一种采用气体轴承的低振动低噪声离心风机的制作方法

1.本发明涉及风机技术领域，尤其是一种采用气体轴承的低振动低噪声离心风机。


背景技术：

2.离心风机是一种量大面广的机械设备，在能源动力、石油化工、冶金等工业领域和军工各类舰船中得到广泛的应用。对于各类舰船通风空调系统，对离心风机最主要的技术指标要求就是振动和噪声小。离心风机的叶轮是旋转部件，偏心引起的旋转离心力以及气流力将使叶轮产生振动，风机机壳属于薄壁容器结构，气体的流动与机壳壁面相互作用形成的压力脉动将使机壳产生较大的振动并辐射噪声，影响人员的工作和休息、降低设备使用寿命，振动传递至设备安装底脚将会影响舰船的声隐身性。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种采用气体轴承的低振动低噪声离心风机，具备低振动、低噪声的特点。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：
5.一种采用气体轴承的低振动低噪声离心风机，包括叶轮、机壳、电机、底座；电机的转轴与叶轮相连，叶轮位于机壳内，机壳与电机的外壳相连，电机的机脚与底座相连接，其特征在于，所述叶轮采用闭式结构，且包括均布交错排列的长叶片和短叶片；所述机壳的压板和蜗壳之间以及前盖板和集流器之间形成了两个环形空腔；所述环形空腔中填充阻尼材料或吸声材料；所述电机中采用气体轴承；所述底座包括彼此相连接的上底座和下底座；其中，上底座与电机的机脚相连接，上底座中设有阻尼板；下底座的内部开设有若干个底座空腔，所述底座空腔中填充阻尼材料。
6.优选的，所述电机中的径向轴承和推力轴承均采用气体轴承，其中，径向轴承用于将电机的转轴悬浮；推力轴承用于限制电机的转轴在旋转时的轴向窜动。
7.优选的，所述上底座由若干层阻尼单元构成，阻尼单元由垫板和位于垫板底部的阻尼板构成；底层阻尼单元的阻尼板与下底座的上盖板相连接；顶层阻尼单元的垫板与电机的机脚通过第一螺栓相连接；所述上底座和下底座通过第二螺栓连接，且下底座至少与上底座中的部分阻尼单元相固定连接。
8.优选的，所述阻尼板采用橡胶垫。
9.优选的，所述阻尼材料采用陶瓷颗粒。
10.优选的，所述吸声材料采用吸音棉。
11.优选的，所述长叶片和短叶片之间长度比为2:1。
12.优选的，长叶片和短叶片的出口直径相同，短叶片进口直径为长叶片进口直径的1.5倍。
13.本发明的优点在于：
14.(1)本发明通过降低振动噪声源，阻断振动和噪声传递路径，从而达到低振动噪声
的效果。
15.(2)本发明的叶轮采用闭式结构，提高叶轮效率。叶轮采用长短叶片，将叶片进口的区域分成两块，减小气流进入叶片所产生的气流脉动，从而降低气流噪声。另外，在叶轮的进口端、出口端分别进行局部强化处理，提升整体结构强度和刚性，从而减小叶轮自身产生的振动。
16.(3)本发明可以在机壳的环形空腔内填充阻尼材料，从而减小机壳所产生的振动；也可以在环形空腔内填充吸声材料，从而减小机壳表面的辐射噪声。
17.(4)叶轮旋转偏心引起的旋转离心力以及气流力会导致叶轮产生振动，但本发明采用气体轴承，使得转轴和叶轮构成的整个转子处于悬浮状态，由于整个转子是悬浮状态，因此叶轮产生振动无法传递至电机和机壳部位，更无法通过底座传递到地面或其他基础。对于离心风机而言，机脚振动是重要的指标，通过采用气体轴承，完全切断叶轮振动传递到机脚的路径，使地脚振动大大降低。
18.(5)本发明的电机采用气体轴承，在旋转时候转子与轴承不接触，减少了金属接触摩擦所引起的噪声，因此转子部分的机械噪声也会降低很多。
19.(6)本发明的风机底座采用专门设计的底座，上底座由若干层阻尼单元构成，下底座内部设有若干个底座空腔填充阻尼材料。阻尼板的存在，使得上、下底座之间为柔性连接，没有刚性连接，由于上、下底座之间没有刚性连接，风机的振动只能通过阻尼板传递，阻尼板本身具备减振功能，因此绝大部分风机振动被阻尼板吸收，剩余部分的风机振动又被下底座中填充的阻尼材料吸收，使得传递到底座底部的振动被大幅削弱。
附图说明
20.图1为本发明的一种采用气体轴承的低振动低噪声离心风机的结构图。
21.图2为本发明的叶轮结构图。
22.图3为本发明的机壳结构图。
23.图4为本发明的电机结构图。
24.图5为本发明的底座结构图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.由图1所示，离心风机主要由叶轮1、机壳2、电机3、底座4组成，其中，电机3的转轴32与叶轮1相连，带动叶轮1转动，叶轮1位于机壳2内，机壳2通过法兰与电机3相连，电机3机脚通过螺栓与底座4相连，底座4通过螺栓与地面或其他基础相连，机组的噪声主要通过电机3和机壳2的外表面辐射到周围，机组的振动通过底座4的底面传递到地面。
27.本发明的一种采用气体轴承的低振动低噪声离心风机，通过对现有的离心风机做出结构改进，从而实现减振降噪效果，具体如下所示：
28.由图2所示，本发明的叶轮1采用闭式结构，提高叶轮效率。在叶轮1的进口端13、出
口端14分别进行局部强化处理，即在进出口处局部加大前盘厚度，使进出口形成两个圆环，提升整体结构强度和刚性，从而减小叶轮自身产生的振动。叶轮1采用长短叶片，即包括长叶片11和短叶片12，长叶片11和短叶片12之间长度比为2：1，长短叶片的数量均为9个，长叶片11和短叶片12均布交错排列设置在叶轮1的前轮盘和后轮盘之间，长叶片11和短叶片12的出口直径相同，短叶片12进口直径为长叶片11的进口直径1.5倍。
29.气流进入叶轮时，由于叶片有厚度，气流会撞击在叶片进口边缘上，从而引起气流脉动，如果没有短叶片，会导致叶轮进出口空间骤降，从而引起较大的气流脉动。但由于存在长短叶片，使气流进入叶轮时空间减少的过程分为两部分，即长叶片进口和短叶片进口，所以气流脉动较少，噪音小。本发明将叶片进口的区域分成两块，减小气流进入叶片所产生的气流脉动，从而降低气流噪声。
30.由图3所示，本发明的机壳2包括压板21、蜗壳22、集流器23、前盖板24，在压板21和蜗壳22之间，以及前盖板24和集流器23之间形成了两个环形空腔，即第一环形空腔25和第二环形空腔26。环形空腔内可以填充阻尼材料，来减小机壳2所产生的振动；环形空腔内也可以填充吸声材料，减小机壳2表面的辐射噪声。吸声材料可采用吸音棉，阻尼材料可采用陶瓷颗粒。
31.由图4所示，本发明的电机3采用气体轴承31，其中，径向轴承和推力轴承均采用气体轴承31，径向轴承用于将电机3的转轴32悬浮；推力轴承用于限制电机3的转轴32在旋转时的轴向窜动。在旋转的时候，转轴32和叶轮1构成的整个转子处于悬浮状态。由于叶轮1旋转偏心引起的旋转离心力以及气流力会导致叶轮1产生振动，但由于本发明的整个转子是悬浮状态，因此叶轮1产生振动无法传递至电机3和机壳2部位，更无法通过底座4传递到地面或其他基础。对于离心风机而言，机脚振动是重要的指标，通过采用气体轴承31，完全切断叶轮1振动传递到机脚的路径，使地脚振动大大降低。
32.另外，采用气体轴承31，在旋转时候转子与轴承不接触，也就减少了金属接触摩擦所引起的噪声，因此转子部分的机械噪声也会降低很多。
33.由图5所示，本发明的风机底座采用专门设计的底座4，底座4分为上底座41和下底座42两部分。上底座41由若干层阻尼单元构成，阻尼单元由垫板412和位于垫板底部的阻尼板411构成；底层阻尼单元的阻尼板411与下底座42的上盖板相连接；顶层阻尼单元的垫板412与电机机脚通过第一螺栓43相连接；上底座41和下底座42通过第二螺栓44连接，且下底座42至少与上底座41中的部分阻尼单元相固定连接；由于阻尼板的存在，使得上、下底座之间为柔性连接，没有刚性连接；下底座42内部有若干个底座空腔421，底座空腔421内填充阻尼材料。阻尼材料可采用陶瓷颗粒。
34.由于上、下底座之间没有刚性连接，风机3的振动只能通过阻尼板411传递，阻尼板411采用本身具备减振功能的橡胶垫，因此绝大部分风机振动被阻尼板411吸收，剩余部分又被下底座42中填充的阻尼材料吸收，传递到底座底部的振动被大幅削弱。
35.本发明通过对现有的离心风机做出结构改进后，本发明离心风机相较于传统同性能风机的振动值和噪声值大幅下降，下表1列出了相同流量压力的传统风机与本发明风机的数据对比，从数据对比来看，本发明离心风机的噪声值下降15.4db(a)，振动烈度下降1mm/s，机脚加速度下降25.55db。
36.表1
37.风机类型传统离心风机本发明低振动低噪声风机流量(m3/h)800800静压升(pa)≥6000≥6000噪声(db(a))74.058.6振动烈度(mm/s)1.20.2机脚加速度(db)122.65(10hz-8khz)97.1(10hz-8khz)
38.以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。