CN1217455A - 带有冷凝水抛甩装置的冷凝器风扇 - Google Patents

带有冷凝水抛甩装置的冷凝器风扇 Download PDF

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Abstract

一旋转抛甩装置套位于一轴流风机叶尖的吸入侧并与入口小孔共同作用以当装置运转时在吸入与排出之间提供物理分隔。通过风扇的压力差使冷凝水朝向吸入侧移动并进入抛甩装置(旋转抛甩装置套)通路。然后抛甩装置被冷凝水浸湿,从而拾取冷凝水并将其抛入风扇与盘管之间的区域。然后使冷凝水向上游或在盘管内蒸发,改善盘管的有效性。

Description

带有冷凝水抛甩装置的冷凝器风扇
在空调系统中，冷凝水通常收集在蒸发器盘管上排出并加以处理。在一些装置中，不可能通过一排水管之类来对冷凝水进行处理。在另一些装置例如室内空调器中，一般是将冷凝水引向冷凝器一侧以进行自动处理并改善冷凝器能力和改善能效比(EER:energy efficiency rating)。一般的冷凝水分配系统包括涡流叶轮或抽吸器、抛甩装置、泵和与冷凝水进行冲撞的风扇叶片尖端。在窗式空调器(WRACs)和组合式空调器(PTACs)中，最普通的是采用一与冷凝器风扇相连的抛甩装置。在一典型的抛甩装置的配置中使用一送风轴流风机盘管结构，冷凝水在一位置收集，在该位置上，风扇结构使冷凝水溅到冷凝器盘管上并在那里蒸发、从而使冷凝器冷却。一传统的抛甩装置被置于风扇排出(高压)侧风扇叶片尖端处。
用于室内空调器的、在冷凝器风扇排气侧装有抛甩装置的现有技术设计噪音大且效率又低。在这种抛甩装置设计中，风扇排气侧的高压将冷凝水吹向抛甩装置通道以外的风扇入口处，从而限制了设计的有效性。由于冷凝水水位的波动，冷凝水流动呈脉动趋向。此外，排气抛甩装置还限制了气流的扩散，从而降低了风扇的空气动力特性。这些现有技术的设计往往具有在小孔入口处溅出的问题。
本发明在轴向冷凝器风扇上装设有一部分旋转环套，以将一抛甩装置支承在该风扇的入口上。该风扇排气侧的打开的叶片尖允许流动因有下游盘管存在而在风扇内径向变换，从而使风扇安静而高效。吸入侧的抛甩装置由利用通过风扇的压力变化拾取冷凝水，引起在低压吸入侧较高的水位。该抛甩装置在接触/通过冷凝水时受潮，而由于表面张力附着的该冷凝水由于离心力而被甩出。从排气侧循环回到吸入侧的空气使一些冷凝水喷雾抽到进入风扇的流动空气中去，从而引起冷凝水的连续动作。小孔边缘对风扇进行封闭，从而防止冷凝水从入口溅出。入口抛甩装置将冷凝水向热的冷凝器盘管抛甩，从而改善冷凝器的性能。本发明的风扇因其更好的流动性能、更好的流出条件和更好的冷凝水动作，故更为安静。另外，在停止转动时，由于去除去了压力差，冷凝水从抛甩装置上去除，从而消除了在现有技术排气抛甩装置设计中所听到的“溅水”声。
本发明的一个目的在于提供一种低噪声的冷凝器风扇。
本发明的另一个目的在于对冷凝水进行有效的分配。
本发明的再一个目的在于改善冷凝器侧的空气流动性能。
通过本发明将实现这些和其它将在下面变得显而易见的目的。
基本上，通过一正在运转的冷凝器风扇的压力差作用在已收集的冷凝水上，以提高冷凝器风扇吸入侧的冷凝水的水位。一位于风扇马达吸入侧的旋转环套与由于表面张力附着的冷凝水接触并被冷凝水浸湿。该旋转环套即作为一通过离心作用对冷凝水进行抛甩的对于附着的冷凝水的抛甩装置。通过从旋转环套的排气侧到吸入侧的循环流动，至少一些冷凝水被抽吸而与气体流一起穿过风扇马达并甩向冷凝器盘管，在冷凝水在盘管上蒸发的同时，并使该冷凝器盘管冷却。
附图简单说明。
图1为采用本发明的室内空调器的垂直剖面图；
图2为本发明的抛甩装置结构的局部剖面图；
图3为图2的一部分的放大图；
图4为一现有技术抛甩装置结构的局部剖面图；
图5为本发明一第二实施例的垂直剖面图；
图6为图5的一部分的放大图；
图7为本发明一第三实施例的垂直剖面图；
图8为本发明一第四实施例的垂直剖面图；
图9为本发明一第五实施例的垂直剖面图；
图10为所有实施例的冷凝器风扇入口处的端面图。
在图1中，标号10总的表示一采用本发明的室内空调器。如传统的一样，室内空调器10具有一可装在窗中或通过墙套管的壳体12。壳体12被隔板或屏障14分成一蒸发器或内侧部以及一冷凝器或外侧部，上述两个部相对位于其中的风扇又分成吸入部和排气部。壳体12包括一当安装空调器10时面对加以冷却的室内的入口栅格12-1。蒸发器20直接装在入口栅格12-1的后面并安装在管套或壳体22内。壳体22具有一与蒸发器风扇24的入口连接的中心后开口22-1。风扇24由马达28经穿过并由隔板14密封地支承的轴26加以驱动。蒸发器风扇24经百叶窗12-2向准备冷却的的室内排气。冷凝器30装在壳体12中，其排气侧面对外侧。固定管套32与冷凝器30和壳体12的内部连接以形成一包含冷凝器风扇34的风扇腔33。固定管套32包括一入口小孔32-1。风扇34为轴向、闭式叶轮型并整个地装在风扇腔33中，并经轴26与马达28连接，以使两个风扇24和34被共同驱动。旋转环套或吸入抛甩装置34-1在入口或吸入侧与风扇34的外周固定并向入口小孔32-1延伸，并在那里共同作用以对经入口栅格12-3供气的风扇34的吸入侧与冷凝器30的排气侧之间的边界进行限定。较佳为该环套34-1延伸不大于吸入与排气之间距离的50％，但在本发明的实践中可采用一全长延伸的环套。
在运转时，马达28共同地驱动蒸发器24和冷凝器34。蒸发器风扇24从打算冷却的房间将空气顺序地穿过入口栅格12-1抽出，而蒸发器20使空气冷却并经风扇24和百叶窗12-2回到房间。在通过蒸发器20在其通道过程中对空气进行冷却时，冷凝水通常形成并落到在隔板14和壳体12的内腔底部，该底部包括倾斜部14-1和12-4，分别用于使冷凝水沿倾斜部14-1向下流动，并顺序地穿过隔板14中的冷凝水通道14-2，沿倾斜部12-4并经固定管套32-1中的冷凝水通道32-2进入收集冷凝水40的冷凝水槽12-5。冷凝器风扇34将外侧的空气经入口格栅12-3抽入壳体12内，该空气顺序地穿过风扇34及将热从冷凝器上去除的冷凝器30。
前述的说明除有关冷凝水处置和可从风扇34径向流动的叶片34-5的未揭示的排气侧外通常均为传统技术。参照图2和3，将注意到冷凝水通道32-2作为一缺口或类似物在管套32的外周一位置处固定于一倾斜部12-4，以使冷凝水40沿倾斜部12-4穿过冷凝水通道32-2容易地流入冷凝水槽12-5。入口小孔32-1和旋转环套34-1在轴向和径向间隔，以使在风扇34及与其合成一体的旋转环套34-1旋转时，环套34-1与固定管套或入口小孔32-1共同作用建立一具有将冷凝器风扇34的吸入侧与排气侧分开性质的窄圆环通道36的物理屏障。收集在槽12-5中的冷凝水40的表面受到由风扇34运转产生的排气压力，冷凝水40倾向于朝向产生一较高液面吸入侧运动，该较高液面倾向于使冷凝水40流入位于壳体12底部附近的圆环通道36部。参照图3，将注意到在剖面图中，旋转环套34-1为J形，其较长的第一腿34-2固定于风扇34的叶片34-5的叶尖的吸入侧。其较短的第二腿34-4通过U-形曲线部34-3与第一腿34-2相连。腿34-4在径向位于腿34-2向外，而在轴向则延伸相应于叶片34-5的叶尖的轴向深度(图3中看为宽度)的10-30％的距离。旋转环套34-1由例如金属片或塑料如聚丙烯或苯乙烯等材料制成，这些材料通过由于表面张力附着的冷凝水而被冷凝水浸湿。
有三种将收集的冷凝水40从冷凝水槽12-5中去除的机理。第一，通过风扇34的压力差迫使冷凝水40朝向吸入侧，如图2所示，并进入圆环通道36。由于圆环通道36为一吸入区域并部分地通过旋转环套34-1加以限定，如果该冷凝水面足够高的话，通过旋转环套34-1运动的搅动组合、作用在圆环通道36上的吸入动作以及被抽入风扇34内时通过通道36的空气运动的所有组合会引起将冷凝水40抽吸到进入风扇34的流动。第二，环套34-1的腿34-4延伸到运转过程中冷凝水深度最大位置处的吸入侧附近的冷凝水内。环套34-1的腿34-4和曲线部34-3对于冷凝水40来说起着一将附着的冷凝水向外并对着冷凝器30抛甩的泵的作用。第三，一些冷凝水可在风扇的其它方位通过圆环通道36重新循环。这部分重新循环的冷凝水通过风扇流动。
图4示出一现有技术抛甩装置的配置情况。首先应注意，旋转环套134-1为在下游方向从入口小孔132-1轴向隔开，故旋转环套134-1整个地在排气压力区域中，并且在其最深/最高位置处不与冷凝水40接触。由于环套134-1在一由排气压力作用的区域作用在冷凝水40上，冷凝水40将必须为环套134-1建立一比环套34-1更高的水位以接触冷凝水40。另外，按照本发明所指明的，由旋转环套134-1接纳的所有冷凝水被投入由风扇134排出的流动，而不是具有至少一部分穿过该风扇并被加以分散。
现在参照图5和6，图中揭示了一改进的旋转环套234-1，这种旋转环套与图1-3的旋转环套34-1的不同之处在于环套34-1的截面为J形，而环套234-1的截面为Z形，两条腿相互偏置。具体地说，内部轴向延伸圆环部234-2固定于风扇234的叶片234-5的外叶尖并出现Z形截面的第一条腿。外部轴向延伸圆环部234-4为径向向外而轴向在圆环部234-2前面，并出现Z形截面的第二条腿。通常在径向延伸的圆环部234-3连接两个圆环部234-2与234-4。圆环部234-2如图所示为叶片234-5的整个轴向范围延伸，但也可较短。如上所述，如果必要或希望，可利用上述三种用来去除冷凝水的机理和一较大/较长的圆环部。
在34-1的情况下，环套234-1与入口小孔232-1共同作用以限定窄的圆环通道236，该通道是将冷凝器风扇234的吸入侧与排气侧分开的物理屏障。最好如图5所示，被收集的冷凝水40的表面受到通过风扇234的压力差，故冷凝水40倾向于朝吸入侧移动而产生一较高的液面，该液面会使冷凝水40移动到位于壳体212底部的通道236附近。
许多因素起作用以将已收集的冷凝水从壳体212中去除。首先，由旋转环套234-1的两个部分234-2与234-3限定的泵结构起将附着的冷凝水径向向外抛甩的作用。第二，在排气侧处由该泵结构抛出的一些喷射液会经过圆环通道236循环进入风扇234的吸入侧。第三，如果冷凝水液面足够高，则一些已收集的冷凝水40经圆环通道236直接进入风扇。
图7-9分别示出改进的旋转环套334-1、434-1和534-1，这些环套分别具有分别与叶片334-5、434-5和534-5的外叶尖的吸入侧固定的轴向延伸的圆环部334-2、434-2和534-2。旋转环套334-1、434-1和534-1彼此的区别在于，它们通常具有与圆环部334-2、434-2和534-2分别成60°、90°和120°名义角度的径向向外延伸部334-3、434-3和534-3。
通常，旋转环套的形状对于它如何与入口小孔和冷凝水共同作用是唯一重要的。具体地说，对于冷凝水来说主要关心的是接触时的冷凝水液面以及旋转环套与冷凝水之间的接触面积。旋转环套与入口小孔之间的共同作用必须是对例如吸入与排气之间的边界进行限定。
图10适用于图1至3、图4以及图5至9的实施例，但标号则是具体针对图1至3的实施例。在每个实施例中，冷凝水均被运送到通过旋转环套34-1、234-1、334-1、434-1或534-1进入风扇的吸入流中。

Claims (14)

1．在一具有一冷凝器(30)、一具有一吸入侧和一排气侧并位于所述冷凝器上游的冷凝器风扇(34)以及用于收集在所述排气侧位于至少部分地在所述冷凝器与所述冷凝器风扇中间的冷凝水的装置的空调装置中，用于处置所述已收集冷凝水的装置包括：
所述冷凝器风扇为一带有多个具有从所述吸入侧向所述排气侧延伸的叶尖的叶片的轴向风扇；
用于旋转地驱动所述风扇的装置(28)；
一围绕并具有一在一从所述吸入侧向所述排气侧延伸至少一部分距离的区域中与所述叶片叶尖固定的部分的圆环形抛甩装置(34-1)；以及，
一包括一入口小孔(32-1)的固定管套(32)；
所述叶尖和所述抛甩装置整个地位于所述固定管套内；
所述入口小孔和所述抛甩装置共同作用以限定一在所述吸入侧与所述排气侧之间延伸的被限制的通道(36)；
所述具有用于与所述已收集的冷凝水接触并被浸湿的装置(34-4)的抛甩装置，从而当所述装置运转并且所述风扇和抛甩装置作为一个装置转动时，所述已收集的冷凝水倾向于附着在所述抛甩装置上，一通过所述风扇的压力差作用在所述已收集的冷凝水上，倾向于使所述已收集的冷凝水朝向并到达一朝向所述吸入侧的更高液面移动，并且所述抛甩装置与所述已收集的冷凝水的所述更高液面接触并被浸湿，所附着的冷凝水由离心力抛入从所述叶片排出的空气中。
2．如权利要求1所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
所述圆环形抛甩装置，该圆环具有一与所述叶片叶尖固定的第一轴向延伸圆环部(34-2)，一与所述第一轴向延伸圆环部径向向外隔开并轴向共同延伸所述第一轴向延伸圆环部的至少一部分的第二轴向延伸圆环部(34-4)，以及一连接所述第一和第二轴向延伸圆环部的第三部(34-3)。
3．如权利要求2所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
面对所述入口小孔并与之共同作用以至少部分限定所述被限制通道的所述第三部。
4．如权利要求3所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
作为所述用于与所述已收集冷凝水接触并将所述附着的冷凝水抛入从所述叶片排出的空气中的装置的所述第三部和所述第二轴向延伸圆环部。
5．如权利要求4所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
相对于所述入口小孔转动而搅动所述已收集冷凝水并倾向于将所述已收集冷凝水抽吸到流入所述风扇的空气中去的所述第三部。
6．如权利要求3所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
相对于所述入口小孔转动而搅动所述已收集冷凝水并倾向于将所述已收集冷凝水抽吸到流入所述风扇的空气中去的所述第三部。
7．如权利要求2所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
作为所述用于与所述已收集冷凝水接触并将所述附着的冷凝水抛入从所述叶片排出的空气中的装置的所述第三部和所述第二轴向延伸圆环部。
8．如权利要求1所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
所述圆环形抛甩装置(234-1)，该圆环具有一与所述叶片叶尖固定的第一轴向延伸圆环部(234-2)，一由所述风扇(234)向所述吸入侧延伸并具有比所述第一部大的直径的第二轴向延伸圆环部(234-4)，以及一连接所述第一和第二部的第三部(234-3)。
9．如权利要求8所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
由所述入口小孔部分径向延伸隔开并轴向延伸、从而对所述至少一部分被限制的通道进行限定的所述第二部。
10．如权利要求9所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
作为所述用于与所述已收集冷凝水接触并将所述附着的冷凝水抛入从所述叶片排出的空气中的装置的所述第二和第三部。
11．如权利要求10所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
其最外表面与所述已收集冷凝水接触并倾向于将所述附着的冷凝水抛入从所述叶片排出的空气中的所述第三部。
12．如权利要求9所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
其最外表面与所述已收集冷凝水接触并倾向于将所述附着的冷凝水抛入从所述叶片排出的空气中的所述第三部。
13．如权利要求1所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，还包括：
所述圆环形抛甩装置，该圆环具有一与所述叶片叶尖固定的第一轴向延伸圆环部和一通常为径向向外延伸的第二圆环部(34-3,234-3,334-3,434-3,534-3)。
14．如权利要求13所述的用于处置所述已收集冷凝水的装置，其特征在于，所述第二圆环部为所述用于与所述已收集冷凝水接触并将所述附着的冷凝水抛入从所述叶片排出的空气中的装置。
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