CN112840128B - 具有经优化的斜流式叶轮的斜流式通风机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种斜流式通风机，包括电动马达(10)和可由所述电动马达绕旋转轴(RA)驱动的斜流式叶轮(12)，其中，所述斜流式叶轮(12)限定空气入口(30)和空气出口(31)，并且具有轮毂(35)以及从所述轮毂沿径向向外延伸的、沿周向分布的叶轮叶片(121)，所述叶轮叶片被挡圈(122)从径向外侧包围，其中，所述挡圈(122)相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αD从所述空气入口(30)向所述空气出口(31)变大，并且所述轮毂(35)相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αN从所述空气入口(30)向所述空气出口(31)变小。

Description

具有经优化的斜流式叶轮的斜流式通风机

技术领域

本发明涉及一种具有经优化的斜流式叶轮以提升效率的斜流式通风机。

背景技术

一般而言，斜流式通风机及其应用在现有技术中是已知的，例如由DE 10 2014210 373 A1揭露。

斜流式通风机应用于在背压较大且安装空间较小的情况下对空气性能(Luftleistung)有高要求的应用领域，例如冷却技术或抽油烟机。在斜流式通风机中，轴向居中布置的马达的马达直径与结构空间相比是大的，并且轮毂径向扩展，这些都使得排气口处的排气面积相对较小，如此一来，流动时的高动压力会导致斜流式通风机的出口处产生很高的出口损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向出流的斜流式通风机，与相同尺寸的轴流式通风机相比，这种斜流式通风机能够在提升效率的同时产生更高压力。

这个目的通过根据本发明所述的特征组合而达成。

根据本发明，提出一种斜流式通风机，具有电动马达和可由电动马达绕旋转轴驱动的斜流式叶轮，其中，斜流式叶轮限定空气入口和空气出口，并且具有轮毂以及从轮毂沿径向向外延伸的、沿周向分布的叶轮叶片，叶轮叶片被挡圈从径向外侧包围。其中如下设置：挡圈相对于旋转轴所形成的流动角度从空气入口向空气出口变大，轮毂相对于旋转轴所形成的流动角度从空气入口向空气出口变小。

在斜流式通风机中，叶轮叶片区域是可通流区段。沿着由挡圈和轮毂所形成的径向外侧壁段和径向内侧壁段的流动的质量就压力产生、抛射距离和斜流式通风机的效率而言是一个重要方面。本发明相应地通过增大挡圈处的流动角度以及减小轮毂处的流动角度来调整波轮(Schleuderrad)和轮毂处的几何形状，以便在这方面获得改善了的值。总是以旋转轴为基准点，其中，流动角度朝旋转轴方向从0°值(0°对应平行于旋转轴的轴向平面)开始上升。

在进一步方案中，针对所述斜流式通风机专门为斜流式叶轮的径向外侧区域处的流动角度设置有利的角度范围，其中，挡圈在空气入口处相对于旋转轴所形成的流动角度αD1确定为处于0°≤αD1≤12°的角度范围，并且，挡圈在空气出口处相对于旋转轴所形成的流动角度αD2确定为处于10°≤αD2≤30°、优选15°≤αD2≤20°的范围。

此外揭示以下角度范围以作为与绝对值无关的有利变体：流动角度之差αD2-αD1确定为处于2°≤αD2-αD1≤20°的取值范围。

关于轮毂上的径向内侧区域，对所述斜流式通风机有利的是：轮毂在空气入口处相对于旋转轴所形成的流动角度αN从空气入口到空气出口确定为处于20°≤αDN1≤55°的角度范围，并且，轮毂在空气出口处相对于旋转轴所形成的流动角度αN2确定为处于0°≤αDN2≤15°的角度范围。

此外，所述斜流式通风机的以下实施是有利的：流动角度αD和αN在挡圈和轮毂的持续不断的延伸中发生变化，也就是说，挡圈和轮毂的延伸从径向剖面看是持续不断的。

所述斜流式通风机的一个有利改进方案进一步提出：叶轮叶片的平均安装角度通过叶轮叶片各自的轴向延伸而在叶轮叶片的邻接挡圈的径向外侧区段中减小5°至15°的角度范围。角度减小的方向是向外。叶轮叶片的安装角度在技术上是已知的，限定了叶轮叶片相对于垂直于旋转轴的轴向平面的迎角。

径向外侧区段优选位于叶轮叶片的径向延伸的75％与100％之间的区域内，其中，径向延伸的0％被规定在轮毂处，并且径向延伸的100％被规定在挡圈处。

叶轮叶片具有朝向空气入口的叶片前缘和朝向空气出口的叶片后缘。其中，流体技术上有利的是：至少叶片后缘以轴向俯视角度看呈S形延伸。进一步有利的是：S形延伸中的弧的拐点(也就是弧向发生变化的点)位于叶轮叶片的径向延伸的50％与90％之间的区域内，特别是位于70％-90％处。这里也仍然是：径向延伸的0％被规定在轮毂处，并且径向延伸的100％被规定在挡圈处。

此外，对所述斜流式通风机有利的是：叶轮叶片的朝向空气出口的叶片前缘在其整个径向延伸上均呈弧形延伸。

此外，在所述斜流式通风机的斜流式叶轮的几何形状方面，对效率有正面影响的是：斜流式叶轮具有最大叶轮直径Da以及空气入口处的进气直径Ds，其中，进气直径Ds与叶轮直径Da的比例确定为0.8≤Ds/Da≤0.95，优选0.9≤Ds/Da≤0.94。

此外，所述斜流式通风机的以下实施在流体技术上是有利的：叶轮叶片具有平均轴向叶片延伸La，其与斜流式叶轮的最大叶轮直径Da的比例为0.05≤La/Da≤0.25，优选0.09≤La/Da≤0.18。

所述斜流式通风机的进一步方案如下设置：电动马达在轴中央区域内形成轮毂的通流轮廓。为此如下设置：轮毂具有轴中央空隙，电动马达沿轴向延伸穿过空隙并且因此形成朝向空气入口的进气面。“轴中央”始终定义的是布置在旋转轴上。

在一个实施例中，所述斜流式通风机的特征进一步在于，轮毂形成马达容置部，并且在朝向空气出口的一侧，在马达容置部上设有数个开口，这些开口提供从空气出口侧到空气入口侧的轴向通流连接。如此一来，斜流式叶轮在空气入口处吸入并且在空气出口处吹出的空气的一部分就可以通过轮毂上的开口而回流并且改善轮毂上的流体施加。此外，该回流用作沿着电动马达的冷却流。

为了进一步改善轴向出流，所述斜流式通风机在一个实施中包括以轴向流动方向看布置在斜流式叶轮之后的出口导流装置，该出口导流装置将斜流式叶轮所产生的空气流动均匀化。为此，出口导流装置可以具有例如数个沿周向分布的导向叶片。在进一步方案中，出口导流装置具有覆盖斜流式通风机的排气区段的保护栅。

附图说明

下面参照附图并结合本发明的优选实施予以详细说明。其中：

图1为根据本发明的斜流式通风机的实施例透视图；

图2为图1中的斜流式通风机的径向剖面图；

图3为图2中的斜流式通风机的包括进一步说明的径向剖面图；

图4为图1中的斜流式通风机的轴向背视图；

图5为图1中的斜流式通风机的轴向俯视图。

具体实施方式

图1至图5以数个视图示出斜流式通风机1的实施例。在图示实施中，斜流式通风机1包括形成为外转子马达的电动马达10以及斜流式叶轮12，斜流式叶轮具有从围绕旋转轴RA延伸的轮毂35沿径向向外延伸的、沿周向分布的叶轮叶片121，这些叶轮叶片被挡圈122从径向外侧包围。

斜流式叶轮12在轮毂35与挡圈122的内壁之间具有流道，斜流式叶轮12将空气从空气入口30经该流道输送至空气出口31。流道的径向内壁由轮毂35的侧面限定，径向外壁由挡圈122的内壁限定。在图示实施中，挡圈122在空气入口30处相对于旋转轴RA所形成的流动角度αD1确定为10°，挡圈122在空气出口处相对于旋转轴RA所形成的流动角度αD2确定为18°，因此角度差为8°。轮毂35的侧面在空气入口30处相对于旋转轴RA所形成的流动角度αN1为40°，轮毂35的侧面在空气出口31处相对于旋转轴RA所形成的流动角度为2°，因此角度差的值为38°。挡圈122和轮毂35的侧面均在形成流道的区域中持续不断地延伸。

轮毂35具有包含马达容置部29的轴中央空隙79。电动马达10沿轴向穿过空隙79并且在进气侧形成进气面15。在马达容置部29区域内，在轮毂35上设有数个沿周向分布的开口85，流体的一部分透过这些开口沿着电动马达10被回输，并且接着被再度输送过流道。参考图1所示，在轮毂35的侧面的轴向最前缘上也设有数个沿周向分布的开口73，这些开口与空气出口31的区域处于通流连接。

此外，斜流式通风机1的挡圈122在空气入口30处形成两个沿轴向延伸的同轴环形唇130、131，这些环形唇在排气侧会合成某种盖板。

参考图1、图3和图4所示，叶轮叶片121的径向外缘区段123在径向延伸S的75％-100％的区域内采用特殊设计。在这个外缘区段123中，叶轮叶片121的安装角度的值通过叶轮叶片各自的轴向延伸而比径向内侧区域平均小了大约10°。叶片前缘33呈不改向的连续弧形。叶片后缘32则呈S形延伸，其中如图4所示，两个异向弧形之间的拐点W位于径向延伸S的75％处。

图3示出最大叶轮直径Da和空气入口30处的进气直径Ds，在图示实施例中，二者的比例Ds/Da为0.91。这个比例可以可选地确定在0.9-0.94范围。此外，平均轴向叶片延伸La与最大叶轮直径Da的比例确定为La/Da＝0.15。这个比例可以可选地确定在0.09-0.18范围。

尽管图中未示出，但斜流式通风机1可进一步具有以轴向流动方向看布置在斜流式叶轮12之后的出口导流装置，该出口导流装置将斜流式叶轮12所产生的空气流动均匀化。

Claims (16)

1.一种斜流式通风机(1)，包括电动马达(10)和可由所述电动马达(10)绕旋转轴(RA)驱动的斜流式叶轮(12)，其中，

所述斜流式叶轮(12)限定空气入口(30)和空气出口(31)，并且具有轮毂(35)以及从所述轮毂沿径向向外延伸的、沿周向分布的叶轮叶片(121)，所述叶轮叶片被挡圈(122)从径向外侧包围，其中，

所述挡圈(122)相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αD从所述空气入口(30)向所述空气出口(31)变大，并且

所述轮毂(35)相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αN从所述空气入口(30)向所述空气出口(31)变小，

其中所述挡圈(122)在所述空气入口(30)处相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αD1确定为处于0°≤αD1≤12°的角度范围，并且，所述挡圈(122)在所述空气出口处相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αD2确定为处于10°≤αD2≤30°的范围，以及

其中所述轮毂(35)相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αN从所述空气入口(30)到所述空气出口(31)确定为处于20°≤αN1≤55°的角度范围，并且，所述轮毂(35)在所述空气出口(31)处相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度确定为处于0°≤αN2≤15°的角度范围，其中所述叶轮叶片(121)具有平均轴向叶片延伸La，其与所述斜流式叶轮的最大叶轮直径Da的比例为0.05≤La/Da≤0.25。

2.根据权利要求1所述的斜流式通风机，其中，

所述挡圈(122)在所述空气出口处相对于所述旋转轴(RA)所形成的流动角度αD2确定为处于15°≤αD2≤20°的范围。

3.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其中，

所述流动角度之差确定为处于2°≤αD2-αD1≤20°的取值范围。

4.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其中，所述流动角度αD和αN在所述挡圈(122)和所述轮毂的持续不断的延伸中发生变化。

5.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其中，所述叶轮叶片的安装角度通过所述叶轮叶片各自的轴向延伸而在所述叶轮叶片(121)的邻接所述挡圈(122)的径向外侧区段(123)中减小5°至15°的角度范围。

6.根据权利要求5所述的斜流式通风机，其中，

所述径向外侧区段(123)位于所述叶轮叶片(121)的径向延伸(S)的75％与100％之间的区域内，其中，所述径向延伸(S)的0％被规定在所述轮毂处，并且所述径向延伸的100％被规定在所述挡圈(122)处。

7.根据权利要求6所述的斜流式通风机，其中，

所述叶轮叶片(121)具有朝向所述空气入口(30)的叶片前缘(33)和朝向所述空气出口(31)的叶片后缘(32)，且其中，至少所述叶片后缘(32)以轴向俯视角度看呈S形延伸。

8.根据权利要求7所述的斜流式通风机，其中，

所述S形延伸中的弧的拐点(W)位于所述叶轮叶片(121)的径向延伸(S)的50％与90％之间的区域内，其中，所述径向延伸(S)的0％被规定在所述轮毂(35)处，并且所述径向延伸(S)的100％被规定在所述挡圈(122)处。

9.根据权利要求8所述的斜流式通风机，其中，

所述S形延伸中的弧的拐点(W)位于所述叶轮叶片(121)的径向延伸(S)的70％-90％处。

10.根据权利要求8所述的斜流式通风机，其中，

所述叶轮叶片(121)的朝向所述空气入口(30)的所述叶片前缘(33)呈弧形延伸。

11.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其特征在于，所述斜流式叶轮(12)具有最大叶轮直径Da以及所述空气入口(30)处的进气直径Ds，其中，所述进气直径Ds与所述叶轮直径Da的比例确定为0.8≤Ds/Da≤0.95。

12.根据权利要求11所述的斜流式通风机，其特征在于，所述进气直径Ds与所述叶轮直径Da的比例确定为0.9≤Ds/Da≤0.94。

13.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其特征在于，所述平均轴向叶片延伸La与所述斜流式叶轮的最大叶轮直径Da的比例为0.09≤La/Da≤0.18。

14.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其特征在于，所述轮毂(35)具有轴中央空隙(7)，所述电动马达(10)沿轴向延伸穿过所述空隙并且因此形成朝向所述空气入口(30)的进气面(15)。

15.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其特征在于，所述轮毂(35)形成马达容置部(29)，并且在朝向所述空气出口(31)的一侧，在所述马达容置部(29)上设有数个开口(85)，所述开口提供从所述空气出口(31)侧到所述空气入口(30)侧的轴向通流连接。

16.根据权利要求1或2所述的斜流式通风机，其特征在于，以轴向流动方向看，在所述斜流式叶轮(12)之后布置有出口导流装置，所述出口导流装置将所述斜流式叶轮(12)所产生的空气流动均匀化。