CN2338517Y - 一种隔爆型轴流式局部通风机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种特别适用于煤矿井下条件的隔爆型轴流式局部通风机,该机应用S1/S2三元流动理论优化设计了动叶、导叶和子午流道(轮毂比),取最佳轮毂比和动叶、导叶的最优截面形状,并于主风筒两端专门设计了具有特殊结构的前后阻性消音器,使其与现有轴流式风机相比,全压效率有了大幅度提高,噪音明显降低,并具有显著的节电效果。同时它又以结构紧凑、重量轻及送风距离长、性能可靠等优点,满足了矿井下现场通风的需求。

Description

一种隔爆型轴流式局部通风机
本实用新型属于通风设备，特别适用于煤矿井下的通风环境。
目前矿井使用的局部通风机主要有三种型式——轴流式、斜流式和对旋式，其中轴流式风机的全压率最低(一般在60.6％至75.％)，且噪音大(达106-110分贝左右)，但因其具有机体较小、重量较轻，送风距离长远和价格低廉的特点，而在全国煤矿被广泛采用。斜流式和对旋式风机虽然效率均高于上述轴流式风机(为接近80％)，噪音也有所降低，但斜流式风机不能实现远距离送风的要求，而对旋式风机结构复杂、机体笨重，以及存在电机散热问题而易引发事故，且价格贵等诸多不符合煤矿井下特殊条件使用要求的缺陷，无法替代轴流式风机。这种遍布全国矿井所用的轴流式风机，由于能耗高、噪声大、产品老而迫切要求更新换代。
本实用新型的目的就是对原有轴流式风机进行气动优化设计，在保持其结构简单，机体轻巧和性能好的基础上，降低其噪音，提高其效率，更加完善该产品的结构和性能。
本实用新型的技术解决方案如下：该风机包括由法兰相连接的进风筒和主风筒，以及设置于主风筒中的电机、风机叶轮和风机导叶栅。所述风机叶轮之轮毂比取值范围为0.6～0.7；风机叶轮的叶片和导叶栅之叶片形状均为机翼型；在主风筒的另一端连有扩压筒。
上述风机叶轮的最佳轮毂比为0.622。
上述风机叶轮的叶型特征为：平均截面上之安装角γ＝48°25′48″；
                          叶片之展弦比为0.8；
                          叶片弦长BB＝(1-ν)D2/1.6，其中ν为轮毂
                                      比，D2为叶轮直径；
                          叶片叶型前缘小圆半径RQ＝0.97％BB；
                          叶片叶型后缘小圆半径RH＝0.36％BB；
                          叶型最大厚度Cmax＝10％BB；
                          叶型中弧线为抛物线。
上述风机导叶栅的叶型特征为：第一级导叶——平均截面上之安装角γ＝8°16′12″；
          叶片之展弦比为0.70；
          叶片弦长BB＝(1-ν)D2/1.4；
          叶型前缘小圆半径RQ＝1.2％BB；
          叶型后缘小圆半径RH＝0.4％BB；
          叶型最大厚度Cmax＝12％BB；
          叶型中弧线为抛物线；第二级导叶——截面上之安装角γ＝9°7′48″；
          叶片之展弦比为0.94；
          叶片弦长BB＝(1-ν)D2/1.88；
          叶型前缘小圆半径RQ＝1.2％BB；
          叶型后缘小圆半径RH＝0.4％BB；
          叶型最大厚度Cmax＝12％BB；
          叶型中弧线为抛物线。
与主风筒相连接的扩压筒长度为风机叶轮直径的1.6～2.0倍。扩压筒内还设有以消音材料制成的扩压锥，且扩压筒壁亦由消音材料制成。
进风筒包括同样由消音材料制成的集流器和整流罩；所述集流器呈嗽叭状，而置于其中部的整流罩为半球形，且半径与风机叶轮内径的一半相等。
由于本实用新型对风机的动叶、导叶和子午流道等的设计应用了我国著名科学家吴仲华教授所创立的S1/S2三元流动理论，因而使该机具备了如下特点：
1、应用S1程序对动叶和导叶沿叶高的各个截面的流场进行计算，优化叶型几何坐标，使沿叶面压力分布达到最佳状态，因而不发生分离或延缓分离，减少了损失，提高了效率并降低了噪音。
2、经S2程序反复计算，获得了最佳轮毂比，使动叶和导叶的扩压因子最小；扩压筒作为整机的一个组成部分统一考虑，因而叶栅损失可减少到最小程度。
3、由于采用了在与主风筒前端相连的进风筒内设置以消音材料制成的半球形整流罩和在与主风筒后端相连的扩压筒内设置同样以消音材料制成的扩压锥，构成了前后阻性消音器，从而保证气流既能均匀进入风机本体作用，又可起到回收动压的作用，并吸声降噪。
本实用新型的附图说明如下：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2表示的是本实用新型中的叶型特征，其为叶片中部剖面视图。
下面将结合附图对本实用新型作进一步描述。
参见图1。本机包括依次相连接的进风筒1、主风筒3和扩压筒6。在主风筒3内设置有电机4，其双出轴上分别连接有风机叶轮2，而风机导叶栅5与主风筒3的外筒固定连接。所述风机叶轮之轮毂比的取值范围应控制在0.6～0.7之间，最佳轮毂比的取值为0.622。风机叶轮的叶片和导叶栅之叶片形状均为机翼型，其叶型特征如图2所示。图中：γ——叶片平均截面上之安装角；
  BB——弦长；
  RQ——叶型前缘小圆半径；
  RH——叶型后缘小圆半径；
  Cmax——叶型最大厚度。风机叶轮2的叶片其叶型特征为：γ＝48°25′48″；
                         BB＝(1-ν)D2/1.6(ν为轮毂比，D2为叶轮直径)；
                         RQ＝0.97％BB；
                         RH＝0.36％BB；
                         Cmax＝10％BB；且叶片之展弦比为0.8，叶型中弧线为抛物线。风机导叶栅5的叶片其叶型特征为：
第一级导叶：γ＝8°16′12″；
            BB＝(1-ν)D2/1.4；
            RQ＝1.2％BB；
            RH＝0.4％BB；
            Cmax＝12％BB；且叶片之展弦比为0.70，叶型中弧线为抛物线。
第二级导叶：γ＝9°7′48″；
            BB＝(1-ν)D2/1.88；
            RQ＝1.2％BB；
            RH＝0.4％BB；
            Cmax＝12％BB；且叶片之展弦比为0.94，叶型中弧线为抛物线。
与主风筒3相连接的扩压筒6，其长度为风机叶轮2直径的1.6-2.0倍；在扩压筒6内沿轴向设置由消音材料制成的扩压锥7，且扩压筒壁亦设有消音材料。
位于主风筒3另一端的进风筒1，包括同样由消音材料制成的喇叭状集流器9和半球形整流罩8，设于进风筒1中部的整流罩8的半径与风机叶轮内径的一半相等。
进风筒1和扩压筒6的上述结构，形成了本机独特有效的前后阻性消音器，其吸声降噪效果显著，并且气动阻力较小，因而使得整机效率较高。经国家煤矿防空通风安全产品质量监督检验中心对本机进行的性能测试，其主要性能指标为：
1、全压效率81.8％；
2、噪音La＝91.5dB(A)；
3、风量、风压与功率分别为：风量136～264m3/min，风压2817～539Pa，功率8.5KW。
以上指标与国内外同类产品的性能指标相比较，其全压效率提高10～20％，噪音降低14～18dB(A)，能耗降低1KW/台以上，且风量、风压均高于原轴流式风机。
综上所述，本机与现有轴流式风机相比效率确有大幅度提高，噪音明显降低，并有显著的节电效果；比之对旋式风机，结构紧凑合理，体积小，重量轻，电机冷却效果好，使用寿命长；而比之斜流式风机，又具有其特性曲线好，送风距离长等优点。经煤矿井下进行工业性试验证明该机性能安全可靠，完全满足井下现场工作的需要。

Claims (7)

1、一种适用于煤矿井下的隔爆型轴流式局部通风机，包括由法兰相连接的进风筒(1)和主风筒(3)，以及设置于主风筒中的电机(4)，风机叶轮(2)和风机导叶栅(5)，其特征在于，所述风机叶轮之轮毂比取值范围为0.6～0.7；风机叶轮的叶片和导叶栅之叶片形状均为机翼型；在主风筒(3)的另一端连有扩压筒(6)。
2、如权利要求1所述的轴流式局部通风机，其特征在于，上述风机叶轮的最佳轮毂比为0.622。
3、如权利要求1所述的轴流式局部通风机，其特征在于，上述风机叶轮的叶型特征为：平均截面上之安装角γ＝48°25′48″；
        叶片之展弦比为0.8；
        叶片弦长BB＝(1-ν)D2/1.6，其中ν为轮毂比，D2为叶轮直径；
        叶片叶型前缘小圆半径RQ＝0.97％BB；
        叶片叶型后缘小圆半径RH＝0.36％BB；
        叶型最大厚度Cmax＝10％BB；
        叶型中弧线为抛物线。
4、如权利要求1所述的轴流式局部通风机，其特征在于，上述风机导叶栅的叶型特征为：第一级导叶——平均截面上之安装角γ＝8°16′12″；
                        叶片之展弦比为0.70；
                        叶片弦长BB＝(1-ν)D2/1.4；
                        叶型前缘小圆半径RQ＝1.2％BB；
                        叶型后缘小圆半径RH＝0.4％BB；
                        叶型最大厚度Cmax＝12％BB；
                        叶型中弧线为抛物线；
          第二级导叶——截面上之安装角γ＝9°7′48″；
                        叶片之展弦比为0.94；
                        叶片弦长BB＝(1-ν)D2/1.88；
                        叶型前缘小圆半径RQ＝1.2％BB；
                        叶型后缘小圆半径RH＝0.4％BB；
                        叶型最大厚度Cmax＝12％BB；
                        叶型中弧线为抛物线。
5、如权利要求1所述的轴流式局部通风机，其特征在于，与主风筒(3)相连接的扩压筒(6)长度为风机叶轮直径的1.6～2.0倍。
6、如权利要求1或5所述的轴流式局部通风机，其特征在于，上述扩压筒(6)内设有以消音材料制成的扩压锥(7)，且扩压筒壁亦由消音材料制成。
7、如权利要求1所述的轴流式局部通风机，其特征在于，进风筒(1)包括同样由消音材料制成的集流器(9)和整流罩(8)；所述集流器(9)呈嗽叭状，而置于其中部的整流罩(8)为半球形，且半径与风机叶轮内径的一半相等。
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