通風機的設計

摘 要：通風機作為一種通風換氣設備，在設計中重點進行了整體方案設計，分別對整個設備的三個主要部分進行了結構設計，對機器零部件之間的連接和固定做了完整設計，并對其工作原理給出了詳細說明。

關鍵詞：集風器；風筒；葉輪；擴散器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.034

0 引言

隨著國民經濟的發展，在礦井、地下工程、農業、化工、煉油、制藥、核工業等實際生產作業中，通風換氣設備應用越來越廣泛，為了工廠的安全和職工的身體健康，須根據實際情況，合理地選擇、使用通風機對工作環境進行通風換氣。此次設計的通風機可作為實驗室、工廠、倉庫及住宅等場合的通風換氣設備，此設備的電機與葉輪直接連接，采用單級單獨葉輪形式，整體穩定性很好，機械效率高，噪聲小、結構緊湊、維修費用低。

1 整體方案的設計

此次設計的通風換氣設備，屬于通風設備技術領域。葉片為扭曲機翼型，有很好的節能和氣動效果。集風器采用光滑的漸縮形流道，氣體在入口壓力損失很小的情況下得到加速，建立起均勻的速度場和壓力場。集風器、風筒和擴散筒采用焊接法蘭通過螺栓聯接固定在一起，結構簡單、成本低。將電機與葉輪直接連接，采用單級單獨形式，整體穩定性好。

2 結構簡介

我們設計的通風機由集風器、風筒、葉輪和擴散器等零部件組成（圖1）。其組成為：集風器1、法蘭2、風筒3、電機4、螺栓聯接5、密封圈6、導葉7、擴散筒8、芯筒9、機座10、電機架11、葉片12、葉柄13、輪轂14、鍵15和防松螺母16。風筒3通過螺栓聯接5固定在機座10上，風筒3兩端分別設有法蘭2，法蘭2焊接在風筒3端部，風筒3左端通過法蘭2連接集風器1，風筒3右端通過法蘭2連接擴散筒8。電機架11焊接在風筒3內壁上，電機4通過螺栓聯接固定在電機架11上，輪轂14通過鍵15和防松螺母16固定在電機軸上，葉柄13焊接在輪轂14上，葉片12和葉柄13鉚接在一起。導葉7小徑端部焊接在芯筒9外圓柱面上，導葉7外緣焊接在擴散筒8內壁上，擴散筒8通過法蘭2連接在風筒3右端。

集風器為光滑的漸縮形流道，集風器小徑端部設有法蘭，法蘭焊接在集風器上，集風器上法蘭和風筒上法蘭通過螺栓聯接固定在一起，兩個法蘭之間裝有密封圈。風筒為圓柱形空心結構，風筒上設有兩個法蘭，法蘭分別焊接在風筒兩端，風筒左端通過法蘭連接集風器，風筒右端通過法蘭連接擴散筒。電機架焊接在風筒底部，電機通過螺栓聯接固定在電機架上，風筒通過螺栓聯接安裝在機座上，機座底部的螺孔和地基上的預埋螺栓相連接，兩個機座安裝在地基上。葉輪包含葉片、葉柄和輪轂，輪轂通過鍵聯接和防松螺母固定在電機軸上，葉柄焊接在輪轂上，葉片和葉柄鉚接在一起。擴散器包含擴散筒、芯筒、導葉和法蘭，導葉小徑端部焊接在芯筒外圓柱面上，導葉外緣焊接在擴散筒內壁上，擴散筒上設有法蘭，法蘭焊接在擴散筒左端，并通過螺栓聯接和風筒右端固定在一起。

3 工作原理

當需要通風換氣時，接通電源，電機順時針轉動，帶動電機軸上的輪轂隨之旋轉，葉柄和葉片旋轉，氣體沿著集風器軸向方向進入葉輪，旋轉葉片將氣體擠壓并向后推動，氣體獲得能量后從葉輪流出，進入擴散器，經過導葉后氣流的動能轉變為靜壓能，氣流沿著擴散筒軸向流出，輸入到管路中。電機連續旋轉，氣體連續進入葉輪，進入擴散器，經過導葉，進行能量轉換后排放到管路中，達到通風換氣目的（圖1）。

電機架上安裝好電機后，接通電源，電機轉動，葉片旋轉，氣體進入葉輪，旋轉葉片將氣體擠壓并向后推動，氣體經過導葉，氣流沿著擴散筒軸向流出，氣體排放到管路中。集風器為光滑的漸縮形流道，氣體沿著集風器軸向方向進入葉輪時，漸縮形流道可以使氣體在保證入口壓力損失很小的情況下得到加速，在入口處建立起均勻的速度場和壓力場。電機轉動，輪轂隨之轉動，輪轂上的葉柄旋轉，葉柄上的葉片隨之旋轉，氣體進入葉輪，旋轉葉片將氣體擠壓并向后推動，經過導葉，氣流沿著擴散筒軸向流出，輸入到管路中。葉片為扭曲機翼型，按一定角度鉚接在葉柄上，葉柄焊接在輪轂上，可以減小和消除氣流徑向流動（圖2）。當氣體沿著集風器進入葉輪，氣流從葉輪流出后進入擴散器，擴散筒為漸擴的圓錐形，芯筒為漸縮的流線體，氣體從葉輪流出后，氣流的軸向速度非常大，進入擴散器，經過導葉后氣流的動能轉變為靜壓能，氣流沿著擴散筒軸向流出，減小了擴散器出口的突然擴散損失，氣體排放到管路中，達到通風換氣目的。

4 結語

以上所述主要是通風機的結構及工作原理，為實驗室、工廠、倉庫及住宅等場合的通風換氣設備。在通風機的出口，氣流的軸向速度非常大，在通風機后面安裝的擴散器，可以使氣體的一部分動能在擴散器流道內轉變為靜壓能，以提高通風機的靜壓和靜壓效率，同時減小了擴散器出口的突然擴散損失。

作者簡介：彭昳冰（1999-），女，天津人，本科在讀，主要研究方向：化學工程與工藝。