雙動力循環(huán)氣動風(fēng)機(jī)在礦用吸塵器研制中的創(chuàng)新應(yīng)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(fēng)機(jī)的制作方法，即將離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成雙動力循環(huán)，從而達(dá)到提高風(fēng)機(jī)效率的目的。

關(guān)鍵詞 礦用吸塵器；氣動風(fēng)機(jī)；雙動力循環(huán)

中圖分類號：TD441 文獻(xiàn)標(biāo)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(qiáng)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(fēng)機(jī)的制作方法。

本文介紹了一種雙動力循環(huán)氣動風(fēng)機(jī)制作方法，有效利用離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢，對其進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。雙動力循環(huán)氣動風(fēng)機(jī)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(nèi)徑5 mm無縫鋼管高壓風(fēng)源，利用氣體高速流動在排氣口周圍產(chǎn)生負(fù)壓原理，氣流擴(kuò)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(dá)到動力循環(huán)利用的目的，從而大大增加風(fēng)機(jī)的效率，氣動風(fēng)機(jī)排風(fēng)口是內(nèi)徑120 mm的鋼管，內(nèi)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(fēng)口之間產(chǎn)生了8 mm的縫隙，排風(fēng)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(fēng)口使用永磁懸浮設(shè)計，將風(fēng)機(jī)的重力摩擦降到了最低。垂直安裝就利用了高壓風(fēng)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(fēng)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(shè)計初始設(shè)計依據(jù)：進(jìn)風(fēng)管6分，風(fēng)壓0.68 MPa

6分管內(nèi)徑20 mm截面積：S=102×3.1415929=314.15926 mm?

314.15926/12=26.1799383 mm?

為保證風(fēng)機(jī)動力風(fēng)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(fēng)口的內(nèi)徑截面積要小于風(fēng)源主進(jìn)管的橫截面積。

2.52×3.1415926=19.63495375 mm?

要出風(fēng)口的內(nèi)徑截面積要小于風(fēng)源主進(jìn)管的橫截面積也就是：

26.1799383 mm?>19.63495375 mm?

利用高速排風(fēng)口會帶動周圍空氣同向流動的原理，離排風(fēng)口越近帶動周圍空氣流動的速度越快，離排風(fēng)口越遠(yuǎn)帶動空氣流動的速度越慢，離高速排風(fēng)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(fēng)管出來的流量均勻縮小的通過12根風(fēng)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(fēng)口產(chǎn)生摩擦，確保風(fēng)機(jī)有足夠的轉(zhuǎn)速，以提高排風(fēng)量。

圖1 雙動力循環(huán)氣動風(fēng)機(jī)示意圖

綜上所述，本文介紹的氣動風(fēng)機(jī)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(fù)壓原理，氣流擴(kuò)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(dá)到動力循環(huán)利用的目的，大大增加了風(fēng)機(jī)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(fēng)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(fēng)過程中產(chǎn)生的反向空氣壓力；三是排風(fēng)口使用永磁懸浮設(shè)計，將風(fēng)機(jī)的重力摩擦降到了最低。

參考文獻(xiàn)

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