混流除塵風機的製作方法

2023-06-16 04:58:31 1

專利名稱：混流除塵風機的製作方法
技術領域：
本發明屬分離與混合技術領域。
本發明涉及一種兼有除塵功能的通風機。它是在具有各種混流式動葉輪(包括斜流式動葉輪)的新型風機上，率先開發出它潛在的除塵功能，即利用這種風機內氣流的空氣動力特性，高效地將氣流中氣載粉塵分離，而發明的一種兼有通風和除塵雙重功能的流體機械。
通風機根據動葉輪的結構和工作方式，基本上分為離心式、軸流式和混流式(含斜流式)三類，前兩類風機，在已有技術中都曾被利用來製成「除塵風機」。混流式風機國外主要用於設計礦用輔助扇風機，國內外都沒有用這種風機製成兼有除塵和通風功能的除塵風機。
在已有技術中，所謂除塵風機，常常是在風機上附加各式各樣的除塵結構乃至完整的除塵裝置以完成其除塵功能，實質上是風機與除塵裝置的組合。因此這種除塵風機在結構上比較複雜，在性能上仍然存在所使用的風機和除塵裝置各自固有的優缺點，至今難以大量推廣使用。例如用軸流式風機製成的除塵風機構造複雜、阻力大、噪聲大，離心式除塵風機體積大、呼吸性粉塵的除塵效率低等。且這兩種除塵風機均採用溼法除塵。這些缺點在某些場合如礦井中就成為嚴重問題，甚至失去使用價值。礦工們難以忍受噪聲的刺激，寧願不用風機，從而產生勞動保護的新問題。有關的參考文獻如下1、溼式旋流除塵風機《工業防塵手冊》(P743-744)勞動人事出版社出版，1989年10月北京第一版。
2、離心式除塵扇風機《冶金安全》1976年№2、P47-483、Engart Dust Extractors Principle of Operation產品說明書4、Davidson Wine Fans1220 mm Diameter Wixed Flow Eooster產品說明書5、XF45·25-12斜流風機中國發明專利第26號除塵風機是為了實現一機兩用，減少使用的複雜性和佔地，但已有的技術中，都以附加的除塵結構或裝置為風機的主要負載，具有較大的阻力損失，風機的有效風量相對地就小，所以能耗大，設備笨重、體積大、噪音也大。現有的除塵風機以溼式為主，不能根據淨化對象的性質和工作特性，選擇最佳的除塵方式-乾式或溼式，也不能在高溫或低溫工況下使用。
本發明的目的就是為解決上述已有的技術中存在的問題，研製一種工業上適用的小型化除塵風機，它應當是風量大、風壓高、噪聲低、除塵效率高、結構簡單、製造容易、成本低的集通風與除塵雙重功能於一身的新型設備。很顯然，用通常的設計思想是不可能達到目的的。本發明摒棄了「組合式」的概念，根據發明目的選擇了混流式風機進行研製，因為它風量大、風壓高、效率高、且噪聲低，基本符合需要。研究發現混流式風機中氣流的空氣動力特性具有潛在的分離氣載粉塵的能力，很值得利用。即空氣通過混流式動葉輪後具有極高的旋繞速度(即氣流沿風機外殼之內壁作螺旋形運動的速度)和中心部分的氣流能向邊界流動。這兩個特點是軸流式風機所不具備的，因為軸流式風機使氣流產生的旋繞速度低，不足以形成分離粉塵(特別是微細粉塵)所需要的離心力，而且它的氣流螺旋狀前進時呈圓筒狀，中心的和邊界的氣流不能充分混滲，致中心部分氣流中粉塵不易被分離。而混流式動葉輪壓送的氣流，在螺旋狀前進時呈空心錐體狀，中心部分的氣流都能流向邊界，極有利於用其強大的離心力分離氣載粉塵。根據混流風機中氣流的這種空氣動力特性，研製成本發明-「混流除塵風機」。本機的除塵功能完全由自身的技術特徵所確定，不需要附加複雜的除塵裝置，完成了發明任務。
本發明如附圖所示。


圖1、是縱向正視剖面結構示意圖;
圖2、是風機混流式動葉輪構造放大圖;
圖3、是一種風機外殼、動葉輪的變形結構示意圖;
圖4、另一種結構的集塵環剖面構造圖。
混流除塵風機基本結構形式如圖1。由集流器(1)、混流動葉輪(2)、圓筒形外殼(3)、集塵環(4)、導流葉片(5)、電機(6)、流線型殼體(7)、水管(11)、噴霧器(12)和排塵管(13)等構成。各部件相互間的配置如圖1所示。風機前端(指入風口處，後端指出風口處，下同)的集流器(1)上設進水管(11)和噴霧器(12)，壓力水徑噴霧器(12)順風流向動葉輪(2)噴霧，受動葉輪(2)離心力作用，二次霧化後形成具有很大動能的極細霧粒，利於對粉塵的溼潤和捕集。此套供水裝置僅在本機採用溼式除塵方式工作時才安裝使用。風機進口端是具有流線型形狀的集流器(1)，其後連接圓筒形外殼(3)。動葉輪(2)接著集流器(1)的收縮端，並安裝在後面的電機(6)軸上。錐形的混流式動葉輪(2)錐頭朝向風機進風口，它由電機(6)以直接傳動方式帶動旋轉。安裝電機(6)時，應使其軸線與風機中心軸線同軸。流線型殼體(7)設在動葉輪(2)之後，套在電機(6)的外面，並用其中設置的電機架固定電機(6)。流線型殼體(7)與風機外殼(3)之間，焊有沿圓周均布的徑向排列的數片導流葉片(5)，以支撐殼體(7)，同時用作旋繞氣流的整流裝置，使輸出氣流平穩。混流式動葉輪(2)與導流葉片(5)之間，設有集塵環(4)，它是一個具有「l」形截面的金屬材料製成的圓環。此角型環的兩側面形成同一圓環上的兩個相互垂直的圓環，其徑向的一側面的環外徑等於圓筒形外殼(3)的內徑，並垂直焊在外殼(3)的內面上，軸向的一側面的環應與風機圓筒形外殼呈同心圓，並朝向風機的動葉輪(2)側。集塵環(4)的安裝位置和高度尺寸應使氣流沿動葉輪(2)中後錐盤(10)的錐面流出時，能全部進入集塵環(4)控制的範圍內，即在後錐盤錐面延長線之後方，以保證收塵效果，同時滿足風機通流斷面的要求。集塵環(4)也可以採用另一種結構形式，如圖4。即在圓筒形外殼(3)上應安裝集塵環的位置處，插接入一段槽狀圓環，以槽底邊為環外圓，環內徑應等於外殼(3)的內徑，槽狀圓環的前、後兩端與其前後的圓筒形外殼(3)相連接，之後緊接導流葉片(5)。在風機外殼(3)的底部，沿軸向開短槽，設排塵管(13)，並使該槽與集塵環(4)相通。當含塵氣流進入高速旋轉的動葉輪(2)後，即變成錐面旋流流動，在離開後錐盤(10)後，氣流既向前運動又沿著風機外殼(3)內壁作高速旋繞運動，形成強大的離心力，將較空氣比重大的粉塵甩向外殼內壁而被分離，並通過集塵環(4)收集而落入排塵管(13)，最終排出機外，使通過風機的含塵空氣得到淨化。清潔空氣經導流葉片(5)整流，形成平穩氣流從風機出口端輸出。
根據使用條件不同，整機或部件都可用金屬或高分子化合物材料製造。必要時可在金屬表面塗鍍防腐層。
圖2表明本發明中的混流式動葉輪(2)是由前錐盤(8)、葉片(9)和後錐盤(10)構成。前錐盤的錐面錐度應小於後錐盤，錐盤的錐度大小取決於設計所需的風壓，兩者呈正相關;兩錐盤間的間隔即葉片(9)的高度，取決於設計所需的風量，兩者也呈正相關。葉片(9)的葉型可為圓弧板形或機翼形，以後者為佳，各葉片(9)皆以一定的安裝角沿圓周均布於前、後錐盤的內外錐面之間。混流式動葉輪(2)可以是焊接構件也可以是鑄造構件，較斜流式動葉輪加工方便。前錐盤(7)的後緣與風機外殼(3)的內避面之間設定的間隙(δ1)是為了防止動葉輪(2)與外殼(3)發生摩擦，並使兩者的配合易於實現。
圖3是本發明的一種變型結構的實施例。即將混流式動葉輪(2)中的前錐盤(7)省略去，並根據葉片(9)的外側邊沿與風機軸線所呈的圓錐度，將風機外殼(3)前端相應的部分，也製成同錐度的錐形圓筒(11)，需保持二者有安全間隙(δ2)，以防擦片。本型的特點是葉輪(2)結構簡化，但外殼加工和裝配皆較複雜。
本發明-混流除塵風機，採用了混流式動葉輪(2)，使氣流沿錐面流動，故能兼有離心式風機的高風壓、低噪聲和軸流式風機的大風量、小體積的優點，比斜流式風機整機製造簡單、成本低廉。由於只用一級混流式動葉輪(2)，不但簡化了結構、體小輕便，而且它產生的風壓可達到軸流式風機兩級動葉輪的效果。這樣就減少了一級導流損失，提高了風機效率。測定表明，本發明噪聲低於90dB(A);風壓特性曲線中無「駝峰區」，所以在風量發生變化時風壓變化平穩，性能大大優於普通軸流式風機。比設置導流環(或稱穩流環)的軸流式風機(例如中國專利CN86105014A)結構簡單、製造與維護容易。
本發明所具備的通風和除塵兩種功能，均由一級混流式動葉輪(2)完成。在除塵方面，只輔以集塵環(4)收塵。它直接利用混流式動葉輪(2)出口處產生的強烈的旋繞氣流，所具有的巨大離心力分離出氣流中的氣載粉塵，它比普通旋流除塵器中旋流機構進氣流的切向速度高3倍以上，使粉塵獲得的離心力大10倍以上，所以除塵效果極佳，特別對微細粉塵有更好的效果，優於旋流除塵器。在這類已有技術中風機動葉輪壓送的氣流總是先經導流葉片整流後再輸入除塵器，然後靠旋流機構再度使氣流旋轉產生離心力，實現塵、氣分離，其阻力損失達1000Pa左右。增加了能耗，減少了處理風量，本發明克服了這些缺陷。
本發明在需要時設有供水噴霧系統，可以根據粉塵性質和系統工況，選擇幹法或溼法的工作方式，其粉塵淨化率均高於旋流除塵器。
綜上所述，本發明率先巧妙地利用風機中本來有害的旋繞氣流的旋繞速度去分離氣載粉塵，使風機兼有除塵功能後，幾乎未增加阻力，充分利用了能量，大大提高系統的效率。本發明已將通風、除塵和消聲三功能有機地結合起來，取得了很好的技術經濟效果。它在礦井工作面通風除塵，鍋爐煙塵治理和工業含塵氣體淨化等技術領域，都有廣泛的應用前景。
權利要求
1.屬於分離與混合技術領域的一種用於通風兼淨化含塵空氣的混流除塵風機，它在集流器(1)上安裝有進水管(11)和噴霧器(12)，(在乾式除塵時也可以不安裝)，其後直接與圓筒形外殼(3)相連，集流器(1)的收縮端緊接著安裝混流式動葉輪(2)，由電機(6)的軸直接傳動，電機(6)安裝在流線型殼體(7)內的電機架上，流線型殼體(7)由沿其圓周均布的、徑向排列的數片導流葉片(5)固定在圓筒形外殼(3)上，外殼的底部開槽設置排塵管(13)，此槽與機內集塵環(4)直接連通，其特徵在於採用的混流式動葉輪(2)是由前錐盤(8)、後錐盤(10)和各葉片皆按相同的安裝角，沿兩錐盤的圓周均布於兩錐盤的內外錐面之間的多片葉片(9)組成，葉片(9)的葉型可為圓弧板形或機翼形，圓筒形外殼(3)的內壁上沿橫截面位置設置集塵環(4)，在軸向位置上它位於混流式動葉輪(2)中後錐盤(10)的錐面延長線之後方，並緊靠接於導流葉片(5)；
2.如權利要求1所述的混流除塵風機，其特徵在於集塵環(4)是由具有「l」型斷面形狀的金屬材料製成的「角型」圓環，「角型」環的兩側面形成同一圓環上的兩個相互垂直的圓環，其徑向側環的外徑等於圓筒形外殼(3)的內徑，並垂直地焊在外殼(3)上，軸向側環與外殼(3)呈同心圓狀，並朝向風機入口端;
3.如權利要求1所述的混流除塵風機，其特徵在於集塵環(4)可以是另一種結構形式，即在圓筒形外殼(3)上，應安裝集塵環(4)的位置處，插接入一段槽狀圓環，以槽底邊為環外圓，環內徑等於外殼(3)的內徑，槽狀圓環的前、後兩端面與其前、後的圓筒形外殼(3)相連接。
4.如權利要求1所述的混流除塵風機，其特徵在於所採用的動葉輪(2)的前錐盤(8)可以省去，但此時的圓筒形外殼(3)相應於葉片(9)的一段，應按各葉片(9)側邊形成的圓錐度，製成同錐度的這段外殼。
全文摘要
本發明屬分離與混合技術領域涉及一種除塵風機。它採用的混流式(含斜流式)動葉(2)的出口處，氣流具有很高的旋繞速度，能產生比普通旋流除塵器大十倍的離心力。其後錐盤(10)的錐面能使中心部分的氣流進入周邊。本發明直接利用了這種空氣動力特性，將氣載粉塵分離出來，並由集塵環(4)收集，實現其除塵功能。本發明摒棄了用除塵裝置加風機的技術路線，研製出的混流除塵風機結構簡單，噪音低於90dB(A)，除塵效率高達98％以上，而風量、風壓不受影響。幹或溼式工作方式可任選。
文檔編號B01D50/00GK1053013SQ9010988
公開日1991年7月17日 申請日期1990年12月14日 優先權日1990年12月14日
發明者張少先, 範洪濱, 張志斌 申請人:冶金工業部安全環保研究院