CN104047897B - 离心式鼓风机组件和用于组装离心式鼓风机组件的方法 - Google Patents

Abstract

离心式鼓风机组件包括涡旋壁和一对对向的侧壁。涡旋壁位于一对对向的侧壁之间，以使得涡旋壁和对向的侧壁共同限定出鼓风机腔室和鼓风机出口。挡板元件定位在鼓风机腔室内并且邻近鼓风机出口使得挡板元件构造成促进空气流在鼓风机组件下游的均匀分布。空气流分流器联接到涡旋壁。该空气流分流器包括从涡旋壁延伸不同距离的板条部件。空气流分流器定位在鼓风机腔室内以促进鼓风机组件内均匀的空气流分布。

Description

离心式鼓风机组件和用于组装离心式鼓风机组件的方法

技术领域

本发明的领域总的涉及用于离心式风扇的壳体，更具体地涉及用于离心式风扇内均匀的空气流分布的方法和装置。

背景技术

离心式风扇或鼓风机通常在汽车、空气处理和通风行业中用于在宽范围的压力下引导大量加压空气通过各种空调构件。在已知的离心式鼓风机中，空气由旋转的轮经一个或多个输入开口吸入壳体中。该空气然后被迫压到壳体周围并从出口端压出。已知的离心式鼓风机产生高速、不均匀的空气流，该空气流可随着空气行进通过鼓风机壳体而产生非期望的啸叫、单调噪音或宽带噪音。该噪音可由彼此交互或与鼓风机的一部分交互的空气流的处于不同压力下的各部分产生的空气流内的压力变化引起。已知的鼓风机中的压力变化可以是由空气流中的湍流或空气流再循环引起的。

在至少一些已知的离心式鼓风机中，空气流再循环可以是由沿平行于鼓风机轮的旋转轴线的轴向方向进入鼓风机的空气流与鼓风机内沿垂直于同一轴线的径向方向流动的空气流的混合而引起的。再循环空气流一般具有可在空气流内产生非期望的流动结构如涡流或旋涡的旋流成分。这些旋涡与旋流的再循环流相结合地在鼓风机壳体内和鼓风机出口处产生不均匀的空气流，该不均匀的空气流产生非期望的噪音并使得离心式鼓风机低效运转。

此外，随着空气流从已知的鼓风机排出并进入下游的调节构件，空气流在处于鼓风机内部的同时继续处于其所顺循的大体周向路径中并趋于冲击下游构件的侧面，从而进一步产生非期望的噪音和空气流的损失。另外，空气流对构件的冲击在鼓风机的下游形成对上游鼓风机性能有非期望的影响的非期望的流动结构。

发明内容

在一方面，提供了一种离心式鼓风机组件。该离心式鼓风机组件包括涡旋壁（scroll wall）和一对对向的侧壁。涡旋壁位于一对对向的侧壁之间，以使得涡旋壁和对向的侧壁限定出鼓风机腔室和鼓风机出口。挡板元件定位在鼓风机腔室内并且邻近鼓风机出口。该鼓风机组件还包括联接到涡旋壁的空气流分流器。该空气流分流器包括从涡旋壁延伸变化的距离的板条（spline）部件。该空气流分流器定位成促进鼓风机组件内均匀的空气流分布。

在另一方面，提供了一种用于离心式鼓风机组件中的空气流分流器。该空气流分流器包括联接到鼓风机组件的涡旋壁的板条部件。该板条部件从涡旋壁延伸变化的距离。该板条部件垂直于涡旋壁并且定位成促进鼓风机组件内均匀的空气流分布。

在又一方面，提供了一种组装离心式鼓风机组件的方法。该方法包括将涡旋壁定位在一对对向的侧壁之间以限定出鼓风机腔室和鼓风机出口。挡板元件定位在鼓风机腔室内并且邻近鼓鼓风机出口以使得挡板元件构造成促进空气流在鼓风机组件下游的均匀分布。空气流分流器在鼓风机腔室内的预定位置联接到涡旋壁，以促进鼓风机组件内均匀的空气流分布。该空气流分流器包括从涡旋壁延伸不同距离的板条部件。

附图说明

图1是示例性鼓风机组件的分解透视图。

图2是运转中的未经处理的鼓风机组件的顶部剖视图，示出了空气流方向。

图3是图2所示的未经处理的鼓风机组件和空气流的侧面剖视图。

图4是图1所示的鼓风机组件的侧视图。

图5是图1所示的鼓风机组件的立体图。

图6是示例性空气流分流器的立体图。

图7是运转中的示例性鼓风机组件的顶部剖视图，示出了空气流方向和示例性空气流分流器。

图8是运转中的示例性鼓风机组件的侧面剖视图，示出了空气流方向。

图9是空气流分流器的可选实施例的剖视图。

图10是空气流分流器的另一可选实施例的剖视图。

具体实施方式

本文中所述的实施例涉及离心式风扇壳体。更具体地，实施例涉及一种在壳体内和壳体的出口处均匀地分配空气流的离心式风扇壳体。图1示出了离心式鼓风机组件100的示例性实施例。鼓风机组件100包括至少一个轮102，该轮包括围绕轮102周向地定位的多个风扇叶片104。轮102还联接到轮毂106。鼓风机100还包括壳体108，该壳体包括后部110和前部112。后部110包括侧壁114，电机116插入穿过该侧壁114。电机116包括与毂106接合的轴118，以有利于轮102围绕轴线120旋转。壳体108的前部112还包括侧壁122，该侧壁具有入口124，轮102经该入口吸入一定量的空气以向鼓风机组件100提供空气。此外，鼓风机100包括具有内表面128的涡旋壁126，其中涡旋壁126限定了鼓风机的周围（周线）并定位在侧壁114与侧壁122之间。因此，涡旋壁126、侧壁114和侧壁122共同限定出鼓风机腔室130和出口132，空气流经该出口排出到鼓风机组件100的下游。涡旋壁126从截止部134围绕壳体腔室130周向地延伸到出口132。尽管鼓风机组件100被示出为具有仅一个入口、出口和轮，但鼓风机组件100可包括任意数量的入口、出口和轮。

涡旋壁126沿旋转方向从轮102渐远地定位，以由于腔室130的涡旋形状而容纳越来越多的空气。轮102的旋转有利于经入口124吸入空气，使其通过鼓风机腔室130周围，并经出口132将它排出。在该示例性实施例中，鼓风机组件100包括单个轮102和入口124，或者，鼓风机组件100可包括多于一个轮和/或入口。

在该示例性实施例中，鼓风机组件100包括空气流分流器136和出口挡板元件138。或者，鼓风机组件100可包括多于一个分流器136和/或多于一个挡板元件138。一般而言，鼓风机组件100包括任意数量的分流器136和挡板138以有利于鼓风机组件100如本文中所述的运转。各分流器136的形状呈圆弧形并且包括至少一个板条部件140，该板条部件平行于侧壁114和122并从涡旋壁126垂直地延伸变化的距离。或者，分流器板条部件140可从基部部件142垂直地延伸。在具有基部部件142的实施例中，基部部件142包括最小厚度以防止扰动腔室130内的空气流。另外，基部部件142呈大致椭圆形。然而，基部部件142可呈有利于如本文所述运转鼓风机组件100的任意形状。在该示例性实施例中，分流器136联接到涡旋壁126。或者，分流器136可与涡旋壁126一体地形成。分流器136可包括用于使得鼓风机组件100如本文中所述方式运转的任意数量的板条部件140。在该示例性实施例中，挡板138在出口132附近联接在鼓风机腔室130内并且包括限定出鼓风机出口处的多个开口148的至少一个水平部件144和至少一个垂直部件146。分流器136和挡板138可同时或独立地用于防止非期望的流动结构如涡流、旋流和/或湍流，从而减少噪音产生并提高鼓风机100的效率。具体地，分流器136构造成防止再循环以使得空气在腔室130内具有均匀的空气流分布并防止由具有较高压力和较低压力的一定量的空气的混合所引起的压力脉冲。另外，挡板138构造成使离开鼓风机壳体108的空气流转向以有利于鼓风机100下游的均匀流动。如本文中所用，“非期望的流动结构”用于表示对鼓风机组件100的运转有负面影响的指定流动结构，如再循环、旋涡、湍流和涡流。

图2是运转中的未经处理的鼓风机200的顶部剖视图，示出了第一空气流202和第二空气流204。图3是如图2所示的鼓风机组件200以及空气流204和202的侧面剖视图。鼓风机200大致类似于鼓风机100，除了鼓风机200既不包括分流器136也不包括挡板138。因此，鼓风机200包括限定出鼓风机腔室208的壳体206。壳体206包括涡旋壁210、入口212、截止部214和出口216。鼓风机200联接到管道218，管道218接收经出口216从鼓风机200被引出的空气流202。管道218位于鼓风机200的下游并且包括第一侧壁220和第二侧壁222。鼓风机200限定出两股明显不同的空气流（用箭头示出）。第一空气流202被限定在鼓风机200内并且第二空气流204被限定在管道218内。

在运转中，鼓风机轮224围绕旋转轴线226旋转以经入口212将空气推入壳体206中。由鼓风机200移动的空气量随着轮224上的点在壳体206内从截止部214移向出口216而增大。涡旋壁210沿旋转方向从轮224渐远地定位，以由于腔室208的涡旋形状而容纳越来越多的空气。轮224产生从出口216排出到管道218中的第一高速率空气流202。侧壁220和222将第二空气流204限制在管道218内。轮224沿轴向方向（参照轮轴线226）经入口212将流202吸入鼓风机200中并使高速率第一流202转向为大体径向方向（参照由轴线226限定出的径向方向）。第一流202的方向的快速变化引起第一流202的流过入口216的部分和在腔室208内的部分之间的流202速率和压力差。这些压力和速率差引起第一流202的一部分在再循环区域228内在轮224的后方循环并形成不利的流动结构。

第一流202的高压部分在轮224后方流动到第一流202的低压部分引起再循环。再循环区域228内的不同压力形成下游扰动，如引起鼓风机200低效地运转并产生非期望的噪音的振动。在严重的情况下，第一流202的在再循环区域228内的部分可聚集并引起空气从入口212溢出且离开鼓风机200。另外，第一流202在以与经入口212吸入的空气不同的角度再进入轮22的再循环区域228内一般具有旋流速率分量。空气从再循环区域228再进入轮224增加了湍流和扰流，这产生引起非期望的音调和鼓风机100低效的非期望的噪音和流动不均匀。

随着第一流202经出口216离开鼓风机200并进入管道218，第一流202过渡为第二流204。第二流204在管道218内沿着周向（与由旋转的轮224扫掠出的圆相切）继续流动并冲击第二侧壁222。冲击第二侧壁222在第二流204中形成邻近第二侧壁222的涡流，这形成湍流和不利的流动结构。因此，第二流204的周向路径引起第二流204与第一侧壁220的分离，这形成邻近第一侧壁220的涡流。类似地，邻近第一侧壁220形成在第二流204中的涡流也引起第二流204中的湍流和不利的流动结构。第二流204中的涡流形成的湍流引起鼓风机200低效地运转并在鼓风机200的下游产生非期望的噪音。腔室208内和出口216处改善的空气流分布防止了空气在腔室208内再循环和在出口216的下游形成涡流。消除空气流再循环和矫直出口216处的空气流引起提高的鼓风机运转效率和非期望噪音的减少。

图4是图1所示的示例性鼓风机组件的侧视图，示出了腔室130内的分流器136和出口132处的挡板138。图5是图1所示的鼓风机组件100的立体图，示出了挡板138，及图6是分流器136的立体图。图7是运转中的鼓风机100的顶部剖视图，示出了第一空气流150和第二空气流152。图8是示出了鼓风机组件100以及空气流150和152的侧面剖视图。在该示例性实施例中，分流器136构造成联接在鼓风机100的腔室130内，如上所述。一般而言，分流器136构造成防止再循环混合并在鼓风机100内均匀地分配流150以防止由于再循环而引起的效率损失和噪音产生。具体地，分流器136沿着涡旋壁126的表面128（在图1中示出）引导流150以防止再循环空气如图2和3所示聚集在轮102的后方。

在该示例性实施例中，截止部134和点154（在图4中示出）从截止部134直接跨鼓风机100将壳体206分为两个大致相等的部分：底部156和顶部158。在该示例性实施例中，分流器136构造成基于鼓风机组件100的运转而在预定位置联接在壳体206的底部156和/或顶部158中的至少一者内。在该示例性实施例中，分流器136联接在底部156内并且包括延伸点154与截止部134之间的距离的至少一部分的预定长度Ls（在图6中示出）。例如，在一个实施例中，分流器136延伸沿着鼓风机组件100的圆周的路线的大约四分之一。或者，分流器136的长度Ls可在点154与截止部134之间延伸，使得分流器136可沿着壁126延伸底部156的完整弧形长度。亦即，例如，分流器136围绕鼓风机组件100的圆周延伸大致一半。然而，如果长度Ls过长，则形成在板条部件140上的边界层（未示出）的尺寸可增大。分流器136上的边界层的生长增加了流150的粘度并且可随着流150从板条140分离而产生非期望的湍流。一般而言，分流器136的长度Ls取决于鼓风机100设计并且预定为最大化通过均匀分布的流150获得的优点并且最大限度地减小板条部件140上的边界层的生长。更具体地，分流器长度Ls构造成均匀地分配空气流150，同时防止分流器136的板条部件140上的边界层生长。

如图7所示，分流器136联接到第一侧壁114与第二侧壁122之间的涡旋壁126。在该示例性实施例中，分流器136与各侧壁114和122等距地联接。或者，分流器136可沿着壁126偏离，使得分流器136定位成更靠近侧壁114或侧壁122。一般而言，分流器136定位在侧壁114和122之间，使得流150均匀地分布以防止如本文中所述的再循环。此外，在该示例性实施例中，分流器136定位成使得板条部件140与侧壁114和122相距恒定距离。或者，板条部件140可以是弯曲的，以使得板条140朝向侧壁114或122中的一者弯曲。另外，板条部件140具有在分流器136的长度Ls上变化的预定高度H。更具体地，在示例性实施例中，板条部件140包括对向端部139和141，端部139和141形成月牙形以使得端部139和141朝向涡旋壁126逐渐倾斜。或者，端部139和141可垂直于涡旋壁126。一般而言，端部139和141可呈任意形状或者与涡旋壁126形成有利于鼓风机组件100如本文中所述的运转的任意角度。另外，板条部件140具有在分流器136的全部高度H和全部长度Ls两者上恒定的厚度。或者，分流器136的厚度可在分流器高度H和分流器长度Ls中的任一者或两者上变化。一般而言，板条140成形为使得流140均匀地分布以防止如本文中所述的再循环。

板条部件140还包括侧面160且分流器基部142包括顶面162。在该示例性实施例中，表面160和162液压地光滑，使得表面160和162上的任何突起小于紧邻表面160和162的层状边界层的厚度。液压光滑的表面160和162构造成防止沿着分流器136形成湍流边界层。在该示例性实施例中，分流器136由金属材料组成。或者，分流器136可由塑料材料组成。一般而言，分流器136由使分流器136能够起到如文中所述的作用的任意材料组成。可以不是液压光滑的。

在该示例性实施例中，鼓风机组件100还包括如上所述具有协同限定出多个开口148的水平部件144和垂直部件146的挡板138。挡板138构造成在流150经出口132进入下游调节构件如管道164时将流150矫直。管道164包括构造成将第二流150引导到鼓风机100的下游的对向的第一侧壁166和第二侧壁168。在该示例性实施例中，挡板138构造成再定向流150以形成大致平行于侧壁166和168的均匀分布的流152。

在该示例性实施例中，挡板138定位在出口132内和截止部134附近，以使得挡板138在流150再循环到腔室130中之前捕获大部分流150。挡板138包括在第一端面170与第二端面172之间延伸的长度LB。在该示例性实施例中，第一端面170和第二端面172两者都垂直于管道侧壁166和168以限定出具有恒定长度LB的大致矩形挡板138。或者，第一端面170和第二端面172中的任一者或两者可以弯曲的，以使得挡板138的至少一部分具有至少部分地呈椭圆形的截面。具体地，第一端面170可以是弯曲的，以使得挡板138的一部分延伸超过截止部134，从而有利于捕获大部分空气流150并引导其通过挡板138的开口148。

随着空气流150靠近挡板138，流150沿周向方向行进，这在未经处理的情况下可降低鼓风机100效率并产生噪音，如上文对图2和3所述。在该示例性实施例中，挡板138构造成捕获大部分流150并使流150在它流过挡板138时转向或矫直以使得流150在经出口132离开挡板138之前被矫直。在离开鼓风机100后，第一空气流150在下游调节构件如管道164内过渡为第二空气流152。在该示例性实施例中，挡板138矫直流150，以使得流152沿平行于管道164的侧壁166和168的方向流动。因此，挡板138在流150离开鼓风机100时引导流150以防止流152冲击侧壁166和168，这防止了管道164内形成涡流以提高鼓风机100效率并减少噪音产生。

挡板138的长度LB足够长以在流150离开鼓风机100前矫直空气流150，但不会过长以致形成在挡板部件144和146上的边界层的尺寸加大。挡板部件144和146上的边界层的生长增加了流150的粘度并且可在流150与挡板部件144和146分离时在挡板138内产生非期望的湍流。挡板138的长度LB足以使流150转向并将其矫直并且还防止挡板部件144和146上的边界层的生长。一般而言，鼓风机100在出口132处产生的流150的速率越高，管道164内的不均匀度（涡流的形成）就越大，因此使流150转向所需的挡板长度LB就越长。因此，挡板138具有基于由鼓风机100设计决定的流150的速率的预定长度LB。

在该示例性实施例中，挡板138覆盖基本上全部出口132，以使得基本上全部流150在离开鼓风机100之前通过挡板开口148。挡板138以及挡板部件144和146构造成限定出多个开口148，以使得各开口包括大约10%的出口面积。或者，各开口148可包括任意百分比的出口面积。在该示例性实施例中，挡板138限定处9个开口148。或者，挡板138可限定出使鼓风机100能够如本文中所述运转的任意数量的开口148。挡板138矫直和均匀分配流150有利于下游湍流的减少并在鼓风机出口132处形成均匀的空气流分布，这带来更有效的鼓风机100的运转和噪音产生的减少。

图9和10示出了可用于鼓风机100中的空气流分流器的替换实施例。为便于理解，同样的构件将被赋予同样的附图标记。图9是替换空气流分流器300的剖视图。分流器300包括基部302、第一板条部件304和第二板条部件306。基部302联接到鼓风机100的涡旋壁126。或者，分流器300可仅包括从涡旋壁126垂直地延伸变化的距离的第一板条部件304和第二板条部件306。虽然分流器300被示出为具有两个板条部件304和306，但分流器300可包括任意数量用于鼓风机组件100的板条部件以如本文中所述运转。分流器300如上文对分流器136所述定位在侧壁114和122之间。分流器300构造成在鼓风机腔室130内均匀地分配流150以防止再循环。此外，分流器300可用于具有多于一个入口的鼓风机中。图10是又一个替换分流器400的剖视图。分流器400包括与分流器136的基部142和板条140相似的基部404和板条部件402。分流器400还包括圆形接头406和408，板条部件402在此处联接到基部404。当板条402直接联接到涡旋壁126时，接头406和408环绕在板条402与壁126之间。此外，板条部件402包括圆弧形远端410。圆弧形接头406和408以及远端410还有利于均匀分配流150以防止再循环。尽管鼓风机组件100被示出为具有仅一个入口、入口和轮，但鼓风机组件100可包括任意数量的入口、出口和轮。

本文中所述的离心式鼓风机组件的示例性实施例有利于提供空气流在鼓风机组件内更均匀的分布以提高鼓风机效率并降低噪音产生。一般而言，空气流分流器和挡板元件的形状和布置的优化取决于许多因素，如鼓风机壳体的尺寸以及通过壳体的空气的体积和速率。具体地，空气流分流器在鼓风机腔室内的预定位置联接，以使得空气流分流器构造成防止鼓风机组件内的空气流再循环。空气流分流器包括使再循环空气在鼓风机腔室内分流以提高鼓风机组件的效率的月牙形板条部件。此外，挡板元件定位在鼓风机腔室内和鼓风机出口附近以使得挡板元件构造成有利于空气流在鼓风机组件下游的均匀分布。具体地，挡板元件在第一端面处接收周向地运动的空气流并使空气流转向以使得从挡板的第二端面排出被矫直、均匀分布的空气流。将空气流矫直防止了空气流冲击下游构件并产生噪音。

上文详细描述了离心式鼓风机组件和用于组装离心式鼓风机组件的方法的示例性实施例。方法和组件并不局限于文中所述的特定实施例，相反，组件的构件和/或方法的步骤可与文中所述的其它构件和/或步骤独立地和分开地利用。例如，所述方法也可与其它空气流分配系统和方法相结合地使用，且不限于仅以如本文中所述的组件和方法来实践。相反，示例性实施例可与许多其它空气流分配应用相结合地实现和利用。

虽然本发明的各种实施例的特定特征可能在一些附图中示出而在其它附图中未示出，但这只是为了方便。按照本发明的原理，附图的任何特征可结合任何其它附图的任何特征进行论述和/或主张权利。

本文的书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例没有不同于权利要求的文字语言所描述的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它示例包含在权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种离心式鼓风机组件，包括：

涡旋壁和至少一个侧壁，所述涡旋壁联接到所述至少一个侧壁以使得所述涡旋壁和所述至少一个侧壁限定出鼓风机腔室和鼓风机出口，其中，所述涡旋壁定向成垂直于所述至少一个侧壁；

挡板元件，所述挡板元件邻近所述鼓风机出口定位在所述鼓风机腔室内；和

空气流分流器，所述空气流分流器联接到所述涡旋壁，所述空气流分流器包括：

从所述涡旋壁延伸变化的距离的板条部件，其中所述空气流分流器定位成促进所述鼓风机组件内均匀的空气流分布，其中，所述板条部件定向成垂直于所述涡旋壁并且平行于所述至少一个侧壁；和

基部部件，所述基部部件固定地联接到所述涡旋壁以使得所述基部部件接触所述涡旋壁，所述基部部件包括弯曲的板，所述弯曲的板具有与所述涡旋壁的弯曲形状相符合的弯曲形状，其中，所述板条部件从所述弯曲的板垂直地延伸。

2.根据权利要求1所述的离心式鼓风机组件，其中，所述挡板元件包括限定出多个开口的至少一个水平部件和至少一个垂直部件。

3.根据权利要求1所述的离心式鼓风机组件，其中，所述挡板元件定位在所述鼓风机出口内并且邻近截止部。

4.一种用于离心式鼓风机组件中的空气流分流器，所述空气流分流器包括：

联接到所述鼓风机组件的涡旋壁的板条部件，所述板条部件从所述涡旋壁延伸变化的距离，并且其中，所述板条部件垂直于所述涡旋壁并且定位成促进所述鼓风机组件内均匀的空气流分布；和

基部部件，所述基部部件包括弯曲的板并且联接到所述板条部件以使得所述板条部件从所述弯曲的板垂直地延伸，其中，所述基部部件包括矩形的截面并且所述弯曲的板与所述涡旋壁的弯曲形状相符合，所述弯曲的板包括联接到所述涡旋壁的第一弯曲表面和与所述第一弯曲表面间隔开的第二弯曲表面，所述基部部件固定地联接到所述涡旋壁以使得所述基部部件接触所述涡旋壁。

5.根据权利要求4所述的空气流分流器，其中，所述空气流分流器沿着所述鼓风机组件的周围的一半延伸。

6.根据权利要求4所述的空气流分流器，其中，所述板条部件平行于一对对向的鼓风机组件侧壁。

7.根据权利要求4所述的空气流分流器，其中，所述板条部件包括一对对向的端部，并且其中所述板条部件呈月牙形，以使得所述一对对向的端部朝向所述涡旋壁逐渐倾斜。

8.根据权利要求4所述的空气流分流器，其中，所述板条部件的厚度在所述板条部件的全部高度和全部长度上是恒定的。