通风机的设计
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摘 要：通风机作为一种通风换气设备，在设计中重点进行了整体方案设计，分别对整个设备的三个主要部分进行了结构设计，对机器零部件之间的连接和固定做了完整设计，并对其工作原理给出了详细说明。
关键词：集风器；风筒；叶轮；扩散器
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.034
0 引言
随着国民经济的发展，在矿井、地下工程、农业、化工、炼油、制药、核工业等实际生产作业中，通风换气设备应用越来越广泛，为了工厂的安全和职工的身体健康，须根据实际情况，合理地选择、使用通风机对工作环境进行通风换气。此次设计的通风机可作为实验室、工厂、仓库及住宅等场合的通风换气设备，此设备的电机与叶轮直接连接，采用单级单独叶轮形式，整体稳定性很好，机械效率高，噪声小、结构紧凑、维修费用低。
1 整体方案的设计
此次设计的通风换气设备，属于通风设备技术领域。叶片为扭曲机翼型，有很好的节能和气动效果。集风器采用光滑的渐缩形流道，气体在入口压力损失很小的情况下得到加速，建立起均匀的速度场和压力场。集风器、风筒和扩散筒采用焊接法兰通过螺栓联接固定在一起，结构简单、成本低。将电机与叶轮直接连接，采用单级单独形式，整体稳定性好。
2 结构简介
我们设计的通风机由集风器、风筒、叶轮和扩散器等零部件组成（图1）。其组成为：集风器1、法兰2、风筒3、电机4、螺栓联接5、密封圈6、导叶7、扩散筒8、芯筒9、机座10、电机架11、叶片12、叶柄13、轮毂14、键15和防松螺母16。风筒3通过螺栓联接5固定在机座10上，风筒3两端分别设有法兰2，法兰2焊接在风筒3端部，风筒3左端通过法兰2连接集风器1，风筒3右端通过法兰2连接扩散筒8。电机架11焊接在风筒3内壁上，电机4通过螺栓联接固定在电机架11上，轮毂14通过键15和防松螺母16固定在电机轴上，叶柄13焊接在轮毂14上，叶片12和叶柄13铆接在一起。导叶7小径端部焊接在芯筒9外圆柱面上，导叶7外缘焊接在扩散筒8内壁上，扩散筒8通过法兰2连接在风筒3右端。
集风器为光滑的渐缩形流道，集风器小径端部设有法兰，法兰焊接在集风器上，集风器上法兰和风筒上法兰通过螺栓联接固定在一起，两个法兰之间装有密封圈。风筒为圆柱形空心结构，风筒上设有两個法兰，法兰分别焊接在风筒两端，风筒左端通过法兰连接集风器，风筒右端通过法兰连接扩散筒。电机架焊接在风筒底部，电机通过螺栓联接固定在电机架上，风筒通过螺栓联接安装在机座上，机座底部的螺孔和地基上的预埋螺栓相连接，两个机座安装在地基上。叶轮包含叶片、叶柄和轮毂，轮毂通过键联接和防松螺母固定在电机轴上，叶柄焊接在轮毂上，叶片和叶柄铆接在一起。扩散器包含扩散筒、芯筒、导叶和法兰，导叶小径端部焊接在芯筒外圆柱面上，导叶外缘焊接在扩散筒内壁上，扩散筒上设有法兰，法兰焊接在扩散筒左端，并通过螺栓联接和风筒右端固定在一起。
3 工作原理
当需要通风换气时，接通电源，电机顺时针转动，带动电机轴上的轮毂随之旋转，叶柄和叶片旋转，气体沿着集风器轴向方向进入叶轮，旋转叶片将气体挤压并向后推动，气体获得能量后从叶轮流出，进入扩散器，经过导叶后气流的动能转变为静压能，气流沿着扩散筒轴向流出，输入到管路中。电机连续旋转，气体连续进入叶轮，进入扩散器，经过导叶，进行能量转换后排放到管路中，达到通风换气目的（图1）。
电机架上安装好电机后，接通电源，电机转动，叶片旋转，气体进入叶轮，旋转叶片将气体挤压并向后推动，气体经过导叶，气流沿着扩散筒轴向流出，气体排放到管路中。集风器为光滑的渐缩形流道，气体沿着集风器轴向方向进入叶轮时，渐缩形流道可以使气体在保证入口压力损失很小的情况下得到加速，在入口处建立起均匀的速度场和压力场。电机转动，轮毂随之转动，轮毂上的叶柄旋转，叶柄上的叶片随之旋转，气体进入叶轮，旋转叶片将气体挤压并向后推动，经过导叶，气流沿着扩散筒轴向流出，输入到管路中。叶片为扭曲机翼型，按一定角度铆接在叶柄上，叶柄焊接在轮毂上，可以减小和消除气流径向流动（图2）。当气体沿着集风器进入叶轮，气流从叶轮流出后进入扩散器，扩散筒为渐扩的圆锥形，芯筒为渐缩的流线体，气体从叶轮流出后，气流的轴向速度非常大，进入扩散器，经过导叶后气流的动能转变为静压能，气流沿着扩散筒轴向流出，减小了扩散器出口的突然扩散损失，气体排放到管路中，达到通风换气目的。
4 结语
以上所述主要是通风机的结构及工作原理，为实验室、工厂、仓库及住宅等场合的通风换气设备。在通风机的出口，气流的轴向速度非常大，在通风机后面安装的扩散器，可以使气体的一部分动能在扩散器流道内转变为静压能，以提高通风机的静压和静压效率，同时减小了扩散器出口的突然扩散损失。
作者简介：彭昳冰（1999-），女，天津人，本科在读，主要研究方向：化学工程与工艺。
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