[发明专利]具有周向地隔开的楔块的轴流式风扇壳体设计

说明书

发明背景

本发明大体涉及轴流式风扇，且更具体地，涉及用于减小 其隙流损失并改进其操作稳定性的方法和装置。

轴流式风扇用于多种应用中，包括HVAC(供热通风与空调 工程)、制冷、汽车制造业、电力系统和航天。在这些应用的其中各种 应用中，性能、噪声等级、运行范围和紧凑性是重要的考虑因素。

由于风扇转子和壳体之间的间隙区中的回流，在轴流式风 扇中产生了重大的损失。转子可使用向外延伸而使得叶梢接近壳体的 传统叶片，或可使用包括附连到叶梢上的旋转护罩的叶片。在任何一 种情况下，回流都从转子的高压侧穿过隙距被推到吸入侧，导致性能 降低、噪声等级增大及稳定性与失速边界降低。

已经提出了多种设计，以通过减小或控制隙流来提高风扇 效率。这些设计大体包括阻断或减小间隔的大小。一种方法是使用梢 部密封结构，其中壳体中的沿周向延伸的凹槽围绕叶片的梢部，如美 国专利4,238,170中所显示和描述。在另一种方法中，轴流式风扇设 有具有钟形口的壳体，而且护罩形成为以便在钟形口和护罩之间产生 隔离气泡，以便限制循环流动，如转让给本发明的受让人的美国专利 7,086,825中所显示。

风扇稳定性受隙距内的旋转流的影响。这些流倾向于发展 成可导致强烈的通流振动和过量噪声的有组织的旋转单元。

已经提出了多种设计，以通过控制这些旋转流来提高风扇 稳定性。这些设计大体被归类为壳体处理，且通常包括延伸到壳体壁 中的凹槽或其它特征。

发明概述

简要地讲，根据本发明的一个方面，提供一种制造轴流风 扇组件以便减小间隙回流和相关联的涡流的量的方法，所述轴流式风 扇组件具有风扇转子和紧密地包围的壳体，所述方法包括：在所述壳 体中形成前向台阶；轴向地定位所述台阶以便包围所述风扇的叶梢； 在所述台阶的表面上形成多个周向地隔开的楔块；以及定位所述楔块 成使其较大的尺寸面向叶片旋转的方向，以便减小所述组件中的回流 涡流成分。

根据本发明的另一个方面，提供一种轴流式风扇装置，包 括：具有毂的风扇，所述毂带有从其延伸的多个叶片；紧密地包围所 述多个叶片且在其径向内表面中形成了前向台阶结构的壳体，所述前 向台阶结构轴向地设置在所述多个叶片的梢部周围；以及形成于所述 台阶结构的表面上的多个周向地隔开的楔块，其中所述楔块定位成使 其较大的尺寸面向风扇旋转的切向方向并且沿旋转的方向渐缩，以便 减小回流涡流。

根据本发明的又一个方面，可以具有或不具有旋转护罩的 方式来使用这种设计。在提供了护罩的情况下，护罩环绕楔块，以迫 使隙流通过楔块，且从而减小隙流。在无护罩的风扇中，叶梢前缘部 分地越过也用来减小涡流和隙流的楔块而延伸。在任何一种情况下， 目的都是要延迟旋转失速的开始。

根据本发明的另一个方面，提供了入口钟形口件来进一步 控制隙流。

在如以下所述的附图中描绘了一个优选实施例；然而，可 对其做出各种其它修改和备选构造，而不偏离本发明的精神和范围。

附图简述

图1A是根据本发明的一个实施例的轴流式风扇壳体的透 视图。

图1B是其一部分的放大图。

图1C是沿着图1A的线1C-1C观察到的截面图。

图1D是沿着图1A的线1D-1D观察到的截面图。

图1E是沿着图1A的线1E-1E观察到的截面图

图2A是本发明被结合在其中的风扇与定子组合的轴向剖 面图。

图2B和2C分别是楔块和它们影响气流的方式的局部正面 端视图和顶视图。

图3A是其在其中结合了有护罩的风扇的备选实施例。

图3B和3C分别是楔块以及它们影响气流的方式的局部前 视图和顶视图。

图3D是叶片护罩以及在其附近的气流模式的局部剖视图。

图4是其在其中结合了钟形口件的备选实施例。

图5是其在其中结合了有护罩的风扇和入口钟形口件两者 的备选实施例。

图6是受本发明影响的风扇稳定性性状的一个图形表示。

优选实施例的详细描述