专利名称：高效高压混合式隧道通风专用风机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通风设备，具体涉及一种高效高压混合式以径流为主的隧道通风专用风机。
原有的一些隧道通风风机采用轴流风机和射流风机，无预增压、气流调节、主增压及膨胀加速结构，风压及风速低，无自动调节功能，通风效果差，而且功耗大，不能有效解决现有隧道通风系统的环保、节能和消防配合问题。
本实用新型之目的旨在提供一种风压及风速高、能进行自动控制调节、功耗低、通风效果好、有效解决隧道通风系统的环保、节能和消防配合问题、结构合理、性能优良的高效高压混合式隧道通风专用风机。
本实用新型的技术解决方案是这种高效高压混合式隧道通风专用风机由预增压段、气流调节段、径流式主增压段、膨胀加速段这四个基本单元构成，预增压段包括前导流锥、轴流式转子、预增压段外壳、前支承，前导流锥与轴流式转子的轮盘连接固定，轴流式转子由一体化盘轴和叶片构成，前支承由支承座及滚柱轴承、向心滚珠轴承、挡圈、轴向定位螺母组成，轴流式转子、前支承安装在预增压段外壳内；气流调节段包括外壳、内环、静子叶片组、摇臂与联动环，静子叶片组又分为固定式静子叶片和可调式静子叶片，固定式静子叶片安装在外壳前段内表面槽，可调式静子叶片其转动轴安装在外壳后端，内环通过固定式静子叶片与外壳构成一个统一的刚体结构，摇臂与联动环为同一组运动控制机构，联动环的销轴在摇臂前端槽内滑动，摇臂后端方孔连接并带动可调式静子叶片旋转，联动环以外壳的限位台为轨道，通过步进电机控制动作；径流式主增压段包括导风轮、径流式增压转子、主增压段外壳、出口导流静子，导风轮由叶片、轮盘、前缘封严环及花键轴构成，径流式增压转子具有叶片、轮盘及轴颈，导风轮安装在气流调节段外壳内，径流式增压转子及出口导流静子则安装在主增压段外壳内，主增压段外壳呈S状，出口导流静子叶片的横断面截口曲线为阿基米德螺线，纵断面截口曲线为直线；膨胀加速段包括内壳体、外壳体、流线型支柱、后导流锥、电机及电机支撑件，内壳体外表面为气流加速通道内壁的一段，内壳体末端装配嵌入后导流锥的前端，后导流锥内安装电机，外壳体通过三条成120°均匀分布的流线型支柱与内壳体相连，支柱采用中空结构，柱内可通过线路、油路及电机支撑件，膨胀加速段外壳体，主增压段外壳、气流调节段外壳、预增压段外壳依次通过各自的法兰盘、螺栓连接固定，电机转子、径流式增压转子、轴流式转子三段之间用两个联轴节连成一个柔性轴。
本实用新型和现有技术相比，由于采用了独特的预增压段、气流调节段、径流式主增压段、膨胀加速段四个基本单元的设计，因而风压风速大，而且能自动控制可调，功耗低，通风效果好，有效解决隧道通风系统的环保、节能和消防配合问题。本实用新型构思巧妙、设计合理、工作可靠、性能优良，为我国隧道通风提供了一种高品质的专用风机。
图1为本实用新型结构示意图；图2为预增压段结构示意图；图3为前支承座平面示意图；图4为气流调节段结构示意图；图5为主增压段结构示意图；图6为导风轮平面示意图；图7为径流式增压转子平面示意图；图8为膨胀加速段结构示意图。
以下结合附图，对本实用新型技术方案作进一步的详细说明参见附图，这种高效高压混合式隧道通风专用风机对空气作功的过程为机械预增压--流向调节--运动主增压--膨胀加速按此四大过程，风机的总体结构亦由四个基本单元段构成，其概貌如图所示预增压段由前导流锥、轴流式转子、预增压段外壳、前支承构成，气流调节段由外壳，固定式静子叶片、内环、可调式静子叶片和摇臂及联动环构成。径流式主增压段由导风轮、径流式增压转子、外壳、出口导流静子构成。膨胀加速段由内壳体、外壳体、后导流锥、电机及支撑件、成120°分布的三个流线型内空支柱构成。
为不影响气动性能及节约空间，电机置于后导流锥内部，后导流锥的后部可以向后脱开以便于电机维护。
风机轴系采用筒支梁柔性轴系，三个旋转部件由两个联轴节连接，允许有一定的不同轴度存在。
预增压段设计方案预增压段应由前导流锥、轴流式转子、外壳体、前支承共四个部件构成，具体设计如下前导流锥1因锥体前端没有对空气作功的部件，加之对一般的通风可以不考虑自然风的影响，故对前导流锥可以不作气动计算，锥体曲面可采用抛物旋转面。截圆直径与轴流式转子轮毂直径相等。
锥体与轴流式转子的轮盘连接采用螺杆连接，为保持较好的同轴度，辐盘的中央螺孔设计时对同轴度应有较严格的及明确的要求，锥体后盖上的导筒与锥体前端的轴套结构亦应有较高的同轴度要求。
为便于加工及确保形状结构的精确度要求，锥体应采用不锈钢板冲压成型。
预增压轴流式转子2预增压轴流式转子由一体化盘轴和叶片构成，为装配方便兼具有良好的机械运动性能，同时也为方便维修及降低维修费用，叶片与盘轴采用一体化铸造加工。
转子盘轮毂外径、叶片高度、叶片的流型曲线均由气动计算决定，其自变量为电机功率电机转速每秒空气交换量(流量)预增压段外壳3预增压段外壳采用铝合金铸造成型，其前缘内侧面设计成圆弧过渡，后缘切削加工一个长为L，深为X的阶梯敞槽以供前支承座安装用，梯形敞槽段轴对称等角均布加工六个定位螺纹孔。外壳前后缘均为法兰盘结构，后缘用螺栓与气流调节段外壳连接。
前支承4前支承由支承座及滚柱轴承、向心滚珠轴承、挡圈、轴向定位螺母组成。
支承座采用铝合金整体铸造成型，其外环外表面及内环内表面采用车削加工，以保证支承座安装定位准确。预增压段定位螺孔配钻。内环内表面加工后的尺寸及公差以选定轴承外环作紧配合为准。
滚柱轴承，向心滚珠轴承均选用符合国际的标准件。
支承座内、外环之间设计四个连体支柱。支柱为中空结构，其作用一为减轻重量，二为润滑油管提供通道。
气流调节段设计方案气流调节段的作用是为径流式增压转子提供合理流速及流向的进口气流。其组成部分有外壳、内环、固定式静子叶片、可调式静子叶片、摇臂，联动环组成，具体设计如下静子叶片组5、6在设计固定式静子叶片时，其迎角应与预增压轴流式转子的气流出口方向一致，然后逐步转向与轴线平行；设计可调式静子叶片6时应将其延角限位在75％-100％最大流量对应角内，而100％流量延角则与径向主增压转子的迎角相同。
外壳7外壳要求设计成圆筒形，前后两端采用法兰盘结构，分别与预增压段外壳及径流式主增压段外壳螺栓连接。外壳前端内表面开槽，以方便装人固定式静子叶片。后端均匀布孔，以安装可调式静子叶片上转动轴。外壳中部设计成一阶梯环台，作为调控联动环的限位轨。
固定式静子叶片装入外壳后，在外壳前端内表面镶入一限位环以固定静子叶片组。
内环8内环通过固定式静子叶片与外壳构成一个统一的刚体结构，两者之间采用焊接方式固定。内环的后段布孔并作孔表面耐磨硬化处理。用以安装可调式静子叶片的下转动轴。
摇臂与联动环9摇臂与联动环是同一组运动控制机构，摇臂的前端开槽，用以容纳联动环的销轴在槽内滑动；摇臂的后端，开方孔，用以连接可调式静子叶片并带动其作旋转运动。
联动环以外壳的限位台为轨道，通过步进电机控制动作。联动环与限位台间隙配合，联动环外表面固定销轴与摇臂动配合，销轴在摇臂滑动槽中的滑动就导致了可调式静子叶片的延角调整。
径流式主增压段设计方案径流式主增压段由导风轮、径流式增压转子、外壳、出口导流静子等四大部分构成，具体设计如下导风轮10导风轮的作用一是对已经过预增压并具有一定速度的气流长期进行机械作功；二是将两次增压后的气流顺利导入径流式增压转子。导风轮由叶片、轮盘、前缘封严环及花键轴几部分构成，采用整体精铸成型，其中封严环部位用车削加工；花键轴部位用铣削加工。其余部分不再进行冷切削加工。
叶片的前迎角严格按空气动力学中叶轮机械进口速度三角形的数学模型计算得出，后延角与轴线方向平行。然后按一定的周向惯性偏移系数决定偏心角(偏心园的直径)。
径流式增压转子11径流式增压转子按部位功能可分为叶片、轮盘及轴颈三部分，采用整体精铸成型，除轴颈与轴承配合的部位作磨削加工处，其余部位均不须作任何冷切削机加工。
叶片数目与导风轮数目相等，其前缘与导风轮叶片后缘应完全吻合，后缘的圆筒截面线型中轴与风机轴线平行。
外壳12径流式主增压段的外壳呈S状，其子午剖面线与径流转子叶片的外轮廓线相同，但两者之间有一定的间隙，以防叶轮与外壳之间产生摩擦甚至碰撞。整个外壳分上下两半铸造成型。
外壳的前、后缘均采用法兰盘结构，用螺栓与气流调节段外壳连接。外壳的上下两半亦用同样方法连接。
外壳后段的内表面车削加工一个阶梯面，用以嵌入后端出口导流静子环。
出口导流静子13出口导流静子的作用在将经离心运动增压后的气流顺畅地导引到膨胀加速段。静子叶片及起固定连接作用的内外环均用钢板加工，焊接成一个刚性整体。
叶片的横断面截口曲线为阿基米德螺线，纵断面截口曲线为直线。
膨胀加速段设计方案膨胀加速段的作用是将经过机械作功增压和离心运动增压后的气流进行渐次膨胀处理，使其速度增大，压力降低，直到恢复到大气常压，完成整个空气交换的驱动过程。
膨胀加速段由内壳体、外壳体、流线型支柱、后导流锥和电机及电机支撑件构成，具体设计如下内壳体14内壳体用钢板冲压成形，外表面为气流加速通道内臂的一段，与邻段(后导流锥)具有相同的光洁度。内壳体末端用车削加工一个阶梯，装配时嵌入后导流锥的前端，然后用沉头螺钉将两段连接成完整的气流加速通道内壁。
外壳体15外壳体采用钢板滚圆焊接成型，前端加焊一法兰盘，使之能用螺栓与径流式主增压段连接。外壳体通过三条120°均布(由钢板焊接成型)的流线型支柱与内壳体相连。三者之间以焊接方式连成一刚性整体。支柱采用中空结构，柱内可通过线路、油路及电机支撑件17等，其外形为流线形。
后导流锥16后导流锥的截面曲线由气动计算给出，锥体采用钢板滚圆焊接成型。
电机18选用22KW以上，50KW以下，额定转速为2930转／分以上的中小功率高速电机轴系采用柔性轴系、电机转子、径流式转子、轴流式转子三段之间用两个联轴节连成一个柔性轴。
润滑采用定时开关活门(仅开机时定时)，以重力方式向各支承点加油。
权利要求1.一种高效高压混合式隧道通风专用风机，其特征在于由预增压段、气流调节段、径流式主增压段、膨胀加速段这四个基本单元构成，预增压段包括前导流锥、轴流式转子、预增压段外壳、前支承，前导流锥与轴流式转子的轮盘连接固定，轴流式转子由一体化盘轴和叶片构成，前支承由支承座及滚柱轴承、向心滚珠轴承、挡圈、轴向定位螺母组成，轴流式转子、前支承安装在预增压段外壳内；气流调节段包括外壳、内环、静子叶片组、摇臂与联动环，静子叶片组又分为固定式静子叶片和可调式静子叶片，固定式静子叶片安装在外壳前段内表面槽，可调式静子叶片其转动轴安装在外壳后端，内环通过固定式静子叶片与外壳构成一个统一的刚体结构，摇臂与联动环为同一组运动控制机构，通过步进电机控制动作；径流式主增压段包括导风轮、径流式增压转子、主增压段外壳、出口导流静子，导风轮由叶片、轮盘、前缘封严环及花键轴构成，径流式增压转子具有叶片、轮盘及轴颈，导风轮安装在气流调节段外壳内，径流式增压转子及出口导流静子则安装在主增压段外壳内，膨胀加速段包括内壳体、外壳体、流线型支柱、后导流锥、电机及电机支撑件，内壳体外表面为气流加速通道内壁的一段，内壳体末端装配嵌入后导流锥的前端，后导流锥内安装电机；膨胀加速段外壳体、主增压段外壳、气流调节段外壳、预增压段外壳依次通过各自的法兰盘、螺栓连接固定，电机转子、径流式转子、轴流式转子三段之间用两个联轴节连成一个柔性轴。
2.根据权利要求1所述的高效高压混合式隧道通风专用风机，其特征在于摇臂的前端开槽，联动环的销轴在槽内滑动，摇臂的后端开方孔，连接并带动可调式静子叶片旋转，联动环以外壳的限位台为轨道，通过步进电机控制动作。
3.根据权利要求1所述的高效高压混合式隧道通风专用风机，其特征在于主增压段外壳呈S状，出口导流静子叶片的横断面截口曲线为阿基米德螺线，纵断面截口曲线为直线。
4.根据权利要求1所述的高效高压混合式隧道通风专用风机，其特征在于膨胀加速段外壳体通过三条成120°均匀分布的流线型支柱与内壳体相连，支柱采用中空结构，柱内可通过线路、油路及电机支撑件。
专利摘要一种高效高压混合式隧道通风专用风机,由预增压段、气流调节段、径流式主增压段、膨胀加速段构成,预增压段包括前导流锥、轴流式转子、外壳、前支承;气流调节段包括内环、静子叶片组、摇臂与联动环、外壳;径流式主增压段包括导风轮、径流式增压转子、外壳、出口导流静子;膨胀加速段包括内、外壳体、流线型支柱、后导流锥、电机等。本实用新型设计合理、功能齐全、自动可调、性能优良。
文档编号F04D25/02GK2414227SQ0022442
公开日2001年1月10日 申请日期2000年3月20日 优先权日2000年3月20日
发明者李华珏 申请人:李华珏