水轮风机的制作方法

专利名称

：水轮风机的制作方法

技术领域

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本实用新型属煤矿安全机械领域风机类，该机特别适用于煤矿高沼气矿井处理采煤工作面上隅角、落山区积聚的高浓度沼气；还适用于井巷掘进工程通风与除尘。
现有技术中的风机，有87年煤炭科学研究院唐山分院水采所研制的SBF60－1型水力驱动抽出式局扇，该抽出式局扇(图23)由风机壳(35)、集流器(34)、分流器(33)、正流器(42)、风轮(37)、水轮机壳(36)、水轮(38)、传动轴(39)、水(40)、出水管(41)、进水管(43)、出风筒(44)组成，以传动轴(39)将水轮(38)与风轮(37)相连接，水轮机壳(36)用固定筋(45)固定在风机壳(35)里。该机是在轴流式局扇的结构基础上改制的，也就是在轴流式局扇的电机位置改装了水轮机。在风机壳(35)与风轮(37)的材质做了改进，采用非常特殊的铝合金制造，使其磨擦与冲击发生的火花温度与持续时间构不成点燃沼气的条件，而适用于煤矿抽排高浓度沼气。由于该机的风轮轮叶窄，水轮轮径小，所以必须用30kg／cm2以上的高压水驱动，方能发挥风机的效能。现场旱采煤矿静压水一般都达不到，该机没有专用配套高压水泵，选型配套比较困难。既使配上符合条件的高压水泵，由于水压过高，经常鼓管与接头跑水，不利于安全生产，且每小时要有12立方米水倾泄到井巷中，不仅污染巷道，也增加矿井排水量，如果水压低于30kg／cm2，该机的功能将随之下降，风压与风量难以满足现场要求；该机材质特殊，因此造价就比较高，一台价值万元。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处，而提供一种低水压、大风量、高风压、循环用水，造价低、广泛适用各种类型矿井安全可靠配套使用的水轮风机。
本实用新型所说的水轮风机、由机壳、风轮、水轮、转动轴、水、进出水管、集流器、正流器和出风筒组成，其主机的安装在传动轴(5)上的水轮(1)和风轮(2)，通过变速机构相联接，上述部件被进风端为喇叭口，出风端联接正流器(13)的机壳(3)密封，与机壳(3)联接的支承架(17、18)底部的支座(22、23、26、27)与水箱(8)固定联接，主机底部有回水筒(9)与水箱(8)相连通。上述主机的进出风端分别安装有异径进出风筒(6、7)，其内分别安装有净化喷雾量(12)和档风板(30)，其下部分分别有回水筒(10、11)，与水箱(8)相连通。上述水轮(1)是双击透平式水轮，叶片12～36片，渐开线式园周均布，水轮(1)与机壳(3)内腔的间隙为5～20mm，双水喷头(31、32)反向安装在机壳(3)的切线方向位置(21、20)，形成侧击式力偶；风轮(2)安装水轮(1)的里部，叶片12～36片圆周均布，叶片角度30～60度，叶片宽100～300mm，叶片高从传动轴(5)至水轮(1)内径里侧，与水轮(1)的间隙为5～10mm，水轮(1)与风轮(2)通过变速装置联接转速比为12～10，水轮(1)与喷雾装置(12)用过的水沿回水筒(9、10、11)流进水箱(8)供循环使用。主机安装在水箱(8)上，水箱(8)同时起到机座的作用。配套水泵(15)与电机(16)安放在水箱(8)一侧加有过滤器的供水管插入水箱(8)，供水管与水喷头(31、32)，净化喷雾装置(12)连通。
本实用新型水轮风机突出的优点为它的安全结构设计是用两个水喷头将压力水射向水轮轮叶时，驱动水轮高速旋转，另一方面是射流射向水轮发生击发状水雾，包围与封闭水轮与机壳和风轮的间隙，使衔接部位的空间充满水雾，使机械发生磨擦与冲击不能发生火花，是本机安全、可靠性的独特之处，以此奠定了本机抽排高浓度沼气的可靠性与安全性。本机在进风筒内还装有风流净化喷务装置，以水雾扑堕较大的尘粒，同时水雾包围主机内部空间，从而更进一步减少冲击物与防止磨擦发生火花的现象，增进了本机的安全可靠性。本机具有抽排高浓度沼气之特点，不受井巷温度、湿度与自然条件变化影响；本机材质属一般工业铝与钢材铸造，小型水泵微型电机配套，因此造价成本较低，安装容易、搬运方便、节省电力。本机采用透平水轮、宽大的风轮叶片，经过变速机构加速、使风机能力提高，具有风量大、风压高、送风距离远之特点，由于使用低压水，不会鼓管与接头跑水，保证了设备正常工作。

图1是水轮风机示意图。图2是主机装配图。图3是图2A－A线的剖视图。图4a是水轮正视图，b是叶轮剖面图。图5是风轮正视图，图6是图5的B－B线剖面图，图7是图5的c－c线展开图。图8、图9是支撑架正视图。图10是机壳3A正视图，图11是图10的D－D线的剖面图。图12是机壳3B正视图，图13是图12的E－E线的剖面图。图14是传动轴正视图，图15、16是图14的F－F线和G－G线的剖面图。图17是水喷头正视剖面图。图18、19是流线型异径风筒(6、7)正视图。图20是喷雾器的正视图，图21是喷雾器芯的正视图，图22是图21的局部剖面图。图23是对比技术的示意图。
以下结合附图对本实用新型的实施例进一步详细说明图1、本实施例中的水轮风机由机壳(3)、水喷头(31、32)、水轮(1)、风轮(2)、作为变速机构的行星轮(4)、传动轮(14)、传动轴(5)、支承架(17、18)、流线型异径风筒(6、7)、水箱(8)、回水装置(9、10、11)、喷雾净化装置(12)、正流器(13)、水泵(15)和配套电机(16)组成。本机由电机(16)带动水泵(15)、水泵(15)将水加压到4－15kg／cm2，这里是6kg／cm2，经供水管输送到水喷头(31、32)(图中未示)和净化喷雾装置(12)，压力水经水喷头射在水轮(1)的轮叶上，以力偶作用驱动水轮(1)旋转，水轮(1)与变速行星轮(4)联接，行星轮(4)与传动轮(14)相联接，传动速比12～10，这里是12。传动轮(14)固定在传动轴(5)上，与风轮(2)联接，因此，水轮(1)旋转即带动风轮(2)旋转。上述部件由机壳(3)密封，传动轴(5)固定在支承架(17、18)的轴承中，支承架(17、18)又与机壳(3)固定在一起，机壳(3)出风端联接有风流正流装置(13)，构成主机。主机通过支座(22、23、26、27)固定安装在水箱(8)上。主机的进出风端联接有流线型异径进风筒(7、6)，风筒(7)中距主机0.5米处安装有净化装置(12)、风筒(7)底部联接有回水筒(10)、该出风筒(6)的底部也联接有回水筒(11)，回水筒(11)上有一挡风板(30)。主机的底部(24、25)联接口有回水筒(9)，回水筒(9、10、11)均伸入水箱(8)中。
图2，机壳(3)紧包在水轮(1)的外面，水轮(1)与机壳(3)内腔间隙10mm，水轮(1)又紧包在风轮(2)的外面，其间隙5mm，水轮(1)与风轮(2)靠行星轮(4)传动，行星轮(4)与风轮(2)都固定在传动轴(5)上，传动轴(5)的两端分别固定在支承架(17、18)的轴承里，支承架(17、18)与机壳(3)固定联接。轴承均有端盖、透盖予以封闭，支承架(17、18)的底部制成连接的底座(22、23、26、27)，中间开口处(24、25)联接成回水口。
图3，支承架底座(22、23、26、27)与水箱(8)联接，机壳(3)边缘切线方向位置(20和21)是安装水喷头(31、32)的位置，呈力偶位置安装。图4水轮(1)构成透平式，有24个叶片组成，园周均布，呈渐开线式，水轮直径760mm，由六根轮辐支撑，轮辐截面为椭园形。
图5、6、7、风轮直径620mm，由12个叶片园周均布，叶片角度45°，叶片宽度250mm，叶片厚度10mm。
图8、9支承架(17、18)有6根筋，截面呈椭园形，直径分别为900mm和740mm，由周边深孔与机壳(3)固定。
图10－13，机壳(3)由机壳(3A、3B)合成，(20、21)为水喷头(31、32)安装位置，成切线力偶方向。机壳(3B)呈喇叭形部分起聚集水流的作用，它即为主机的集流器，机壳(3A)下部开口(24、25)联接成回水口与回水筒9联接。
图14、15、16，传动轴(5)两端安装在支撑架(17、18)轴承里，中间安装水轮(1)、风轮(2)、行星轮(4)、轴(5)上的键槽固定传动轮(14)与风轮(2)，轴长644mm，用45号钢铸造。
图17、水喷头(31、32)切角45°，孔径 5－20mm，这里是10mm，未端与供水管联接，与压盖成一体，固定安装在机壳(3)的(20、21)位置。
图18、19，流线型异径进出风筒(7、6)，其大径分别900mm和740mm与主机进出风端固定，小径均为500mm，与可缩性风筒和胶皮风筒联接。口边加∮5mm钢筋边，防风筒滑脱。风筒(7)中部距主机进风端0.5米处安装净化喷雾装置(12)，风筒(6)底部开口处设有与水平方向成30°的档风板(30)，其底部开口联接回水筒(10、11)。
图20、21、22，扇形截止喷雾装置(13)的喷雾器芯为三头巨形螺纹，喷嘴散角120度，以合金铝铸造，净化喷雾装置的喷嘴数1－5个，这里是1个。用来扑堕进风中的尘粒且水雾随风流包裹主机内腔，防止磨擦，冲击发生火花的可能。

权利要求

1.水轮风机，由机壳、风轮、水轮、转动轴；水、进出水管、集流器、正流器和出风筒组成，其特征在于(a)、其主机的安装在传动轴(5)上的水轮(1)和风轮(2)、通过变速机构相联接，上述部件被进风端为喇叭口和出风端联接有正流器(13)的机壳(3)密封、与机壳(3)联接的支承架(17、18)底部的支座(22、23、26、27)与水箱(8)固定联接，主机底部有回水筒(9)与水箱(8)相连通；(b)、上述主机的进出风端分别安装有异径进出风筒(6、7)，其内分别安装有净化喷雾装置(12)和挡风板(30)，其下部分分别有回水筒(10、11)与水箱(8)相连通；(c)、该水轮风机配置的低压泵(15)采用4～15kg/cm2压力水经供水管与水喷头(31、32)和净化喷雾装置(12)相连通；(d)、该水轮风机壳(3)的切线方向位置(20、21)反向安装水喷头(31、32)。
2.根据权利要求1所说的水轮风机，其特征在于水轮(1)是双击透平式水轮，轮叶12～36个，呈渐开线式园周均布，水轮(1)与机壳(3)内腔的间隙为5～20mm。
3.根据权利要求1所说的水轮风机，其特在于风轮(2)安装在水轮(1)的里部，轮叶12～36片园周分布，叶片角度里侧，与水轮(1)的间隙为5～10mm。
4.根据权利要求1所说的水轮风机，其特征在于水轮(1)与风轮(2)通过变速传动机构联接，传动比12～10。
5.根据权利要求1所说的水轮风机，其特征在于机壳(3)进风端的喇叭形部份即为主机的集流器。
6.根据权利1所说的水轮风机，其特征在于异径风筒(6、7)为流线型，大径与主机联接，小径钢筋包边。
7.根据权利要求1所说的水轮风机，其特征在于主机进风端风筒(7)里设置净化喷雾装置(12)的喷嘴为1～5个。
8.根据权利要求1所说的水轮风机，其特征在于水喷头(31、32)为双击式水喷头，其孔径为5～20mm。

专利摘要

水轮风机、由机壳、水轮、风轮、转动轴、水轮、进出水管、集流器、正流器和出风筒组成，本机的特点是安装在传动轴上的水轮和风轮是通过变速机构相连接的，且设有循环水箱、流线形异径进出风筒、净化喷雾装置、挡风板和双击式水轮，还配套有低压水泵和电机。本机具有风量大、风压高、送风距离远、造价成本低、安装容易、搬动方便、节省电力、安全可靠之优点，是一种广泛适用于各类型矿井抽排高浓度沼气、通风与除尘的安全设备。