CN1288350C - 具有可调进口导叶的对旋轴流风机 - Google Patents

Abstract

一种具有可调进口导叶的对旋轴流风机，包括集风器，集风器与第一级风机外筒、第二级风机外筒和扩散筒顺序连接，第一级电机、第一级动叶、第二级动叶和第二级电机顺序设置，电机由内筒支撑，第一级风机内筒上安装可调进口导叶，可调进口导叶可以在其原始安装角度的正负30°内转动。经集风器和整流罩整理的气流流经可调进口导叶时，可调进口导叶对气流进行扭转预旋，然后气流以可调进口导叶规定的流场速度和气流角度的分布先后进入第一级动叶、第二级动叶和整流体，按设计的压力和流量流出风机。由于加装了可调进口导叶，使得风机的性能曲线调节范围大、调节效率高，而且调节结构简单，可以实现风机运行中调节。

Description

具有可调进口导叶的对旋轴流风机

技术领域

本发明涉及一种对旋轴流风机，尤其涉及一种具有可调进口导叶的对旋轴流风机。

背景技术

对旋式轴流风机是我国煤矿井下、铁路和公路隧道工程中广泛使用的通风设备，它尺寸紧凑，便于运输和安装，而且可以达到高风压和高效率，此外，相对一般多级轴流风机，对旋轴流风机反转反风性能也非常突出。但是，随着对旋风机使用场合，如煤矿井下、铁路和公路隧道挖掘工作的进行，风机所对应的管网阻力一直在发生变化，这将导致风机工作点的变动，尤其在管网阻力变化较大的时候，风机将工作在效率很低的工况点，这就需要对风机的性能作一定的调节。

目前，对旋轴流风机的流量-压力性能曲线的调节有许多方法。以目前矿井通风主扇为例，现在常采用的是关停一台电机，让对旋风机单台运行，这种方法将导致风机运行效率下降30％多；也有的方法是先去掉后级动叶，在扩压筒内加上一排导叶，这种方法一般也将导致风机效率下降10％多。一般矿井主扇所需要的单台电机从100多千瓦到1000多千瓦，而且都是常年运行，我们以100KW为例，风机效率下降15％，每小时就多消耗15度，一年多耗掉的电费就是非常可观的数字。况且，对于大型的对旋矿井主扇而言，在现场去掉后级动叶而加上一排导叶的工作是非常困难和浪费设备资金的；其他方法还有减少对旋风机两级动叶上的叶片数，或先停机然后手动改变两级动叶上的动叶安装角，这些方法都需要在风机运行现场对风机叶轮进行改动，实行起来非常困难，所以，现在矿井中对旋风机对其性能的调节还多是采用关停第二级电机的方法，无法挽回效率下降所导致的损失；其他调节效率高的方法还有通过改变两级动叶转子的旋转速度的方法改变风机性能曲线，但是，这需要通过大功率电机变频器调节风机转速，而目前大功率电机变频器的价格偏高。

发明内容

为了解决上述各种对旋轴流风机进行流量-压力性能曲线调节不便的缺点，本发明的目的是提供一种具有可调进口导叶的对旋轴流风机，能够简单、高效的对对旋轴流风机的性能曲线进行调节。

本发明所采用的技术方案是，具有可调进口导叶的对旋轴流风机，包括集风器，集风器与第一级风机外筒、第二级风机外筒和扩散筒顺序连接，集风器与第一级风机外筒、第二级风机外筒和扩散筒组成的壳体内，第一级电机、第一级动叶、第二级动叶和第二级电机顺序设置，第一级电机和第二级电机分别由第一级风机内筒和第二级风机内筒支撑，第一级风机内筒连接整流罩，第二级风机内筒连接整流体，第一级风机内筒和第一级风机外筒之间安装可调进口导叶，可调进口导叶可以在其原始安装角度的正负30°内转动。

本发明较佳的技术方案可以把可调进口导叶的形状作成机翼型或普通单板叶型。

还可以把可调进口导叶作成内部中空的机翼形状，作为电机的散热通道。

本发明的有益效果是：由于在对旋轴流风机的第一级动叶前加装了可调进口导叶，使得风机的性能曲线调节范围大、调节的效率高，以适应运行工况的要求，而且调节结构简单，此外，由于可调进口导叶是静止部件，其转动结构非常容易实现，可以实现风机运行中调节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是第一级动叶平均半径处流量减小时的速度三角形变化的对比图，其中图2a没有可调进口导叶的情况，图2b具有可调进口导叶的情况。

图1中，1.集风器，2.整流罩，3.第一级风机内筒，4.第一级电机，5.可调进口导叶，6.第一级动叶，7.第二级动叶，8.第二级电机，9.第二级风机内筒，10.整流体，11.第一级风机外筒，12.第二级风机外筒，13.扩散筒。

图2中，虚线是流量减小的情况，实线是设计流量的情况，W₁.相对进口气流速度，W₂.相对出口气流速度，C₁.绝对进口气流速度，C₂.绝对出口气流速度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构和工作原理作详细说明。

参见图1，具有可调进口导叶的对旋轴流风机，包括集风器1，集风器1与第一级风机外筒11、第二级风机外筒12和扩散筒13顺序连接，集风器1与第一级风机外筒11、第二级风机外筒12和扩散筒13组成的壳体内，第一级电机4、第一级动叶6、第二级动叶7和第二级电机8顺序设置，第一级电机4和第二级电机8分别由第一级风机内筒3和第二级风机内筒9支撑，第一级风机内筒3连接整流罩2，第二级风机内筒9连接整流体10，第一级动叶6前面、第一级风机内筒3和第一级风机外筒11之间安装可调进口导叶5，可调进口导叶5可以在其原始安装角度的正负30°内转动，可调进口导叶的形状为机翼型。

轴流风机工作时，第一级电机4和第二级电机8的相对转动带动第一级动叶6和第二级动叶7的相对运转，气流经集风器1和整流罩2的整理，以均匀的流场方式流经可调进口导叶5，当可调进口导叶5旋转时，将对气流进行调节。当气流发生更大的负预旋时，风机最高效率点将向大压力、大流量方向变化，而当气流发生正预旋时，风机最高效率点将向小压力、小流量方向迁移。进口气流以可调进口导叶5规定的流场速度和气流角度的分布进入第一级动叶6，气流经过第一级动叶6后，气流的压力、速度和方向均有较大的变化，然后经过第二级动叶7，气流的全压达到最大，气流不再获得外部的加功，而是在整流体10所在的扩散筒13内减速增压，按设计的压力和流量流出风机。当流量减小时，扭动可调进口导叶5的角度，可调进口导叶5可以使进口气流沿着叶轮旋转的方向作一定的偏转，这样，进口相对气流的速度方向就可以基本保证与设计流量时的一样，所以，进口相对气流冲角变化比没有导叶调节的小很多，因此，动叶内流动损失就大大减小，风机效率可以保持在较高水平，此外通过第一级动叶6所发生的气流偏转也相对小很多，这样，具有可调进口导叶5的对旋轴流风机第一级动叶6的效率将基本保持不变，而作功将大大下降，达到高效调节轴流风机性能曲线的目的。

图2的a和b显示的是没有可调进口导叶和具有可调进口导叶的流量对比，由图2a可以看到，当流量减小时，C₁将减小，但是方向没有变化，此时，由于风机转速保持不变，所以，相对进口速度W₁的大小和方向发生了较大的变化，导致第一级动叶的气体进口冲角迅速增大，损失增加，效率降低，由于叶片的出口角度基本不随着冲角变化，故W₂的方向基本不变，所以，风机的作功能力也增加，总的结果就是，风机的效率下降，压力上升；而图2b显示的是具有可调进口导叶的情况，在流量减小的时候，第一级动叶的来流速度的方向可以按正预旋方向偏转，即与叶轮旋转方向一致，这样，相对进口速度W₁的大小发生了较大的变化，而方向基本没有变化，所以第一级动叶的气体进口冲角基本不变，损失和效率就基本不变，由于叶片的出口角度基本不随着冲角变化，故W₂的方向基本不变，所以W₁、W₂的周向分速度的差值迅速下降，也即风机的作功能力明显下降，总的结果就是，风机的效率基本保持不变，压力下降。

由于可调进口导叶5安装在第一级风机内筒3上，不用使电机停止，就可以扭动可调进口导叶5到合适的角度，达到调节的目的。

Claims (3)

1.一种具有可调进口导叶的对旋轴流风机，包括集风器(1)，集风器(1)与第一级风机外筒(11)、第二级风机外筒(12)和扩散筒(13)顺序连接，集风器(1)与第一级风机外筒(11)、第二级风机外筒(12)和扩散筒(13)组成的壳体内，第一级电机(4)、第一级动叶(6)、第二级动叶(7)和第二级电机(8)顺序设置，第一级电机(4)和第二级电机(8)分别由第一级风机内筒(3)和第二级风机内筒(9)支撑，第一级风机内筒(3)连接整流罩(2)，第二级风机内筒(9)连接整流体(10)，其特征在于，所说的第一级风机内筒(3)和第一级风机外筒(11)之间安装可调进口导叶(5)，可调进口导叶(5)可以在其原始安装角度的正负30°内转动。

2.根据权利要求1所述的具有可调进口导叶的对旋轴流风机，其特征在于，所说的可调进口导叶(5)为机翼型或普通单板叶型。

3.根据权利要求2所述的具有可调进口导叶的对旋轴流风机，其特征在于，所说的可调进口导叶(5)为内部中空的机翼形状。

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