一种新型耐高温消防排烟风机的制作方法

文档序号:15579214发布日期:2018-09-29 06:26

本发明涉及消防排烟领域,具体地讲,是涉及一种新型耐高温消防排烟风机。



背景技术:

随着建筑业的发展,建筑防火问题变得日益重要。近年建成的现代化建筑物都需要设置消防排烟系统,将建筑火灾时产生的烟气及时排出,以降低火灾发生时高温烟气对人员灼伤等人身财产损失。现有建筑的消防排烟系统大都采用排烟风机和排烟阀等装置,构建适应不同环境的排烟体系,而如隧道这类地下体系工程具有空间小、通风要求高等特点,在配置消防排烟系统尤其是采用排烟风机时,不仅要考虑消防时的应急要求,而且还需要考虑排烟风机在平时兼做日常通风的作用。这样就对排烟风机提出了更高的要求,排烟风机既要满足消防状态下(280℃正常工作0.5小时,250℃正常工作1小时)的正常运行,又要满足平时通风的正常运行。

现有的消防排烟风机主要采用内外筒双层结构,外筒用于高温烟气的输送,内筒用于保护电机和隔离高温烟气与电机的接触,并主要通过内筒上设置的散热孔或散热通道对内筒和电机进行自然散热,同时当叶轮在外筒内运转时对内筒表面产生的空气流道能够带走热量,实现主动散热,以保障风机能够正常散热运行,并可在消防状态的高温下正常运行一段时间。但是如果是在长隧道中发生烃类火灾,由于火灾持续时间长,聚集在隧道中的烟气滞留时间长,高温烟气即使在消防排烟风机的作用下也不能及时散发,使得其内筒电机本身产生的热量也不能及时散发,烟气也会由散热孔进入内筒内部,整体上很容易影响消防排烟风机长时间运行的稳定性。对此,申请人曾对消防排烟风机进行了一些改进,如申请号为201420082552.7,名称为“自降温型、喷雾式高温消防排烟风机”的中国专利,其采用水冷方式对内筒进行了一定的保护作用,提高了内筒及电机的散热性能,并防止烟气进入内筒,其将吸热后的水进行水雾喷洒,辅助降尘及灭火,在实际应用中取得了一定的效果。申请人在对已投入应用的这种消防排烟风机调研时发现,很多排烟风机在先期都能够很好地运行,但遭遇突发消防事故时或长久运行后总有部分会出现故障,不能达到理想的预期消防排烟效果和对长期稳定运行寿命的需求。究其原因在于,这种内筒水冷的结构虽然从散热降温这个角度能够提升消防排烟风机的性能,但是对整体内筒和电机的水路管道的密封性要求较高,消防冷却水必须在保证正常循环状态下不泄漏,而现实的情况是电机长时间的运行会有轻微抖动产生,在消防状态时运行功率提升,其产生的运行抖动会有增加,这些不可避免的运行抖动很容易使水路管道及机壳在各处产生连接松动,从而发生冷却水泄漏的问题,并且由于水冷方式需要容纳的水量较多,这些泄漏的冷却水很容易直接沁入内筒和电机中,影响电机的正常运行。

因此,提高消防排烟风机系统长时间工作稳定性和消防状态的高温下的可持续工作性并降低风机维护难度,以应对地下体系工程尤其是隧道中的较长持续时间的火灾问题,是申请人目前亟需解决的主要问题。



技术实现要素:

针对上述现有技术的不足,本发明提供了一种设计巧妙、散热性好、工作稳定、维护方便的基于新风散热的新型耐高温消防排烟风机。

为实现上述目的,本采用的技术方案如下:

一种新型耐高温消防排烟风机,包括用于排烟的外筒,同轴设置于外筒内的呈封闭状的内筒,多个连接于外筒与内筒之间并将内筒固定的导流支撑件,同轴安置于内筒中并与内筒内壁保持一定散热间隙的通轴电机,设置于外筒内且位于内筒前端并与通轴电机伸出内筒的转动轴连接的排烟风叶,开设于导流支撑件前部内部并连通内筒内空间和外筒外空间的排气通道,设置于内筒内壁前端且其锥面斜向朝向排气通道的呈锥形的排气导圈,开设于导流支撑件后部内部并连通内筒内空间和外筒外空间的进气通道,在外筒外与进气通道连通的新风进气管,安置于内筒内并与通轴电机后端的转动轴连接的换向传动机构,安置于内筒内受换向传动机构驱动的风冷机构,沿转动轴轴向贯穿开设的喷水通道,连接于转动轴前端的撞击式水雾喷头,以及在转动轴后端通过旋转密封轴承连接的供水管路,其中,所述风冷机构的进风口与所述进气通道连通,其出风口从所述通轴电机后端朝向内筒前端,且所述风冷机构配置为2个,分别位于内筒内壁的对侧,其吹出的冷却风至少各覆盖所述通轴电机的一半。

具体地,所述风冷机构包括呈扁圆柱体形状的空心机壳,设置于空心机壳外并与内筒连接的机壳座,在空心机壳的扁圆柱体侧面沿切线方向开设的呈矩形喇叭状的出风口,开设于空心机壳轴向一端并与所述进气通道对接的进风口,设置于空心机壳轴心位置并与所述换向传动机构对接的机轴,以及在空心机壳内安置于机轴上的叶轮。

进一步地,所述内筒和外筒的壁均配置为封闭的双层结构,层间填充低导热系数的阻燃型隔热保温材料或空气。

进一步地,所述内筒的外表面、所述外筒的内外表面、所述导流支撑件的表面均涂覆钢结构防火涂料或耐高温涂层。

进一步地,本发明提供了两种换向传动机构,其一,所述换向传动机构包括设置于转动轴上的蜗杆部,设置于内筒内后部位置的传动支架,与转动轴呈错位垂直关系并通过轴承与传动支架连接的呈横向布置的传动主轴,以及安置于传动主轴上并与蜗杆啮合匹配的蜗轮,其中,所述传动主轴与风冷机构连接,为其传递驱动力。

其二,所述换向传动机构包括设置于转动轴上的第一锥齿轮,设置于内筒内后部位置的传动支架,与转动轴呈错位垂直关系并通过轴承与传动支架连接的呈横向布置的传动主轴,以及安置于传动主轴上并与第一锥齿轮啮合匹配的第二锥齿轮,其中,所述传动主轴与风冷机构连接,为其传递驱动力。

进一步地,所述排气导圈上设有位置与排气通道相对应的导气汇聚凹部,该导气汇聚凹部的边缘与排气导圈表面平滑过渡,用以提高排气顺畅度。

进一步地,所述进气通道和排气通道内均设有隔网,以避免外部渣子落入内筒。

进一步地,所述导流支撑件呈前小后大状,以提高外筒内烟气的排放导流效果。所述导流支撑件通常配置为圆周均布形式,使内筒稳定地固定于外筒内。对于导流支撑件的形状,可以有多种设置形式,如片状形式,即由内筒前部延伸至内筒后部,又如杆状形式,即在内筒前部和后部各配置至少一组呈圆周均布的杆,排气通道和进气通道则开设于对应位置的杆中。

进一步地,所述转动轴上还设有隔离盘,所述隔离盘位于所述内筒前端与排烟叶轮之间或/和所述转动轴后端与风冷机构之间,其用于防止可能从转动轴前端或后端渗漏的水沿转动轴逐渐沁入通轴电机中,以保证在出现水渗漏状况下电机能够不受影响地运行。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明对现有消防排烟风机的散热方式进行改进,通过对内筒的封闭式设计,避免高温烟气从外筒侵入内筒而提高电机运行环境的温度,同时在内筒内配置与外界新风连通的通气通道和受风机电机同步驱动的风冷机构,实现内筒内部散热的独立循环,并由对内筒的风冷方式替代早期设计的水冷方式,减少冷却水泄漏的风险,从而从多方面提高了风机电机运行的稳定性,还结合撞击式水雾喷头喷洒水雾的效果,使排烟风机能够在350℃以上高温环境下可持续稳定工作1h以上。

(2)本发明巧妙地将内筒内部通气的通道整合于导流支撑件中,既保证了内筒能够稳定地连接固定,又巧妙实现了内筒内空间与外部新风之间的有效空气流通,使引入的新风不会受到外筒内的高温烟气影响,可有效提高内筒内部的散热效果,尤其是在消防状态下。

(3)本发明在电机后部配置两个风冷机构,使吸入的冷却新风由后往前全面覆盖电机,保证电机运行散发的热量被及时带走,大大提高了电机的散热性能,同时通过换向传动机构使风冷机构受电机的同步驱动,一方面提高了电机的使用效率,另一方面也不必为风冷机构额外配置能源,简化了内筒内置部件的结构,方便了内筒体积大小的设计。

(4)本发明的风冷机构采用轴向进气径向出气的形式,更匹配在内筒壁位置设置的进气通道和内筒内部的空气流动方向,使整个风冷循环更高效。

(5)本发明在内筒前端的排气通道入口附近设置呈锥形的排气导圈,对由电机后部向前部方向流动的气流进行导向,使之更容易进入排气通道,方便散热气流的排出,同时还在排气导圈上设置导气汇聚凹部,进一步提高了散热气流向排气通道流动的汇集度,促进带有热量的散热气流快速排出,一定程度上也提高了散热效率。

(6)本发明将内筒和外筒均配置为双层结构,以提高内外筒尤其是内筒内部的隔热性能,有效减少外筒内的高温烟气的温度向内筒内部传递侵入,通过提高内筒隔热性的方式降低了电机运行空间的温度,从而降低了散热难度,配合冷却系统的作用,可有效提高电机运行的使用寿命,尤其是提高了电机在消防状态下稳定运行的时间,同时还在内外筒表面涂覆防火材料或耐高温涂层,以提高本发明结构和材料在消防状态下的正常使用状态的持续性。

(7)本发明的换向传动机构主要采用蜗轮蜗杆传动形式或锥齿轮传动形式,也可以采用其他可换向传动结构,巧妙实现了电机转动方向和风冷机构转动方向的匹配,而且这种传动机构的结构简单稳定,可保证风冷机构能够稳定地接受风机电机的驱动,确保散热系统长时间的稳定运行。

(8)本发明还巧妙地在转动轴上配置隔离盘,对可能从转动轴端部渗漏的液体进行有效隔离,避免液体沿轴沁入电机,充分保障了电机的运行状态不受渗漏液体的影响。

附图说明

图1为本发明的侧面剖视结构示意图。

图2为本发明的内部俯视状态的结构示意图。

图3为本发明的端部结构示意图(排烟风叶未示出)。

图4为本发明中风冷机构的结构示意图。

图5为本发明中换向传动机构采用蜗轮蜗杆传动形式的结构示意图。

图6为本发明中换向传动机构采用锥齿轮传动形式的结构示意图。

图7为本发明中排气导圈的结构示意图。

图8为本发明中另一种导流支撑件设置形式的结构示意图。

图9为本发明中进气通道带环形导气槽的结构示意图(内筒内部构件未示出)。

图10为图9中A-A方向的剖视图(内筒内部构件未示出)。

其中,附图标记对应的名称为:

1-外筒,2-内筒,3-导流支撑件,4-通轴电机,5-排烟风叶,6-转动轴,7-排气通道,8-进气通道,9-排气导圈,10-新风进气管,11-撞击式水雾喷头,12-供水管路,13-隔网,14-导气汇聚凹部,15-隔离盘,16-过渡通道,17-杆;

20-风冷机构,21-空心机壳,22-机壳座,23-出风口,24-进风口,25-机轴,26-叶轮;30-换向传动机构,31-蜗杆部,32-蜗轮,33-传动支架,34-传动主轴,35-第一锥齿轮,36-第二锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本作进一步说明,本发明的实施方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1~10所示,该新型耐高温消防排烟风机,包括用于排烟的外筒1,同轴设置于外筒内的呈封闭状的内筒2,多个连接于外筒与内筒之间并将内筒固定的导流支撑件3,同轴安置于内筒中并与内筒内壁保持一定散热间隙的通轴电机4,设置于外筒内且位于内筒前端并与通轴电机伸出内筒的转动轴6连接的排烟风叶5,开设于导流支撑件前部内部并连通内筒内空间和外筒外空间的排气通道7,设置于内筒内壁前端且其锥面斜向朝向排气通道的呈锥形的排气导圈9,开设于导流支撑件后部内部并连通内筒内空间和外筒外空间的进气通道8,在外筒外与进气通道连通的新风进气管10,安置于内筒内并与通轴电机后端的转动轴连接的换向传动机构30,安置于内筒内受换向传动机构驱动的风冷机构20,沿转动轴轴向贯穿开设的喷水通道,连接于转动轴前端的撞击式水雾喷头11,以及在转动轴后端通过旋转密封轴承连接的供水管路12,其中,所述风冷机构的进风口与所述进气通道连通,其出风口从所述通轴电机后端朝向内筒前端,且所述风冷机构配置为2个,分别位于内筒内壁的对侧,其吹出的冷却风至少各覆盖所述通轴电机的一半。相应地,在内筒壁和外筒壁上均贯穿地开设有分别与所述排气通道和进气通道相匹配的开口,并且在外筒外除了设置新风进气管外,还可以根据实际需求配置对应的空气流通管路,以尽量隔离内筒内的风冷循环所用空气和外筒所处空间的空气,可以在消防状态时尽可能地保证内筒内风冷循环的散热可靠性。所述撞击式水雾喷头采用现有技术中的结构,在喷水压力下利用喷头本身的构造将水流雾化,雾化的水汽可通过风机风叶转动产生的气流弥散至整个外筒内,对外筒内和内筒外及之间的空间进行降温,同时在消防状态下还可以起到沉降烟雾粉尘和减少火星流窜的作用。所述供水管路可直接外接供水源管路,利用供水源自有压力如市政管网的压力将水压向喷头,实现水雾喷洒,所述供水管路除了通过旋转密封轴承保证转动轴与供水管路的密封连接外,还可在供水管路的部分段(尤其是弯曲部分)采用柔性管道连接,从而进一步减少供水管路部分因电机运行产生的泄漏状况,并且供水管路在穿过内筒和外筒时可以沿所述导流支撑件设置的方向走向布置;在进一步的改进中还可以在供水管路上设置可控制的阀门部件,如电磁阀或手动阀门等,使其控制供水管路的开闭或开合程度,从而控制撞击式水雾喷头的开闭和喷水量,以适应不同的环境状态,还可以配合温度传感器、烟雾传感器等传感器件感应外筒周围的环境状况,通过额外配置的控制器对上述阀门部件进行自动调节控制。

具体地,所述风冷机构20包括呈扁圆柱体形状的空心机壳21,设置于空心机壳外并与内筒连接的机壳座22,在空心机壳的扁圆柱体侧面沿切线方向开设的呈矩形喇叭状的出风口23,开设于空心机壳轴向一端并与所述进气通道对接的进风口24,设置于空心机壳轴心位置并与所述换向传动机构对接的机轴25,以及在空心机壳内安置于机轴上的叶轮26。该风冷机构在叶轮和机壳的作用下,从轴向吸气并通过进气通道源源不断地由外部补充新风,然后从圆周方向出风并吹向所述通轴电机,通轴电机运行时散发的热量被吹风带走,再从内筒前部的排气通道向外排出,实现了内筒内部的风冷循环。同时该风冷机构的机轴通过换向传动机构从通轴电机的转动轴取力,可保证风冷机构与通轴电机的同步运行,进而保证电机在内筒内的良好散热。

对于换向传动机构30,本发明提供了两种形式,并且可以配置壳体将其内结构罩住,保障传动稳定:

其一为蜗轮蜗杆传动形式,即该换向传动机构包括设置于转动轴上的蜗杆部31,设置于内筒内后部位置的传动支架33,与转动轴呈错位垂直关系并通过轴承与传动支架连接的呈横向布置的传动主轴34,以及安置于传动主轴上并与蜗杆啮合匹配的蜗轮32,其中,两个风冷机构的机轴分别连接于所述传动主轴的两端。

其二为锥齿轮传动形式,即该换向传动机构包括设置于转动轴上的第一锥齿轮35,设置于内筒内后部位置的传动支架33,与转动轴呈错位垂直关系并通过轴承与传动支架连接的呈横向布置的传动主轴34,以及安置于传动主轴上并与第一锥齿轮啮合匹配的第二锥齿轮36,其中,两个风冷机构的机轴分别连接于所述传动主轴的两端。

同时,为了提高机构的防火隔热效果,所述内筒和外筒的壁均配置为封闭的双层结构,层间填充低导热系数的阻燃型隔热保温材料或空气;并且,在所述内筒的外表面、所述外筒的内外表面、所述导流支撑件的表面均涂覆钢结构防火涂料或耐高温涂层。一方面提高机构构件在消防状态的高温下的耐热程度,避免高温烟气对构件结构性的影响,另一方面将高温烟气与外筒外和内筒内的空间完全隔离,尤其是避免了高温烟气侵入内筒内对电机等部件造成干扰,提高了电机的正常运行稳定性。这种隔离方式配合内筒内独立循环的风冷系统有效增加了电机的使用寿命,也使电机在单次消防状态中的运行持续时间更长,经估算,相比现有要求排烟风机需要在消防状态下280℃正常工作0.5小时,250℃正常工作1小时,本发明能够达到在350℃的高温下持续稳定工作1小时以上的效果。

对于所述导流支撑件,在本发明中也可配置为多种形式,其从整体上呈前小后大状,以方便烟气或空气的导流排放,并通常以内筒为中心配置为圆周均布形式,以提高内筒的连接稳定性,数量优选为3-8个,考虑到风冷机构与进气通道的对应位置关系,导流支撑件的数量更优选为偶数个,如4个或6个。当导流支撑件设置为片状形式时,其由内筒前部沿轴向延伸至内筒后部,能够较好地对烟气进行导流,排气通道内置于每个导流支撑件的前部内部,进气通道由于最好与风冷机构的进风口直接相对,故进气通道一般只内置于呈水平横向布置的两个导流支撑件的后部内部,如此可直接使进气通道与进风口对接,而避免落渣和保证内筒的封闭性,其他导流支撑件的后部则不必设置进气通道,同时在设计时所有进气通道的进气总量还应当与所有排气通道的排气总量匹配;当导流支撑件设置为杆状形式时,其在内筒前部和后部各配置至少一组以内筒为中心呈圆周均布的杆17,并且各组杆的数量和轴向位置应当匹配,如此可在一定程度上节省部分材料,进气通道和排气通道则配置在对应位置的杆内,使杆形成空心杆状或管状,与前述片状形式相对应的,进气通道一般只内置于内筒后部的呈水平横向布置的杆中,而对于杆状的前小后大形式,可在杆表面设置角铁使其构成这种形式。在进一步的改进中,为了方便不同设置数量的导流支撑件及其内置的进气通道与风冷机构的进气口匹配,还可在进气通道对应的内筒上设置环形的过渡通道16,该过渡通道与所有进气通道连通,并在与风冷机构的进气口对应的位置开口并与其连通,如此则不必限制在哪个导流支撑件开设进气通道的问题,也可使导流支撑件在优选数量上更多选择,更匹配实际应用状况。

进一步地,所述进气通道和排气通道内均设有隔网13,以避免外部渣子误落入内筒。

并且,为了提高排气顺畅度,所述排气导圈上设有位置与排气通道相对应的导气汇聚凹部14,该导气汇聚凹部的边缘与排气导圈表面平滑过渡。所述风冷机构从电机后部向前吹冷却风,带走电机上散发的热量,到达内筒内部前端的风受到排气导圈表面的斜向引导作用使风向更多地朝向内筒侧部,结合该导气汇聚凹部的进一步斜向引导作用,风更容易进入排气管道,避免了风直接吹向内筒内部前端部引起扰流而不便于排出的情况。本发明如此通过提高排气效率来加快内筒内部冷却风的流动交换效率,使更多的冷却风能够及时进入内筒内部,从而进一步地提高了内筒内空间及电机的冷却效果。

进一步地,考虑到在结构设计中无论多完美的设计在实际应用中都可能因各种状况出现一定的使用不便的意外情况,为了尽可能地避免水路部分管道的意外泄漏或少量泄漏影响电机的正常运行,本发明还在所述转动轴上设置隔离盘15,通常是在所述隔离盘位于所述内筒前端与排烟叶轮之间和所述转动轴后端与风冷机构之间各设置一个,简单来讲可理解为在转动轴的前后端各设置一个隔离盘,其用于防止可能从转动轴前端或后端渗漏的水沿转动轴逐渐沁入通轴电机中,以保证在出现水渗漏状况下电机能够不受影响地运行。一方面考虑到转动轴前端的撞击式喷头在喷出水雾时,可能会有很小部分水汽遗留在喷头上并沿轴沁留,前端的隔离盘可避免这部分水进一步向电机内沁入,使其沿盘面滞留,并在隔离盘的转动作用下,可将水甩散出去,另一方面即使是转动轴前端或后端的连接部位在机构运行的微振作用下出现水泄漏情况,泄漏的水沿轴向电机沁入时也会受到前后隔离盘的滞留,并在转动作用下被甩散出去,避免其侵入电机内,可大大延长整体机构在这种轻微故障状态下的运行时间,保证在需求时间内的运行稳定性。

另外,为保证风机整体的正常运行,通常还配置有一定的电路部件,如电线电缆、电路板、接线盒、传感器等,这些部件均为现有技术,本领域技术人员可根据本发明的内容阐述自行按需设置,对此本发明不再赘述。

通过上述设置,本发明的新型耐高温消防排烟风机能够很好地提高运行稳定性,并且散热效果良好,特别适合于地下体系工程尤其是隧道中的应用。

上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明保护范围的限制,但凡采用本发明的设计原理,以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化,均应属于本发明的保护范围之内。

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