專利名稱：混流式風(fēng)機(jī)大變槳動調(diào)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
混流式風(fēng)機(jī)大變槳動調(diào)技術(shù)，屬流體機(jī)械領(lǐng)域，用以提高效率，擴(kuò)大工況的廣適性，創(chuàng)建一種新的混流式風(fēng)機(jī)大變槳動調(diào)方法。本文所謂的“大變槳動調(diào)”，系指機(jī)器不停機(jī)、不換向時，實(shí)現(xiàn)對葉片安放角β ζ = (+10°…-65° )的動調(diào)，(見附圖1)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)出力的大小和方向的遠(yuǎn)程連續(xù)可調(diào)，并由此引起一系列寶貴的性能變化和功能拓展。
背景技術(shù)：
風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于鍋爐、工民用類建筑物通風(fēng)換氣或采暖通風(fēng)，工業(yè)爐(化鐵爐、鍛工爐、冶金爐等)通風(fēng)、礦井通風(fēng)、煤粉通風(fēng)等。目前，各種風(fēng)機(jī)基本上都已系列化，風(fēng)機(jī)正向高效、低噪、調(diào)節(jié)自動化、大型化方向發(fā)展。在我國，風(fēng)機(jī)用電約占全國發(fā)電量的10%左右；而我國目前正在使用的風(fēng)機(jī)普遍效率低下，尤其是裝置效率低下，故有“電老虎”之稱。風(fēng)機(jī)節(jié)能在國民經(jīng)濟(jì)諸多部門中的地位和作用是非常重要的。而現(xiàn)實(shí)中，要求風(fēng)機(jī)不僅要有優(yōu)良的氣動特性，還要有優(yōu)良的工況廣適性，例如煤礦井下采掘面通風(fēng)，安全規(guī)程規(guī)定，每10分鐘必須反風(fēng)40 % ；還例如，電廠鍋爐通風(fēng)，不僅要求風(fēng)量大，而且風(fēng)量調(diào)節(jié)量也要求大。而目前，風(fēng)量的大小和方向的調(diào)節(jié)方法，有出入口節(jié)流調(diào)節(jié)，變速調(diào)節(jié)，靜葉可調(diào)，動葉可調(diào)(即動調(diào)葉片的安放角)，在上述幾種調(diào)節(jié)方法中，動葉可調(diào)是最好的，是風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的主流技術(shù)。調(diào)節(jié)范圍大(彡65° )的動葉可調(diào)技術(shù)，對于節(jié)能和工況廣適應(yīng)極為重要，以至該技術(shù)和風(fēng)機(jī)氣動特性兩項(xiàng)指標(biāo)，成為一個國家大型風(fēng)機(jī)發(fā)展水平的標(biāo)志性指標(biāo)。動葉可調(diào)技術(shù)，在軸流風(fēng)機(jī)中多有應(yīng)用，并收到了很好的節(jié)能、反風(fēng)等變工況的效果。但目前這一技術(shù)，只為國外幾家著名廠家所掌握，國內(nèi)少數(shù)廠家僅能靠引進(jìn)。更進(jìn)一步的研究表明，國外40年末開始研究并采用的軸流風(fēng)機(jī)動葉可調(diào)技術(shù)，只是混流風(fēng)機(jī)動葉可調(diào)技術(shù)的一個最簡單的特例，即附圖1中Ψχ = 90°的一種特例?；炝黠L(fēng)機(jī)大變槳動調(diào)技術(shù)，使混流式風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢得以最大限度地發(fā)揮。如啟動特性好，小流量區(qū)性能穩(wěn)定，噪音小，高效區(qū)寬，流量/壓力調(diào)節(jié)范圍大等。但是，由于混流大動調(diào)技術(shù)遠(yuǎn)比軸流式復(fù)雜，幾十年來，風(fēng)機(jī)先進(jìn)制造國，在追求這一技術(shù)的過程中，經(jīng)歷了漫長的道路，如采用拔叉式、十字接軸式、杠桿式、雙桿端球軸承式等方法，雖有所建樹，但分別具有或同時具有調(diào)節(jié)量小，或機(jī)構(gòu)極為復(fù)雜，或潤滑方式不好(油浴潤滑)等不足，都未能攀援到理想境地。至今，混流大動調(diào)技術(shù)還有待更高層次的開發(fā)。附圖2是風(fēng)機(jī)動調(diào)技術(shù)發(fā)展方向的概括表示。

發(fā)明內(nèi)容
本文所述技術(shù)的工作原理(見附圖3)
1、件1操作桿(同心地置于風(fēng)機(jī)軸內(nèi))軸線與件6葉片軸線在同一平面內(nèi)斜交， 交角Ψχ = 30° -45°，件1操作桿與件2操作架固聯(lián)，能在平面P內(nèi)左右運(yùn)動；件6葉片為帶懸臂的簡支梁，葉片軸尾部兩支承分別位于葉輪體內(nèi)、外殼上，件6葉片與件5拐臂以鍵相聯(lián)，它能繞自身軸線轉(zhuǎn)動；件4上球鉸與件5拐臂銷聯(lián)，能在平面M內(nèi)運(yùn)動；件3下球鉸與件2操作架銷聯(lián)，能在平面P內(nèi)運(yùn)動，件4內(nèi)球殼上開有槽，這個槽是上、下球鉸相對運(yùn)動時，為避讓下球鉸的桿部所開。件3下球鉸在P平面內(nèi)既有平動，又有轉(zhuǎn)動；件4上球鉸在M平面內(nèi)既有平動，又有轉(zhuǎn)動。當(dāng)操作桿和操作架向右運(yùn)動一段距離，下球鉸的銷部同步右移該距離，因下球鉸長度可知，則球心位置可定，此位置也是上球鉸球心位置；由于上球鉸長度已知，拐臂繞葉片軸線轉(zhuǎn)動的半徑已知，則拐臂旋轉(zhuǎn)角度可求，則葉片的軸逆時針轉(zhuǎn)動與拐臂相同的角度， 即是說，件1操作桿的向右運(yùn)動，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?葉片的逆時針轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動角度可以按要求設(shè)置， 如 β ζ = +10°。當(dāng)件1操作桿和件2操作架向左運(yùn)動時，依照前述，可得知件1操作桿的向左運(yùn)動，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?葉片的順時針轉(zhuǎn)動。同理，轉(zhuǎn)動角度可以按要求設(shè)置，如βζ =-65°。上述運(yùn)動過程中，主動件1操作桿的每一個確定位置，件6葉片及中間各件有，且只有一個確定的位置與之對應(yīng)，即滿足本發(fā)明的運(yùn)動可能和運(yùn)動唯一的要求。當(dāng)件1操作桿不動，件6葉片即使有轉(zhuǎn)動趨勢，整個桿系亦是穩(wěn)定的。2、調(diào)節(jié)器置于風(fēng)機(jī)軸上，從而將調(diào)節(jié)力設(shè)置為系統(tǒng)內(nèi)力，對調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)外不顯示力的作用。在滿足角度調(diào)節(jié)速率0.5° /s的要求下，操作桿的線速度僅為毫米/s級，其功率很小，故對于調(diào)節(jié)力的動力源，僅需一微型伺服電機(jī)。3、雙級葉片也能實(shí)現(xiàn)同步大變槳動調(diào)。


圖1為混流風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是風(fēng)機(jī)動調(diào)技術(shù)發(fā)展方向圖；圖3是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)原理圖。具體實(shí)施1)本構(gòu)件的空間尺寸約束，可在構(gòu)件用材、調(diào)節(jié)器工作油壓二要素間優(yōu)化來滿足；2)相應(yīng)運(yùn)動的對應(yīng)數(shù)量關(guān)系，為一超越方程，可按工程實(shí)際需要來設(shè)定合適精度， 如0. 001，計(jì)算求得滿足工程需要的近似解；也可用作圖法求解；3)構(gòu)件強(qiáng)度及計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)時提供的葉片最大風(fēng)力及風(fēng)力矩，用材料力學(xué)第四強(qiáng)度理論，對各桿件作普通強(qiáng)度計(jì)算；4)液壓調(diào)節(jié)器可以市場定購；5)每臺風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的同一零件數(shù)與葉片數(shù)相同，其制造精度不僅對單個零件有要求，而且同一零件的相對誤差要求更高一個精度等級，這樣才能更好地保證葉片動作的同步性，也就是說，零件的加工要求較高。本發(fā)明滿足工程中的空間、相應(yīng)運(yùn)動的數(shù)量關(guān)系、運(yùn)動可行和運(yùn)動唯一、構(gòu)件強(qiáng)度、工藝可行全部實(shí)際中的約束。本發(fā)明全部理論計(jì)算及實(shí)際制造，現(xiàn)有資料及技術(shù)裝備均能滿足。
權(quán)利要求
1.混流式風(fēng)機(jī)大變槳動調(diào)技術(shù)，其特征是操作桿軸線與槳葉軸線在同一平面內(nèi)斜交，操作桿左右運(yùn)動一小段距離，泵的葉片同步地繞自身軸線正反向轉(zhuǎn)動設(shè)定的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是葉片繞自身軸線旋轉(zhuǎn)角可在+10°…-65° 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是機(jī)構(gòu)中的“拐臂”，為Z形折臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是裝置包含閉式球面低副，球副外球上開有避讓外球桿運(yùn)動的槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是裝置的球面低副，用石墨潤滑，裝墨腔與球副接觸，而與周邊隔斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是裝置的葉片轉(zhuǎn)動軸承、銷部軸承為粉末冶金含油軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是雙級葉片可同步在+10°--65°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
全文摘要
混流式風(fēng)機(jī)大變槳動調(diào)技術(shù)，屬流體機(jī)械領(lǐng)域，用以提高效率，擴(kuò)大工況的廣適性，創(chuàng)建一種新的混流風(fēng)機(jī)大變槳動調(diào)方法。裝置組成①液壓調(diào)節(jié)器，用來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)桿的左右運(yùn)動；②調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，附圖為原理圖件1操作桿和件2操作架向右運(yùn)動一段距離，件3下球鉸同步右移，則它的球心位置可定，件4上球鉸球心位置可定；因上球鉸長度已知，件5拐臂繞件6葉片軸線轉(zhuǎn)動的半徑已知，則件5拐臂旋轉(zhuǎn)角度可定，這樣，件1的向右運(yùn)動，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?的逆時針轉(zhuǎn)動。件1和件2向左，依照前述，件6順時針轉(zhuǎn)動，這樣，操作桿的左右運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片繞自身軸線的正反向轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)葉片的(+10°∽-65°)大角度動調(diào)。機(jī)構(gòu)采用自潤滑軸承。本發(fā)明還能實(shí)現(xiàn)雙級葉片的大角度動調(diào)。
文檔編號F04D29/26GK102392833SQ201110274338
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者姚剛 申請人:姚剛