磁悬浮高速三元流离心鼓风的制造方法
【专利摘要】磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其主要由进气导叶调节装置、磁悬浮叶轮转子部分、风机定子部分、磁悬浮永磁电机及轴端密封组成。本实用新型是一种效率高、低能耗、启停方便、工况适应性强、结构紧凑简单、噪声低、密封性能好、运行维护成本小的磁悬浮高速三元流离心鼓风机。
【专利说明】磁悬浮高速三元流离心鼓风机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环保科技和化工【技术领域】，特别适用于污水处理曝气工艺流程中输送空气。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的快速发展，环境保护和节能减排已经成为日益关注的主题，对各行业的工艺污水的处理及排放标准提出了更高的要求。污水处理曝气工艺流程多采用底部曝气，底部曝气工艺所用鼓风机的耗电，占该工艺段全部耗电的95%以上，而生化段曝气的能耗占污水厂能耗60%以上。对于采用鼓风机底部曝气工艺，选择何种形式的鼓风机，将直接影响到污水厂的投资、运行管理费用和长期效益。传统的污水处理用鼓风机有罗茨鼓风机、多级低速离心鼓风机、齿轮增速单级高速离心鼓风机等，罗茨鼓风机存在效率低、气流脉动与噪声大、供气不均匀等缺点，在污水处理领域属于淘汰产品；多级低速离心鼓风机结构复杂、占地面积大、转子转动惯量大、启动电流大、启动时间长，停机时间长、效率低，节能效果不佳；齿轮增速单级高速离心鼓风机与罗茨鼓风机、多级低速离心鼓风机相比具有效率高、自动化控制程度高的优点，但运行过程中的机械传动效率不高，风机噪声高而尖，裸机噪声多在100分贝以上，同时风机配套的润滑系统和控制系统复杂，易故障件多，维护费用高。
实用新型内容
[0003]本实用新型旨在克服上述缺陷，目的是提供一种效率高、低能耗、启停方便、工况适应性强、结构紧凑简单、噪声低、密封性能好、运行维护成本小的磁悬浮高速三元流离心鼓风机。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是整机由进气导叶调节装置、磁悬浮叶轮转子部分、风机定子部分、磁悬浮永磁电机及轴端密封组成。进气导叶调节装置由调节阀体、调节导叶、传动机构、电动执行器、执行器支架组成。磁悬浮叶轮转子部分由半开式三元流叶轮、防松导流帽、薄型平键、钢套、磁悬浮电机主轴及辅助轴承组成。风机定子部分由前机壳、中筒、蜗壳、内筒、叶轮盖、叶片扩压器、连接法兰及磁悬浮电机机座组成，其中蜗壳与磁悬浮电机机座、内筒、中筒、连接法兰均采用法兰和止口定位联接形式。磁悬浮永磁电机由磁悬浮电机定子、主轴、径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承、辅助轴承、传感器、磁悬浮电机机座组成。
[0005]由于采用上述技术方案，本实用新型风机体积变小、结构紧凑简单、噪声低，效率高；相对于齿轮增速单级高速离心鼓风机与罗茨鼓风机、多级低速离心鼓风机，其无润滑系统，控制系统简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型磁悬浮高速三元流离心鼓风机结构示意图；[0007]在图中:1为前机壳；2为调节导叶；3为调节阀体；4为传动机构；5为中筒；6为电动执行器；7为执行器支架；8为内筒；9为蜗壳；10为叶轮盖；11为叶片扩压器；12为连接法兰；13为径向密封体；14、19为辅助轴承；15、17为径向磁悬浮轴承；16为磁悬浮电机定子；18为轴向磁悬浮轴承；20为磁悬浮电机主轴；21为磁悬浮电机底座；22为传感器；23为轴向密封体；24为钢套；25为半开式三元流叶轮；26为薄型平键；27为排污螺塞；28为防松导流帽；29为进气导叶调节装置；30为磁悬浮叶轮转子部分；31为风机定子部分；32为磁悬浮永磁电机；33为轴端密封。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图对本实用新型做进一步描述说明。
[0009]磁悬浮永磁电机(32)的工作原理为:径向磁悬浮轴承(15、17)与轴向磁悬浮轴承
(18)内的线圈通电时，所产生的电磁力将磁悬浮叶轮转子部分(30)吸引到中心位置，实现磁悬浮叶轮转子部分(30)的悬浮，磁悬浮电机定子(16)再驱动磁悬浮叶轮转子部分(30)进行旋转，整个工作过程中径向磁悬浮轴承(15、17)、轴向磁悬浮轴承(18)和磁悬浮叶轮转子部分(30)互不接触，通过集成控制系统完成对转子载荷、位移和温度的检测和运行状态校正。
[0010]磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其由进气导叶调节装置(29)、磁悬浮叶轮转子部分(30)、风机定子部分(31)、磁悬浮永磁电机(32)及轴端密封(33)组成；进气导叶调节装置(29)由调节阀体(3)、调节导叶(2)、传动机构(4)、电动执行器(6)、执行器支架(7)组成；磁悬浮叶轮转子部分(30)由半开式三元流叶轮(25)、防松导流帽(28)、薄型平键(26)、钢套(24)、磁悬浮电机主轴(20)以及辅助轴承(14、19)组成；风机定子部分(31)由前机壳
(I)、中筒(5)、蜗壳(9)、内筒(8)、叶轮盖(10)、叶片扩压器(11)、连接法兰(12)、磁悬浮电机机座(21)组成；磁悬浮永磁电机(32)由磁悬浮电机定子(16)、磁悬浮电机主轴(20)、径向磁悬浮轴承(15、17)、轴向磁悬浮轴承(18)、辅助轴承(14、19)、传感器(22)、磁悬浮电机机座(21)组成；轴端密封(33)由径向密封体(13)和轴向密封体(23)组成。该鼓风机采用先进的三元流动设计理论进行气动设计，流动损失小，效率高；采用磁悬浮高速永磁电机直联驱动，传动结构简单，传动部件少，机械传动效率高达99%以上，传动损失小；磁悬浮永磁电机在满载和部分加载条件下与传统电机相比可提高10%的能源效率。因为以上特点，整机运行效率可达83%以上，比一般罗茨风机、多级鼓风机效率高出约8%?12%，齿轮增速单级高速离心鼓风机高3%?5%。
[0011]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的半开式三元流叶轮(25)直接安装于磁悬浮电机主轴(20)上，通过防松导流帽(28)压紧固定。驱动电机为高速磁悬浮永磁电动机，并采用主动磁悬浮轴承，鼓风机运转过程中轴承与转子可实现“无接触、无摩擦”，减小了噪声的主要产生源，因此运行噪声低，且不需要润滑油的润滑和冷却，从而使主轴得转速可达40000转/分钟以上。
[0012]磁悬浮高速三元流离心鼓风机中，半开式三元流叶轮(25)内孔镶钢套(24)，与磁悬浮电机主轴(20)通过两个薄型平键(26)联接，两个薄型平键(26)的相位角差为180°。使半开式三元流叶轮(25)在高速旋转时与磁悬浮电机主轴(20)之间配合更加紧密，无松动，更好的传递扭矩。[0013]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的调节阀体(3)内流道出口端为圆弧收敛形状。使从导叶出来的气体收敛，均匀进入叶轮，调节阀体材质为HT250 ;调节导叶的型线根据三元流动理论设计，有利于改善气体的流动，减小气体经过进气导叶调节装置的压力损失，调节导叶采用316L不锈钢整体铣制而成，保证了导叶的强度和表面粗糙度要求。
[0014]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的蜗壳(9)为偏心式圆截面整体结构，蜗壳(9)、高速磁悬浮电机(32 )通过连接法兰(12 )通过止口定位，采用用高强度六角头螺栓和内六角螺钉固定。蜗壳为HT250铸铁材质，具有吸声降噪的优点，通过精密铸造成型，保证了蜗壳内流道型线的精确度和表面粗糙度的要求，大大减小了气流在蜗壳内的流动损失，提高了整机效率。
[0015]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的蜗壳(9)底部设有排污螺纹孔，安装有排污螺塞
(27)。蜗壳(9)出风口的方向可根据用户要求每隔15°进行旋转安装，并在蜗壳(9)底部设有排污螺纹孔，安装有排污螺塞(27)，方便蜗壳(9)定期排污。
[0016]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的叶片扩压器(11)为翼型叶片扩压器，叶片数为17片，叶片扩压器(11)通过止口定位，并用内六角螺钉固定于蜗壳(9)上。在蜗壳(9)上叶片扩压器(11)减低了风机内部流体冲击损失，对气流起到很好的导流作用，提高了鼓风机的效率。
[0017]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的径向密封体(13)和轴向密封体(23)都通过止口定位，并用内六角螺钉固定于蜗壳(9)上,径向密封体(13)和轴向密封体(23)密封齿都为高低齿，且齿数均为8?10齿。采用径向密封体(13)和轴向密封体(23)组合形式，经由径向和轴向多道密封齿的节流作用可有效减小气流流速和漏气量，起到良好的密封作用，减小漏气损失，从而大大提闻了整机效率。
[0018]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的进气导叶调节装置(29)与磁悬浮永磁电机(32)之间配制有传感器(22)。通过传感器(22)使鼓风机在任何工况下运行都能进行自我控制调节，解除人为操作不当而带来对鼓风机整体结构上的破坏。
[0019]磁悬浮高速三元流离心鼓风机通过变频器控制高速磁悬浮电机的转速和进气导叶调节装置来调节鼓风机的运行性能，风机启停方便、性能调节范围宽广、调节效率高、能耗低。
[0020]磁悬浮高速三元流离心鼓风机的半开式三元流叶轮(25)采用航空高强度铝合金整体锻造、铣加工成型，叶片型线符合气体流动规律，流动损失小，叶轮效率高；叶轮转速最高可达40000转/分钟，风机达到同等压力所需叶轮直径小，转子组的转动惯量小，风机启停时间短。
[0021]因此，本磁悬浮高速三元流离心鼓是一种新型环保、节能的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，具有以下优点:1、机械传动损失小、整机运行效率高、能耗低；2、转子转动惯量小，启停时间短；3、转速可调节，流量范围广、工况适应性强；4、结构简单、紧凑、整机体积小，运行噪声低，密封性能好；5、风机传动结构简单、机械传动零部件少，易损件少，且主轴与轴承之间为“无接触、无摩擦”，减小了易损件的磨损，延长了轴承连续使用时间，无油润滑的直接传动系统可超过1000000小时的平均无故障运行时间，不需要润滑油，因此运行维护成本低，可长期安全运行。
【权利要求】
1.磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其由进气导叶调节装置(29)、磁悬浮叶轮转子部分(30)、风机定子部分(31)、磁悬浮永磁电机(32)及轴端密封(33)组成；其特征在于进气导叶调节装置(29)由调节阀体(3)、调节导叶(2)、传动机构(4)、电动执行器(6)、执行器支架(7)组成；磁悬浮叶轮转子部分(30)由半开式三元流叶轮(25)、防松导流帽(28)、薄型平键(26)、钢套(24)、磁悬浮电机主轴(20)以及辅助轴承(14、19)组成；风机定子部分(31)由前机壳(I)、中筒(5)、蜗壳(9)、内筒(8)、叶轮盖(10)、叶片扩压器(11)、连接法兰(12)、磁悬浮电机机座(21)组成；磁悬浮永磁电机(32)由磁悬浮电机定子(16)、磁悬浮电机主轴(20)、径向磁悬浮轴承(15、17)、轴向磁悬浮轴承(18)、辅助轴承(14、19)、传感器(22)、磁悬浮电机机座(21)组成；轴端密封(33)由径向密封体(13)和轴向密封体(23)组成。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述半开式三元流叶轮(25)直接安装于磁悬浮电机主轴(20)上，通过防松导流帽(28)压紧固定。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述半开式三元流叶轮(25)内孔镶钢套(24)，与磁悬浮电机主轴(20)通过两个薄型平键(26)联接，两个薄型平键(26)的相位角差为180°。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述的调节阀体(3)内流道出口端为圆弧收敛形状。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述的蜗壳(9)为偏心式圆截面整体结构，蜗壳(9)、高速磁悬浮电机(32)通过连接法兰(12)通过止口定位，采用用高强度六角头螺栓和内六角螺钉固定。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述的蜗壳(9)底部设有排污螺纹孔，安装有排污螺塞(27)。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述的叶片扩压器(11)为翼型叶片扩压器，叶片数为17片，叶片扩压器(11)通过止口定位，并用内六角螺钉固定于蜗壳(9)上。
8.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述的径向密封体(13)和轴向密封体(23)都通过止口定位，并用内六角螺钉固定于蜗壳(9)上，径向密封体(13)和轴向密封体(23)密封齿都为高低齿,且齿数均为8?10齿。
9.根据权利要求1所述的磁悬浮高速三元流离心鼓风机，其特征在于所述的进气导叶调节装置(29)与磁悬浮永磁电机(32)之间配制有传感器(22)。
【文档编号】F04D29/28GK203717391SQ201320819058
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】熊俊杰, 杨洁, 向丹, 吴金荣 申请人:湖北省风机厂有限公司