一种可逆式轴流水力风机的制作方法

本发明涉及水力风机领域，特别涉及一种可逆式轴流水力风机，是一种正向运行时可作风机用于抽风送风，抽烟排烟，反向运行时可作泵抽水的新型多功能装置。

背景技术：

日常消防或油船舰船上的危险区域需要消防灭火时，需将危险区域的危险气体或腔内的高温烟气抽出来，排放到大气中，以方便救援工作的进行。

目前市场上的排烟机根据动力源主要可分为以下四种：电动机、汽油机、柴油机和水力驱动。电动排烟机虽然能够承受高温下的作业，且电机容易启动，但无法在失去电源和易燃易爆场所中使用，难以提供高动力；以汽油机作动力源的排烟机重量较轻，也较为便携，但容易中发生汽油泄漏活在火灾现场中因高温缺氧导致熄火，并且驱动噪声大，运行过程中会产生有害的一氧化碳气体；以柴油机作动力源的排烟机通常为内置式点火，与汽油机相比，防爆性能好，但体型大而笨重，不利于需要经常移动的火场排烟。相比之下，水力风机具有较好的耐高温性能，可在高达的温度下工作，且不受闪点温度的影响。水力驱动可以充分利用消防管道水泵所具有的余压，不需要外接任何其它电力设备等驱动，100％节约能源，并且取消了电动机和减速机等减少了中间环节，从而大大减低了维修成本，水力驱动用完的水可回流至消防水箱或用作其它消防工作上，循环利用。

经检索，专利号为ZL 200620046396.4的一个实用新型公开了一种水力驱动排烟机，水轮机在压力水的反力驱动下旋转带动风机叶轮工作，达到送风排烟的目的，但低压水冲击下的效率不高，并且没有回水循环利用，一定程度上造成水资源的浪费；专利号为ZL200720071925.0的一个实用新型公开了一种水力排消烟装置，水轮机蜗壳上装有水雾喷头，可实现排烟消烟功能，防爆效果好，体积小，多工况运行性能较差，且不可逆转运行，只能作为排烟装置；专利号为ZL 200820060968.3的一个实用新型公开了一种可逆式高效轴流风机，可正向与逆向运行，但其采用电机驱动，只是专门针对地铁二合一环控集成系统对风机的要求而设计的。

经检索，目前尚无关于既可正向水力驱动抽风送风，又可逆向风力驱动抽水的可逆式轴流水力风机相关专利或文献的公开。

技术实现要素：

针对现有水力风机占据空间大，操作不便，功能单一，驱动噪声大，效率不高等缺陷，为方便抽除舱室内的浓烟、油气以及焊接产生的有害气体，同时实现设备的可移动性和高绝缘等级，并且考虑到失火可能带来的断电和具有爆炸性气体的情况，需要用到高防爆等级的产品，本发明提供了一种可逆式轴流水力风机。可用于企业车间，轮船，军舰，日常消防车等的辅助配置中。

本发明采用的技术方案是：

一种可逆式轴流水力风机，包括通风外筒体，水泵水轮机，Y型支撑架式轴承体，可逆式风机叶轮，公共转轴，总体采用卧式结构，

所述的水泵水轮机，Y型支撑架式轴承体，可逆式风机叶轮均位于通风外筒体内部，水泵水轮机固定于Y型支撑架式轴承体上，Y型支撑架式轴承体固定安装在通风外筒体内；

所述水泵水轮机与可逆式风机叶轮分别位于公共转轴两端并且通过公共转轴实现连接，水泵水轮机与可逆式风机叶轮由两个轴承径向约束，公共转轴的两端均由轴头螺母固定连接；

所述水泵水轮机包括水泵水轮机叶轮，蜗壳,弯管和径向导叶；所述水泵水轮机叶轮安装在公共转轴上，所述径向导叶安装在蜗壳内，所述蜗壳安装在Y型支撑架式轴承体上，所述弯管安装在蜗壳的左侧；压力水径向进出，这种结构对气流扰动较小，有利于减少气流的流动损失；

其中，所述可逆式风机叶轮与水泵水轮机叶轮同步转动；减少了传输扭矩的中间环节，整体传动效率得以极大提高。

所述的可逆式风机叶轮包括可调式风机叶片和轮毂，所述可调式风机叶片安装在轮毂上，轮毂安装在公共转轴上；

其中，可逆式风机叶轮能够在正向和反向风向工况下运行；

通过水力风机的正向和逆向运行，具有水力驱动抽风、送风；风力驱动抽送液体等功能。

所述水力风机由通风外筒体形成风道，风道横向布置，通风外筒体两端进出口处设计成喇叭口，起到一定的集流作用，从而减少气流进入风筒时产生的漩涡损失。

所述的通风外筒体两端的进出口分别装有一个过滤的网罩a、网罩b,所述网罩a和网罩b均由小螺钉固定于通风外筒体两端，可防止大块杂物吸入机内，起到保护叶轮的作用。

所述水泵水轮机叶轮上开有数个平衡孔，以平衡轴向力。

所述水泵水轮机叶轮与Y型支撑架式轴承体之间装有单端面耐腐蚀机械密封，避免高压水流对轴承的冲击，同时耐腐蚀的机封可适应于海水等介质的抽送；

所述可调式风机叶片调整的角度范围为0°～40°，叶片数为6～8枚；

所述Y型支撑架式轴承体与外筒体通过螺栓进行连接。

所述蜗壳和Y型支撑架式轴承体通过螺钉固定连接。

所述的通风外筒体上焊有两个脚支撑架，脚支撑架上装有具有自锁功能的万向轮，

所述每个脚支撑架上装有两个万向轮；以实现水力风机的随时移动调整，机动性强。

还包括提扣，所述提扣焊接在通风外筒体上方或与外筒体铸造为一体。

本发明的工作原理：

A.正向运行(水力风机用作风机)：将消防管道或其它管道内的有压水接入水泵水轮机进出口a，压能转换为水泵水轮机叶轮的机械能通过公共转动轴带动风机叶轮转动(即水泵水轮机在水轮机工况内运行，有压水从水泵水轮机进出口a径向流入，对水泵水轮机叶轮做功后流经弯管由水泵水轮机进出口b径向流出)，风机叶轮抽风，从筒体进出口a被吸入，由筒体进出口b流出。

B.逆向运行(水力风机用作泵)：将水力风机放置于舰船等有压风口处，让筒体进出口b正对来流方向，风从筒体进出口b流入，由筒体进出口a流出，有压风力带动风机叶轮转动从而带动公共转动轴上的水泵水轮机工作，水泵水轮机作为泵在泵工况内运行实现抽水功能，水由水泵水轮机进出口b吸入，由水泵水轮机进出口a压出。

其中，无论是在泵工况或是风机工况，在运行可逆式轴流水力风机时，还可以根据运行时来流实际情况及风压级的大小以及方向，对可调式风机叶片进行角度调节，使风机叶轮处于最佳叶片安放角内，以实现可逆式轴流水力风机更高效平稳地运行。

本发明的有益效果是：

(1)本发明实现了水力风机的正向和逆向运行，具有水力驱动抽风，送风，风力驱动抽送液体等功能。

(2)正向运行时采用水力驱动替代电力或汽油柴油驱动，总机质轻、便携，可随时随地实现工作，适应性强；正向运行所需的冲击水压低，只需0.2-1.2MPa的压力本发明中的可逆式水力风机即可工作，抽吸抽送的风量大，可达3500m³/h，风速均匀；

(3)逆向运行时，可用于轮船，军舰等合适的有压风区利用风力驱动进行海水等液体抽送；能在多工况点运行，运行可靠；

(4)本发明的可逆式轴流水力风机结构简单，体型小，重量轻，便携，易拆装，维护保养方便。整机结构布置合理，可操作性强，运行平稳可靠，振动小，噪声低，可为油船，化学物品船或军舰配备，适用于舰船，地下建筑，地铁隧道，工矿企业等场合。

附图说明

图1为本发明可逆式轴流水力风机一个实施例的结构总装图；

图2为本发明可逆式轴流水力风机一个实施例的结构左视图。

附图标记说明：

1.通风外筒体；2.水泵水轮机；3.Y型支撑架式轴承体；4.可逆式风机叶轮；5.水泵水轮机叶轮；6.蜗壳；7.螺栓；8.提扣；9.可调式风机叶片；10.网罩a；11.网罩b；12.公共转轴；13.轴承；14.脚支撑架；15.万向轮；16.单端面耐腐蚀机械密封；17.螺钉；18小螺钉；19.筒体进出口a；20.筒体进出口b；21.水泵水轮机进出口a；22.水泵水轮机进出口b；23.弯管；24.轮毂；25.径向导叶。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行介绍。

如图1和图2所示，本发明中的一种可逆式轴流水力风机，总体采用卧式结构，主要由通风外筒体1，水泵水轮机2，Y型支撑架式轴承体3，可逆式风机叶轮4，公共转轴12等组成，所述的水泵水轮机2，Y型支撑架式轴承体3，可逆式风机叶轮4均位于通风外筒体1内部，水泵水轮机2固定于Y型支撑架式轴承体3上，Y型支撑架式轴承体3固定安装在通风外筒体1内；

所述水泵水轮机2与可逆式风机叶轮4分别位于公共转轴12两端并且通过公共转轴12实现连接，水泵水轮机2与可逆式风机叶轮4由两个轴承13径向约束，公共转轴12的两端均由轴头螺母实现轴向位移约束；

所述水泵水轮机2包括水泵水轮机叶轮5，蜗壳6,弯管23和径向导叶25；所述水泵水轮机叶轮5安装在公共转轴12上，所述径向导叶25位于在蜗壳6内，所述蜗壳6安装在Y型支撑架式轴承体3上，所述弯管23安装在蜗壳6的左侧以实现压力水径向进出，这种结构对气流扰动较小，有利于减少气流的流动损失；

其中，所述可逆式风机叶轮4与水泵水轮机叶轮5同步转动；减少了传输扭矩的中间环节，整体传动效率得以极大提高。

所述的可逆式风机叶轮4包括可调式风机叶片9和轮毂24，所述可调式风机叶片9安装在轮毂24上，轮毂24安装在公共转轴12上；

其中，可逆式风机叶轮4能够在正向和反向风向工况下运行；

通过水力风机的正向和逆向运行，具有水力驱动抽风、送风；风力驱动抽送液体等功能。

所述水力风机由通风外筒体1形成风道，风道横向布置，通风外筒体1两端进出口处设计成喇叭口，起到一定的集流作用，从而减少气流进入风筒时产生的漩涡损失。

所述的通风外筒体1两端的进出口分别装有一个过滤的网罩a10、网罩b11,所述网罩a10和网罩b11均由小螺钉18固定于通风外筒体1两端，可防止大块杂物吸入机内，起到保护叶轮的作用。

所述水泵水轮机叶轮5上开有数个平衡孔，以平衡轴向力。

所述水泵水轮机叶轮5与Y型支撑架式轴承体3之间装有单端面耐腐蚀机械密封16，避免高压水流对轴承13的冲击，同时耐腐蚀的机封可适应于海水等介质的抽送；

所述可调式风机叶片9调整的角度范围为0°～40°，本实施例中风机叶片数为6枚；

所述Y型支撑架式轴承体3与外筒体1通过螺栓7进行连接。

所述蜗壳6和Y型支撑架式轴承体3通过螺钉17固定连接。

所述的通风外筒体1上焊有两个脚支撑架14，脚支撑架14上装有万向轮15，

所述每个脚支撑架14上装有两个万向轮15；以实现水力风机的随时移动调整，机动性强。

还包括提扣8，所述提扣8焊接在通风外筒体1上方或与外筒体1铸造为一体。

A.正向运行(水力风机用作风机)：将消防管道或其它管道内的有压水接入水泵水轮机进出口a21，压能转换为水泵水轮机叶轮5的机械能通过公共转动轴12带动风机叶轮4转动(即水泵水轮机在水轮机工况内运行，有压水从水泵水轮机进出口a21径向流入，对水泵水轮机叶轮5做功后流经弯管23由水泵水轮机进出口b22径向流出)，风机叶轮4抽风，从筒体进出口a19被吸入，由筒体进出口b20流出。

B.逆向运行(水力风机用作泵)：将水力风机放置于舰船等有压风口处，让筒体进出口b20正对来流方向，风从筒体进出口b20流入，由筒体进出口a19流出，有压风力带动风机叶轮4转动从而带动公共转动轴12上的水泵水轮机2工作，水泵水轮机2作为泵在泵工况内运行实现抽水功能，水由水泵水轮机进出口b22吸入，由水泵水轮机进出口a21压出。

其中，无论是在泵工况或是风机工况，在运行可逆式轴流水力风机时，还可以根据运行时来流实际情况及风压级的大小以及方向，对可调式风机叶片9进行角度调节，使风机叶轮处于最佳叶片安放角内，以实现可逆式轴流水力风机更高效平稳地运行。

本发明的保护范围不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其它实施例和变形例。