CN220869682U - 一种液冷离心风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液冷离心风机，包括风机主体、电驱系统及液冷系统，风机主体包括机壳以及设于机壳内的扩压器，机壳与扩压器之间间隔形成有一冷却腔，扩压器上设置有进风口、出风口及连通进风口和出风口的叶轮流道，叶轮流道内设有叶轮；电驱系统包括电机，电机设于机壳的一侧，并与叶轮相连；液冷系统包括设于机壳上的进液口和出液口，进液口与出液口之间通过冷却腔连通，进液口和出液口还通过一管路连通电机的冷却流道，从而形成液冷回路。离心风机工作时，电机冷却流道内的冷却液将电机产生的热量分散至冷却腔内，并利用扩压器自身产生的风将其热量带走，相比现有方案中采用空气作为冷媒的冷却方式，冷却更为可靠，且节能。

Description

一种液冷离心风机

技术领域

本实用新型涉及离心风机技术领域，特别涉及一种液冷离心风机。

背景技术

离心风机就是一种将电能转换为气体动能和势能的机械设备，广泛应用于农业、化工、制造业、军事等领域。离心风机工作时，电驱系统带动叶轮转动，气体经过导向引流最终从出风口离开。简单来说离心风机就是一种将电能转换为气体动能和势能的机械设备。

现有技术当中，风机在进行工作时，电机会产生大量热量，因此，散热成为风机工作中一个十分重要的问题，目前针对离心风机中电机常见的散热方式是单独使用电子风扇，该电子风扇将冷风吹向电机，从而实现对电机进行散热的目的，但由于电子风扇以空气为冷媒，因此，随着空气温度上升，冷却效率大幅下降，散热效果不佳。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种液冷离心风机，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本实用新型提出一种液冷离心风机，包括：

风机主体，所述风机主体包括机壳以及设于所述机壳内的扩压器，所述机壳与所述扩压器之间间隔形成有一冷却腔，所述扩压器上设置有进风口、出风口及连通所述进风口和所述出风口的叶轮流道，所述叶轮流道内设有叶轮；

电驱系统，所述电驱系统包括电机，所述电机设于所述机壳的一侧，并与所述叶轮相连；

液冷系统，所述液冷系统包括设于所述机壳上的进液口和出液口，所述进液口与所述出液口之间通过所述冷却腔连通，所述进液口和所述出液口还通过一管路连通所述电机的冷却流道，从而形成液冷回路。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述电机为轴向磁通电机，所述轴向磁通电机的壳体内设置有所述冷却流道，所述管路的一端连通所述出液口、另一端依序连通所述冷却流道和所述进液口。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述电驱系统还包括与所述轴向磁通电机电性连接的变频器，所述管路中串联有一板式散热器，所述板式散热器安装于所述变频器的底面。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述扩压器包括基板以及设于所述基板周缘的侧板，所述侧板远离所述基板的一侧固定在所述机壳的内壁上，所述基板和所述侧板相对所述机壳间隔设置，从而基板、所述侧板结合所述机壳的内壁围合成所述冷却腔。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述机壳包括底板以及设于所述底板相对两侧的前板和后板，所述侧板远离所述基板的一侧固定在所述前板上，所述前板上开设有所述进风口，从而所述前板构成所述扩压器的至少一部分；

所述基板与所述后板之间间隔设置，所述侧板与所述底板之间间隔，从而所述基板与所述后板之间形成有所述冷却腔的第一部分，所述侧板与所述底板之间形成有所述冷却腔的第二部分。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述第二部分的容积大于所述第一部分的容积。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述电机的输出轴通过一轴承传动件与所述叶轮直连，所述轴承传动件包括座体以及转动设于所述座体上的传动轴，所述座体通过法兰设置在所述电机和所述机壳之间，所述传动轴的一端连接所述电机的输出轴、另一端连接所述叶轮。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述机壳的一侧设有箱体，所述箱体内设有一隔板，所述变频器设置于所述隔板的上表面，所述板式散热器对应所述变频器设置于所述隔板的下表面，与所述板式散热器连接的所述管路于所述箱体内向外伸出。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述管路中连接有一泵体，所述泵体安装于所述箱体内。

进一步的，所述液冷离心风机，其中，所述液冷系统还包括设于所述机壳上的补液口，且所述补液口处设置有透气阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、在机壳与扩压器之间设置冷却腔，并将电机的冷却流道通过管路与冷却腔连通，形成液冷回路，离心风机工作时，电机冷却流道内的冷却液将电机产生的热量分散至冷却腔内，并利用扩压器自身产生的风将其热量带走，形成持续的冷却液收集-制冷-冷却的循环回路，保证电机得到充分冷却，相比现有方案中采用空气作为冷媒的冷却方式，冷却更为可靠，且节能。

2、采用轴向磁通电机作为动力源，相比传统的径向磁场电机，轴向磁通电机的轴向尺寸较短、体积更小、重量更轻，进一步减小了离心风机的整体轴向尺寸。

附图说明

图1为本实用新型中液冷离心风机第一视角下的立体图；

图2为本实用新型中液冷离心风机第二视角下的立体图；

图3为本实用新型中液冷系统的具体结构示意图；

图4为本实用新型中机壳的具体结构示意图；

图5为本实用新型中机壳的内部结构示意图；

图6为本实用新型中冷却腔的具体结构示意图；

图7为本实用新型中轴承传动件的具体结构示意图；

图8为本实用新型中轴承传动件的分解结构示意图；

图9为本实用新型中传动轴的具体结构示意图；

图10为本实用新型中电机的具体结构示意图；

图11为本实用新型中透气阀的具体结构示意图；

图12为本实用新型中箱体的具体结构示意图；

图13为本实用新型中箱体的内部结构示意图；

主要元件符号说明：

10、机壳；20、电机；21、定子总成；22、进出口；23、U型管道；31、进液口；32、出液口；33、管路；41、进风口；42、出风口；43、叶轮；44、环形引风板；51、变频器；52、板式散热器；61、基板；62、侧板；63、底板；64、前板；65、后板；66、支架；67、第一部分；68、第二部分；70、座体；71、方形法兰盘；72、圆形法兰盘；73、加强筋；74、传动轴；741、安装孔；742、外螺纹；743、圆螺母；744、止动垫圈；75、第一轴承；76、隔套；77、第二轴承；78、端盖；79、紧固件；80、箱体；81、隔板；82、泵体；83、过滤器；91、转接件；92、补液口；93、透气阀；100、支撑架。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本实用新型中的液冷离心风机，包括风机主体、电驱系统及液冷系统。

上述风机主体包括机壳10以及设于所述机壳10内的扩压器，所述机壳10与所述扩压器之间间隔形成有一冷却腔，所述扩压器上设置有进风口41、出风口42及连通所述进风口41和所述出风口42的叶轮流道，所述叶轮流道内设有叶轮43。

如图1所示，在本实施例中，进风口41轴向贯穿所述机壳10的外壁，该进风口41处设置有一环形引风板44，该环形引风板44呈喇叭状，其位于机壳10内侧的孔径小于其相对另一侧的孔径，以便气流进入到扩压器的叶轮流道中。

上述电驱系统包括电机20，所述电机20设于所述机壳10的一侧，并与所述叶轮43相连，电机20用于驱使叶轮43高速转动，将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能。在本实施例中，气流从进风口41处轴向进入叶轮43，气流经叶轮43时改变成径向，然后进入叶轮流道。在叶轮流道中，气体改变了流向并且管道端面面积加大使气流减速，这种减速作用将动能转换成压力能。

上述液冷系统包括设于所述机壳10上的进液口31和出液口32，所述进液口31与所述出液口32之间通过所述冷却腔连通，所述进液口31和所述出液口32还通过一管路33连通所述电机20的冷却流道，从而形成液冷回路，具体参阅图3。

需要说明的是，在本实施例中用于驱使叶轮43转动的电机20为轴向磁通电机20，如图10所示，该轴向磁通电机20包括两个定子总成21和一个设于两个定子总成21之间的转子总成构成，每个定子总成21的内部设有围绕定子铁芯及绕组的冷却流道，每个定子总成21的外部设有两个与所述冷却流道连通的进出口22，一个定子总成21上的进出口22与另一个定子总成21上的进出口22通过U型管道23相互连通，其余两个进出口22则分别通过管路33与进液口31和出液口32连通，形成闭环的液冷回路。

当然，在其他实施例中，轴向磁通电机20还可以由一个定子总成21和一个转子总成构成，从而形成单定子单转子的电机20结构，本实施例仅示例而非限定。

实际应用中，冷却腔中注满有冷却液，当离心风机工作时，电机20冷却流道内的冷却液将电机20产生的热量分散至冷却腔内，并利用扩压器自身产生的风将其热量带走，形成持续的冷却液收集-制冷-冷却的循环回路，保证电机20得到充分冷却，相比现有方案中采用空气作为冷媒的冷却方式，冷却更为可靠，且节能。

进一步的，如图3所示，所述电驱系统还包括与所述轴向磁通电机20电性连接的变频器51，该变频器51用于调节电机20的转速，使离心风机的工作状态和应用现场更匹配，且可以实现变频控制，高效节能。

另外，在本实施例中，为了降低变频器51作业时产生的热量，在管路33中串联有一板式散热器52，所述板式散热器52安装于所述变频器51的底面。可以理解的，板式散热器52是一种常见的散热设备，用于将热量从一个区域传输到另一个区域，以保持或降低目标区域的温度，它的工作原理基于是热传导和对流。具体的，在板式散热器52的壳体内设有连续弯折的蛇形流道，该蛇形流道的相对两端与管路33接通，从而板式散热器52内的冷却液可将变频器51产生的热量分散至冷却腔内，并利用扩压器自身产生的风将其热量带走，形成持续的冷却液收集-制冷-冷却的循环回路，保证变频器51和电机20均得到充分冷却，有效确保变频器51和电机20的工作性能，避免过热而故障、损坏。

另外，需要说明的是，本实施例中，冷却腔、管路33、电机20及板式散热器52内的冷却液相同，可为冷却水或冷却油，具体可根据实际需求做出调整，本实施例中优选为冷却水。

进一步的，参阅图4～图6，所述扩压器包括基板61以及设于所述基板61周缘的侧板62，所述侧板62远离所述基板61的一侧固定在所述机壳10的内壁上，所述基板61和所述侧板62相对所述机壳10间隔设置，从而基板61、所述侧板62结合所述机壳10的内壁围合成所述冷却腔。冷却腔和扩压器的叶轮流道被基板61和侧板62相互隔绝，既，基板61和侧板62构成冷却腔和扩压器的共用面，使得扩压器与用于储存冷却液的冷却腔高度集成，结构紧凑，冷却液的热量可传导至基板61和侧板62上再利用扩压器内的风带走，从而在控制成本的同时极大的增加了散热面积，且无需额外增加能耗。

更进一步的，参阅图1、图4和图5，所述机壳10包括底板63以及设于所述底板63相对两侧的前板64和后板65，其中，底板63水平设置于一支架66上，所述侧板62远离所述基板61的一侧固定在所述前板64上，所述前板64上开设有所述进风口41，从而所述前板64构成所述扩压器的至少一部分，基板61与前板64之间形成叶轮流道，而在机壳10的上方设有与该叶轮流道连通的出风口42；

所述基板61与所述后板65之间间隔设置，所述侧板62与所述底板63之间间隔，从而所述基板61与所述后板65之间形成有所述冷却腔的第一部分67，所述侧板62与所述底板63之间形成有所述冷却腔的第二部分68，由此可见，冷却腔由第一部分67和第二部分68两部分构成，在本实施例中，冷却液的制冷主要集中在第二部分68中，其次，第二部分68的容积设计得大于第一部分67的容积，可储存大量的冷却液，具体可参阅图6。

需要解释的是，本实施例中，为了使扩压器形成蜗壳结构，基板61设计成圆形或近似圆形，因此，围绕基板61周缘的侧板62为一弧形面，这就使得侧板62与机壳10水平布置的底板63之间空出较大的空间，从而第二部分68的容积可以设计得比第一部分67更大。

机壳10上的进液口31设置在与第一部分67对应的位置，而出液口32则设置在与第二部分68对应的位置，并且在进液口31和出液口32处分别装有球阀、格兰头等转接件91，用于控制冷却液的进出，具体如图3所示。

可以理解的，本实施例中，第一部分67的容积设计得较小，可减少后板65与基板61之间的间隔距离，减小离心风机整体的轴向尺寸，从而减小离心风机的空间占用率，便于装配，另一方面，后板65与基板61之间的间隔距离较小，使得冷却液在进入到第一部分67时，能够更好地将热量传递至基板61上，从而提升扩压器对冷却腔内冷却液的制冷效果。

进一步的，参阅图4和图11，机壳10的后板65上还设有一补液口92，该补液口92位于后板65远离底板63的一侧，处于液冷系统的最高处，且所述补液口92处设置有透气阀93封堵，需要补充冷却液时可取下。该透气阀93与大气相通的同时可以阻止异物进入冷却腔，冷却液循环过程中可以自动排出管路33内多余的空气，自动实现补液，无需膨胀水箱节约成本，且冷却箱内无需承压。

另外，需要说明的是，在本实施例中，冷却腔内还设有液位传感器(图未示)，以用于监控冷却腔内冷却液的液位，避免冷却腔内冷却液的液位过低，而导致冷却介质供应不足，无法有效地冷却系统，从而增加设备过热和故障的风险。

如图3、图4、图7、图8和图9所示，所述电机20的输出轴通过一轴承传动件与所述叶轮43直连，所述轴承传动件包括座体70以及转动设于所述座体70上的传动轴74，所述座体70通过法兰设置在所述电机20和所述机壳10之间，所述传动轴74的一端连接所述电机20的输出轴、另一端连接所述叶轮43。

具体的，如图7所示，本实施例中，座体70具有相对设置的方形法兰盘71和圆形法兰盘72，两者之间连接有加强筋73以提升结构强度，该圆形法兰盘72通过一支撑架100固定在机壳10的后板65上，而电机20则固定在该方形法兰盘71上，具体可采用螺钉或螺栓等方式进行固定。

结合4和图7所示，本实施例中，传动轴74的一端伸出圆形法兰盘72、另一端与方形法兰盘71平齐设置，从而当电机20安装在该方形法兰盘71上时，电机20凸出的输出轴能够插入该传动轴74中实现对接，反之，当座体70安装在机壳10的支撑架100上时，伸出圆形法兰盘72的传动轴74则插入扩压器的叶轮43中实现对接。

具体的，参阅图8和图9所示，传动轴74与电机20连接的一端设有安装孔741，并在其周侧设置有外螺纹742，电机20的输出轴可插入该安装孔741内，并通过平键带动传动轴74转动，传动轴74与叶轮43之间则通过花键传动连接。传动轴74端部的外螺纹742用于装配圆螺母743并搭配止动垫圈744，以提升电机20输出轴与传动轴74之间连接的可靠性，有助于防止轴对接时的松动。其次，止动垫圈744还可以吸收和缓解由振动和冲击引起的轴向或径向负载。它们在轴对接的连接中起到缓冲和减震的作用，防止或减少振动和冲击对轴和相关设备的损害。

进一步的，继续参阅图8，传动轴74与叶轮43连接的一端依序套设有第一轴承75、隔套76、第二轴承77及端盖78，该端盖78可采用紧固件79固定在座体70的端面上，以对其右侧的多个部件进行限位，隔套76用于限制两个轴承的轴向间距，该紧固件79包括螺钉或螺栓。可以理解的，通过在座体70内设置两个轴承辅助传动，可以有效地传递力和扭矩，从而使电机20与叶轮43之间的传动更加稳定和可靠，轴承减少了直接接触的摩擦，使传递的力和扭矩更加平滑和均匀，有助于提高离心风机的稳定性和工作平稳性。其中，轴承的数量可根据座体70的轴向长度做出调整，并不局限于本实施例所示方案。

进一步的，本实施例中，传动轴74与电机20的输出轴直连，无需额外增加轴套或联轴器等零件，节约成本，缩小体积。

如图2、图12、图13所示，所述机壳10的一侧设有箱体80，所述箱体80内设有一隔板81，所述变频器51设置于所述隔板81的上表面，所述板式散热器52对应所述变频器51设置于所述隔板81的下表面，与所述板式散热器52连接的所述管路33于所述箱体80内向外伸出。

由此可见，冷却系统集中于箱体80中，装配时进行将伸出箱体80外的管路33串联电机20的冷却流道并连通机壳10的出液口32和进液口31即可，便于拆装运输。当电机20功率较大时可与离心风机集成一体实现对电机20和变频器51的冷却；当电机20功率较小自然散热可满足需求时，拆去液冷系统便捷且不影响离心风机的正常使用。冷切方案可自由切换，无需应用场景提供冷却液或液冷循环设备，应用范围更广。

如图13所示，所述管路33中连接有一泵体82，所述泵体82安装于所述箱体80内，该泵体82位于管路33中出液口32与板式散热器52之间的节段。

当电机20的转速升高功率增大，自然冷却无法满足电机20和变频器51的散热需求时，泵体82驱使冷却液循环，冷却液经过板式散热器52和电机20的冷却水道带走热量后回到冷却腔内，冷却液的热量传导至基板61和侧板62上，再利用扩压器内的风制冷，降温后的冷却液再次经过水泵输送至板式散热器52和电机20的冷却水道中，如此循环最终实现电机20和变频器51的充分冷却。

进一步的，继续参阅图13，管路33中还串联有一过滤器83，该过滤器83位于管路33中出液口32与泵体82之间的节段，该过滤器83用于去除液冷回路中的固体颗粒，包括沉积物和颗粒物，预防热交换器的堵塞。这有助于保持液冷系统的高效热传递能力，提高冷却效果并降低能耗。

综上，本实用新型上述实施例当中的液冷离心风机，通过在机壳10与扩压器之间设置冷却腔，并将电机20的冷却流道通过管路33与冷却腔连通，形成液冷回路，离心风机工作时，电机20冷却流道内的冷却液将电机20产生的热量分散至冷却腔内，并利用扩压器自身产生的风将其热量带走，形成持续的冷却液收集-制冷-冷却的循环回路，保证电机20得到充分冷却，相比现有方案中采用空气作为冷媒的冷却方式，冷却更为可靠，且节能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液冷离心风机，其特征在于，包括：

风机主体，所述风机主体包括机壳以及设于所述机壳内的扩压器，所述机壳与所述扩压器之间间隔形成有一冷却腔，所述扩压器上设置有进风口、出风口及连通所述进风口和所述出风口的叶轮流道，所述叶轮流道内设有叶轮；

电驱系统，所述电驱系统包括电机，所述电机设于所述机壳的一侧，并与所述叶轮相连；

液冷系统，所述液冷系统包括设于所述机壳上的进液口和出液口，所述进液口与所述出液口之间通过所述冷却腔连通，所述进液口和所述出液口还通过一管路连通所述电机的冷却流道，从而形成液冷回路。

2.根据权利要求1所述的液冷离心风机，其特征在于，所述电机为轴向磁通电机，所述轴向磁通电机的壳体内设置有所述冷却流道，所述管路的一端连通所述出液口、另一端依序连通所述冷却流道和所述进液口。

3.根据权利要求2所述的液冷离心风机，其特征在于，所述电驱系统还包括与所述轴向磁通电机电性连接的变频器，所述管路中串联有一板式散热器，所述板式散热器安装于所述变频器的底面。

4.根据权利要求1所述的液冷离心风机，其特征在于，所述扩压器包括基板以及设于所述基板周缘的侧板，所述侧板远离所述基板的一侧固定在所述机壳的内壁上，所述基板和所述侧板相对所述机壳间隔设置，从而基板、所述侧板结合所述机壳的内壁围合成所述冷却腔。

5.根据权利要求4所述的液冷离心风机，其特征在于，所述机壳包括底板以及设于所述底板相对两侧的前板和后板，所述侧板远离所述基板的一侧固定在所述前板上，所述前板上开设有所述进风口，从而所述前板构成所述扩压器的至少一部分；

所述基板与所述后板之间间隔设置，所述侧板与所述底板之间间隔，从而所述基板与所述后板之间形成有所述冷却腔的第一部分，所述侧板与所述底板之间形成有所述冷却腔的第二部分。

6.根据权利要求5所述的液冷离心风机，其特征在于，所述第二部分的容积大于所述第一部分的容积。

7.根据权利要求1所述的液冷离心风机，其特征在于，所述电机的输出轴通过一轴承传动件与所述叶轮直连，所述轴承传动件包括座体以及转动设于所述座体上的传动轴，所述座体通过法兰设置在所述电机和所述机壳之间，所述传动轴的一端连接所述电机的输出轴、另一端连接所述叶轮。

8.根据权利要求3所述的液冷离心风机，其特征在于，所述机壳的一侧设有箱体，所述箱体内设有一隔板，所述变频器设置于所述隔板的上表面，所述板式散热器对应所述变频器设置于所述隔板的下表面，与所述板式散热器连接的所述管路于所述箱体内向外伸出。

9.根据权利要求8所述的液冷离心风机，其特征在于，所述管路中连接有一泵体，所述泵体安装于所述箱体内。

10.根据权利要求1所述的液冷离心风机，其特征在于，所述液冷系统还包括设于所述机壳上的补液口，且所述补液口处设置有透气阀。