離心風輪脫水機設計

黃振鋒 王蕊 歐克藝 徐展熙 趙雅祥 華南理工大學廣州學院機械工程學院

1 離心風輪脫水機

1.1 工作原理

離心脫水機原理圖如圖1所示。當電機帶動圓盤和風輪高速旋轉時，風輪產生的離心力將空氣從風輪內部甩出匯集到外殼，由于外殼借鑒了對數螺旋線作圖法設計，因此外殼的截面積的不同而導致的壓差，使得空氣從螺旋形外殼的出氣口排出。當風輪內部的空氣被排出后，就形成負壓，外面的空氣在大氣壓的作用下又被壓入到風輪內部，依次循環，可以加強空氣的流通以及對紗粒的加速排水，

圖1 離心脫水機結構

1.2 結構設計

離心脫水機主要由離心式通風機、高速離心脫水機、同步帶電機、平面軸承、底座五部分組成。

1.2.1 離心式通風機

離心式通風機主要部件有機殼、風輪、機軸、吸氣口、排氣口，此外還有軸承、底座等部件。外殼設計采用對數螺旋線近似作圖法，解決了以前等邊基元法作圖遺留下來的圓弧間相接與相切的問題，這樣可以利用螺旋線外殼截面積不同產生壓差，使得空氣從螺旋型外殼排出。

1.2.2 離心脫水機

離心脫水包括筒形外殼，筒形外殼上端有筒蓋，筒形外殼底部四周有機腳。筒形外殼內有轉籠。轉籠下端有底盤，底盤中心有管狀上凸起，與管狀上凸起相對應的筒形外殼底部中心有通孔。管狀上凸起內有管狀軸承座。管狀軸承座下端伸入筒形外殼底部中心的通孔內并與通孔四周相固連。管狀軸承座內有轉軸。轉軸上端與管狀上凸起的上端相固連，其下端伸出在筒形外殼的底部之下。筒形外殼外側有電機，電機的輸出軸上有主動輪，轉軸下端有被動輪，主動輪與被動輪間有傳動帶。其特點是管狀軸承座下部有周向內凸臺，周向內凸臺的上面和下面均有軸承

1.2.3 平面軸承

為了減小紗柱所在平板與金屬底板產生的摩擦，故增加一個轉盤軸承設計，降低紗柱平板在轉動時的能耗

1.2.4 同步帶電機

電機通過帶傳動帶動脫水裝置圓盤和風輪同步轉動，采用三相異步電機Y801-2提供所需要的離心力。

圖2 離心脫水機結構

2 實驗結果與分析

2.1 性能仿真分析

利用ANSYS軟件對脫水機螺旋形外殼速度流向仿真，如圖3所示。

圖3 風機整體的速度流向

利用ANSYS軟件對風輪進行靜壓分析，如圖4所示。

圖4 風輪靜壓分析

通過仿真可知：采用對數螺旋線設計的殼形符合脫水時水分流向的假設要求，驗證方案的可行性。

2.2 實驗結果

為驗證脫水效果，現利用控制變量法對脫水機做實驗，即紗粒浸水后質量保持不變，對脫水機改造前后脫水數據進行計算。經計算可知，改造后的脫水率比改造前高出12%，脫水效果提高明顯。

3 推廣價值

紡織染色行業中紗粒脫水通常選用的是傳統的獨籠式脫水機，這種獨籠式脫水機脫水能力有限，而改進后將傳統工業離心脫水機構和離心式鼓風機結構巧妙結合，增大紗粒表面水分的流通，使內部水分隨氣流從風口排出，提高紗粒脫水率，縮短后續烘干時間，減少烘干時所需要能量和廢氣排放，達到節能減排的目的。對原有脫水裝置易改造，且成本低，改進后脫水效果好，脫水均勻，降低了企業的生產成本，可應用到大多數中小型企業對紡織品、農作物洗滌后的脫水，應用前景廣闊，具有重要的現實意義和推廣價值。