穿轴结构的多联涡旋鼓风机的制作方法

本实用新型涉及鼓风机技术领域，尤其涉及一种穿轴结构的多联涡旋鼓风机。

背景技术：
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目前,污水处理厂的曝气池供氧设备使用的鼓风机大多为离心风机或罗茨风机，该设备耗电量占整个污水厂总耗电量的60%左右，而离心风机和罗茨风机的效率都不高，节能降耗的空间都较大。另外,罗茨风机工作部件要求加工精度较高，检验较困难，装配要求也较严，因而对加工设备及相关人员的要求较高。

技术实现要素：
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为克服上述问题，本实用新型提供一种穿轴结构的多联涡旋鼓风机将是有利的。

本实用新型的思想是设计一种穿轴结构的多联涡旋鼓风机，其能综合以往容积式风机和旋转式风机的工作特点：与容积式风机相同，其借助于容积的变化来实现气体压缩；动涡盘的运动是在偏心轴套的直线驱动下进行的，这一点又与旋转式风机相同。

为此，本实用新型提供一种穿轴结构的多联涡旋鼓风机，其包括：机架、机盖、并联安装的多联涡旋结构、位于相邻两联涡旋结构之间的中间隔段、以及贯穿多联涡旋结构和中间隔段安装的主轴，每联涡旋结构都包括静涡盘、与静涡盘基圆中心相距e的动涡盘、装设于动涡盘和主轴之间的偏心轴套和滚动轴承、以及位于动涡盘和中间隔段之间的动涡盘防自转结构，多联涡旋结构中每两联涡旋结构背靠背布置，两两偏心轴套的质心呈180°布置，其中，每联涡旋结构中动涡盘与静涡盘嵌套啮合，从而在它们之间由内到外形成数对月牙形的密封的容积腔，并且当偏心轴套随主轴旋转从而绕静涡盘中心作半径为e的圆周轨道运动时，偏心轴套带动动涡盘旋转使得这些容积腔相应地扩大、缩小以此实现气体的吸入、压缩和排气过程。

具体地，在上述每联涡旋结构中，容积腔从内到外依次包括第一容积腔、第二容积腔、第三容积腔，其中，第一容积腔设置成与上述静涡盘中心处设置的排气孔口相连通从而能够完成排气，第三容积腔设置成能够从外部吸气，并且能够在完成吸气后封闭以随着上述动涡盘的旋转而完成对气体的压缩。

进一步具体地，上述第三容积腔设置成与上述静涡盘上另外设置的吸气孔口相连通从而完成吸气，或与上述动涡盘和上述静涡盘之间的周边缝隙相连通从而完成吸气。

再进一步具体地，每个上述偏心轴套处设置一个配重盘，该配重盘的质心和与其对应的上述偏心轴套的质心在竖直方向上呈180°。

又进一步具体地，上述动涡盘防自转结构构成为分别可滑动地连接上述中间隔段和动涡盘的十字环。

又再进一步具体地，上述十字环在其相邻动涡盘的一侧具有呈180°分布的两个第一滑块，动涡盘上相应地设置有与该两个第一滑块可滑动连接的两个涡盘滑槽；十字环在其相邻中间隔段的另一侧具有与该两个第一滑块垂直布置的两个第二滑块，中间隔段上相应地设置有与该两个第二滑块可滑动连接的两个隔段滑槽。

还进一步具体地，上述滚动轴承为深沟球轴承。

本实用新型相对现有技术具有如下有益效果：

1）穿轴结构的涡旋式鼓风机，突破原有设计理念的瓶颈，解放思想，大胆创新，为新一代的鼓风机提供了理论支撑和设计依据；

2）由于穿轴结构的突破，可以设计成多联结构，相当于多个单级涡旋结构并联在一起，这样多个流量叠加即可得到大流量的涡旋鼓风机；

3）每两联之间背靠背布置，可以使轴向力几乎平衡，运转起来更加安全、稳定；

4）每两个偏心轴套的质心呈180°布置，运转时两个相邻的动涡盘产生的离心惯性力方向正好相反，从而径向力相互抵消，运转起来安全、稳定；

5）涡旋式鼓风机与市场上现有的鼓风机相比，效率可提高约20～30%，节能效果显著;

6) 配重盘质心和与其对应的偏心轴套质心呈180°，这样可以平衡两个离心惯性力产生的力偶，减少对主轴的损害,延长鼓风机使用寿命。

通过参考下面所描述的实施例，本实用新型的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。

附图说明：

本实用新型的结构以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1示意性地示出了根据本实用新型一个具体实施方式的穿轴结构的多联涡旋鼓风机的剖视图；

图2是图1所示穿轴结构的多联涡旋鼓风机的转子部件的结构示意图；

图3a是图1所示穿轴结构的多联涡旋鼓风机的动涡盘和静涡盘的一个轴向示意图，图中容积腔处于偏心轴套的质心转角θ为θ=0°时的状态；

图3b是图1所示穿轴结构的多联涡旋鼓风机的动涡盘和静涡盘的另一个轴向示意图，图中容积腔处于偏心轴套的质心转角θ为θ=90°时的状态；

图3c是图1所示穿轴结构的多联涡旋鼓风机的动涡盘和静涡盘的又一个轴向示意图，图中容积腔处于偏心轴套的质心转角θ为θ=180°时的状态；

图3d是是图1所示穿轴结构的多联涡旋鼓风机的动涡盘和静涡盘的再一个轴向示意图，图中容积腔处于偏心轴套的质心转角θ为θ=270°时的状态。

具体实施方式：

下面将结合附图描述本实用新型的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本实用新型的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本实用新型的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

应当注意到，在本文中，用于解释所揭露实施方式的各个部分的结构和/或动作的方向表示，诸如“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等等，并不是绝对的，而是相对的。当所揭露实施方式的各个部分位于图中所示位置时，这些表示是合适的。如果所揭露实施方式的位置或参照系改变，这些表示也要根据所揭露实施方式的位置或参照系的改变而发生改变。

如图1所示，根据本实用新型的一个具体实施方式的穿轴结构的多联涡旋鼓风机包括机架1、机盖（包括非驱端机盖21和驱动端机盖23）、主轴3、并联安装的四联涡旋结构、以及位于相邻两联涡旋结构之间的中间隔段5，其中，主轴3贯穿该四联涡旋结构和三个中间隔段5安装。

如图1至图3d所示,每联涡旋结构都包括静涡盘41、与静涡盘41的基圆中心相距e的动涡盘43、装设于动涡盘43和主轴3之间的偏心轴套45和滚动轴承47、以及位于动涡盘43和与该动涡盘43相邻的一个中间隔段5之间的动涡盘防自转结构。该动涡盘防自转结构构成为分别可滑动地连接该中间隔段5和动涡盘43的十字环49。十字环49一侧可滑动地连接于动涡盘43上，另一侧可滑动地连接于中间隔段5上，其可以防止动涡盘43自转。例如，十字环49可以在其相邻动涡盘43的一侧具有呈180°分布的两个第一滑块（图未示），动涡盘43上相应地设置有与该两个第一滑块可滑动连接的两个涡盘滑槽（图未示）；十字环49在其相邻中间隔段5的另一侧具有与上述两个第一滑块垂直布置的两个第二滑块（图未示，第二滑块和第一滑块构成十字状），中间隔段5上相应地设置有与该两个第二滑块可滑动连接的两个隔段滑槽（图未示）。这样，动涡盘43只能沿着固定轨迹运行，不能自转。

需要说明的是，中间隔段5除了用于安装十字环49之外，另一个作用是把两联涡旋结构中的动、静涡盘隔开。

如图1所示，并参考图2，在这四联涡旋结构中，每两联涡旋结构背靠背布置，具体是第一联涡旋结构和第二联涡旋结构背靠背布置，第三联涡旋结构和第四联涡旋结构背对背布置，它们的动涡盘43背对背通过十字环49与中间的中间隔段5连接；每两个偏心轴套45的质心呈180°布置，具体是第一联涡旋结构的偏心轴套45和第四联涡旋结构的偏心轴套45布置成质心呈180°，第二联涡旋结构的偏心轴套45和第三联涡旋结构的偏心轴套45布置成质心呈180°，即四联涡旋结构的中心两联涡旋结构的偏心轴套45的质心呈180°布置，然后向外展开，这样能够使质量平衡。在每一联涡旋结构中，动涡盘43与静涡盘41嵌套啮合，从而在它们之间由内到外形成三对月牙形的密封的容积腔6(上面有三个容积腔、下面有三个容积腔)，并且当偏心轴套45随主轴3旋转从而绕静涡盘41的中心作半径为e的圆周轨道运动时，偏心45带动动涡盘43旋转,使得这些容积腔6相应地扩大、缩小以此实现气体的吸入、压缩和排气过程。

如图3a至图3d所示，每联涡旋结构中的容积腔6从内到外依次包括第一容积腔61、第二容积腔62、第三容积腔63。其中，第一容积腔61设置成与静涡盘41中心处设置的排气孔口410相连通从而能够完成排气，第三容积腔63设置成能够从外部吸气，并且能够在完成吸气后封闭，以随着动涡盘43的旋转而完成对气体的压缩。第三容积腔63设置成与静涡盘41上设置的吸气孔口（图未示）相连通从而完成吸气，或与动涡盘43和静涡盘41的周边缝隙（图未示）相连通从而完成吸气。

需要说明的是，如图3a至图3d所示，动涡盘43与静涡盘41之间在每个瞬间都只有六条线接触，分成上述三个容积腔。当吸气结束的瞬间，其中有一条线使外界与内部分开，完成吸气，随着动涡盘43的运转，这条接触线逐渐往中心旋转，完成气体的压缩。

具体地，如图3a至图3d所示，在本实施方式中，动涡盘43中心绕静涡盘41的中心的转动角，也就是偏心轴套45的质心转角，用θ表示，单位为°，也表示阿基米德螺旋线转过的总角度。当质心转角θ=0°时，第三容积腔63刚好封闭，整个鼓风机的吸气过程结束，这时第三容积腔63中充入的气体所占据的空间即为吸气容积。随着质心转角θ的增大，月牙形的面积逐渐减小。当θ=360°时（与θ=0°时相同），第三容积腔63完成对气体的压缩过程，这时的容积腔6的容积就是第二容积腔62的最大封闭容积，即第二容积腔62充气终了时的容积，其轴向投影面积最大。第一容积腔61和第二容积腔62中气体容积变化规律与第三容积腔63中相同。

需要说明的是，第三容积腔63在压缩气体的同时，鼓风机的吸气过程也在进行。第一容积腔61和第二容积腔62并不存在吸气过程，只是在几何关系上按2π为一循环划分时，分割为不同的容积腔而已。需要指出的是，第一容积腔61中的气体并不受到压缩，其容积减少是一个等压过程，即排气过程。

如图3a至图3d所示，当θ从0°到90°、进而180°、再到270°，最后到360°（同图3a所示）时，第三容积腔63完成一个压缩和吸气的全过程，第二容积腔62完成一个等压的排气过程。

再如图1和图2所示，四联涡旋结构中每两联涡旋结构背靠背安装，即四组动涡盘43、静涡盘41中的每相邻两组动涡盘43和静涡盘41背靠背安装，轴向力几乎得到平衡，而且，四联涡旋结构的两端通过非驱端机盖21和驱动端机盖23支撑，使主轴3具有较好的刚度，并且，在非驱端机盖21和主轴3之间、以及驱动端机盖23和主轴3之间都设置有圆锥滚子轴承30。每一个动涡盘43与主轴3之间装一个偏心轴套45和两只滚动轴承47（在本实施方式中可以是深沟球轴承），每两个偏心轴套45的质心呈180°布置，从而运转时两个相邻的动涡盘43产生的离心惯性力方向正好相反，径向力相互抵消。每个偏心轴套45处设置一个配重盘48，配重盘48的质心和与其对应的偏心轴套45的质心呈180°，这样可以平衡两个离心惯性力产生的力偶，减少对主轴的损害。

下面简要介绍一下本实用新型的动作过程：在本实施方式中，如图1所示，电机（图未示，安装在图2中主轴3的右侧端）带动鼓风机的主轴3旋转，主轴3带动偏心轴套45旋转，动涡盘41的中心随偏心轴套45在半径为偏心距e的圆周上做周期性运动。同时，由于动涡盘43嵌套啮合静涡盘41，在动涡盘43转动的过程中，三对容积腔6进行周期性变化，对气体完成吸气——压缩——排气的过程。

本实用新型的穿轴结构的多联涡旋鼓风机的每联涡旋结构单独进气，然后出气，出气最后汇流到一起向外鼓出，每联涡旋结构出气压力相同，总出气流量为每联涡旋结构的流量的四倍。

本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露的或要求保护的技术特征的组合，以及明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本实用新型所涉及的技术领域内，并落入本实用新型权利要求的保护范围。