轴流式液体中继增压高压风机的制作方法

本发明涉及风机，是一种轴流式液体中继增压高压风机。

背景技术：

高压风机广泛应用于工业生产中。目前广泛使用的高压风机主要有罗茨风机，压力范围在0.01-0.1mpa左右，轴流风机、离心风机及高速离心高压风机等也被较多领域使用，这些风机的压力一般在0.01～0.2mpa之间。上述风机虽各有优点，但在实际使用中发现，有些风机造价较高，给使用者带来较高的生产成本，另外，有些结构的风机效率低，能耗大，或者工作噪音大，维护费用高，需要经常更换配件润滑油等，特别是高速离心高压风机，使用的高速电机造价是普通电机的10倍以上，为使用者带来较大的成本和使用负担等。

发明目的

本发明的目的是提供轴流式液体中继增压高压风机，使其具有结构简单、制造成本低，效率高等优点。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种轴流式液体中继增压高压风机，包括壳体，壳体内为空腔，壳体下部是敞口，壳体顶部封闭，壳体中部安装风机叶轮，风机叶轮上部的空腔是液体腔室，液体腔室上端至壳体顶部是气体腔室，液体腔室与气体腔室连通，风机叶轮下部的壳体部分是进风道，壳体底部与进风支架连接，壳体外部的上端安装出风管，壳体外部、液体腔室上部安装进液管，壳体外部、液体腔室下部安装排液管，风机叶轮通过连接件与电机连接。

所述电机安装在壳体下部的风道内，电机安装在支架上，支架与壳体内壁连接。

所述电机安装在壳体外部上端，电机输出轴与传动轴一端连接，传动轴另一端穿过气体腔室及液体腔室与风机叶轮连接，轴承座支架安装在风机叶轮上方的壳体内，并与壳体内壁连接，轴承座安装在轴承座支架上。

所述壳体外壁安装液位显示传感器和压力显示传感器。

所述液体腔室高度是h1，液体腔室高度h1是风机叶轮底端面与壳体最顶部距离h的1/3～3/4。

所述液体腔室与气体腔室的容积比是1：0.5～1.8。

所述壳体是分体式结构，壳体下部进风部分h2是喇叭筒形状，壳体的喇叭筒形状上部是等径的圆筒状，壳体的下部与上部采用法兰连接。

所述风机叶轮有一个轮毂，轮毂上开设轴孔，轮毂周面上安装均匀分布的叶片，叶片的表面为曲面。

所述风机叶轮有轮毂，叶轮外周设置围带，轮毂上开设轴孔，轮毂与围带间安装均匀分布叶片，叶片的表面为曲面。

所述风机叶轮通过换向器与传动轴一端连接，传动轴另一端穿过壳体下部进风部分的侧壁通过连轴器与电机连接，电机位于壳体一侧，换向器位于壳体进风道内、安装在与壳体内壁连接的支架上，并通过输出轴与风机叶轮连接。

本发明的优点在于：全部结构部件少，使制造成本大幅降低，工作效率达到85％左右，工作噪音较低，维护费用低，各部件的使用寿命长，只需要使用普通电机即可完成本发明所需动力，出风压力最高达到0.1mpa左右。本发明还具有运转性能稳定，生产安装性好，使用寿命长等优点。

附图说明

附图1是本发明实施例之一结构示意图；附图2是图1的侧视结构示意图；附图3是图2中a-a剖视结构示意图；附图4是本发明实施例之二侧视结构示意图；附图5是图4中b-b剖视结构示意图；附图6是本发明实施例之三侧视结构示意图；附图7是图6中c-c剖视结构示意图；附图8是本发明所述高压风机中使用的叶轮结构之一示意图；附图9是本发明所述高压风机中使用的叶轮结构之二示意图。

具体实施方式

对照附图对本发明做进一步说明。

本发明所述的轴流式液体中继增压高压风机包括壳体1，壳体1内为空腔，壳体1下部是敞口，壳体1顶部封闭，壳体1中部安装风机叶轮5，风机叶轮5上部的空腔是液体腔室10，液体腔室10上端至壳体1顶部是气体腔室11，液体腔室10与气体腔室11连通，风机叶轮5下部的壳体部分是进风道，壳体1底部与进风支架9连接，壳体1外部的上端安装出风管15，壳体1外部、液体腔室10上部安装进液管7，壳体1外部、液体腔室10下部安装排液管8，风机叶轮5通过连接件与电机2连接。本发明所述的液体腔室10装载液体或液气混合态的液体，气体腔室11内储存气体或压缩气体。上述结构中，电机启动后，液体腔室10注入液体，风机叶轮浸在液体内，当风机叶轮高速旋转后，液体流入风机叶轮5的流体通道，在通道中与吸入的空气卷裹混合在一起被风机叶轮推出，由于气体密度小，从而导致气体上浮，并聚集在气体腔室11形成压缩气体，当达到设定压力后，由出气管排出供给用气负荷。

本发明设置的液体腔室高度h1是风机叶轮5底端面与壳体1最顶部距离h的1/3～3/4。液体腔室高度h1是风机叶轮5底端面与壳体1最顶端距离h的1/3、3/4、2/4或2/3等，以液体腔室10的液体在风机叶轮全速旋转时液体表面平稳，不飞溅为设计参考依据。

本发明进一步的方案是：液体腔室10与气体腔室11的体积比是1：0.5～1.8。当液体腔室内的液体与气体腔室内的气体达到上述优选体积比时，能在保证本发明性能的情况下尽量减小体积和制造成本。

本发明提供的优先方案是：壳体1是分体式结构，壳体1下部进风部分h2是喇叭筒形状，壳体1的喇叭筒形状上部是等径的圆筒状，壳体1的下部与上部采用法兰连接。这种方案可保证充足的进风量，并使各部件的制造、安装更便捷，进一步提高使用维护的方便性。

本发明更进一步方案是：所述电机2安装在壳体1下部的风道内，电机2安装在支架3上，支架3与壳体1内壁连接。该方案可使电机与风机叶轮直接连接，结构紧凑，安装方便，造价进一步降低。

本发明所述电机2安装在壳体1外部上端，电机2输出轴与传动轴12一端连接，传动轴12另一端穿过气体腔室11及液体腔室10与风机叶轮5连接，轴承座支架13安装在风机叶轮5上方的壳体1内，并与壳体1内壁连接，轴承座14安装在轴承座支架13上。这种方案中的电机可以选择普通电机，成本低，安装及维护方便。所述方案中，传动轴与壳体间需采用严格密封，也可直接将电机与壳体做成全封闭结构，电机采用间接换热风冷或水冷散热方式。

本发明所述风机叶轮5通过换向器17与传动轴12一端连接，传动轴12另一端穿过壳体1下部进风部分的侧壁通过连轴器与电机2连接，电机2位于壳体1一侧，换向器17位于壳体1进风道内通过输出轴与风机叶轮5连接。这种卧式安装的电机可更好的解决电机的防水散热问题。将进风支架和电机底座固定在底盘16上，还可进一步降低高压风机运转中产生的振动，进一步降低噪音。

本发明所述风机叶轮5优选轴流式结构，也可选择斜流或混流式等结构。

本发明所述结构中的风机叶轮5，在所需压力较低，较低转速时，可采用图8所示结构，即风机叶轮5有一个轮毂20，轮毂20上开设轴孔18，轮毂20周面上安装均匀分布的叶片19，叶片19的表面为曲面。

当风机叶轮转速较高，所需输出压力较大时，可选用图9所示结构，即风机叶轮5有轮毂20，叶轮5外周设置围带21，轮毂20上开设轴孔18，轮毂20与围带21间安装均匀分布叶片19，叶片19的表面为曲面。

所述风机叶轮5结构中，叶片或围带21的外圆纵向切面边线与轴孔中心线夹角向上扩散，使风机叶轮5转动时，液体或气体在离心力作用下向其外圆运动时在壳体1内壁向上倾斜的面上产生向上的分力，防止液体或气体在风机叶轮与壳体间的间隙处产生回流降低风机效率。

本发明的结构还特别适合用于曝气池污水处理，通过进排液管连接污水循环管道，设备内和曝气池内两方面给曝气污水增氧。

本发明工作时，先启动电机带动风机叶轮5转动，当风机叶轮转速达到额定转速后，通过进液管7向液体腔室10充入液体，此时，叶轮转速达到较高速度，液体直至达到设定高度，以液体表面相对平稳，不发生液体飞溅为准。此时，风机叶轮5浸于液体内。风机叶轮高速旋转，液体流入风机叶轮流体通道，与吸入的空气卷裹混合后被叶轮推出。此时，风机叶轮通道中的流体呈现气液两相混合态。被叶轮推出的气液两相混合态流体在叶轮上部形成圆形旋涡，圆环漩涡内的气体呈气泡状与液体混合在一起，由于气体密度小于液体密度，因而圆环旋涡的气泡上浮并与液体逐渐分离，最终上浮到气体腔室11内，形成压缩气体。压缩气体充满气体腔室11，当达到设定压力后由出风管15排出。当气液两相流上浮时，液体腔室10内与气体分离的液体于气液混合层中心区域向下流动，填补因液气混合流上升留下的空间并流入风机叶轮流体通道内，液气重复上述运动过程完成一个循环。风机叶轮连续旋转，液气重复上述运动过程，空气被连续吸入并聚集在壳体的气体腔室11内，液体在液体腔室10内连续的通过风机叶轮的旋转与空气混合、推出、分离，使气体腔室11内压力逐渐增加成高压气体，气体压力达到设定值时，由出风管15排出。

本发明所述实施例及所述工作原理使用的液体是水。

本发明所述液体腔室10内的液体当风机叶轮全速旋转后的极短时间内，叶轮流体通道及叶轮周边即形成液气混合态流体，也可称液气混合层，这个液气混合层以旋涡柱状呈现在液体腔室内。由于液体密度要比气体密度大得多始终在腔体下部且有较大的厚度，成为自然的液体密封，隔挡高压气体下行。

本发明所述工作过程中气体压力逐渐增大时，液体腔室内的液气混合层的流体压力同步增加，风机叶轮的旋转阻力增加，电机输出功率同步增加，无论通过调整电机负荷来调整风机叶轮转速调节出气负荷，还是通过出气负荷来调整电机转速来调节电机负荷，都可以通过压力显示传感器及其连接的控制器来实现。压力显示传感器和液位显示传感器均预留了信号接口，便于自动化控制。