本發(fā)明涉及一種無風(fēng)扇回流式風(fēng)冷鼓風(fēng)機。
背景技術(shù)：
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由于目前離心風(fēng)機(離心機)的增速齒輪箱存在效率低、壽命短、體積大、需要大量輔助設(shè)備等缺點，所以采用高速電機直接驅(qū)動葉輪的高速直驅(qū)風(fēng)機(離心機)成為了未來發(fā)展方向。但是高速直驅(qū)風(fēng)機也存在電機發(fā)熱高、轉(zhuǎn)子振動嚴(yán)重的缺點，因此在設(shè)計中必須同時兼顧這兩點。
中低功率的高速直驅(qū)風(fēng)機常采用風(fēng)冷方式冷卻。即在風(fēng)機內(nèi)部留出冷卻風(fēng)通道，并用專門的冷卻風(fēng)扇驅(qū)動冷卻空氣流經(jīng)電機定轉(zhuǎn)子進行冷卻。
冷卻風(fēng)扇可以由專門的輔助電機驅(qū)動，也可以安裝在電機軸上由主電機驅(qū)動，但這兩種驅(qū)動方式都會給風(fēng)機帶來一定的負(fù)面影響。用輔助電機驅(qū)動時主風(fēng)機需要安裝額外的電機和管道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性降低；用主電機驅(qū)動時會增加風(fēng)機轉(zhuǎn)子的長度、增加質(zhì)量，從而降低轉(zhuǎn)子的固有頻率，使轉(zhuǎn)子的振動變得嚴(yán)重。
利用風(fēng)機蝸殼出口的氣體壓力驅(qū)動冷卻空氣可以避免冷卻風(fēng)扇帶來的負(fù)面影響。但風(fēng)機蝸殼氣體的壓力通常較高，用來冷卻電機后直接排放至大氣中會損失大量的壓力勢能，且在某些工作場合中工作氣體的排放還會導(dǎo)致原料浪費和環(huán)境污染。
因此高速直驅(qū)風(fēng)機(壓縮機)需要有一種無需冷卻風(fēng)扇、且不向大氣排放冷卻風(fēng)的風(fēng)冷方式。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種無風(fēng)扇回流式風(fēng)冷鼓風(fēng)機。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案有：一種無風(fēng)扇回流式風(fēng)冷鼓風(fēng)機，包括定子、轉(zhuǎn)子、離心葉輪和一端開口、一端封閉的機殼，所述定子設(shè)于機殼內(nèi)，轉(zhuǎn)子支承于定子內(nèi)，且一端伸出機殼外并與離心葉輪固定連接，還包括引流管、外部冷卻器、擴壓器以及蝸殼，所述蝸殼與機殼固定連接，擴壓器設(shè)于蝸殼內(nèi)，一所述引流管的兩端分別與蝸殼和外部冷卻器相連通，另一所述引流管的兩端分別與外部冷卻器和機殼相連通；
所述機殼的開口端向內(nèi)折彎并形成有擋邊部，所述擋邊部上設(shè)有回流道；
所述蝸殼包括一體成型的圓弧部、平臺部以及遮擋部，所述圓弧部與機殼固定連接，平臺部與所述擋邊部之間形成有風(fēng)道，遮擋部與擋邊部之間形成有葉輪腔；
所述擴壓器設(shè)于風(fēng)道內(nèi)。
進一步地，所述外部冷卻器與機殼之間的引流管上設(shè)有限流閥。
進一步地，所述機殼和蝸殼為一體式結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明具有如下有益效果：
1)省去了冷卻風(fēng)扇；
2)減少冷卻風(fēng)的能量損失；
3)避免工作介質(zhì)泄漏。
附圖說明：
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式：
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明一種無風(fēng)扇回流式風(fēng)冷鼓風(fēng)機，包括定子12、轉(zhuǎn)子13、離心葉輪14和一端開口、一端封閉的機殼11，定子12設(shè)于機殼11內(nèi)，轉(zhuǎn)子13支承于定子12內(nèi)，且一端伸出機殼11外并與離心葉輪14固定連接。本發(fā)明還包括引流管15、外部冷卻器16、擴壓器17以及蝸殼2，蝸殼2與機殼11固定連接，離心葉輪14設(shè)于蝸殼2內(nèi)，擴壓器17設(shè)于蝸殼2內(nèi)，一根引流管15的兩端分別與蝸殼2和外部冷卻器16相連通，一根引流管15的兩端分別與外部冷卻器16和機殼11相連通。
本發(fā)明中的機殼11的開口端向內(nèi)折彎并形成有擋邊部110，該擋邊部110上設(shè)有回流道111，該回流道111與蝸殼2相貫通。
本發(fā)明中的蝸殼2包括一體成型的圓弧部21、平臺部22以及遮擋部23，圓弧部21與機殼11固定連接，平臺部22與擋邊部110之間形成有風(fēng)道200，擴壓器17設(shè)于該風(fēng)道200內(nèi)。
遮擋部23與擋邊部110之間形成有用于容納離心葉輪14的葉輪腔400。
在外部冷卻器16與機殼11之間的引流管15上設(shè)有限流閥19。
本發(fā)明中的機殼11和蝸殼2為一體式結(jié)構(gòu)。
通過蝸殼出口處的引流管15將高壓氣體導(dǎo)出，并通過外部冷卻器16冷卻至較低溫度。冷卻后的高壓氣體由限流閥19節(jié)流以控制冷卻風(fēng)流量，然后注入電機尾部。冷卻風(fēng)流過定轉(zhuǎn)子氣隙并冷卻定轉(zhuǎn)子和其他附件，通過回流管減壓加速后回到葉輪出口氣流中。
外部冷卻器可以根據(jù)需要采用風(fēng)冷或水冷；回流道111可以根據(jù)冷卻風(fēng)流量和風(fēng)機流體效率的要求設(shè)計成直接排放或通過噴嘴排放的結(jié)構(gòu)，擴壓器也需要做相應(yīng)的調(diào)整。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
1)省去了冷卻風(fēng)扇；
由于風(fēng)機的回流冷卻結(jié)構(gòu)利用了蝸殼氣體的壓力驅(qū)動冷卻氣流，從而省去了冷卻風(fēng)扇，所以減少了風(fēng)機中運動部件的數(shù)量，降低了故障率，提高了整機可靠性；同時因為不需要在高速電機軸上安裝冷卻風(fēng)扇，縮短了軸的長度、減輕了軸的重量，所以能夠提高風(fēng)機轉(zhuǎn)子的固有頻率，從而有利于提高風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。
2)減少冷卻風(fēng)的能量損失；
風(fēng)機的蝸殼氣體含有較大的壓力能，利用蝸殼氣體冷卻電機后如果直接排放會造成巨大的能量浪費，而如果能夠回收利用則可以避免這種損失。
離心葉輪、擴壓器、蝸殼都能夠提升氣體壓力。以某型10米曝氣鼓風(fēng)機為例，進氣道壓力100kPa，葉輪出口靜壓160kPa，擴壓器出口靜壓198kPa，蝸殼出口壓力204kPa。而原有冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動壓差僅8kPa。因此從蝸殼出口引入冷卻風(fēng)，經(jīng)換熱器冷卻后用于冷卻定轉(zhuǎn)子，再回流至葉輪出口，全程有44kPa可用壓力差。
原來蝸殼引入的冷卻風(fēng)冷卻后直接排放至101kPa的大氣中，只有8kPa壓力能用于驅(qū)動冷卻風(fēng)，浪費了95kPa的壓力能，能量利用率僅7.6％。而回流冷卻結(jié)構(gòu)中195kPa的冷卻風(fēng)通過噴嘴減壓增速并回到擴壓器前回收，能量只有少量的流動損失，可以減少80％～90％冷卻風(fēng)造成的能量損失。
3)避免工作介質(zhì)泄漏；
回流冷卻結(jié)構(gòu)中冷卻氣體的流動是一個封閉的循環(huán)，因此不會向外排放廢氣，也就不會造成工作介質(zhì)的泄漏。同時由于冷卻風(fēng)循環(huán)的流道將電機的定轉(zhuǎn)子完全包裹在內(nèi)，轉(zhuǎn)子不需要穿透流道壁，所以無需動密封，只需要靜密封就可以將電機殼體做成密閉容器，從而保證風(fēng)機的密封性。
采用回流冷卻的風(fēng)機可以用較低的成本做到低泄漏甚至零泄漏。而其他冷卻結(jié)構(gòu)都很難做到。在工作介質(zhì)是高壓、高價值、易燃易爆、有毒有輻射等工作場所中，回流式冷卻結(jié)構(gòu)有著極大的優(yōu)勢。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。