CN112236598A - 离心式风扇的叶轮-进气口接口和具有该接口的离心式风扇 - Google Patents

Abstract

离心式风扇的接口包括叶轮的入口护罩、定位成与入口护罩的一部分重叠布置的进气口、以及限定在入口护罩与进气口之间的空隙。该空隙形成用于泄漏气流的迷宫式流体流动路径。

Description

离心式风扇的叶轮-进气口接口和具有该接口的离心式风扇

技术领域

本公开的实施例涉及离心式风扇，且更特别地，涉及限定在叶轮的入口护罩与进气口的喇叭入口(inlet bell)之间的流动路径的构造。

背景技术

离心式风扇典型地被用于通风和空调系统中。常见类型的通风和空调单元的示例包括，但不限于，例如嵌入式(cassette type)吊扇、空气处理单元和屋顶抽气扇。空气被吸入单元中，并由喇叭口进入口导入叶轮中。在喇叭口进入口与叶轮的入口护罩之间的接口处的喇叭口进入口的直径小于该接口处鼓风机的直径。因此，在喇叭口进入口的外部与鼓风机的内部之间存在与鼓风机流体连通的空隙。从鼓风机输出的空气的一部分可通过该空隙再循环到叶轮，从而降低风扇的操作效率，并增加其噪音水平。

发明内容

根据实施例，离心式风扇的接口包括叶轮的入口护罩、定位成与入口护罩的一部分重叠布置的进气口以及限定在入口护罩与进气口之间的空隙。该空隙形成用于泄漏气流的迷宫式流体流动路径。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，迷宫式流体流动路径具有非线性构造。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，形成迷宫式流体流动路径的空隙具有形成在其中的至少一个转弯。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，至少一个转弯包括至少90度的转弯。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，至少一个转弯是至少120度的转弯。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，至少一个转弯是大约180度的转弯。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，进气口具有形成在其中的间隙，并且入口护罩的一部分定位在该间隙内，使得进气口与入口护罩轴向重叠。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，间隙位于进气口的侧壁与吸入口(suction intake)的喇叭口弯曲部的一部分之间。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，进气口包括由侧壁限定的轴对称的主体。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，入口护罩还包括从入口护罩的外表面延伸的凸缘。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，入口护罩包括第一部分和第二部分，第一部分具有轴向构造，且第二部分具有弓形构造。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，流体流动路径的出口被定向成平行于通过入口护罩的主气流引导泄漏流。

根据另一实施例，用于在空调设备中使用的风扇包括离心式叶轮，该离心式叶轮被构造成绕旋转轴线旋转。离心式叶轮具有多个叶片和安装在多个叶片的远端处的入口护罩。进气口相对于主气流定位在叶轮的上游，使得进气口与入口护罩轴向重叠。进气口的轮廓设计成朝向叶轮引导主气流。流体流动路径限定在叶轮与进气口吸入口(air intakesuction intake)之间，其中流体流动路径形成迷宫式密封。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，流体流动路径具有非线性构造。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，流体流动路径具有形成在其中的至少一个转弯。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，流体流动路径包括至少一个大约180度的转弯。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，流体流动路径的出口定向成平行于主气流引导泄漏流。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，进气口具有形成在其中的间隙，并且入口护罩的一部分定位在该间隙内。

除了上述特征中的一个或多个特征之外，或者作为备选，在另外的实施例中，进气口还包括侧壁和喇叭口弯曲部，间隙限定在侧壁与喇叭口弯曲部的一部分之间。

附图说明

以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件被用相似的标号标记：

图1是如在天花嵌入式(cassette type)空调器中使用的现有离心式风扇的示例的截面视图；和

图2A是根据实施例的离心式风扇的入口护罩与进气口之间的接口的截面详细视图；

图2B是根据实施例的图2A的入口护罩与进气口之间的接口的详细视图；

图3A是根据另一实施例的离心式风扇的入口护罩与进气口之间的接口的截面详细视图；

图3B是根据实施例的图3A的入口护罩与进气口之间的接口的详细视图；

图4A是根据另一实施例的离心式风扇的入口护罩与进气口之间的接口的截面详细视图；

图4B是根据实施例的图4A的入口护罩与进气口之间的接口的详细视图；

图5A是根据另一实施例的离心式风扇的入口护罩与进气口之间的接口的截面详细视图；和

图5B是根据实施例的图5A的入口护罩与进气口之间的接口的详细视图。

具体实施方式

参考附图而通过范例而非限制的方式，在本文中提出了所公开的装置和方法的一个或多个实施例的详细描述。

现在参考图1，示出了诸如通常在例如天花板嵌入式空调器中使用的离心式风扇10的示例。离心式风扇或鼓风机10包括示意性地以20示出的风扇电机和叶轮30。风扇电机20包括电机基座22和电机轴24，电机轴24从电机基座22延伸并被构造成绕轴线X旋转。叶轮30安装到电机轴24，用于与轴24一起绕风扇轴线X旋转。叶轮30包括多个风扇叶片32，多个风扇叶片32经由入口护罩34连接在远端处。

离心式风扇10另外包括进气口40。如图1所示，进气口40典型地形成有喇叭口，并且相对于通过离心式风扇10的气流A总是布置在入口护罩34的上游。进气口40包括第一端42和第二端44，第二端44基本上与入口护罩34的入口端36共面，或者备选地稍微重叠。此外，进气口40在其第一端42处具有第一直径，且在其第二端44处具有第二直径，第二直径显著小于第一直径，并且小于入口护罩34在入口端36处的直径。为了实现喇叭口轮廓，进气口40的直径在第一端42与第二端44之间逐渐减小，以实现期望的弯曲形状。

在离心式风扇10操作期间，风扇电机20被通电，导致叶轮30绕轴线X旋转。该旋转将空气沿箭头A指示的方向经由进入口40吸入叶轮30中。在叶轮30内，轴向气流转变为径向气流，并被向外提供给相邻部件(诸如例如热交换器(未示出))，如箭头B指示的。

在进气口40的外表面48与叶轮30的入口护罩34的内表面38之间存在空隙46。结果，在离心式风扇10的操作期间，从叶轮30沿径向向外排出的一部分空气通过该空隙再循环回到叶轮30中。这种气流(由箭头C指示)有时被称为“泄漏流”，降低了离心式风扇10的效率。因此，希望最小化吸入口40与叶轮30的入口护罩34之间的泄漏流。

现在参考图2-5，示出了在离心式风扇10的叶轮30的入口护罩34与进气口40之间形成的具有旨在最小化泄漏流的构造的空隙46的各种示例。具体参考图2，入口护罩34的内部廓形(profile)类似于现有系统的入口护罩。如所示的，入口护罩34具有大体上弓形的轮廓，使得入口护罩34的直径沿气流A的轴向方向逐渐增大。在实施例中，次级凸缘50在入口护罩34的外表面的大体中心部分处从所述外表面延伸。如所示的，凸缘50可定向成基本平行于叶轮30的旋转轴线X。由于入口护罩34的曲率，入口护罩34的在凸缘50与入口端36之间延伸的部分也可定向成大体上平行于凸缘50。结果，空隙52限定于凸缘50与入口护罩34的在护罩34的入口端36与凸缘50之间延伸的部分之间。因此，在实施例中，入口护罩34可被认为在其入口端36附近具有类似Y的形状。凸缘50的自由端54可延伸超过入口护罩34的上游端40一段距离。此外，凸缘50的自由端54和入口护罩34的相邻端36可为倾斜的，诸如朝向入口护罩34绕其旋转的中心轴线X成角度。该角度可旨在用于尽可能接近平行于旋转轴线X引导提供给叶轮30的剩余泄漏流。在实施例中，包括凸缘50的入口护罩34经由使用复合材料的模制工艺形成。

在现有系统中，如图1所示，进气口40由轮廓设计成形成喇叭口形状的薄的材料片(诸如例如金属片)限定。然而，在图2A和2B中，如所示的，进气口40包括由线性延伸的侧壁62限定的大体上轴对称的主体60。侧壁62的最小厚度可由用于形成进气口40的制造工艺来决定。在实施例中，吸入口40的侧壁62的最小厚度的尺寸被设计成使其适于使用诸如膨胀聚苯乙烯或“PSE”的材料制造。此外，最大厚度可由离心式风扇10内的自由空间决定。如所示的，进气口40另外包括弯曲的喇叭口轮廓64，以便于空气流向叶轮30。在示出的非限制性实施例中，喇叭口轮廓64与侧壁62的入口端66一体形成。喇叭口轮廓64的远端68相对于侧壁62的相邻表面偏移。结果，在喇叭口轮廓64的远端68与侧壁62之间限定间隙70。当进气口40相对于叶轮30被安装时，入口护罩34的入口端36和凸缘50的远端54二者都被接纳在该间隙70内，使得进气口40和入口护罩34轴向重叠。

入口护罩34和进气口40一起协作以在它们之间形成空隙80。空隙80在风扇10的外部与内部之间延伸，以限定流体流动路径，泄漏流可通过该流体流动路径再循环到叶轮30。由空隙80限定的流体流动路径是具有一个或多个转弯的总体上曲折的非线性流动路径。结果，由空隙80限定的流动路径可以类似于迷宫式密封件的方式起作用，以防止或限制空气再循环通过叶轮30。如所示的，从叶轮30沿径向输出的空气进行第一次转弯，如箭头C1指示的，以进入进气口40与入口护罩34之间限定的空隙80。在空隙80内，泄漏流必须大体上平行于进气口40的侧壁62和旋转轴线X行进，直到到达凸缘50的远端54。泄漏流被构造成在位于间隙70内的凸缘50的远端54和入口护罩34的入口端36周围进行第二次转弯，如箭头C2指示的。该第二次转弯C2将泄漏流的方向改变至少90度，并且在一些实施例中，改变120度、150度、多达180度。在实施例中，在喇叭口64的下游端80附近的流体流动路径的出口定向成大体上平行于主入口气流A。

现在参考图3A和3B，入口护罩34和进气口40的构造基本上与关于图2A和2B所示和所描述的构造相同。结果，空隙80和由空隙80限定的流体流动路径在图2A和2B以及图3A和3B之间基本相同。然而，在该实施例中，喇叭口弯曲部64的远端68是尖的，而不是倒圆的。另外，喇叭口弯曲部64的总长度比前面实施例中的更短。如所示的，喇叭口弯曲部64的端部68相应地终止于凸缘50的端部54、36与入口护罩34之间的位置。然而，在图2A和2B的实施例中，喇叭口弯曲部64进一步延伸到在入口护罩34的入口端36附近的位置。

在图4A和4B所示的另一实施例中，入口护罩34包括具有大体轴向轮廓的第一部分56和具有弓形轮廓的第二部分58。入口护罩34的第一部分56从入口护罩34的入口端36诸如例如沿竖直定向的轴线线性延伸。大体上平行于旋转轴线X测量的第一轴向部分56的轴向长度可大体上等于、大于或备选地小于入口护罩34的第二弓形部分58的轴向长度。然而，在实施例中，入口护罩34的轴向部分56典型地在进气口40的第二端68下方竖直延伸。

尽管图2-3所示的喇叭口轮廓64与侧壁62一体形成，但是在其他实施例中，如图4A和4B所示，喇叭口轮廓64，包括其远端68，由可移除地或永久地联接到侧壁62的单独部件72形成。如前面所描述，入口护罩34和进气口40协作以在它们之间形成空隙80。空隙80限定流体流动路径，泄漏流可通过该流体流动路径再循环至叶轮30。在示出的非限制性实施例中，从叶轮30沿径向输出的空气进行第一次转弯，如箭头C1指示的，以进入在进气口40与入口护罩34之间限定的空隙80。在空隙80内，泄漏流必须大体上平行于进气口40的侧壁62和旋转轴线X行进，直到到达入口护罩34的轴向部分56的远端36。泄漏流被构造成在位于间隙70内的轴向部分56的远端36和入口护罩34的入口端36周围进行第二次转弯，如箭头C2指示的。该第二次转弯C2将泄漏流的方向改变至少90度，并且在一些实施例中，改变120度、150度、多达180度。在实施例中，在喇叭口64的下游端68附近的流体流动路径的出口定向成大体上平行于主入口气流A。

现在参考图5A和5B，入口护罩34的外部形状类似于图4A和4B的实施例。如所示的，入口护罩34具有大体上轴向轮廓的第一部分56和具有弓形轮廓的第二部分58。与前面的实施例不同，轴向部分56的厚度在轴向部分56的轴向长度上变化。在实施例中，入口护罩34的轴向部分56的厚度从与第二部分58的接口附近朝向轴向部分56的中心逐渐增大。类似地，轴向部分56的厚度从入口护罩34的入口端36附近朝向轴向部分56的中心逐渐增大。在实施例中，得到的厚度变化具有大体上三角形的轮廓。此外，在实施例中，第一轴向部分56的外表面59维持线性构造，使得厚度的变化形成在入口护罩34的第一部分56的面向内部的侧处。

此外，在示出的非限制性实施例中，进气口40的单独部件72仅限定喇叭口轮廓64的一部分，诸如其远端68。如所示的，部件72诸如例如沿平行于轴线X的竖直定向的轴线线性延伸。部件72相对于侧壁62偏移，使得入口护罩34的端部36可接纳在部件72与侧壁62之间限定的间隙70内。由在进气口40与入口护罩34之间形成的空隙80限定的流体流动路径类似于图4A和4B的实施例中所教导的流体流动路径。然而，除了先前公开的转弯C1和C2之外，流体流动路径进行了另外的转弯，如箭头C3指示的，这是由入口护罩34的第一轴向部分56的厚度变化造成的。在实施例中，转弯C3将泄漏流的方向改变至少30度，并且在一些实施例中，改变45度，或者改变多达60度，使得在喇叭口64的下游端68附近的流体流动路径的出口定向成大体上平行于主入口气流A。

应该理解的是，本文中示出和描述的入口护罩34和进气口40的构造中的每一种构造都仅仅旨在作为示例，并且应当理解的是，其他合适的构造也在本公开的范围内。在任何合适的构造中，间隙80的轮廓可在尺寸和形状上大体上与可接纳在其中的入口护罩34的一部分互补。

通过延长和复杂化限定在进气口40与叶轮30的入口护罩34之间的空隙80之间的流体流动路径，返回到叶轮30的泄漏流的量减少。此外，当泄漏流重新进入叶轮30时，通过将泄漏流定向成大体上平行于旋转轴线X，剩余的泄漏流将尽可能少地偏离朝向轴线的主流，从而防止叶轮30的入口部段处的不均匀速度分布。通过减少泄漏流和引导叶轮30内的泄漏流而实现的效率提高将导致风扇10的噪音水平降低。

术语“大约”旨在包括与基于提交本申请时可用设备的特定量的测量相关联的误差程度。

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，且并不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中被使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其组合的存在或添加。

虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物来替代其元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可进行许多改型以使特定情形或材料适于本公开的教导。因此，旨在使本公开不限于被公开为用于执行本公开而构想的最佳模式的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (19)

1.一种离心式风扇的接口，包括：

叶轮的入口护罩；

定位成与所述入口护罩的一部分重叠布置的进气口；和

限定在所述入口护罩与所述进气口之间的空隙，其中所述空隙形成用于泄漏气流的迷宫式流体流动路径。

2.根据权利要求1所述的接口，其中所述迷宫式流体流动路径具有非线性构造。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的接口，其中形成所述迷宫式流体流动路径的所述空隙具有形成在其中的至少一个转弯。

4.根据权利要求3所述的接口，其中所述至少一个转弯包括至少90度的转弯。

5.根据权利要求3或4所述的接口，其中所述至少一个转弯是至少120度的转弯。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的接口，其中所述至少一个转弯是大约180度的转弯。

7.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其中所述进气口具有形成在其中的间隙，并且所述入口护罩的一部分定位在所述间隙内，使得所述进气口和所述入口护罩轴向重叠。

8.根据权利要求7所述的接口，其中所述间隙位于所述进气口的侧壁与吸入口的喇叭口弯曲部的一部分之间。

9.根据权利要求5所述的接口，其中所述进气口包括由所述侧壁限定的轴对称的主体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其中所述入口护罩还包括从所述入口护罩的外表面延伸的凸缘。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的接口，其中所述入口护罩包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有轴向构造，并且所述第二部分具有弓形构造。

12.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其中所述流体流动路径的出口被定向成平行于穿过所述入口护罩的主气流引导所述泄漏流。

13. 一种用于在空调设备中使用的风扇，包括：

离心式叶轮，其被构造成绕旋转轴线旋转，所述叶轮具有多个叶片和安装在所述多个叶片的远端处的入口护罩；和

进气口，其相对于主气流定位在所述叶轮上游，使得所述进气口和所述入口护罩轴向重叠，所述进气口的轮廓设计成朝向所述叶轮引导所述主气流；和

流体流动路径，其限定在所述叶轮与所述进气口吸入口之间，其中所述流体流动路径形成迷宫式密封。

14.根据权利要求13所述的风扇，其中所述流体流动路径具有非线性构造。

15.根据权利要求13或14所述的风扇，其中所述流体流动路径具有形成在其中的至少一个转弯。

16.根据权利要求15所述的风扇，其中所述流体流动路径包括至少一个大约180度的转弯。

17.根据权利要求12-16中任一项所述的风扇，其中所述流体流动路径的所述出口被定向成平行于所述主气流引导泄漏流。

18.根据权利要求12-16中任一项所述的风扇，其中所述进气口具有形成在其中的间隙，并且所述入口护罩的一部分定位在所述间隙内。

19.根据权利要求18所述的风扇，其中所述进气口还包括侧壁和喇叭口弯曲部，所述间隙被限定在所述侧壁和所述喇叭口弯曲部的一部分之间。

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