CN2881173Y

CN2881173Y - 局部通风机的安全与节能装置

Info

Publication number: CN2881173Y
Application number: CN 200620003683
Authority: CN
Inventors: 李伟; 张永建; 李玉元
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2016-02-13

Abstract

一种局部通风机的安全与节能装置，属于局部通风用设备技术领域。其特征在于该装置与对旋式局部通风机的前级相配合，该装置包括与通风机出风口对接的通风筒以及通风筒内设置的翼形整流器和气流扩散器。该局部通风机的安全与节能装置可在巷道掘进的前一半时间内安全高效地完成通风工作，与原有通风机相比节省通风机能耗的二分之一，并消除原对旋式局部通风机单级运行时由于电机过载而发生的烧毁现象；设备综合效率可相对提高15～35％；并可降低通风机的噪声3～8分贝。

Description

局部通风机的安全与节能装置

技术领域

本实用新型属于局部通风用设备技术领域，尤其涉及一种适用于煤炭、冶金、隧道掘进等行业的对旋式局部通风机的安全与节能装置。

背景技术

对旋式局部通风机是结构新颖的新型通风设备，该通风机由两台电动机各带动一个叶轮作相对旋转；与其它类型通风机相比由于该类型通风机省去了静止导叶，因此该类型通风机具有风压高、通风距离长和结构紧凑等优点。目前对旋式局部通风机是煤炭、冶金、隧道掘进等行业使用的主要的局部通风设备。该类型通风机一般由集流器、进气消声筒、隔爆电动机、一级叶轮、二级叶轮、出气消声筒和扩散消声筒等组成。其工作原理是：叶轮旋转时在叶轮入口处形成负压，外界气体在压力差作用下流向集流器入口。气流经集流器进入通风机并获得均匀的流动状态。进入第一、二级叶轮后，两级叶轮将各自的机械能传递给气体，从而使气体的压力升高，形成沿通风网路输送气体的动力。气体由第一级叶轮流出后具有较高的周向旋绕速度，但气体流出第二级叶轮时近似变为轴线方向，因此第二级叶轮风叶兼具有动叶片和普通轴流风机静叶片两者的综合功能。在相同风量下与其它类型通风机相比，对旋式局部通风机具有较高的风压。

对旋局部通风机在矿山掘进工作中为变工况运行，即通风机的工况点沿通风机的特性曲线从下向上移动，通风机的流量由大到小，通风机的风压由小到大。造成通风机变工况运行的原因是在巷道掘进时通风距离逐渐加长。在巷道掘进前期，通风机出口所连接的风筒较短，通风阻力较小，因而通风机的流量较大；随着巷道掘进的进行，通风机出口风筒越来越长，即供风距离越来越长，阻力越来越大，因而通风机的流量越来越小。

在巷道掘进前期，对旋式局部通风机的这种工作特性对于生产现场具有如下缺点：

(1)造成能量浪费。在巷道掘进前期，实际需要的通风机风压较小，而通风机的两级电机照常运行，这样就造成了能量的严重浪费。

(2)较大的风量将污染工作环境。在掘进前期较大的风量使风筒出口具有较高的风速，从而扬起作业现场的浮尘，污染工作环境。

(3)通风机的噪声较高。根据对旋式局部通风机的特性曲线可知，当对旋局部通风机在低风压大流量下工作时，通风机运行的工况点位于通风机的低效区，通风机在低效区工作时不但效率较低，而且更为严重的是通风机的噪声较高。尽管生产厂家在通风机出厂时其噪声指标符合国家有关标准，但国家标准中有关通风机噪声的的规定指标是针对通风机最高效率点的，而最高效率点对应的噪声恰恰是通风机的最低噪声。由于局部通风机属于变工况运行，尤其是通风机在大流量低风压工况下运行时，通风机的噪声将大幅度地升高。高噪声污染现场的生产环境，给矿山的安全生产带来隐患。

针对对旋式局部通风机存在的上述问题，有文献提出了如下两种解决方案：

(1)只运行对旋式局部通风机的前级，但后级仍然保留。

(2)只运行对旋式局部通风机的前级，但将后级通风机拆除。

但实践证明，上述两种方案均是不可行的。

对于第一种方案，通风机单级运行时第二级转子成为第一级转子的负担，人为地增加了第一级转子的负荷。另外在这种状况下前后两级叶栅的流场相互耦合，恶化了通风机的性能，导致第一级电机常常发生电机烧毁事故，对矿山的通风产安全带来不利的影响。另外，气流流过第二级叶栅，在第二级叶栅中产生强烈的涡流，因此又产生了较高的附加噪声。

对于第二种方案，通风机的前级工作时，气体从前级的集流器入口进入，然后经前级电动机带动的叶轮流出，其流出方向与通风机的轴线成一定角度，即前级叶轮出口处气流的流动形态为螺旋形。由于气流的速度较高，而气流流动的沿程阻力损失和局部阻力损失均与气流流动速度的平方成比例，气流的能量损失较大，叶轮传递给气体的能量中(表现为通风机的风压)有绝大部分被损失掉了；因此原来的对旋式局部通风机采用单级运行是不可行的。

实用新型内容

本实用新型的目的是为对旋式局部通风机提供一种适用于巷道掘进前期且综合效率高、能有效降低通风机噪音、并保证局部通风机设备安全与矿井通风安全的局部通风机的安全与节能通风装置。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种局部通风机的安全与节能装置，其特征在于该装置与对旋式局部通风机的前级相配合，该装置包括与通风机出风口对接的通风筒以及通风筒内设置的翼形整流器和气流扩散器。

所述的气流扩散器包括与通风筒同轴设置的锥形芯筒，锥形芯筒的锥底端靠近通风机的风叶轮，锥形芯筒与通风筒内筒间形成的环形断面沿气流流动方向逐渐增大。

所述的翼型整流器由沿通风筒横截面环形分布的整流叶片组成，整流叶片靠近对旋式局部通风机的前级叶轮，各整流叶片的外端与通风筒的内筒壁固定，其内端与气流扩散器的锥形芯筒相固定。

所述的翼型整流器的整流叶片的个数为6-22个，整流叶片为弧形板式结构或机翼型结构。

该装置还包括消音装置，由通风筒内外筒间填充的吸声材料夹层和锥形芯筒内填充的吸声材料组成。

本实用新型所指的局部通风机的安全与节能装置在使用时与对旋式局部通风机的前级相配合，原对旋式局部通风机的后级被拆除掉。该翼型整流器叶栅的加工参数可以为：各叶片出口切线方向与通风机轴向的夹角为±5°，各叶片入口切线方向与前级叶轮叶片出口的气流方向夹角为±6°。

局部通风机安全与节能装置的消音装置一般可以由设置在通风筒内的消音圆筒和锥形芯筒组成，消音圆筒是由通风筒外壁和通风筒穿孔内壁组成、其间填充有吸声材料；所述的锥形芯筒的筒壁为穿孔板形结构，其内部也填充有吸声材料。所用的穿孔板的穿孔率为20％-45％。

气流扩散器与通风筒两者形成的环形断面沿气流流动方向逐渐增大，其当量扩散角优选为6°-12°。

附图说明

图1是本实用新型实施例的应用结构剖视图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是本实用新型实施例的通风机前级叶轮和翼型整流器叶列系统示意图。用一个与该通风筒同心的圆筒去切割对旋式局部通风机前级叶轮叶栅和翼型整流器叶栅，则该圆筒与叶轮叶栅和本装置的翼型整流器叶栅就形成相贯线；沿圆筒的母线将圆筒剪开、拉直并放在平面上，就是图3的叶列系统示意图。

具体实施方式

如图，在巷道掘进的前期，将对旋式局部通风机的后级拆除，该对旋式局部通风机主要由通风电动机4、叶轮5和外罩的圆形导风筒2组成，通风电动机4由支撑板3固定在导风筒2壁上，导风筒一端为通风机进风口1，另一端为通风机出风口，导风筒为2为内部填充吸声材料的夹层结构。将本局部通风机的安全与节能装置与对旋式局部通风机前级的出口端对接，该装置由与通风机出风口对接的通风筒7、通风筒内设置的翼形整流器、气流扩散器以及吸声装置组成，气流扩散器包括与通风筒同轴设置的锥形芯筒8，锥形芯筒的锥底端靠近通风机的风叶轮5，锥形芯筒8与通风筒7内筒间形成的环形断面沿气流流动方向逐渐增大。翼型整流器由沿通风筒横截面环形分布的8片整流叶片6组成，整流叶片靠近对旋式局部通风机的前级叶轮，各整流叶片的外端与通风筒的内筒壁固定，其内端与气流扩散器的锥形芯筒相固定，整流叶片为弧形板式结构。通风筒内外筒间填充的吸声材料夹层和锥形芯筒内填充的吸声材料组成吸声装置。对旋式局部通风机和该局部通风机的安全与节能装置的外同壁上均设置有固定支脚9。

该装置和对旋式局部通风机的前级组成一种新型的局部通风机装置，气体从前级通风机的集流器入口进入，然后经前级电动机带动的叶轮流出，其流出方向与通风机的轴线成一定角度，即前级叶轮出口处气流的流动形态为螺旋形。翼型叶栅整流器将叶轮输出的螺旋气流校正成为方向近似沿通风机轴向的气流，降低气流的流动速度，减少气流在流动过程中的局部阻力损失和沿程阻力损失，并达到提高通风机风压和通风机效率的目的。气流扩散器的环形断面沿气流的方向是逐渐增大的，当流量一定的气流流过气流扩散器时，速度逐渐降低，因此该气体扩散器减少了气流的阻力损失，从而进一步提升通风机的性能。消音装置利用吸声材料的吸声原理，吸收气流的噪声，有助于改善井下的作业环境。

该局部通风机的安全与节能装置可在巷道掘进的前一半时间内安全高效地完成通风工作，与原有通风机相比节省通风机能耗的二分之一，并消除原对旋式局部通风机单级运行时由于电机过载而发生的烧毁现象；设备综合效率可相对提高15～35％；并可降低通风机的噪声3～8分贝。

将使用本实用新型的一种型号为DXF5.5×2№5.0的局部通风机装置应用于协庄煤矿3417西运输巷及41112西运输巷掘进工作面进行现场实际性能测试，同时按国标GB1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》所规定的要求，对该对旋式通风机分别进行了通风机拆除后级仅前级运行、两级通风机仅前级运行以及使用本实用新型所述的安全与节能装置等三种情况下的对比测试，其测试结果见表1。

表1不同通风设备的各项数据测试对照表

由表1可以看出，在巷道掘进前期，在原对旋式局部通风机结构基本不变的条件下实现单级安全与节能运行是不可能的，通风机拆除后级仅前级运行时通风机的出口比噪声达到33.1dB(A)，超出了国家标准规定的25dB(A)。高噪声污染了现场的工作环境，淹没行车信号，存在安全事故隐患，这是不允许的。而原对旋式局部通风机仅前级运行时，比噪声同样超出了国家标准的规定，另外通风机全压较低，电机过载，无法实现单级安全运行。

相比之下，该局部通风机的前级安装本实用新型所述的安全与节能装置后，具有较高的风压、较高的效率以及较低的比噪声；因此在巷道掘进的前期可实现通风机的单级运行。经实测该型号通风机使用直径为500mm的风筒时，可达到420米的通风距离。

Claims

1.一种局部通风机的安全与节能装置，其特征在于该装置与对旋式局部通风机的前级相配合，该装置包括与通风机出风口对接的通风筒以及通风筒内设置的翼形整流器和气流扩散器。

2.根据权利要求1所述的局部通风机的安全与节能装置，其特征在于所述的气流扩散器包括与通风筒同轴设置的锥形芯筒，锥形芯筒的锥底端靠近通风机的风叶轮，锥形芯筒与通风筒内筒间形成的环形断面沿气流流动方向逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的局部通风机的安全与节能装置，其特征在于所述的翼型整流器由沿通风筒横截面环形分布的整流叶片组成，整流叶片靠近对旋式局部通风机的前级叶轮，各整流叶片的外端与通风筒的内筒壁固定，其内端与气流扩散器的锥形芯筒相固定。

4.根据权利要求3所述的局部通风机的安全与节能装置，其特征在于所述的翼型整流器的整流叶片的个数为6-22个，整流叶片为弧形板式结构或机翼型结构。

5.根据权利要求1所述的局部通风机的安全与节能装置，其特征在于该装置还包括消音装置，由通风筒内外筒间填充的吸声材料夹层和锥形芯筒内填充的吸声材料组成。