CN105102825B - 具有流量矫直器的风扇布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风扇布置(1)的流量矫直器(11)，其包括网状结构(12)，所述网状结构(12)包括导气网(14)，所述网状结构(12)可紧固在进流开口(10)上游的吸入侧上，所述进流开口(10)具有所述风扇布置(1)的中间纵轴(X‑X)。所述网状结构(12)以如下方式围封所述进流开口(10)：入流开口(16)由所述进流开口(10)上游的所述吸入侧上的所述网状结构(12)在轴向高度(H)处形成，所述入流开口(16)的开口面积小于所述进流开口(10)的开口面积。所述网状结构由交叉格子网(14、15)的格子结构(12)形成，所述格子结构(12)具有多个格子开口(15a)，其由所述格子网(14、15)围封。所述格子结构(12)形成几何主体的圆周表面。此外，本发明涉及一种具有根据本发明的流量矫直器(11)的风扇布置(1)。

Description

具有流量矫直器的风扇布置
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的一般部分所述的风扇布置。
背景技术
从DE 105 26 24已知一种流量矫直器。在此例子中，径向定位的形状为肋状的偏转板布置在风扇布置的文氏管上，其中所述偏转板被放置在所述文氏管的外曲率半径中，且共同以与流方向相反的伞的形式从所述文氏管突出。为此，所述偏转板不延伸直到中央星点，使得存在不具有偏转板的入流开口。在此已知流量矫直器中，低频频率范围内的噪声电平未充分降低，尤其如与叶片通过声音有关。
从EP 0 547 253已知一种用于风扇的流量矫直器，其中此风扇包括在垂直于纵轴的平面内打开的格子，所述格子由多个环岸以及八个轴向网组成，所述环岸相互同心延伸，径向隔开，且所述轴向网在外围方向上分散布置，其中所述轴向网将所述环岸连接在一起，并具有环绕安装开口的内部保持环，且具有外部保持环。然而，这种已知流量矫直器中存在较高的压力损耗，这通过所需电力消耗的增加而变得显而易见。
发明内容
基于开始描述的现有技术，本发明的目的是最小化入流且因此低频噪声中的紊流，尤其是减少叶片通过噪声以及流量矫直器的压力损耗。
根据本发明，这些特征是通过如权利要求1所述的特性零件来实现的。为此，如果轴向高度的大小被设计成使得以下情况适用，那么将特别有利：0.05≤H/Dlf≤0.5，其中Dlf是风扇布置的叶轮的外径。几何网优选具有截头金字塔的形式，或也可具有n面截头金字塔的形式，其中n为整数，且大于/等于3。根据本发明，如果截头圆锥网具有圆形基座区域和圆形端面，那么是有利的。格子开口可方便地具有多边形或椭圆形形状。此外，根据本发明，如果截头圆锥体网的圆周表面沿纵向截面中所见的纵轴向外凸拱形延伸，那么是有利的。然而，如果此圆周表面凹入延伸，那么也在本发明的范围内。
本发明是基于以下认识：根据本发明的格子结构的实施方案使入流均匀，同时减少紊流。由于格子网所形成的壁，防止了垂直于流的主方向的速度波动。此影响可受所述壁的相互间距控制，其中同时，最小化根据本发明的网状结构所引起的压力损耗也是重要的。根据本发明，入流开口不具有网是特别有利的，因为这将防止此区域中的压力损耗。
本发明的进一步有利实施方案可在子权利要求中找到，且将参考附图中所表示的实施方案来详细阐释。
本发明还涉及一种具有根据本发明的流量矫直器的风扇布置。
附图说明
图式如下示出：
图1是根据本发明的风扇布置的作为局部截面的透视图，
图2是图1中的II处的细节图，
图3是到根据图1的流量矫直器上的透视图，
图4是到根据图3的流量矫直器的后侧上的透视图，
图5是根据本发明的风扇布置的另一实施方案，
图6是到根据图5的流量矫直器上的透视图，
图7是从其后侧来看的根据图6的流量矫直器的透视图，
图8是根据本发明的风扇布置的流量矫直器的另一实施方案的透视图，
图9是到根据图8的流量矫直器上的后视图，
图10是到依据图8的根据本发明流量矫直器上但作为局部截面的的透视图，
图11是取决于A-电平的声功率的曲线图，以及
图12是用于测量声功率的风扇的典型安装条件。
具体实施方式
在图1到图10中，已用相同参考符号标记了相同组件或具有相同功能性的组件。如果上下文中仅用一个实施方案来描述已描述和/或可在图中找到的流量矫直器或其组件的特定特征，那么根据本发明，这些作为独特特征或也结合所述实施方案的其它特征，相对于此实施方案来说是重要的，且被要求为本发明的一部分。
图1说明推进器风扇布置1，其包括推进器风扇2，推进器风扇2具有叶片轮3和定位在中心的毂4，以及套设到毂4的周长上的叶片5，所述叶片5径向延伸到中心纵轴X-X。中心纵轴X-X与毂4的旋转轴重合，其中毂4特别被设计为电外部转子马达6的外部转子。
叶轮5在外围由优选圆形的圆柱形框架环7围封，在其吸入侧上，在框架环7的进流开口10上提供圆形文氏管8，其可优选被设计为与框架环成一体。安装板9在吸入方向Y上，布置在文氏管8前面的吸入侧上，所述安装板围封进流开口10。根据本发明的流量矫直器11在吸入方向Y上附接在进流开口10前面，也参见图2到图4。此流量矫直器11具有在纵轴X-X的方向上延伸的交叉网(即，具体来说，轴向网14)和在与纵轴X-X同心的特定方向上延伸的圆形外围网15的格子结构12。此格子结构12在轴向网14与外围网15之间具有格子开口15a。根据本发明的格子结构12形成几何网，其中几何主体具有所说明的实施方案中的截头圆锥的形式，所述几何主体的基座区域环绕进流开口10，且与基座区域相对的端面包括或包含入流开口16。如果具有外围网15的轴向网14在其相交处包括90°±10％偏差的角度α，那么是有利的。在所示出的实施方案中，格子开口15a是矩形的，即，具体来说，具有弯曲的外围侧，其截面由外围网15形成。然而，格子开口15a也可具有不同的多边形形状或椭圆形形状。在所示出的实施方案中，由格子结构12形成的截头圆锥体网的圆周表面被设计成通过其在纵向截面中的纵轴X-X来看为向外凸拱形。根据本发明，如果格子结构12的截头圆锥主体的圆周表面向内凹拱形延伸或也平直伸展，那么也可为有利的。在所示出的实施方案中，入流开口16形成于格子结构12的中心，且在纵轴X-X的中心。此入流开口16没有网。优选的是，具有外围圆形边缘鳍片16a的格子结构12在组装好的状态下，用其整个表面承受安装板9，使得边缘鳍片16a以在组装好的状态下平行于安装板9伸展(即，垂直于纵轴X-X伸展)的方式模制到所述安装板9。轴向网14在入流开口16的方向上，与吸入方向Y相反，从边缘鳍片16a延伸。轴向网14优选具有突出部17，在组装好的状态下，轴向网14用突出部17来围绕进流开口10的边缘区18，见图4。中心入流开口16(其尤其不具有网)具有内径Di，其中具体地说，以下适用：Di≥Dif x 0.55，其中直径Dif是叶轮的最大外径。网，即，格子结构12的轴向网14和外围网15优选具有网高度Hf和网厚度Tf，其中Hf/Tf＞5适用。格子开口15a具有轴向宽度Lr，以及外围格子宽度Li，其中优选的是，1/3＜LU/Lr＜3适用。为此，格子开口15a具有对角线开口宽度Ld，其大小特别设计成使得0.01＜Ld/Dlf＜0.15适用，其中Dlf是叶轮，即叶片轮3的直径。基于0.05≤H/Dlf≤0.5来计算入流开口16相对于网状结构12或安装板9的基座区域的轴向高度H。
轴向网14方便地总是具有相同的相互外围角距离，且外围网15方便地总是具有相同的相互轴向距离。如果格子宽度Ld和/或比率LU/Lr在格子结构12的半径上和/或在周边上变化，那么这也在本发明的范围内。另外，格子结构12的区域可形成为开放的，使得那里不存在网。此外，如果轴向网14和/或外围网15不是均匀分布而是不均匀地分布在根据本发明的格子结构12内，那么也在本发明的范围内。
如果流量矫直器11的入流开口16被外围网15围封，使得轴向网14在此外围网15处终止，那么是可取的。将具有口的固定耳19方便地模制到外部边缘鳍片16a上，其中流量矫直器11借助于附接构件(未说明)和固定耳18[sic]附接在安装板9上。
图5说明具有离心式风扇20的风扇布置1。此风扇具有叶片轮21，其具有定位在中心的毂22。叶片23附接到毂22上。毂22的旋转轴与风扇布置1的中间纵轴X-X重合。方便地，将电外部转子马达用作驱动器，其马达同时形成毂22。
此外，叶片轮21由管套24组成。由管套24围封的环状文氏管8被定位在进流开口10的吸入侧上。此文氏管8，也与图1中的相同，由圆柱形部分8a形成，圆柱形部分8a在所说明的实例中，连接到管套24上，且具有可与安装壁9连接的部分，且圆柱形部分8a延伸到文氏管部分8b中，文氏管部分8b拱形向上张开到安装壁9。如图1中所描述，根据本发明的流量矫直器11在吸入方向Y上，定位在进流开口10的上游，也见图6。所述流量矫直器由轴向网14和外围网15组成，为此，参考图1到图4的整个范围的描述，且参考相对于网(即，轴向网14和外围网15)的定尺寸和格子开口15a的定大小的整个范围的尺寸数据。
如从图5到图7可见，流量矫直器11可与外围边缘鳍片16a附接，以完全承受安装板9，为此，在边缘鳍片16a中提供用于附接构件的口19。
图8到图10说明根据本发明的流量矫直器11的另一实施方案，其中流量矫直器11与文氏管8形成为一体。通过此实施方案，根据图5到图7的边缘鳍片16可省略，且具有端部的轴向网14直接与其文氏管部分8b的区域中的文氏喷嘴8连接。在此变体中，部分8c上的文氏喷嘴8具有环形凸缘部分，其可直接附接到安装壁9上。
可通过注射模制或压铸，从一个或从多个零件生产根据本发明的流量矫直器11。
这些个别零件可用铆钉固定、接合或焊接或用螺丝固定在一起。在本发明的范围内，按扣连接也将是可行的。因为涉及根据本发明的流量矫直器的金属零件，因此这些也可由模切来生产。如接合图8到图10特别描述，流量矫直器11也可用螺丝连接在一起、接合在一起、用铆钉固定在一起，或通过与根据本发明的推进器风扇布置或与壁紧扣环的夹紧连接来连接。焊接连接也是可能的。根据本发明的格子结构12也可由塑料、金属或也由复合材料组成。根据本发明，如果根据本发明的流量矫直器11具备阻燃涂层，那么也可为有利的。选择制造材料，使得其符合防火要求也是可能的。
根据本发明的格子结构12的格子网，具体来说，轴向网14和外围网15有利地被设计和布置成使得来自根据本发明的流量矫直器11的排出流不旋转，或使得根据本发明的格子结构12不将角动量添加到所述流。如果入流开口10的内径Di在开口的圆周上变化，那么也在本发明的范围内。为了实现对意外接触的防护，如果入流开口10被保护栏围封也可为有用的。尤其因为组装考虑，如果根据本发明的流量矫直器11也可直接附接到风扇或推进器风扇布置的支撑网格或保护栏的吸入侧，那么也是有用的。入流开口16也可容纳额外元件，如果所述额外元件的总流表面并不占用入流开口16的表面的15％以上。因此，例如在入流开口16内提供固持件来用于风扇安装是可能的。
与开头所描述的现有技术相比，导致风扇的叶片通过噪声的明显减少，即不管是安装了还是未安装。此外，声音输出水平的明显减小的结果是安装好的状态，其中效率无恶化或仅最小的恶化发生。
如从图11可见，通过使用根据本发明的流量矫直器，实现噪声减少的明显优势。曲线图A说明在14400m3/h的流量下且在58Pa的压力下，轴向风扇的声功率的三分之一倍频程。在实验室条件下的未扰乱流期间，旋转速度为1020 1/min。在此上下文中，“未扰乱的流”将被理解为依据位置和时间，在均匀速度场中的流，其具有＜1％的湍流度。
图12中说明客户设备中的相同风扇或推进器风扇2的典型示意性安装条件，其中风扇越过热交换器26引入空气，且其中热交换器26与风扇2之间存在自由空间27，其中自由空间27被箱28围封。在轴向风扇后面，一般仍存在保护栏，此处未说明。热交换器具有以下尺寸：长度141cm x高度153cm x深度17cm，且压力损耗在14400m3/h下为58Pa。箱28或自由空间27在38cm的深度下具有相同的高度和长度。
因为依据位置和时间的不规则速度场，这种类型的安装向风扇提供扰动的入流。另外，所述入流的湍流显著增加。此情况由曲线图B反映，从曲线图B可看出，风扇的噪声显著增加，即尤其在低频下。通过使用具有以下尺寸的根据本发明的流量矫直器：外径795mm、内径464mm、高度130mm；Ld/Dlf＝4.3％；15个外围支柱15和120个轴向支柱14，支柱深度17mm且支柱厚度1.5mm，噪声电平再次适合于未扰乱的入流(曲线图A)；请参考曲线图C。通过使用根据本发明的流量矫直器，这将再次依据位置和时间使扰动的入流均匀，且导致显著减少的湍流。这将导致显著的噪声减少，使得使用根据本发明的流量矫直器将实现入流本质上再次适合于未扰动的入流。根据本发明的流量矫直器因此导致噪声方面的明显优势。
本发明不限于所说明和描述的实施方案，但也包括本发明的范围内实施本质上相似效果的所有实施方案。直到现在，本发明此外部限于所附权利要求书中所界定特征的组合，而是也可由总体所公开的所有个别特征中的特定特征的任何其它任选组合来界定。这意味着原则上，实际上独立项的每一个别特征均可省略或被所述申请的另一地方所公开的至少一个个别特征代替。在这种程度上，仅将权利要求书理解为制定发明的第一意图。
附图标记说明
1 风扇布置
2 推进器风扇
3 叶片轮
4 毂
5 叶片
6 外部转子马达
7 框架环
8 文氏管
8a 圆柱形部分
8b 文氏管部分
8c 环形凸缘部分
9 安装板
10 进流开口
11 流量矫直器
12 格子结构
14 轴向网
15 外围网
15a 格子开口
16 入流开口
16a 边缘鳍片
17 突出部
18 边缘区
19 固定耳
20 离心式风扇
21 叶片轮
22 毂
23 叶片
24 管套
26 热交换器
27 自由空间
28 箱
X-X 纵轴
Y 吸入方向
Di 内径
Da 外径
Dlf 叶轮直径
Hf 网高度
Tf 网厚度
Lr 径向宽度
Lu 外围格子宽度
Ld 对角线开口宽度
α 夹角

Claims (25)

1.一种风扇布置(1)，其具有轴流式、离心式或对角线式风扇(2、20)，其具有由外壳包围的叶片轮(3、21)，在所述轴流式、离心式或对角线式风扇(2、20)的吸入侧上，文氏管(8)布置在进流开口(10)上，且吸入方向(Y)上的流量矫直器(11)布置在所述进流开口(10)前面，且所述流量矫直器(11)包括网状结构，所述网状结构包括导气网(14、15)，所述风扇布置(1)的特征在于所述网状结构由交叉格子网(14、15)的格子结构形成，且所述格子结构具有由所述格子网(14、15)围封的多个格子开口(15a)，其中所述格子结构(12)形成几何主体的圆周表面，且所述网状结构附接在具有所述风扇布置(1)的中心纵轴(X-X)的所述进流开口(10)上游的所述吸入侧上，其中所述网状结构围封所述进流开口(10)，使得入流开口(16)在所述网状结构的所述进流开口(10)前面形成于轴向高度H处，且所述入流开口(16)的开口面积小于所述进流开口(10)的开口面积，所述入流开口(16)形成于所述格子结构(12)的中心，且在纵轴(X-X)的中心，所述入流开口(16)没有网而具有内径(Di)，依据比率0.05≤H/Dlf≤0.5计算所述轴向高度H，其中Dlf是所述风扇布置(1)的叶轮(3)的外径。
2.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述几何主体的形状类似于截头圆锥，其基座区域包括所述进流开口(10)，且其与所述基座区域相对的端面包括所述入流开口(16)。
3.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述几何主体的形状类似于n面截头金字塔，其基座区域包括所述进流开口(10)，且其与所述基座区域相对的端面包括所述入流开口(16)，其中n为整数且大于/等于3。
4.根据权利要求2所述的风扇布置(1)，其特征在于截头圆锥主体具有圆形端面和基座区域。
5.根据权利要求3所述的风扇布置(1)，其特征在于n＝4，且所述基座区域和所述端面具有正方形形状。
6.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子开口(15a)具有多边形或椭圆形形状。
7.根据权利要求2所述的风扇布置(1)，其特征在于所述截头圆锥主体的圆周表面在通过其纵轴(X-X)的纵向截面中看形成向外凸拱形或向内凹拱形。
8.根据权利要求3所述的风扇布置(1)，其特征在于n面截头金字塔形主体的侧向表面在通过其纵轴(X-X)的纵向截面中看形成向外凸拱形或向内凹拱形。
9.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子结构(12)由外围网(15)及从所述进流开口(10)到所述入流开口(16)的方向上延伸的轴向网(14)形成，所述外围网以90°±10％的偏差的角度(α)与所述轴向网交叉。
10.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述轴向网(14)的背向吸入方向(Y)的端部与外围网(15)连接，所述外围网(15)围封所述入流开口(16)，且轴向网的另一端部与圆形边缘鳍片(16a)连接。
11.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述入流开口(16)的中心不具有网，且包括内径Di，其中Di≥Dlfx 0.55，其中Dlf为叶轮直径。
12.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述轴向网(14)之间的相互间距为相同大小。
13.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述外围网(15)之间的相互间距为相同大小。
14.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子结构(12)的所述格子网(14、15)具有网高度Hf和网厚度Tf，其中Hf/Tf>5是适用的。
15.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子开口(15a)具有径向宽度Lr和外围格子宽度Lu，其中1/3<LU/Lr<3是适用的。
16.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子开口(15a)具有对角线开口宽度Ld，且所述风扇布置(1)具有叶轮(5)，其具有叶轮直径Dlf，其中0.01<Ld/Dlf<0.15是适用的。
17.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子结构(12)包括外围圆形边缘鳍片(16a)，通过所述外围圆形边缘鳍片(16a)，处于安装好的状态的所述格子结构用其整个表面抵靠风扇布置(1)的安装板(9)，使得所述边缘鳍片(16a)垂直于所述纵轴(X-X)对准。
18.根据权利要求16所述的风扇布置(1)，其特征在于所述对角线开口宽度Ld在所述格子结构(12)的半径上和/或在所述格子结构(12)的周边上变化。
19.根据权利要求15所述的风扇布置(1)，其特征在于所述比率Lu/Lr在所述格子结构(12)的半径上和/或在所述格子结构(12)的周边上变化。
20.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子结构(12)的区域形成为开放的。
21.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述轴向网(14)和/或所述外围网(15)的分布在所述格子结构(12)的区域中是不规则的。
22.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述流量矫直器(11)的所述入流开口(16)由外围网(15)围封，使得所述轴向网(14)在此外围网(15)处终止。
23.根据权利要求9所述的风扇布置(1)，其特征在于所述流量矫直器(11)与所述文氏管(8)形成为一体，使得所述格子结构(12)的所述轴向网(14)在所述文氏管(8)的文氏管截面(8b)的区域中与所述文氏管(8)连接，且所述文氏管(8)形成为使得其可与所述风扇布置(1)连接。
24.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于用注射模制来生产所述格子结构(12)。
25.根据权利要求1所述的风扇布置(1)，其特征在于所述格子结构(12)一体形成或由若干零件组装，其中个别零件用铆钉固定、接合、焊接、用螺丝固定或闩锁在一起。
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