具有罩風(fēng)扇的風(fēng)扇盤管單元的制作方法
【專利說明】具有罩風(fēng)扇的風(fēng)扇盤管單元
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本申請要求于2013年I月11日提交的美國臨時(shí)申請序列號(hào)61/751，639的權(quán)益，所述申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0003]發(fā)明背景
[0004]本發(fā)明總體涉及空調(diào)系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于使得空氣移動(dòng)穿過空調(diào)系統(tǒng)的管道部分的風(fēng)扇。
[0005]常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)可被作為包括冷凝區(qū)段和空氣處理區(qū)段的單個(gè)成套裝置銷售，或被作為其中空氣處理單元安裝在建筑內(nèi)且冷凝單元安裝在建筑外的分離系統(tǒng)裝置銷售。常規(guī)空氣處理單元幾乎完全依靠于鼓風(fēng)機(jī)(例如像前曲鼓風(fēng)機(jī))來使空氣循環(huán)穿過空氣處理單元。然而，前曲鼓風(fēng)機(jī)具有有限的靜態(tài)效率，并可根據(jù)它們安裝情況而因氣流所要求的過度轉(zhuǎn)向招致顯著系統(tǒng)損失。
[0006]發(fā)明簡述
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于與空調(diào)系統(tǒng)一起使用的空氣處理單元，所述空氣處理單元包括空氣從中循環(huán)穿過的外殼管道。翼式軸流風(fēng)扇(vane-axial flowfan)使得空氣循環(huán)穿過所述外殼管道。所述風(fēng)扇包括葉輪，所述葉輪具有從中延伸的多個(gè)風(fēng)扇葉片和布置成與所述空氣的流動(dòng)路徑基本一致的旋轉(zhuǎn)軸線。換熱器組件布置在所述外殼管道內(nèi)、與循環(huán)穿過所述外殼管道的所述空氣處于傳熱關(guān)系。
[0008]這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述變得更為清楚。
[0009]附圖簡述
[0010]被視為是本發(fā)明的主題在本說明書的結(jié)論處的權(quán)利要求中具體指出并且明確要求。本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳述而清楚，在附圖中:
[0011]圖1是風(fēng)扇組件的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；
[0012]圖2是風(fēng)扇組件的一個(gè)實(shí)施方案的局部橫截面圖，該圖示出風(fēng)扇護(hù)罩與殼體的界面；
[0013]圖2A是風(fēng)扇組件的另一實(shí)施方案的局部橫截面圖，該圖不出風(fēng)扇護(hù)罩與殼體的界面；
[0014]圖2B為風(fēng)扇組件的另一實(shí)施方案的局部橫截面圖，該圖不出風(fēng)扇護(hù)罩與殼體的界面；
[0015]圖3是用于風(fēng)扇組件的殼體的一個(gè)實(shí)施方案的等距視圖；
[0016]圖3A是用于風(fēng)扇組件的殼體的另一實(shí)施方案的局部橫截面圖；
[0017]圖4是風(fēng)扇組件的一個(gè)實(shí)施方案的另一局部橫截面圖，該圖不出風(fēng)扇護(hù)罩與殼體的界面；
[0018]圖4a是風(fēng)扇組件的另一實(shí)施方案的局部橫截面圖，該圖不出風(fēng)扇護(hù)罩與殼體的界面；
[0019]圖5是轉(zhuǎn)子殼體的一個(gè)實(shí)施方案的另一面向上游橫截面圖，該圖示出形成在殼體楔塊側(cè)面與殼體切面之間的角度；
[0020]圖6是殼體的一個(gè)實(shí)施方案的內(nèi)部的平面圖；
[0021]圖7是示出周向掃掠定子輪葉的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；
[0022]圖8是示出軸向掃掠定子輪葉的一個(gè)實(shí)施方案的橫截面圖；以及
[0023]圖9是示出周向掃掠風(fēng)扇葉片的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；
[0024]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理單元的橫截面；
[0025]圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理單元的橫截面；以及
[0026]圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理單元的橫截面。
[0027]發(fā)明詳述
[0028]現(xiàn)在參考圖10-12，示出空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理單元150。例如，示例性空調(diào)系統(tǒng)包括分離系統(tǒng)、成套系統(tǒng)以及屋頂系統(tǒng)。在空氣處理單元150中加熱或冷卻的空氣可從連接至待調(diào)節(jié)的空間的返回空氣管道提供，或替代地可為從外源吸進(jìn)的新鮮空氣?？諝馓幚韱卧?50包括其內(nèi)存在各種部件的外殼管道或機(jī)箱152。例如，被容納在空氣處理單元150的外殼管道152內(nèi)的是被配置成加熱或冷卻周圍空氣的熱交換器組件154和使得空氣循環(huán)穿過換熱器組件154的風(fēng)扇10。根據(jù)期望單元特性，風(fēng)扇組件10可相對(duì)于換熱器組件154而定位在下游(即，“吸入穿過(draw through)”配置)，如圖10和11所示，或相對(duì)于換熱器組件154而定位在上游(即，“吹送穿過(blow through) ”配置)，如圖12所示。外殼管道152包括限定入口開和出口開口的下部管道連接器151和上部管道連接器153。
[0029]在空氣處理單元150冷卻從中流過的空氣的實(shí)施方案中，如當(dāng)空氣處理單元150例如是風(fēng)扇盤管單元時(shí)，換熱器組件154可為多個(gè)配置中的一種。如圖10所示，換熱器組件154是相對(duì)于穿過外殼管道152的空氣的流動(dòng)路徑以一個(gè)角度布置的單個(gè)換熱器盤管156。替代的換熱器配置包括以大體V形配置(圖11)或大體A形配置布置的第一換熱器盤管156和第二換熱器盤管158，如本領(lǐng)域已知。在此類實(shí)施方案中，換熱器組件154被配置成從穿過換熱器組件154的空氣吸收熱量以使得在外殼管道152的出口開口 153處提供冷卻空氣。
[0030]在空氣處理單元150被配置成加熱空氣的實(shí)施方案中，如當(dāng)空氣處理單元150例如為爐子時(shí)(圖12)，換熱器組件154通常包括聯(lián)接至次級(jí)換熱器164的豎直布置的初級(jí)換熱器160。連接至初級(jí)換熱器160的入口 162的燃燒器組件(未示出)產(chǎn)生加熱流體，例如像煙道氣。加熱流體流過初級(jí)換熱器160和次級(jí)換熱器164。來自加熱流體的熱量傳遞至循環(huán)穿過換熱器組件154的空氣以使得從外殼管道152的出口開口 153排放出的空氣比在入口開口 151處進(jìn)入外殼管道152的空氣更暖。
[0031]風(fēng)扇10被定位在外殼管道15內(nèi)以使得風(fēng)扇10的排放末端13被布置成大體垂直于穿過外殼管道152的空氣流F。風(fēng)扇組件30包括葉輪42，葉輪42的旋轉(zhuǎn)軸線與空氣的流動(dòng)路徑F基本對(duì)準(zhǔn)以使得循環(huán)空氣大體線性行進(jìn)穿過風(fēng)扇10。在一個(gè)實(shí)施方案中，風(fēng)扇組件30包括翼式軸流風(fēng)扇。管路內(nèi)風(fēng)扇(in-line fan) 10被安裝在外殼管道152內(nèi)以使得循環(huán)穿過外殼管道152的空氣行進(jìn)穿過風(fēng)扇10并且不在風(fēng)扇10的外圍與外殼管道152的一部分之間。管路內(nèi)風(fēng)扇10的使用顯著減少空氣處理單元150中的轉(zhuǎn)向損失以使得可實(shí)現(xiàn)至多約50%的風(fēng)扇功率減少。另外，對(duì)管路內(nèi)風(fēng)扇10的緊湊包封允許空氣處理單元150的高度降低。
[0032]在一個(gè)實(shí)施方案中，風(fēng)扇10被定位在外殼管道152內(nèi)以使得進(jìn)入風(fēng)扇10的入口11的空氣是相對(duì)冷卻的。再次參考圖11和12的空氣處理單元150，所示出的風(fēng)扇10被定位在換熱器組件154下游。風(fēng)扇10被配置成通過換熱器組件154從外殼管道152的入口開口 151吸取溫暖空氣。換熱器組件154從空氣吸收熱量以使得離開換熱器組件154并進(jìn)入管路內(nèi)風(fēng)扇10的空氣已被冷卻。這種冷卻空氣線性穿過風(fēng)扇10到達(dá)連接至外殼管道152的出口開口 153的導(dǎo)管(未示出)。在圖12中示出的空氣處理單元150中，風(fēng)扇10被定位在換熱器組件154上游。進(jìn)入外殼管道152的入口開口 151的冷卻空氣線性行進(jìn)穿過風(fēng)扇10，并被吹送至換熱器組件154中。在由換熱器組件154加熱之后，空氣隨后循環(huán)至聯(lián)接至外殼管道152的出口開口 153的導(dǎo)管(未示出)以待分配。
[0033]現(xiàn)在參考圖1-9，更詳細(xì)地示出示例性翼式軸流風(fēng)扇30。風(fēng)扇10可由通過軸(未示出)或替代地皮帶或其它布置連接至風(fēng)扇10的電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)。在操作中，電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇10的旋轉(zhuǎn)將氣流16從例如換熱器(未示出)而穿過風(fēng)扇10并沿流動(dòng)路徑18推動(dòng)。風(fēng)扇10包括具有風(fēng)扇轉(zhuǎn)子24、或可旋轉(zhuǎn)地定位在殼體22中的葉輪的殼體22。電動(dòng)機(jī)12的操作驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子24圍繞風(fēng)扇軸線26旋轉(zhuǎn)。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子24包括從輪轂30延伸并終止于風(fēng)扇護(hù)罩32的多個(gè)風(fēng)扇葉片28。風(fēng)扇護(hù)罩32被連接至多個(gè)風(fēng)扇葉片28中的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇葉片28并且隨其一起圍繞風(fēng)扇軸線26旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，風(fēng)扇10還包括了定子組件72，所述定子組件72包括定位在風(fēng)扇轉(zhuǎn)子24的上游或下游的多個(gè)定子輪葉74。在一些實(shí)施方案中，風(fēng)扇10具有在約0.45與0.65之間的輪轂30直徑與風(fēng)扇葉片28直徑比。另外，風(fēng)扇10以約1500RPM與約2500RPM之間的旋轉(zhuǎn)速度標(biāo)稱運(yùn)行，其中風(fēng)扇葉片28尖端速度約0.1馬赫或更小。
[0034]參考圖2，風(fēng)扇護(hù)罩32限定風(fēng)扇轉(zhuǎn)子24的徑向延度，并且限定風(fēng)扇轉(zhuǎn)子24(具體地是風(fēng)扇護(hù)罩32)與殼體22之間的運(yùn)轉(zhuǎn)余隙。在風(fēng)扇10的運(yùn)行期間，形成從風(fēng)扇護(hù)罩32的下游端34朝風(fēng)扇護(hù)罩32的上游端36的再循環(huán)流70，其中再循環(huán)流70中的至少一些與氣流16—起被再吸入到風(fēng)扇10之中。此再吸入可能處于能夠?qū)е嘛L(fēng)扇不穩(wěn)定或失速的不期望角度或質(zhì)量流。為了緩解這個(gè)情況，風(fēng)扇護(hù)罩32沿第一部分38從風(fēng)扇護(hù)罩32的下游端34朝風(fēng)扇護(hù)罩32的上游端36基本軸向延伸長度L1，長度L1可為護(hù)罩總長L &的主要部分(例如，80%至90% )。風(fēng)扇護(hù)罩32的第一部分38被連接至風(fēng)扇葉片28。風(fēng)扇護(hù)罩32的第二部分40也可在一個(gè)軸向方向上延伸但從第一部分38徑向向外偏移，并且限定風(fēng)扇護(hù)罩32的最大半徑42。第三部分44將第一部分38和第二部分40連接起來。在一些實(shí)施方案中，如圖2所示，這產(chǎn)生了風(fēng)扇護(hù)罩32的基本s形橫截面。在其它實(shí)施方案中，例如，如圖2a-2b所示，所產(chǎn)生的橫截面分別為T形和J形。運(yùn)行期間，風(fēng)扇護(hù)罩32在上游端36與殼體22之間形成流的分離泡76。這種分離泡76是小型再循環(huán)區(qū)，其在上游端36與殼體22之間形成實(shí)際上更小的運(yùn)轉(zhuǎn)余隙78，由此限制穿過運(yùn)轉(zhuǎn)余隙78的再循環(huán)流70的量。
[0035]殼體22包括圍繞風(fēng)扇護(hù)罩32周向延伸的殼體內(nèi)表面46，在一些實(shí)施方案中，所述殼體內(nèi)表面46是基本圓柱形的、或替代地截錐形的。另外，殼體22包括多個(gè)殼體元件、或殼體楔塊48，所述多個(gè)殼體元件、或殼體楔塊48從殼體內(nèi)表面46朝風(fēng)扇護(hù)罩32徑向向內(nèi)延伸并且至少部分沿風(fēng)扇護(hù)罩32的長度軸向延伸。殼體楔塊48可與殼體22分離、可固定到內(nèi)表面46，或者在一些實(shí)施方案中，可與殼體22整體成形(例如，通過注射模塑(inject1nmolding))。雖然本文中的描述主要涉及殼體楔塊48，但是在其它實(shí)施方案中可利用其它殼體元件如圖3a中示出的殼體翅片148。
[0036]參考圖3