径流式风扇制造技术

一种径流式风扇，包括可绕轴线(1)旋转的风扇叶轮(2)以及端壁(15)，所述风扇叶轮包括基板(29)以及从所述基板(29)突出的风叶(31)，其中所述风叶(31)分别具有与所述轴线(1)相隔第一距离(r1)的上游边缘(32)以及与所述轴线(1)相隔第二距离(r2)的下游边缘(33)，所述端壁与所述基板(29)共同限定流道(30)，所述风叶(31)伸入所述流道中。所述流道(30)的横截面面积(A)在所述上游边缘(32)与所述下游边缘(33)之间在与所述轴线(1)相隔第三距离(r3)处经历最大值。第四距离(r4)与第五距离(r5)之差至少为所述第一距离与所述第二距离之差(r2‑r1)的一半，所述横截面面积(A)在所述第四距离和所述第五距离处分别达到最邻近所述最大值的最小值。

radial fan

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】径流式风扇
本技术涉及一种径流式风扇，包括可绕轴线旋转的风扇叶轮，所述风扇叶轮包括基板以及从所述基板突出的风叶。
技术介绍
DE102006057086A1中记载了这样一种径流式风扇的各种技术方案。在一些技术方案中，在背离基板的风叶边缘上放置有盖子，该盖子与基板和风叶一同旋转并且与基板共同限定流道，通过风扇叶轮的旋转将空气泵送穿过这个流道。这样一个风叶必须由数个部件拼接而成，因而制造难度比较大且具有相当大的惯性矩。在其他技术方案中，风叶边缘正对着不与风扇叶轮连接且不与风扇叶轮一同旋转的端壁。与具有盖子的风扇叶轮相比，这样一个开放式风扇叶轮制造起来更容易，成本更低，惯性矩也更小。在这样一个风扇叶轮中，为了避免风叶边缘和与之相对的不旋转的端壁之间发生接触，必须在二者之间保留一个考虑到制造公差而具有足够宽度的缝隙。紧邻不旋转的端壁处的空气流速较低。风叶与端壁之间的距离越大，端壁与风叶之间的过渡区就越宽，在该过渡区中仅达到较低流速，这会影响风扇效率。在极端情况下，受背压影响甚至可能导致过渡区中发生流动方向反转，从而造成进一步的效率损失。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种易于制造的高效径流式风扇。根据本技术，这一目的通过下述方式得以实现：提供一种径流式风扇，包括能绕轴线旋转的风扇叶轮以及端壁，所述风扇叶轮包括基板以及从所述基板突出的风叶，其中所述风叶分别具有与所述轴线相隔第一距离的上游边缘以及与所述轴线相隔第二距离的下游边缘，所述端壁与所述基板共同限定流道，所述风叶伸入所述流道中，其特征在于，所述流道的横截面面积在所述上游边缘与所述下游边缘之间在与所述轴线相隔第三距离处经历最大值，并且，第四距离与第五距离之差至少为所述第一距离与所述第二距离之差的一半，所述横截面面积在所述第四距离和所述第五距离处分别达到最邻近所述最大值的最小值。优选地，所述第四距离大于所述第二距离，并且所述第四距离与所述第二距离之差小于所述第三距离与所述第四距离之差。优选地，所述第四距离处的横截面面积比所述第三距离处的横截面面积小至少4％。优选地，所述第五距离小于所述第三距离，并且所述第三距离与所述第五距离之差至少为所述第一距离与所述第二距离之差的四分之一。优选地，所述第五距离处的横截面面积小于所述第四距离处的横截面面积。优选地，所述第五距离处的横截面面积比所述第三距离处的横截面面积小至少8％。优选地，所述端壁在所述第一距离与所述第二距离之间的径向剖面中的曲率半径不小于所述第一距离的四分之一。优选地，所述端壁在与所述轴线相隔所述第三距离处具有径向剖面呈内凹状的表面区域。优选地，的内凹所述表面区域在径向剖面中具有至少等于所述第一距离的曲率半径。优选地，所述风叶在与所述轴线相隔所述第三距离处分别具有与内凹的所述表面区域相对的突出部。优选地，所述横截面面积是到所述轴线的距离与所述端壁与所述基板之间在所述距离中所测得的轴向距离的乘积用以达成上述目的的解决方案为：一种径流式风扇，包括可绕轴线旋转的风扇叶轮以及端壁，所述风扇叶轮包括基板以及从所述基板突出的风叶，其中所述风叶分别具有与所述轴线相隔第一距离的上游边缘以及与所述轴线相隔第二距离的下游边缘，所述端壁与所述基板共同限定流道，所述风叶伸入所述流道中，所述流道的横截面面积在所述上游边缘与所述下游边缘之间在与所述轴线相隔第三距离处经历最大值，并且，第四距离与第五距离之差至少为所述第一距离与所述第二距离之差的一半，所述横截面面积在所述第四距离和所述第五距离处分别达到最邻近所述最大值的最小值。如果不考虑静止端壁对由旋转着的风扇叶轮驱动的空气流所产生的阻滞作用，那就必须假定，在下述情况下必然能达到风扇叶轮的理想效率：空气穿过风扇时所经过的路程的自由横截面在该路程的整个长度上保持不变，使得空气能够以恒定速度无积聚损失(Stauverlust)地走完整个路程。结果出人意料地表明，流道由静止端壁限定的径流式风扇并非这种情况，并且在下述情况下能够达到更好的效率：如上文所定义的路程的自由横截面在风叶的上游边缘与下游边缘之间经历最大值，并且在空气流动方向上从两侧包围这个最大值的横截面面积最小值之间的距离足够大，以便在最大值的位置与风叶边缘之间留下用于实现无涡流促进阶段的横截面渐变的空间。关于这一观察，目前还没有可靠的流体动力学解释。可以尝试性地这样来解释所观察到的现象：在横截面恒定的流道中，压力梯度逆着流动方向而分布。因此，在静止端壁附近未被风叶充分驱动的空气倾向于形成短路流(Kurzschlussstrom)，该短路流在端壁上沿着压力梯度向风扇入口延伸。在流道中，在横截面最大值的位置上比在横截面最大值的前方或后方一定程度上存在更大的可用来驱动空气流的风叶面积。由于这会使空气很快离开最大值的位置，因此，该处的压力相对较低，压力梯度并非与端壁相切地分布，而是倾斜于端壁地指向流道内部。受风叶作用不充分的空气不是流向入口，而是在压力梯度的作用下离开端壁并且在风叶的作用距离内发生偏转，从而中断或抑制短路流。特别是在端壁与相对的风叶边缘之间的距离由于不可避免的制造公差而成为流道的轴向伸展的相当大一部分的小型风扇中，这样可以大幅改善效率。第四距离与第二距离之差应小于第三距离与第四距离之差。在极端情况下，所提到的第一个差可为零，意即，最小值可与风叶的下游边缘重合。横截面面积之间的差不需要很大，就能观察到明显效果，第四距离处的横截面面积比第三距离处的横截面面积小4％就够了。10％或更大的差会对体积流量造成干扰性影响。横截面面积在最大值下游应逐渐减小，以避免形成涡流，横截面面积优选在最大值之前逐渐增大。因此，第三距离与小于第三距离的第五距离之间的差也应至少为第一距离与第二距离之差的四分之一。第五距离处的横截面面积可以小于第四距离处的横截面面积；第五距离处的横截面面积与第三距离处的横截面面积之差可以超过8％。为了避免对涡流有促进作用的横截面突变，端壁在第一与第二距离之间的径向剖面中的曲率半径优选不小于第一距离的四分之一。横截面面积的最大值可由端壁在与轴线相隔第三距离处所具有的径向剖面呈内凹状的表面区域形成。这个内凹表面区域的最小曲率半径优选大于整个端壁的曲率半径，特别是可选择成至少等于第一距离。为了有效中断短路流，风叶可在与轴线相隔第三距离处分别具有伸入内凹表面区域的突出部。可以以不同的方式定义并计算横截面面积；在此，一个便于操作的定义是到轴线的距离与端壁与基板之间在这个距离中所测得的轴向距离的乘积。可以通过一体成型工艺，特别是通过注射成型低成本地制成风扇叶轮。端壁可以是壳体的一部分，该壳体形成包围风扇叶轮的叶轮腔室。叶轮腔室可进一步包括围绕风扇叶轮延伸的鼓风通道，由风扇叶轮输送的空气可积聚在该鼓风通道中。通过设置从鼓风通道发出的冷却空气通道，可以利用鼓风通道中的过压来冷却电动机。为了使冷却空气通道中的空气流量尽可能不受鼓风通道中的过压影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径流式风扇，包括能绕轴线(1)旋转的风扇叶轮(2)以及端壁(15)，所述风扇叶轮包括基板(29)以及从所述基板(29)突出的风叶(31)，其中所述风叶(31)分别具有与所述轴线(1)相隔第一距离(r1)的上游边缘(32)以及与所述轴线(1)相隔第二距离(r2)的下游边缘(33)，所述端壁与所述基板(29)共同限定流道(30)，所述风叶(31)伸入所述流道中，其特征在于，所述流道(30)的横截面面积(A)在所述上游边缘(32)与所述下游边缘(33)之间在与所述轴线(1)相隔第三距离(r3)处经历最大值，并且，第四距离(r4)与第五距离(r5)之差至少为所述第一距离与所述第二距离之差(r2-r1)的一半，所述横截面面积(A)在所述第四距离和所述第五距离处分别达到最邻近所述最大值的最小值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170407 DE 102017003431.11.一种径流式风扇，包括能绕轴线(1)旋转的风扇叶轮(2)以及端壁(15)，所述风扇叶轮包括基板(29)以及从所述基板(29)突出的风叶(31)，其中所述风叶(31)分别具有与所述轴线(1)相隔第一距离(r1)的上游边缘(32)以及与所述轴线(1)相隔第二距离(r2)的下游边缘(33)，所述端壁与所述基板(29)共同限定流道(30)，所述风叶(31)伸入所述流道中，其特征在于，所述流道(30)的横截面面积(A)在所述上游边缘(32)与所述下游边缘(33)之间在与所述轴线(1)相隔第三距离(r3)处经历最大值，并且，第四距离(r4)与第五距离(r5)之差至少为所述第一距离与所述第二距离之差(r2-r1)的一半，所述横截面面积(A)在所述第四距离和所述第五距离处分别达到最邻近所述最大值的最小值。


2.根据权利要求1所述的径流式风扇，其特征在于，所述第四距离(r4)大于所述第二距离(r2)，并且所述第四距离与所述第二距离之差(r4-r2)小于所述第三距离与所述第四距离之差(r4-r3)。


3.根据权利要求2所述的径流式风扇，其特征在于，所述第四距离(r4)处的横截面面积(A)比所述第三距离(r3)处的横截面面积小至少4％。


4.根据权利要求1或2所述的径流式风扇，其特征在于，所述第五距离(r5)小于所述第三距离(r3)，并且所述第三距离与所述第五距离之差(...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·拉格，C·穆斯曼，
申请(专利权)人：依必安派特圣乔根有限责任两合公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE