CN104302927B - 扩散器、具有这种扩散器的通风机以及具有这种通风机的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扩散器，包括壁(8)，该壁包围具有圆滑横截面的入口，所述圆滑横截面在扩散器壁(8)的高度上过渡到扩散器出口上的角形横截面中。所述壁(8)的侧面(34至37)之间的过渡部(15)在高度方向上具有扭曲，该扭曲跟随通过扩散器的空气流动涡旋。本发明还涉及一种具有这种扩散器的通风机以及一种设备，该设备包括壳体，在壳体上设置至少两个分别具有一个扩散器的通风机。

Description

扩散器、具有这种扩散器的通风机以及具有这种通风机的 设备
技术领域
本发明涉及一种扩散器、一种通风机和一种具有这种通风机的设备。
背景技术
图12示出一种根据现有技术(DE 35 15 441)的落地式设备，其具有壳体。在壳体的上表面上设有多个通风机，这些通风机安装在热交换器上。通风机自由地吹出空气，从而在通风机出口上丢失全部动能。
为了减少管道、通风机和类似物的出口上的相当大的流动损失，使用排气扩散器(DE 20 2011 004 708 U1、FR 27 28 028)。但在这些设备上、如桌式冷却器中在径向方向上仅存在有限的空间。由于排气扩散器具有圆形横截面，具有排气扩散器的通风机不能彼此紧密排列成行。但在这类设备中却往往需要如此，即在多排中紧密并排地设置通风机。因此，在具有多个通风机的设备上损失大量空间。在扩散器之间也形成局部的死水区(Totwassergebiete)，这导致损失加剧。
发明内容
本发明所基于的任务在于，这样构造同类型的扩散器以及同类型的通风机，使得能够最佳地利用设备上的空间，且为此无需复杂的结构设计。
根据本发明的扩散器包括一个外壁，该外壁包围具有圆滑横截面的入口并且具有出口。根据本发明规定，外壁隔开距离地包围至少一个另外的壁，所述另外的壁在入口处具有圆滑横截面，该圆滑横截面在所述另外的壁的高度上连续地过渡到角形横截面。在使用至少一个另外的扩散器壁时也显著改善了流动条件。
此外优选规定，外壁从具有圆滑的横截面的入口在该外壁的高度上过渡到在扩散器出口处的角形横截面。
优选规定，在所述外壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有扭曲，该扭曲跟随通过扩散器的空气流动的涡旋。优选规定，所述扩散器的横截面从流入端部起首先减小并且随后增大。优选规定，所述角形横截面设置在外壁的多于四分之一的高度上。优选规定，在所述另外的壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有涡旋、即扭曲。优选规定，所述外壁在入口处具有圆形横截面。
优选规定，所述外壁在形成通过部的情况下包围所述至少一个另外的壁，并且这些壁的各流出端部处于不同的高度上以便增大扩散器的流出面。优选规定，所有的壁的各流出端部处于一个弯曲的表面中。优选规定，所述弯曲的表面中是球面或圆柱体表面。优选规定，所有的壁的各流出端部处于平面中。优选规定，所述平面是假想的长方体或棱锥体的侧面。优选规定，在至少一个壁中设置至少一个开口，相邻的通过部通过所述开口彼此流动连接。
优选所述壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有扭曲，该扭曲跟随通过扩散器的空气流动的涡旋。因此，过渡部在扩散器壁的高度方向上并非沿直线、而是相应弯曲地延伸。这样构造过渡部，使得其跟随扩散器中的空气流动方向或者说通风机叶轮下游的流动涡旋。由此，在过渡部区域中仅产生最小的损失。扩散器壁本身至少在出口上具有角形轮廓(即多边形轮廓)，在此角形轮廓也可理解为扩散器壁的侧面之间的过渡部倒圆地延伸。角形造型允许仅在小的间距下并排设置多个扩散器，从而能够在仅具有有限空间并且需要多个扩散器的设备中紧靠地在一排或多排中相继设置扩散器。由于扩散器在入口上具有圆滑的横截面，根据本发明的扩散器可安装到传统的通风机上，所述通风机的接口区域通常构造成圆滑的或圆形的。根据本发明的扩散器因此也可安装到现有通风机上。
有利的是，扩散器壁的出口具有四边形轮廓，由此相邻的扩散器可以其相应轮廓边缘相互贴靠或仅在最小的间距下并排和相继定位。由此表面被最佳地用于减缓流动速度。
根据相应设备表面的造型，扩散器壁至少可在出口上具有三角形、四边形、六边形或其它多边形的轮廓。在此，如安装表面具有相应的四边形轮廓，则四边形轮廓是有利的。
一种最佳的方案产生于，当扩散器壁在其大部分高度上具有角形轮廓时。于是并排或相继设置的扩散器可在最小的间距下或彼此贴靠地设置。由此可几乎完全利用相应的设备表面。
有利的是，角形扩散器壁的侧面连续弯曲地过渡到彼此中，从而形成最佳的流动条件。
在一种优选方案中，扩散器的横截面在流动方向上增大，这有利于减小流动速度。有利的是，扩散器的横截面从流入端部起首先减小并且随后增大。由此，流动可在增大的横截面区域中仅以小的损失减缓，从而提高扩散器的效率。
有利的是，扩散器具有至少一个另外的壁，其被所述扩散器壁隔开距离地包围。通过所述另外的壁形成最佳的流动条件。
在此情况下，扩散器的壁可具有相同的高度，但也可选择性地具有不同的高度。因此可极简单地通过相应设计扩散器壁实现希望的流动条件。
有利的是，所述另外的扩散器壁与扩散器的外壁相似地构造。因此有利的是，所述另外的壁至少在出口上具有角形横截面。
所述另外的扩散器壁的侧面连续弯曲地过渡到彼此中。
优选规定，所述另外的角形扩散器壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有涡旋或者说扭曲。
优选规定，在所述外壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有扭曲，该扭曲满足关系式其中，角度在两个径向线之间测得，分别在扩散器的轴向方向上看，其中一个径向线延伸经过在过渡部与外壁入口上的自由边缘之间的交叉区域，而另一径向线从入口轴线延伸直到外壁的位于出口中的角区域，过渡部从该角区域延伸出来，D是通风机的叶轮的直径并且L是扩散器的轴向长度，并且所述扭曲处于50°和100°之间的范围中。通过选择两个径向线之间的角度以及通风机直径和扩散器轴向长度之间的比值可使流动条件最佳地适配相应应用情况。该角度和尺寸比值之间的关系式不仅适用于扩散器外壁，而且也适用于可能设置的其它扩散器壁。在此该值可在所有壁中是相同的，但也可在各壁中互不相同。
一种有利的方案产生于，当所述扭曲处于约50°和约100°之间的范围中时。
有利的是，扩散器的入口横截面与出口横截面的比值处于大约小于5、优选处于约1.2和约3之间的范围中。通过选择入口横截面与出口横截面的比值可使扩散器的效率杰出地适配应用情况。
优选扩散器具有两个壁，这两个壁的流出端部处于不同的高度中以便增大扩散器的出口面。通过选择相应的壁高度可使出口面与应用情况协调一致。
在一种有利的实施例中，所述壁的流出端部处于弯曲的表面中，如球面或圆柱体表面。由此可在小的结构空间上提供极大的出口面，可选择大的出口面尺寸和入口面尺寸之间的比值。该表面比值越大，则扩散器入口上的空气流动动能就越多地转换为压力能。大的出口面降低了从出口流出的空气的速度并且因此提高了效率。
在另一种实施方式中，所述壁的流出端部也可处于假想的长方体或棱锥体的表面中。由此也在给定的结构空间下提供极大的出口面。
所述壁的各流入端部可处于一个共同的平面中。
但在另一种有利的实施例中，所述壁的各流入端部也可处于不同的平面中，即与扩散器的入口横截面具有不同间距。扩散器的这种造型实现了一种特别低损耗的方案。
当在扩散器的至少一个壁中设置至少一个开口，通过所述开口使扩散器的相邻通过部彼此流动连接时，可在相应的通过部中防止或至少延缓断流
在此情况下，开口可以是至少在相应扩散器壁的部分周缘上延伸的间隙。但作为通口也可使用缺口、冲孔或横向缝隙，并且开口的不同造型也可彼此组合地设置在扩散器的内壁上。当扩散器除了外壁外还具有多于一个另外的壁时，这些开口可设置在至少一个所述另外的壁中，但也可设置在两个或更多所述另外的壁中。在扩散器的外壁中也可设置这种开口。
此外，一种根据本发明的通风机包括叶轮和根据本发明的扩散器。
此外，一种根据本发明的通风机包括叶轮和扩散器，所述扩散器包括至少一个壁，该壁包围具有圆滑横截面的入口，所述圆滑横截面在壁的高度上过渡到扩散器出口上的角形横截面，根据本发明规定，在所述壁的侧面之间在流出端部上的过渡部具有曲率半径，该曲率半径处于小于0.5×D的范围中，在此是叶轮的直径。优选该曲率半径处于小于0.25×D的范围中。通过这种方式可这样构造流出端部上的过渡部，使得形成最佳的流动条件。
此外，一种根据本发明的通风机包括叶轮和根据本发明的扩散器，所述扩散器包括至少一个壁，所述壁限定入口和出口，具有倒圆的所述过渡部的壁的出口面小于在壁的侧面之间在流出端部上不具有倒圆的过渡部的壁的出口面，并且面积偏差处于1和1.27之间的范围中。
此外，提供一种包括至少一个根据本发明所述的通风机的设备。
优选规定，在壳体侧壁的上表面上设置至少一个另外的具有扩散器的通风机。优选规定，所述扩散器具有角形的出口横截面。相邻的扩散器以其轮廓侧面相互贴靠。
优选规定，所述壁的在流出端部上具有倒圆过渡部的出口面小于在流出端部上不具有倒圆过渡部的出口面。在此，面积偏差处于约1和1.27之间的范围中、优选处于约1和约1.05之间的范围中。
在一个另外的通风机构造中，所述扩散器的轴向长度与通风机直径的比值处于约小于5的范围中、优选处于约0.2和约2之间的范围中。由此可使扩散器的效率与给定的安装条件协调一致。
通风机的扩散器可以如此构造，使得扩散器壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有扭曲，该扭曲跟随通过扩散器的空气流动的涡旋。
通风机也可以如此构造，即，扩散器具有另外的壁，该另外的壁在入口上具有圆滑的、优选圆形的横截面，所述圆滑的横截面在所述另外的壁的高度上连续地过渡到角形横截面中。
通风机可以具有一种扩散器，这样构造该扩散器，使得所述另外的壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有涡旋或者说扭曲。
在一种另外的构造中通风机设有一种扩散器，所述扩散器具有壁，该壁在壁高度上从圆滑的入口横截面过渡到角形出口横截面中，并且壁的侧面之间的过渡部在高度方向上具有扭曲，在考虑两个径向线之间的角度以及通风机直径和扩散器轴向长度的情况下构造该扭曲。
通风机也可以具有一种扩散器，这样构造扩散器，使得入口横截面与出口横截面之间的比值处于约小于5的范围中、优选处于约1.2和约3之间的范围中。
最后通风机也可以具有一种扩散器，这样构造该扩散器的至少两个壁，使得所述壁的流出端部处于不同高度中以便增大出口面。
这样构造根据本发明的设备，使得壳体侧壁的上表面可最佳地用于设置扩散器。在壳体上表面上设置至少两个具有扩散器的通风机。在此所述具有扩散器的通风机可设置在设备壳体的任何适合的侧面上。
有利的是，扩散器具有角形出口横截面。该角形造型允许仅以小的间距并排设置多个扩散器，从而能够在仅具有有限空间并且使用多个扩散器的设备中紧靠地在一排或多排中相继设置扩散器。当出口横截面具有四边形出口横截面时，相邻的扩散器可以其相应轮廓边缘相互贴靠或仅在最小的间距下并排和相继设置。由此该壳体侧面被最佳地用于减缓流动速度。
扩散器在流出端部上的轮廓形状优选遵循扩散器所在的壳体侧面的轮廓形状。由此壳体侧面的表面可最佳地被铺装相应的扩散器，因此可最佳地利用该壳体侧面。
本申请的技术方案不仅由各个权利要求的技术方案、而且也通过所有在附图和说明书中公开的陈述和特征得出。只要这些陈述和特征单个或组合起来相对于现有技术是新颖的，那么它们即使不是权利要求的技术方案，也作为本发明要点被要求保护。
本发明的其它特征由下面的权利要求、说明和附图给出。
附图说明
下面参考附图所示实施例详细说明本发明。附图如下：
图1为设置在壳体上的根据本发明的通风机单元的排气扩散器的透视图；
图2为根据本发明的排气扩散器的透视放大图；
图3为根据图2的排气扩散器的后视图；
图4为根据本发明的排气扩散器的另一种实施方式的后视图；
图5为根据图4的排气扩散器的俯视图；
图6为根据图5的排气扩散器的透视图；
图7为在壁中具有涡旋的排气扩散器的后视图；
图8为在排气扩散器壁的侧面之间的过渡部上的倒圆以及在四边形出口横截面与在端部上倒圆的四边形出口横截面之间的表面比值；
图9和图10分别为根据本发明的排气扩散器在通风机上的两种固定可能性的轴向剖面图；
图11为根据本发明的排气扩散器的另一种实施方式的简化图；
图12为具有根据现有技术的通风机的设备；
图13为根据本发明的排气扩散器的另一种实施方式的轴向剖面图；
图14为根据本发明的排气扩散器的另一种实施方式的轴向剖面图；
图15为根据本发明的排气扩散器的另一种实施方式的轴向剖面图；
图16为根据本发明的排气扩散器的另一种实施方式的透视图。
具体实施方式
图1以示意图示出设备2的壳体1，该设备例如是热交换器。设备2在所示实施例中是落地式设备，但也可是安装在墙壁、天花板或类似物上的设备。设备2具有多个通风机3，这些通风机例如以两排以小的间距相继设置。通风机3可推压或抽吸地设置在设备2上或也可集成在设备2中。
通风机3分别具有排气扩散器4(以下简称为扩散器)，通过排气扩散器通过将流出空气的速度转换成压力，可最大程度地降低排气损失。
扩散器4设置在壳体1的矩形的上表面5上。为了最佳地利用该矩形上表面5，扩散器具有四边形轮廓。由此显著提高了效率。四边形形状为流出空气提供了大的出口面。由此也不出现断流。
例如这样设置扩散器4，使得它们以其相邻边缘相互接触，尤其是如图1所示。
借助图2详细说明扩散器4。该扩散器具有环状接口6，扩散器4借助该接口可连接到通风机上。在接口6的外边缘7上连接有壁8，所述壁首先具有圆形横截面并且与外边缘7隔开距离地连续过渡到四边形轮廓形状中。壁8在其部分高度上具有四边形轮廓。
如图所述，壁8至10的角被倒圆。但下文仍称其为四边形轮廓形状。但这样的实施方式也是可能的，即扩散器流出端部上具有真正尖棱的角。
原则上对扩散器4而言唯一的壁8作为扩散器壁足以。在根据图2的实施例中，设置两个隔壁9和10，所述隔壁在其高度上彼此间隔开，从而在两个隔壁9和10之间形成通过部11。在隔壁9和外壁8之间也在整个壁高度上具有间隔，从而在两个壁8和9之间形成用于空气的另一通过部12。通过部11、12具有四边形形状。隔壁9、10与外壁8一样也具有从圆形接口13、14向四边形形状的过渡，四边形形状可以以与壁8相同的方式来理解。接口13、14的直径小于接口6的直径，内侧隔壁10的接口14的直径小于中间的隔壁9的接口13的直径。有利的是，接口14的直径大约等于叶轮20的轮毂21的直径(图9)。
这样构造壁8至10，使得壁的轮廓向其自由端部的方向增大、优选连续地增大。壁8至10由此在自由端部上具有最大轮廓。
可这样构造壁8至10的延伸，使得所述壁从接口6、13、14起至少大致彼此平行地延伸。但也可根据流动条件这样构造壁8至10，使得它们彼此不平行地延伸。
在根据图2的实施例中设置两个隔壁9、10。但扩散器4也可仅具有一个隔壁或两个以上的隔壁。
在根据图2的实施例中，壁8至10具有相同的高度，从而其自由端部处于一个共同的平面中。然而，壁8至10也可具有不同的高度。例如壁8至10的高度可由外向内减小。但壁8至10的两个也可一样高并且第三壁高于或低于另外两个壁。因此，壁高度可最佳地适配相应的流动条件，从而最小化流出损失。
隔壁9、10彼此间并且与外壁8以适合的方式固定连接、例如通过横向支撑，借助横向支撑所述壁彼此连接。
壁8至10的四个侧面34至37(图7)彼此连续地过渡。该过渡如图4示例性所示可这样进行，壁8的侧面34至37之间的过渡部15、16在其高度上弯曲地延伸。该延伸在壁8的高度上通过图4中的线15表示。过渡部15、16几乎在壁8的整个高度上延伸。这样设置弯曲，使得过渡部15、16具有涡旋并且跟随(未示出的)通风机3叶轮下游的空气流动方向。如图7可见，这样设置弯曲，使得过渡部15、16在其长度上与扩散器的延伸经过壁8的倒圆角16的径向线构成一个角。基于所描述的延伸，通过过渡部15、16仅出现极小的流动损失。基于该弯曲，过渡部15、16跟随扩散器4内的空气流动的涡旋。过渡部15、16大致从壁8的流出端部起延伸到接近接口6的圆形外边缘7。
同样地，隔壁9和10也设有这样的过渡部17、18，其也相应于叶轮下游的空气流动延伸构造成涡旋状弯曲的并且从隔壁9、10的侧面之间的过渡部起延伸到接近相应的接口13、14。
在根据图4至7的实施方式中，所有壁8至10设有弯曲的过渡部。但弯曲的过渡部也可仅设置在扩散器4的壁8至10的一个或两个上。因此，结合壁的8至10的轮廓造型可最佳地适配相应所希望的流动条件。
大致在壁8至10的高度上延伸的过渡部15、16；17、18也可——沿扩散器4的轴向方向看——直线地延伸，在此所述过渡部也与扩散器的径向线(半径线)构成一个角。
在所描述的实施例中，壁8至10具有正方形轮廓。但它们也可具有矩形、六边形或例如三角形的轮廓。轮廓形状尤其是遵循扩散器4所在壳体1的相应侧面的形状。因此可这样选择流出口的轮廓形状，使得最佳地利用可用的壳体侧面。
所描述的壁8至10的侧面之间的扭曲(涡旋)在扩散器4中虽然是有利的设计，但并非必须如此。尤其是结合还将描述的尺寸或尺寸比值，在壁的侧面之间的过渡部上不具有扭曲(涡旋)的扩散器4也可获得杰出的使用性能。
图9示出扩散器4在通风机3的喷嘴19上的连接。喷嘴19具有圆形轮廓。通风机3具有设有轮毂21的叶轮20，叶片22以均匀的间距从轮毂上突出。有利的是，叶片在径向外边缘上分别设有一个小翼23。叶片22的在旋转方向上的后边缘24成形为齿状。
叶轮20的叶片22当然也可具有任何其它合适的造型。
扩散器4与通风机3的喷嘴19径向连接、优选旋接，这通过虚线25来表示。
喷嘴19设置在喷嘴板32上，喷嘴板具有与壁8的自由端部大致相同的横截面。有利的是，喷嘴19和喷嘴板32构造成彼此一体的，但也可以是彼此分开的构件，其通过适合的方式相互固定连接。有利的是，喷嘴板32具有与壁8的流出端部相同的角形轮廓。由此通风机3可紧密地相继和/或并排设置。相邻通风机3的喷嘴板32和扩散器4的壁8在此可彼此毗邻，如图1所示。
扩散器4具有外壁8和隔板9、10。在由图9可见的轴向剖面中，外壁8的侧面大致凹入地延伸。隔壁9的侧面在轴向剖面中大致直线地延伸，并且隔壁10的侧面具有大致凸起地延伸。壁8至10的这种造型可设置在所有所描述的实施例中。
在流动方向上在叶轮20下游可在扩散器4中设置导向叶片26，所述导向叶片在壁8至10之间延伸并且刚性设置。导向叶片26位于径向固定装置25的或在根据图10的实施例中轴向固定装置的背离叶片22的一侧上。扩散器4以其接口6套到喷嘴19上或插入喷嘴中并且通过径向固定装置25与喷嘴固定连接，有利的是，所述径向固定装置是螺纹连接。
扩散器4的壁8至10在所描述的实施例中可构造为消音的，从而在使用通风机时仅产生很轻的运行噪音。壁8至10在所描述的实施例中也可构造成可调节的，从而所述壁在其轮廓形状上、至少在其部分高度上可适配流动条件和/或安装条件。为了可调节性，壁8至10例如可至少在其部分高度上构造成柔性的。
图10示出扩散器4也可轴向固定在通风机3的喷嘴19上的可能性。为此外壁8的接口6设有径向向外延伸的环形法兰27，该环形法兰轴向固定到喷嘴19自由端部上的径向向外延伸的环形法兰28上。有利的是，该轴向固定也是螺纹连接，这种连接允许在需要时从喷嘴19上取下扩散器4。
扩散器4基于隔壁可构造得相对短。由叶轮20输送的空气到达壁8和9或9和10之间。通过部11和12的通流横截面在流动方向上首先减小，直到通流横截面在以虚线所示的区域29中具有其最小横截面。空气在区域29中加速，这使得空气流动变均匀。之后，空气流动在小的损失下减速，由此实现扩散器4的高效率。从区域29起，通过部11、12的通流横截面向流出端部方向增大、优选连续地增大。此外，横截面缩小部29防止在通过部11和12中过早断流。
图11示出扩散器4的一种示例性且有利的应用。在为通风机3使用外转子式马达时，内侧的隔壁10包围接线盒30或包围用于电子装置的空间。在内转子式马达的情况下部件30是通风机的马达。由通风机3产生的空气流流经通过部11、12。通过流经通过部11的空气流冷却马达30的表面，由此有效冷却电子装置或马达的电气构件。
在根据图11的实施例中，扩散器4的外壁8与喷嘴19一体构造。两个通过部11、12的出口区域通过接触保护装置31覆盖，该接触保护装置可由相应的栅格或通过各个栅条构成。接触保护装置31与旋转的叶轮20隔开大的距离。可以下述方式构造接触保护装置31，使得在空气流出扩散器4时仅出现小的压力损失并且仅产生小的噪音。该效果尤其是可这样实现，即，接触保护装置31具有相应大的网孔宽度。
所描述的接触保护装置31可设置在所有所描述和显示的实施例中。
所描述的实施例的扩散器4可用于蒸发器、冷凝器、空气冷却器、中间冷却器或类似物。如参照图9至11所述，扩散器4可具有用于容纳通风机马达30的支承功能。
通风机3可以是轴流或斜流通风机。如果扩散器在壁8至10中不具有带有涡旋的过渡部15、16；17、18，则扩散器4也可用于径流通风机。
有利的是，壁8的流出端部上的半径R(图7)处于小于0.5×D的范围中，在此D是叶轮20的直径(图9)。在一种有利的方案中，壁8的倒圆角的半径R处于约小于0.25×D的范围中。该方案适用于具有和不具有扭曲(涡旋)的扩散器4。
由图8可见，壁8的出口面积基于角部倒圆小于在四边形轮廓形状情况下的流出端部上的出口面积。与最大可用的四边形面积A的面积偏差A/AR处于约1和1.27之间的范围中、优选处于约1和约1.05之间的范围中。因此，通过相应选择倒圆角的半径R可设置扩散器4壁8的最佳出口横截面，使得扩散器可与给定的安装条件协调一致。所述比值原则上也可用于壁9和10。倒圆并非必须是部分圆弧(半径R)，而是也可具有其它形状。所述面积比值适用于具有和不具有扭曲(涡流)的扩散器。
通过长度L与通风机3直径D的比值也可使扩散器的效率最佳地适配给定的安装条件。长度直径比值L/D处于小于5的范围中、优选处于约0.2至约2的范围中。该比值适用于所有所描述的实施例、尤其是也适用于不具有扭曲(涡流)的扩散器。
通过选择入口横截面和出口横截面的比值也可影响扩散器4的效率。在图9中扩散器4的入口横截面以AE表示并且出口横截面以AA表示。出口面与入口面的比值AA/AE处于约小于5的范围中，有利的是处于约1.2和约3之间的范围中。表面比值适用于所有实施方式、尤其是也适用于不具有扭曲(涡旋)的扩散器。
参照图4至7所描述的涡旋或者说扭曲15、16；17、18通过关系式定义，其中，角度θ在两个径向线r1和r2之间测得。径向线r1延伸经过过渡部15与壁8的内侧自由边缘7的交叉区域。与此相应，径向线r2延伸直到壁8的位于出口面的角区域，从该角区域延伸出过渡部15。该扭曲或者说涡旋处于0°和360°的范围中，但优选处于约50°和100°的范围中。
该关系式适用于所有壁8至10。该值在所有壁中可以是相同的，但也可在各壁中互不相同。
这样构造下面的根据图13至16的实施例，使得可通过扩散器的更大的出口面进一步降低流出速度并且由此显著提高效率。
图13示出扩散器4，其类似于根据图10的实施例轴向固定在通风机的喷嘴19上。扩散器4除了外壁8外还具有隔壁9、10和38。它们分别构造成环绕的并且限定通过部11、12、39、40，由通风机吸入的空气流经这些通过部。壁8至10、38在其高度上分别构造成弯曲的并且这样设置，使得通过部11、12、39、40的通流横截面在流动方向上增大。内侧隔壁38隔开距离地包围中央导向体41，该中央导向体41延续通风机3的叶轮20的轮毂21的外轮廓并且从轮毂21起在空气流动方向上连续地变细，直到导向体在尖部中结束。导向体41构造成大致锥形的且具有弯曲的锥形包络线。
代替导向体，扩散器4也可具有一个相应于上述实施方式的环绕的壁41。
这样构造扩散器4的壁8至10、38、41，使得其流出端部位于不同的高度上。在所示实施例中，所述壁的流出端部——在轴向剖面中观察——位于一个圆弧42上，该圆弧42的中点位于轮毂21和导向体尖部之间的区域中的导向体41的轴线43上。导向体尖部本身也位于圆弧42上。
壁8至10、38、41的流入端部46位于相同的高度上，而所述壁的流出端部则在不同高度中设置在圆弧42上。壁的高度从壁8起直到隔壁38以及导向体41的外周面增大。基于壁8至10、38、41的不同高度产生大的扩散器出口面AA，该出口面在轴向剖面中通过圆弧42表示。扩散器入口面AE显著小于扩散器出口面AA。扩散器出口面AA与扩散器入口面AE的比值越大，扩散器入口上的空气流动的动能就越多地转换为压力能。
壁8至10、38、41的轮廓形状可以是角形(多边形)的或圆滑的。在一种仅具有圆滑的横截面的扩散器壁8至10、38、41的示例性方案中产生这样的扩散器出口面AA，其例如位于截球表面上、如半球表面上。截球表面显著大于在流出端部位于平面中并且其宽度相应于BA的扩散器壁的情况下。壁9、10、38、41的流入边缘46在该实施例中处于扩散器4的一个共同的径向平面中，但也可处于不同高度中。
一种特别有利的方案如下得到：扩散器壁8至10、38、41在流出端部上与圆弧42上的相应切线并且因此与假想的扩散器出口面AA构成约90°的角γ。
原则上扩散器壁8至10、38、41也可与圆弧42构成其它的角度γ。
可这样构造扩散器出口面，使得其在轴向剖面中具有半椭圆形的形状。横向于通风机轴线延伸的半轴长度受到现有的结构空间限定。平行于通风机轴线的另一半轴长度可选择得较大，由此相应增大扩散器出口面AA。
通过组合具有角形和圆滑的轮廓的扩散器壁，可通过扩散器壁的不同轴向高度在给定的结构空间中最大化出口面AA的尺寸。
图14在轴向剖面中示出另一种相对于扩散器入口面AE增大扩散器出口面AA的可能性。与上述实施例不同，出口面AA在轴向剖面中具有U形形状。当扩散器壁的轮廓例如构造成矩形时，则出口面AA设置在假想的长方体44的彼此垂直的外侧面上。相反，当扩散器壁具有圆滑的、如圆形的轮廓时，则出口面AA近似位于假想的圆柱体45的圆柱体外周面上。
在图14中，出口面AA在轴向剖面中通过虚线表示。因此，由通风机抽吸的空气在扩散器的不同侧面上流出。扩散器出口面AA与扩散器入口面AE的比值极大，使得非常多的空气流动动能转换为压力能并且显著提高了效率。
在图14所示的出口面AA的矩形轮廓中——在轴向剖面中看，可独立于扩散器的横向于通风机轴线的结构空间选择出口面的高度HA。根据高度HA的尺寸可或多或少地增大出口面AA。
在该实施例中，扩散器4具有多个壁，这些壁分别彼此间隔开并且在其之间形成空气通过部。
扩散器4的壁在其高度上构造成弯曲的。在此这样构造壁，使得壁之间的通过部的通流横截面在流动方向上增大。壁可具有圆的和/或角形轮廓。扩散器4的一部分壁通入扩散器的侧面并且一部分壁通入扩散器的端面中。这样构造扩散器4的各个壁，使得流出端部处于假想的长方体44或假想的圆柱体45的端面或侧面的高度中。
由图14可进一步看出，流入端部46位于不同的轴向高度上。与此相应，扩散器壁的流入端部46与扩散器入口具有不同间距。
扩散器4的这种造型实现了一种特别低损耗的实施方式。
导向体41仍设置在中央并且从轮毂21向上延伸。导向体41构造成锥形的，在此锥尖位于假想的长方体44或假想的圆柱体45的端面中。代替导向体41，扩散器4可具有一个相应于根据图1至11的实施方式的环绕的壁41。
如借助上述实施例所描述的，扩散器4的不同壁彼此间通过(未示出的)窄的接片相互连接。通过高度HA的变化，扩散器4的出口面AA可简单地被改变并适配应用情况。
在根据图14的实施例中扩散器4的长方体或圆柱体状的造型仅理解为示例性的。扩散器在轴向剖面中例如也可具有等腰三角形的形状，其对称轴线是通风机轴线43。扩散器4的壁于是也可具有不同高度并且这样设置，使得这些壁的流出端部位于三角形的侧面中。当扩散器壁具有圆滑的轮廓时，则在轴向剖面中为等腰三角形的情况下在空间中产生扩散器的锥形轮廓。当壁具有角形、如四边形轮廓时，则扩散器形成相应的角形的或四边形的棱锥体。在这些实施例中，出口面AA如在根据图13和14的实施例中一样显著大于扩散器入口面AE。壁的流出端部可如在前述实施例中一样与扩散器4的侧面以及端面构成约90°角。
在根据图13和14的实施例中，扩散器4可具有设有圆滑的和角形轮廓的壁的组合。
图15示出扩散器4的一种特别有利的方案。该扩散器4与根据图10的实施例类似地构造。扩散器连接到通风机3的喷嘴19上。喷嘴19具有圆形轮廓。通风机3具有设有轮毂21的叶轮20，各叶片22以均匀的间距从轮毂上突起。有利的是，叶片在径向外边缘上分别设有一个小翼23。叶片22的在旋转方向上的后边缘24优选具有凹凸轮廓、尤其是成形为齿状。有利的是，叶片22也构造成弯曲的。
叶片22当然也可具有任何其它合适的造型。
扩散器4可与喷嘴19径向或轴向连接、如在借助图9和10所描述的。
喷嘴19设置在喷嘴板32上，喷嘴板具有与壁8的自由端部大致相同的横截面。有利的是，喷嘴19和喷嘴板32构造成彼此一体的，但也可以是彼此分开的构件，其通过适合的方式相互固定连接。有利的是，喷嘴板32具有与壁8的流出端部相同的角形轮廓。由此具有扩散器4的通风机3可紧密地相继和/或并排设置。相邻通风机3的喷嘴板32和扩散器4壁8可彼此贴靠，如图1示例性所示。外壁8在轴向剖面中大致凹入地延伸。隔壁9的侧面在轴向剖面中大致直线地延伸，并且隔壁10的侧面具有大致凸起地延伸。
在流动方向上在叶轮20下游可在扩散器4中设置导向叶片26，所述导向叶片在壁8至10之间延伸并且刚性设置。导向叶片26位于固定装置25的背离叶片22的一侧上，通过该固定装置扩散器4连接到喷嘴19上。扩散器4以其接口6套到喷嘴19上或插入喷嘴中。
壁8至10可构造为消音的，从而在使用通风机时仅产生很轻的运行噪音。壁8至10可构造成可调节的，从而所述壁在其轮廓形状上、至少在其部分高度上可适配流动条件和/或安装条件。
隔壁9包括两个彼此略微重叠的壁区段9a和9b。这样构造重叠区域，使得产生间隙47，该间隙导致有利的流体力学效果。部分流经通过部11的空气穿过间隙47并且由此到达通过部12中。通过优选在隔壁9的周向上延伸的间隙47借助位于内侧的通过部11的富含能量的流动加速了在轴向上位于外侧的通过部12中的边界层流动。由此防止或至少延迟了位于外侧的通过部12中的断流。通过这种方式提高了扩散器4的能源效率。
可这样构造两个壁区段9a、9b的重叠，使得部分空气从内侧的通过部流入外侧的通过部中或从外侧的通过部流入内侧的通过部中。
环形间隙47可通过接片或类似物中断，通过所述接片或类似物两个壁区段9a、9b在重叠区域中彼此连接。扩散器也可在其它位置上设有相应的间隙47。
图16示出一种扩散器4，在其中隔壁9设有缺口48或缝隙49，由此实现了与根据图15的扩散器间隙47类似的效果。通过所述缺口或缝隙使富含能量的流动从一个通过部转移到相邻通过部的边界层中，以避免或至少减少边界层断流。
有利的是，缺口48分布地设置在隔壁9的周向上。
缺口48和缝隙49也可组合地设置在隔板9上。缺口和缝隙可在扩散器4的任何壁上设置在任何位置上和以任何适合的分布设置。这也适用于根据图15的扩散器4间隙47。
此外，扩散器4可与根据图2的实施例相同地构造，由此参见那里的扩散器的相关说明。

Claims (21)

1.扩散器，包括一个外壁(8)，该外壁包围具有圆滑横截面的入口并且具有出口，其特征在于，外壁(8)从具有圆滑的横截面的入口在该外壁的高度上过渡到在扩散器(4)出口处的角形横截面，并且外壁(8)隔开距离地包围至少一个另外的壁(9，10；38，41)，所述另外的壁在入口处具有圆滑横截面，该圆滑横截面在所述另外的壁(9、10)的高度上连续地过渡到角形横截面。
2.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，在所述外壁(8)的侧面(34至37)之间的过渡部(15)在高度方向上具有扭曲，该扭曲跟随通过扩散器(4)的空气流动的涡旋。
3.根据权利要求1或2所述的扩散器，其特征在于，所述扩散器(4)的横截面从流入端部(6)起首先减小并且随后增大。
4.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述角形横截面设置在外壁(8)的多于四分之一的高度上。
5.根据权利要求1或2所述的扩散器，其特征在于，在所述另外的壁(9、10)的侧面之间的过渡部(17、18)在高度方向上具有涡旋、即扭曲。
6.根据权利要求1或2所述的扩散器，其特征在于，所述外壁(8)在入口处具有圆形横截面。
7.根据权利要求2所述的扩散器，其特征在于，在所述外壁(8)的侧面(34至37)之间的过渡部(15)在高度方向上具有扭曲(15至18)，该扭曲满足关系式其中，角度θ在两个径向线r1和r2之间测得，分别在扩散器(4)的轴向方向上看，其中一个径向线r1延伸经过在过渡部(15)与外壁(8)入口上的自由边缘(7)之间的交叉区域，而另一径向线r2从入口轴线延伸直到外壁(8)的位于出口中的角区域，过渡部(15)从该角区域延伸出来，D是通风机的叶轮(20)的直径并且L是扩散器(4)的轴向长度L，并且所述扭曲处于50°和100°之间的范围中。
8.根据权利要求1或2所述的扩散器，其特征在于，所述外壁(8)在形成通过部(11、12、39、40)的情况下包围所述至少一个另外的壁(9、10、38、41)，并且这些壁(8至10、38、41)的各流出端部处于不同的高度上以便增大扩散器(4)的流出面AA。
9.根据权利要求8所述的扩散器，其特征在于，所有的壁(8至10、38、41)的各流出端部处于一个弯曲的表面中。
10.根据权利要求9所述的扩散器，其特征在于，所述弯曲的表面是球面或圆柱体表面(45)。
11.根据权利要求8所述的扩散器，其特征在于，所有的壁(8至10、38、41)的各流出端部处于平面中。
12.根据权利要求11所述的扩散器，其特征在于，所述平面是假想的长方体(44)或棱锥体的侧面。
13.根据权利要求8所述的扩散器，其特征在于，在至少一个壁(8至10、38、41)中设置至少一个开口(47、48、49)，相邻的通过部(11、12、39、40)通过所述开口彼此流动连接。
14.通风机，包括叶轮(20)和根据权利要求1至13之一所述的扩散器(4)。
15.根据权利要求14所述的通风机，其特征在于，在所述壁的侧面(34至37)之间在流出端部上的过渡部(15)具有曲率半径R，该曲率半径处于小于0.5×D的范围中，在此D是叶轮(20)的直径。
16.根据权利要求15所述的通风机，其特征在于，该曲率半径处于小于0.25×D的范围中。
17.根据权利要求14、15或16所述的通风机，包括叶轮(20)和扩散器(4)，所述扩散器根据权利要求1至10之一构造并且包括至少一个壁，所述壁限定入口和出口，其特征在于，具有倒圆的所述过渡部(15)的壁的出口面AR小于在壁的侧面(34至37)之间在流出端部上不具有倒圆的过渡部(15)的壁的出口面A，并且面积偏差A/AR处于1和1.27之间的范围中。
18.根据权利要求17所述的通风机，其特征在于，面积偏差A/AR处于1和1.05之间的范围中。
19.包括至少一个根据权利要求14至18之一所述的通风机的设备。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，在壳体侧壁的上表面(5)上设置至少一个另外的具有扩散器(4)的通风机(3)。
21.根据权利要求19或20所述的设备，其特征在于，相邻的扩散器(4)以其轮廓侧面相互贴靠。
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