[发明专利]单级高速离心鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种进气机壳的改进结构，尤其是一种单级高速离心鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构。

背景技术

半开式叶轮具有强度高、许用圆周速度高和单级压比高等特点，被广泛应用于离心式压缩机等风机结构中。由于叶轮工作时，在离心力的作用下会发生弹性变形，为了有效防止动静元件相碰发生损耗甚至安全事故，叶轮与机壳静止件之间必然存在叶顶间隙。但是，该间隙在工作流体的粘性作用下，可能存在潜流损失、附面层分离损失、尾迹涡流损失和二次流损失等，对叶轮的性能影响很大。同时，间隙值的大小也直接影响到叶轮的内部流动。根据国内外相关研究数据表明，随着间隙值的增大，叶轮效率会明显下降，超过一定值时，甚至会丧失一部分工作性能。而适当减小叶顶间隙，可以有效提高半开式离心叶轮的效率和压比等气动性能。

目前，国内外减小叶顶间隙的通常手段是通过pro/e等三维设计软件对所需设计叶轮精确建模，再将模型导入ANSYS等模型分析软件，通过静态分析计算该叶轮在设计转速时轴向和径向的变形量。再根据上述数据，设定合适的叶顶间隙。然而，半开式叶轮的模型较为复杂，完整建模所需要的人力时间消耗异常庞大。一般在建模时会使用一些简化模型的方法，但这种近似方法会造成强度计算等相关数据的不精确。为了保护叶轮，避免动静元件碰擦发生安全事故，一般将设计间隙会比理论计算间隙稍大一些。

目前市场上单级高速离心鼓风机的形式有很多种，其叶轮形式一般为半开式三元叶轮，叶轮材料一般为锻造铝合金。由于叶轮无前盘，转速高，所以要求旋转叶轮与进气机壳静止件之间叶顶间隙尽量小，达到叶轮的高效运行，同时又必须确保叶轮与机壳不能发生刮擦造成安全事故。因离心鼓风机特性，容易发生叶轮喘振，叶轮在喘振时会有较大的轴向窜动，根据计算所得的叶轮与进气机壳理论间隙过小，容易产生刮擦并会造成严重的安全事故。单级高速鼓风机是污水处理、脱硫工艺等领域核心设备，其叶轮加工工艺比较复杂，制造成本昂贵，周期较长，一旦损坏会造成巨大的经济损失。国内该类型鼓风机均为全铸铁进气机壳，存在一定的安全隐患，为此，一般叶轮前缘与进气机壳之间的间隙都比较大，造成鼓风机运行效率下降，产生能源浪费。

巴氏合金（Babbitt metal）是一种软基体上分布着硬颗粒相的低熔点轴承合金。有锡基、铅基和镉基三个系列。锡基巴氏合金的代表成分（质量分数）为：锑3%～15%，铜2%～6%，镉<1%，锡余量。具有减摩特性的锡基和铅基轴承合金，由美国人巴比特发明而得名，因其呈白色，又称白合金，乌金。主要使用于大型机械主轴的轴瓦、轴承、轴衬、轴套。如：水泥机械、钢铁机械、化工机械、造纸机械、石油机械、船舶机械、压缩机械、煤矿机械、选矿设备等等，还可以用在大型机床上来取代黄铜，效果也很好。

发明内容

本发明目的在于：提供一种单级高速离心鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构，尽可能减小叶轮与进气机壳之间的叶顶间隙，同时保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种单级高速鼓风机进气机壳浇注巴氏合金层结构，包括进气机壳和巴氏合金层，其中，所述的进气机壳与半开式叶轮前缘之间加工有弧形凹槽，在弧形凹槽内浇筑巴氏合金层，再将巴氏合金层精加工至所需成型尺寸。巴氏合金层的外表弧形和光洁度满足原鼓风机进气机壳设计要求。本发明通过对现有鼓风机进气机壳的改进，尽可能减小了叶轮与进气机壳之间的叶顶间隙，同时保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行。

本发明优选取锡基巴氏合金，其硬度和耐磨性等综合性能更符合与叶轮发生轻微刮擦时，不会对叶轮造成重大损害。

本发明利用巴氏合金的组织特点，在软相基体上均匀分布着硬相质点，软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性。不但保证了进气机壳的强度，而且由于巴氏合金的顺应性，对叶轮起到良好的保护效果。延长了风机的使用寿命。

在上述方案的基础上，为提高巴氏合金层与进气机壳的嵌合度，在所述的弧形凹槽上设有嵌槽。

本发明的优点在于：尽可能减小了叶轮与进气机壳之间的叶顶间隙，显著提高了鼓风机的运行效率；有效防止安全事故发生，保障鼓风机长期安全、稳定、高效运行；结构简单，加工方便，可行性高，成本极低。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为浇注前进气机壳零件示意图；

图3为图2中的A部局部放大图；

图4为浇注后进气机壳零件图；

图5为图4中的B部局部放大图。

附图中标号说明：