CN113700675A - 一种可自动调节的进口导叶调节器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动调节的进口导叶调节器，包括套接设置于风机进口外的基座齿圈，所述基座齿圈上啮合连接有若干调节齿轮，每一调节齿轮内沿轴向方向设置有导叶体，所述导叶体沿风机进口的径向向风机进口内延伸设置，其中一导叶体尾部连接设置有驱动执行机构。驱动执行机构能够利用基座齿圈作为轨道对设置于导叶体尾部的调节齿轮进行同步调节，保证各个导叶的开合角度被精确控制，进而显著提升风机流量的控制精度，避免出现排空浪费。

Description

一种可自动调节的进口导叶调节器

技术领域

本发明涉及压缩机生产制造技术领域，尤其是涉及一种可自动调节的进口导叶调节器。

背景技术

在某些工业生产领域中，在大气环境下应用的风机会随着季节的变化、环境温度的改变对压缩机的运行性能产生较大影响。尤其是冬夏温度差别较大的地区，如我国北方地区，风机的流量会在不同季节产生较大的差异。通常，风机都是以夏季的运行工况点为标准进行设计的。这使得其在冬季运行时，由于环境温度的降低，气体的流量会大幅增加，而过多的气体流量超出工业生产的需求时就会被排空浪费掉。尤其是在北方，压缩机在冬季运行时最多需要排空浪费高达30%的气量.

目前可采用的流量调节方法主要有变转速调节、可调进口导叶调节、可调叶片扩压器调节以及进出口节流调节等。其中进口节流调节会产生较大的节流损失，而可调叶片扩压器调节会改变扩压器入口气流的冲角而带来严重的流动损失，这两种调节方法因经济性较差现在已很少用到。

目前比较常用的是变转速调节和进口导叶调节。变转速调节是在电机驱动时通过变频改变转速运行，变频器的使用会增加额外的成本，且同时消耗3%到4%的电量带来额外的消耗。可调进口导叶调节是通过调节安装在叶轮前进口导叶的开度改变气流预旋，从而实现流量调节的目的，这种调节方式的调节范围较宽，系统结构简单，经济性较好，利用伺服机构易于实现自动化，可以在不停机的情况下进行调节，目前也得到了较广泛的应用。

例如中国专利文献（公告号：CN202811550U）公开了“一种高压风机的进口导叶调节机构”，包括主动导叶、被动导叶安装在调节阀体上，在主动导叶、被动导叶柄上依次套装有滚针轴承、联动柄，通过螺母将主动导叶、被动导叶固定于调节阀体上；主动导叶、被动导叶通过联动柄、右球头拉杆、调节螺杆、左球头拉杆、传动圈依次连接形成一个传动结构；滚轮由销钉、螺钉固定于挡圈上，挡圈由沉头螺钉固定于调节阀体上；滚轮与传动圈之间采用凸凹槽配合，紧定螺钉用于固定联动柄。

上述技术方案虽然使得高压风机调节效率提高，及其灵活性高，安装检修很方便，但该方案利用联动柄和球头拉杆对导叶尾部的滚轮进行角度调节，各滚轮的动作无法保证同步，且该调节方式的响应性也不够理想，无法保证风机流量的精确调整。

发明内容

针对背景技术中提到的风机导叶角度调节无法同步调整导致风机流量无法精确控制的问题，本发明提供了一种可自动调节的进口导叶调节器，驱动执行机构能够利用基座齿圈作为轨道对设置于导叶体尾部的调节齿轮进行同步调节，保证各个导叶的开合角度被精确控制，进而显著提升风机流量的控制精度，避免出现排空浪费等问题。 本发明的第二发明目的是解决环设于风机进口外壁上的调节齿轮因导叶体受风压影响形成共振的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可自动调节的进口导叶调节器，包括套接设置于风机进口外的基座齿圈，所述基座齿圈上啮合连接有若干调节齿轮，每一调节齿轮内沿轴向方向设置有导叶体，所述导叶体沿风机进口的径向向风机进口内延伸设置，其中一导叶体尾部连接设置有驱动执行机构。所述导叶体通过调节齿轮转动设置在风机进口外壁上，由于调节齿轮沿基座齿圈周向分布并与基座齿圈啮合连接，当驱动执行机构动作时，在进行该导叶体角度调整的同时，该导叶体尾部的调节齿轮同步旋转，调节齿轮带动基座齿圈转动，基座转动时带动其他调节齿轮同步旋转，使得其他导叶体同尾部与驱动执行机构连接的第一导叶体同步动作。这种调节方式可确保风机进口上的所有导叶体同步动作，实现风机流量精确控制。

作为优选，所述导叶体包括叶片和设置于叶片尾部的叶轴，所述叶轴贯穿连接于调节齿轮中部，所述叶轴与风机进口外壁之间设置有轴承体，所述轴承体外侧设置有密封环。当叶片持续经受风压影响时，不稳定的气流会导致导叶体产生振动，振动自叶片向叶轴传递，故轴承体用于保证导叶体的转动平顺性和工作稳定性。

进一步的，所述轴承体与风机进口外壁之间设置有减振环，所述减振环包括外环与内环，所述外环内壁为第一磁极，所述内环外壁为第二磁极，所述第一磁极与第二磁极磁性相反，所述第一磁极与第二磁极之间设置有阻尼件。所述减振环用于轴承体所获得的振动被削减，通过第一磁极与第二磁极之间的斥力进行振动缓冲，并利用阻尼件吸收振动能量，避免调节齿轮形成持续共振造成导叶调节器损伤。

作为优选，所述基座齿圈与风机进口外壁之间设置有交叉滚子轴承。基座齿圈在驱动各调节齿轮的同时还需承受有叶片传递而来的振动力，而交叉滚子轴承的滚柱为交叉排列，因此可承受各个方向的负荷，保证基座齿圈的工作稳定性。

作为优选，所述导叶体中包括有一叶轴长于其他导叶体的驱动导叶，所述驱动执行机构轴接驱动导叶尾部。所述叶轴长于其他导叶体的驱动导叶用于将驱动执行机构的动力平顺传递与基座齿圈上，确保各调节齿轮随驱动导叶的旋转同步调节。

进一步的，所述调节齿轮为锥齿轮。锥齿轮具备重量轻、利于储油润滑的特点，且成本低廉，静音性好。

作为优选，各调节齿轮等距环设于风机进口外壁上，各导叶体以风机进口中轴线呈中心对称设置。调节齿轮的等距设置能够保证各导叶体均匀分布在风机进口的径向平面内，各导叶体的保持中心对称，即各叶片与进口风机径向平面的夹角角度保持一致，在此基础上，无论基座齿圈正旋还是反旋，各叶片与进口风机径向平面的夹角角度始终保持一致。

特别的是，本发明中，叶片与叶轴偏心设置，叶片靠风机进口方向偏移，这种设计能够避免进口气流接触叶片前，同叶片与叶轴接合处的凸台产生摩擦阻力而扰动气流稳定性，叶片靠前能够消除凸台的存在，降低叶片振动效果。

作为优选，所述驱动执行机构包括控制模块和连接于控制模块的驱动元件。控制模块连接轴流风机的流速传感器，通过流速传感器收集的数据判断风机流量的大小和气流稳定程度，并根据预设流量值启动驱动元件对叶片的角度进行精确调整。

作为优选，所述导叶体偏心设置于调节齿轮上。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）驱动执行机构能够利用基座齿圈作为轨道对设置于导叶体尾部的调节齿轮进行同步调节，保证各个导叶的开合角度被精确控制，进而显著提升风机流量的控制精度，避免出现排空浪费；（2）减振环用于轴承体所获得的振动被削减，通过第一磁极与第二磁极之间的斥力进行振动缓冲，并利用阻尼件吸收振动能量，避免调节齿轮形成持续共振造成导叶调节器损伤；（3）交叉滚子轴承的滚柱为交叉排列，因此可承受各个方向的负荷，保证基座齿圈的工作稳定性；（4）各导叶体的保持中心对称，即各叶片与进口风机径向平面的夹角角度保持一致，在此基础上，无论基座齿圈正旋还是反旋，各叶片与进口风机径向平面的夹角角度始终保持一致。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中风机进口的剖视图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为实施例2中风机进口的剖视图。

图中：100、风机进口，1、基座齿圈，2、调节齿轮，3、导叶体，31、叶片，32、叶轴，4、驱动执行机构，5、轴承体，51、密封环，6、减振环，61、外环，62、内环，63、阻尼件，7、驱动导叶，8、交叉滚子轴承。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1，2所示，一种可自动调节的进口导叶调节器，包括套接设置于风机进口100外的基座齿圈1，所述基座齿圈1上啮合连接有若干调节齿轮2，每一调节齿轮2内沿轴向方向设置有导叶体3，所述导叶体3沿风机进口100的径向向风机进口100内延伸设置，其中一导叶体3尾部连接设置有驱动执行机构4。所述导叶体3包括叶片31和设置于叶片31尾部的叶轴32，所述叶轴32贯穿连接于调节齿轮2中部，所述叶轴32与风机进口100外壁之间设置有轴承体5，所述轴承体5外侧设置有密封环51。进一步的，如图3所示，所述轴承体5与风机进口100外壁之间设置有减振环6，所述减振环6包括外环61与内环62，所述外环61内壁为第一磁极，所述内环62外壁为第二磁极，所述第一磁极与第二磁极磁性相反，所述第一磁极与第二磁极之间设置有阻尼件63。所述驱动执行机构4包括控制模块和连接于控制模块的驱动元件。

所述导叶体3通过调节齿轮2转动设置在风机进口100外壁上，由于调节齿轮2沿基座齿圈1周向分布并与基座齿圈1啮合连接，当驱动执行机构4动作时，在进行该导叶体3角度调整的同时，该导叶体3尾部的调节齿轮2同步旋转，调节齿轮2带动基座齿圈1转动，基座转动时带动其他调节齿轮2同步旋转，使得其他导叶体3同尾部与驱动执行机构4连接的第一导叶体3同步动作。这种调节方式可确保风机进口100上的所有导叶体3同步动作，实现风机流量精确控制。当叶片31持续经受风压影响时，不稳定的气流会导致导叶体3产生振动，振动自叶片31向叶轴32传递，故轴承体5用于保证导叶体3的转动平顺性和工作稳定性。所述减振环6用于轴承体5所获得的振动被削减，通过第一磁极与第二磁极之间的斥力进行振动缓冲，并利用阻尼件63吸收振动能量，避免调节齿轮2形成持续共振造成导叶调节器损伤。控制模块连接轴流风机的流速传感器，通过流速传感器收集的数据判断风机流量的大小和气流稳定程度，并根据预设流量值启动驱动元件对叶片31的角度进行精确调整。本实施例中，叶轴32与调节齿轮2采用键连接。

所述基座齿圈1与风机进口100外壁之间设置有交叉滚子轴承8。所述导叶体3中包括有一叶轴32长于其他导叶体3的驱动导叶7，所述驱动执行机构4轴接驱动导叶7尾部。基座齿圈1在驱动各调节齿轮2的同时还需承受有叶片31传递而来的振动力，而交叉滚子轴承8的滚柱为交叉排列，因此可承受各个方向的负荷，保证基座齿圈1的工作稳定性。所述叶轴32长于其他导叶体3的驱动导叶7用于将驱动执行机构4的动力平顺传递与基座齿圈1上，确保各调节齿轮2随驱动导叶7的旋转同步调节。所述调节齿轮2为锥齿轮。锥齿轮具备重量轻、利于储油润滑的特点，且成本低廉，静音性好。

特别的是，各调节齿轮2等距环设于风机进口100外壁上，所述导叶体3偏心设置于调节齿轮2上，各导叶体3以风机进口100中轴线呈中心对称设置。调节齿轮2的等距设置能够保证各导叶体3均匀分布在风机进口100的径向平面内，更重要的是，各导叶体3的保持中心对称，即各叶片31与进口风机径向平面的夹角角度保持一致，在此基础上，无论基座齿圈1正旋还是反旋，各叶片31与进口风机径向平面的夹角角度始终保持一致。

本实施例中，进口导叶调节器安装在压缩机的风机进气通道，即叶轮入口前。由采用电机的驱动元件导叶调节器。当导叶体3进行调节时，驱动执行机构4收到操作指令后，将力矩传递给驱动导叶7，驱动导叶7通过调节齿轮2带动其他11个导叶体3，使叶片31以其自身的叶轴32进行旋转，旋转一定角度后使通过的气流具有切向分速度，在进入叶轮前产生预旋，来达到调节流量的目通常以安装角来定义导叶的调节角度，先规定导叶全开时的安装角为0°，此时导叶与气流方向是平行的；当导叶完全闭合时的安装角为90°，此时气流被阻拦不能通过；以导叶安装角0°时为基准，当期旋转方向与叶轮旋转方向相同时为正安装角，以此对气流产生正预旋；当其旋转方向与叶轮旋转方向相反时为负安装角，此时对气流产生负预旋。

若在风机的运行过程中，对其压比、流量等有特殊要求，需要改变其运行工况，便可通过调节进口导叶的开度使气流产生预旋来达到目的。

风机在运行时，进口导叶调节器的安装角是有一定范围的，通常产生正预旋的安装角不会超过60°，产生负预旋的安装角不会低于-20°，如果超出规定的范围会影响风机的正常运行。

实施例2

如图4所示，与实施例1不同的是，本实施例中，导叶体3偏心设置于调节齿轮2上，因此调节齿轮2带动各导叶体3转动时，导叶不但会进行角度调整，同时会产生前后位置的调整；具体来说，本设计中，当导叶由安装角0°向90°的调整过程中，调节齿轮2同步旋转90°，而导叶体3偏心设置，使得导叶体3由齿轮中线向调节齿轮2靠近风机进口100方向移动，即正旋过程中导叶前移，反旋过程导叶后移。这种设计是因为一般情况下，风机小流量工作时采用叶片31正旋动作，风机大流量工作时采用叶片31反旋动作，而小流量工况时，叶片31前移能够辅助缩小进口截面积；大流量工况时叶片31后移增加进口截面积，这使得叶片31无需旋转大角度而完成流量调节，调节效率更高，叶片31灵敏度得到提升。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，包括套接设置于风机进口外的基座齿圈，所述基座齿圈上啮合连接有若干调节齿轮，每一调节齿轮内沿轴向方向设置有导叶体，所述导叶体沿风机进口的径向向风机进口内延伸设置，其中一导叶体尾部连接设置有驱动执行机构。

2.根据权利要求1所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，所述导叶体包括叶片和设置于叶片尾部的叶轴，所述叶轴贯穿连接于调节齿轮中部，所述叶轴与风机进口外壁之间设置有轴承体，所述轴承体外侧设置有密封环。

3.根据权利要求2所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，所述轴承体与风机进口外壁之间设置有减振环，所述减振环包括外环与内环，所述外环内壁为第一磁极，所述内环外壁为第二磁极，所述第一磁极与第二磁极磁性相反，所述第一磁极与第二磁极之间设置有阻尼件。

4.根据权利要求1所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，所述基座齿圈与风机进口外壁之间设置有交叉滚子轴承。

5.根据权利要求2所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，所述导叶体中包括有一叶轴长于其他导叶体的驱动导叶，所述驱动执行机构轴接驱动导叶尾部。

6.根据权利要求1所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，所述调节齿轮为锥齿轮。

7.根据权利要求2所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，各调节齿轮等距环设于风机进口外壁上，所述导叶体偏心设置于调节齿轮上，各导叶体以风机进口中轴线呈中心对称设置。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，所述驱动执行机构包括控制模块和连接于控制模块的驱动元件。

9.根据权利要求2所述的一种可自动调节的进口导叶调节器，其特征在于，所述导叶体偏心设置于调节齿轮上。

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