高效率軸流式風機的製作方法

2023-06-02 10:08:01 1

專利名稱:高效率軸流式風機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軸流式風機，具有在風機的旋轉平面傾斜的葉片。
根據本發明的風機可用於各種應用，例如，用於使空氣移動通過熱交換器或汽車發動機冷卻系統散熱器等。
根據本發明的風機應用的具體部分是空調系統，即用於車輛內部的加熱和/或空氣調節。
背景技術：
這種風機必須符合各種要求，包括低噪聲、高效率、緊湊尺寸、達到好的壓力值和流動速率值的能力。
同一申請人的專利EP-0533598提出了一種風機，具有在前緣和後緣由突出風機旋轉平面的兩圓弧的曲線界定的葉片。
根據所述專利構造的風機提供好的效率和低噪聲，但是具有關於達到高壓力值的限制，因為葉片是用中心線與葉片徑向延伸部相比相對短的輪廓製成的。
此外，根據上述專利構造的風機具有受限的軸向尺寸，但是相對大的直徑。
對於用於車輛內部加熱和/或空氣調節系統的換熱器單元，必須限制風機的總體尺寸，這意味著直徑必須受到限制，而需要好的空氣流動速率，具有高壓力和低噪音。
對於這些原因，在上述熱交換器單元中經常使用離心式風機，其可具有相對小的直徑，但是具有相當大的軸向尺寸。

發明內容本發明的一個目的是提供一種風機，其具有大致受限的尺寸，其可產生具有高壓和低噪聲值的良好空氣流率。
根據一個方面，一種權利要求
1描述的軸流式風機。
從屬權利要求
提到本發明優選的、有利的實施例。
本發明參照以下附圖進行更詳細地說明，其中示出了優選的、非限制性的實施例，其中-圖1示出了根據本發明風機的正視圖；-圖2示出了根據本發明風機的側視圖；-圖3示出了在前附圖示出的風機的立體圖；-圖4示出了在前附圖所示風機葉片的示意性正視圖；-圖4a示出了在前附圖所示風機葉片的示意性側視圖；-圖5示出了輪廓的剖視圖和相應的幾何特徵；-圖6示出了在各種風機直徑下幾個輪廓的剖視圖。
具體實施方式參照附圖，風機1在平面XY圍繞軸線2轉動，並包括具有中心O的中心轂3，多個葉片4連接到中心轂3上，葉片4在風機1的旋轉平面XY上彎曲。
葉片4具有底部5、端部6並由凹的前緣7和凸的後緣8界定。
為了實現關於效率、流動速率和空氣壓力的最好結果，風機1應當與旋轉方向V一致旋轉，如圖1和4所示，使得每個葉片4的端部6在底部5前面遇到氣流。
圖4示出了葉片4的幾何特徵的實例前緣7由兩圓弧段9、10，且後緣8由一圓弧段11界定。
在前緣7，標為R1的半徑是從一圓弧段變化到另一圓弧段的變化點。
根據圖4中的實例，葉片4在平面XY上突出的大致尺寸概括如下表1所示
表1-葉片4的尺寸
相對於直徑55mm的轂限定葉片4的大致幾何特徵，即葉片4具有底部5處的最小半徑Rmin＝27.5mm，和風機1的155mm的外部直徑，因此葉片4具有端部6處的最大半徑Rmax＝77.5mm；意味著葉片4具有50mm的徑向延伸。
考慮到葉片4具有最小半徑Rmin＝27.5mm和最大直徑Rmax＝77.5mm，前緣7在圓弧發生變化的地方具有半徑R1，相當於前緣(在底部5開始)的徑向延伸部、已經指出的為50mm的延伸部的42.6％。
靠近底部5的前緣7的部分9由具有半徑等於半徑Rmax的約76.6％的圓弧組成，靠近端部6的且前緣7的部分10由具有半徑等於葉片4的半徑Rmax的約35.5％的圓弧段組成。
關於後緣8，圓弧段11具有的半徑等於葉片4的半徑Rmax的約40.9％。
百分比尺寸概括如表2表2-百分比形式的葉片4尺寸
即使用關於這些百分比尺寸的值，也實現了關於流動速率、壓力和噪聲的令人滿意的結果。
尤其是，有可能對上述尺寸增或減10％的變化。
相對於尺寸的百分比範圍概括如表3
表3-葉片4邊緣百分比範圍
對於前緣7，在圓弧段變化區域，可能有適合的內圓角使得邊緣7是光滑且沒有尖角的。
關於葉片的寬度或角延伸，再參見圖4，葉片4在平面XY上突出使得在底部5處，有約41度的相對於風機1的中心O的由角B1表示的幅度，以及在端部6處，有約37度的相對於中心O的由角B2表示的幅度。同樣，用關於這些值的角B1、B2的值也獲得了關於流動速率、壓力和噪聲的令人滿意的結果。尤其是，有可能對這些指定角增或減10％的變化。角B1可從36.9變化到45.1度，而角B2可從33.3變化到40.7度。
一般而言，必須考慮到由於用來製造風機的塑料材料，必須考慮所有的尺寸和角度可變化指定值的增或減5％。例如考慮到角B1、B2的相應二等分線和風機1的旋轉方向V，端部6以約15.6度的角B3進一步領先底部5。
葉片4特徵的其它角是由兩緣7、8的相應切線和由相應的通過點S、T、N、M的線形成的角B4、B5、B6、B7(圖4)角B4和B5相應為26和59度，且角B6、B7相應為22和57度。
可有四到九個葉片4，且根據優選實施例，7個葉片4根據不同角度分開。
一個葉片和下一個葉片(考慮到例如相應的前緣7或後緣8)之間到中心O的角是51、106、157、204、259、311(度)。
使用這些角提供關於噪聲的好處，而風機1完全保持靜態和動態平衡。每個葉片4由從底部5開始到端部6逐步連接的一系列空氣動力學輪廓組成。
圖6示出了5個輪廓12-16，其涉及以沿著葉片4的徑向延伸部的各種間隔取得的相應部分。
輪廓12-16也由圖5中提供的用於輪廓之一、具體地例如輪廓12的示例的幾何特徵限定。
如圖5所示，每個輪廓12-16由沒有折曲點或尖角的光滑中心線L1和弦L2形成。
每個輪廓12-16還由與關於前緣和後緣的兩角BLE、BTE形成，所述角由它們在與前緣和與後緣交點處相應的到中心線L1的切線和通過相應交點垂直於XY平面的豎直線形成。
參照五個輪廓12-16，以下表4指出前緣的角BLE和後緣的角BTE，葉片4輪廓的中心線L1和弦L2的長度。
表4-徑向位置、前緣和後緣角、葉片4輪廓中心線和的弦的長度
應當注意，中心線L1具有風機1半徑的重要百分比的值，且其從轂處最小值增加到葉片頂端的最大值。同樣，用關於這些百分比尺寸的值，可實現好的結果。尤其是，有可能對上述尺寸增或減10％的變化。
相對於中心線長度的百分比範圍概括如下表4a表4a-徑向位置-葉片4輪廓的中心線長度的％範圍
應當注意，每個輪廓12-16的厚度根據翼形的典型形狀，初始時增加，並在中心線L1長度的約20％達到最大值S-MAX，並從那裡逐漸減小直到後緣8。
在百分數中，厚度S-MAX在半徑Rmax的2.81％和2.88％之間；輪廓的厚度關於中心線L1對稱分布。
輪廓12-16相對於葉片4的徑向延伸部的位置和相對於中心線L1根據它們的位置的厚度的相應值概括如下表5。
表5-葉片4輪廓的徑向位置和厚度傾向
以下表6概括了參照所示實施例對於每個輪廓12-16相對於中心線L1根據它們的位置的厚度傾向的實際mm值。
表6-以mm為單位的葉片4的輪廓12-16厚度傾向
較佳地，輪廓12-16由在前緣7側的橢圓形連接和在後緣8側的直段產生的一截斷界定。
圖4a是定點部分的示意性圖示，即在風機1的半徑方向延伸的側向部分，在葉片4處使得邊緣7和8的趨勢變得明顯。
以下表7概括了相對於垂直平面XY的軸線Z的位置mm值，並採用轂3的下部邊緣作為參考。
表7-葉片4輪廓12-16相對於頂點部分的傾向
該表顯示，每個葉片4在轂3處具有最大徑向尺寸，且為21.95mm，即是說，考慮到百分比，葉片4具有半徑Rmax的28.32％的最大軸向尺寸。因此，可看出葉片4在軸向相當地延伸且所述軸向尺寸幾乎是風機1最大半徑Rmax的三分之一。
下表概括了以mm表示的各輪廓12-16的軸向延伸值，作為風機1最大半徑的百分比值，並具有10％增減的百分比範圍。所述範圍內的軸向延伸值也提供令人滿意的結果。
表8葉片4輪廓12-16相對於頂點部分的百分比傾向
根據效率、流動速率和空氣壓力根據本發明的風機實現了最佳性能，具有非常緊湊的總體尺寸。
由於葉片的特殊設計，具有特別的氣體動力有效輪廓，噪聲水平也非常低。
所揭示的軸流式風機能夠與可比較性能的離心式風機相比具有顯著地更小的尺寸。
這些特徵在用於空氣調節系統等中尤其有利，其中降低了尺寸是非常重要的。
所述本發明可進行修改和改變而不因此偏離由權利要求
書限定的本發明概念的範圍。
權利要求
1.一種軸流式風機(1)，在平面(XY)上沿方向(V)圍繞軸線(2)旋轉，包括具有中心(0)和半徑Rmin的中心轂(3)，多個葉片(4)，每個葉片具有底部(5)和延伸到端部半徑(Rmax)的端部(6)，所述葉片(4)由凹的前緣(7)和凸的後緣(8)界定，並由相對於沿著葉片(4)的徑向延伸部的不同間距取得的相應截面的若干空氣動力學輪廓(12-16)形成，每個輪廓(12-16)由連續的而沒有折曲和尖頭的中心線(L1)形成，其特徵在於，每個輪廓(12-16)的中心線(L1)的長度由相對於所述風機(1)的最大半徑Rmax的百分比範圍限定，如下表所示
2.如權利要求
1所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，每個輪廓(12-16)由具有相對於風機(1)的最大半徑Rmax的百分比長度範圍的軸向延伸部形成，如下表所示
3.如權利要求
1或2所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述前緣(7)包括靠近底部(5)的、半徑落入端部半徑(Rmax)的68.9％到84.3％之間的第一圓弧段(9)，和靠近端部(6)的、半徑落入端部半徑(Rmax)的32％到39％之間的第二圓弧段(10)，以及在兩圓弧段(9、10)之間的變化處的半徑落入葉片(4)的延伸部(Rmax-Rmin)的38.3％到46.9％之間。
4.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述後緣(8)包括半徑落入端部半徑(Rmax)的36.8％到45％之間的圓弧段(11)。
5.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，前緣(7)包括靠近底部(5)的、半徑等於端部半徑(Rmax)的76.6％的第一圓弧段(9)，和靠近端部(6)的、半徑等於端部半徑(Rmax)的35.5％的第二圓弧段(10)，以及在兩圓弧段(9、10)之間的變化處的半徑(R1)相當於葉片(4)的延伸部(Rmax-Rmin)的42.6％。
6.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，後緣(8)包括半徑是端部半徑(Rmax)的40.9％的圓弧段(11)。
7.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出在底部(5)具有在36.9到45.1度之間的相對於中心(O)的用角(B1)表示的幅度。
8.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出在端部(6)具有在33.3到40.7度之間的相對於中心(O)的用角(B2)表示的幅度。
9.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出在底部(5)具有約41度的相對於中心(O)的用角(B1)表示的幅度。
10.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出在端部(6)具有約37度的相對於中心(O)的用角(B2)表示的幅度。
11.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，考慮到在所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出和風機(1)的旋轉方向(V)，所述端部(6)以約15.6度的相對於中心(O)的角(B3)進一步領先底部(5)。
12.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出形成了在所述後緣(8)和所述轂(3)之間的交點(M)，並具有26度的角(B4)，角(B4)由在點(M)處後緣(8)的相應切線和由從所述風機(1)的中心(O)發出並通過點(M)的相應線形成。
13.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出形成了在所述後緣(8)和所述端部(6)之間的交點(N)，並具有59度的角(B5)，角(B5)由在點(N)處後緣(8)的相應切線和由從所述風機(1)的中心(O)發出並通過點(N)的相應線形成。
14.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出形成了在所述前緣(7)和所述轂(3)之間的交點(S)，並具有22度的角(B6)，角(B6)由在點(S)處前緣(7)的相應切線和由從所述風機(1)的中心(O)發出並通過點(S)的相應線形成。
15.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出形成了在所述前緣(7)和所述端部(6)之間的交點(T)，並具有57度的角(B7)，角(B7)由在點(T)處前緣(7)的相應切線和由從所述風機(1)的中心(O)發出並通過點(T)的相應線形成。
16.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，每個輪廓(12-16)由與所述前緣和所述後緣關聯的兩個角(BLE、BTE)形成，所述角由在與前緣和與後緣交點處的中心線(L1)的相應的切線和通過相應交點垂直於平面(XY)的相應直線限定，並還具有以下特徵所述輪廓(12-12)的所述角(BLE、BTE)具有下表中所示的值
17.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，每個輪廓(12-16)由相對於垂直所述平面(XY)的軸線(Z)的位置的值(以mm為單位)限定，以所述轂(3)的下部邊緣為參考，如下表所示
18.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，每個輪廓(12-16)具有相對於中心線(L1)對稱設置的厚度S-MAX，並具有端部半徑Rmax的2.81％到2.88％之間範圍內的值。
19.如權利要求
18所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，所述輪廓(12-16)具有相對中心線(L1)對稱設置的厚度，且厚度趨勢是，初始時增加，中心線(L1)長度約20％時達到最大值S-MAX，並然後逐漸減小直到後緣(8)，且其中厚度趨勢由下表限定
20.如前述權利要求
任一項所述的軸流式風機(1)，其特徵在於，包括以不同角設置的七個葉片(4)；以度表示的所述角，在一個葉片(4)和下一個葉片(4)-考慮到例如相應的前緣(7)或後緣(8)-之間的所述角為以下數值51、106、157、204、259、311。
專利摘要
一種軸流式風機(1)，在平面(XY)圍繞軸線(2)旋轉，包括中心轂(3)，多個葉片(4)，葉片具有底部(5)和端部(6)，所述葉片(4)由凹的前緣(7)和凸的後緣(8)界定，前者在葉輪旋轉平面(XY)上的突出由兩圓弧段限定，後者在葉輪旋轉平面(XY)上的突出由一圓弧段限定；葉片(4)由在它們中心線方向相對延伸的具有空氣動力學輪廓的部分形成，提供了相對於風機總體尺寸的良好流動速率和空氣壓力。
文檔編號F04D29/38GK1993556SQ200580026419
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月25日
發明者A·斯帕吉艾瑞 申請人:斯佩爾汽車有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan