发展历程

设备历史

水排模型

扇、吹管和皮囊，最早用于强制鼓风的器具是扇和吹管。古埃及金匠曾使用带陶风嘴的吹管，印加人有时用8～12根铜管同时吹炼。稍后,发明了用兽皮制作的鼓风皮囊，囊的两端分设风管和由操作者手控的进风口。这种简陋的鼓风器在近代仍在一些地区使用。埃及第十八王朝勒克米尔（Rekhmir,约公元前1450年）墓的壁画中已绘有罐状脚踏鼓风器的图象。进风时，操作者用绳索拽起皮囊，随后踩下，将风鼓入炉内，每炉配备鼓风器四具,两人相向操作。

产品历史

在距今5000~6000年前，中国就已出现了冶金术。公元前5世纪进入铁器时代之后，铁器便成为推动历史进步的重要因素，一度成为生产力发展水平的标志。冶铁是多种技术的结合，鼓风技术就是其中不可或缺的一部分。我国古代的冶金机械鼓风技术经历了从间歇鼓风到连续鼓风的发展，鼓风设备则从皮橐发展到木扇、活塞式木风箱，其间还出现了马排与水排。鼓风设备的发展既是冶铁技术进步的重要部分，同时又作为机械 技术的一种受到机械技术整体水平的影响。中国的冶铁机械在社会政治、经济、技术水平等多种因 素合力作用下表现出特有的发展脉络2。

鼓风技术是将一定压力的气流鼓入炉内，使燃料充分燃烧，提高炉温，提高冶炼效率。鼓风设备是鼓风技术实施的物质基础。早期冶金可能使用自然风，后来随着对高温的需求而发展为强制鼓风。最早用于强制鼓风的器具是扇和吹管（橐）。辽宁省凌源县牛河梁发现的炼铜坩埚炉残片是吹管鼓风的典型考古实证，内蒙古赤峰市林西县的大井古铜矿遗址（夏家店上层文化，距今约2700年~2900年）也发现了陶质兽首鼓风管1个。这些发现表明，青铜时代早期已经出现较原始的鼓风设备。据现有考古发掘材料可知：我国早在西周时就已使用一座炉配四具鼓风器的冶炼设备。此外，从出土的商周时期的大量青铜器及其工艺技术水平推测，当时应该存在一种较为原始的鼓风装置，只是这种鼓风设备是否属于机械装置还待进一步考证。真正的冶铁鼓风机械装置应该是伴随冶铁术的进步而发展起来的，春秋战国时期出现了关于机械的概念。《庄子·外篇·天地》上记载了子贡所说的话：“有械（“械”乃是一种汲水工具）。于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多。”《韩非子·难二》说：“审于地形，舟车、机械之利，用力少，致功大，则入多”。这就是说，古人认为机械是一种“用力少而致功多”的器械。现在一般认为机械应包括三个部分：动力装置、传动装置、工作机。若以此衡量鼓风机械，最早的当属皮橐，此后相继有水排、木扇、活塞式木风箱等等。不难看出，从最初的皮橐到后来的马排、水排再到木扇、木风箱，其机械结构以及机械原动力呈现出由简单到复杂再到小型化、简单化的发展脉络。之所以呈现这样的特点，是由当时的社会背景，尤其是国家制度和经济发展所决定的2。

结构参数

结构组成

靠转动叶轮上叶片的动力作用将能量传递给连续流动的流体或靠流体传出的能量推动叶片旋转的装置，称为叶轮机械。在叶轮机械中，转动叶片对流体做正功或负功，使流体的压力升高或降低。叶轮机械分为两大类：一类是工作机，流体从其中吸收功率增加压头或水头，如叶片式泵和通风机；另一类是原动机，流体在其中膨胀、降低压力或水头产生功率，如汽轮机和水轮机。人们把原动机称为透平，而把工作机成为叶片式流体机械3。

按照风机工作原理的不同分为叶片式和容积式两大类，其中叶片式又可分为轴流式、离心式和混流式。按照风机产生压力的高低，又可分为鼓风机、压缩机和通风机。我国现行机械行业标准JB/T2977-92中规定：通风机是指进口为标准空气进口条件下，出口压力（表压）小于0.015MPa的风机；出口压力（表压）在0.015MPa和0.2MPa之间的称为鼓风机；出口压力（表压）大于0.2MPa 的称为压缩机3。

鼓风机的主要部件有：蜗壳、集流器和叶轮3。

集流器可以将气体导向叶轮，叶轮入口气流状况是由集流器的几何形状来保证的。集流器的形状有很多种，主要是：筒形、锥形、筒锥形、弧形、筒弧形、弧锥形等3。

叶轮一般有轮盖、轮盘、叶片、轴盘四大部件组成，其结构的连接方式主要是焊接和铆接。按照叶轮的出口不同的安装角度，可分为径向、前向和后向三种。叶轮是离心风机最重要的部分，由原动机驱动，是离心叶轮机械的心脏，负责由欧拉方程所描述的能量传输过程，离心叶轮内部的流动受叶轮旋转和表面曲率的作用还伴有脱流、回流和二次流现象，从而使得叶轮内的流动变得十分复杂。叶轮内部流动状况，直接影响着整级乃至整机的气动性能和效率3。

蜗壳主要是用来收集从叶轮出来的气体，同时可以通过适度降低气体速度将气体的动能转化为气体的静压能，并引导气体留出蜗壳出口。鼓风机作为流体叶轮机械，从其内部流场研究入手来提高其整机性能与工作效率，是非常有效的方法。学者为了了解离心鼓风机内部的真实流动状况，改进叶轮设计和蜗壳设计以提高性能和效率，针对离心叶轮和蜗壳做了大量的基础理论分析、实验研究和数值模拟计算3。

鼓风机的其他结构：

转子：由轴、叶轮、轴承、同步齿轮、联轴器、轴套等组成3。

轴承：近联轴器端作为定位端选用3000型双列向心球面滚子轴承。近齿轮端作为自由端选用32000型单列向心短圆柱滚子轴承以适应热臌胀时转子的轴向位移3。

同步齿轮：由齿圈和轮毂组成，便于调整叶轮间隙3。