CN207777266U - 具有不对称垫片的径向风扇叶轮 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种径向风扇叶轮(1)，其具有多个布置在叶栅环中的风扇叶轮叶片(4)以及至少一个在轴向端侧至少逐部分地覆盖所述风扇叶轮叶片(4)的垫片，其中两个相邻的风扇叶轮叶片(4)在它们之间各形成一个叶片间流道(5)，所述叶片间流道的通流横截面在轴向上受所述垫片限制，其中所述叶片间流道的轴向宽度至少沿着所述径向风扇叶轮(1)的外周从限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片(4)的吸气侧(S)出发朝相邻的、限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片的受压侧(D)的方向增大，直至最大值(M)，其中所述最大值处在所述风扇叶轮的径向剖面上，所述径向剖面处在限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片的吸气侧(S)与相邻的、限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片(4)的受压侧(D)之间的间距的55‑95％之间，使得所述垫片沿周向看在两个相邻的风扇叶轮叶片(4)之间具有不对称的形状。

Description

具有不对称垫片的径向风扇叶轮
技术领域
本发明涉及一种径向风扇叶轮，其具有多个布置在叶栅环中的风扇叶轮叶片以及至少一个在轴向端侧至少逐部分地覆盖风扇叶轮叶片的垫片。
背景技术
径向风扇叶轮根据现有技术以不同的实施方案公知，而且被用在大量具有不同的应用目的的风扇中。在此也公知的是，断流应尽可能地被避免，因为所述断流降低了风扇或鼓风机的效率并且导致产生的噪声增加。通常，风扇叶轮叶片的吸气侧在运行时容易由于边界层过载而引起断流，而气流紧贴在风扇叶轮叶片的受压侧上。
为了提高效率，已经及早采取努力，例如通过风扇叶轮，如DE 10 2010 009 566A1公开所述风扇叶轮的那样。这样的风扇叶轮在实际中非常良好地运转，然而值得期望的是，气流在风扇叶轮叶片的吸气侧的区域内仍会进一步被稳定，以便附加地在提高效率并且降低噪声产生时实现有益的效果。
发明内容
因此，本发明所基于的任务在于：提供一种风扇叶轮，所述风扇叶轮在径向风扇的情况下导致效率提高和噪声特性改善。
该任务通过以下的特征组合来解决。
按照本发明，提出了一种径向风扇叶轮，其具有多个布置在叶栅环中的风扇叶轮以及至少一个在轴向端侧至少逐部分地覆盖风扇叶轮叶片的垫片，其中两个相邻的风扇叶轮叶片在它们之间各形成一个叶片间流道，所述叶片间流道的通流横截面在轴向上受垫片限制。在此，叶片间流道的轴向宽度至少沿着径向风扇叶轮的外周从限制叶片间流道的风扇叶轮叶片的吸气侧出发朝相邻的、限制叶片间流道的风扇叶轮叶片的受压侧的方向增大，直至最大值。此外还规定：所述最大值处在风扇叶轮的径向剖面上，所述径向剖面处在限制叶片间流道的风扇叶轮叶片的吸气侧与相邻的、限制叶片间流道的风扇叶轮叶片的受压侧之间的间距的55-95％之间、进一步优选地65-80％之间，使得所述垫片沿周向看在两个相邻的风扇叶轮叶片之间具有不对称的形状。
所述径向风扇叶轮的按照本发明的不对称的设计方案导致叶片间流道在风扇叶轮叶片的吸气侧的区域内的收窄并且导致叶片间流道或其通流横截面积在风扇叶轮叶片的受压侧的区域内的增大。由此，在吸气侧的区域内的气流被稳定而且断流被防止或最小化。
尤其是，在不使通流横截面的变化过程突变式地改变的情况下增大通流横截面，并且因此有利地通过垫片沿周向的持续的变化过程增大通流横截面。
作为常见并且有利的实施方案，在径向风扇叶轮的情况下规定：在所有分别相邻的风扇叶轮叶片之间的垫片形状相同地来构造，使得在风扇叶轮叶片之间延伸的气流流道也分别是形状相同的。
此外，径向风扇叶轮的实施方案是有利的，其中风扇叶轮叶片具有恒定的轴向宽度，尤其是在径向风扇叶轮的外半径上具有恒定的轴向宽度。此外，在一个有利的解决方案中，叶栅环的全部风扇叶轮叶片都形状相同地来构造。
按照本发明的径向风扇叶轮也可以以公式技术方式来限定，其中相应的叶片间流道的轴向宽度沿着径向风扇叶轮的外周通过如下公式来确定，
B(x)＝BS+BE-BE[(P-X)/P]2其中X≤P，和
B(x)＝BS+BE-BE[(X-P)/(1-P)]2其中X>P同时0<P<1，
在此，BS对应于叶片间流道在风扇叶轮叶片处的轴向宽度，BE对应于叶片间流道的轴向宽度直至最大值的扩展，P对应于叶片间流道的轴向宽度的最大值从限制叶片间流道的风扇叶轮叶片的吸气侧出发的位置，而X对应于被展开的剖面沿着垫片外轮廓的周向、也就是说沿着径向风扇叶轮的外轮廓的变化过程。按照所述公式，相应的叶片间流道的轴向宽度升高直至在位置P上的最大值并且紧接着又降低。所述公式表达出叶片间流道的轴向宽度沿周向在两个相邻的风扇叶轮叶片之间的变化过程。在相邻的风扇叶轮叶片上，轴向宽度的值分别对应于BS。在其之前的区域内，叶片间流道的轴向宽度增大了具有轴向宽度B的偏心的最大值的扩展BE。
因为在风扇叶轮叶片的吸气侧上的气流通常在盖片处断流，所以气流流道的通流横截面的轴向宽度的不对称的增大对在吸气侧的盖片处的效率的有利的效果更高。因此，一个有利的实施方案规定：所述垫片通过在吸气侧的盖片形成。然而，本发明并不限于此，使得所述垫片也可以通过底部垫片来实现，所述底部垫片大多也形成径向风扇叶轮的轮毂的至少部分。最后，也包括一种实施变型方案，其中所述气流流道的通流横截面的轴向宽度的增大不仅通过具有相对应地两侧不对称的外轮廓的底部垫片而且通过具有相对应地两侧不对称的外轮廓的盖片形成。此外，还包括了一种实施方案，其中不对称的垫片被构造为吸气侧的盖片，而且底部垫片与相对于径向风扇叶轮的转轴垂直地延伸的轴向平面平行地延伸。
风扇叶轮叶片优选地沿周向弯曲地延伸并且与底部垫片和/或盖片齐平地结束。
在一个实施方案中规定：底部垫片完全覆盖风扇叶轮叶片的轴向端侧，而且盖片从径向风扇叶轮的外半径出发径向向内地部分地覆盖风扇叶轮叶片的对置的轴向端侧。因此，在吸气孔的从内到内边的值的区域内，风扇叶轮叶片的轴向端侧在吸气侧裸露着。
此外，还一并包括一个实施例，其中构造绕着转轴延伸的吸气孔的盖片以及所述盖片的不对称的形状沿径向向内指向吸气孔的方向转变到对称的形状。接着，吸气孔本身或者已经在径向上临近吸气孔的部分是环形的。
作为临近所述吸气孔的盖片具有与所述径向风扇叶轮的转轴平行地延伸的垫圈。
附图说明
本发明的其它有利的扩展方案在从属权利要求中表征或在下文与对本发明的优选的实施方案的描述一起依据附图进一步予以示出。其中：
图1以透视图示出了径向风扇叶轮的实施例；
图2以侧视图示出了来自图1的径向风扇叶轮的实施例；
图3示出了用于叶片间流道的轴向宽度沿着径向风扇叶轮的周向的变化过程的图表；
图4示出了用于来自图1的径向风扇叶轮的效率和压力变化相对于按照来自图5的现有技术的径向风扇叶轮的比较的图表；
图5示出了按照现有技术的径向风扇叶轮。
在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部分或要素。
具体实施方式
图1和2示出了径向风扇叶轮1的实施例，所述径向风扇叶轮具有两个布置在叶栅环中的向后弯曲的风扇叶轮叶片4，所述风扇叶轮叶片的在下方的轴向端侧由相对于径向风扇叶轮1的转轴垂直地延伸的轴向平面平行地延伸的底部垫片3完全覆盖。在沿轴向对置的端侧上，用吸气侧的盖片2部分地覆盖风扇叶轮叶片4，其中所述风扇叶轮叶片4在径向风扇叶轮1的吸气孔7的区域内裸露着并且以弧形的沿径向的棱边朝底部垫片3的方向延伸。吸气孔7通过圆形的周缘9形成。各两个相邻的风扇叶轮叶片4在它们之间各形成一个叶片间流道5，所述叶片间流道的通流横截面分别通过风扇叶轮叶片4、平坦的底部垫片3和盖片2来确定和限制。在所示出的实施方案中，所有的风扇叶轮叶片4都是相同的并且具有恒定的轴向宽度。所有的气流流道5也都具有相同的形状，因为在所有分别相邻的风扇叶轮叶片4之间的盖片2也都形状相同地来构造。
相应的叶片间流道5的轴向宽度B在沿径向风扇叶轮1的周向的延伸内不是恒定的，而是通过盖片的形状来适配，使得所述轴向宽度B从风扇叶轮叶片4的吸气侧S出发朝相邻的风扇叶轮叶片4的受压侧D的方向从风扇叶轮叶片的轴向宽度BS增大到最大值M，而且紧接着降低回到相邻的风扇叶轮叶片4的轴向宽度BS的大小。在此，盖片2的变化是持续的。所述最大值偏心并且处在径向风扇叶轮1的径向剖面上，所述径向剖面在所示出的实施方案中在风扇叶轮叶片4的吸气侧S与相邻的风扇叶轮叶片4的受压侧D之间的间距的75％的情况下在径向风扇叶轮1的外半径处被测量，使得盖片2沿周向看在两个相邻的风扇叶轮叶片4之间具有不对称的形状。所述不对称的形状尤其是在径向风扇叶轮1的外半径处被确定，但是此外在确定的长度内也径向向内地延伸，使得在各个风扇叶轮叶片4的受压侧D的径向外区域内存在三维轴向宽度增大。盖片2的不对称的形状连续地沿径向向内地指向吸气孔7的方向转变到对称的形状，其中临近吸气孔的法兰8已经被构造为垫圈。
在图3中，示出了用于叶片间流道5的轴向宽度B沿着来自图1的径向风扇叶轮1的周向X在其外半径处的变化过程的图表以及因此所述气流流道5之一的通流横截面积在气流流道出口处的比例。沿周向看，叶片间流道5在两个相邻的风扇叶轮叶片4之间的中心Z通过点划线来示出，其中在中心Z左侧是风扇叶轮叶片4的吸气侧S而在中心Z右侧是风扇叶轮叶片4的受压侧。平均轴向宽度MB被绘制为虚线。此外，将轴向宽度B的在风扇叶轮叶片4的吸气侧S与相邻的风扇叶轮叶片4的受压侧D之间的间距的75％处的最大值M绘制为虚线。
在图4中示出了具有在相同的试验结构下所测量的特性曲线的图表，所述特性曲线关于在按照图1的径向风扇叶轮1和按照图5的仅仅具有平坦的盖片200的相同的径向风扇叶轮100的不同的体积流qv[m3/h]的情况下的压力变化psf[Pa]和效率nse[％]，其中实线的特性曲线分别表征按照图1的具有盖片2的径向风扇叶轮1而实点状的特性曲线分别表征按照图5的径向风扇叶轮100。具有被提高的峰值效率的有利的效果已经在从大约150m3/h向上的体积流的情况下开始。所考虑的压力变化已经在大约225m3/h的情况下开始。在从225m3/h开始的范围内，产生的噪声降低为至少5％。
在按照图1的实施方案中，所有在本说明书或者权利要求书中公开的特征都能集成或作为替换方案被描述的特征可以替代关于图1公开的特征，而没有为此示出一个额外的实施例。

Claims (13)

1.一种径向风扇叶轮(1)，其具有多个布置在叶栅环中的风扇叶轮叶片(4)以及至少一个在轴向端侧至少逐部分地覆盖所述风扇叶轮叶片(4)的垫片，其中两个相邻的风扇叶轮叶片(4)在它们之间各形成一个叶片间流道(5)，所述叶片间流道的通流横截面在轴向上受所述垫片限制，其中所述叶片间流道的轴向宽度至少沿着所述径向风扇叶轮(1)的外周从限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片(4)的吸气侧(S)出发朝相邻的、限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片的受压侧(D)的方向增大，直至最大值(M)，其中所述最大值处在所述风扇叶轮的径向剖面上，所述径向剖面处在限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片的吸气侧(S)与相邻的、限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片(4)的受压侧(D)之间的间距的55-95％之间，使得所述垫片沿周向看在两个相邻的风扇叶轮叶片(4)之间具有不对称的形状。
2.根据权利要求1所述的径向风扇叶轮，其特征在于，所述最大值(M)处在所述径向风扇叶轮(1)的径向剖面上，所述径向剖面处在限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片(4)的吸气侧(S)与相邻的、限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片(4)的受压侧(D)之间的间距的65-80％之间。
3.根据权利要求1或2所述的径向风扇叶轮，其特征在于，所述垫片沿周向具有连续的变化过程。
4.根据上述权利要求1或2所述的径向风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(4)具有恒定的轴向宽度(B)。
5.根据上述权利要求1或2所述的径向风扇叶轮，其特征在于，相邻的风扇叶轮叶片(4)在所述径向风扇叶轮(1)的外半径处具有相同的轴向宽度(B)。
6.根据上述权利要求1或2所述的径向风扇叶轮，其特征在于，所述叶栅环的风扇叶轮叶片(4)形状相同地来构造并且在所述径向风扇叶轮(1)的外半径处具有相同的轴向宽度(B)。
7.根据上述权利要求1或2所述的径向风扇叶轮，其特征在于，在所有分别相邻的风扇叶轮叶片(4)之间的垫片都形状相同地来构造。
8.根据上述权利要求1或2所述的径向风扇叶轮，其特征在于，相应的叶片间流道(5)沿着所述径向风扇叶轮(1)的外周的轴向宽度(B)通过以下公式来确定，
B(x)＝BS+BE-BE[(P-X)/P]2其中X≤P，和
B(x)＝BS+BE-BE[(X-P)/(1-P)]2其中X>P并且0<P<1，
其中BS对应于所述叶片间流道(5)在所述风扇叶轮叶片(4)处的轴向宽度，BE对应于所述叶片间流道的轴向宽度直至最大值的扩展，P对应于所述叶片间流道(5)的轴向宽度的最大值(M)从限制所述叶片间流道(5)的风扇叶轮叶片(4)的吸气侧(S)出发的位置，而X对应于被展开的剖面沿着垫片外轮廓的周向。
9.根据上述权利要求1或2所述的径向风扇叶轮，其特征在于，底部垫片(3)和/或吸气侧的盖片(2)被设置为垫片。
10.根据权利要求1所述的径向风扇叶轮，其特征在于，所述垫片被构造为吸气侧的盖片(2)，而所述径向风扇叶轮(1)具有与相对于所述径向风扇叶轮(1)的转轴垂直地延伸的轴向平面平行地延伸的底部垫片(3)。
11.根据权利要求10所述的径向风扇叶轮，其特征在于，所述底部垫片(3)完全覆盖所述风扇叶轮叶片(4)的轴向端侧，而且所述盖片(2)从所述径向风扇叶轮(1)的外半径出发径向向内地部分地覆盖所述风扇叶轮叶片(4)的对置的轴向端侧。
12.根据权利要求10至11之一所述的径向风扇叶轮，其特征在于，所述盖片(2)构造绕着转轴延伸的吸气孔(7)，所述盖片(2)的不对称的形状沿径向向内指向所述吸气孔(7)的方向转变到对称的形状。
13.根据权利要求12所述的径向风扇叶轮，其特征在于，作为临近所述吸气孔(7)的盖片(2)具有与所述径向风扇叶轮(1)的转轴平行地延伸的垫圈(8)。
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