CN2191306Y - 全流线型静叶可调节能风机 - Google Patents

Abstract

一种低压轴流风机，特别是用于矿山井下通风的 全流线型静叶可调节能风机，其电机通过凸缘固定在 风机内筒中，内筒为流线型，前导叶可以在不停机的 情况下通过调节系统及连动装置进行手动、自动或遥 控调节，使风机的工况点与作业面要求的工况相符， 从而降低风机能耗，提高风机效率。

Description

本实用新型涉及一种轴流风机，特别是适用于矿山井下通风的低压轴流风机。

我国金属矿山，在七十年代以前，主扇风机基本上采用煤矿70B2系列，该系列风机属于高压结构，与我国金属矿山的低风阻状况不相匹配，尤其是分区通风系统和多级站的出现。要求有一种风压低、效率高、重量轻、调节灵活的风机。八十年代初，有两种新设计的矿用低压轴流风机，一种是在工厂通风用的30K4型轴流风机基础上设计的KFT系列风机，尔后发展成K系列风机并推广到全国；一种是将纺织厂用的50A型轴流风机改为直接传动的矿用50A系列风机。这两种风机都具有结构简单、重量轻、安装方便等特点。1989年武汉安全环保研究院研制出FS系列风机，该风机结构基本上与K系列风机相同，主要特点是增加了一个稳流环，消除了轴流式风机性能曲线上通常存在的驼峰，解决了轴流风机在高阻区出现的喘振现象。

上述风机尽管具有很多优点，但随着实践的深入和要求的提高，人们感它们尚有许多不足之处。一是气动结构有待改进，机内风压损失较大，例如电机及其支座的正面阻力大，最多时风压损失达风机全压的20％，二是它们都是按有限的规格来生产，用户只能在厂家提供的风机性能曲线上来选型，很难保证工况点正好处于风机的高效区，因此运行中的实际效率往往比风机可以达到的效率低很多。第三，上述风机只能在停机后通过改变动叶的安装角度来调节工况，不能随时适应井下由于作业情况变化而通风也应随之变化的要求，特别是不能满足象多级机站这种通风设计的要求。尽管有些矿山采用调速电机的办法来调节工况，国外一些新型风机也可在运转中调节动叶角度。但其装置都比较复杂，价格昂贵，不易推广。

本实用新型的目的是设计一种机内风压损失小，并在不停机的情况下可以随时调节工况点的高效节能风机。同时要使风机的结构简单、造价低。

为实现上述目的，本实用新型设计成全流线型静叶可调风机，它是将风机内筒体、前导叶和后导叶全部设计成流线形，将电机通过本身的凸缘固定在呈流线体形的内筒体内，内筒体由呈放射状均布的流线形后导叶支撑在外筒体上。这种风机迎风面全部为流线形设计，大大降低了阻力系数，减少了机内风压损失。还通过设置的调节系统和连动装置在风机运行中调节前导叶的偏转角度，实现不停风机即可通过手控、遥控或自控随时调节风机的工况点，达到节约通风电耗和提高通风效率的目的。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型主视图。

本实用新型的矿用全流线型静叶可调节能风机由外筒体7、内筒体10、动叶11、前导叶4、后导叶8、电机9、集风器5、机座6和环形分流器2等构成，电机9带凸缘而不带机座，通过凸缘固定在风机的内筒体内，内筒体直径与风机的轮毂直径一致，内筒体利用呈放射状分布的流线形后导叶支撑在风机的外筒体上。电线埋在后导叶中，不使外露。内筒体前后两端均安装流线形罩3，使之成为全流线体型结构。前导叶和后导叶都是静叶，但前导叶制成可调节的，它们都是流线体型。动叶11在停机后可以调节安装角度，它是用高强度铸铝合金制造，长期运转后仍能保持规整的外形。如果用户不需要静叶可调的风机。本设计即可将风机动叶11之后的部分去掉，将前导叶4固定，同时去掉调节系统12和连动装置1，将电机移到内筒体的前部分内，前导叶4作为撑板使内筒体固定。由于本设计将电机固定在风机筒内，并且使整个风机成为全流线型结构，有效地克服了现有风机因电机机座和支座所产生的正面阻力，从而大大减少机内风压损失。据美国加利福尼亚矿业工程学院的N·J·NCPHERSON教授1987年发表的关于风机内正面阻力风压损失的研究结构计算，迎风面为矩形的阻力物，正面阻力系数为2.5，迎风面为流线型，其阻力系数降到1.4，降低了31％。本实用新型设计的迎风面外形全部设计成流线形，其阻力系数可降到1.06，降低了48％。因此，本风机的全压效率可达90％以上。

为了实现在不停机的情况下随时可以调节风机的工况点，本实用新型将前导叶4的安装角度设计为可调的，它通过调节系统12和连动装置1进行调节。调节系统12和动装置1是由微电机、变速箱、齿轮、滑轮、圆环和连杆所构成。圆环上有一段带缺口的齿条，齿条由齿轮推动，齿条上的缺口用以限制前导叶4偏转的最大位置。齿轮由一微电机通过变速箱传动。圆环套在一光滑的滑轮上，滑轮则环绕在风机的外筒体7上。风机的前导叶为多片，各片相对风机的中心轴线呈放射状均匀排列，每片前导叶的中心轴的一端套入位于内筒体10上的对应轴承座内，另一端穿过外筒体7上的对应轴承座至机壳外，其顶端与连杆固定，连杆的另一端则通过铰链与圆环连接。当圆环作顺风针或反时针旋转时，即可带动各叶片同步偏转，以实现调节工况的目的。

调节系统12可采用手控、遥控或自控调节三种方式中的任意一种或其二种以上的组合。手控方式即通过按钮来控制微电机的旋转。遥控方式则通过安装风量传感器，将风量检测讯号送至控制室，操作人员根据显示结果发出不同的遥控讯号控制微电机正转或反转，以调节前导叶4的偏转角度改变风机工况，直至显示结果满意为止。自控方式则将风量检测讯号输入计算机，计算机按已设置的数学模型作出判断，并发出适当的遥控讯号，控制微电机旋转，直至风量达到要求为止。实践说明，这种调节方式结构简单，操作灵活，效果很好，这对于节约通风电耗和提高矿井通风的自动化水平都具有很大的现实意义。

本实用新型设计了KG系列矿用全流线型静叶可调节能风机，设计时采用优化选型法，即只要用户提出所要求的风量风压数据，就可以通过一套计算机程序算出风机最佳设计参数，如风机的直径、轮毂比、转速、叶片数，叶片的轮廓尺寸及其扭曲角等，这种造型可以保证设计的工况点与风机的最佳工况点一致，从而克服了传统的那些风机性能曲线固定不变而用户往往只要设计的工况点能在风机性能曲线的许用范围内就算了的现象，避免了风机效率再高而实际运行的效率都低得多而造成的能源浪费。考虑到生产厂批量生产的要求，一般情况下风机的直径每隔0.1米为一个机号，轮毂比每间隔直径的5％为一级，转数按电机的级数决定，在此基础上再通过改变叶片数，叶片的轮廓尺寸及其扭曲角等来调整风机的性能，使该风机的最佳工况点能与用户的要求基本上吻合。只要设计的工况正确，那么风机在实际运转中就可以达到很高的效率，大大节约了风机的能耗。

实施例1：KG40－T№12风机，动叶11为8片，可在停机后调节安装角度。电机9通过凸缘固定在风机出风端的内筒体10中，前导叶4通过调节系统12和连动装置1可在不停机状态下进行手动、遥控或自动调节，应用于某矿务局井下通风，连续运行较长时间一直运转正常，经测定，风量31m³／S，全风压720Pa，功率23.7KW，风机全压效率为92.3％，并且在中晚班作业量小的情况下可减少风量，降低负荷运行。

实施例2：KG40№10风机，动叶11为8片，电机通过凸缘固定在风机入风端的内筒体10中，内筒体利用固定偏转角的流线形前导叶4支撑在外筒体7上，导电线埋在前导叶4中，该风机因为不需要在运转中调节工况，所以去掉了风机的后导叶8、内筒体10和外筒体7的后半部分以及调节系统12、连动装置1，风机变得更为简便轻巧，应用于某矿井下通风风量为13.1m³／S，全风压390Pa，功率5.4Kw，风机的全压效率为92.8％。

本实用新型具有能耗低，效率高，结构简单，调节灵活可靠，安装方便等特点。根据实际生产需要，既可作成前导叶可在风机运行中调节工况的系列风机。又可作成前导叶固定不进行调节的更为轻巧的系列风机，特别适用于矿山井下通风作业。

Claims (2)

1、一种轴流风机，特别是适用于矿山井下通风的低压轴流式全流线型静叶可调节能风机，由机座[6]、外筒体[7]、内筒体[10]、动叶[11]、前导叶[4]、后导叶[8]、电机[9]、环形分流器[2]所构成，其特征在于它的电机[9]通过本身的凸缘固定在呈流线体形的内筒体[10]内，内筒体由呈放射状均布的流线形后导叶[8]支撑在外筒体[7]上，还设置有可在风机运行中调节流线形前导叶[4]的偏转角度的调节系统[12]和连动装置[1]。

2、根据权利要求1所述的全流线型静叶可调节能风机，其特征在于调节系统［12］和连动装置［1］中设有一个套在环绕外筒体［7］的滑轮上的圆环，圆环上有一段可与微电机和变速箱驱动的齿轮啮合的带缺口的齿条，各片前导叶［4］的中心轴伸出外筒体［7］的一端通过连杆与圆环铰接。

Images