CN2401718Y - 对串式矿用轴流通风机 - Google Patents

Abstract

一种对串式矿用轴流通风机,由集流器、Ⅰ级风机、Ⅱ级风机和扩压器组成。采用电机与叶轮直联传动方式,两级电机主轴伸相对使两级叶轮串联级配且同向旋转的结构型式,克服了长轴传动式轴流风机传动轴运转的不安全隐患及断轴危险,克服了对旋式轴流风机气动性能高效区域较窄的缺陷。所采用的电机冷却通风装置既实现了电机与风机流道中的污风流隔绝,又保证了电机的正常散热而安全运转。是理想的新一代矿用轴流通风机。

Description

对串式矿用轴流通风机

本实用新型涉及一种对串式矿用轴流通风机，属于流体机械技术领域。

目前矿用轴流通风机的结构型式主要分为两大类，一类是长轴传动式，另一类是对旋式。

80年代以后，在原仿苏BY型的2BY、70B2和K70(它们统称为70B2型风机)等型长轴传动的矿用轴流通风机的技术基础上，研制出了2K60、2K58、2K56和KZS等型矿井轴流主扇。这些风机的静压效率较高，比70B2型风机约提高10％达到80％以上。高效性能区域宽广，能与各种矿井的通风网路相匹配，变工况运行的调节性能好，从而运转效率高。它们同70B2型风机一样，仍全部采用长轴传动方式，两个叶轮串联安装在同一根主轴上同向运转。这种风机结构要求，电动机、“S”形风道、风机体和扩散塔等装置轴向分联固定，因它们的吨位不同，设置在未加固处理的地基上，就很难保证地基和“S”形风道的均匀下沉，从而影响长传动轴的直线度与水平度，使其在附加弯矩作用下传递较大扭矩，运转安全度低；在风机安装地基有滑坡变形的情况下，其情形更为严重。这类长轴传动的通风机曾一度出现断轴事故。有的风机虽然采用了调心联轴器，但仍要求电动机、长传动轴、主轴的安装同心度允差仅为0.05mm；主轴承在支架上定位后，要求其两端的水平度允差不得大于主轴长度的万分之一。由于这样高的安装精度在矿山现场很难实现，故这类长轴传动的风机安装运行后就存在着较大的不安全隐患。另外由于该类风机必须设置“S”形风道，迫使主风流拐弯，给风机带来不必要的局部阻力而浪费电能。

90年代开发的新一代DK45、DK40系列和BDK65、BDK60系列对旋式矿用轴流通风机，都采用电机与叶轮直联的最简传动方式，I、II两级风机各配带1台电机与1个叶轮，I、II两级叶轮靠近安装且互为反向旋转来输送风流，形成了对旋式风机结构。这类风机的电机均安装在风机的流道里，两级叶轮之间无安装同心度的要求，既使两级叶轮轴心偏差较大，风机仍能正常运转。因这类对旋式风机采用叶轮与电机直联传动的结构，在矿山现场安装的精度要求低，根除了长轴传动式风机的断轴危险及其运转的不安全稳患，在风机安装地基有轻度滑坡变形的情况下同样能稳定运行。但这类对旋式风机的最大缺陷就是气动性能的高效区域较窄。第I级电机的功率，在风机的最大风量点时最小，随着风量的减小其功率逐渐增大，到设计工况点的风量时，功率达到最大值，之后风量继续减小至喘振点的过程中，功率又随之减小，风量从喘振点再减小时，功率再次逐步增大，风量减小至为零时的功率也不会超过设计点时的最大值。这种变化趋势说明，第I级电机的出力发挥得较为充分；第II级电机的功率随风量的变化趋势则相差甚远，在风机的最大风量点时功率最小，其值仅为第I级的30％以下，随着风量的减小其功率快速上升，到设计工况点的风量时功率与第I级的基本上相匹配，占第I级功率的90％左右，风量继续减小至喘振点时，功率一直是上升趋势且达到最大值，与第I级的最大功率基本上相等，风量从喘振点再减小时，其功率才变为下降趋势。这种变化趋势说明，第II级电机的出力只有在风机的喘振点处才能发挥出来，在风机的正常工作范围里得不到充分发挥，处于大马拉小车的运行状态。这就是对旋式轴流通风机气动性能高效区域较窄的主要原因。因此，对旋式风机变工况运行的调节性能较差，与矿井通风网路的匹配效果不够理想，风机的实际运转效率较低。

另外具有防爆性能的BDK65、BDK60系列对旋式矿用轴流通风机，根据其防爆性能的需要通常将电机用电机防护腔屏敝起来，同时为了使电机能及时散热一般需要设置电机冷却通风装置。该装置是在电机装有风冷叶轮一端的防护腔体圆周上，径向设置若干条通向风机机壳外界的扁管，每根扁管的中部用隔板分成两半，其中一半用于从外界往防护腔内吸冷风，另一半则用于往外界排放冷却电机后的热风。由于进风口与排风口只有一板之隔，距离太近，又由于电机自带风冷叶轮的风量较小，因此这种装置只能使电机安装风冷叶轮的一端得到冷却，而负荷较大安装风机叶轮的另一端则难以得到充分的冷却，致使该端轴承和电机定子绕组的散热效果不良，从而较易损坏轴承或烧坏电机。

本实用新型的目的在于，取长轴传动式轴流通风机气动性能高效区域宽广的优点，来弥补对旋式轴流通风机气动性能高效区域较窄的缺陷；反过来取对旋式轴流通风机安装精度要求低，运转稳定可靠的优点，来弥补长轴传动式轴流通风机安装精度要求很高，容易发生断轴及其它事故的缺陷；另外还要克服具有防爆性能的BDK65、BDK60型对旋式轴流通风机因电机和主轴承散热不良而易损坏的缺陷。从而开发出气动性能高效区域更宽广，与矿井通风网路的匹配效果更好，便于安装，运行稳定可靠、安全度高，电机散热效果好的新一代对串式矿用轴流通风机。

本实用新型的目的是以如下方式实现的。

本实用新型所说的对串式矿用轴流通风机，由集流器、I级风机、II级风机和扩压器组成，它们之间依次用螺栓连接在一起，其特征在于，I、II两级风机均采用电机与叶轮直联的传动方式，两级风机内装的两台电机的主轴伸相对且使两级风机的叶轮同方向旋转，I、II两级风机叶轮后均设置后导叶。

本实用新型所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于所说的I、II两级风机分别由机壳，机壳内的电机，安装在电机主轴伸上的叶轮，叶轮后面的后导叶以及位于机壳内的电机***的电机防护腔组成。

本实用新型所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于所说的第II级风机的后导叶为中空且两端敞口的机翼型结构，其一端通过机壳与大气连通，另一端与机壳内的电机防护腔内连通。

本实用新型所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于第I级风机机壳内设有电机冷却通风装置，该装置由电机防护腔、隔板、通风管道和轴流风冷叶轮组成，沿轴流风冷叶轮外壳的外表面到电机防护腔的内表面之间采用隔板将电机防护腔分隔成进风室和排风室两部分，轴流风冷叶轮外壳的外表面与该隔板之间留有适当间隙，靠近防护腔两端沿圆周各敷设数根径向的通风管道，其中靠近轴流风冷叶轮端的通风管道联通进风室与位于风机机壳上的进风口，靠近I级风机叶轮端的通风管道联通排风室与风机机壳上的排风口，另外再卸掉电机尾部自带的风冷叶轮，更换上上述带外壳的轴流风冷叶轮。

本实用新型所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于第II级风机机壳内也设有电机冷却通风装置，该装置与第I级风机所设冷却通风装置的差别在于，靠近II级风机叶轮端的通风管道为中空且两端敞口机翼型的第II级风机的后导叶，其它技术特征与第I级风机所设冷却通风装置相同。

本实用新型所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于，I、II两级风机机壳内分别设有电机冷却通风装置，该装置由电机防护腔、环形通风口和通风孔组成，所说的环形通风口为电机防护腔敞口一端的内表面与电机外表面之间的环形空间，数个通风孔开设在电机防护腔另一端的圆周上，另外再卸掉电机尾部自带的风冷叶轮。

由于本实用新型采用了电机与叶轮直联传动的结构优点，两级风机用螺栓串接在一起，电机均安装在风机的流道中，具有在矿山现场的安装精度要求低，根除了长轴传动式风机运行的不安全隐患及断轴危险，既使风机安装的地基有轻度滑坡变形仍能稳定运转；它还采用两级叶轮串联级配的结构，使风机气动效率高，高效性能区域宽广的优点，弥补了对旋式轴流风机在气动性能正常工作段，第II级电机出力不能充分发挥，而使风机高效性能区域较窄的缺陷。本实用新型的装置静压效率高达87.6％，风机全压效率在80％以上的高效性能区域的风量比值Qmax/Qmin＝3.17，风压比值Pmax/Pmin＝2.63，达到了预期的目的。

本实用新型电机所采用的冷却通风装置(包括电机外部的防护腔、散热通风管道及自制的轴流风冷叶轮)，一方面使电机与风机流道中的风流隔绝，另一方面能使电机的工作生热及时、顺利地散发出去，样机经长达24小时的温升试验，电机温升能够满足有关国家标准的要求，达到了预期的效果。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图1是本实用新型第一个实施例的结构示意图。

附图2是本实用新型另一个实施例的结构示意图。

实施例1(如图1所示)，是本实用新型的最佳实施例。

本实施例由集流器1、第I级风机4、第II级风机12和扩压器15等四部分组成，它们之间依次用螺栓连接在一起。集流器1的集流筒和整流罩主要起汇流和导流作用，为第I级风机提供良好的进气条件；第I级风机由第I级叶轮8、第I级后导叶9、第I级电动机6、第I级电机防护腔5和机壳4等主要部件组成。第I级叶轮8是第I级风机产生压力和风量的核心部件，第I级后导叶9把第I级叶轮8输送出的螺旋型旋绕速度，疏导成沿风机轴向流动的均匀流速，一方面提高第I级风机的效率，另一方面为第II级风机提供良好的进气条件。第I级电动机6是保证第I级叶轮8旋转的重要动力部件，其外部罩以外径尺寸与轮毂直径相同的第I级电机防护腔5，使电机与风机流道中的风流隔绝。沿轴流风冷叶轮3外壳的外表面到电机防护腔5的内表面之间采用隔板将电机防护腔体内分隔成进风室和排风室，轴流风冷叶轮3外壳的外表面与该隔板之间留有适当间隙，以便于轴流风冷叶轮3能够自由旋转。靠近防护腔5两端圆周上各敷设数根径向布置的流线形通风管道2和7与第I级机壳4连通。卸掉电机尾部自带的风冷叶轮，更换上自制的带有外壳的轴流风冷叶轮3(它产生的压力、风量比电机自带风冷轮的为高)，在它的作用下低温的新鲜空气从前一排通风管道2中吸进，流过电机表面后的污热空气从后一排通风管道7中排出机体外(如第I级风机4中的箭头线所示)，使第I级电机6得到良好冷却；第II级风机由第II级叶轮10、第II级后导叶11、第II级电动机6、第II级电机防护腔13和机壳12等主要部件组成。第II级叶轮10是第II级风机产生压力和风量的核心部件，第II级后导叶11设计成中空且两端敞口的机翼型结构，它把第II级叶轮10输送出的螺旋型旋绕速度，疏导成沿风机轴向流动的均匀流速，减小风流在第II级风机12和扩压器15中的流动损失，从而提高风机的效率。第II级电动机6是保证第II级叶轮10旋转的重要动力部件，它的外面同样罩以外径尺寸与轮毂直径相同的第II级电机防护腔13，使第II级电机与风机流道中的风流隔绝。腔体内同样分隔成进风室和排风室，靠近第II级叶轮10的一端是与腔体和机壳连通的第II级后导叶11，另一端则沿圆周上敷设数根径向布置的流线形通风管道14与第II级机壳12连通。在第II级电机尾部换上与第I级相同的轴流风冷叶轮3，在它的作用下低温的新鲜空气从通风管道14中吸进，流过电机表面后的污热空气从第II级后导叶11中排出机体外(如第II级风机12中的箭头线所示)，使第II级电机得到良好冷却；扩压器15由外筒和芯筒组成，主要作用为使第II级风机的出口动压尽可能地转变为静压，提高风机的有效作功能力，提高风机的静压效率。

两级风机均采用电机与叶轮直联的传动方式，叶轮后均设置后导叶，两台电机的主轴伸相对且使两级叶轮同方向旋转的对串式级配结构，以及两级电机所采用的冷却通风装置(包括防护腔5与13，通风管道2、7、14，中空且两端敞口的第II级后导叶11和自制的轴流风冷叶轮3)是本实施例的核心内容。

实施例2(如图2所示)，是本实用新型的另一个实施例。

本实施例由集流器1、第I级风机2、第II级风机9和扩压器11等四部分组成，它们之间依次用螺栓连接在一起。集流器1的结构型式及其主要部件所起的作用与实施例1的相同；第I级风机由第I级叶轮5、第I级后导叶6、第I级电动机3和机壳2等主要部件组成。第I级叶轮5是第I级风机产生压力和风量的核心部件，第I级后导叶6把第I级叶轮5输送出的螺旋型旋绕速度，疏导成沿风机轴向流动的均匀流速，一方面提高第I级风机的效率，另一方面为第II级风机提供良好的进气条件。第I级电动机3是保证第I级叶轮5旋转的重要动力部件，其外部罩以与轮毂直径相同的前端敞口而后端沿周向开有数个通风孔的防护腔4，卸掉电机的风冷叶轮，冷却风流在叶轮5的作用下，从该防护腔敞口端内表面与电机3的外表面之间形成的环形风口吸入，流过电机表面后的热风从防护腔4另一端的通风孔中流出并入主风流(如第I级风机2中的箭头线所示)，从而使第I级电机得到冷却；第II级风机由第II级叶轮7、第II级后导叶8、第II级电动机3和机壳9等主要部件组成。第II级叶轮7是第II级风机产生压力和风量的核心部件，第II级后导叶8将第II级叶轮7输送出的螺旋型旋绕速度，疏导成沿风机轴向流动的均匀流速，减小风流在第II级风机9和扩压器11中的流动损失，从而提高风机的效率。第II级电机3是保证第II级叶轮7旋转的重要动力部件，其外部罩以与轮毂直径相同的前端沿周向开有数个通风孔而后端敞口的防护腔10，卸掉电机的风冷叶轮，冷却风流在叶轮7的作用下从该防护腔前端的通风孔中压入，流过电机表面后的热风从防护腔10后端敞口内表面与电机3的外表面之间形成的环形风口流出并入主风流(如第II级风机9中的箭头线所示)，从而使第II级电机得到冷却；扩压器11的结构型式及其主要部件所起的作用与实施例1的相同。

两级风机均采用电机与叶轮直联的传动方式，叶轮后均设置后导叶，两台电机的主轴伸相对且使两级叶轮同方向旋转的对串式级配结构，以及两级电机所采用的冷却通风装置是本实施例的核心内容。

Claims (6)

1、一种对串式矿用轴流通风机，由集流器、I级风机、II级风机和扩压器组成，它们之间依次用螺栓连接在一起，其特征在于，I、II两级风机均采用电机与叶轮直联的传动方式，两级风机内装的两台电机的主轴伸相对且使两级风机的叶轮同方向旋转，I、II两级风机叶轮后均设置后导叶。

2、按照权利要求1所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于所说的I、II两级风机分别由机壳，机壳内的电机，安装在电机主轴伸上的叶轮，叶轮后面的后导叶以及位于机壳内的电机***的电机防护腔组成。

3、按照权利要求1所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于所说的第II级风机的后导叶为中空且两端敞口的机翼型结构，其一端通过机壳与大气连通，另一端与机壳内的电机防护腔内连通。

4、按照权利要求1所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于第I级风机机壳内设有电机冷却通风装置，该装置由电机防护腔、隔板、通风管道和轴流风冷叶轮组成，沿轴流风冷叶轮外壳的外表面到电机防护腔的内表面之间采用隔板将电机防护腔分隔成进风室和排风室两部分，轴流风冷叶轮外壳的外表面与该隔板之间留有适当间隙，靠近防护腔两端沿圆周各敷设数根径向的通风管道，其中靠近轴流风冷叶轮端的通风管道联通进风室与位于风机机壳上的进风口，靠近I级风机叶轮端的通风管道联通排风室与风机机壳上的排风口，另外再卸掉电机尾部自带的风冷叶轮，更换上上述带外壳的轴流风冷叶轮。

5、按照权利要求1或3所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于第II级风机机壳内也设有电机冷却通风装置，该装置与第I级风机所设冷却通风装置的差别在于，靠近II级风机叶轮端的通风管道为中空且两端敞口机翼型的第II级风机的后导叶，其它技术特征与第I级风机所设冷却通风装置相同。

6、按照权利要求1所说的对串式矿用轴流通风机，其特征在于，I、II两级风机机壳内分别设有电机冷却通风装置，该装置由电机防护腔、环形通风口和通风孔组成，所说的环形通风口为电机防护腔敞口一端的内表面与电机外表面之间的环形空间，数个通风孔开设在电机防护腔另一端的圆周上，另外再卸掉电机尾部自带的风冷叶轮。

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