CN102374193B - 用于风机的叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风机的叶轮，该叶轮围绕一个中心轴线可旋转地支承并且包含一个毂，风扇叶片设置在该毂上。风扇叶片在其径向长度上具有至少类似的多个轮廓剖面，其为通过风扇叶片的圆柱形剖面。位于叶轮的圆柱形的包络面中的径向最外部的轮廓剖面相对于相邻的轮廓剖面的错位大于该相邻的轮廓剖面相对于其相邻的轮廓剖面的错位。风扇叶片也可以在径向的外边缘上设有至少一个伸出的流动元件，其轴向高度在风扇叶片的前缘和后缘的区域内具有最大值。叶轮在结构简单的构造的情况下在风机运行时具有高的低噪声性。

Description

用于风机的叶轮
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1和/或12的前序部分所述的用于风机的叶轮。
背景技术
已知风机和叶轮(DE202004005548U1)，其中从叶轮的毂伸出风扇叶片，其是螺旋形的并且在径向外端部上设有流动元件。风扇叶片大致具有飞机机翼的横截面形状。在该风扇叶片的外边缘上的流动元件具有类似的走向。由此流动元件的外边缘大致平行于所属的风扇叶片的横截面上侧和下侧。在风扇叶片的前缘和后缘的区域内流动元件的轴向高度减小直至近乎为0。通过这样的构造应当至少减小在叶轮或风机运行时的噪声发展。流动元件提供了对于泄漏气流而言提高的阻力，该泄漏气流围绕风扇叶片的径向的外边缘从压力侧朝向抽吸侧延伸。
发明内容
本发明目的在于，如此构成上述类型的叶轮，使得在简单构造的同时达到运行中的高的低噪声特性。
上述目的在同类型的叶轮中根据本发明利用权利要求1或12的特征部分的特征解决。
在根据权利要求1的本发明的叶轮中，风扇叶片在其径向长度上具有至少类似的多个轮廓剖面，其为在通过风扇叶片的圆柱形剖面中观察的轮廓剖面。位于叶轮的圆柱形的包络面中的径向最外部的轮廓剖面相对于相邻的轮廓剖面错位布置。该错位大于该相邻的轮廓剖面相对于其相邻的轮廓剖面的错位。通过这种方式，风扇叶片如此构成，使得从叶轮的毂出发的风扇叶片在其径向长度上具有轮廓剖面，这些轮廓剖面至少在该径向长度的一部分上彼此相对错位。在此范围内在各单个轮廓剖面之间的错位是近乎相同的。然而，径向最外部的轮廓剖面以一个尺寸错位，其大于、优选以多倍大于在风扇叶片的所述的径向的剩余区域内的轮廓剖面的错位。通过这种方式，风扇叶片能够以结构上简单的方式如此成型，使得空气能够基本上无阻碍地在所述径向外部的轮廓剖面旁边流过并且由此达到噪声减小。在风扇叶片的径向的外边缘上的轮廓剖面移位能够以简单的方式通过风扇叶片的上述造型达到。在此风扇叶片如此构造，使得它在其径向长度上具有多个几乎类似的轮廓剖面。风扇叶片的各横截面形状因此类似地构成，使得径向最外部的轮廓剖面的横截面形状不显著区别于沿着风扇叶片的其它的轮廓剖面的横截面形状。由于根据本发明的构成，风扇叶片可以非常简单地构成，因为风扇叶片的轮廓剖面仅仅被错位，其中这种错位可以平移地和/或旋转地实现。轮廓剖面的这种平移的和/或旋转的移位允许简单计算和设计风扇叶片，其通过这种方式能够与规定的应用情况适配。
有利地，以至少几乎相同的间距跟随所述最外部的轮廓剖面的轮廓剖面至少相互之间分别具有一个错位，其小于在所述最外部的轮廓剖面和与该最外部的轮廓剖面相邻的轮廓剖面之间的错位。
有利地，(通过风扇叶片的)各轮廓剖面的间距大于风扇叶片的径向外部的端部区域的通过所述最外部的轮廓剖面的错位构成的径向宽度。该端部区域由于该较大的错位也与风扇叶片的其余部分相比具有较大的斜度，在所述其余部分中设置其它的轮廓剖面、特别是与所述最外部的轮廓剖面相邻的轮廓剖面。
根据本发明的根据权利要求12的叶轮的特征在于，流动元件的轴向高度在风扇叶片的前缘和后缘的区域内具有最大值。有利地，流动元件的该高度朝向风扇叶片的中心减小。由于流动元件的这种构造，在应用叶轮时显著减小噪声并且实现空气从压力侧向抽吸侧的最佳的无阻碍的通流，由此有利于减小噪声。
在一个有利的构造中，流动元件的轴向高度与风扇叶片的轴向厚度的比例从最大值出发朝向风扇叶片的中心减小。流动元件的该高度可以在位于风扇叶片的前缘和后缘之间的区域内减小为0。
本发明的其它特征由其它的权利要求、说明书和附图得出。
附图说明
本发明借助于多个在附图中示出的实施例进行详细阐述。附图示出：
图1：包含根据本发明的叶轮的风机的一部分的透视图；
图2：根据图1的风机的一部分的放大视图；
图3：根据本发明的叶轮的风扇叶片的径向外部区域的透视图；
图4：根据图3的风扇叶片的俯视图；
图5：在一个图表中示出风扇叶片以及设置在风扇叶片的径向外端部上的流动元件的横截面走向以及流动元件的在风机的轴向方向上测量的高度与叶片厚度的比例；
图6：根据本发明的叶轮的风扇叶片上的流动分布的剖视图；
图7：根据本发明的具有多个剖面的风扇叶片的第二实施方式的透视图；
图8：根据图7的风扇叶片剖面与叶轮的圆柱形的包络面，以用于阐述径向外部的风扇叶片剖面的移位；
图9：根据图7的风扇叶片的前缘和后缘和通过外部的风扇叶片剖面的移位构成的端部区域的透视图；
图10：根据图3的风扇叶片的透视图；
图11:根据图10的风扇叶片的多个剖面。
具体实施方式
风机具有一个壳体1，其具有一个圆柱形的罩壳2，该罩壳包围一个输送通道3。在输送通道3中存在一个叶轮4，叶轮毂5以已知的方式可旋转地支承。叶轮4在箭头方向6上逆时针地借助于驱动装置4被可旋转地驱动。
从毂5例如伸出六个风扇叶片7，它们一直延伸至靠近罩壳2。如图6所示，空气在风扇叶片7的径向外边缘和罩壳2的内侧之间从压力侧9基本上无干扰地朝向叶轮4的抽吸侧8流动。
为了在风机运行时噪声发展处在一个对于人耳舒适的频谱中，有利的是，风扇叶片7沿着毂5的圆周不均匀地分布。
当然叶轮4也可以如此构成，使得风扇叶片7沿着毂5的圆周均匀分布地设置。
风扇叶片7分别具有一个在旋转方向6上位于前面的前缘10以及一个在旋转方向6上位于后面的后缘11。前缘10在叶轮4的轴向方向上看构成为镰刀形的，即它具有凹入的走向。前缘10从毂5出发一直延伸至外边缘12，该外边缘在叶轮4的圆周方向上延伸。外边缘12与壳体罩壳2具有径向间距13(图6)。该间距如此选择，使得泄漏气流尽可能小并且出现较小的噪声发展。
有利地，区域14(图2)(在该区域上前缘10与外边缘12相交)在叶轮4的旋转方向6上与前缘10的与毂罩壳相邻的区域相比更加位于前面。如果一个径向线穿过叶轮4的轴和穿过该角部区域14，那么在轴向方向上看前缘10的与毂罩壳相邻的区域在旋转方向上落在该径向线后面。通过这样的风扇叶片7的构造，在风机运行时噪声减小并且改善了撕裂特性。
风扇叶片7的后缘11至少在其长度的一部分上凸形延伸。这种凸形延伸能够从毂5一直到风扇叶片的外边缘12。然而也可能的是，这种凸形延伸仅仅在风扇叶片7的后缘11的部分长度上设置。从而例如这种凸形延伸可以仅仅设置在后缘11的与外边缘12相邻的区域中。
在所示的实施例中后缘11在其长度的一部分上设有齿15，这些齿分别朝向其自由端部逐渐缩小。齿15可以具有相同的轮廓形状。在一个优选的实施方式中齿15如此构成，使得其端部(其有利地以尖端收尾)一直伸到凸形延伸的包络线16(图4和7)。这种包络线16可以有利地构成后缘11的非齿状的区域的延长线。
齿15也可以沿着后缘11具有不同的轮廓形状和/或不同的长度。通过相应选择齿15的构造，使得风机的噪声发展与相应的应用情况最佳地适配。
风扇叶片7构成为螺旋形的叶片。
在根据图1至6的实施例中，每个风扇叶片7在径向外端部12上设有一个流动元件17，该流动元件有利地在位于前缘10和后缘11之间的外边缘12的整个长度上延伸。流动元件在外边缘12上朝向风扇叶片7的抽吸侧8延伸。然而也可能的是，流动元件17不仅朝向抽吸侧8而且朝向压力侧9延伸。同样可能的是，流动元件17仅仅朝向压力侧9伸出。
流动元件17有利地与风扇叶片7构成为一体的，然而原则上也可以是与风扇叶片分离的构件，其以合适的方式固定在风扇叶片上。
流动元件17在风扇叶片7的前缘和后缘10、11的区域中分别具有其最大的高度h，这是在叶轮4的轴向方向18上测量的(图5)。在图5中示出流动元件17以及所属的风扇叶片7的在流动元件17的高度上的轮廓。流动元件17的轴向高度h从前缘10或后缘11出发分别减小，直至流动元件17在位于前缘和后缘10、11之间的区域内具有的高度为0或近似为0。该区域可以位于风扇叶片7的一半宽度处。该风扇叶片7在流动元件17的区域内具有轴向厚度d。在其余的区域中风扇叶片7可以具有不同的轴向厚度。
流动元件17的轴向高度h以及风扇叶片7的轴向厚度d彼此如此协调，使得比例h/d从前缘10以及后缘11出发减小，如图5中的虚线19所示。在流动元件17的轴向高度h近似为0的区域中，该比例h/d最小。
根据应用情况，可以如此构成流动元件17，使得它的最小轴向高度不是处在风扇叶片7的一半宽度处。重要的是，所规定的比例h/d从前缘10或后缘11出发减小。通过这样的具有流动元件的风扇叶片的构造，在应用风机时得到明显的噪声减小。
如图5所示，风扇叶片7具有一个飞机机翼轮廓形状。风扇叶片7在前缘10的区域内是倒圆的，而它在后缘11的区域中大致以尖端收尾。在位于两个边缘10、11之间的区域中风扇叶片7也可以具有大致恒定的横截面厚度。
在风扇叶片7和流动元件17的优选一体的构造中，风扇叶片7在压力侧9具有一个在从风扇叶片7至流动元件17的过渡处的、大的入口区域20(图6)，其优选具有一个大的半径27。这明显有助于实现风机的噪声小的运行方式。
流动元件17如此构成，使得它的轴向延伸长度从风扇叶片7的前缘10出发在一个非常短的区域上非常剧烈地增大，直至流动元件在与前缘10的较小间距处具有其最大的轴向高度h。类似地，流动元件17的轴向高度h从风扇叶片7的后缘11出发在一个非常短的区域上非常剧烈地增大，直至流动元件在与后缘11的较小间距处具有其最大的轴向高度h，该高度朝向风扇叶片7的中心减小。由于这种构造，流动元件17与在流动元件17区域内的风扇叶片7相比具有完全不同的走向。
图7至11示出了螺旋形的风扇叶片7，其替代流动元件17在径向外部区域内具有这样的构造，使得它尽管缺少流动元件17仍然与具有流动元件的风扇叶片具有相同的功能。这通过风扇叶片的特殊构造获得，这在下面详细阐述。
如图7和8所示，风扇叶片7在其径向长度上具有隔开相同间距的各轮廓剖面24.1至24.7，它们具有类似的横截面构造。如在之前的实施例中，风扇叶片7具有飞机机翼轮廓形状，其中风扇叶片7在前缘10的区域内是倒圆的并且在后缘11的区域内构成为大致以尖端收尾的。
风扇叶片7的指向壳体罩壳2的外壁12如此成型，使得径向外部的轮廓剖面朝向抽吸侧8移位。在图7中给出沿着风扇叶片7长度的各个不同的轮廓剖面21、21.1至21.7。这些轮廓剖面是通过风扇叶片7的圆柱形剖面。轮廓剖面21.1至21.7在风扇叶片7的径向方向上以相同的间距设置。轮廓剖面21.7(图7)设置在叶轮4的毂5上。可以看到，所有的轮廓剖面21.1至21.7具有类似的横截面形状，在该实施例中具有飞机机翼轮廓形状。从内侧的轮廓剖面21.7出发且在风扇叶片7的径向方向上观察，这些轮廓剖面错位地布置。
在图8中示出这种情况，各轮廓剖面直至叶轮4的圆柱形的包络面22的错位以通常的方式继续。而后在包络面22中的径向最外部的轮廓剖面占据这样的位置，其在图8中通过虚线21.1示出。在当前的实施例中然而该径向最外部的轮廓剖面21朝向抽吸侧8如此错位布置，使得轮廓剖面21相对于相邻的轮廓剖面21.2具有相对大的错位。这种在径向最外部的轮廓剖面21和相邻的轮廓剖面21.2之间的错位大于在轮廓剖面21.2和与该轮廓剖面相邻的轮廓剖面21.3之间的错位。基于这种明显的在径向最外部的轮廓剖面21和相邻的轮廓剖面21.1之间的错位，形成一个径向外部的端部区域20(图9)，其与风扇叶片的其余部分相比具有明显较大的斜度，轮廓剖面21.2至21.7位于所述其余部分中。
轮廓剖面如此布置，使得各轮廓剖面彼此之间的间距大于通过最外部的轮廓剖面21的错位构成的径向外部的端部区域20的宽度25(图9)。因为在径向最外部的轮廓剖面21和相邻的轮廓剖面21.2之间的错位大于、优选明显大于在轮廓剖面21.2和21.3之间的错位，所以径向外部的端部区域20与风扇叶片7的其余部分相比具有明显较大的斜度，轮廓剖面21.1至21.7在所述其余部分中。
原则上足够的是，仅仅最外部的轮廓剖面21相对于相邻的(各)轮廓剖面朝向抽吸侧8移位。
基于(各)轮廓剖面的错位形成的径向的端部区域20(图9)产生一个与之前的实施例的流动元件17相对应的功能，其单通过轮廓剖面移位得到。
在该实施例中轮廓剖面21至21.7具有类似的横截面构成。径向外部的轮廓剖面21可以具有与剩余的轮廓剖面21.2至21.6不同的轮廓剖面形状。因此可以通过影响相应的轮廓剖面的相互位置使得风扇叶片7最佳地与要求的应用情况适配且在工作效率和/或低噪声方面进行优化。
在所描述的和示出的实施例中，实现轮廓剖面朝向抽吸侧8的移位。这种移位然而也可以设置成朝向压力侧9方向。
此外，风扇叶片7如之前的实施方式构成为相同的。
为了在位于流动元件17或端部区域20与壳体罩壳2的内侧之间的区域内的尽可能无阻碍的间隙流动24，流动元件17或端部区域20在叶轮4的轴向方向上看(图4)具有大的曲率半径27。
最佳的间隙流动24由此得到支持，即，在流动元件17或端部区域20与壳体罩壳2之间的流动间隙26(图6)从压力侧9出发朝向抽吸侧8逐渐缩小。流动间隙26构成为喷嘴形状的，这有助于空气无阻碍地流过流动间隙26以减小噪音。
借助于附图7至11描述的风扇叶片7的轮廓剖面的移位在所示出的实施例中是平移且旋转的。在图11中各个不同的轮廓剖面被投射在附图平面中。由图11得到，轮廓剖面不仅平移地且也彼此相对旋转地错位。可以看到，径向内部的轮廓剖面21.7至21.5与径向外部的轮廓剖面21至21.4相比较陡地延伸。由图11此外得到，通过在风扇叶片7的径向长度上的轮廓剖面的移位，风扇叶片的形状可以通过设计师非常简单地确定并且与应用情况适配。

Claims (27)

1.用于风机的叶轮，该叶轮围绕一个中心轴线可旋转地支承并且包含一个毂(5)，风扇叶片(7)设置在该毂上，其特征在于，风扇叶片(7)在横截面中具有飞机机翼轮廓形状，风扇叶片(7)在其径向长度上具有至少类似的多个轮廓剖面(21至21.7)，轮廓剖面(21至21.7)是通过风扇叶片(7)的圆柱形剖面，圆柱形剖面的轴线是叶轮(4)的旋转轴线，并且径向最外部的轮廓剖面(21)位于叶轮(4)的圆柱形的包络面(22)中，圆柱形的包络面(22)的轴线是叶轮(4)的旋转轴线，径向最外部的轮廓剖面(21)相对于相邻的轮廓剖面(21.2)具有错位(23)，该错位(23)大于该相邻的轮廓剖面(21.2)相对于其相邻的轮廓剖面(21.3)的错位。
2.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，以几乎相同的间距跟随所述最外部的轮廓剖面(21)的轮廓剖面(21.2至21.7)至少部分地相互之间分别具有一个错位，其小于在所述最外部的轮廓剖面(21)和与该最外部的轮廓剖面相邻的轮廓剖面(21.2)之间的错位。
3.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，各轮廓剖面(21至21.7)的间距大于通过所述最外部的轮廓剖面(21)的错位构成的端部区域(20)的在径向方向上测量的宽度(25)，该端部区域与风扇叶片(7)的其余部分相比具有较大的斜度。
4.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，至少风扇叶片(7)的所述径向最外部的轮廓剖面(21)相对于相邻的各轮廓剖面(21.2至21.7)平移地和/或旋转地错位。
5.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，所述径向最外部的轮廓剖面(21)与其余的轮廓剖面(21.1至21.7)具有不同的轮廓形状。
6.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的前缘(10)在其长度上至少部分构成为凹入的。
7.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的后缘(11)在其长度上至少部分构成为凸出的。
8.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的后缘(11)至少在其部分长度上设有齿(15)。
9.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，在风扇叶片的前缘(10)和径向的外边缘(12)之间的过渡区域(14)在风扇叶片(7)的旋转方向(6)上相对于前缘(10)的朝向毂(5)的过渡区域突出。
10.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)构成为螺旋形的叶片。
11.如上述权利要求1至3之一项所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)构成为拱形的。
12.用于风机的叶轮，其包含一个毂，从该毂伸出风扇叶片，所述风扇叶片在径向的外边缘上设有至少一个伸出的流动元件，其特征在于，流动元件(17)的轴向高度(h)在风扇叶片(7)的前缘(10)和后缘(11)的区域内具有最大值。
13.如权利要求12所述的叶轮，其特征在于，流动元件(17)与包围叶轮(4)的壁(2)一起构成喷嘴形状的流动间隙(26)，该流动间隙将叶轮(4)的压力侧(9)与抽吸侧(8)连通并且空气基本上无阻碍地流过该流动间隙。
14.如权利要求12或13所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的前缘(10)在其长度上至少部分构成为凹入的。
15.如权利要求12或13所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的后缘(11)在其长度上至少部分构成为凸出的。
16.如权利要求12或13所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的后缘(11)至少在其部分长度上设有齿(15)。
17.如权利要求12或13所述的叶轮，其特征在于，在风扇叶片(7)的前缘(10)和径向的外边缘(12)之间的过渡区域(14)在旋转方向(6)上相对于在前缘(10)和毂(5)之间的过渡区域突出。
18.如权利要求12或13所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)构成为螺旋形的。
19.如权利要求12或13所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)构成为拱形的。
20.用于风机的叶轮，其包含一个毂，从该毂伸出风扇叶片，所述风扇叶片在径向的外边缘上设有至少一个伸出的流动元件，其特征在于，流动元件(17)的轴向高度(h)与风扇叶片(7)在流动元件(17)的区域内的轴向厚度的比例从风扇叶片(7)的前缘(10)和/或后缘(11)出发减小。
21.如权利要求20所述的叶轮，其特征在于，该叶轮是如上述权利要求12至19之一项所述的叶轮。
22.如权利要求20或21所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的前缘(10)在其长度上至少部分构成为凹入的。
23.如权利要求20或21所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的后缘(11)在其长度上至少部分构成为凸出的。
24.如权利要求20或21所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)的后缘(11)至少在其部分长度上设有齿(15)。
25.如权利要求20或21所述的叶轮，其特征在于，在风扇叶片(7)的前缘(10)和径向的外边缘(12)之间的过渡区域(14)在旋转方向(6)上相对于在前缘(10)和毂(5)之间的过渡区域突出。
26.如权利要求20或21所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)构成为螺旋形的。
27.如权利要求20或21所述的叶轮，其特征在于，风扇叶片(7)构成为拱形的。
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