CN104648648A - 一种舰船水冷柜机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及舰船制冷领域，具体涉及一种舰船水冷柜机。舰船水冷柜机包括壳体及设置在所述壳体内部的风机、换热器，所述换热器位于所述风机的进风侧，所述壳体的前面板上设置有至少一个出风口和至少一个进风口，所述进风口的位置与所述换热器的位置相对应，所述风机包括带有进流口以及出流口的蜗壳、电机以及位于所述蜗壳之内的叶轮，所述叶轮能在所述电机的带动下在所述蜗壳内转动，所述蜗壳以及叶轮的制造材料包括ABS材料。该舰船水冷柜机可解决舰船水冷柜机整机噪声大且风机在舰船环境下易生锈的问题。
Description
技术领域
本发明涉及舰船制冷领域，具体涉及一种舰船水冷柜机。
背景技术
在海军作战舰船上一般都需要安装舰船水冷柜机，该柜机即为空调机组。但海洋环境与民用陆地环境有非常大的差异，因此，要求空调机组能够在高盐雾、高湿热的海洋环境下保持材料不生锈，不变质。而安装在舰船上的空调机组又需要机组能够在舰船航行遭遇船体倾斜摇摆、剧烈振动时能够保持正常运行，作战舰船要求机组在船体被炮击或发炮产生剧烈冲击时保持各元器件不损坏。
由于舰船空调对环境适应性的苛刻要求，民用机组在舰船上根本无法使用。传统舰船水冷柜机为应对盐雾、湿热、倾斜摇摆、振动、冲击的要求，大多在现有民用机组上采用金属喷漆、材料加厚等传统手段应对，由于未进行整体优化，噪声很大。
舰船水冷柜机大多安装于作战舰船的有人活动场所，对噪声有着较高的需求，而风机又是最主要的可控噪音源(压缩机是另一噪音源，但噪音已经较小且不可控)，因此风机的噪声决定了整机噪声。
现有风机主要有2种方案，其特点分别如下：
金属风机：材料强度大，可承受较高转速，输出风量大、静压高，蜗壳一体成型。但金属材料只能为镀锌板，防腐能力差，极易在盐雾湿热情况下生锈，且噪音偏大。
ABS注塑风机：材料强度低，可承受不太高的转速，输出风量小，静压低，蜗壳分为两部分，两部分之间采用卡扣结构固定，振动易脱落，但注塑风机噪音非常低，且无生锈隐患。
要想大幅降低机组噪声，必须采用ABS注塑风机，而ABS注塑风机一般用于风机盘管、风管机等小型民用陆地机组，在大型机组水冷柜机上并且是舰船上没有使用的先例。
基于以上描述，亟需要一种新的舰船水冷柜机，以解决现有技术中存在的金属风机噪音偏大，且防腐能力差，极易在盐雾湿热情况下生锈的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种舰船水冷柜机，该舰船水冷柜机可解决舰船水冷柜机整机噪声大且风机在舰船环境下易生锈的问题。
本发明的目的之二在于提供一种舰船水冷柜机，该舰船水冷柜机可通过调整风道流路来降低机组所需要的风机静压，解决了机组内部风道阻力大的问题。
本发明的目的之三在于提供一种舰船水冷柜机，解决了风机蜗壳振动易脱落的问题。
本发明的目的之四在于提供一种舰船水冷柜机，解决了ABS材料强度低并且不阻燃无法用于船舱内的问题。
本发明的目的之五在于提供一种舰船水冷柜机，解决了ABS风机无法承受高转速，风量小的问题。
本发明实施例采用以下技术方案：
一种舰船水冷柜机，包括壳体及设置在所述壳体内部的风机、换热器，所述换热器位于所述风机的进风侧，所述壳体的前面板上设置有至少一个出风口和至少一个进风口，所述进风口的位置与所述换热器的位置相对应，所述风机包括带有进流口以及出流口的蜗壳、电机以及位于所述蜗壳之内的叶轮，所述叶轮能在所述电机的带动下在所述蜗壳内转动，所述蜗壳以及叶轮的制造材料包括ABS材料。
作为优选，所述换热器为翅片换热器，所述翅片换热器的相邻翅片之间的距离为1.8mm-2.2mm。
作为优选，所述进风口位于所述壳体侧板的中部。
作为优选，所述壳体的侧板上还设置有补风口。
作为优选，所述风机外侧设置有固定罩，所述固定罩采用不锈钢材料制造。
作为优选，所述蜗壳以及叶轮采用ABS-FR及玻璃纤维材料混合注塑而成，所述玻璃纤维在总的注塑材料中所占重量比例为5％-30％。
作为优选，所述叶轮直径为200mm-250mm。
作为优选，所述叶轮与蜗壳之间的配合间隙为3mm-15mm。
作为优选，围绕所述叶轮的内圆周壁上设置有50-55片均匀排布的叶片，所述叶片由样条曲线围成，并且所述叶片的厚度从叶根部到叶顶部逐渐减小，所述叶片叶根部安装角β的取值范围为90°-120°，叶顶部安装角α的取值范围为25°-40°。
作为优选，所述蜗壳的出流口与蜗舌本体之间形成有蜗舌，所述蜗舌的半径为5mm-15mm；所述出流口靠近所述蜗舌的侧壁与远离所述蜗舌的侧壁之间的夹角θ的取值范围为15°-30°。
本发明实施例提出的技术方案的有益技术效果是：
(1)由于本申请提供的所述蜗壳以及叶轮的制造材料包括ABS材料，所以该舰船水冷柜机可解决舰船水冷柜机整机噪声大且风机在舰船环境下易生锈的问题。
(2)由于所述换热器为翅片换热器，所述翅片换热器的相邻翅片之间的距离为1.8mm-2.2mm；进风口位于所述壳体侧板的中部；壳体的侧板上还设置有补风口；该方案通过调整风道流路来降低机组所需要的风机静压，解决了机组内部风道阻力大的问题。
(3)由于所述风机外侧设置有固定罩，所述固定罩采用不锈钢材料制造，解决ABS注塑风机蜗壳振动易脱落的问题。
(4)通过调整ABS的材料配比，所述蜗壳以及叶轮采用ABS-FR及玻璃纤维材料混合注塑而成，所述玻璃纤维在总的注塑材料中所占重量比例为5％-30％，使风机的阻燃等级达到V0级且提高ABS强度，解决了ABS材料强度低不阻燃无法用于船舱内的问题。
(5)由于所述叶轮与蜗壳的尺寸、两者的形状及两者之间的间距做了改进，比如叶轮直径增大为200mm-250mm或叶轮与蜗壳之间的配合间隙为3mm-15mm，解决了ABS风机无法承受高转速，风量小的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本申请具体实施例提供的舰船水冷柜机的外部结构示意图；
图2是本申请具体实施例提供的舰船水冷柜机的内部结构左视图；
图3是本申请具体实施例提供的舰船水冷柜机的内部结构后视图；
图4是本申请具体实施例提供的风机的轴测图；
图5是本申请具体实施例提供的风机的主视图；
图6是本申请具体实施例提供的叶片的轴测图；
图7是本申请具体实施例提供的叶片的主视图；
图8是图7中“A”处的局部放大图。
图中：
1、壳体；2、风机；3、换热器；5、压缩机；6、冷凝器；7、固定罩；8、风道过滤器；9、电器盒；
21、蜗壳；22、叶轮；
211、出流口；212、蜗舌本体；213、蜗舌；
221、叶片；
2211、叶根部；2212、叶顶部。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，本申请提供的舰船水冷柜机包括壳体1，所述壳体1内设置有隔板，隔板将所述壳体1的内部空间分为两个区域，上部区域以及下部区域。其中，所述壳体1的上部区域内部设置有风机2，所述壳体1的下部区域内部设置有换热器3、风道过滤器8、压缩机5、冷凝器6及电器盒9。所述冷凝器6及电器盒9均与所述壳体1的下端面接触。其中，以上所述的“上”、“下”等方位词是指壳体1的下端面位于水平面上时所指。所述换热器3位于所述风机2的进风侧，所述壳体1的前面板上设置有至少一个出风口和至少一个进风口，所述进风口的位置与所述换热器3的位置相对应。其中，所述风机2包括蜗壳21、电机以及位于所述蜗壳21之内的叶轮22，所述叶轮22能在所述电机的带动下在所述蜗壳21内转动。所述蜗壳21带有进流口以及出流口211。所述蜗壳21以及叶轮22的制造材料主要包括ABS材料。
由于本申请提供的所述蜗壳21以及叶轮22的制造材料包括ABS材料，所以该舰船水冷柜机可解决舰船水冷柜机整机噪声大且风机在舰船环境下易生锈的问题。
通过仔细分析舰船水冷柜机的风道特点，并进行仿真分析后，发现可以通过调整风道流路来降低机组所需要的风机静压，为采用低噪声的ABS注塑风机创造条件。具体采用以下几种方式：
首先，所述换热器3选用翅片换热器，并增大翅片换热器片距，所述翅片换热器的相邻翅片之间的距离由1.6mm增大到1.8mm-2.2mm。进一步优选的，所述翅片换热器的相邻翅片之间的距离由1.6mm增大到2.0mm，该方式减小了换热器3的阻力。
其次，改变壳体1侧壁上进风口的位置，具体的改进方式为将所述进风口的位置从所述壳体1侧板的下端提升到所述壳体1侧板的中部。该方案由下部进风改为中间进风，使得风道更短。
再次，所述壳体1的侧板上还增加设置有补风口。通过设置该补风口可以减小进风阻力。
以上方案通过调整风道流路来降低机组所需要的风机静压，解决了机组内部风道阻力大的问题。
于本实施例中，作为优选方案，所述风机2外侧设置有固定罩7，所述固定罩7采用不锈钢材料制造。固定罩7固定于隔板上，将风机2的整个蜗壳21包围在固定罩7内部。该方案防止振动和冲击时，风机蜗壳21卡扣脱开导致风机2脱落。
可通过以下试验对本申请提供的舰船水冷柜机进行试验，例如：
民用水冷柜机对整机的运行中机组振动没有要求，但舰船水冷柜机要求机组在运行时能够抵抗来自船体的长期剧烈振动，振动条件如下：
民用水冷柜机均安装在稳定的陆地上，处于一种静止状态，但舰船水冷柜机安装于不停摇摆的船体甲板上，要求在船体在如下倾斜摇摆条件下，能保持正常运行。
倾斜试验：
纵倾：±10°，横倾：±15°；
摇摆试验：
纵摇：±15°，周期4-10s；
横摇：±45°，周期3-14s。
民用水冷柜机一般安装于较平静的场所，没有冲击的干扰，但舰船水冷柜机在舰船船体遭受撞击或发炮等剧烈冲击下，能够保持完好。
试验方法为：在冲击试验台上，模拟测试，采用2吨重摆锤对按实际情况安装好的机组施加9次冲击，9次冲击分为3组，每组3次，1次为水平安装，2次为倾斜安装(角度30度)，先水平后倾斜。
本方案通过调整ABS的材料配比，使风机1的阻燃等级达到V0级且提高ABS强度，解决了ABS材料强度低不阻燃无法用于船舱内的问题。
本方案所采取的具体方式为：传统ABS材料不阻燃，且材料中多添加PC料(一般为5％-15％)增加强度，但是PC料材料脆性大，在风机高速运转或长期运转时易发生碎裂，不安全，无法用于舰船环境。
经过对ABS材料的多次分析和试验，发现ABS-FR料可以满足V0级阻燃要求，但材料强度不足，为增加风机材料的强度，在ABS中增加了适当比例的玻璃纤维(比例为5％-30％)。即所述蜗壳21以及叶轮22采用ABS-FR及玻璃纤维材料混合注塑而成，所述玻璃纤维在总的注塑材料中所占重量比例为5％-30％。通过试验验证可满足7800转/分的强度要求，并且经过1440小时的长期运转试验后无异常。
如图4至图8所示，风机2由蜗壳21和叶轮22组成，围绕所述叶轮22的内圆周壁上设置有均匀排布的叶片221。所述叶片221与所述叶轮22的内圆周壁接触端为叶根部2211，所述叶片221远离所述叶轮22内圆周壁端为叶顶部2211。所述蜗壳21的出流口211与蜗舌本体212之间形成有蜗舌213。风机2作为空调机组的组成部分，负责为空调机组的空气循环提供动力。其运行原理是，由电机带动叶轮22在蜗壳21内部转动，叶轮22在蜗壳21内部对气体做功，并通过蜗壳21改变气体流动方向并增大气体压力，使蜗壳21进流口和出流口之间形成压差，保证气体的循环流通。
风机2的流动噪声主要受以下几个因素影响：叶轮22与蜗壳21的尺寸、叶轮22与蜗壳21之间的配合间隙、叶片221及蜗壳21的型线、叶片数目、叶片进出口安装角度、蜗舌213半径等。现有的风机2组件由于以上几个尺寸设计不合理，导致流动噪声偏大。
为了解决ABS注塑风机无法承受高转速，风量小的问题，本申请提供了一种低转速大风量的ABS注塑风机。该风机2针对以上影响气流噪声的因素做了以下调整：
通过流体力学分析，设定一个阻力较小的叶片型线，并适当增大叶轮22直径，使风机2在低转速时也可获得大风量。
具体的，将叶轮22与蜗壳21的尺寸在机组内部安装空间允许的情况下加大，例如将叶轮22直径由现有的150-190mm增大到200-250mm，风机2在转速不变的情况下，风量增大约30％-50％。
通过仿真分析，设计蜗壳21和叶轮22的配合间隙。本实施例中，将所述叶轮22与蜗壳21之间的配合间隙设置为3mm-15mm。
于本实施例中，作为进一步的优选，如图7所示，围绕所述叶轮22的内圆周壁上设置有50-55片均匀排布的叶片221。如图8所示，所述叶片221由样条曲线围成，并且所述叶片221的厚度从叶根部2211到叶顶部2211逐渐减小，所述叶片221进口(页根部2211)安装角β的取值范围为90°-120°，出口(叶顶部2212)安装角α的取值范围为25°-40°。
于本实施例中，作为优选，如图5所示，所述蜗舌213的半径为5mm-15mm。所述出流口211靠近所述蜗舌213的侧壁与远离所述蜗舌213的侧壁之间的夹角θ的取值范围为15°-30°。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种舰船水冷柜机，包括壳体(1)及设置在所述壳体(1)内部的风机(2)、换热器(3)，所述换热器(3)位于所述风机(2)的进风侧，所述壳体(1)的前面板上设置有至少一个出风口和至少一个进风口，所述进风口的位置与所述换热器(3)的位置相对应，其特征在于，所述风机(2)包括带有进流口以及出流口(211)的蜗壳(21)、电机以及位于所述蜗壳(21)之内的叶轮(22)，所述叶轮(22)能在所述电机的带动下在所述蜗壳(21)内转动，所述蜗壳(21)以及叶轮(22)的制造材料包括ABS材料。
2.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述换热器(3)为翅片换热器，所述翅片换热器的相邻翅片之间的距离为1.8mm-2.2mm。
3.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述进风口位于所述壳体(1)前面板的中部。
4.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述壳体(1)的侧板上还设置有补风口。
5.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述风机(2)外侧设置有固定罩(7)，所述固定罩(7)采用不锈钢材料制造。
6.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述蜗壳(21)以及叶轮(22)采用ABS-FR及玻璃纤维材料混合注塑而成，所述玻璃纤维在总的注塑材料中所占重量比例为5％-30％。
7.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述叶轮(22)直径为200mm-250mm。
8.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述叶轮(22)与蜗壳(21)之间的配合间隙为3mm-15mm。
9.如权利要求1所述的舰船水冷柜机，其特征在于，围绕所述叶轮(22)的内圆周壁上设置有50-55片均匀排布的叶片(221)，所述叶片(221)由样条曲线围成，并且所述叶片(221)的厚度从页根部(2211)到叶顶部(2212)逐渐减小，所述叶片(221)页根部(2211)安装角β的取值范围为90°-120°，叶顶部(2212)安装角α的取值范围为25°-40°。
10.如权利要求1至9任一项所述的舰船水冷柜机，其特征在于，所述蜗壳(21)的出流口(211)与蜗舌本体(212)之间形成有蜗舌(213)，所述蜗舌(213)的半径为5mm-15mm；所述出流口(211)靠近所述蜗舌(213)的侧壁与远离所述蜗舌(213)的侧壁之间的夹角θ的取值范围为15°-30°。
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