通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)

摘 要：通風(fēng)機(jī)作為一種通風(fēng)換氣設(shè)備，在設(shè)計(jì)中重點(diǎn)進(jìn)行了整體方案設(shè)計(jì)，分別對整個(gè)設(shè)備的三個(gè)主要部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對機(jī)器零部件之間的連接和固定做了完整設(shè)計(jì)，并對其工作原理給出了詳細(xì)說明。

關(guān)鍵詞：集風(fēng)器；風(fēng)筒；葉輪；擴(kuò)散器

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

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在礦井、地下工程、農(nóng)業(yè)、化工、煉油、制藥、核工業(yè)等實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，通風(fēng)換氣設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，為了工廠的安全和職工的身體健康，須根據(jù)實(shí)際情況，合理地選擇、使用通風(fēng)機(jī)對工作環(huán)境進(jìn)行通風(fēng)換氣。此次設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)可作為實(shí)驗(yàn)室、工廠、倉庫及住宅等場合的通風(fēng)換氣設(shè)備，此設(shè)備的電機(jī)與葉輪直接連接，采用單級單獨(dú)葉輪形式，整體穩(wěn)定性很好，機(jī)械效率高，噪聲小、結(jié)構(gòu)緊湊、維修費(fèi)用低。

1 整體方案的設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)的通風(fēng)換氣設(shè)備，屬于通風(fēng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。葉片為扭曲機(jī)翼型，有很好的節(jié)能和氣動(dòng)效果。集風(fēng)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(fēng)器、風(fēng)筒和擴(kuò)散筒采用焊接法蘭通過螺栓聯(lián)接固定在一起，結(jié)構(gòu)簡單、成本低。將電機(jī)與葉輪直接連接，采用單級單獨(dú)形式，整體穩(wěn)定性好。

2 結(jié)構(gòu)簡介

我們設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)由集風(fēng)器、風(fēng)筒、葉輪和擴(kuò)散器等零部件組成（圖1）。其組成為：集風(fēng)器1、法蘭2、風(fēng)筒3、電機(jī)4、螺栓聯(lián)接5、密封圈6、導(dǎo)葉7、擴(kuò)散筒8、芯筒9、機(jī)座10、電機(jī)架11、葉片12、葉柄13、輪轂14、鍵15和防松螺母16。風(fēng)筒3通過螺栓聯(lián)接5固定在機(jī)座10上，風(fēng)筒3兩端分別設(shè)有法蘭2，法蘭2焊接在風(fēng)筒3端部，風(fēng)筒3左端通過法蘭2連接集風(fēng)器1，風(fēng)筒3右端通過法蘭2連接擴(kuò)散筒8。電機(jī)架11焊接在風(fēng)筒3內(nèi)壁上，電機(jī)4通過螺栓聯(lián)接固定在電機(jī)架11上，輪轂14通過鍵15和防松螺母16固定在電機(jī)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(dǎo)葉7小徑端部焊接在芯筒9外圓柱面上，導(dǎo)葉7外緣焊接在擴(kuò)散筒8內(nèi)壁上，擴(kuò)散筒8通過法蘭2連接在風(fēng)筒3右端。

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

3 工作原理

當(dāng)需要通風(fēng)換氣時(shí)，接通電源，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)電機(jī)軸上的輪轂隨之旋轉(zhuǎn)，葉柄和葉片旋轉(zhuǎn)，氣體沿著集風(fēng)器軸向方向進(jìn)入葉輪，旋轉(zhuǎn)葉片將氣體擠壓并向后推動(dòng)，氣體獲得能量后從葉輪流出，進(jìn)入擴(kuò)散器，經(jīng)過導(dǎo)葉后氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，氣流沿著擴(kuò)散筒軸向流出，輸入到管路中。電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，氣體連續(xù)進(jìn)入葉輪，進(jìn)入擴(kuò)散器，經(jīng)過導(dǎo)葉，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換后排放到管路中，達(dá)到通風(fēng)換氣目的（圖1）。

電機(jī)架上安裝好電機(jī)后，接通電源，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片旋轉(zhuǎn)，氣體進(jìn)入葉輪，旋轉(zhuǎn)葉片將氣體擠壓并向后推動(dòng)，氣體經(jīng)過導(dǎo)葉，氣流沿著擴(kuò)散筒軸向流出，氣體排放到管路中。集風(fēng)器為光滑的漸縮形流道，氣體沿著集風(fēng)器軸向方向進(jìn)入葉輪時(shí)，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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輪轂隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，輪轂上的葉柄旋轉(zhuǎn)，葉柄上的葉片隨之旋轉(zhuǎn)，氣體進(jìn)入葉輪，旋轉(zhuǎn)葉片將氣體擠壓并向后推動(dòng)，經(jīng)過導(dǎo)葉，氣流沿著擴(kuò)散筒軸向流出，輸入到管路中。葉片為扭曲機(jī)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(dòng)（圖2）。當(dāng)氣體沿著集風(fēng)器進(jìn)入葉輪，氣流從葉輪流出后進(jìn)入擴(kuò)散器，擴(kuò)散筒為漸擴(kuò)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(jìn)入擴(kuò)散器，經(jīng)過導(dǎo)葉后氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，氣流沿著擴(kuò)散筒軸向流出，減小了擴(kuò)散器出口的突然擴(kuò)散損失，氣體排放到管路中，達(dá)到通風(fēng)換氣目的。

4 結(jié)語

以上所述主要是通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，為實(shí)驗(yàn)室、工廠、倉庫及住宅等場合的通風(fēng)換氣設(shè)備。在通風(fēng)機(jī)的出口，氣流的軸向速度非常大，在通風(fēng)機(jī)后面安裝的擴(kuò)散器，可以使氣體的一部分動(dòng)能在擴(kuò)散器流道內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，以提高通風(fēng)機(jī)的靜壓和靜壓效率，同時(shí)減小了擴(kuò)散器出口的突然擴(kuò)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(xué)工程與工藝。