專(zhuān)利名稱(chēng)：混流除塵風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬分離與混合技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明涉及一種兼有除塵功能的通風(fēng)機(jī)。它是在具有各種混流式動(dòng)葉輪(包括斜流式動(dòng)葉輪)的新型風(fēng)機(jī)上，率先開(kāi)發(fā)出它潛在的除塵功能，即利用這種風(fēng)機(jī)內(nèi)氣流的空氣動(dòng)力特性，高效地將氣流中氣載粉塵分離，而發(fā)明的一種兼有通風(fēng)和除塵雙重功能的流體機(jī)械。
通風(fēng)機(jī)根據(jù)動(dòng)葉輪的結(jié)構(gòu)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(lèi)，前兩類(lèi)風(fēng)機(jī)，在已有技術(shù)中都曾被利用來(lái)制成“除塵風(fēng)機(jī)”?；炝魇斤L(fēng)機(jī)國(guó)外主要用于設(shè)計(jì)礦用輔助扇風(fēng)機(jī)，國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有用這種風(fēng)機(jī)制成兼有除塵和通風(fēng)功能的除塵風(fēng)機(jī)。
在已有技術(shù)中，所謂除塵風(fēng)機(jī)，常常是在風(fēng)機(jī)上附加各式各樣的除塵結(jié)構(gòu)乃至完整的除塵裝置以完成其除塵功能，實(shí)質(zhì)上是風(fēng)機(jī)與除塵裝置的組合。因此這種除塵風(fēng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，在性能上仍然存在所使用的風(fēng)機(jī)和除塵裝置各自固有的優(yōu)缺點(diǎn)，至今難以大量推廣使用。例如用軸流式風(fēng)機(jī)制成的除塵風(fēng)機(jī)構(gòu)造復(fù)雜、阻力大、噪聲大，離心式除塵風(fēng)機(jī)體積大、呼吸性粉塵的除塵效率低等。且這兩種除塵風(fēng)機(jī)均采用濕法除塵。這些缺點(diǎn)在某些場(chǎng)合如礦井中就成為嚴(yán)重問(wèn)題，甚至失去使用價(jià)值。礦工們難以忍受噪聲的刺激，寧愿不用風(fēng)機(jī)，從而產(chǎn)生勞動(dòng)保護(hù)的新問(wèn)題。有關(guān)的參考文獻(xiàn)如下1、濕式旋流除塵風(fēng)機(jī)《工業(yè)防塵手冊(cè)》(P743-744)勞動(dòng)人事出版社出版，1989年10月北京第一版。
2、離心式除塵扇風(fēng)機(jī)《冶金安全》1976年№2、P47-483、Engart Dust Extractors Principle of Operation產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)4、Davidson Wine Fans1220 mm Diameter Wixed Flow Eooster產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)5、XF45·25-12斜流風(fēng)機(jī)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利第26號(hào)除塵風(fēng)機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用，減少使用的復(fù)雜性和占地，但已有的技術(shù)中，都以附加的除塵結(jié)構(gòu)或裝置為風(fēng)機(jī)的主要負(fù)載，具有較大的阻力損失，風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)量相對(duì)地就小，所以能耗大，設(shè)備笨重、體積大、噪音也大?，F(xiàn)有的除塵風(fēng)機(jī)以濕式為主，不能根據(jù)凈化對(duì)象的性質(zhì)和工作特性，選擇最佳的除塵方式-干式或濕式，也不能在高溫或低溫工況下使用。
本發(fā)明的目的就是為解決上述已有的技術(shù)中存在的問(wèn)題，研制一種工業(yè)上適用的小型化除塵風(fēng)機(jī)，它應(yīng)當(dāng)是風(fēng)量大、風(fēng)壓高、噪聲低、除塵效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低的集通風(fēng)與除塵雙重功能于一身的新型設(shè)備。很顯然，用通常的設(shè)計(jì)思想是不可能達(dá)到目的的。本發(fā)明摒棄了“組合式”的概念，根據(jù)發(fā)明目的選擇了混流式風(fēng)機(jī)進(jìn)行研制，因?yàn)樗L(fēng)量大、風(fēng)壓高、效率高、且噪聲低，基本符合需要。研究發(fā)現(xiàn)混流式風(fēng)機(jī)中氣流的空氣動(dòng)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(guò)混流式動(dòng)葉輪后具有極高的旋繞速度(即氣流沿風(fēng)機(jī)外殼之內(nèi)壁作螺旋形運(yùn)動(dòng)的速度)和中心部分的氣流能向邊界流動(dòng)。這兩個(gè)特點(diǎn)是軸流式風(fēng)機(jī)所不具備的，因?yàn)檩S流式風(fēng)機(jī)使氣流產(chǎn)生的旋繞速度低，不足以形成分離粉塵(特別是微細(xì)粉塵)所需要的離心力，而且它的氣流螺旋狀前進(jìn)時(shí)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(dòng)葉輪壓送的氣流，在螺旋狀前進(jìn)時(shí)呈空心錐體狀，中心部分的氣流都能流向邊界，極有利于用其強(qiáng)大的離心力分離氣載粉塵。根據(jù)混流風(fēng)機(jī)中氣流的這種空氣動(dòng)力特性，研制成本發(fā)明-“混流除塵風(fēng)機(jī)”。本機(jī)的除塵功能完全由自身的技術(shù)特征所確定，不需要附加復(fù)雜的除塵裝置，完成了發(fā)明任務(wù)。
本發(fā)明如附圖所示。


圖1、是縱向正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2、是風(fēng)機(jī)混流式動(dòng)葉輪構(gòu)造放大圖;
圖3、是一種風(fēng)機(jī)外殼、動(dòng)葉輪的變形結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4、另一種結(jié)構(gòu)的集塵環(huán)剖面構(gòu)造圖。
混流除塵風(fēng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)形式如圖1。由集流器(1)、混流動(dòng)葉輪(2)、圓筒形外殼(3)、集塵環(huán)(4)、導(dǎo)流葉片(5)、電機(jī)(6)、流線(xiàn)型殼體(7)、水管(11)、噴霧器(12)和排塵管(13)等構(gòu)成。各部件相互間的配置如圖1所示。風(fēng)機(jī)前端(指入風(fēng)口處，后端指出風(fēng)口處，下同)的集流器(1)上設(shè)進(jìn)水管(11)和噴霧器(12)，壓力水徑噴霧器(12)順風(fēng)流向動(dòng)葉輪(2)噴霧，受動(dòng)葉輪(2)離心力作用，二次霧化后形成具有很大動(dòng)能的極細(xì)霧粒，利于對(duì)粉塵的濕潤(rùn)和捕集。此套供水裝置僅在本機(jī)采用濕式除塵方式工作時(shí)才安裝使用。風(fēng)機(jī)進(jìn)口端是具有流線(xiàn)型形狀的集流器(1)，其后連接圓筒形外殼(3)。動(dòng)葉輪(2)接著集流器(1)的收縮端，并安裝在后面的電機(jī)(6)軸上。錐形的混流式動(dòng)葉輪(2)錐頭朝向風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，它由電機(jī)(6)以直接傳動(dòng)方式帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。安裝電機(jī)(6)時(shí)，應(yīng)使其軸線(xiàn)與風(fēng)機(jī)中心軸線(xiàn)同軸。流線(xiàn)型殼體(7)設(shè)在動(dòng)葉輪(2)之后，套在電機(jī)(6)的外面，并用其中設(shè)置的電機(jī)架固定電機(jī)(6)。流線(xiàn)型殼體(7)與風(fēng)機(jī)外殼(3)之間，焊有沿圓周均布的徑向排列的數(shù)片導(dǎo)流葉片(5)，以支撐殼體(7)，同時(shí)用作旋繞氣流的整流裝置，使輸出氣流平穩(wěn)?；炝魇絼?dòng)葉輪(2)與導(dǎo)流葉片(5)之間，設(shè)有集塵環(huán)(4)，它是一個(gè)具有“l(fā)”形截面的金屬材料制成的圓環(huán)。此角型環(huán)的兩側(cè)面形成同一圓環(huán)上的兩個(gè)相互垂直的圓環(huán)，其徑向的一側(cè)面的環(huán)外徑等于圓筒形外殼(3)的內(nèi)徑，并垂直焊在外殼(3)的內(nèi)面上，軸向的一側(cè)面的環(huán)應(yīng)與風(fēng)機(jī)圓筒形外殼呈同心圓，并朝向風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉輪(2)側(cè)。集塵環(huán)(4)的安裝位置和高度尺寸應(yīng)使氣流沿動(dòng)葉輪(2)中后錐盤(pán)(10)的錐面流出時(shí)，能全部進(jìn)入集塵環(huán)(4)控制的范圍內(nèi)，即在后錐盤(pán)錐面延長(zhǎng)線(xiàn)之后方，以保證收塵效果，同時(shí)滿(mǎn)足風(fēng)機(jī)通流斷面的要求。集塵環(huán)(4)也可以采用另一種結(jié)構(gòu)形式，如圖4。即在圓筒形外殼(3)上應(yīng)安裝集塵環(huán)的位置處，插接入一段槽狀圓環(huán)，以槽底邊為環(huán)外圓，環(huán)內(nèi)徑應(yīng)等于外殼(3)的內(nèi)徑，槽狀圓環(huán)的前、后兩端與其前后的圓筒形外殼(3)相連接，之后緊接導(dǎo)流葉片(5)。在風(fēng)機(jī)外殼(3)的底部，沿軸向開(kāi)短槽，設(shè)排塵管(13)，并使該槽與集塵環(huán)(4)相通。當(dāng)含塵氣流進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉輪(2)后，即變成錐面旋流流動(dòng)，在離開(kāi)后錐盤(pán)(10)后，氣流既向前運(yùn)動(dòng)又沿著風(fēng)機(jī)外殼(3)內(nèi)壁作高速旋繞運(yùn)動(dòng)，形成強(qiáng)大的離心力，將較空氣比重大的粉塵甩向外殼內(nèi)壁而被分離，并通過(guò)集塵環(huán)(4)收集而落入排塵管(13)，最終排出機(jī)外，使通過(guò)風(fēng)機(jī)的含塵空氣得到凈化。清潔空氣經(jīng)導(dǎo)流葉片(5)整流，形成平穩(wěn)氣流從風(fēng)機(jī)出口端輸出。
根據(jù)使用條件不同，整機(jī)或部件都可用金屬或高分子化合物材料制造。必要時(shí)可在金屬表面涂鍍防腐層。
圖2表明本發(fā)明中的混流式動(dòng)葉輪(2)是由前錐盤(pán)(8)、葉片(9)和后錐盤(pán)(10)構(gòu)成。前錐盤(pán)的錐面錐度應(yīng)小于后錐盤(pán)，錐盤(pán)的錐度大小取決于設(shè)計(jì)所需的風(fēng)壓，兩者呈正相關(guān);兩錐盤(pán)間的間隔即葉片(9)的高度，取決于設(shè)計(jì)所需的風(fēng)量，兩者也呈正相關(guān)。葉片(9)的葉型可為圓弧板形或機(jī)翼形，以后者為佳，各葉片(9)皆以一定的安裝角沿圓周均布于前、后錐盤(pán)的內(nèi)外錐面之間?；炝魇絼?dòng)葉輪(2)可以是焊接構(gòu)件也可以是鑄造構(gòu)件，較斜流式動(dòng)葉輪加工方便。前錐盤(pán)(7)的后緣與風(fēng)機(jī)外殼(3)的內(nèi)避面之間設(shè)定的間隙(δ1)是為了防止動(dòng)葉輪(2)與外殼(3)發(fā)生摩擦，并使兩者的配合易于實(shí)現(xiàn)。
圖3是本發(fā)明的一種變型結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。即將混流式動(dòng)葉輪(2)中的前錐盤(pán)(7)省略去，并根據(jù)葉片(9)的外側(cè)邊沿與風(fēng)機(jī)軸線(xiàn)所呈的圓錐度，將風(fēng)機(jī)外殼(3)前端相應(yīng)的部分，也制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(diǎn)是葉輪(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，但外殼加工和裝配皆較復(fù)雜。
本發(fā)明-混流除塵風(fēng)機(jī)，采用了混流式動(dòng)葉輪(2)，使氣流沿錐面流動(dòng)，故能兼有離心式風(fēng)機(jī)的高風(fēng)壓、低噪聲和軸流式風(fēng)機(jī)的大風(fēng)量、小體積的優(yōu)點(diǎn)，比斜流式風(fēng)機(jī)整機(jī)制造簡(jiǎn)單、成本低廉。由于只用一級(jí)混流式動(dòng)葉輪(2)，不但簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、體小輕便，而且它產(chǎn)生的風(fēng)壓可達(dá)到軸流式風(fēng)機(jī)兩級(jí)動(dòng)葉輪的效果。這樣就減少了一級(jí)導(dǎo)流損失，提高了風(fēng)機(jī)效率。測(cè)定表明，本發(fā)明噪聲低于90dB(A);風(fēng)壓特性曲線(xiàn)中無(wú)“駝峰區(qū)”，所以在風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)風(fēng)壓變化平穩(wěn)，性能大大優(yōu)于普通軸流式風(fēng)機(jī)。比設(shè)置導(dǎo)流環(huán)(或稱(chēng)穩(wěn)流環(huán))的軸流式風(fēng)機(jī)(例如中國(guó)專(zhuān)利CN86105014A)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造與維護(hù)容易。
本發(fā)明所具備的通風(fēng)和除塵兩種功能，均由一級(jí)混流式動(dòng)葉輪(2)完成。在除塵方面，只輔以集塵環(huán)(4)收塵。它直接利用混流式動(dòng)葉輪(2)出口處產(chǎn)生的強(qiáng)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(jī)構(gòu)進(jìn)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(duì)微細(xì)粉塵有更好的效果，優(yōu)于旋流除塵器。在這類(lèi)已有技術(shù)中風(fēng)機(jī)動(dòng)葉輪壓送的氣流總是先經(jīng)導(dǎo)流葉片整流后再輸入除塵器，然后靠旋流機(jī)構(gòu)再度使氣流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，實(shí)現(xiàn)塵、氣分離，其阻力損失達(dá)1000Pa左右。增加了能耗，減少了處理風(fēng)量，本發(fā)明克服了這些缺陷。
本發(fā)明在需要時(shí)設(shè)有供水噴霧系統(tǒng)，可以根據(jù)粉塵性質(zhì)和系統(tǒng)工況，選擇干法或濕法的工作方式，其粉塵凈化率均高于旋流除塵器。
綜上所述，本發(fā)明率先巧妙地利用風(fēng)機(jī)中本來(lái)有害的旋繞氣流的旋繞速度去分離氣載粉塵，使風(fēng)機(jī)兼有除塵功能后，幾乎未增加阻力，充分利用了能量，大大提高系統(tǒng)的效率。本發(fā)明已將通風(fēng)、除塵和消聲三功能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。它在礦井工作面通風(fēng)除塵，鍋爐煙塵治理和工業(yè)含塵氣體凈化等技術(shù)領(lǐng)域，都有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.屬于分離與混合技術(shù)領(lǐng)域的一種用于通風(fēng)兼凈化含塵空氣的混流除塵風(fēng)機(jī)，它在集流器(1)上安裝有進(jìn)水管(11)和噴霧器(12)，(在干式除塵時(shí)也可以不安裝)，其后直接與圓筒形外殼(3)相連，集流器(1)的收縮端緊接著安裝混流式動(dòng)葉輪(2)，由電機(jī)(6)的軸直接傳動(dòng)，電機(jī)(6)安裝在流線(xiàn)型殼體(7)內(nèi)的電機(jī)架上，流線(xiàn)型殼體(7)由沿其圓周均布的、徑向排列的數(shù)片導(dǎo)流葉片(5)固定在圓筒形外殼(3)上，外殼的底部開(kāi)槽設(shè)置排塵管(13)，此槽與機(jī)內(nèi)集塵環(huán)(4)直接連通，其特征在于采用的混流式動(dòng)葉輪(2)是由前錐盤(pán)(8)、后錐盤(pán)(10)和各葉片皆按相同的安裝角，沿兩錐盤(pán)的圓周均布于兩錐盤(pán)的內(nèi)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(jī)翼形，圓筒形外殼(3)的內(nèi)壁上沿橫截面位置設(shè)置集塵環(huán)(4)，在軸向位置上它位于混流式動(dòng)葉輪(2)中后錐盤(pán)(10)的錐面延長(zhǎng)線(xiàn)之后方，并緊靠接于導(dǎo)流葉片(5)；
2.如權(quán)利要求1所述的混流除塵風(fēng)機(jī)，其特征在于集塵環(huán)(4)是由具有“l(fā)”型斷面形狀的金屬材料制成的“角型”圓環(huán)，“角型”環(huán)的兩側(cè)面形成同一圓環(huán)上的兩個(gè)相互垂直的圓環(huán)，其徑向側(cè)環(huán)的外徑等于圓筒形外殼(3)的內(nèi)徑，并垂直地焊在外殼(3)上，軸向側(cè)環(huán)與外殼(3)呈同心圓狀，并朝向風(fēng)機(jī)入口端;
3.如權(quán)利要求1所述的混流除塵風(fēng)機(jī)，其特征在于集塵環(huán)(4)可以是另一種結(jié)構(gòu)形式，即在圓筒形外殼(3)上，應(yīng)安裝集塵環(huán)(4)的位置處，插接入一段槽狀圓環(huán)，以槽底邊為環(huán)外圓，環(huán)內(nèi)徑等于外殼(3)的內(nèi)徑，槽狀圓環(huán)的前、后兩端面與其前、后的圓筒形外殼(3)相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的混流除塵風(fēng)機(jī)，其特征在于所采用的動(dòng)葉輪(2)的前錐盤(pán)(8)可以省去，但此時(shí)的圓筒形外殼(3)相應(yīng)于葉片(9)的一段，應(yīng)按各葉片(9)側(cè)邊形成的圓錐度，制成同錐度的這段外殼。
全文摘要
本發(fā)明屬分離與混合技術(shù)領(lǐng)域涉及一種除塵風(fēng)機(jī)。它采用的混流式(含斜流式)動(dòng)葉(2)的出口處，氣流具有很高的旋繞速度，能產(chǎn)生比普通旋流除塵器大十倍的離心力。其后錐盤(pán)(10)的錐面能使中心部分的氣流進(jìn)入周邊。本發(fā)明直接利用了這種空氣動(dòng)力特性，將氣載粉塵分離出來(lái)，并由集塵環(huán)(4)收集，實(shí)現(xiàn)其除塵功能。本發(fā)明摒棄了用除塵裝置加風(fēng)機(jī)的技術(shù)路線(xiàn)，研制出的混流除塵風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噪音低于90dB(A)，除塵效率高達(dá)98％以上，而風(fēng)量、風(fēng)壓不受影響。干或濕式工作方式可任選。
文檔編號(hào)B01D50/00GK1053013SQ9010988
公開(kāi)日1991年7月17日 申請(qǐng)日期1990年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月14日
發(fā)明者張少先, 范洪濱, 張志斌 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部安全環(huán)保研究院