的进出口都配有消声器。各矿山风机生产厂家，都设计了不同结构形式的消声器，使风机噪声有了进一步降低。但是，在进出风口处测得的噪声值都在95d(B)A左右，对大机号的风机，进出风口处的噪声值达到高于100d(B)A。

风机的运行，也需要较大的能耗。据有关资料表明，矿山通风机的能耗，占整个矿山用电费用的60%以上。为降低风机噪声，改善矿井工作环境。提高风机效率，减少能源消耗，国家有关部门对矿用轴流风机的噪声和能耗指标，提出的“双85”要求。即噪声要达到85分贝以下，效率要达到85%以上。

近年来，大多数的矿山用户，对风机在矿井下的噪声，有更高的要求。提出噪声要低于80 分贝，效率也要求进一步提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、安全可靠的超低噪声高效轴流风机。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种超低噪声高效轴流风机，包括包括进出风消声器、前导流筒、以单级轴流风机主机或双级对旋结构装配的轴流风机主机组或多级轴流风机主机组、后导流筒、扩散式消声器，进出风消声器、前导流筒、 一台以上的轴流风机主机组、后导流筒、扩散式消声器依次连接形成一体化结构。

上述的超低噪声高效轴流风机，所述进出风消声器，包括依次连接的径向进风消声段、第一套筒结构环形消声段、变径增压消声段；

所述径向进出风消声段包括前端封板、位于前端封板后部的直筒体、位于直筒体后部的圆弧形导流板，所述前端封板、直筒体、圆弧形导流板围合成的第一空腔内充填消声材料，前端封板、直筒体、圆弧形导流板、第一空腔内的消声材料组成导流盘消声体，导流盘消声体与第一套筒结构环形消声段连接；

所述第一套筒结构环形消声段采用一个以上的、不同直径的圆筒形消声体套装组合而成，各相邻圆筒形消声体之间通过第一支撑扁钢连接，各相邻圆筒形消声体之间形成环形气流通道；

所述变径增压消声段包括外消声壳体和内消声芯筒，外消声壳体和内消声芯筒通过幅向布置的多个第二支撑扁钢连接成一个整体，所述外消声壳体由外侧的钢板锥筒、内侧的第一冲孔板锥筒、以及钢板锥筒与第一冲孔板锥筒围合的空腔内充填的消声材料构成，所述内消声芯筒包括前部的整流帽、位于整流帽后部的第二冲孔板锥筒、位于第二冲孔板锥筒后部的第二封板，整流帽、第二冲孔板锥筒、第二封板围合形成第四空腔，第四空腔里充填消声材料。

上述的超低噪声高效轴流风机，所述第一套筒结构环形消声段的圆筒形消声体包括环形球面封头、外侧冲孔板筒体、内侧冲孔板筒体、圆锥面封头，内侧冲孔板筒体套设于外侧冲孔板筒体内，外侧冲孔板筒体、内侧冲孔板筒体之间形成第三空腔，第三空腔的前后两端分别用环形球面封头、圆锥面封头封堵，第三空腔内充填消声材料。

上述的超低噪声高效轴流风机，所述外消声壳体外径从前往后逐渐减小，内消声芯筒外径从前往后逐渐增大、外消声壳体与内消声芯筒之间组成轴向环形气流通道，环形通道面积沿轴向气流方向呈渐缩式。

上述的超低噪声高效轴流风机，所述轴流风机主机组包括主机消声壳体、电机部件、接线盒部件、叶轮，所述主机消声壳体上设有接线盒部件，主机消声壳体内设有电机部件，电机部件与叶轮连接；

所述主机消声壳体包括消声内筒，消声内筒两端与两个法兰固定连接，两个法兰内侧与消声内筒的圆周外侧的空间形成消声体的填充空间，填充空间沿圆周方向由内向外依次铺设消声体支承层、孔隙类消声棉层、微孔板消声层、发泡剂消声层、隔声层，隔声层外侧设有剖分式或整体式外壳；所述消声内筒内设有电机外壳，电机外壳通过多个支撑幅板与消声内筒固定连接，电机部件位于电机外壳内，电机外壳前、后两端分别设有前端盖、后端盖。

上述的超低噪声高效轴流风机，所述剖分式外壳为圆筒体沿直径剖成两半、由两瓣剖分体连接成的可拆卸结构，两瓣剖分体的剖分面上焊有扁钢直法兰，两瓣剖分体通过扁钢直法兰连接，所述剖分式外壳的上半剖瓣上设有组合式接线盒座，组合式接线盒座通过出线管与电机外壳连接。

上述的超低噪声高效轴流风机，所述扩散式消声器包括依次连接的变径扩散消声段、第二套筒结构环形消声段、风筒连接消声段；所述变径扩散消声段与进出风消声器的变径增压消声段结构相同，第二套筒结构环形消声段与进出风消声器的第一套筒结构环形消声段结构相同；所述风筒连接消声段为一个带消声结构的变径接管，一端与第二套筒结构环形消声段连接，另一端与风管连接。

上述的超低噪声高效轴流风机，所述前导流筒和后导流筒结构相同均为带安装耳板的圆筒体，圆筒体直径与电机外壳的直径相同，在筒体一端呈翻边结构的安装耳板与端盖安装耳板的数量及孔位相同，前导流筒的后端固定在电机前端盖外侧，前导流筒的前端延伸到进出风消声器的内消声芯筒并留有间隙；后导流筒的前端固定在电机后端盖外侧，后导流筒的后端延伸到到叶轮轮毂并留有间隙。

上述的低噪声高效轴流风机，所述进出风消声器变径增压消声段的内消声芯筒、前导流筒、电机外壳、后导流筒、变径扩散消声段的内消声芯筒组成一个纺锤状或鱼雷外形的流线体。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的进出风消声器包括依次连接的径向进出风消声段、第一套筒结构环形消声段、变径增压消声段，径向进出风消声段的导流盘消声体不仅改变了气流的进口方向，而且改变了噪声的传播方向，使轴向传播的噪声，通过折射和反射作用，变为径向传播，同时，导流盘消声体又是一个消声体，能吸收一部分噪声的能量，从而使噪声得到减少；第一套筒结构环形消声段由两个以上的圆筒形消声体套装组合而成，这样消声面积显著增大，降噪效果也显著提高；变径增压消声段的断面结构形成环形通道，环形通道面积沿轴向气流方向呈渐缩式，沿气流方向流道面积不断减少，速度增大，自然地使气流的压力增加，同时，其外消声壳体和内消声芯筒也是消声结构。对噪声也有一定的消减作用。三种不同结构组合成多种消声机理的协同作用，使进风口的噪声降低75-80分贝，甚至更低。

2、本发明的轴流风机主机组采用消声、吸声、隔声等材料组合成多种消声结构，并同轴套装结构，代替传统的单一消声材料和消声结构，有效地防止了噪声沿壳体向外传播，而且，不同材料和不同结构，对主机产生的不同频率噪声都有效果。这样，通过采用新型消声材料，优化消声结构，结合多种消声机理，多管齐下，组成一体化结构，使主机侧的噪声也降低到75分贝左右。

3、本发明的扩散式消声器包括依次连接的变径扩散消声段、第二套筒结构环形消声段、风筒连接消声段；变径扩散消声段沿气流方向其断面流道面积不断增大，气流速度减少，在风机产生的全压不变时，动压减少，静压增大，同时，其外消声壳体和内消声芯筒也是消声结构有一定的消声作用；第二套筒结构环形消声段由两个以上的圆筒形消声体套装组合而成，这样消声面积显著增大，降噪效果也显著提高。

4、本发明在风机主机的电机外壳前后分别增加导流筒，使电机外壳与主机壳体端面相差处及电机外壳与叶轮轮毂端面相差处的流道空隙得到连通，有效地减少了涡流损失，提高了效率；另外，进出风消声器变径增压消声段的内消声芯筒、前导流筒、电机外壳、后导流筒、扩散式消声器变径扩散消声段的内消声芯筒组成一个纺锤状或鱼雷外形的流线体，流线体与外壳体间形成的流道，阻力也大大减少，对提高效率也有积极意义。因此，本发明的整机效率提高了3-5%，接近80%。

附图说明

图1是本发明的正向剖视示意图。

图2是图1的外形俯视示意图。

图3是图1在A-A处的剖面结构示意图。

图4是图1在D-D处的剖面结构示意图。

图5是进出风消声器的结构示意图。

图6是图5中径向进风消声段的结构示意图。

图7是图5中第一套筒结构环形消声段的结构示意图。

图8为图7中圆筒形消声体的结构示意图。

图9是图5中变径增压消声段的结构示意图。

图10是轴流风机主机组的结构示意图。

图11是图10中主机消声壳体的剖面结构示意图。

图12是扩散式消声器的结构示意图。

图13是导流筒的正向剖面结构示意图。

图14是导流筒的左视结构示意图。

图15是本发明采用整体消声器结构的正向剖视示意图。

图16是前后消声器采用简化结构的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-图4所示，一种超低噪声高效轴流风机，包括进出风消声器1、前导流筒2、单级轴流风机主机或双级对旋结构装配的轴流风机主机组或多级轴流风机主机组3、后导流筒4、扩散式消声器6，进出风消声器1、前导流筒2、轴流风机主机组3、后导流筒4、扩散式消声器6通过螺栓组5依次连接形成一体化结构。

如图5所示，所述进出风消声器1包括通过螺栓104依次连接的径向进风消声段101、第一套筒结构环形消声段102、变径增压消声段103，进出风消声器1下方设有支脚105。

如图6所示，所述径向进出风消声段101包括前端封板1011、位于前端封板1011后部的直筒体1012、位于直筒体1012后部的圆弧形导流板1013，所述前端封板1011、直筒体1012、圆弧形导流板1013围合成的第一空腔内充填消声材料，前端封板1011、直筒体1012、圆弧形导流板1013、第一空腔内的消声材料组成导流盘消声体，导流盘消声体通过连接骨架1014与第一套筒结构环形消声段102连接。导流盘消声体既可阻挡噪声沿轴向直线传播，并吸收一部分噪声，又能起到对进出风导流的效果。

如图7所示，所述第一套筒结构环形消声段102采用两个以上的、不同直径的圆筒形消声体1021套装组合而成，各相邻圆筒形消声体1021之间通过第一支撑扁钢1022连接，各相邻圆筒形消声体1021之间形成环形气流通道。这样，使消声面积能显著增大，当气流从环形气流通道内通过，噪声得到吸收和衰减。

如图8所示，所述第一套筒结构环形消声段102的圆筒形消声体1021包括环形球面封头10211、外侧冲孔板筒体10212、内侧冲孔板筒体10213、圆锥面封头10214，内侧冲孔板筒体10213套设于外侧冲孔板筒体10212内，外侧冲孔板筒体10212、内侧冲孔板筒体10213之间形成第三空腔，为了减少圆筒形消声体1021的进风阻力，第三空腔的前端用环形球面封头10211封堵，为了促进气流在圆筒形消声体1021后端的整流效果，第三空腔的后端用圆锥面封头10214封堵，第三空腔内充填消声材料。

如图9所示，所述变径增压消声段103包括外消声壳体和内消声芯筒，外消声壳体和内消声芯筒通过幅向布置的多个第二支撑扁钢1031连接成一个整体，所述外消声壳体由外侧的钢板锥筒1032、内侧的第一冲孔板锥筒1033、钢板锥筒1032与第一冲孔板锥筒1033围合的空腔内充填的消声材料构成，所述内消声芯筒包括前部的整流帽1034、位于整流帽1034后部的第二冲孔板锥筒1035、位于第二冲孔板锥筒1035后部的第二封板1036，整流帽1034、第二冲孔板锥筒1035、第二封板1036围合形成第四空腔，第四空腔里充填消声材料。

所述外消声壳体外径从前往后逐渐减小，内消声芯筒外径从前往后逐渐增大、外消声壳体与内消声芯筒之间组成轴向环形气流通道，环形通道面积沿轴向气流方向呈渐缩式。

由于靠近整流帽1034一端的流道面积较大，气流速度较小，远离整流帽1034一端的流道面积较小，气流速度较大。同样的结构，气流方向不一样，对气流的作用却不相同，气流速度不断增加时，有增压（动压增大）作用，气流速度不断减少时，有扩散作用(动压减少，静压增加)。

如图3、图4、图10所示，所述轴流风机主机组3包括主机消声壳体301、电机部件302、接线盒部件303、叶轮304，所述主机消声壳体301上设有接线盒部件303，主机消声壳体301内设有电机部件302，电机部件302与叶轮304连接。

如图11所示，所述主机消声壳体301包括消声内筒30106，消声内筒30106两端与两个法兰30101固定连接，两个法兰30101内侧与消声内筒30106的圆周外侧的空间形成消声体的填充空间，填充空间沿圆周方向由内向外依次铺设消声体支承层30107、孔隙类消声棉层30108、微孔板消声层30109、发泡剂消声层30110、隔声层30111，隔声层30111外侧设有剖分式外壳30112；所述剖分式外壳30112为圆筒体沿直径剖成两半、由两瓣剖分体连接成的可拆卸结构，两瓣剖分体的剖分面上焊有扁钢直法兰，两瓣剖分体通过扁钢直法兰30101上的孔、螺栓组件连接。应当说明，剖分式外壳30112只是为了方便充填消声材料，也可视需要设计整体圆筒结构。

所述隔声层30111、发泡剂消声层30110与剖分式外壳30112为可拆式整体结构，隔声层30111铺设在剖分式外壳30112的内侧，在隔声层30111与微孔板消声层30109之间的空间充填发泡剂形成发泡剂消声层30110。

所述消声内筒30106内设有电机外壳30105，电机外壳30105通过多个支撑幅板30114与消声内筒30106固定连接，电机部件302位于电机外壳30105内，所述剖分式外壳30112的上半剖瓣上设有组合式接线盒座30103和吊耳30102，组合式接线盒座30103通过出线管30104与电机外壳30105连接，剖分式外壳30112的下半剖瓣底部设有支脚30113。

所述消声内筒30106采用冲孔板或镂空板结构。所述消声体支承层30107材料采用玻纤布或钢丝网。所述孔隙类消声棉层30108可以是超细玻璃纤维、阻燃聚脂纤维、碳纤维、阻燃海绵等材料中的任意一种。所述微孔板消声层30109为1mm以下的薄钢板冲孔而成，所述隔声层30111采用厚度为1-5mm，以阻燃橡胶为基材的复合材料。

轴流风机主机组采用消声、吸声、隔声等材料组合成多种消声结构，并同轴套装结构，代替传统的单一消声材料和消声结构，有效地防止了噪声沿壳体向外传播，而且，不同材料和不同结构，对主机产生的不同频率噪声都有效果。这样，通过采用新型消声材料，优化消声结构，结合多种消声机理，多管齐下，组成一体化结构，使主机侧的噪声也降低到75分贝左右。

如图12所示，所述扩散式消声器6包括依次连接的变径扩散消声段601、第二套筒结构环形消声段602、风筒连接消声段603；所述变径扩散消声段601与进出风消声器1的变径增压消声段103结构基本相同，第二套筒结构环形消声段602与进出风消声器1的第一套筒结构环形消声段102结构基本相同；所述风筒连接消声段603为一个带消声结构的变径接管，一端与第二套筒结构环形消声段602连接，另一端与风管连接。

应当说明的是，变径增压消声段103和变径扩散消声段601，结构基本相同。只是因为安装在风机的进风侧或出风侧，对气流的作用效果不同，所以有不同的命名。当风机采用压入式或抽出式的不同工作方式时，即使是图示1的同一安装方向，对气流的作用效果是互为相反的。

如图13、图14所示，所述前导流筒2和后导流筒4结构相同均为带安装耳板的圆筒体，圆筒体直径与电机外壳30105的直径相同，在筒体一端呈翻边结构的安装耳板与端盖安装耳板的数量及孔位相同，前导流筒2的后端固定在电机前端盖外侧，前导流筒2的前端延伸到进出风消声器1的内消声芯筒并留有间隙；后导流筒4的前端固定在电机后端盖外侧，后导流筒4的后端延伸到到叶轮轮毂并留有间隙。

所述进出风消声器1变径增压消声段103的内消声芯筒、前导流筒2、电机外壳、后导流筒4、扩散式消声器6变径扩散消声段601的内消声芯筒组成一个纺锤状或鱼雷外形的流线体。由于增加了前导流筒2和后导流筒4，流线体的表面连续性得到提高和改善，气流产生的涡流损失大大减少，从而提高了效率。

如图15所示，本发明采用整体消声器结构的正向剖视示意图。所述的一种超低噪声高效轴流通风机，是由内置套筒结构环形消声体的径向环形进出风消声器1、主机前导流筒2、以对旋结构装配的2台剖分式外壳多机理消声结构套筒式组合轴流风机主机组3、主机后导流筒4、内置套筒结构环形消声体的扩散式消声器6、通过螺栓组5连接成一个整体。

轴注风机主机和消声器的结构方式，与实施例1相同。但是，内置套筒结构环形消声体的进出风消声器1、扩散式消声器6是分段组合后焊接成整体结构。

如图16所示，图16是本发明前后消声器采用简化结构正向剖视示意图。2台轴流风机主机组3的结构完全相同，不同的是，进出风消声器1的第一套筒结构环形消声段102，最内侧的圆筒形消声体1021改为实心消声体。扩散式消声器6取消了风筒连接消声段603，直接由第二套筒结构环形消声段602处出风或者进风。

Claims (7)

1.一种超低噪声高效轴流风机，其特征在于：包括进出风消声器、前导流筒、单级轴流风机主机或双级对旋结构装配的轴流风机主机组或多级轴流风机主机组、后导流筒、扩散式消声器，进出风消声器、前导流筒、一台以上的轴流风机主机组、后导流筒、扩散式消声器依次连接形成一体化结构；

所述进出风消声器，包括依次连接的径向进风消声段、第一套筒结构环形消声段、变径增压消声段；

所述径向进风消声段包括前端封板、位于前端封板后部的直筒体、位于直筒体后部的圆弧形导流板，所述前端封板、直筒体、圆弧形导流板围合成的第一空腔内充填消声材料，前端封板、直筒体、圆弧形导流板、第一空腔内的消声材料组成导流盘消声体，导流盘消声体与第一套筒结构环形消声段连接；

所述第一套筒结构环形消声段采用一个以上的、不同直径的圆筒形消声体套装组合而成，各相邻圆筒形消声体之间通过第一支撑扁钢连接，各相邻圆筒形消声体之间形成环形气流通道；

所述变径增压消声段包括外消声壳体和内消声芯筒，外消声壳体和内消声芯筒通过幅向布置的多个第二支撑扁钢连接成一个整体，所述外消声壳体由外侧的钢板锥筒、内侧的第一冲孔板锥筒、以及钢板锥筒与第一冲孔板锥筒围合的空腔内充填的消声材料构成，所述内消声芯筒包括前部的整流帽、位于整流帽后部的第二冲孔板锥筒、位于第二冲孔板锥筒后部的第二封板，整流帽、第二冲孔板锥筒、第二封板围合形成第四空腔，第四空腔里充填消声材料；

所述外消声壳体外径从前往后逐渐减小，内消声芯筒外径从前往后逐渐增大、外消声壳体与内消声芯筒之间组成轴向环形气流通道，环形通道面积沿轴向气流方向呈渐缩式。

2.根据权利要求1所述的超低噪声高效轴流风机，其特征在于：所述第一套筒结构环形消声段的圆筒形消声体包括环形球面封头、外侧冲孔板筒体、内侧冲孔板筒体、圆锥面封头，内侧冲孔板筒体套设于外侧冲孔板筒体内，外侧冲孔板筒体、内侧冲孔板筒体之间形成第三空腔，第三空腔的前后两端分别用环形球面封头、圆锥面封头封堵，第三空腔内充填消声材料。

3.根据权利要求1所述的超低噪声高效轴流风机，其特征在于：所述轴流风机主机组包括主机消声壳体、电机部件、接线盒部件、叶轮，所述主机消声壳体上设有接线盒部件，主机消声壳体内设有电机部件，电机部件与叶轮连接；

所述主机消声壳体包括消声内筒，消声内筒两端与两个法兰固定连接，两个法兰内侧与消声内筒的圆周外侧的空间形成消声体的填充空间，填充空间沿圆周方向由内向外依次铺设消声体支承层、孔隙类消声棉层、微孔板消声层、发泡剂消声层、隔声层，隔声层外侧设有剖分式或整体式外壳；所述消声内筒内设有电机外壳，电机外壳通过多个支撑幅板与消声内筒固定连接，电机部件位于电机外壳内，电机外壳前、后两端分别设有前端盖、后端盖。

4.根据权利要求3所述的超低噪声高效轴流风机，其特征在于：所述剖分式外壳为圆筒体沿直径剖成两半、由两瓣剖分体连接成的可拆卸结构，两瓣剖分体的剖分面上焊有扁钢直法兰，两瓣剖分体通过扁钢直法兰连接，所述剖分式外壳的上半剖瓣上设有组合式接线盒座，组合式接线盒座通过出线管与电机外壳连接。

5.根据权利要求3所述的超低噪声高效轴流风机，其特征在于：所述扩散式消声器包括依次连接的变径扩散消声段、第二套筒结构环形消声段、风筒连接消声段；所述变径扩散消声段与进出风消声器的变径增压消声段结构相同，第二套筒结构环形消声段与进出风消声器的第一套筒结构环形消声段结构相同；所述风筒连接消声段为一个带消声结构的变径接管，一端与第二套筒结构环形消声段连接，另一端与风管连接。

6.根据权利要求5所述的超低噪声高效轴流风机，其特征在于：所述前导流筒和后导流筒结构相同均为带安装耳板的圆筒体，圆筒体直径与电机外壳的直径相同，在筒体一端呈翻边结构的安装耳板与端盖安装耳板的数量及孔位相同，前导流筒的后端固定在电机前端盖外侧，前导流筒的前端延伸到进出风消声器的内消声芯筒并留有间隙；后导流筒的前端固定在电机后端盖外侧，后导流筒的后端延伸到到叶轮轮毂并留有间隙。

7.根据权利要求5所述的超低噪声高效轴流风机，其特征在于：所述进出风消声器变径增压消声段的内消声芯筒、前导流筒、电机外壳、后导流筒、变径扩散消声段的内消声芯筒组成一个纺锤状或鱼雷外形的流线体。

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