CN101737918A - 送风设备的导流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够更有效的将不同类型轴流、混流风机产生旋转流的动压作为静压回收的送风设备的导流装置，包括多个连接在中心圆盘和圆形外框之间的放射状条及与多个放射状条交错连接的多个同心圆状条，放射状条的数量与送风设备风机叶片数量互质，通过优化放射状条沿径向翼型结构形状的弦长和翼弦与轴流风机旋转轴夹角变化规律，来提高送风装置的能效，本发明在不同类型的轴流或混流风机之导流装置上应用。

Description

送风设备的导流装置

技术领域

本发明涉及一种送风设备的导流装置，尤其是一种安装在设有轴流或混流风机的送风设备上的导流装置。

背景技术

空调器室外机是一种设有轴流风机的送风装置。空调器室外机结构一般为箱型外壳，内部一般设有轴流风扇，在轴流风扇的排风侧，箱体外壳设有排风口和风扇保护罩。风扇保护罩为栅格构造，且形状各异，由金属和合成树脂加工而成。

公知气流通过轴流风扇后流出的方向并不是轴向的，即在圆周方向有速度分量。为了回收这部分能量，工业上常常在叶轮前、后增加静止的导叶，使得流出轴流风机的气流方向基本上是轴向的。

于2005年9月21日公开的专利号为CN1670439A，名称为“送风设备的风扇保护罩”的中国发明专利申请，公开了一种“可减小压力损失并提高厚度方向刚性的送风设备的风扇保护罩”，该专利申请中的风扇保护罩只是从减小保护罩本身压力损失的角度出发，将构成网罩的肋从中心沿径向外侧朝外框呈放射状弯向送风扇旋转方向，并根据气流方向倾斜了一定的角度，起“减少对气流阻挡”的作用。

于2003年2月26日公开的专利号为CN1399102A，名称为“空调器用室外机”的发明专利申请，公开了一种“断面具有规定曲率的放射状条和沿螺旋桨式风扇的径向排列成交错状的同心圆状条构成”的安全防护格栅，其目的为将室外机风扇旋转流的动压能作为静压回收。该专利申请虽然在风扇外径70～80％位置即约在吹出气流最大速度附近规定了放射状条与吹出气流、曲率有相应的约束，但目前轴流风机的设计方法各异，不同的轴流风扇在相应位置处的速度分布规律也不同，轴流风扇的旋转动能损失并不一定在在70～80％附近损失最大，因而该专利申请也就达不到改善各种轴流风扇效率的效果，无法将风扇出风口所有位置的旋转动能更大限度的转化为静压，有待进一步改进。

发明内容

为了克服现有导流装置只能回收部分出风口动压的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够更有效的将不同类型轴流、混流风机产生旋转流的动压作为静压回收的送风设备的导流装置，借以提升风扇系统的压升，从而实现高效化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：送风设备的导流装置，包括多个连接在中心圆盘和圆形外框之间的放射状条及与多个放射状条交错连接的多个同心圆状条，放射状条的数量与送风设备风机叶片数量互质，所述中心圆盘半径与送风设备风扇轮毂半径相等，均为Rh，所述圆形外框的内侧通道的半径为R，中心圆盘与圆形外框之间径向方向上任一点所处位置的半径为r，Rh＜r＜R，放射状条的截面为一规定曲率的翼型构成，其特征在于：放射状条翼型结构形状的弦长c(x)和翼弦与轴流风机旋转轴夹角β(x)是关于变量x的函数：

c(x)＝k₁x≤0.8σ(x)，

其中，x＝r/R，Rh/R≤x≤1，k₁为大于1的常数，σ(x)为放射状条实度，放射状条实度σ(x)与轴流风扇叶片实度的定义相同；

β(x)＝k₂f(x)，β(x)∈[a₁，b₁]，β(x)∈[k₂a₂，k₂b₂]，

其中，k₂＝0.2φ(x)～0.4φ(x)，φ(x)为随x变化轴流风扇出口气流与风机旋转轴夹角，f(x)为经测试手段获得的沿x方向变化的气流方向与旋转轴的夹角的拟合n次函数，n≥2，[a₁，b₁]为翼型截面的气动阻力损失临界角度范围，[a₂，b₂]为φ(x)的变化范围。

公知翼型截面与气流夹角超过临界角度范围之后，气动阻力会急剧上升，通常称为“失速”，所谓翼型截面的气动阻力损失临界角度范围，[a₁，b₁]，即对选定的放射状条翼型截面通过计算所得出的气动阻力较小时的放射状条截面翼弦线与气流方向的夹角的变化范围，在该角度范围内不会发生“失速”，“气动阻力较小”，对选定的放射状条翼型截面，其范围是清楚且可以确定的。

本发明的有益效果是：能因地制宜的、更有效的将不同类型轴流、混流风机产生旋转流的动压作为静压回收，借以提升风扇系统的压升，从而实现高效化。

附图说明

图1是本发明技术方案用于空调室外机的实施例一的示意图。

图2是图1的空调室外机外观图。

图3是图1的放射状条截面示意图。

图4是图1的同心圆状条截面示意图。

图5是c(x)和β(x)的示意图。

图6是本发明技术方案用于空调室外机的实施例二的示意图。

图7是图6中空调室外机的示意图。

图8是图6中放射状条部件的示意图。

图9是图6中同心圆状条部件的示意图。

图10是图9中径向肋的截面示意图。

图11是本发明实施例一、二的测试效果图。

图中标记为，空调室外机1、热交换器2、轴流风扇3、导流圈4、导流装置5、电机6、放射状条部件7、同心圆状条部件8、导流装置9、风扇旋转轴10、放射状条52、同心圆状条51、中心圆盘53、圆形外框54、放射状条71、圆形盘72、圆形外框73、同心圆状条81、径向肋82、圆形盘83、加强筋84。

图1中M为进气流方向，图2中N为风扇旋向的方向，图5(a)中V为图5(b)中视角方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。本发明的送风设备的导流装置，包括多个连接在中心圆盘53和圆形外框54之间的放射状条52及与多个放射状条52交错连接的多个同心圆状条51，放射状条52的数量与送风设备风机3叶片数量互质，所述中心圆盘半径与送风设备风扇轮毂半径相等，均为Rh，所述圆形外框的内侧通道的半径为R，中心圆盘与圆形外框之间径向方向上任一点所处位置的半径为r，Rh＜r＜R，放射状条52的截面为一规定曲率的翼型构成，其特征在于：放射状条52翼型结构形状的弦长c(x)和翼弦与轴流风机旋转轴夹角β(x)是关于变量x的函数：

c(x)＝k₁x≤0.8σ(x)，

其中，x＝r/R，Rh/R≤x≤1，k₁为大于1的常数，σ(x)为放射状条实度，放射状条实度σ(x)与轴流风扇叶片实度的定义相同；

β(x)＝k₂f(x)，β(x)∈[a₁，b₁]，β(x)∈[k₂a₂，k₂b₂]，

其中，k₂＝0.2φ(x)～0.4φ(x)，φ(x)为随x变化轴流风扇出口气流与风机旋转轴夹角，f(x)为经测试手段获得的沿x方向变化的气流方向与旋转轴的夹角的拟合n次函数，n≥2，[a₁，b₁]为翼型截面的气动阻力损失临界角度范围，即对选定的放射状条翼型截面通过计算所得出的气动阻力较小时的放射状条截面翼弦线与气流方向的夹角的变化范围，[a₂，b₂]为φ(x)的变化范围。

上述函数关系中，k₁与导流装置放射状条实度σ(x)有关，k₂与放射状条翼型截面的气动阻力和轴流风扇出口气流与风机旋转轴夹角σ(x)有关，在根据本发明来优化放射状条沿径向翼型结构形状的弦长和翼弦与轴流风机旋转轴夹角变化规律时，依据“β(x)＝k₂f(x)，β(x)∈[a₁，b₁]，β(x)∈[k₂a₂，k₂b₂]”的条件在0.2φ(x)～0.4φ(x)区间来选取k₂的值。

实施例一：

如图1～图5及图11所示，在空调室外机1的箱体内设有热交换器2、轴流风扇3、导流圈4、导流装置5和电机6，其中轴流风扇3叶片数量为4，直径为460mm；导流装置5设置有37条放射状条。

如图1和图2所示，本发明的实施例中将导流装置5的导流部分和加强筋部分制作成一个整体，导流装置5由多个放射状条52、多个同心圆状条51、中心圆盘53和圆形外框54组成，放射状条52安装在设于与轴流风扇3的轮毂前方对应位置的中心圆盘53和圆形外框54上；圆形外框54固定在空调室外机1排风口的导流圈4外侧，且圆形外框54与导流圈4出口圆滑过渡，减少因截面过渡变化带来的损失。中心圆盘53既用于固定上述放射状条52，也具有防止轴流风扇3轮毂的前部空间因存在负压区而使吹出气流倒流的作用。

如图1和图2所示，放射状条52和同心圆状条51呈纵横方式交错搭配。本实施例中，测得f(x)＝-0.8248x³+2.4873x²-2.9x+1.64，

[a₁，b₁]为[-5，15]，[a₂，b₂]为[0，80]，

取k₁＝26，k₂＝14.62，则β(x)为[5.81，14.6]，在[a₁，b₁]和[0.2～0.4a₂，0.2～0.4b₂]范围内，

放射状条翼型截面弦长c(x)，单位mm，c(x)＝26x，x∈[0.2826，1]，

放射状条实度σ(x)单位：mm，σ(x)＝39.058x，x∈[0.2826，1]，

则c(x)/σ(x)＝0.665≤0.8，

放射状条翼弦与轴流风机旋转轴夹角β(x)，单位：度，

β(x)＝14.62×(-0.8248x³+2.4873x²-2.9x+1.64)，x∈[0.2826，1]，

如图3所示，放射状条51的前缘点连线在一个平面，且该平面与轴流风扇3的旋转轴垂直。

如图4所示，同心圆状条52的翼型截面具有规定曲率的对称形状，这种对称曲率截面尺寸，可从中心圆盘53沿径向方向呈规律变化或不变，且这种有规定曲率的对称形状截面对称线与轴流风扇3的旋转轴平行。

图5由图5(a)和图5(b)组成，其中图5(a)为图1的局部剖视图，图5(b)为图5(a)的A-A剖面图。

实施例二：

如图6～图10所示，本发明技术方案用于空调室外机的说明图的另一实施例，导流装置9由放射状条部件7和同心圆状条部件8组成，其中放射状条部件7和同心圆状条部件8为两个独立零件。其中，轴流风扇3的叶片数量为3，直径为466mm；导流装置9设有37条放射状条。

如图7和图8所示，放射状条部件7由多个作为静叶导叶的放射状条71、圆形盘72和圆形外框73组成；放射状条71安装在设于与轴流风扇3的轮毂前方对应位置的圆形盘72和圆形外框73上；圆形外框73固定在空调室外机1排风口导流圈4的外侧，圆形外框73与导流圈4出口圆滑过渡，减少因截面过渡变化带来的损失。圆形盘72不仅用于固定上述放射状条71，也具有防止轴流风扇3轮毂的前部空间因存在负压区而使吹出气流倒流的作用。

本实施例中，测得f(x)＝-4.5341x³+11.07x²-9.3x+3.08，

[a₁，b₁]为[-6，18]，[a₂，b₂]为[0，70]，

取k₁＝27.17，k₂＝17，则β(x)为[5.37，16.7]，在[a₁，b₁]和[0.2～0.4a₂，0.2～0.4b₂]范围内，

放射状条翼型截面弦长c(x)，单位mm，c(x)＝27.17x，x∈[0.35，1]，

放射状条实度σ(x)单位：mm，σ(x)＝40.76x，x∈[0.35，1]，

则c(x)/σ(x)＝0.67≤0.8，

放射状条翼弦与轴流风机旋转轴夹角β(x)，单位：度，

β(x)＝17×(-4.5341x³+11.07x²-9.3x+3.08)，x∈[0.35，1]，

如图9所示，同心圆状条8由多个同心圆状条81、径向肋82和圆形盘83组成。若加强筋84由金属材料制成，则同心圆状条81和径向肋82均采用圆形金属丝构成，若加强筋84由塑料材料制成，则同心圆状条81结构形式与本发明实施例一中的同心圆状条52相同。其中，圆形盘83与圆形盘72直径相同。

如图10所示，径向肋82的截面采用具有规定曲率的对称形状，且这种有规定曲率的对称形状截面对称线与风扇旋转轴方向平行。

如图11所示，在空调室外机上应用本发明，进一步将轴流风机产生旋转流的动压作为静压回收，进一步提高了效率。因f(x)真实反映了风扇出口的流场分布情况，本发明也可推广应用到其它的轴流、混流风机。

Claims (1)

1.送风设备的导流装置，包括多个连接在中心圆盘(53)和圆形外框(54)之间的放射状条(52)及与多个放射状条(52)交错连接的多个同心圆状条(51)，放射状条(52)的数量与送风设备风机(3)叶片数量互质，所述中心圆盘半径与送风设备风扇轮毂半径相等，均为Rh，所述圆形外框的内侧通道的半径为R，中心圆盘与圆形外框之间径向方向上任一点所处位置的半径为r，Rh＜r＜R，放射状条(52)的截面为一规定曲率的翼型构成，其特征在于：放射状条(52)翼型结构形状的弦长c(x)和翼弦与轴流风机旋转轴夹角β(x)是关于变量x的函数：

c(x)＝k₁x≤0.8σ(x)

其中，x＝r/R，Rh/R≤x≤1，k₁为大于1的常数，σ(x)为放射状条实度，放射状条实度σ(x)与轴流风扇叶片实度的定义相同；

β(x)＝k₂f(x)，β(x)∈[a₁，b₁]，β(x)∈[k₂a₂，k₂b₂]，

其中k₂＝0.2φ(x)～0.4φ(x)，φ(x)为随x变化轴流风扇出口气流与风机旋转轴夹角，f(x)为经测试手段获得的沿x方向变化的气流方向与旋转轴的夹角的拟合n次函数，n≥2，[a₁，b₁]为翼型截面的气动阻力损失临界角度范围，[a₂，b₂]为φ(x)的变化范围。

Images