一种对旋式动叶可调轴流风机的制作方法

本发明涉及风机技术领域，尤其涉及一种对旋式动叶可调轴流风机。

背景技术：

据有关资料统计，泵类和风机负载的耗电量约占全国总发电量的一半以上，这有两方面因素造成的，一方面，泵和风机设备应用十分广泛，特别是风机遍布国民经济各个环节，用得多，能耗自然也大；另一方面，泵和风机的性能与管路特性相关，随着管路阻力的变化，泵和风机设备的性能(流量、压力、功耗等)也会随之改变，一般在叶片角度、转速等参数固定的情况下效率与流量之间呈抛物线规律变化，在设计点附近有一个最高效率点，通常最高效率点的效率在60％--80％之间，但在实际应用中，由于种种原因，泵和风机设备十有八九是在偏离设计点工作的，偏离越多，设备的效率就越低，因此提高风机设备的实际运行效率对节能减排有现实的意义。

提高风机运行效率，降低风机能耗有两条路径，1、提高风机本身的效率，或扩大风机运行的高效区范围；2、优化风机与管路的匹配性能，使风机在设计点附近工作。

目前国家正在推行通风机能降等级政策，如果符合此政策的话，市场上的通风机最高效率基本都是过得去的。像这种性能良好的风机，再想在原来基础上提高一两个百分点都是很困难的，如想通过扩大它的高效区范围，使风机效率-风量曲线平坦点的方法来提高风机实际运行效率的话，其提高潜力也就是二三个百分点的可能。使用第一条路径的成本高，但效果有限。

优化风机与管路性能匹配的问题上，由于影响的因素较多，通风机实际使用中很少有正好在高效区运行的。首先，目前市场上的通风机有70％以上其实际性能与标牌性能不相符，且标牌参数未必就是设计点参数。再次，通风工程师设计时通风量、压力计算过于保守，对于通风工程师来说，他情愿风机功率选大点也不愿冒因风机压力不够造成通风量不足的风险，因大多数通风机实际性能达不到标牌性能也是导致通风工程师大幅增大通风机风量压力的原因之一，第二管道安装施工人员为了方便，管道制作偏离工程设计也是常有的事情，第三随着时间的推移，很多管道的阻力是会变化的。见于上述情况，即使风机本身是高效风机，但在使用中其实际效率不一定是高的，就算安装初期是高的，运行一段时间后也不能保证长期高效运行。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种对旋式动叶可调轴流风机。

为实现上述目的，本发明提供一种对旋式动叶可调轴流风机，包括：两个结构相同并且相连接的风机单元；

所述风机单元包括内筒、叶轮组件、扩散筒、调节机构和电机；其中，

所述内筒和所述叶轮组件、所述扩散筒依次连接；所述调节机构设置在所述内筒内部与所述叶轮组件连接用于调节所述叶轮组件；所述电机设置在所述扩散筒内部与所述叶轮组件、所述调节机构连接。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，两个所述风机单元为轴向串联连接。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，还包括设置在所述风机单元外部的外筒。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，所述叶轮组件包括多个叶片组件和轮毂，在所述轮毂的圆周上均匀加工有多个安装孔，多个所述叶片组件分别安装在多个所述安装孔内。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，两个所述叶轮组件旋转方向相反。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，所述叶片组件包括叶片、两个轴承、叶柄拔叉和压紧螺母；其中，

在所述叶片一端的叶柄上依次套装有轴封盖、两个所述轴承、所述叶柄拔叉和所述压紧螺母。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，在所述轴封盖与所述轴承之间安装有油毡密封圈。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，所述调节机构包括调节滑块组件、调节推杆和执行器；其中，

所述调节滑块组件与所述叶柄拔叉连接，所述调节滑块组件与所述执行器通过所述调节推杆连接。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，所述扩散筒外壁均匀构造有多个支撑片。

上述的对旋式动叶可调轴流风机，所述扩散筒呈减缩形状。

在上述技术方案中，本发明提供的对旋式动叶可调轴流风机，与现有技术相比，气流从一个风机单元的扩散筒与外筒组成的流道流入，经叶轮组件由内筒与外筒组成的流道流出，在另一个风机单元中由内筒与外筒组成的流道流入，经叶轮组件、扩散筒与外筒组成的流道流出。前后叶轮的旋转方向相反，具有风量大、压力高、结构紧凑及可以实现100％逆向送风的优点，适用于现在空间狭小，管路复杂阻力大的场所，如隧道矿井通风。通过调节机构来调节运状态下叶片角度，达到改变风机运行参数的目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1为本申请的一个实施例中对旋式动叶可调轴流风机的结构示意图。

图2为本申请的一个实施例中对旋式动叶可调轴流风机的风机单元结构示意图。

图3为本申请的一个实施例中对旋式动叶可调轴流风机的叶轮旋组件与调节机构结构示意图。

图4为本申请的一个实施例中对旋式动叶可调轴流风机的轮毂的结构示意图。

图5为本申请的一个实施例中对旋式动叶可调轴流风机的叶片组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，示意性地显示了该对旋式动叶可调轴流风机，包括两个结构相同并且相连接的风机单元，这两个风机单元结构为两个相互独立的风机单元(可称为一级轴流风机和二级轴流风机)两个风机单元为轴向串联连接。

每个风机单元包括内筒5、叶轮组件3、扩散筒2、调节机构6和电机1；其中，内筒5和叶轮组件3、扩散筒2依次连接。调节机构6设置在内筒5内部与叶轮组件3连接用于调节叶轮组件3。电机1设置在扩散筒2内部与叶轮组件3、调节机构6连接。该叶轮组件3为动叶角度动态可调。还包括设置在风机单元外部的外筒4，该外筒4将风机单元圆周全部包裹，该风机单元在此外筒4内部工作。

具体的，两个外筒4通过接口法兰连接使两个风机单元构成一体，两个风机单元为平面镜像布置。两个风机单元的空气流向保持一致，但叶轮旋组件3旋转方向相反。气流从一个风机单元的扩散筒2与外筒4组成的流道流入，经叶轮组件3由内筒5与外筒4组成的流道流出。在另一个风机单元中由内筒5与外筒4组成的流道流入，经叶轮组件3、扩散筒2与外筒4组成的流道流出。此结构只要改变两个风机单元的电机旋向就可以实现100％性能的逆向送风，逆向送风工作时两个风机单元角色相互转换。

进一步的，动叶角度动态可调的叶轮组件3固定在驱动电机1的轴上，而电机1安装在扩散筒2内部，扩散筒2通过若干个径向分布的支撑片21固定在外筒5内臂上，扩散筒2呈减缩形状。

对旋式轴流风机：对旋式轴流风机为双级叶轮轴流风机，一台风机有前后两个叶轮组成，而且前后叶轮的旋转方向相反，具有风量大、压力高、结构紧凑及可以实现100％逆向送风等优点，适用于现在空间狭小，管路复杂阻力大的场所，如隧道矿井通风等。

动叶角度动态可调轴流风机：风机在运行的情况下通过调节机构来调节风机旋转叶片的安装角度，以达到改变风机运行参数的目的，具有这种功能的轴流风机称为动叶角度动态可调轴流风机，简称动叶可调轴流风机。

执行机构：执行机构使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。本例中用电机为动力，通过一套专门的传动系统来驱动叶片角度的变化。

如图3和图4所示，在一个实施例中，叶轮组件3包括多个叶片组件31和轮毂32，在轮毂32的圆周上均匀加工有多个安装孔321，多个叶片组件31分别安装在多个安装孔321内。在轴封盖315与轴承312之间安装有油毡密封圈316。在轮毂32另一侧的叶角调节滑块通过轴承、万向联接器与执行器63相联。如图3所示，调节机构6包括调节滑块组件61、调节推杆62和执行器63，具体的，调节滑块组件61与叶柄拔叉313连接，调节滑块组件61与执行器63通过调节推杆62连接。

每个叶片组件31由叶片311、两个可以承受轴向推力的轴承312、轴承封盖315、叶柄拨杈313及压紧螺母314组成。叶片311一端有圆柱形叶柄，叶柄末端加工有螺纹，叶柄上依次安装有轴承封盖315、两个能承受轴向推力的轴承312安装方向相反、叶柄拨杈313及压紧螺母314，通过两个轴承312把叶片311固定在轮毂32的叶片安装孔321上，叶柄轴向由压紧螺母314固定。轴封盖315通过螺钉固定在轮毂32上，两者复合面上垫有密封垫，轴封盖315与叶柄之间保持同轴关系，两者之间有油毡密封圈密封316，阻止轴承312油脂外漏，叶柄拨杈313与叶柄之间有键联接，叶片311在轮毂32上可以跟随叶柄拨杈313灵活转动。所有叶片组件31的叶柄拨杈313柱头通过夹套图中未示出被调节滑块组件61的外圆凹槽图中未示出夹住，叶柄拨杈313的柱头、夹套和调节滑块组件61外圆凹槽之间为滑动付联接。调节滑块组件61安装在轮毂32轴套外圆上，与轮毂32保持同轴，调节滑块组件61与轮毂轴套外圆之间有滑块键7联接，确保圆周方向同步，但在轴向可以自由滑动。调节滑块组组件61离开轮毂32的一侧联接有推杆组件62，推杆组件62与调节滑块组件61之间通过可以承受轴向力的轴承组8联接，在调节滑块组件61旋转时可以保证推杆组件不转，但推杆组件可以向调节滑块组件61传递轴向调节力。推杆组件62通过一对万向联接器64与执行器63相联。当调节执行器63动作时，调节滑块组件61跟随推杆组件产生轴向位移，叶柄拨杈313在调节滑块组件61的带动下使叶片311发生角度变化，由于调节滑块组件61与推杆组件62之间通过轴承组8联接，旋转方向相对动静接触，所以当叶轮组件3旋转工作时也可以动态调节叶片311角度。

如图5所示，在一个实施例中，叶片组件31包括叶片311、两个轴承312、叶柄拔叉313和压紧螺母314；其中，在叶片311一端的叶柄上依次套装有轴封盖315、两个轴承312、叶柄拔叉313和压紧螺母314。

流体力学理论表明，通风管道的阻力随着管道内风量增加呈二次方关系上升。而风机的送风量会因管道阻力的增加减少，不同风机会呈现不同的p-q曲线，工作状态固定的风机在固定阻力的管路内运行，风机的性能状态也是固定的，风机的工作点就是两条曲线的交点。也就是说对于同一台风机来说，它运行的工作点是由外接的管道来决定的，如果风机与管道匹配合理，风机在最高效率点附近运行，风机运行效率就高，反之风机的运行效率就低。同样的，对于同一通风管路，需要输送10000m³/h的风量，此时管路总阻力损失为1000pa，如果风机选的好，例如风机a，在10000m³/h时的效率为它的最高效率，为80％，此时风机a只需要3.47kw功率消耗就可以了，如果风机选的不好，例如风机b，在10000m³/h风量时的效率仅为50％，此时风机b需要5.56kw的功率消耗。但在现场实际使用中，因多种原因造成很难使风机的运行点落在最高效率点附近，这样势必造成不必要的额外电能浪费。

对旋式轴流风机具有诸多的优点，它设计成双级叶轮叶片角度可调的话更是具有其他类型风机无法相比的工况调节优势，本发明通过对对旋式动叶可调轴流风机的知能控制，可以实现在整个风量范围内以最高效率或接近最高效率工作，杜绝额外能源浪费，如果此发明推广的话，节约全国总发电量的1层是完全有可能的。

具体使用时：

1)控制精度要求较低的场合，可以忽略大气压力、空气温度的测量；

2)控制精度要求较低的场合也可以用监控驱动电机的供电频率来替代监控叶轮转速；

3)本发明采用神经网络技术自学习建模方法生成风机性能数学模型，也可以采用拟合法生成风机性能数学模型。

4)本发明采用单片机控制风机，也可以采用plc(可编程序控制器)来实现相同功能。

5)本发明采用学习软件在标准试验台上自动生成风机性能数学模型，也可以通过人工测试方式，采用人工方法生成风机性能数学模型。

6)本发明是采用测量风机进出口截面处的压力状态参数来间接确定风机性能参数的，也可以直接测量通风管路中的风量和压力来确定风机性能参数，从而达到智能控制的目的；

7)本发明采用两套变频电路分别来控制一、二级叶轮的驱动电机，为了简化控制算法，也可以采用一套功率容量较大的变频电路来拖动两台驱动电机；

8)本发明采用专门设计的变频电路来提供驱动电机调速，也可以用通用变频器来替代变频电路；

9)作为特例，本方案也可以对固定叶角的对旋式轴流风机智能控制，本方案的调控参数为一、二级叶轮的转速和叶片角度共四个，对于固定叶角的对旋式轴流风机，一、二级叶轮的叶片角度是固定值，用本方案来控制时仅通过对一、二级叶轮的转速调控来调节风机性能；

10)作为物例，本方案也可以对固定转速的对旋式动叶可调轴流风机智能控制，本方案的调控参数为一、二级叶轮的转速和叶片角度共四个，对于固定转速的对旋式动叶可调轴流风机，一、二级叶轮的转速是固定值，用本方案来控制时仅通过对一、二级叶轮的叶片角度调控来调节风机性能；

11)作为物例，本方案也可以对普通动叶可调轴流风机智能控制，本方案的调控对象为对旋式动叶可调轴流风机，对于普通动叶可调轴流风机，它只有一个叶轮级可通过对叶轮的转速及叶片角度调控来调节风机性能；

12)作为物例，本方案也可以对转速固定的普通动叶可调轴流风机智能控制，本方案的调控对象为对旋式动叶可调轴流风机，对于转速固定的普通动叶可调轴流风机，它只有一个叶轮级可通过对叶片角度调控来调节风机性能。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。