[发明专利]具有圆形入口及非旋转对称的出口的通风机扩散器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于轴流式、径流式或斜流式通风机的扩散器，其具有用于气态介质的进气口和出气口，气态介质从进气口进入，沿着轴向指向的主流通方向流经被外壳包围的扩散器内腔到达出气口，其中，所述出气口的横截面大于进气口的横截面，扩散器内腔的横截面从进气口的横截面出发，扩大成出气口的横截面，而外壳则形成限定扩散器内腔外侧边界的外扩散器件。本发明还涉及用于扩散器的外扩散器件或内扩散器件以及包含通风机与此种扩散器的通风机装置。

背景技术

扩散器的原理及其与涡轮机连接在一起的应用方式在几十年前就已广为人知。在技术上，扩散器被用来将动能转变成压力能。为此需要使气流减速。通常，人们通过连续或不连续地扩大气流截面积的方式来达到使气流减速的目的，而扩大气流截面积在几何学上可以用不同的方式来实现。在制造通风机时，可以采用扩散器来减缓气流并且提升气压。因此从原理上看，扩散器是喷嘴的反转形式，与喷嘴相反，扩散器的出气口的截面积要比其进气口的截面积大，扩散器内腔的截面积从进气口的截面积开始，逐渐扩大成出气口的截面积。此种扩散器适用于亚音速下的气流。

扩散器与轴流式、斜流式或径流式通风机串接起来应用的优点在于，在所有通风机结构形式中，由于排出的体积流量分散而导致的损耗通常远大于其它损耗来源。一部分排出气流束(Strahl)的流动能量可被扩散器转变回静态压力，而静态压力的提高将导致效率提升。此外可以在获得相同的气流输出（Luftleistung）的情况下降低通风机转速，其意味着噪声的减小。

例如EP0581978A1就公开了一种前述类型的扩散器。该专利申请文件涉及一种用于轴向流过的涡轮机的多区扩散器，在该扩散器中，仅仅是出于使最后一排叶片的出口处的管道高度上的总压力分布趋于均等，设置了扩散器进口的倾角，这包括在涡轮机的套筒以及涡轮机气缸上的扩散器进口。此外在扩散器的减缓区之内设置有用来消除由涡流流体（drallbehafteten Stroemung）所产生的扭转的呈导流条状的设施，而导流环则将扩散器划分成多个通道。为在预先确定扩散器面积比（指扩散器出口处与进口处的过流截面之比），第一扩散器区的直径尽可能小，物理学上的压力回收尽可能多且排出气流不发生旋转的条件下，保持最小的扩散器的总长度，需要对扩散器的第一和第二扩散区进行专门的、差别化设计，但是这种设计的生产技术成本相当高。

在EP0581978A1记述的优选实施例中，公知的扩散器位于燃气涡轮机的一个与排出气流不发生接触的排气壳体中。气流的实际引导任务是由扩散器承担的，扩散器在其第一区被设计成排气壳体的附加件。为此，扩散器的外边界壁和内边界壁是通过导流条保持的。限定扩散器内腔横截面外侧的外边界壁构成扩散器的外壳体，限定扩散器内腔横截面内侧的内边界壁构成扩散器的内壳体。因此，扩散器可被理解成包含限定通流空间外侧的外扩散器件和限定通流空间内侧的内扩散器件。

发明内容

本发明的基本目的在于设计一种扩散器、一种用于扩散器的外扩散器件和/或内扩散器件以及公知类型的通风机装置，以便达到用较低的构造成本在效率及噪声方面改善轴流式、斜流式或径流式通风机的运行特性的目的。

根据本发明，这一目的是通过下述方式实现的：外扩散器件的横截面沿着主流通方向从进气口处的圆形横截面转变成出气口处的非圆形横截面。或者，对于这样的同类型扩散器，本发明的基本目的可通过如下方案来实现，在扩散器中，以公知方式额外地设置有一与外扩散器件共轴的内扩散器件，且该内扩散器件具有作为内壳用来限定扩散器内腔的内侧边界的壳体，所述内扩散器件在至少一个与主流通方向垂直的截面上具有一围绕风扇转轴的非圆形横截面。

根据本发明的重要方式，一方面可以设置用于轴流式、径流式或斜流式通风机的外扩散器件，所述外扩散器件的横截面尽可能地顺着主流通方向由圆形转变成非圆形，其中，具有任意形状的内扩散器件。另一方面也可以在扩散器中设置内扩散器件，所述内扩散器件至少在一截面处具有围绕风扇转轴的非圆形横截面，其中，具有任意形状的外扩散器。在这里，非圆形横截面尤其是指基本形状为多边形，特别是四边形的横截面。因此，本发明包括外扩散器件和/或内扩散器件的相应设计方案。