雙動力循環氣動風機在礦用吸塵器研制中的創新應用

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、數量多，而吸塵器在面臨粉塵非常多的環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，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

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，一種是工業用吸塵器。工業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，數量多，為解決吸塵器在面臨粉塵非常多的環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氣動風機的制作方法。

本文介紹了一種雙動力循環氣動風機制作方法，有效利用離心式風機和軸流式風機的優勢，對其進行了有機結合。雙動力循環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生的低壓區的原理，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生向上的力量克服重力和離心葉輪排風過程中產生的反向空氣壓力。從而降低軸承的摩擦。如圖1所示。

本設計初始設計依據：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動力空白區，這樣解決里中心動力空白區的問題。

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，主要創新點有三個方面：一是采用了雙動力循環方式，利用氣體高速流動在排氣口周圍產生負壓原理，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生向上的力量克服重力和離心葉輪排風過程中產生的反向空氣壓力；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化設計研究[D].重慶大學，2006.endprint