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CN102889244A - 最小声学冲击的入口冷却流 - Google Patents

最小声学冲击的入口冷却流 Download PDF

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CN102889244A CN2012102523885A CN201210252388A CN102889244A CN 102889244 A CN102889244 A CN 102889244A CN 2012102523885 A CN2012102523885 A CN 2012102523885A CN 201210252388 A CN201210252388 A CN 201210252388A CN 102889244 A CN102889244 A CN 102889244A
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Hamilton Sundstrand Corp
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Abstract

本发明涉及最小声学冲击的入口冷却流。机械系统的叶轮护罩具有双曲面形状，其在空气入口端处具有边沿。入口边沿的表面垂直于流向。多个狭槽围绕边沿对称布置，允许空气穿过该狭槽。多个实心区域沿介于相邻的狭槽之间的边沿的圆周延伸。围绕边沿布置的多个狭槽的角度之和与实心区域的角度之和的比率介于3:1与11:1之间。

Description

最小声学冲击的入口冷却流
背景技术
入口护罩可以用于将流体（通常为空气）流引导至叶轮。叶轮可以由电机械马达驱动，或者由外部系统（轴驱动的）驱动。前述机器的目的可以在于将压缩空气提供给空调系统等。叶轮入口护罩可以对流向叶轮的流动进行造形。
发明内容
根据此处示出的实施例，机械系统的叶轮护罩具有双曲面形状，其在空气入口端处具有边沿。入口边沿的表面垂直于流向。多个狭槽围绕边沿对称布置，允许空气穿过该狭槽。多个实心区域沿介于相邻的狭槽之间的边沿的圆周延伸。围绕边沿布置的多个狭槽的角度之和与实心区域的角度之和的比率介于3:1与11:1之间。
根据此处示出的进一步实施例，机械系统的叶轮护罩具有双曲面形状，其在空气入口端处具有边沿。入口边沿的表面垂直于流向。十五个狭槽围绕边沿对称布置，允许空气穿过该狭槽。十五个实心区域沿介于相邻的狭槽之间的边沿的圆周延伸。围绕边沿布置的十五个狭槽的角度之和与十五个实心区域的角度之和的比率介于3:1与11:1之间。
根据此处示出的进一步实施例，使用机械系统护罩的方法包括以下步骤，提供具有带有入口边沿的双曲面形状的叶轮护罩，提供围绕边沿对称布置的多个狭槽，并且提供多个实心区域，每个实心区域沿介于相邻的狭槽之间的边沿的圆周延伸，其中，围绕边沿布置的十五个狭槽的角度之和与十五个实心区域的角度之和的比率介于3:1与11:1之间；提供穿过狭槽的空气以引入进入护罩的流。
从下面的说明与附图中，可以最佳的理解本公开的这些与其他特征，以下是简要说明。
附图说明
图1为此处描述的叶轮护罩的实施例的侧透视图。
图1A为沿线A-A的图1的叶轮护罩的前视图。
图2为现有技术中叶轮护罩的前视图。
图3为图1的护罩与现有技术的护罩之间分贝-频率关系的曲线图。
具体实施方式
现参照图1与1A，描述了护罩10，其可以是叶轮的入口护罩。入口护罩10将空气B引导至叶轮15。将叶轮15连接至可以从外部驱动的轴25，或连接至电马达系统30的旋转元件或其他附件。将电子元件35安装在入口护罩10的外侧，并且需要冷却。尽管示出了电子盒35，但需要冷却的其他元件也在本文的预期内。限定间隙40位于叶轮15的下游。空气B的一部分在叶轮15下游离开主气流，并且穿过电子元件35。
入口护罩10具有带有双曲面形状的主体65以及具有横向地从其延伸的入口边沿70，其包括围绕入口边沿70对称分布的15个弧形狭槽75。由20°±2°的弧限定出每个弧形狭槽75，该弧从穿过系统的入口护罩10、叶轮15与排气装置20的轴线77延伸。每个弧形狭槽75之间的实心部分80由4°±2°的弧限定出。每个弧形狭槽75从大约4英寸（或10.2厘米）的半径R1延伸，并且大约为0.125英寸（或0.318厘米）深。入口边沿70的直径D大约为8.74（或22.2厘米）。弧形狭槽75形成入口边沿70的圆周的大约270°至330°，并且实心区域形成圆的60°±30°。开放的弧形狭槽75与实心部分80的比率因此介于3:1与11:1之间。特定比率尤其包括5:1。换句话说，由狭槽包围的面积大约2.7平方英寸（或17.4平方厘米）。如下文中将论述的，现有技术的面积大约为0.5平方英寸（或3.2平方厘米）。尽管此处描述了15个弧形狭槽75，但其他数量的入口狭槽在此处也是可行的，只要其它数量符合本文方法。
主体65具有由0.50±0.06英寸（或1.27±0.38厘米）的第二半径R2限定的轮廓部分80，其从入口边沿70朝向0.25英寸±0.06英寸（或0.64±0.15厘米）的第三半径R3延伸并融合到该第三半径，并且融合到入口边沿70。第三半径R3融合到凸缘85。凸缘85具有凹槽90，其可以是密封环（未示出）的座。弧形半径R2融合到每个弧形狭槽75的内边缘95。
在操作中，冷却空气100浸没电子元件35，以将其冷却，并且随后穿过弧形狭槽75，进入主气流B。
如在图2中所示的现有技术，边沿170具有三个弧形入口狭槽175。申请人发现现有技术中公知的三个入口狭槽提供了声压水平中的尖峰。新的护罩模型具有与目前的护罩相同的几何形状；然而，已经扩展了弧形狭槽75，以相对于现有技术实现的0.5平方英寸（或3.2平方厘米）的面积而提供大约2.7平方英寸（或17.4平方厘米）的面积。
对15个狭槽入口护罩10的分析示出了在更加对称分布的狭槽中增加的排放面积将降低叶片通过频率的噪声，并且将降低入口中的紊流。已经进行了声学测试，其始终示出新的入口护罩10在第一级频率上降低了大约15分贝的声压水平以及在第二级频率上降低了4分贝的声压水平。全倍频带与三分之一倍频带分析（参见图3）示出了为15个狭槽入口护罩10降低了每个倍频带中的噪声水平。
尽管已经公开了优选实施例，但本领域技术人员应该认识到，在本公开的范围内可以进行一定的修改。因此，应该分析以下权利要求，以确定本公开的真实范围与内容。

Claims (18)

1.一种机械系统的护罩，所述护罩包括：
双曲面形状，其具有垂直于气流的入口边沿；
多个狭槽，围绕所述边沿对称布置，空气穿过所述狭槽；以及
多个实心区域，每个实心区域均沿介于相邻的狭槽之间的所述边沿的所述圆周延伸，并且其中，围绕所述边沿布置的所述多个狭槽的角度之和与所述实心区域的角度之和的比率介于3:1与11:1之间。
2.根据权利要求1所述的护罩，其中，所述比率为5:1。
3.根据权利要求1所述的护罩，其中，所述多个狭槽的面积之和为大约17.4平方厘米。
4.根据权利要求1所述的护罩，其中，待冷却元件安装于所述双曲面形状的外侧。
5.根据权利要求4所述的护罩，其中，所述元件为电子元件。
6.根据权利要求1所述的护罩，其中，所述多个狭槽降低了所述护罩的声压水平。
7.根据权利要求6所述的护罩，其中，所述多个狭槽在第一级频率上降低了大约15分贝的所述护罩的声压水平。
8.根据权利要求6所述的护罩，其中，所述多个狭槽在第二频率上降低了大约4分贝的所述护罩的声压水平。
9.根据权利要求1所述的护罩，其中，所述多个狭槽为15个狭槽。
10.根据权利要求1所述的护罩，其中，所述护罩与叶轮一起使用。
11.一种机械系统的叶轮护罩，所述护罩包括：
双曲面形状，其具有垂直于气流的入口边沿；
多个狭槽，围绕所述边沿对称布置，空气穿过所述狭槽；以及
15个实心区域，每个实心区域均沿介于相邻的狭槽之间的所述边沿的所述圆周延伸，并且其中，围绕所述边沿布置的所述15个狭槽的角度之和与所述15个实心区域的角度之和的比率介于3:1与11:1之间。
12.根据权利要求11所述的叶轮护罩，其中，所述比率为5:1。
13.根据权利要求11所述的叶轮护罩，其中，所述15个狭槽在第一级频率上降低了大约15分贝的所述护罩的声压水平。
14.根据权利要求11所述的叶轮护罩，其中，所述15个狭槽在第二级频率上降低了大约4分贝的所述护罩的声压水平。
15.一种使用机械系统的护罩的方法，所述方法包括：
提供具有带有入口边沿的双曲面形状的护罩；
提供多个围绕所述边沿对称布置的狭槽；并且
提供多个实心区域，每个实心区域均沿介于相邻的狭槽之间的所述边沿的所述圆周延伸，并且其中，围绕所述边沿布置的所述15个狭槽的角度之和与所述15个实心区域的角度之和的比率介于3:1与11:1之间；并且
提供空气穿过所述狭槽以引入进入所述护罩的流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个狭槽降低了所述护罩的声压水平。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个狭槽在第一级频率上降低了大约15分贝的所述护罩的所述声压水平。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个狭槽在第二级频率上降低了大约4分贝的所述护罩的所述声压水平。
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