專利名稱：橫向風扇的橢圓形渦旋壁的制作方法
橫向風扇也稱為橫流和切向風扇。由于它們可伸展到整個熱交換器的長度并具有軸流性能和與板片熱交換器的適當關(guān)系，所以都應(yīng)用于調(diào)節(jié)空氣。在一個橫向風扇中，入口和出口名義上大致成直角，但0至180°也是可能的。葉輪與一前曲的離心式風扇輪相似，只是在兩端部是封閉的。氣流垂直于整個風扇的葉輪軸線(二維流)，并且進入上游側(cè)的徑向向內(nèi)的葉柵中，穿過葉輪內(nèi)部，然后徑向向外再次流過葉片。該氣流特征是由于形成一偏心渦流而決定的，該渦流是平行于轉(zhuǎn)子軸線的并且與轉(zhuǎn)子以相同方向轉(zhuǎn)動。
當氣流先穿過吸氣(上游)葉片以及然后穿過排氣葉片時發(fā)生兩個階段的作用。由于氣流穿過葉輪在排氣葉片上產(chǎn)生高速時(第二階段)氣流收縮。該氣流離開葉輪并且當它在渦流周圍轉(zhuǎn)過和擠壓時再次收縮。這些作用的結(jié)合使橫向風扇獲得高壓系數(shù)。一個渦旋壁將入口與出口分開并且起到穩(wěn)定渦流的作用。由于在渦流區(qū)域中僅存在再循環(huán)氣流，所以沒有產(chǎn)生有用功。渦流的主要影響是能量消散。然而風扇的穩(wěn)定性對渦旋壁的間隙很敏感。這一參數(shù)必須非常小心地控制，因為必須在穩(wěn)定、高性能與由葉輪和渦旋壁的相互作用產(chǎn)生的噪音之間取得折衷。
一渦旋壁具有一面朝葉輪的橢圓形表面，而非傳統(tǒng)的圓形表面。對于渦旋壁和葉輪之間的給定間隙而言，與同樣放置的圓形表面相比，一個橢圓表表面將具有一種改進的氣流性能或減少噪音的作用?；旧希g隙或間隔越小，風扇越穩(wěn)定而噪音就越大。氣流增強或噪音減小取決于橢圓形表面的方向。如果橢圓形表面的長軸處于與渦旋壁對應(yīng)的直線上，曲面就較窄并且氣流性能增強，而如果橢圓表面的長軸線是在與渦旋壁垂直的線上時，曲面就較寬并且由于與穿過葉片的共同作用而使噪音減小。另外，可保持圓形曲面的聲音或氣流標準，而通過改變?nèi)~輪和橢圓形渦旋壁之間的間隙提高其它因素。
本發(fā)明的一個目的在于改進橫向風扇的性能。
本發(fā)明的另一個目的在于改進一橫向風扇的噪音參數(shù)。
這些目的和其它目的在下文中更為明了，并都可由本發(fā)明實現(xiàn)。
基本上，葉輪和渦旋壁的邊緣共同作用以形成一漸縮放間隙，即壁形成一橢圓曲面，葉輪形成一圓曲面。


圖1是一現(xiàn)有技術(shù)的橫向風扇的截面圖，示出了貫穿其中的流體通道；圖2是本發(fā)明的渦旋壁的截面圖3是一種變形的渦旋壁的截面圖；以及圖4是第二種變形的渦旋壁的截面圖。
在圖1中，標號10總的表示一種已有技術(shù)的橫向風扇。風扇10包括一葉輪或轉(zhuǎn)子12、一渦旋壁16和后壁20。后壁20彎曲形入口部分和渦旋壁16的彎曲邊16-1與葉輪12共同作用以形成風扇10的吸氣側(cè)S，并將其與排氣側(cè)D分開。渦旋壁16和后壁20的排出部形成一角度β。圓形彎曲邊16-1和圓柱形葉輪12共同作用在吸氣和排氣側(cè)之間形成一漸縮放氣流通道。因為邊16-1和葉輪12都是圓形的，它們存在三維的圓柱面，并且在相對漸縮放部分的喉頸部和邊16-1的最小圓形部分的兩個方向上是對稱的。
當如圖所示的葉輪12逆時針方向轉(zhuǎn)動時，空氣的流動通道由箭頭示出。將可注意到一個箭頭V形成一封閉的氣流通道或部分由渦旋壁16確定的渦流。渦流V的存在使從葉12排出的空氣在渦流V和后壁20之間被壓縮，如圖1中所示，并保持高速度。渦流V的下游，當氣流向風扇出口移動時氣流很快地在擴張段22膨脹。這種膨脹過程是由于渦流V而增強，因為沒有渦流，氣流就會離開擴散部分22的壁。
本發(fā)明可將圖1所示的在三維方向上主要是半圓柱形的邊16-1改變成一部分橢圓形表面。在圖2中，渦旋壁116的邊116-1是半橢圓形面，其長軸由如圖2中出現(xiàn)的壁116的中心線上的焦點F-1和F-2形成。在圖3中，渦旋壁216的邊216-1是半橢圓形，其長軸由如圖3中出現(xiàn)的壁216的中心垂直線的焦點F-1和F-2形成。圖4與圖3相同，有關(guān)于朝著氣流的壁316的邊316-1的面。然而，壁316是由彎曲J形的邊316-1的金屬片材制成的，具有一橢圓表面而不是如圖3實施例所示的較笨重的壁216。在焦點F-1和F-2之間的長軸中點是橢圓的中心，由其決定橢圓的長徑和短徑。因此，邊116-1和216-1及316-1之間的基本物理差別在于橢圓在圖2實施例和圖3、4實施例之間轉(zhuǎn)過90°，并且存在不同的橢圓形表面。除了壁116、216或316的軸線是在葉輪12直徑上的特殊情況以外，表面116-1、216-1和316-1與葉輪12共同作用以形成一漸縮放的喉頸部，它相對喉頸部是不對稱的。假定這是渦流V的位置、葉輪12的葉片與邊116-1、216-2和316-1有最小的間隙，那么共同作用就與圖1所示已有技術(shù)的風扇10相當不同。
在圖2中，橢圓的短邊產(chǎn)生一較短的漸縮放部分。由于邊116-1的輪廓，氣流將比所有其它參數(shù)都相同的邊16-1有所增強。
在圖3中，橢圓的長邊產(chǎn)生一較長的漸縮放部分。由于邊216-1的輪廓，將比所有其它參數(shù)皆相同的邊16-1有較平穩(wěn)的運行和聲音較低。圖4采用相同方式運行。
圖2的輪廓可以改變以增加漸縮放部分的喉頸或間隔以減弱氣流而提供一較平穩(wěn)的運行，并且氣流和平穩(wěn)運行都比16-1的情況好。相同的，圖3和4的輪廓可通過減小漸縮放部分的喉頸而改變以增強氣流，但噪音加大，只是氣流和聲音都比邊16-1的情況好。
在重新設(shè)計圖1中現(xiàn)有的圓形葉片邊16-1時，形成邊16-1的橢圓的短軸徑Rminor范圍必須在0.02≤RminorD0≤0.15]]>其中D0是葉輪12的直徑。在Rminor為給定值時，橢圓邊116-1和216-1的長徑Rmajor的范圍是1.1≤RmajorRminor≤6.0]]>在圖2和3所示實施例中，渦旋壁和葉輪之間的最小間隔或間隙dgap是在范圍0.02≤dgapD0≤0.15]]>并且渦旋壁角度范圍β是0°≤β≤50°從上文的說明中，應(yīng)當明白現(xiàn)有技術(shù)的圓形邊16-1采用本發(fā)明的示教可改變成邊116-1和216-1，并且還可通過改變?nèi)缟纤镜膁gap進一步變化。同樣，圖2和3表示橢圓表面取向的極限，并且中間位置都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種橫向風扇裝置(10)，包括一具有外徑D0的轉(zhuǎn)子(12)的葉輪、一個與所述轉(zhuǎn)子隔開間隙dgap的邊(116-1)，以及一與所述渦旋壁共同作用以形成一有角度的排出部分后壁(20)，其特征在于所述橢圓表面的邊具有焦點并與所述轉(zhuǎn)子隔開，其中所述橢圓表面的長徑Rmajor和短徑Rminor是1.1≤RmajorRminor≤6.0]]>其中0.02≤RminorD0≤0.15]]>
2.如權(quán)利要求1所述的風扇裝置，其特征在于，所述后壁與所述渦旋壁共同作用以形成一具有角度β的排出部分，并且0.02≤dgapD0≤0.15]]>以及0°≤β≤50°。
全文摘要
一種用于橫向風扇的橢圓形渦旋壁,將渦旋壁(116)的邊(116－1)改變成一橢圓,即橢圓的短邊形成一部分漸縮放部分可增強氣流性能,橢圓的長邊形成一部分漸縮放部部分以實現(xiàn)平穩(wěn)的運行,而其它參數(shù)沒有改變。通過結(jié)合利用橢圓形表面改變渦旋壁與葉輪之間的間隙及使橢圓表面再定向可實現(xiàn)增強氣流和減少噪音的組合效果。
文檔編號F04D29/44GK1170090SQ9711314
公開日1998年1月14日 申請日期1997年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月6日
發(fā)明者斯里尼瓦桑·蘇布拉馬尼亞姆 申請人:運載器有限公司