雙動力循環(huán)氣動風機在礦用吸塵器研制中的創(chuàng)新應用

謝翠紅+秦凱+黃卓奇

摘 要 礦用吸塵器的研制采用了普通吸塵器的工作原理，但是因為煤礦井下巷道路面煤塵顆粒大、數(shù)量多，而吸塵器在面臨粉塵非常多的環(huán)境時吸塵能力是一個逐漸降低過程，為解決這一難題，本文提供了一種雙動力循環(huán)氣動風機的制作方法，即將離心式風機和軸流式風機進行有機結合，形成雙動力循環(huán)，從而達到提高風機效率的目的。

關鍵詞 礦用吸塵器；氣動風機；雙動力循環(huán)

中圖分類號：TD441 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0025-01

目前，市面上銷售的吸塵器按功能分主要有兩種，一種是家用吸塵器，一種是工業(yè)用吸塵器。工業(yè)吸塵器較家用吸塵器具有工作時間長、吸力強勁、儲塵容積大、可耐高溫等優(yōu)點，但其價格高，且不適用于煤礦井下的特殊工況條件；市面上的吸塵器在面臨粉塵非常多的環(huán)境時吸塵能力是一個逐漸降低過程，而煤礦井下巷道路面煤塵顆粒大，數(shù)量多，為解決吸塵器在面臨粉塵非常多的環(huán)境時吸塵能力是一個逐漸降低過程的缺點，本文提供了一種雙動力循環(huán)氣動風機的制作方法。

本文介紹了一種雙動力循環(huán)氣動風機制作方法，有效利用離心式風機和軸流式風機的優(yōu)勢，對其進行了有機結合。雙動力循環(huán)氣動風機采用垂直安裝的方式運行，由上置軸流葉輪和下置離心葉輪組成，前置軸流葉輪由12根外徑10 mm，內徑5 mm無縫鋼管高壓風源，利用氣體高速流動在排氣口周圍產(chǎn)生負壓原理，氣流擴大7倍后為前置管式軸流葉輪提供動力，下置離心葉輪與上置軸流葉輪同軸連接，動力由上置軸流葉輪提供，后置離心葉輪產(chǎn)生的氣流在通過前置管式軸流葉輪排出，這就再一次為前置軸流葉輪增加動力，這就達到動力循環(huán)利用的目的，從而大大增加風機的效率，氣動風機排風口是內徑120 mm的鋼管，內是外徑104 mm管式軸流葉輪這樣就在管式軸流葉輪的外壁與排風口之間產(chǎn)生了8 mm的縫隙，排風口又一次利用了氣流高速流動周圍產(chǎn)生的低壓區(qū)的原理，這樣不但提高氣體的流速，而且最大程度的降低了管式軸流葉輪的外壁的摩擦。排風口使用永磁懸浮設計，將風機的重力摩擦降到了最低。垂直安裝就利用了高壓風向上吹動葉輪產(chǎn)生向上的力量克服重力和離心葉輪排風過程中產(chǎn)生的反向空氣壓力。從而降低軸承的摩擦。如圖1所示。

本設計初始設計依據(jù)：進風管6分，風壓0.68 MPa

6分管內徑20 mm截面積：S=102×3.1415929=314.15926 mm?

314.15926/12=26.1799383 mm?

為保證風機動力風源排出流量最大限度的施加給葉輪，要保證動力出口有足夠的壓力，所以出風口的內徑截面積要小于風源主進管的橫截面積。

2.52×3.1415926=19.63495375 mm?

要出風口的內徑截面積要小于風源主進管的橫截面積也就是：

26.1799383 mm?>19.63495375 mm?

利用高速排風口會帶動周圍空氣同向流動的原理，離排風口越近帶動周圍空氣流動的速度越快，離排風口越遠帶動空氣流動的速度越慢，離高速排風口20 mm距離以外推動葉輪就沒有利用的價值了。

利用一個腔體將6分風管出來的流量均勻縮小的通過12根風管分布在葉片的8根在40 mm半徑上，外緣就最大限度的提高了葉輪的輸出的扭矩，4根在20 mm半徑上要避免中心位置出現(xiàn)動力空白區(qū)，這樣解決里中心動力空白區(qū)的問題。

最大管距：40*3.1415926/4-10=21.4

同向帶動空氣距離：21.4/2=10.7 mm

距離軸流葉片管壁的距離：50-40-5=5 mm

這樣就把最大的壓力提供給了葉片的外緣，使用管式軸流葉輪就避免了動力的浪費，使高壓動力全部的施加葉輪。

綜上所述，管式葉輪選用選管徑100，為最大限度的降低重量并且考慮車床的工作限度，車床無法完成壁厚小于2 mm鋼管，故此選用了管式葉輪的外徑104。

考慮施工精度避免管式軸流葉輪與排風口產(chǎn)生摩擦，確保風機有足夠的轉速，以提高排風量。

圖1 雙動力循環(huán)氣動風機示意圖

綜上所述，本文介紹的氣動風機的制作方法，主要創(chuàng)新點有三個方面：一是采用了雙動力循環(huán)方式，利用氣體高速流動在排氣口周圍產(chǎn)生負壓原理，氣流擴大7倍后為前置管式軸流葉輪提供動力，下置離心葉輪與上置軸流葉輪同軸連接，動力由上置軸流葉輪提供，后置離心葉輪產(chǎn)生的氣流在通過前置管式軸流葉輪排出，這就再一次為前置軸流葉輪增加動力，這就達到動力循環(huán)利用的目的，大大增加了風機的效率；二是采用垂直安裝的方式運行，上置軸流葉輪，下置離心葉輪。垂直安裝就利用了高壓風向上吹動葉輪產(chǎn)生向上的力量克服重力和離心葉輪排風過程中產(chǎn)生的反向空氣壓力；三是排風口使用永磁懸浮設計，將風機的重力摩擦降到了最低。

參考文獻

[1]胡春艷.基于APDL及命令流的大型電除塵器的參數(shù)化設計研究[D].重慶大學，2006.endprint