CN107850085A - 安装在风机的吸入侧上的导流栅 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安装在风机的吸入侧上的导流栅，该导流栅具有栅格结构，该栅格结构包括在圆周方向上间隔分布的径向格栏以及在径向上间隔分布的同轴周向格栏，其中该导流栅的至少一个四分之一圆周的径向格栏以其径向延伸来看在圆周方向上分别向预设的、从该导流栅的中轴线延伸的径向平面弯曲。

Description

安装在风机的吸入侧上的导流栅
技术领域
本发明涉及一种安装在风机的吸入侧上的导流栅，该导流栅具有栅格结构，该栅格结构包括在圆周方向上间隔分布的径向格栏以及在径向上间隔分布的同轴周向格栏。
背景技术
从现有技术中，例如专利申请EP 2 7778 432 A1，已知这种类型构成的导流栅。
由于持续的继续开发，风机在工作运转中越来越安静。目前，噪音水平是这样的低，使得转动声音更明显地突出。转动声音是窄带的、调性的声音分量，该声音分量也称为螺旋桨噪音。转动声音特别在不对称的吸入情况下产生，该不对称的吸入情况例如在吸入侧上不同距离的机器壁的条件下存在。就此，可能形成强的空气涡流，该空气涡流连接在相对于所谓的涡流尾最紧密的位置并且直接撞击在旋转的汽轮机叶片上。
常见的导流栅具有一种栅格结构，该栅格结构包括直线径向向外延伸的径向格栏以及持续倾斜的周向格栏。在一定的安装位置中这种结构鉴于所产生的转动声音并不理想。
发明内容
在这种背景下，本发明的任务在于提供一种导流栅，其减小了空气特别从径向流入的风机上的转动声音。
该任务通过根据技术方案1所述的特征组合而解决。
根据本发明提供一种安装在风机的吸气侧上的导流栅，其具有栅格结构，所述栅格结构包括在圆周方向上间隔分布的径向格栏以及在径向上间隔分布的同轴周向格栏。就此，该导流栅的至少一个四分之一圆周的径向格栏分别在其径向延伸上来看，在圆周方向上，向预设的、从该导流栅的中轴线延伸的径向平面弯曲。
该径向平面(径向格栏在圆周方向上向其弯曲)就此这样校准或安装，即，该径向平面指向吸入空气的主要流入方向。因此也将该径向平面定义为限制了第一四分之一圆周的零度径向平面。
径向格栏的弯曲以及特别是其分别弯曲的径向末端提供了一种改变气流流动的流入环境，该流入环境减小了在下游安装的风机的转动声音。在圆周上来看该气流流入通过特殊的几何结构而并不恒定，并且并不对准导流栅的轴中心点。
在一种有利的实施变型中设置，使导流栅两个相邻的四分之一圆周的径向格栏以其径向延伸来看在圆周方向上分别向预设的径向平面弯曲。这特别涉及到了导流栅的指向吸入气流的主流入方向的两个相邻的四分之一圆周。
在另一种有利的实施变型中，使导流栅全部四个四分之一圆周的径向格栏以其径向延伸来看在圆周方向上分别向预设的径向平面弯曲。当由于安装引起而仅有一个径向主流入方向时这种设置是特别有利的，其中这样确定径向主要流入方向，即，使该方向沿着零度径向平面的延伸。
这些径向格栏在圆周方向上以拱形而弯曲，其中该弯曲角度沿着其径向延伸而变化。优选地，该径向格栏的弯曲度在接近于导流栅中轴线的区域中比在其相应的径向末端要小。
这些径向格栏在其各自径向末端处确定角α，该角由分别从导流栅中轴线向相应径向格栏各自的径向末端延伸的直线与相应径向格栏沿着其相应径向末端向外的无弯曲度的假想延长线构成。根据本发明而设置，使角α在不同径向格栏上变化。这意味着这些径向格栏在其相应径向末端处具有不同的弯曲度并且分别鉴于其形状方面依赖于流入方向而调整。
在圆周方向上进行单个径向格栏的弯曲度的调整，其中从零度径向平面出发在圆周方向上确定角ρ。就此零度径向平面优选沿着主流入方向延伸。在圆周方向上分别在预设定的角ρ处的、间隔分布的径向格栏在其径向末端确定角α，该角在本发明一种有利的变型中依赖于角ρ以函数来变化：
对于0°≤ρ≤45°，α(ρ)＝r1*ρ；
对于45°＜ρ≤90°，α(ρ)＝90*r1-r1ρ；
对于90°＜ρ≤135°，α(ρ)＝-90*r1+r1ρ；
对于135°＜ρ≤180°，α(ρ)＝180*r1-r1ρ；
其中r1在0.6至1.2的范围内，更优选在0.8至1.0的范围内。
这导致了在圆周方向上在两个四分之一圆周(ρ＝0-180°)内来看，单个径向格栏朝指向主流入方向的零度径向平面的不同弯曲形状，所述不同弯曲形状为，在第一四分之一圆周(ρ＝0-90°)和第二四分之一圆周(ρ＝90-180°)分别具有首先越来越强随后再越来越弱的弯曲度。
在本发明一种扩展方案中，周向格栏也具有限定的形状。这些周向格栏在一种有利的实施方式中沿着其轴向延伸凸出并设置为至少局部指向导流栅的中轴线方向。就此该轴向延伸限定为沿着导流栅中轴线的延伸。
在根据本发明的导流栅中，在一种扩展方案中进一步设置为，周向格栏中的至少一个具有相对于导流栅中轴线以角β倾斜而延伸的中间轴向延伸。所述中间轴向延伸由相应周向格栏的轴向起点和轴向终点形成并因此顾及到周向格栏的可能的凸出形状。
在一种有利地引起转动声音减小的实施变型中，在至少一个的、优选在全部的周向格栏中，倾斜角β沿圆周方向上的延伸而改变。这导致了依赖于流入方向而对导流栅的几何形状进行的进一步调整，就像已经通过径向格栏而进行的。
周向格栏的变化的倾斜角β根据公式β＝a+b*cos(ρ)而确定，其中a为角β在各个周向格栏的圆周上的中间值，b为确定的波动值并且ρ为从零度径向平面出发在圆周方向上的角。就此b确定在范围：
bmin＝2*e-0.022*α至bmax＝16*e-0.022*α,优选
bmin＝7*e-0.022*α至bmax＝12*e-0.022*α。
依赖于径向的主流入方向的数量，该导流栅鉴于其径向格栏和周向格栏方面得到调整，以便于产生局部对称或不对称的几何结构。在仅一种主流入方向的情况下，导流栅相应的两个彼此相邻接的四分之一圆周构造为相对于零度径向平面是镜像对称的。换言之，主要气流所撞击上的这两个四分之一圆周具有相同的成镜像的形状。不过，远离主要气流的这两个四分之一圆周却鉴于其径向格栏和周向格栏方面设计不同，从而使导流栅总体具有不对称的形状。
在两个径向相对的主要流入方向的情况下，导流栅的两个彼此相邻的四分之一圆周分别相对于与零度径向平面垂直的径向平面设计为镜像对称的。这意味着，气流分别撞击上的这两个四分之一圆周相对彼此镜像对称。
附图说明
本发明的其它有利改进方案在从属技术方案中得到说明，或者如下结合本发明的优选实施方式的说明借助附图得到详细阐述，其中：
图1示出了导流栅的俯视图；
图2a示出了图1中的导流栅的侧截面A-A的视图；
图2b示出了图1中的导流栅的侧截面B-B的视图；
图3示出了在圆周方向上单个径向格栏的角α的变化的图表；
图4示出了在圆周方向上单个周向格栏的倾斜角β的变化的图表；
图5示出了关于圆周和波动值b的角β的中间值的优选范围的图表。
具体实施方式
在图1-2中以不同视图示出了根据本发明的、具有一个主要流入方向的导流栅1的一种实施例。在所有视图中相同的附图标记标明相同的部分。
图1示出了具有栅格结构的导流栅1的俯视图，该导流栅设计用于设置在风机的吸入侧上。为了固定在风机上而在径向的外侧边缘处设置了三个夹板5。该栅格结构由圆周方向上间隔分布的径向格栏2以及在径向上间隔分布的同轴周向格栏3构成。该径向格栏2不同长度并且从径向边缘4以不同远的程度向导流栅1的中轴线方向分别延伸直至周向格栏3。这导致了，径向外侧区域内的网格大小比围绕中轴线的中间区域内的网格大小要小。
主要流入方向通过箭头P而示出并沿着零度径向平面NR延伸，该径向平面从中轴线径向向外延伸。导流栅1在这个主要流入方向上具有优化的几何结构，其中为此使径向格栏2和周向格栏3在四个四分之一圆周1Q-4Q中鉴于其形状和延伸方面得到调整。在第一四分之一圆周1Q和第四四分之一圆周4Q中以及在第二四分之一圆周2Q和第三四分之一圆周3Q中导流栅相对于彼此为镜像对称的。在全部四个四分之一圆周1Q-4Q中，导流栅1的径向格栏2以其径向延伸来看在圆周方向上各自向零度径向平面NR弯曲。单个径向格栏2的拱形的弯曲在单个四分之一圆周内根据其在圆周方向上的位置(角ρ)而变化。在一个四分之一圆周内该弯曲度以圆周方向而言首先增强随后再次减小。单个径向格栏2在其径向末端4处分别确定出角α，其中，每个径向格栏2上的角α由分别从导流栅1的中轴线向相应径向格栏2的相应径向末端4延伸的直线G与无弯曲度的假想延长线V构成，该假想延长线为相应径向格栏2沿着其相应径向末端4向外的延长线。
在所示出的实施例中，弯曲度，即，在径向格栏2的相应径向末端4上的角α，在四分之一圆周1Q和2Q中依赖于在圆周方向上的位置(角ρ)通过以下函数而确定：
对于0°≤ρ≤45°，α(ρ)＝0.89*ρ，
对于45°＜ρ≤90°，α(ρ)＝90*0.89-0.89ρ，
对于90°＜ρ≤135°，α(ρ)＝-90*0.89+0.89ρ，以及
对于135°＜ρ≤180°，α(ρ)＝180*0.89-0.89ρ。相应曲线在图3中的图表以虚线示出。此外图3以上述值的上极限曲线r1＝1.2以及下极限曲线r1＝0.6示出了范围。通过导流栅1的对称设置这些曲线相应对于四分之一圆周3Q和4Q也适用。
同轴的周向格栏3沿着其轴向延伸凸出并且设计为指向导流栅1的中轴线方向，就像在图2a和2b示出的侧截面视图A-A和B-B中能清楚看出的一样。此外，周向格栏3相对于导流栅1的中轴线的倾斜度经圆周方向上的延伸而改变。根据图2b以角β描绘出了周向格栏3在截点处的倾斜度。径向上处于更外侧的周向格栏3比更接近于中轴线而延伸的周向格栏倾斜得更大。因为该倾斜度以角β在圆周方向上改变，该倾斜度通过公式β＝a+b*cos(ρ)来确定，其中a相当于沿着相应观察的周向格栏3的圆周的角β的相应中间值，b相当于确定出的波动值，并且ρ对应于在圆周方向上从零度径向平面(NR)出发的角。
图4示范性地示出了周向格栏3倾斜度的走向以及角β在0-180°(即四分之一周长1Q和2Q内)的圆周方向上的变化。在所示出的视图中，观察到周向格栏3具有12°的倾斜度中间值a，该倾斜度沿着零度径向平面NR处于18°并随后减少为6°。b值大约为6。
相关于中间值a而说明的对于单个周向格栏3的波动值b的优选范围在图5中给出。中间值a越高，相应的周向格栏3就径向向外离中间轴线越远。波动值b在小的中间值a的情况下，在约6-9的范围内，在大的中间值a的情况下则在1.8-3的范围内。虚线示出了整体范围，实线示出了波动值b沿着圆周依赖于角β的中间值的优选范围。点线连接了由十字标示出的图1中导流栅1的周向格栏3的值。
本发明在其实施中并不局限于上述优选的实施例。而是能够考虑在基本上不同类型的实施情况下也使用到所示出的解决方案的多种变型。该导流栅例如能够在轴流风机、径流风机和混流风机的情况下使用。

Claims (15)

1.一种安装在风机的吸入侧上的导流栅，所述导流栅具有栅格结构，所述栅格结构包括在圆周方向上间隔分布的径向格栏(2)以及在径向上间隔分布的同轴周向格栏(3)，其中所述导流栅(1)的至少一个四分之一圆周的径向格栏(2)分别以其径向延伸来看在圆周方向上各自向从所述导流栅(1)的中轴线延伸的预设的径向平面弯曲。
2.根据权利要求1所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述导流栅(1)的两个相邻的四分之一圆周的径向格栏(2)以其径向延伸来看在圆周方向上各自向预设的径向平面弯曲。
3.根据权利要求1或2所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述导流栅(1)的全部四个四分之一圆周的径向格栏(2)以其径向延伸来看在圆周方向上各自向预设的径向平面弯曲。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述预设的径向平面是限制了第一四分之一圆周(1Q)的零度径向平面(NR)。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述周向格栏(3)沿着轴向延伸凸出并设置为至少局部指向所述导流栅(1)的中轴线方向。
6.根据权利要求1至5中至少一项所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述径向格栏(2)分别具有径向末端(4)并确定出角α，所述角α由从所述导流栅的中轴线分别向相应径向格栏各自的径向末端延伸的直线(G)与相应径向格栏(2)沿着其各自的径向末端(4)向外的无弯曲度的假想延长线(V)构成，其中在不同的径向格栏(2)中所述角α不同。
7.根据权利要求6所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，从所述零度径向平面(NR)出发在圆周方向上确定角ρ，并且在圆周方向上分别在预先确定的角ρ处的、间隔分布的径向格栏(2)在其径向末端(4)确定依赖于所述角ρ以以下函数来变化的角α：
对于0°≤ρ≤45°，α(ρ)＝r1*ρ；
对于45°＜ρ≤90°，α(ρ)＝90*r1-r1ρ；
对于90°＜ρ≤135°，α(ρ)＝-90*r1+r1ρ；
对于135°＜ρ≤180°，α(ρ)＝180*r1-r1ρ；
其中r1在0.6至1.2的范围内。
8.根据权利要求7所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，r1在0.8至1.0的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述周向格栏(3)中的至少一个具有中间轴向延伸，所述中间轴向延伸相对于所述导流栅的中轴线以角β倾斜而延伸。
10.根据权利要求9所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述周向格栏(3)中的至少一个，其倾斜角β沿其圆周方向上的延伸而改变。
11.根据权利要求7和10所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，至少一个所述周向格栏(3)，其倾斜角β根据公式β＝a+b*cos(ρ)而确定，其中a为沿着对应的所述周向格栏(3)的圆周的角β的中间值，b为波动值并且ρ为在圆周方向上从所述零度径向平面(NR)而出发的角，其中b确定在范围：
bmin＝2*e-0.022*α至bmax＝16*e-0.022*α。
12.根据权利要求11所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，b确定在范围：
bmin＝7*e-0.022*α至bmax＝12*e-0.022*α。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，全部周向格栏(3)具有角β的倾斜度。
14.根据权利要求4至13中至少一项所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所述导流栅的相应两个彼此相邻的四分之一圆周(1Q；4Q)设置为相对于所述零度径向平面(NR)为镜像对称的，并且所述导流栅(1)具有不对称的形状。
15.根据权利要求4至14中至少一项所述的安装在风机的吸入侧上的导流栅，其特征在于，所导流栅(1)的相应两个彼此相邻的四分之一圆周(1Q,4Q；2Q，3Q)分别设计为相对于与所述零度径向平面(NR)垂直延伸的径向平面是镜像对称的。
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