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一种即时调节导叶安装角的机械装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种即时调节导叶安装角的机械装置。目的是提供的装置应能在不同工况下即时发挥最佳性能，并具有调节省力方便的特点。技术方案是：一种即时调节导叶安装角的机械装置，包括位于机匣上游且与机匣同轴线布置在风机机壳内的导叶轮毂、绕圆周均布在导叶轮毂外圆周面的若干个导叶叶片；其特征在于所述若干个导叶叶片分别可转动地铰接在导叶轮毂外圆周面上，另有一调节机构驱动并控制导叶叶片的转动角度；所述调节机构包括一可沿风机机壳轴线移动且侧棱数量与导叶叶片数量相同的棱柱调节轴、将棱柱调节轴的移动转换为导叶叶片绕铰接轴线转动的槽块配合结构以及对棱柱调节轴施加轴向推力的调节电机。

Description

一种即时调节导叶安装角的机械装置
技术领域
本发明属于流体控制技术领域，尤其涉及一种即时调节导叶安装角的机械装置。
背景技术
旋转机械广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。以轴流风机为例，对于小轮毂或功率不大的风机，常常采用一个叶轮而不再设置导叶。这种方案因结构简单、制造方便，所以应用较广。在一些要求较高的场合，还需要在轴流风机上安装导叶，以提高风机的整体性能。其中，前导叶使气流在进入叶轮前产生负预旋，可改变风量、风压、提高风机的调节效率；后导叶把经叶轮流出的气流方向旋回轴向，同时将偏转气流的动能转变为静压能，显著提高静压效率，改善风机的运转使用性能。
在实际应用中，导叶通常在安装前就已将叶片焊死在轮毂上，其安装角由旋转机械在标准工况下运行时的最佳安装角确定。但是，旋转机械往往需要在不同工况下工作，这就使得已经固定的导叶安装角可能并非最佳值。如果想改变导叶安装角，通常需要停机并替换上安装角相匹配的导叶，这样做不仅费时费力，经常如此，对机械本身也是一种耗损。
因此，迫切需要设计一种即时调节导叶安装角的机械装置，以实现在不同工况下，都能即时达到旋转机械最佳效率的目的。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种即时调节导叶安装角的机械装置，该装置应能在不同工况下即时发挥最佳性能，并具有调节省力方便的特点。
本发明提供的技术方案是：一种即时调节导叶安装角的机械装置，包括位于机匣上游且与机匣同轴线布置在风机机壳内的导叶轮毂、绕圆周均布在导叶轮毂外圆周面的若干个导叶叶片；其特征在于所述若干个导叶叶片分别可转动地铰接在导叶轮毂外圆周面上，另有一调节机构驱动并控制导叶叶片的转动角度；
所述调节机构包括一可沿风机机壳轴线移动且侧棱数量与导叶叶片数量相同的棱柱调节轴、将棱柱调节轴的移动转换为导叶叶片绕铰接轴线转动的槽块配合结构以及对棱柱调节轴施加轴向推力的调节电机。
所述棱柱调节轴通过一平移结构定位在导叶轮毂内腔；该平移结构包括布置在导叶轮毂内腔且平行于风机机壳轴线的若干个滑动支杆以及开设在棱柱调节轴右端且与所述滑动支杆一一配合的滑孔。
所述槽块配合结构中：与导叶叶片连为一体的导叶铰接轴穿过导叶轮毂并伸入导叶轮毂内腔后与一滑套固定，与该滑套滑动配合的滑杆还铰接一滑块；所述棱柱调节轴的每个侧面均制有一与侧棱的长度方向成斜角且与所述滑块可滑动地嵌合的直滑槽。
所述调节电机通过一螺杆机构对棱柱调节轴施加轴向推力；该螺杆机构包括制作在棱柱调节轴左端的螺孔以及固定在调节电机输出轴上且与螺孔配合的螺杆。
所述导叶轮毂的内腔右侧端面还固定一侧棱数量与导叶叶片数量相同的棱柱套筒；棱柱套筒的右侧端面制作有若干个利于滑动支杆穿越的穿孔，每个侧面还分别制作一与侧棱长度方向垂直的长滑槽，所述滑块穿过所述的长滑槽后再嵌入所述的直滑槽。
所述导叶铰接轴轴线垂直并相交于风机机壳轴线。
所述若干个导叶叶片的导叶铰接轴轴线均位于同一个垂直于风机机壳轴线的平面。
所述的导叶轮毂通过导叶支架固定在风机机壳内。
本发明的工作原理如下(参见图1)：
接通电源，轴流风机的叶轮9开始转动；根据工况的变化控制调节电机2转动，即驱动其输出轴上固定的螺杆10，螺杆10与棱柱调节轴11进风端(左端)的内螺纹孔相啮合，使棱柱调节轴11在4根滑动支杆17上轴向滑动；与滑杆铰接的滑块15则受到棱柱调节轴11侧面的直滑槽和棱柱套筒18侧面的长滑槽的约束，同时沿着直滑槽和长滑槽滑动；结果，滑杆被带动着与滑套进行滑动配合，同时又带动滑套绕导叶铰接轴轴线摆动，开始对与滑套固定的导叶叶片5的安装角进行调节。当达到轴流风机在该工况下的最高效率时，控制调节电机2停止转动，从而实现了即时调节导叶安装角的目的。
本发明的有益效果是：
由于能够按照需要对导叶安装角进行调节，从而改变风量、风压、提高了风机的静压效率，使其在不同工况下即时发挥最佳性能，因而显著改善了风机的运转使用性能，提高了风机的工作效率；而且调节时只需启用调节电机即可，不但调节省力方便，还能确保调节精度，满足了广大用户的需要。
附图说明
图1是本发明的安装位置示意图。
图2是本发明的剖视结构示意图(移除部分导叶轮毂和部分棱柱套筒后的视图)。
图3是本发明中滑动支杆与棱柱套筒与导叶轮毂的连接关系示意图(移除调节电机、导叶叶片以及棱柱调节轴)的立体结构示意图(移除部分导叶轮毂和部分棱柱套筒后的视图)。
图4是本发明棱柱调节轴的立体结构示意图之一。
图5是本发明棱柱调节轴的立体结构示意图之二。
图6是本发明棱柱套筒的立体结构示意图。
图7是本发明导叶调节的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所述实施例(配套以轴流风机)对本发明作进一步说明。
如图1-图2所示，一种即时调节导叶安装角的机械装置，包括风机机壳1、调节电机2、导叶轮毂3、导叶支架4、导叶叶片5、转子电机6、机匣7、机匣支架8、叶轮9、螺杆10、棱柱调节轴11、导叶铰接轴12、销轴13、滑杆14、滑块15、滑套16、滑动支杆17和棱柱套筒18。
图中：机匣7通过机匣支架8固定在风机机壳1内部导叶轮毂3的下游(出风端)，保证叶轮9与风机流道同轴；转子电机6安装在机匣7内；转子电机6的输出轴与叶轮9的轮毂相连接，控制叶轮9的转动；装有导叶叶片5的导叶轮毂3安装在叶轮的上游(进风端)。以上是轴流风机的常规结构。
本发明的改进是：所述若干个导叶叶片分别可转动地定位在导叶轮毂外圆周面上，并由一调节机构驱动并控制导叶叶片的转动角度。
所述调节机构包括一可沿风机机壳轴线移动的棱柱调节轴11、将棱柱调节轴的移动转换为导叶叶片绕铰接轴线转动的槽块配合结构以及对棱柱调节轴施加轴向推力的调节电机2。
导叶轮毂3通过导叶支架4固定在风机机壳1内部，保证导叶轮毂3与风机流道同轴；调节电机固定在导叶轮毂3进风端的外侧；调节电机的输出轴连接螺杆10。
如图3所示，所述棱柱调节轴通过一平移结构定位在导叶轮毂内腔；该平移结构包括布置在导叶轮毂内且平行于风机机壳轴线的若干个滑动支杆17以及开设在棱柱调节轴右端且与所述滑动支杆一一配合的滑孔11-2。滑动支杆17的右端固定在导叶轮毂3出风端的内侧端面，用作棱柱调节轴轴向滑动的滑道；因而选择多根滑动支杆可减轻每根支杆的载荷，本实施例选择的4根滑动支杆且呈正方形排列，导叶轮毂3的轴线穿过正方形的中心点。
如图3、图4所示，棱柱调节轴11的侧棱数量与导叶叶片5数量相同；棱柱调节轴11的每个侧面均有一个与侧棱长度方向(平行于棱柱调节轴轴线)成斜角的直滑槽11-1；该滑槽截面优选为“凸”形，直滑槽与侧面长度方向的夹角由导叶安装角需要控制的范围确定；棱柱调节轴11的进风端(左端)有一个内螺纹孔11-3，与螺杆10相啮合(组成螺杆机构)；棱柱调节轴11的出风端有4个滑孔11-2，滑动支杆17分别一一对应地穿过这些滑孔，使得棱柱调节轴11可以在滑动支杆上进行轴向滑动。
如图6所示，所述棱柱套筒18的侧棱数量与导叶叶片5数量相同；棱柱套筒18的每个侧面制有一个垂直于侧棱长度方向的长滑槽18-1，右侧端面制有螺栓通孔和4个配合滑动支杆的穿孔18-2；螺栓、螺母及弹簧垫片将棱柱套筒的端面固定在导叶轮毂3出风端(右端)端面的内侧，4根滑动支杆17则分别一一对应地穿过端面的4个穿孔，保证棱柱套筒和棱柱调节轴11的对应侧面平行且间隙一致。
如图7所示，所述槽块配合结构中：导叶叶片5铰接在导叶轮毂外圆周面上，导叶铰接轴12径向穿越导叶轮毂并伸入导叶轮毂内腔后与一滑套16固定；滑杆14可***该滑套中进行滑动配合，并且其一端还通过销轴13铰接(铰接轴线与滑杆轴线垂直)一滑块15；所述滑块15的下端为立方体15-1，与棱柱调节轴11侧面的直滑槽11-1对应嵌合并滑动，并且滑块15上端的圆柱段15-2还穿插在棱柱套筒18侧面的长滑槽18-1中，使得滑块和滑杆可以精确稳定地在各自的滑道内滑动。每个导叶叶片5的调节结构应完全一致，以达到同步调节的效果。
以上所述为本发明的一个实施案例，并非限制本发明的专利范围。因此，凡是依据本发明的技术实质，对本发明作简单修改及各种相似变化，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种即时调节导叶安装角的机械装置，包括位于机匣(7)上游且与机匣同轴线布置在风机机壳(1)内的导叶轮毂(3)、绕圆周均布在导叶轮毂外圆周面的若干个导叶叶片(5)；其特征在于所述若干个导叶叶片分别可转动地铰接在导叶轮毂外圆周面上，另有一调节机构驱动并控制导叶叶片的转动角度；
所述调节机构包括一可沿风机机壳轴线移动且侧棱数量与导叶叶片数量相同的棱柱调节轴(11)、将棱柱调节轴的移动转换为导叶叶片绕铰接轴线转动的槽块配合结构以及对棱柱调节轴施加轴向推力的调节电机(2)。
2.根据权利要求1所述的即时调节导叶安装角的机械装置，其特征在于：所述棱柱调节轴通过一平移结构定位在导叶轮毂内腔；该平移结构包括布置在导叶轮毂内腔且平行于风机机壳轴线的若干个滑动支杆(17)以及开设在棱柱调节轴右端且与所述滑动支杆一一配合的滑孔(11-2)。
3.根据权利要求2所述的即时调节导叶安装角的机械装置，其特征在于：所述调节电机通过一螺杆机构对棱柱调节轴施加轴向推力；该螺杆机构包括制作在棱柱调节轴左端的螺孔(11-3)以及固定在调节电机输出轴上且与螺孔配合的螺杆(10)。
4.根据权利要求2或3所述的即时调节导叶安装角的机械装置，其特征在于：所述槽块配合结构中：与导叶叶片连为一体的导叶铰接轴(12)穿过导叶轮毂并伸入导叶轮毂内腔后与一滑套(16)固定，与该滑套滑动配合的滑杆(14)还铰接一滑块(15)；所述棱柱调节轴的每个侧面均制有一与侧棱的长度方向成斜角且与所述滑块可滑动地嵌合的直滑槽(11-1)。
5.根据权利要求4所述的即时调节导叶安装角的机械装置，其特征在于：所述导叶轮毂内腔的右侧端面还固定一侧棱数量与导叶叶片数量相同的棱柱套筒(18)；棱柱套筒的右端面制作有若干个利于滑动支杆穿越的穿孔(18-2)，每个侧面还分别制作一与侧棱长度方向垂直的长滑槽(18-1)，所述滑块穿过所述的长滑槽后再嵌入所述的直滑槽。
6.根据权利要求5所述的即时调节导叶安装角的机械装置，其特征在于：所述导叶铰接轴轴线垂直并相交于风机机壳轴线。
7.根据权利要求6所述的即时调节导叶安装角的机械装置，其特征在于：所述若干个导叶叶片的导叶铰接轴轴线均位于同一个垂直于风机机壳轴线的平面。
8.根据权利要求7所述的即时调节导叶安装角的机械装置，其特征在于：所述的导叶轮毂通过导叶支架(4)固定在风机机壳内。
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