CN102639876B - 轴流式风扇、风扇转子以及制造风扇转子的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种轴流式风扇(1)和风扇转子(2)以及制造风扇转子的方法，其中，转子毂包括外壳，该外壳在其外侧上具有毂表面，该毂表面关于转子毂的中心轴线基本是旋转对称的；并且其中，转子毂具有前端和后端以及介于前端与后端之间的发散部，其中，毂表面在发散部中的半径按照距离毂上的前端的距离而增加；并且其中，转子毂和叶片作为分离的金属部件来制造；并且其中，转子叶片固定安装至毂表面上的发散部。

Description

轴流式风扇、风扇转子以及制造风扇转子的方法

技术领域

本发明涉及轴流式风扇(axial fan)，特别地涉及用于轴流式风扇的风扇转子以及制造用于轴流式风扇的风扇转子的方法。

最经常地，轴流式风扇包括具有一内径的基本为圆柱状的吹风管，并且其中，吹风管构造有风扇转子，该风扇转子具有转子轴，该转子轴与圆柱状的吹风管的中心轴线基本重合，并且其中，风扇转子包括：居中地布置的转子毂，该转子毂通过转子轴连接至电机驱动；以及多个转子叶片，每个转子叶片从转子毂并朝着圆柱状的吹风管完全或部分径向地延伸，并且其中，每个叶片具有固定至转子毂的近端以及位于转子的外径处的远端，转子的外径略小于吹风管的内径，并且其中，吹风管在所述转子的上游和下游都设置有安装凸缘，所述安装凸缘基本以直角延伸至吹风管的外侧，所述安装凸缘包括用于将风扇转子安装在例如用于通风的管道系统中的装置。

背景技术

如今已知上述类型的轴流式风扇的几个不同实施例。

因此在这种轴流式风扇的发展过程中实现以下目标一直是个挑战：所有其他事物都相等，并且在用于驱动风扇转子的给定电机功率下，实现最大可能的压力增加和/或最大可能的空气通过量，而同时保持与轴流式风扇的制造相关的生产成本尽可能得低。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种上述种类的比已知的轴流式风扇更高级的轴流式风扇，本轴流式风扇使得轴流式风扇能够获得高效率，并且这不会导致轴流式风扇的制造成本增加太多。

根据本发明，这通过如上所述的轴流式风扇和风扇转子来实现，并且所述轴流式风扇和风扇转子的特征在于，转子毂包括外壳，所述外壳在其外侧上具有毂表面，所述毂表面关于转子毂的中心轴线基本是旋转对称的；并且其中，转子毂具有前端和后端以及介于前端与后端之间的发散部(diverging section)；其中，毂表面在发散部中的半径按照距离毂上的前端的距离而增加；并且其中，转子毂和叶片作为分离的金属部件来制造；并且其中，转子叶片固定安装至毂表面上的发散部。

因此还使得这样的风扇转子能在给定的操作方案中关于效率而最优地制造；并且使得该转子可由非常少的单独的部件制成，并且这不会导致对于不同的操作条件需要在单个转子的构造和最优化上作出妥协。

如果叶片熔合焊接(weld，熔接)或焊料焊接(solder)至毂表面，则获得叶片与毂表面的最佳固定。

如果毂还包括在外壳内沿着转子毂的中心轴线延伸的轴部，则实现一优选实施例，该优选实施例产生特别高的自由度以使风扇转子的效率最优化，所述轴部包括用于将转子毂安装在驱动轴上并在其前端处连接至外壳的装置；并且其中，对于风扇转子上的每个单独的叶片，构造有在轴部与外壳之间延伸并将外壳相对于轴部支撑在叶片下方的第一加强肋。

在这种情况下，更有利地，对于每个叶片，还设置有同样在轴部与外壳之间延伸并以这样的方式靠近第一加强肋布置的两个以上的附加加强肋，即，所述附加加强肋支撑外壳上的位于由第一加强肋支撑的区域两侧的区域。这导致关于以任何期望的角度或位置将叶片固定在毂表面上的特别高的自由度，以实现将转子毂上的外壳支撑在将叶片固定至毂表面的区域下方，而不论所选的位置或角度。

如上所述，本发明还涉及一种制造风扇转子的方法，该风扇转子包括毂和多个叶片；并且其中，转子毂具有基本旋转对称的毂表面；并且其中，转子毂具有前端和后端以及介于前端与后端之间的发散部；其中，毂表面在发散部中的半径按照距离毂上的前端的距离而增加。根据本发明，该方法的特征在于，首先制造转子毂和叶片作为分离的金属部件；并且其中，每个转子叶片具有近端和远端；并且其中，将每个叶片的近端熔合焊接或焊料焊接至毂表面；并且其中，对于每个叶片，选择将叶片熔合焊接或焊料焊接至毂表面所用的位置和方向，此后，使每个叶片的近端形成为使得其能在所选位置中焊接至毂表面，并且随后能通过熔合焊接或焊料焊接将每个叶片固定在其所选位置中。

如上所述，这提供了关于出于特殊目的而设计风扇转子的特别高的自由度，因为可通过很少的标准部件来建造出于特定操作目的而最优化的风扇或风扇转子。这实现了可通过一个单独的毂构造和一个叶片构造通过特定地选择将叶片固定至转子毂的毂表面所用的位置和/或角度来构造多个不同的转子，以出于特定目的而使完成的风扇转子最优化。

如果在风扇转子的生产过程中选择期望的转子直径，并且如果将每个叶片的远端构造成使得当以所述风扇转子的中心轴线为中心来观察时每个叶片恰好完全地在所选转子直径内伸出，本方法是更有利的。

有利地能在将叶片在所选位置中熔合焊接或焊料焊接至毂表面之后进行叶片远端的后续形成。因此实现了能制造在叶片的远端与在将叶片安装在轴流式风扇中之后环绕叶片的吹风管之间具有非常小的顶部空隙的转子。

如果在模制工艺中制造毂和叶片，则实现了一优选实施例，对于设计转子叶片和转子毂，通过该优选实施例实现了高自由度。

在这种情况下，有利地能基本由铝或包含铝的合金制造转子叶片和转子毂。

附图说明

图1是在倾斜视图中从上方看到的根据本发明的轴流式风扇的透视图。

图2是在倾斜视图中从前方和从上方看到的根据本发明的风扇转子毂的透视图。

图3是在倾斜视图中从后方和从上方看到的图2所示的转子毂的透视图。

图4是在倾斜视图中从上方和从前方看到的根据本发明的风扇转子叶片的透视图。

图5是在倾斜视图中从上方和从前方看到的形成之后的图3所示的叶片的透视图。

图6是在倾斜视图中从上方和从前方看到的未完成的风扇转子的透视图。

图7是在倾斜视图中从上方和从前方看到的用于安装在图1所示的轴流式风扇中的形成之后的图6所示的风扇转子的透视图。

具体实施方式

因此，图1示出了根据本发明的轴流式风扇1，所述轴流式风扇1具有由电机6驱动的螺旋桨形式的风扇转子2，所述风扇转子2具有转子毂4，所述转子毂安装至没有示出的转子轴，所述转子轴由电机6围绕转子2的中心轴线驱动。

转子2在吹风管3中居中地设置，所述吹风管在其两端处具有安装凸缘7，所述安装凸缘从吹风管3向外延伸并设置有用于将轴流式风扇1安装在管道系统(例如通风管道系统)中的螺栓孔，其中，所述轴流式风扇用于推动空气通过该管道系统。

此外，转子2具有一组转子叶片5，所述转子叶片从转子毂4并朝着吹风管3径向向外地延伸，其中，转子叶片5终止在距离吹风管3的内侧的一短距离处，以实现在转子叶片5的最外端与吹风管3的内侧之间建立最小可能的顶部空隙(top clearance)。

这样的风扇转子2构造有具有毂表面11的转子毂4，所述毂表面在离开转子毂4的前端的方向上向外并在朝着转子毂4的后端的方向上向后发散。在所示实施例中，转子毂4构造成抛物面的一部分，但是，根据本发明，该形状可关于出于特定目的使转子毂4的形状最优化而改变。

根据本发明，叶片5例如通过熔合焊接或焊料焊接固定安装至转子毂4，并且这使得可将作为独立的单元制造的转子毂4和叶片5随后组装起来，以实现能够在使用相同的组成部件的同时生产出于特殊目的而最优化的不同的风扇转子2。

这如下图所示地实现，其中，图2和图3分别示出了在倾斜视图中从前方和从后方看到的转子毂4；然而，图2示出了没有图1所示的转子盖21的转子毂4。

图2和图3因此示出了用于构造完成的风扇转子2的作为一独立的组成部件的转子毂4，并且将显而易见的是，转子毂4具有外壳8，所述外壳在其外侧具有毂表面11，在该实施例中，所述毂表面构造成抛物面，并且转子叶片5例如通过熔合焊接或焊料焊接固定在所述毂表面上。

在这种情况下，阐明以下内容是重要的：非常频繁地造成轴流式风扇中的风扇转子以非常高的转数旋转；并且所述风扇转子经常暴露于非常剧烈的负载。因此，在风扇转子的外壳8内在待安装转子叶片5的各处设置加强肋10；并且每个加强肋在风扇转子2上在轴部9与外壳8之间延伸。轴部被构造成用于安装在转子轴(未示出)上，加强肋10将支撑外壳8并因此将支撑每个转子叶片5。

由于根据本发明期望转子叶片5应当能够以不同的角度安装至风扇转子2的毂表面11，如图3所示，还设置有加强肋12，所述加强肋以相同的方式在位于上面提到的加强肋的两侧的区域中在轴部9与外壳8之间延伸，因此显然这意味着，可在不削弱外壳8并且无论以哪个角度将转子叶片5附接在毂表面11上的情况下这样做，在给定的顶部空隙内，将转子叶片5安装至毂表面。

现在，图4和图5示出了转子叶片5，并且从图4将显而易见的是，每个转子叶片作为一组成部件来制造，所述转子叶片不能立即安装至毂表面11，因为特别是转子叶片5的近端14(其旨在通过熔合焊接或焊料焊接安装至毂表面)没有构造成无论以哪种角度安装至毂表面11都紧密地邻接毂表面。以相同的方式，转子叶片的远端13显然没有构造成无论以哪种角度安装至毂表面11都相对于吹风管3的内侧具有最小可能的顶部空隙。

现在，图5示出了与如图4所示的相同的转子叶片5，但是其中近端14例如通过机加工构造，以实现近端14的形状使得其在转子毂4上紧密地邻接外壳8的毂表面11。

在将多个转子叶片5安装在转子毂4上之后，因此与图6所示的风扇转子一样地设置风扇转子2，其中唯一突出的事情在于，使每个转子叶片5上的远端13形成为使之被赋予正确的形状以如图1所示地在转子叶片5的远端与吹风管3之间形成小的顶部空隙，并使得转子2能够恰好在吹风管3中自由旋转，而不会碰到吹风管，在高转数的情况下也是如此。

因此根据本发明可为具有较高效率的风扇转子2的制造提供很少的组成部件，并且所述组成部件较易于出于特殊的目的而最优化且不需要用于储藏产品的升高的生产成本，等等。可仅通过使用两个不同的组成部件来生产具有不同的转子直径和叶片角度的风扇转子，并且这不会导致风扇转子的效率显著降低。

然而，在这种情况下，对于本领域技术人员来说将显而易见的，在本发明的原理内，将可以除本文中所示的方式之外的其他方式来特别构造风扇转子5。例如，作为所示的抛物面的一个可替代方案，毂表面11可被构造成椭球面、圆锥面、球面或任何其他基本旋转对称的表面。

以相同的方式，转子叶片5可以与图中所示的方式不同的方式来制造，因为代替图中所示的扭曲叶片5，可使用直线叶片或其他形状的叶片。

Claims (8)

1.一种轴流式风扇，包括具有一内径的基本为圆柱状的吹风管，并且其中，所述吹风管构造有风扇转子，所述风扇转子具有转子轴，所述转子轴和所述圆柱状的吹风管的中心轴线基本重合；并且其中，所述风扇转子包括：居中地布置的转子毂，所述转子毂通过转子轴连接至电机驱动；以及多个转子叶片，每个所述转子叶片从所述转子毂并朝着所述圆柱状的吹风管完全或部分径向地延伸；并且其中，每个转子叶片具有固定至所述转子毂的近端以及位于所述风扇转子的外径处的远端，所述风扇转子的所述外径略小于所述吹风管的所述内径，其特征在于，所述转子毂包括外壳，所述外壳在其外侧上具有毂表面，所述毂表面关于所述转子毂的中心轴线基本是旋转对称的；并且其中，所述转子毂具有前端和后端以及介于所述前端与所述后端之间的发散部，其中，所述毂表面在所述发散部中的半径按照距离所述转子毂上的所述前端的距离而增加；并且其中，所述转子毂和所述转子叶片作为分离的金属部件来制造；并且其中，所述转子叶片固定安装至所述毂表面上的所述发散部；

其中，所述转子叶片熔合焊接或焊料焊接至所述毂表面；所述转子毂还包括在所述外壳内沿着所述转子毂的所述中心轴线延伸的轴部，所述轴部包括用于将所述转子毂安装在驱动轴上并在前端处连接至所述外壳的装置；并且其中，对于所述风扇转子上的每个单独的转子叶片，构造有在所述轴部与所述外壳之间延伸并将所述外壳相对于所述轴部支撑在所述转子叶片下方的第一加强肋。

2.根据权利要求1所述的轴流式风扇，其特征在于，所述吹风管在所述风扇转子的上游和下游都设置有安装凸缘，所述安装凸缘基本以直角延伸至所述吹风管的外侧，所述安装凸缘包括用于将所述风扇转子安装在管道系统中的装置。

3.根据权利要求1所述的轴流式风扇，其特征在于，对于每个转子叶片，构造有同样在所述轴部与所述外壳之间延伸并以这样的方式靠近所述第一加强肋布置的一个以上的附加加强肋，即，所述一个以上的附加加强肋支撑所述外壳上的位于由所述第一加强肋支撑的区域两侧的区域。

4.一种制造风扇转子的方法，所述风扇转子包括转子毂和多个转子叶片，并且其中，所述转子毂具有基本旋转对称的毂表面；并且其中，所述转子毂具有前端和后端以及介于所述前端与所述后端之间的发散部，其中，所述毂表面在所述发散部中的半径按照距离所述转子毂上的所述前端的距离而增加，其特征在于，首先制造所述转子毂和所述转子叶片作为分离的金属部件；并且其中，每个所述转子叶片具有近端和远端；并且其中，将每个转子叶片的所述近端熔合焊接或焊料焊接至所述毂表面；并且其中，对于每个转子叶片，选择将所述转子叶片熔合焊接或焊料焊接至所述毂表面所用的位置和定向，此后，使每个转子叶片的所述近端形成为使得其能在所选位置中熔合焊接至所述毂表面，并且随后能通过熔合焊接或焊料焊接将每个转子叶片固定在其所选位置中；

其中，所述转子毂还包括在其外壳内沿着所述转子毂的中心轴线延伸的轴部，所述轴部包括用于将所述转子毂安装在驱动轴上并在所述前端处连接至所述外壳的装置；并且其中，对于所述风扇转子上的每个单独的转子叶片，构造有在所述轴部与所述外壳之间延伸并将所述外壳相对于所述轴部支撑在所述转子叶片下方的第一加强肋。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，选择转子直径，并且将每个转子叶片的所述远端构造成使得当以所述风扇转子的中心轴线为中心来观察时，每个转子叶片恰好完全地在所选转子直径内伸出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在将所述转子叶片在所选位置中熔合焊接或焊料焊接至所述毂表面之后形成所述转子叶片的所述远端。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的方法，其特征在于，在模制工艺中制造转子毂和转子叶片。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，由铝或包含铝的合金制造转子毂和转子叶片。