專利名稱：局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于局部通風(fēng)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于煤炭、冶金、隧道掘進(jìn)等行業(yè)的對旋式局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置。
背景技術(shù)：
對旋式局部通風(fēng)機(jī)是結(jié)構(gòu)新穎的新型通風(fēng)設(shè)備，該通風(fēng)機(jī)由兩臺電動機(jī)各帶動一個(gè)葉輪作相對旋轉(zhuǎn)；與其它類型通風(fēng)機(jī)相比由于該類型通風(fēng)機(jī)省去了靜止導(dǎo)葉，因此該類型通風(fēng)機(jī)具有風(fēng)壓高、通風(fēng)距離長和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。目前對旋式局部通風(fēng)機(jī)是煤炭、冶金、隧道掘進(jìn)等行業(yè)使用的主要的局部通風(fēng)設(shè)備。該類型通風(fēng)機(jī)一般由集流器、進(jìn)氣消聲筒、隔爆電動機(jī)、一級葉輪、二級葉輪、出氣消聲筒和擴(kuò)散消聲筒等組成。其工作原理是葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)在葉輪入口處形成負(fù)壓，外界氣體在壓力差作用下流向集流器入口。氣流經(jīng)集流器進(jìn)入通風(fēng)機(jī)并獲得均勻的流動狀態(tài)。進(jìn)入第一、二級葉輪后，兩級葉輪將各自的機(jī)械能傳遞給氣體，從而使氣體的壓力升高，形成沿通風(fēng)網(wǎng)路輸送氣體的動力。氣體由第一級葉輪流出后具有較高的周向旋繞速度，但氣體流出第二級葉輪時(shí)近似變?yōu)檩S線方向，因此第二級葉輪風(fēng)葉兼具有動葉片和普通軸流風(fēng)機(jī)靜葉片兩者的綜合功能。在相同風(fēng)量下與其它類型通風(fēng)機(jī)相比，對旋式局部通風(fēng)機(jī)具有較高的風(fēng)壓。
對旋局部通風(fēng)機(jī)在礦山掘進(jìn)工作中為變工況運(yùn)行，即通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)沿通風(fēng)機(jī)的特性曲線從下向上移動，通風(fēng)機(jī)的流量由大到小，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓由小到大。造成通風(fēng)機(jī)變工況運(yùn)行的原因是在巷道掘進(jìn)時(shí)通風(fēng)距離逐漸加長。在巷道掘進(jìn)前期，通風(fēng)機(jī)出口所連接的風(fēng)筒較短，通風(fēng)阻力較小，因而通風(fēng)機(jī)的流量較大；隨著巷道掘進(jìn)的進(jìn)行，通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)筒越來越長，即供風(fēng)距離越來越長，阻力越來越大，因而通風(fēng)機(jī)的流量越來越小。
在巷道掘進(jìn)前期，對旋式局部通風(fēng)機(jī)的這種工作特性對于生產(chǎn)現(xiàn)場具有如下缺點(diǎn)(1)造成能量浪費(fèi)。在巷道掘進(jìn)前期，實(shí)際需要的通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓較小，而通風(fēng)機(jī)的兩級電機(jī)照常運(yùn)行，這樣就造成了能量的嚴(yán)重浪費(fèi)。
(2)較大的風(fēng)量將污染工作環(huán)境。在掘進(jìn)前期較大的風(fēng)量使風(fēng)筒出口具有較高的風(fēng)速，從而揚(yáng)起作業(yè)現(xiàn)場的浮塵，污染工作環(huán)境。
(3)通風(fēng)機(jī)的噪聲較高。根據(jù)對旋式局部通風(fēng)機(jī)的特性曲線可知，當(dāng)對旋局部通風(fēng)機(jī)在低風(fēng)壓大流量下工作時(shí)，通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn)位于通風(fēng)機(jī)的低效區(qū)，通風(fēng)機(jī)在低效區(qū)工作時(shí)不但效率較低，而且更為嚴(yán)重的是通風(fēng)機(jī)的噪聲較高。盡管生產(chǎn)廠家在通風(fēng)機(jī)出廠時(shí)其噪聲指標(biāo)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)通風(fēng)機(jī)噪聲的的規(guī)定指標(biāo)是針對通風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)的，而最高效率點(diǎn)對應(yīng)的噪聲恰恰是通風(fēng)機(jī)的最低噪聲。由于局部通風(fēng)機(jī)屬于變工況運(yùn)行，尤其是通風(fēng)機(jī)在大流量低風(fēng)壓工況下運(yùn)行時(shí)，通風(fēng)機(jī)的噪聲將大幅度地升高。高噪聲污染現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境，給礦山的安全生產(chǎn)帶來隱患。
針對對旋式局部通風(fēng)機(jī)存在的上述問題，有文獻(xiàn)提出了如下兩種解決方案(1)只運(yùn)行對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級，但后級仍然保留。
(2)只運(yùn)行對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級，但將后級通風(fēng)機(jī)拆除。
但實(shí)踐證明，上述兩種方案均是不可行的。
對于第一種方案，通風(fēng)機(jī)單級運(yùn)行時(shí)第二級轉(zhuǎn)子成為第一級轉(zhuǎn)子的負(fù)擔(dān)，人為地增加了第一級轉(zhuǎn)子的負(fù)荷。另外在這種狀況下前后兩級葉柵的流場相互耦合，惡化了通風(fēng)機(jī)的性能，導(dǎo)致第一級電機(jī)常常發(fā)生電機(jī)燒毀事故，對礦山的通風(fēng)產(chǎn)安全帶來不利的影響。另外，氣流流過第二級葉柵，在第二級葉柵中產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，因此又產(chǎn)生了較高的附加噪聲。
對于第二種方案，通風(fēng)機(jī)的前級工作時(shí)，氣體從前級的集流器入口進(jìn)入，然后經(jīng)前級電動機(jī)帶動的葉輪流出，其流出方向與通風(fēng)機(jī)的軸線成一定角度，即前級葉輪出口處氣流的流動形態(tài)為螺旋形。由于氣流的速度較高，而氣流流動的沿程阻力損失和局部阻力損失均與氣流流動速度的平方成比例，氣流的能量損失較大，葉輪傳遞給氣體的能量中(表現(xiàn)為通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓)有絕大部分被損失掉了；因此原來的對旋式局部通風(fēng)機(jī)采用單級運(yùn)行是不可行的。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為對旋式局部通風(fēng)機(jī)提供一種適用于巷道掘進(jìn)前期且綜合效率高、能有效降低通風(fēng)機(jī)噪音、并保證局部通風(fēng)機(jī)設(shè)備安全與礦井通風(fēng)安全的局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能通風(fēng)裝置。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下一種局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置，其特征在于該裝置與對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級相配合，該裝置包括與通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口對接的通風(fēng)筒以及通風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置的翼形整流器和氣流擴(kuò)散器。
所述的氣流擴(kuò)散器包括與通風(fēng)筒同軸設(shè)置的錐形芯筒，錐形芯筒的錐底端靠近通風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉輪，錐形芯筒與通風(fēng)筒內(nèi)筒間形成的環(huán)形斷面沿氣流流動方向逐漸增大。
所述的翼型整流器由沿通風(fēng)筒橫截面環(huán)形分布的整流葉片組成，整流葉片靠近對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級葉輪，各整流葉片的外端與通風(fēng)筒的內(nèi)筒壁固定，其內(nèi)端與氣流擴(kuò)散器的錐形芯筒相固定。
所述的翼型整流器的整流葉片的個(gè)數(shù)為6-22個(gè)，整流葉片為弧形板式結(jié)構(gòu)或機(jī)翼型結(jié)構(gòu)。
該裝置還包括消音裝置，由通風(fēng)筒內(nèi)外筒間填充的吸聲材料夾層和錐形芯筒內(nèi)填充的吸聲材料組成。
本實(shí)用新型所指的局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置在使用時(shí)與對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級相配合，原對旋式局部通風(fēng)機(jī)的后級被拆除掉。該翼型整流器葉柵的加工參數(shù)可以為各葉片出口切線方向與通風(fēng)機(jī)軸向的夾角為±5°，各葉片入口切線方向與前級葉輪葉片出口的氣流方向夾角為±6°。
局部通風(fēng)機(jī)安全與節(jié)能裝置的消音裝置一般可以由設(shè)置在通風(fēng)筒內(nèi)的消音圓筒和錐形芯筒組成，消音圓筒是由通風(fēng)筒外壁和通風(fēng)筒穿孔內(nèi)壁組成、其間填充有吸聲材料；所述的錐形芯筒的筒壁為穿孔板形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部也填充有吸聲材料。所用的穿孔板的穿孔率為20％-45％。
氣流擴(kuò)散器與通風(fēng)筒兩者形成的環(huán)形斷面沿氣流流動方向逐漸增大，其當(dāng)量擴(kuò)散角優(yōu)選為6°-12°。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的應(yīng)用結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是圖1的A-A向剖視圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的通風(fēng)機(jī)前級葉輪和翼型整流器葉列系統(tǒng)示意圖。用一個(gè)與該通風(fēng)筒同心的圓筒去切割對旋式局部通風(fēng)機(jī)前級葉輪葉柵和翼型整流器葉柵，則該圓筒與葉輪葉柵和本裝置的翼型整流器葉柵就形成相貫線；沿圓筒的母線將圓筒剪開、拉直并放在平面上，就是圖3的葉列系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖，在巷道掘進(jìn)的前期，將對旋式局部通風(fēng)機(jī)的后級拆除，該對旋式局部通風(fēng)機(jī)主要由通風(fēng)電動機(jī)4、葉輪5和外罩的圓形導(dǎo)風(fēng)筒2組成，通風(fēng)電動機(jī)4由支撐板3固定在導(dǎo)風(fēng)筒2壁上，導(dǎo)風(fēng)筒一端為通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口1，另一端為通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口，導(dǎo)風(fēng)筒為2為內(nèi)部填充吸聲材料的夾層結(jié)構(gòu)。將本局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置與對旋式局部通風(fēng)機(jī)前級的出口端對接，該裝置由與通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口對接的通風(fēng)筒7、通風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置的翼形整流器、氣流擴(kuò)散器以及吸聲裝置組成，氣流擴(kuò)散器包括與通風(fēng)筒同軸設(shè)置的錐形芯筒8，錐形芯筒的錐底端靠近通風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉輪5，錐形芯筒8與通風(fēng)筒7內(nèi)筒間形成的環(huán)形斷面沿氣流流動方向逐漸增大。翼型整流器由沿通風(fēng)筒橫截面環(huán)形分布的8片整流葉片6組成，整流葉片靠近對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級葉輪，各整流葉片的外端與通風(fēng)筒的內(nèi)筒壁固定，其內(nèi)端與氣流擴(kuò)散器的錐形芯筒相固定，整流葉片為弧形板式結(jié)構(gòu)。通風(fēng)筒內(nèi)外筒間填充的吸聲材料夾層和錐形芯筒內(nèi)填充的吸聲材料組成吸聲裝置。對旋式局部通風(fēng)機(jī)和該局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置的外同壁上均設(shè)置有固定支腳9。
該裝置和對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級組成一種新型的局部通風(fēng)機(jī)裝置，氣體從前級通風(fēng)機(jī)的集流器入口進(jìn)入，然后經(jīng)前級電動機(jī)帶動的葉輪流出，其流出方向與通風(fēng)機(jī)的軸線成一定角度，即前級葉輪出口處氣流的流動形態(tài)為螺旋形。翼型葉柵整流器將葉輪輸出的螺旋氣流校正成為方向近似沿通風(fēng)機(jī)軸向的氣流，降低氣流的流動速度，減少氣流在流動過程中的局部阻力損失和沿程阻力損失，并達(dá)到提高通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和通風(fēng)機(jī)效率的目的。氣流擴(kuò)散器的環(huán)形斷面沿氣流的方向是逐漸增大的，當(dāng)流量一定的氣流流過氣流擴(kuò)散器時(shí)，速度逐漸降低，因此該氣體擴(kuò)散器減少了氣流的阻力損失，從而進(jìn)一步提升通風(fēng)機(jī)的性能。消音裝置利用吸聲材料的吸聲原理，吸收氣流的噪聲，有助于改善井下的作業(yè)環(huán)境。
該局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置可在巷道掘進(jìn)的前一半時(shí)間內(nèi)安全高效地完成通風(fēng)工作，與原有通風(fēng)機(jī)相比節(jié)省通風(fēng)機(jī)能耗的二分之一，并消除原對旋式局部通風(fēng)機(jī)單級運(yùn)行時(shí)由于電機(jī)過載而發(fā)生的燒毀現(xiàn)象；設(shè)備綜合效率可相對提高15～35％；并可降低通風(fēng)機(jī)的噪聲3～8分貝。
將使用本實(shí)用新型的一種型號為DXF5.5×2№5.0的局部通風(fēng)機(jī)裝置應(yīng)用于協(xié)莊煤礦3417西運(yùn)輸巷及41112西運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際性能測試，同時(shí)按國標(biāo)GB1236-2000《工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗(yàn)》所規(guī)定的要求，對該對旋式通風(fēng)機(jī)分別進(jìn)行了通風(fēng)機(jī)拆除后級僅前級運(yùn)行、兩級通風(fēng)機(jī)僅前級運(yùn)行以及使用本實(shí)用新型所述的安全與節(jié)能裝置等三種情況下的對比測試，其測試結(jié)果見表1。
表1不同通風(fēng)設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)測試對照表 由表1可以看出，在巷道掘進(jìn)前期，在原對旋式局部通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本不變的條件下實(shí)現(xiàn)單級安全與節(jié)能運(yùn)行是不可能的，通風(fēng)機(jī)拆除后級僅前級運(yùn)行時(shí)通風(fēng)機(jī)的出口比噪聲達(dá)到33.1dB(A)，超出了國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的25dB(A)。高噪聲污染了現(xiàn)場的工作環(huán)境，淹沒行車信號，存在安全事故隱患，這是不允許的。而原對旋式局部通風(fēng)機(jī)僅前級運(yùn)行時(shí)，比噪聲同樣超出了國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，另外通風(fēng)機(jī)全壓較低，電機(jī)過載，無法實(shí)現(xiàn)單級安全運(yùn)行。
相比之下，該局部通風(fēng)機(jī)的前級安裝本實(shí)用新型所述的安全與節(jié)能裝置后，具有較高的風(fēng)壓、較高的效率以及較低的比噪聲；因此在巷道掘進(jìn)的前期可實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的單級運(yùn)行。經(jīng)實(shí)測該型號通風(fēng)機(jī)使用直徑為500mm的風(fēng)筒時(shí)，可達(dá)到420米的通風(fēng)距離。
權(quán)利要求1.一種局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置，其特征在于該裝置與對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級相配合，該裝置包括與通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口對接的通風(fēng)筒以及通風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置的翼形整流器和氣流擴(kuò)散器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置，其特征在于所述的氣流擴(kuò)散器包括與通風(fēng)筒同軸設(shè)置的錐形芯筒，錐形芯筒的錐底端靠近通風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉輪，錐形芯筒與通風(fēng)筒內(nèi)筒間形成的環(huán)形斷面沿氣流流動方向逐漸增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置，其特征在于所述的翼型整流器由沿通風(fēng)筒橫截面環(huán)形分布的整流葉片組成，整流葉片靠近對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級葉輪，各整流葉片的外端與通風(fēng)筒的內(nèi)筒壁固定，其內(nèi)端與氣流擴(kuò)散器的錐形芯筒相固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置，其特征在于所述的翼型整流器的整流葉片的個(gè)數(shù)為6-22個(gè)，整流葉片為弧形板式結(jié)構(gòu)或機(jī)翼型結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置，其特征在于該裝置還包括消音裝置，由通風(fēng)筒內(nèi)外筒間填充的吸聲材料夾層和錐形芯筒內(nèi)填充的吸聲材料組成。
專利摘要一種局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置，屬于局部通風(fēng)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于該裝置與對旋式局部通風(fēng)機(jī)的前級相配合，該裝置包括與通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口對接的通風(fēng)筒以及通風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置的翼形整流器和氣流擴(kuò)散器。該局部通風(fēng)機(jī)的安全與節(jié)能裝置可在巷道掘進(jìn)的前一半時(shí)間內(nèi)安全高效地完成通風(fēng)工作，與原有通風(fēng)機(jī)相比節(jié)省通風(fēng)機(jī)能耗的二分之一，并消除原對旋式局部通風(fēng)機(jī)單級運(yùn)行時(shí)由于電機(jī)過載而發(fā)生的燒毀現(xiàn)象；設(shè)備綜合效率可相對提高15～35％；并可降低通風(fēng)機(jī)的噪聲3～8分貝。
文檔編號F04D29/66GK2881173SQ20062000368
公開日2007年3月21日 申請日期2006年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者李偉, 張永建, 李玉元 申請人:李偉, 張永建, 李玉元