專利名稱：高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通風(fēng)設(shè)備，具體涉及一種高效高壓混合式以徑流為主的隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)。
原有的一些隧道通風(fēng)風(fēng)機(jī)采用軸流風(fēng)機(jī)和射流風(fēng)機(jī)，無預(yù)增壓、氣流調(diào)節(jié)、主增壓及膨脹加速結(jié)構(gòu)，風(fēng)壓及風(fēng)速低，無自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，通風(fēng)效果差，而且功耗大，不能有效解決現(xiàn)有隧道通風(fēng)系統(tǒng)的環(huán)保、節(jié)能和消防配合問題。
本實(shí)用新型之目的旨在提供一種風(fēng)壓及風(fēng)速高、能進(jìn)行自動(dòng)控制調(diào)節(jié)、功耗低、通風(fēng)效果好、有效解決隧道通風(fēng)系統(tǒng)的環(huán)保、節(jié)能和消防配合問題、結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)良的高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這種高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)由預(yù)增壓段、氣流調(diào)節(jié)段、徑流式主增壓段、膨脹加速段這四個(gè)基本單元構(gòu)成，預(yù)增壓段包括前導(dǎo)流錐、軸流式轉(zhuǎn)子、預(yù)增壓段外殼、前支承，前導(dǎo)流錐與軸流式轉(zhuǎn)子的輪盤連接固定，軸流式轉(zhuǎn)子由一體化盤軸和葉片構(gòu)成，前支承由支承座及滾柱軸承、向心滾珠軸承、擋圈、軸向定位螺母組成，軸流式轉(zhuǎn)子、前支承安裝在預(yù)增壓段外殼內(nèi)；氣流調(diào)節(jié)段包括外殼、內(nèi)環(huán)、靜子葉片組、搖臂與聯(lián)動(dòng)環(huán)，靜子葉片組又分為固定式靜子葉片和可調(diào)式靜子葉片，固定式靜子葉片安裝在外殼前段內(nèi)表面槽，可調(diào)式靜子葉片其轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在外殼后端，內(nèi)環(huán)通過固定式靜子葉片與外殼構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的剛體結(jié)構(gòu)，搖臂與聯(lián)動(dòng)環(huán)為同一組運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，聯(lián)動(dòng)環(huán)的銷軸在搖臂前端槽內(nèi)滑動(dòng)，搖臂后端方孔連接并帶動(dòng)可調(diào)式靜子葉片旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動(dòng)環(huán)以外殼的限位臺(tái)為軌道，通過步進(jìn)電機(jī)控制動(dòng)作；徑流式主增壓段包括導(dǎo)風(fēng)輪、徑流式增壓轉(zhuǎn)子、主增壓段外殼、出口導(dǎo)流靜子，導(dǎo)風(fēng)輪由葉片、輪盤、前緣封嚴(yán)環(huán)及花鍵軸構(gòu)成，徑流式增壓轉(zhuǎn)子具有葉片、輪盤及軸頸，導(dǎo)風(fēng)輪安裝在氣流調(diào)節(jié)段外殼內(nèi)，徑流式增壓轉(zhuǎn)子及出口導(dǎo)流靜子則安裝在主增壓段外殼內(nèi)，主增壓段外殼呈S狀，出口導(dǎo)流靜子葉片的橫斷面截口曲線為阿基米德螺線，縱斷面截口曲線為直線；膨脹加速段包括內(nèi)殼體、外殼體、流線型支柱、后導(dǎo)流錐、電機(jī)及電機(jī)支撐件，內(nèi)殼體外表面為氣流加速通道內(nèi)壁的一段，內(nèi)殼體末端裝配嵌入后導(dǎo)流錐的前端，后導(dǎo)流錐內(nèi)安裝電機(jī)，外殼體通過三條成120°均勻分布的流線型支柱與內(nèi)殼體相連，支柱采用中空結(jié)構(gòu)，柱內(nèi)可通過線路、油路及電機(jī)支撐件，膨脹加速段外殼體，主增壓段外殼、氣流調(diào)節(jié)段外殼、預(yù)增壓段外殼依次通過各自的法蘭盤、螺栓連接固定，電機(jī)轉(zhuǎn)子、徑流式增壓轉(zhuǎn)子、軸流式轉(zhuǎn)子三段之間用兩個(gè)聯(lián)軸節(jié)連成一個(gè)柔性軸。
本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了獨(dú)特的預(yù)增壓段、氣流調(diào)節(jié)段、徑流式主增壓段、膨脹加速段四個(gè)基本單元的設(shè)計(jì)，因而風(fēng)壓風(fēng)速大，而且能自動(dòng)控制可調(diào)，功耗低，通風(fēng)效果好，有效解決隧道通風(fēng)系統(tǒng)的環(huán)保、節(jié)能和消防配合問題。本實(shí)用新型構(gòu)思巧妙、設(shè)計(jì)合理、工作可靠、性能優(yōu)良，為我國(guó)隧道通風(fēng)提供了一種高品質(zhì)的專用風(fēng)機(jī)。



圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為預(yù)增壓段結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為前支承座平面示意圖；圖4為氣流調(diào)節(jié)段結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為主增壓段結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為導(dǎo)風(fēng)輪平面示意圖；圖7為徑流式增壓轉(zhuǎn)子平面示意圖；圖8為膨脹加速段結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明參見附圖，這種高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)對(duì)空氣作功的過程為機(jī)械預(yù)增壓--流向調(diào)節(jié)--運(yùn)動(dòng)主增壓--膨脹加速按此四大過程，風(fēng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)亦由四個(gè)基本單元段構(gòu)成，其概貌如圖所示預(yù)增壓段由前導(dǎo)流錐、軸流式轉(zhuǎn)子、預(yù)增壓段外殼、前支承構(gòu)成，氣流調(diào)節(jié)段由外殼，固定式靜子葉片、內(nèi)環(huán)、可調(diào)式靜子葉片和搖臂及聯(lián)動(dòng)環(huán)構(gòu)成。徑流式主增壓段由導(dǎo)風(fēng)輪、徑流式增壓轉(zhuǎn)子、外殼、出口導(dǎo)流靜子構(gòu)成。膨脹加速段由內(nèi)殼體、外殼體、后導(dǎo)流錐、電機(jī)及支撐件、成120°分布的三個(gè)流線型內(nèi)空支柱構(gòu)成。
為不影響氣動(dòng)性能及節(jié)約空間，電機(jī)置于后導(dǎo)流錐內(nèi)部，后導(dǎo)流錐的后部可以向后脫開以便于電機(jī)維護(hù)。
風(fēng)機(jī)軸系采用筒支梁柔性軸系，三個(gè)旋轉(zhuǎn)部件由兩個(gè)聯(lián)軸節(jié)連接，允許有一定的不同軸度存在。
預(yù)增壓段設(shè)計(jì)方案預(yù)增壓段應(yīng)由前導(dǎo)流錐、軸流式轉(zhuǎn)子、外殼體、前支承共四個(gè)部件構(gòu)成，具體設(shè)計(jì)如下前導(dǎo)流錐1因錐體前端沒有對(duì)空氣作功的部件，加之對(duì)一般的通風(fēng)可以不考慮自然風(fēng)的影響，故對(duì)前導(dǎo)流錐可以不作氣動(dòng)計(jì)算，錐體曲面可采用拋物旋轉(zhuǎn)面。截圓直徑與軸流式轉(zhuǎn)子輪轂直徑相等。
錐體與軸流式轉(zhuǎn)子的輪盤連接采用螺桿連接，為保持較好的同軸度，輻盤的中央螺孔設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)同軸度應(yīng)有較嚴(yán)格的及明確的要求，錐體后蓋上的導(dǎo)筒與錐體前端的軸套結(jié)構(gòu)亦應(yīng)有較高的同軸度要求。
為便于加工及確保形狀結(jié)構(gòu)的精確度要求，錐體應(yīng)采用不銹鋼板沖壓成型。
預(yù)增壓軸流式轉(zhuǎn)子2預(yù)增壓軸流式轉(zhuǎn)子由一體化盤軸和葉片構(gòu)成，為裝配方便兼具有良好的機(jī)械運(yùn)動(dòng)性能，同時(shí)也為方便維修及降低維修費(fèi)用，葉片與盤軸采用一體化鑄造加工。
轉(zhuǎn)子盤輪轂外徑、葉片高度、葉片的流型曲線均由氣動(dòng)計(jì)算決定，其自變量為電機(jī)功率電機(jī)轉(zhuǎn)速每秒空氣交換量(流量)預(yù)增壓段外殼3預(yù)增壓段外殼采用鋁合金鑄造成型，其前緣內(nèi)側(cè)面設(shè)計(jì)成圓弧過渡，后緣切削加工一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)，深為X的階梯敞槽以供前支承座安裝用，梯形敞槽段軸對(duì)稱等角均布加工六個(gè)定位螺紋孔。外殼前后緣均為法蘭盤結(jié)構(gòu)，后緣用螺栓與氣流調(diào)節(jié)段外殼連接。
前支承4前支承由支承座及滾柱軸承、向心滾珠軸承、擋圈、軸向定位螺母組成。
支承座采用鋁合金整體鑄造成型，其外環(huán)外表面及內(nèi)環(huán)內(nèi)表面采用車削加工，以保證支承座安裝定位準(zhǔn)確。預(yù)增壓段定位螺孔配鉆。內(nèi)環(huán)內(nèi)表面加工后的尺寸及公差以選定軸承外環(huán)作緊配合為準(zhǔn)。
滾柱軸承，向心滾珠軸承均選用符合國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)件。
支承座內(nèi)、外環(huán)之間設(shè)計(jì)四個(gè)連體支柱。支柱為中空結(jié)構(gòu)，其作用一為減輕重量，二為潤(rùn)滑油管提供通道。
氣流調(diào)節(jié)段設(shè)計(jì)方案氣流調(diào)節(jié)段的作用是為徑流式增壓轉(zhuǎn)子提供合理流速及流向的進(jìn)口氣流。其組成部分有外殼、內(nèi)環(huán)、固定式靜子葉片、可調(diào)式靜子葉片、搖臂，聯(lián)動(dòng)環(huán)組成，具體設(shè)計(jì)如下靜子葉片組5、6在設(shè)計(jì)固定式靜子葉片時(shí)，其迎角應(yīng)與預(yù)增壓軸流式轉(zhuǎn)子的氣流出口方向一致，然后逐步轉(zhuǎn)向與軸線平行；設(shè)計(jì)可調(diào)式靜子葉片6時(shí)應(yīng)將其延角限位在75％-100％最大流量對(duì)應(yīng)角內(nèi)，而100％流量延角則與徑向主增壓轉(zhuǎn)子的迎角相同。
外殼7外殼要求設(shè)計(jì)成圓筒形，前后兩端采用法蘭盤結(jié)構(gòu)，分別與預(yù)增壓段外殼及徑流式主增壓段外殼螺栓連接。外殼前端內(nèi)表面開槽，以方便裝人固定式靜子葉片。后端均勻布孔，以安裝可調(diào)式靜子葉片上轉(zhuǎn)動(dòng)軸。外殼中部設(shè)計(jì)成一階梯環(huán)臺(tái)，作為調(diào)控聯(lián)動(dòng)環(huán)的限位軌。
固定式靜子葉片裝入外殼后，在外殼前端內(nèi)表面鑲?cè)胍幌尬画h(huán)以固定靜子葉片組。
內(nèi)環(huán)8內(nèi)環(huán)通過固定式靜子葉片與外殼構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的剛體結(jié)構(gòu)，兩者之間采用焊接方式固定。內(nèi)環(huán)的后段布孔并作孔表面耐磨硬化處理。用以安裝可調(diào)式靜子葉片的下轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
搖臂與聯(lián)動(dòng)環(huán)9搖臂與聯(lián)動(dòng)環(huán)是同一組運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，搖臂的前端開槽，用以容納聯(lián)動(dòng)環(huán)的銷軸在槽內(nèi)滑動(dòng)；搖臂的后端，開方孔，用以連接可調(diào)式靜子葉片并帶動(dòng)其作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
聯(lián)動(dòng)環(huán)以外殼的限位臺(tái)為軌道，通過步進(jìn)電機(jī)控制動(dòng)作。聯(lián)動(dòng)環(huán)與限位臺(tái)間隙配合，聯(lián)動(dòng)環(huán)外表面固定銷軸與搖臂動(dòng)配合，銷軸在搖臂滑動(dòng)槽中的滑動(dòng)就導(dǎo)致了可調(diào)式靜子葉片的延角調(diào)整。
徑流式主增壓段設(shè)計(jì)方案徑流式主增壓段由導(dǎo)風(fēng)輪、徑流式增壓轉(zhuǎn)子、外殼、出口導(dǎo)流靜子等四大部分構(gòu)成，具體設(shè)計(jì)如下導(dǎo)風(fēng)輪10導(dǎo)風(fēng)輪的作用一是對(duì)已經(jīng)過預(yù)增壓并具有一定速度的氣流長(zhǎng)期進(jìn)行機(jī)械作功；二是將兩次增壓后的氣流順利導(dǎo)入徑流式增壓轉(zhuǎn)子。導(dǎo)風(fēng)輪由葉片、輪盤、前緣封嚴(yán)環(huán)及花鍵軸幾部分構(gòu)成，采用整體精鑄成型，其中封嚴(yán)環(huán)部位用車削加工；花鍵軸部位用銑削加工。其余部分不再進(jìn)行冷切削加工。
葉片的前迎角嚴(yán)格按空氣動(dòng)力學(xué)中葉輪機(jī)械進(jìn)口速度三角形的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出，后延角與軸線方向平行。然后按一定的周向慣性偏移系數(shù)決定偏心角(偏心園的直徑)。
徑流式增壓轉(zhuǎn)子11徑流式增壓轉(zhuǎn)子按部位功能可分為葉片、輪盤及軸頸三部分，采用整體精鑄成型，除軸頸與軸承配合的部位作磨削加工處，其余部位均不須作任何冷切削機(jī)加工。
葉片數(shù)目與導(dǎo)風(fēng)輪數(shù)目相等，其前緣與導(dǎo)風(fēng)輪葉片后緣應(yīng)完全吻合，后緣的圓筒截面線型中軸與風(fēng)機(jī)軸線平行。
外殼12徑流式主增壓段的外殼呈S狀，其子午剖面線與徑流轉(zhuǎn)子葉片的外輪廓線相同，但兩者之間有一定的間隙，以防葉輪與外殼之間產(chǎn)生摩擦甚至碰撞。整個(gè)外殼分上下兩半鑄造成型。
外殼的前、后緣均采用法蘭盤結(jié)構(gòu)，用螺栓與氣流調(diào)節(jié)段外殼連接。外殼的上下兩半亦用同樣方法連接。
外殼后段的內(nèi)表面車削加工一個(gè)階梯面，用以嵌入后端出口導(dǎo)流靜子環(huán)。
出口導(dǎo)流靜子13出口導(dǎo)流靜子的作用在將經(jīng)離心運(yùn)動(dòng)增壓后的氣流順暢地導(dǎo)引到膨脹加速段。靜子葉片及起固定連接作用的內(nèi)外環(huán)均用鋼板加工，焊接成一個(gè)剛性整體。
葉片的橫斷面截口曲線為阿基米德螺線，縱斷面截口曲線為直線。
膨脹加速段設(shè)計(jì)方案膨脹加速段的作用是將經(jīng)過機(jī)械作功增壓和離心運(yùn)動(dòng)增壓后的氣流進(jìn)行漸次膨脹處理，使其速度增大，壓力降低，直到恢復(fù)到大氣常壓，完成整個(gè)空氣交換的驅(qū)動(dòng)過程。
膨脹加速段由內(nèi)殼體、外殼體、流線型支柱、后導(dǎo)流錐和電機(jī)及電機(jī)支撐件構(gòu)成，具體設(shè)計(jì)如下內(nèi)殼體14內(nèi)殼體用鋼板沖壓成形，外表面為氣流加速通道內(nèi)臂的一段，與鄰段(后導(dǎo)流錐)具有相同的光潔度。內(nèi)殼體末端用車削加工一個(gè)階梯，裝配時(shí)嵌入后導(dǎo)流錐的前端，然后用沉頭螺釘將兩段連接成完整的氣流加速通道內(nèi)壁。
外殼體15外殼體采用鋼板滾圓焊接成型，前端加焊一法蘭盤，使之能用螺栓與徑流式主增壓段連接。外殼體通過三條120°均布(由鋼板焊接成型)的流線型支柱與內(nèi)殼體相連。三者之間以焊接方式連成一剛性整體。支柱采用中空結(jié)構(gòu)，柱內(nèi)可通過線路、油路及電機(jī)支撐件17等，其外形為流線形。
后導(dǎo)流錐16后導(dǎo)流錐的截面曲線由氣動(dòng)計(jì)算給出，錐體采用鋼板滾圓焊接成型。
電機(jī)18選用22KW以上，50KW以下，額定轉(zhuǎn)速為2930轉(zhuǎn)／分以上的中小功率高速電機(jī)軸系采用柔性軸系、電機(jī)轉(zhuǎn)子、徑流式轉(zhuǎn)子、軸流式轉(zhuǎn)子三段之間用兩個(gè)聯(lián)軸節(jié)連成一個(gè)柔性軸。
潤(rùn)滑采用定時(shí)開關(guān)活門(僅開機(jī)時(shí)定時(shí))，以重力方式向各支承點(diǎn)加油。
權(quán)利要求1.一種高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)，其特征在于由預(yù)增壓段、氣流調(diào)節(jié)段、徑流式主增壓段、膨脹加速段這四個(gè)基本單元構(gòu)成，預(yù)增壓段包括前導(dǎo)流錐、軸流式轉(zhuǎn)子、預(yù)增壓段外殼、前支承，前導(dǎo)流錐與軸流式轉(zhuǎn)子的輪盤連接固定，軸流式轉(zhuǎn)子由一體化盤軸和葉片構(gòu)成，前支承由支承座及滾柱軸承、向心滾珠軸承、擋圈、軸向定位螺母組成，軸流式轉(zhuǎn)子、前支承安裝在預(yù)增壓段外殼內(nèi)；氣流調(diào)節(jié)段包括外殼、內(nèi)環(huán)、靜子葉片組、搖臂與聯(lián)動(dòng)環(huán)，靜子葉片組又分為固定式靜子葉片和可調(diào)式靜子葉片，固定式靜子葉片安裝在外殼前段內(nèi)表面槽，可調(diào)式靜子葉片其轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在外殼后端，內(nèi)環(huán)通過固定式靜子葉片與外殼構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的剛體結(jié)構(gòu)，搖臂與聯(lián)動(dòng)環(huán)為同一組運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，通過步進(jìn)電機(jī)控制動(dòng)作；徑流式主增壓段包括導(dǎo)風(fēng)輪、徑流式增壓轉(zhuǎn)子、主增壓段外殼、出口導(dǎo)流靜子，導(dǎo)風(fēng)輪由葉片、輪盤、前緣封嚴(yán)環(huán)及花鍵軸構(gòu)成，徑流式增壓轉(zhuǎn)子具有葉片、輪盤及軸頸，導(dǎo)風(fēng)輪安裝在氣流調(diào)節(jié)段外殼內(nèi)，徑流式增壓轉(zhuǎn)子及出口導(dǎo)流靜子則安裝在主增壓段外殼內(nèi)，膨脹加速段包括內(nèi)殼體、外殼體、流線型支柱、后導(dǎo)流錐、電機(jī)及電機(jī)支撐件，內(nèi)殼體外表面為氣流加速通道內(nèi)壁的一段，內(nèi)殼體末端裝配嵌入后導(dǎo)流錐的前端，后導(dǎo)流錐內(nèi)安裝電機(jī)；膨脹加速段外殼體、主增壓段外殼、氣流調(diào)節(jié)段外殼、預(yù)增壓段外殼依次通過各自的法蘭盤、螺栓連接固定，電機(jī)轉(zhuǎn)子、徑流式轉(zhuǎn)子、軸流式轉(zhuǎn)子三段之間用兩個(gè)聯(lián)軸節(jié)連成一個(gè)柔性軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)，其特征在于搖臂的前端開槽，聯(lián)動(dòng)環(huán)的銷軸在槽內(nèi)滑動(dòng)，搖臂的后端開方孔，連接并帶動(dòng)可調(diào)式靜子葉片旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動(dòng)環(huán)以外殼的限位臺(tái)為軌道，通過步進(jìn)電機(jī)控制動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)，其特征在于主增壓段外殼呈S狀，出口導(dǎo)流靜子葉片的橫斷面截口曲線為阿基米德螺線，縱斷面截口曲線為直線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)，其特征在于膨脹加速段外殼體通過三條成120°均勻分布的流線型支柱與內(nèi)殼體相連，支柱采用中空結(jié)構(gòu)，柱內(nèi)可通過線路、油路及電機(jī)支撐件。
專利摘要一種高效高壓混合式隧道通風(fēng)專用風(fēng)機(jī),由預(yù)增壓段、氣流調(diào)節(jié)段、徑流式主增壓段、膨脹加速段構(gòu)成,預(yù)增壓段包括前導(dǎo)流錐、軸流式轉(zhuǎn)子、外殼、前支承;氣流調(diào)節(jié)段包括內(nèi)環(huán)、靜子葉片組、搖臂與聯(lián)動(dòng)環(huán)、外殼;徑流式主增壓段包括導(dǎo)風(fēng)輪、徑流式增壓轉(zhuǎn)子、外殼、出口導(dǎo)流靜子;膨脹加速段包括內(nèi)、外殼體、流線型支柱、后導(dǎo)流錐、電機(jī)等。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、功能齊全、自動(dòng)可調(diào)、性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)F04D25/02GK2414227SQ0022442
公開日2001年1月10日 申請(qǐng)日期2000年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月20日
發(fā)明者李華玨 申請(qǐng)人:李華玨