CN107532601B - 用于风机的入口喷嘴、以及包括入口喷嘴的风机 - Google Patents

Abstract

一种用于径流式、斜流式或轴流式风机的入口喷嘴(1)，所述入口喷嘴(1)包括横截面为圆形的入口部分(3)，所述入口喷嘴具有曲率半径，并且其直径沿气流方向(4)逐渐减小，其特征在于所述入口喷嘴在所述入口部分的曲面(5)上或曲面(5)中设有一调整部分或包含流动元件，以抵消此区域中的失速。一种包括相应的入口喷嘴(1)的径流式、斜流式或轴流式风机。

Description

用于风机的入口喷嘴、以及包括入口喷嘴的风机

技术领域

本发明涉及用于径流式、斜流式或轴流式风机的入口喷嘴，该入口喷嘴包括横截面为圆形的入口部分，该入口喷嘴具有曲率半径，并且其直径沿气流方向逐渐减小。本发明还涉及具有相应的入口喷嘴的径流式、斜流式或轴流式风机。

背景技术

轴流式风机或斜流式风机在实际使用上是广为人知的。仅作为例子参照了文献DE200 01 746 U1,US 6,499,948 B1和DE 10 2012 021 372 A1。

这样的风机通常配备有入口喷嘴或吸嘴，风机经由入口喷嘴或吸嘴抽入空气，空气首先经由进气口进入入口喷嘴的入口区域，接着由该处进入入口喷嘴的出口区域。

就从外部抽入空气的轴流式风机而言，流入的空气经由这样的入口喷嘴导向。该入口喷嘴可被设计成具有气流优化的入口半径。入口喷嘴优选地应当在没有湍流或损耗的情况下将气流供应到旋转的轴向叶轮。由于没有准确的方法确定入口喷嘴的最佳几何形状，通常基于风机的结构参数通过实验，亦即根据经验，定期确定入口半径。

已知的是如果半径不够大，可能在入口区域中或入口半径的区域中出现失速。该失速与旋转的叶轮相互作用，其中该相互作用导致声级上升和功率损耗。

由于相应风机应用中的安装条件，可要求小的入口半径。再者，用于喷嘴的凸缘尺寸经常由客户提供，在指定所述风机或入口喷嘴的尺寸时必须注意该凸缘尺寸。

减小喷嘴高度和/或凸缘尺寸而不会进一步损耗功率将带来莫大好处，也就是在减小风机的安装空间或高度的范围内。

基本上重要的是，如果入口半径较小，可以减小入口喷嘴的整体大小，尤其是减小喷嘴高度和/或凸缘尺寸，于是导致节约用料。

从前述文献DE 10 2012 021 372 A1，已知在入口喷嘴的出口区域中设有一些部分，根据这些部分，出口区域的壁由多个连续的壁部分组成，每一壁部分经由在壁部分的圆周延伸的边缘与另一壁部分连接。然而，实际上，结果是这些部分只适于有限度地消除导致声级上升和功率损耗的破坏性失速。

发明内容

因此，本发明解决了指定用于径流式、斜流式或轴流式风机的入口喷嘴和指定具有相应的入口喷嘴的径流式、斜流式或轴流式风机的问题，该入口喷嘴适于防止、或至少减小在现有技术中出现的由不希望有的失速所引起的缺点，也就是减小声级上升和功率损耗。

上述问题由权利要求1的关于入口喷嘴的特征来解决。相应地，这种入口喷嘴的特征在于，所述入口喷嘴在入口部分的曲面上或曲面中设有一调整部分(a measure)或包含流动元件，所述调整部分或所述流动元件尤其用于在气流中强制形成湍流边界层，以抵消此区域中的失速。

配备有这样的入口喷嘴的径流式、斜流式或轴流式风机的特征在于其等同权利要求8的特征，该入口喷嘴具有与本发明的入口喷嘴相同的特征。

本发明的入口喷嘴解决了主要在具有小半径的入口部分的入口喷嘴和最优化入口半径出现的问题。尤其是在小半径的情况下，现有技术中无可避免的是在入口半径处发生失速，这导致气流中出现湍流。该湍流被供给到旋转的风机转子并且导致相当大的损耗。

在此，应当注意的是，本发明的入口喷嘴具有曲率半径，所以在此讨论“具有半径”的入口喷嘴。术语“曲率半径”应以最广泛的意义来理解。“半径”可由多个半径部分组成，而每一半径部分之间具有连续的或不连续的过渡。

在半径是足够大的情况下，可在噪声的产生和性能方面进行优化。在半径减小的情况下，这会产生问题，因此本发明所设有的调整部分对具有小半径的入口部分尤其有效。可由在不同几何形状上进行声功率测量来确定几何部分的影响，表示了这也可防止小半径上的失速，换句话说在入口区域，即例如在曲率半径(或在对应的半径部分)中，强制形成湍流边界层，以抵消失速。

在尤其有利的方式中，入口部分是弯曲的，具有环形凹槽，该凹槽伸展至整个所述区域，亦即在入口部分的内表面上的环形区域，该环形区域起流动元件的作用，以抵消或至少延缓失速。

不采用单个凹槽，也可按需要设置两个或以上彼此分隔开一距离的凹槽，根据所希望获得的半径设置所述两个或以上凹槽。

所述凹槽或伸展形成反冲边缘，这是考虑到反冲边缘一开始就将气流分离开来，其中主气流会跟随折流器件的几何形状流动。这藉由在分离区域积极吸入主气流的涡流来实现(出处:Nitsche,W.:

[气流测量技术],Springer-Verlag 1994(geometrisch induzierte

)[几何诱导分离])。入口部分的半径内的伸展可被设计成外向反冲边缘。相应地，该边缘由两个角或弯角形成，亦即由弯角α和β形成，规则是180°<α<270°和180°>β>90°。在此角度范围内会产生特别有利的气流条件。

在提供单个凹槽的情况下，如果该单个凹槽被配置成大约在入口部分的中央或者在所述入口部分向内三分之一处，以便最佳地促进强制形成湍流边界层的气流，因而防止失速。

入口喷嘴可完全地由塑料制成。在简单配置的范围内，恰当的是使用制造金属片部件的常规生产方法为基础，由金属，尤其是金属片，制成入口喷嘴。通过这做法，所述伸展或环形凹槽可大于金属片的厚度以确保有足够的稳定性。再者，有利的是凹槽的长度大于凹槽的深度，亦即为了促进气流条件达到限定在用于气流的凹槽后的分离区域与凹槽的长度和气流再聚合点成适当比例。例如，可由深冲压或冲压金属片产生凹槽。

附图说明

有不同可能的方法来有利地体现和发展本发明的教导。为此，一方面参考权利要求1的从属权利要求，而另一方面参考以附图为基础的本发明的优选示例性实施例的以下说明。结合以附图为基础的本发明的优选示例性实施例的说明，一般优选实施例和上述教导的发展也会一并说明。

附图中：

图1以示意性截面图示出了具有半径的常规入口喷嘴的示例性实施例；

图2以透视图示出了根据图1所示的现有技术的入口喷嘴；

图3以示意图部分地示出了本发明的入口喷嘴的轮廓(下方视图)以及以详细和放大视图示出了在曲面(亦即半径)的区域中本发明所设有的调整部分；

图4以部分示意图示出了入口部分及凹槽；

图5以详细视图(细节X)示出了来自图4的主题；以及

图6以示意图示出了没有影响气流的调整部分(a)和(b)的常规入口喷嘴的入口部分，以及以示意图示出了在入口部分(c)具有凹槽或边缘的本发明的入口喷嘴。

具体实施方式

图1以示意性截面图示出了具有半径Ra的常规入口喷嘴的示例性实施例。入口喷嘴1包括安装凸缘2和具有曲面5的入口部分3，其中半径Ra对流入的空气4有非常特殊的影响。

图2以透视图示出了根据图1所示的现有技术的具有半径Ra的入口喷嘴1，其中可在该处观察到具有曲面5的入口部分3以及安装凸缘2。

图3在下方视图中部分地示出了在半径Ra的区域(即在入口喷嘴1的内部上的具有曲面5的入口部分3)中本发明的入口喷嘴1的轮廓。图中可以看到的是在那里设有影响气流的调整部分，亦即凹槽6，凹槽6形成反冲周缘边缘。

上述的详细视图示出了入口部分3和凹槽6，凹槽6的深度小于凹槽6在流入的空气的流动方向7上的长度或宽度。

就该流入的空气而言，凹槽6可在气流中形成湍流边界层，该湍流边界层抵消了有问题的失速，因此抵消了噪声的产生和功率损耗。

图4以放大视图示出了本发明的具有指定尺寸的入口喷嘴的入口部分3，其具有下列图标符号：

R＝喷嘴内径

r＝流动元件的起点

R’＝入口半径的起点

R”＝喷嘴在没有功率损耗的情况下可缩短的距离

t＝厚度

t’＝流动元件的深度

L＝流动元件的长度

A＝旋转轴线

大致上

R<r<R’<R”

t>t’

L>t’

一般而言“从/至”

R*1.01≤r≤R*1.49

R*1.01≤R’≤R*1.50

R*1.02≤R”≤R*1.51

t*0.01≤t’≤t*0.95

t*0.50≤L≤t*25.00

以及优选地“从/至”

R*1.02≤r≤R*1.10

R*1.07≤R’≤R*1.15

R*1.10≤R”≤R*1.18

t*0.1≤t’≤t*0.4

t*1.00≤L≤t*10.00

相对于与风机转子的旋转轴线A，

应当理解的是，上述尺寸/限制和比率为本发明的教导的有利特征。

图5示出了具有相应标记的在图4中突显的细节X，由此呈现所述尺寸/限制。角α，β以进一步放大的方式示出，使得可以看出所述伸展形成反冲边缘(6)，所述边缘具有两个弯角：180°<α<270°和180°>β>90°。

最后，图6以比较图示出了在具有不同半径Ra的入口部分3的区域中两种常规入口喷嘴1的轮廓，其中流入以箭头7表示，代表空气流动，其中变型b)是具有小半径的入口部分，因此导致功率损耗和声级上升。变型c)示出了本发明的入口喷嘴1，其在曲面5的区域中具有前述的凹槽6，因而产生了本发明的效果，以及这是最简单设计和制造的情况。

关于本发明的教导的其他有利的实施例，为免重复，可同时参考本说明书的一般描述和所附的权利要求。

最后，应当明确指出的是，前述本发明的教导的示例性实施例仅用于说明所要求保护的教导，然而该教导不限于该示例性实施例。

附图标记列表

1 入口喷嘴

2 安装凸缘

3 入口部分

4 箭头，空气流方向

5 曲面

6 凹槽，边缘

7 流动方向，流入

R 半径(喷嘴内径)

Ra 半径

Claims (9)

1.一种用于径流式、斜流式或轴流式风机的入口喷嘴，所述入口喷嘴包括横截面为圆形的入口部分(3)，所述入口喷嘴具有曲率半径，并且其直径沿气流方向(4)逐渐减小，

其中，所述入口喷嘴在所述入口部分(3)的曲面(5)上或曲面(5)中设有一调整部分或包含流动元件，所述调整部分或所述流动元件用于在气流中强制形成湍流边界层，以抵消此区域中的失速，

其特征在于，所述调整部分或所述流动元件被设计为凹槽边缘(6)，所述凹槽边缘具有两个弯角：180°<α<270°和180°>β>90°，其中，所述凹槽边缘(6)由弯角α和β形成，其中α是优角，β是流动方向上所述弯角α下游的钝角，以及

其中，所述凹槽边缘的长度(L)大于所述凹槽边缘的深度(t’)。

2.根据权利要求1所述的入口喷嘴，其特征在于，所述入口部分(3)是弯曲的，具有所述凹槽边缘，所述凹槽边缘伸展至整个所述区域。

3.根据权利要求1所述的入口喷嘴，其特征在于，设有两个或以上彼此相隔开一距离的凹槽边缘。

4.根据权利要求2所述的入口喷嘴，其特征在于，设有两个或以上彼此相隔开一距离的凹槽边缘。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的入口喷嘴，其特征在于，所述凹槽边缘被配置成大约在所述入口部分(3)的中央或者在所述入口部分(3)向内三分之一处。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的入口喷嘴，其特征在于，所述入口喷嘴(1)由金属制成，或者由塑料制成。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的入口喷嘴，其中所述入口喷嘴(1)由金属片制成，其特征在于，所述凹槽边缘大于所述金属片的厚度。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的入口喷嘴，其特征在于，所述入口喷嘴(1)由金属片制成。

9.一种径流式、斜流式或轴流式风机，其特征在于，所述风机具有用于产生空气流的旋转驱动叶轮和位于入口侧的根据权利要求1至8中任一项所述的入口喷嘴(1)。

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