CN111911426B - Hvac风扇 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种HVAC风扇，一种用于气候控制室外单元的风扇包括定位在中心毂周围的多个翼型。所述翼型中的每个翼型包括前缘和与所述前缘相对的后缘。压力侧表面在所述前缘与所述后缘之间延伸。吸力侧表面与所述压力侧表面相对并且在所述前缘与所述后缘之间延伸。所述前缘包括与径向线的大于所述翼型的跨度的10%的最大负偏差。所述最大负偏差定位在所述翼型的所述跨度的45%与85%之间处。

Description

HVAC风扇
技术领域
本公开涉及HVAC风扇入口。更具体地说，本公开涉及接收入口气流的HVAC风扇。
背景技术
典型的住宅气候控制(空调和/或热泵)系统具有室外单元，所述室外单元包括压缩机、制冷剂-空气热交换器(盘管)和用于驱动气流跨越热交换器的电风扇。室外单元将经常包括用于对压缩机马达和/或风扇马达供电的逆变器。
在一个基本室外单元配置中，室外单元具有大体正方形的占用空间，其中热交换器在两个头部之间包裹在该占用空间的四面和三个角部周围。压缩机在单元的底座上位于被热交换器包围的中心空腔内。外壳的维修面板安装成与间隙对准并承载逆变器。风扇安装在室外单元的顶部并且将空气向内抽吸通过热交换器到达中心空腔然后将它向上排出。
发明内容
在一个示例性实施方案中，一种用于气候控制室外单元的风扇包括定位在中心毂周围的多个翼型。所述翼型中的每个翼型包括前缘和与所述前缘相对的后缘。压力侧表面在所述前缘与所述后缘之间延伸。吸力侧表面与所述压力侧表面相对并且在所述前缘与所述后缘之间延伸。所述前缘包括与径向线的大于所述翼型的跨度的10%的最大负偏差。所述最大负偏差定位在所述翼型的所述跨度的45%与85%之间处。
在以上的另一实施方案中，与所述径向线的所述最大负偏差大于所述跨度的15%。
在以上中的任一者的另一实施方案中，与所述径向线的所述最大负偏差定位在所述跨度的60%与80%之间处。
在以上中的任一者的另一实施方案中，在所述翼型的所述跨度的0%处的所述翼型包括与所述径向线的在所述翼型的所述跨度的0%与5%之间的负偏差。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述最大负偏差限定所述前缘的相对于所述压力侧表面的凸出轮廓。所述前缘包括定位在所述中心毂附近的相对于所述压力侧表面的凹入轮廓。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述前缘的所述凹入轮廓在所述翼型的所述跨度的10%与30%之间处居中。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述前缘包括下游延伸的凹形和上游延伸的凹形。所述下游延伸的凹形定位在所述上游延伸的凹形的径向内侧。
在以上中的任一者的另一实施方案中，在所述下游延伸的凹形与所述上游延伸的凹形之间的拐点定位在所述翼型的所述跨度的15%与50%之间处。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述翼型包括在所述翼型的所述前缘与所述后缘之间延伸的尖端护栏。所述尖端护栏具有沿着所述翼型的所述压力侧表面延伸的凹入轮廓。
在以上中的任一者的另一实施方案中，尖端部定位在所述翼型的所述跨度的90%的外侧并且包括与所述径向线的在所述跨度的5%与10%之间的负偏差。
在另一示例性实施方案中，一种风扇外壳组件包括外壳，所述外壳限定入口和定位成流体上在所述入口下游的扩散器。风扇定位在所述风扇外壳内并且具有定位在中心毂周围的多个翼型。所述翼型中的每个翼型包括前缘和与所述前缘相对的后缘。压力侧表面在所述前缘与所述后缘之间延伸。吸力侧表面与所述压力侧表面相对并且在所述前缘与所述后缘之间延伸。所述前缘包括与径向线的大于所述翼型的跨度的10%的最大负偏差。所述最大负偏差定位在所述翼型的所述跨度的45%与85%之间处。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述扩散器是分流扩散器并且所述入口包括由对应的凹入部分隔开的多个瓣。
在以上中的任一者的另一实施方案中，下游延伸的凹形是沿着所述翼型的所述前缘。上游延伸的凹形是沿着所述翼型的所述前缘。所述下游延伸的凹形定位在所述上游延伸的凹形的径向内侧。
在以上中的任一者的另一实施方案中，与所述径向线的所述最大负偏差大于所述跨度的15%。
在以上中的任一者的另一实施方案中，与所述径向线的所述最大负偏差定位在所述跨度的60%与80%之间处。
在以上中的任一者的另一实施方案中，在所述翼型的所述跨度的0%处的所述翼型包括与所述径向线的在所述翼型的所述跨度的0%与5%之间的负偏差。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述最大负偏差限定所述前缘的相对于所述压力侧表面的凸出轮廓。所述前缘包括定位在所述中心毂附近的相对于所述压力侧表面的凹入轮廓。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述前缘的所述凹入轮廓在所述翼型的所述跨度的10%与30%之间处居中。
在以上中的任一者的另一实施方案中，所述翼型包括在所述翼型的所述前缘与所述后缘之间延伸的尖端护栏。所述尖端护栏具有沿着所述翼型的所述压力侧表面延伸的凹入轮廓。
在以上中的任一者的另一实施方案中，尖端部定位在所述翼型的所述跨度的90%的外侧并且包括与所述径向线的在所述跨度的5%与10%之间的负偏差。
附图说明
图1是用于热泵系统的室外单元的侧视图。
图2是图1的室外单元的俯视图。
图3是风扇外壳组件的竖直分解图。
图4是外壳的仰视透视图。
图5是示例性风扇的透视图。
图6是图5的风扇的翼型的前缘的第一透视图。
图7是图5的风扇的翼型的前缘的第二透视图。
图8是图5的风扇的翼型的后缘的透视图。
图9是图5的风扇的翼型的吸力侧视图。
图10是图5的风扇的翼型的压力侧的压力侧视图。
图11示出了相对于图6的翼型的前缘的径向线的倾斜的图形表示。
图12是另一示例性翼型的前缘的第一透视图。
图13是图12的翼型的侧视图。
具体实施方式
在热交换器(盘管)在风扇的上游的这个和其他加热、通风和空调(HVAC)应用中，风扇的性能变得高度依赖于通过盘管的流量、盘管构造、盘管特性和盘管相对于风扇入口的距离。这大体上导致进入到风扇中的入口流的不均匀的加速，并且在使用平面风扇入口的情况下，这将导致流分离、风扇功率增大以及风扇噪音增大。一个示例应用是住宅热泵室外单元，其中热交换器占用空间的非圆形本质对入口流施加圆周非对称性。
图1示出了示例性室外单元20。室外单元20包括大体上正方形(例如，具有磨圆或刻面的角部)的平台的基底(基底盘)22。基底盘22支撑室外单元20中的部件的剩余部分。替代盘管可具有其他平台，诸如其他多边形中的非正方形矩形或三角形。其他盘管可不同地定向(例如，其中护罩在V上方的V形盘管)。
基底盘22形成外壳24的基底部分并且顶盖组件26形成外壳24的上部部分。沿着侧向周边，外壳24包括一个或多个百叶面板28和/或角柱30(在所示示例中也示出为有百叶)或其他结构构件可将基底盘22连接到顶盖组件26。在所示示例中，顶盖组件26支撑风扇组件32(图3)。示例性风扇组件32限定与室外单元20的剩余部分共享的中心竖直轴线F。顶盖组件26的顶部包括筛网或风扇防护件34。百叶面板28中的开口沿着室外单元空气入口流动路径I形成空气入口并且风扇防护件34中的开口形成空气出口O流动路径。
图3示出了包括风扇组件32和顶盖组件26的示例性风扇外壳组件40的分解图。风扇组件32包括电动马达42和风扇44，所述风扇具有由电动马达42驱动的多个翼型48。示例性风扇44可为具有毂46的模制的聚合物结构，所述毂具有带键以用于安装到电动马达42的转子轴的插口。翼型48从毂46的外围侧壁或平台50径向地向外延伸到对应的远端或尖端52。这与具有与叶片成一体的外径(OD)护罩的风扇有所区别。
如图4所示，示例性顶盖组件26包括具有开口37的下部构件36，所述开口限定包围风扇44的风扇组件32(又名风扇护罩或单元出口管道)的位置。下部构件36还可在角部处包括由凹入部分36B隔开的突出部或瓣36A。顶盖组件26还包括上部构件38，所述上部构件限定具有开口39的分流扩散器，所述上部构件具有扩大的横截面区域。上部构件38中的分流扩散器定位在风扇组件32的下游并且在风扇防护件34的上游。
如图5所示，翼型48在相应的前缘54与后缘56之间延伸。翼型48还包括压力侧表面60和与压力侧表面60相对的吸力侧表面62。前缘54和后缘56将压力侧表面60与吸力侧表面62隔开。翼型48还相对于风扇44的旋转轴线F从毂46的平台50径向地向外延伸。尽管图5所示的翼型48与毂46成一体，但是翼型48可从个别毂区段46A延伸，如图6至图10所示，所述个别毂区段可联结在一起以形成完整的圆形毂。
图6和图7示出了翼型48的前缘54的轮廓。具体地说，前缘54包括至少一个凹入的压力侧轮廓64和至少一个凸出的压力侧轮廓66。至少一个凸出的压力侧轮廓66将与径向线的最大负偏差定义为跨度的百分比，如图11所示。径向线包括在径向方向上延伸穿过翼型48的线。在所示示例中，凹入的压力侧轮廓64定位在凸出的压力侧轮廓66的径向内侧。此外，因为吸力侧表面62大体遵循压力侧表面60的轮廓，但是是在相反方向上，所以吸力侧表面62包括对应于凹入的压力侧轮廓64的凸出的吸力侧轮廓63以及对应于凸出的压力侧轮廓66的凹入的吸力侧轮廓65。
前缘54在凹入的压力侧轮廓64与凸出的压力侧轮廓66之间包括拐点68。拐点68在沿着前缘54的一点处出现，在该点处前缘54改变凹入的压力侧轮廓64与凸出的压力侧轮廓66之间的凹入方向。图11中示出了翼型48的倾斜的图形表示，图11包括表示具有有利的空气动力特性的区域的虚线，所述有利的空气动力特性提高风扇组件32的效率。
在图6至图7和图11所示的所示示例中，拐点68定位在小于翼型48的跨度的50%处。在另一示例中，拐点68定位在翼型48的跨度的25%与40%之间。另外，凹入的压力侧轮廓64在翼型48的跨度的10%与30%之间处居中并且凸出的压力侧轮廓66在翼型48的跨度的45%与85%之间居中。凸出的压力侧轮廓66还包括与径向线的大于跨度的10%的负偏差(图11)并且可包括在跨度的15%与20%之间的负偏差。前缘54的在凹入的压力侧轮廓64与凸出的压力侧轮廓66之间的区域包括翼型48的倾斜的最大负斜率(图11)。另外，在凸出的压力侧轮廓66的径向外侧的区域在前缘54中包括最大正斜率(图11)。
如图9和图10所示，前缘54还包括限定在翼型48的扫掠方向上的交替凹形。翼型48的扫掠是指在弦向方向上前缘54相对于径向线的位置。
在所示示例中，图9和图10中所示的前缘54的交替凹形包括定位在上游延伸的凸形72的径向内侧的下游延伸的凹形70。下游延伸的凹形70和上游延伸的凸形72两者都相对于翼型48的径向线在某一方向上延伸。另外，后缘56包括在形状上与下游延伸的凹形70大体上相对应的下游延伸的凸形71以及在形状上与上游延伸的凸形72大体上相对应的上游延伸的凹形73。此外，如图9至图10所示，翼型48的弦长度大体上在翼型48的径向内端与翼型48的径向外端或尖端52之间扩大。
前缘54在下游延伸的凹形70与上游延伸的凸形72之间还包括拐点76。拐点76在沿着前缘54的一点处出现，在该点处前缘54改变下游延伸的凹形70与上游延伸的凸形72之间的凹入方向。在所示示例中，拐点76定位在小于翼型48的跨度的50%处。在另一示例中，拐点76定位在翼型48的跨度的15%与50%之间。另外，下游延伸的凹形70在翼型48的跨度的10%与30%之间处居中并且上游延伸的凸形72在翼型48的跨度的55%与85%之间处居中。
如图6至图10所示，翼型48还包括在前缘54与后缘56之间延伸的尖端弯曲部80或弯折部。尖端弯曲部80包括沿着翼型48的压力侧表面60相对于轴线F轴向地延伸的凹入轮廓82以及沿着翼型48的吸力侧表面62延伸的对应的凸出轮廓84。尖端弯曲部80定位在凸出的压力侧轮廓66的径向外侧。尖端弯曲部80导致在室外单元20的操作期间风扇44的操作噪音较低。另外，尖端护栏90在翼型48的尖端52处至少部分地限定在尖端弯曲部80的径向外侧的平台86。
后缘56沿着后缘56的径向外部部分还可包括锯齿边74。在所示示例中，锯齿边74沿着后缘56定位在翼型48的跨度的50%与100%之间。而且，如图6至图10所示，锯齿边74定位在拐点68和76的径向外侧。
包括凹入的压力侧轮廓64、凸出的压力侧轮廓66、下游延伸的凹形70和上游延伸的凹形72的翼型48的复杂的几何形状有助于提高风扇44的效率，这导致室外单元20的能量消耗较低。此外，翼型48的复杂的几何形状相对于图1中所示的轴线F在轴向向上且径向向外的方向上从入口I引导冷却空气并引导它离开出口O。
图12和图13示出了与以上翼型48类似的另一示例性翼型48A，不同之处在于下文描述或图中所示之处。图12示出了具有与翼型48类似的轮廓或倾斜的翼型48A的前缘54A。具体地说，前缘54A包括至少一个凹入的压力侧轮廓64A和至少一个凸出的压力侧轮廓66A。在所示示例中，凹入的压力侧轮廓64A定位在凸出的压力侧轮廓66A的径向内侧。此外，因为吸力侧表面62A大体遵循压力侧表面60A的轮廓，但是是在相反方向上，所以吸力侧表面62A包括对应于凹入的压力侧轮廓64A的凸出的吸力侧轮廓63A以及对应于凸出的压力侧轮廓66A的凹入的吸力侧轮廓65A。
前缘54A在凹入的压力侧轮廓64A与凸出的压力侧轮廓66A之间包括拐点68A。拐点68A在沿着前缘54A的一点处出现，在该点处前缘54A改变凹入的压力侧轮廓64A与凸出的压力侧轮廓66A之间的凹入方向。图11中所示的翼型48的倾斜的图形表示中也捕获了前缘轮廓54A。
在图12所示的所示示例中，拐点68A定位在小于翼型48A的跨度的50%处。在另一示例中，拐点68A定位在翼型48A的跨度的30%与55%之间。另外，凹入的压力侧轮廓64A在翼型48的跨度的10%与30%之间处居中并且凸出的压力侧轮廓66A在翼型48A的跨度的45%与85%之间居中。前缘54A的在凹入的压力侧轮廓64A与凸出的压力侧轮廓66A之间的区域包括翼型48A的倾斜的最大负斜率。另外，在凸出的压力侧轮廓66A的径向外侧的区域在前缘54A中包括最大正斜率。此外，翼型68A可包括线性前缘54A而没有曲率。
翼型48A还包括在前缘54A与后缘56A之间延伸的尖端弯曲部80A或弯折部。尖端弯曲部80A包括沿着翼型48A的压力侧表面60A相对于轴线F轴向地延伸的凹入轮廓82A以及沿着翼型48A的吸力侧表面62A延伸的对应的凸出轮廓84A。尖端弯曲部80A定位在凸出的压力侧轮廓66A的径向外侧。尖端弯曲部80A导致在室外单元20的操作期间风扇44的操作噪音较低。另外，尖端凸出轮廓92A定位在尖端弯曲部80A的径向外侧并且在前缘54A中包括相对于压力侧表面60A的凸出轮廓。
此外，如图13所示，翼型48A在与翼型48相比时包括基本上不同的扫掠。具体地说，翼型48A包括从径向线大体增大的尺寸，使得翼型48A的径向外端包括的尺寸是根部分处的尺寸的2-3倍。
尽管将不同的非限制性实施方案示出为具有特定部件，但是本公开的实施方案不限于那些特定组合。有可能使用来自非限制性实施方案中的任一实施方案的部件或特征中的一些与来自其他非限制性实施方案中的任一实施方案的特征或部件相结合。
应理解，相似的附图标记贯穿若干附图表示对应或类似的元件。还应理解，尽管在这些示例性实施方案中公开并示出了特定部件布置，但是其他布置也可受益于本公开的教导。
以上描述应解释为说明性的而不以任何限制性意义进行解释。本领域技术人员将理解某些修改可落在本公开的范围内。出于这些原因，应研究所附权利要求书来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (18)

1.一种用于气候控制室外单元的风扇，所述风扇包括：
多个翼型，所述多个翼型定位在中心毂周围，其中所述翼型中的每个翼型包括：
前缘；
后缘，所述后缘与所述前缘相对；
压力侧表面，所述压力侧表面在所述前缘与所述后缘之间延伸；以及
吸力侧表面，所述吸力侧表面与所述压力侧表面相对并且在所述前缘与所述后缘之间延伸，其中所述前缘包括与径向线的大于所述翼型的跨度的10%的最大负偏差并且所述最大负偏差定位在所述翼型的所述跨度的45%与85%之间处；
其中，在所述翼型的所述跨度的0%处的所述翼型包括与所述径向线的在所述翼型的所述跨度的0%与5%之间的负偏差。
2.如权利要求1所述的风扇，其中与所述径向线的所述最大负偏差大于所述跨度的15%。
3.如权利要求2所述的风扇，其中与所述径向线的所述最大负偏差定位在所述跨度的60%与80%之间处。
4.如权利要求1所述的风扇，其中所述最大负偏差限定所述前缘相对于所述压力侧表面的凸出轮廓并且所述前缘包括定位在所述中心毂附近的相对于所述压力侧表面的凹入轮廓。
5.如权利要求4所述的风扇，其中所述前缘的所述凹入轮廓在所述翼型的所述跨度的10%与30%之间处居中。
6.如权利要求4所述的风扇，其中所述前缘包括下游延伸的凹形和上游延伸的凹形并且所述下游延伸的凹形定位在所述上游延伸的凹形的径向内侧。
7.如权利要求6所述的风扇，其中在所述下游延伸的凹形与所述上游延伸的凹形之间的拐点定位在所述翼型的所述跨度的15%与50%之间处。
8.如权利要求1所述的风扇，其中所述翼型包括在所述翼型的所述前缘与所述后缘之间延伸的尖端护栏，所述尖端护栏具有沿着所述翼型的所述压力侧表面延伸的凹入轮廓。
9.如权利要求1所述的风扇，其中定位在所述翼型的所述跨度的90%的外侧的尖端部包括与所述径向线的在所述跨度的5%与10%之间的负偏差。
10.一种风扇外壳组件，所述风扇外壳组件包括：
外壳，所述外壳限定入口和定位成流体上在所述入口下游的扩散器；
风扇，所述风扇定位在所述风扇外壳内并且具有定位在中心毂周围的多个翼型，其中所述翼型中的每个翼型包括：
前缘；
后缘，所述后缘与所述前缘相对；
压力侧表面，所述压力侧表面在所述前缘与所述后缘之间延伸；以及
吸力侧表面，所述吸力侧表面与所述压力侧表面相对并且在所述前缘与所述后缘之间延伸，其中所述前缘包括与径向线的大于所述翼型的跨度的10%的最大负偏差并且所述最大负偏差定位在所述翼型的所述跨度的45%与85%之间处；
其中，在所述翼型的所述跨度的0%处的所述翼型包括与所述径向线的在所述翼型的所述跨度的0%与5%之间的负偏差。
11.如权利要求10所述的组件，其中所述扩散器是分流扩散器并且所述入口包括由对应的凹入部分隔开的多个瓣。
12.如权利要求10所述的组件，所述组件还包括沿着所述翼型的所述前缘的下游延伸的凹形和沿着所述翼型的所述前缘的上游延伸的凹形并且所述下游延伸的凹形定位在所述上游延伸的凹形的径向内侧。
13.如权利要求12所述的组件，其中与所述径向线的所述最大负偏差大于所述跨度的15%。
14.如权利要求13所述的组件，其中与所述径向线的所述最大负偏差定位在所述跨度的60%与80%之间处。
15.如权利要求10所述的组件，其中所述最大负偏差限定所述前缘相对于所述压力侧表面的凸出轮廓并且所述前缘包括定位在所述中心毂附近的相对于所述压力侧表面的凹入轮廓。
16.如权利要求15所述的组件，其中所述前缘的所述凹入轮廓在所述翼型的所述跨度的10%与30%之间处居中。
17.如权利要求10所述的组件，其中所述翼型包括在所述翼型的所述前缘与所述后缘之间延伸的尖端护栏，所述尖端护栏具有沿着所述翼型的所述压力侧表面延伸的凹入轮廓。
18.如权利要求10所述的组件，其中定位在所述翼型的所述跨度的90%的外侧的尖端部包括与所述径向线的在所述跨度的5%与10%之间的负偏差。
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