專利名稱：增強(qiáng)流動的軸流式葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)流動的軸流式葉輪，裝備有在葉輪的旋轉(zhuǎn)平面傾斜的葉片和具有小尺寸的轂。
背景技術(shù)：
根據(jù)本發(fā)明的葉輪可用于各種應(yīng)用，例如，用于使空氣移動通過熱交換器或汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱器或類似裝置；或者用于使空氣移動通過用于加熱設(shè)備的熱交換器和/或通過用在車廂中的空調(diào)蒸發(fā)器。
此外，根據(jù)本發(fā)明的葉輪可用來使空氣移動進(jìn)入家用固定空調(diào)或加熱設(shè)備。
這種葉輪必須符合各種要求，包括低噪聲、高效率、緊湊尺寸、達(dá)到好的壓頭(或壓力)值和流動的能力。
為了通過使用尺寸小的葉輪獲得好的空氣流動，可能需要將葉片朝向葉輪本身中心延伸，由此增加中心部分的流動。
美國專利第6,126,395號描述了這種類型的葉輪；它的緊湊結(jié)構(gòu)具有葉片朝向葉輪中心延伸的特征，葉片連接到轂上并于轂交疊。
后者具有包含激勵電動機(jī)定子的彎曲區(qū)域，同時每個葉片包含與定子一起工作的永久磁鐵以形成用于旋轉(zhuǎn)必要的扭矩。
由于環(huán)繞定子的轂的結(jié)構(gòu)，很難改變旋轉(zhuǎn)驅(qū)動葉輪的電動機(jī)的類型和尺寸。
根據(jù)應(yīng)用類型并為了獲得最好的性能，可能有必要用不同大小和額定功率的電動機(jī)安裝到某種大小的葉輪上。
尤其是，為了滿足標(biāo)準(zhǔn)化要求，可能有必要使用在尺寸緊湊的葉輪上相對寬直徑的電動機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是生產(chǎn)一種具有加強(qiáng)空氣流動特征的葉輪，其總體尺寸通常較小。
根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供一種權(quán)利要求1限定的軸流式葉輪。
從屬權(quán)利要求提到本發(fā)明優(yōu)選的、有利的實施例。


附圖示出了本發(fā)明的實施例而不限制其應(yīng)用的范圍，其中-圖1示出了根據(jù)本發(fā)明葉輪的正視圖；-圖2示出了圖1的葉輪的剖視圖；-圖3示出了在前附圖示出的葉輪的立體圖；-圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明葉輪變體的立體圖；-圖4示出了在前附圖所示葉輪的葉片的示意性正視圖；-圖5示出了在葉輪的不同寬度取得的一些輪廓的剖視圖；-圖6示出了輪廓的剖視圖和它的立體幾何特征；-圖7示出了圖1的葉輪第二實施例的正視圖；-圖8示出了圖7的葉輪的側(cè)視圖；-圖9示出了圖7的葉輪的立體圖；-圖10示出了圖1的葉輪第三實施例的正視圖；-圖11示出了圖10的葉輪的側(cè)視圖；-圖12示出了圖10的葉輪的立體圖。
具體實施例方式
如附圖所示，葉輪1在平面XY圍繞軸線2轉(zhuǎn)動，并包括直徑D1的中心轂3，多個葉片4連接到中心轂3上，葉片4在葉輪1的旋轉(zhuǎn)平面上彎曲。
葉輪1由直徑D2的電動機(jī)3a驅(qū)動，其一般而言與轂3的直徑D1不同，更具體地說，電動機(jī)3a具有比轂3的直徑D1大的直徑D2，因此葉片4與電動機(jī)3a交疊。
葉片4具有底部5、端部6并由凹的前緣7和凸的后緣8界定。
為了實現(xiàn)關(guān)于效率、流動和空氣壓力的最好結(jié)果，本發(fā)明指定葉輪1應(yīng)當(dāng)與旋轉(zhuǎn)方向V一致旋轉(zhuǎn)，使得每個葉片4的端部6在底部5前面遇到氣流。
圖4示出了葉片4的幾何特征的實例前緣和后緣7、8相應(yīng)地各由具有半徑R1和R2的兩圓弧段9、10和11、12界定，在一圓弧段變到另一圓弧段的地方具有不同半徑。
在圖4的實例中，突出到平面XY上方葉片4的大致尺寸如下表1所示表1-葉片4的尺寸

關(guān)于直徑55mm的理論轂限定葉片4的大致幾何特征，即葉片4具有底部5處的最小半徑Rmin＝27.5mm，和190mm的外部直徑，即它具有端部6處的最大半徑Rmax＝95mm，并且因此葉片4具有67.5mm的理論徑向延伸部。
如下文所看出的那樣，轂3可具有不同大小，即它可更大，在這種情況下葉片4在轂3的有效直徑處切去。
因為葉片4具有Rmin＝27.5mm的最小半徑和Rmax＝95mm的最大半徑，則對于前緣7，半徑R1的圓弧改變處出現(xiàn)在相當(dāng)于前緣7徑向延伸部，即如上所述67.5mm的大約一半(或50％)。
更靠近底部5的前緣7的部分9，由具有等于半徑Rmax的約53％半徑的圓弧限定，且靠近端部6的前緣7的部分10，由具有等于葉片4半徑Rmax的約47％半徑的圓弧段限定。
對于后緣7，半徑R2的圓弧改變處出現(xiàn)在相當(dāng)于前緣7徑向延伸部，即67.5mm的大約三分之一(或33％)。
靠近底部5的后緣8的部分11，由具有等于葉片4半徑Rmax的約30％半徑的圓弧限定；且靠近端部6的后緣8的部分12，由具有等于葉片4半徑Rmax的約49％半徑的圓弧段限定。
作為百分比的尺寸如下表2所示
表2-百分比的葉片4的尺寸

即使用關(guān)于這些百分比尺寸的值，實現(xiàn)了關(guān)于流動、壓力和噪聲的令人滿意的結(jié)果。尤其是，根據(jù)以百分比測定的信息，有可能實現(xiàn)上述尺寸增或減10％的變化。
關(guān)于尺寸的百分比范圍如下表3所示表3-葉片4的百分比范圍

對于葉片4在圓弧變化區(qū)域的邊緣7、8，可提供適當(dāng)?shù)倪B接使得由兩邊緣7、8形成的彎曲是光滑且沒有尖角的。
關(guān)于葉片的角延伸或?qū)挾龋賲⒁妶D4，葉片4在平面XY上突出使得在底部5處，有約41度的中心角B1，以及在頂部處，有約37度的中心角B2。
在這種情況下，用關(guān)于這些值的角B1、B2的值也獲得了關(guān)于流動、壓力和噪聲的令人滿意的結(jié)果。尤其是，有可能實現(xiàn)這些角增或減10％的變化；因此，角B1可從36.9變化到45.1度，而角B2可從33.3變化到40.7度。
一般而言，考慮到制成葉輪的塑料材料，所有的尺寸和角度可變化指定值的增或減5％。
考慮角B1、B2的相應(yīng)二等分線和依據(jù)葉輪1的旋轉(zhuǎn)方向，端部6以約21度的角B3領(lǐng)先底部5。
葉片4特征的其它角是由兩緣7、8的相應(yīng)切線和由相應(yīng)的從葉輪中心半徑方向發(fā)出并通過點S、T、N、M產(chǎn)生的角B4、B5、B6、B7(圖4)角B4和B5相應(yīng)為25和54度，角B6、B7相應(yīng)為22和52度。
可有四到九個葉片4，且根據(jù)優(yōu)選實施例，7個葉片4根據(jù)不同角度設(shè)置。
一個葉片和下一個之間的角(考慮到例如相應(yīng)的前緣7或后緣8)是50.7、106.0、156.5、205.2、257.5、312.9(度)。
使用這些角提供關(guān)于噪聲的好處，而葉輪1完全保持靜態(tài)和動態(tài)平衡。
每個葉片4由一系列從底部5到端部6逐步連接的氣動輪廓組成。
圖5示出了7個輪廓13-19，其涉及以沿著葉片4的徑向延伸部的各種間隔取得的相應(yīng)部分。
輪廓13-19也由圖6中用于輪廓之一的示例的幾何特征限定。如圖6所示，每個輪廓13-19具有形成光滑曲線、沒有折曲或尖角的中心線L1，和弦L2。每個輪廓13-19還具有在前緣和后緣的兩傾角BLE、BTE的特征，且這些角由它們在與前緣和與后緣交點處相應(yīng)的到中心線L1的切線和通過相應(yīng)交點垂直于XY平面的豎直線形成。
以下表4示出，關(guān)于七個輪廓13-19，前緣的角BLE和后緣的角BTE，中心線L 1和葉片4輪廓的弦L2的長度。
表4-徑向位置、前緣和后緣角、中心線和葉片4輪廓的弦的長度

應(yīng)當(dāng)注意，每個輪廓13-19的厚度，根據(jù)翼形的典型形狀，初始時增加，并在中心線L1長度的約20％達(dá)到最大值S-MAX，并從那里逐漸減小到后緣8。
在百分?jǐn)?shù)中，厚度S-MAX在半徑Rmax的2.26％和2.42％之間；輪廓的厚度關(guān)于中心線L1對稱分布。
輪廓13-19相對于葉片4的徑向延伸部的位置和相對于中心線L1關(guān)于它們的位置的厚度的相應(yīng)值如下表5所示。
表5-徑向位置和葉片4輪廓的厚度值

以下表6以mm為單位示出了參照圖中所示實施例對于每個輪廓13-19相對于中心線L1關(guān)于它們的位置的實際厚度值。
表6-以mm為單位的葉片4的輪廓13-19厚度

較佳地，輪廓13-19由在前緣7側(cè)的橢圓形連接和在后緣8側(cè)的直段實現(xiàn)的一截斷界定。
如上所述，轂3提供了根據(jù)本發(fā)明葉輪1的重要特征。轂3具有限制的厚度且直徑小于電動機(jī)3a的直徑。
在轂3和每個葉片4之間還有盒型部分20，其提供轂3和每個葉片4之間的至少部分連接。例如，在圖中所示的情況下，示出了七個盒型部分20，即是說，與有的葉片4的數(shù)量相同，它們依次部分地并直接地在靠近前緣7的區(qū)域連結(jié)到轂3。
部分20符合電動機(jī)3a的外部形狀且一般而言提供用于后者的座21。因此電動機(jī)3a部分地包含在該座21內(nèi)并因此它可比轂3要大。
座21的直徑稍微大于電動機(jī)3a的直徑D2，以允許葉輪1旋轉(zhuǎn)并也容納直徑略為不同的電動機(jī)。
應(yīng)當(dāng)注意，因為轂3是平圓形的且葉片4具有相對高的底部5處的傾斜角，在靠近后緣8的部分，葉片4不能直接連接到轂3上。
事實上，靠近后緣8的部分位于相對于轂盤3軸向轉(zhuǎn)移的位置。因此盒型部分20使得形成轂3和葉片4的后緣的最近部分的連接，并還實現(xiàn)了底部5內(nèi)葉片4的一定程度的硬度。
根據(jù)圖3a所示的本發(fā)明的變體，葉輪1具有平圓形轂3和部分20a，其僅有的功能是硬化和連接靠近后緣8的葉片部分，其位于相對于轂盤3軸向轉(zhuǎn)移的位置。
在該實施例中，部分20a沒有具體限定用于電動機(jī)的座，其尺寸(尤其是直徑)可相當(dāng)于或小于轂3的尺寸。
但是有由葉片4產(chǎn)生的氣流的增加，因為轂3的平圓形形狀引起相對于裝備有側(cè)向裙部的轂的常規(guī)方案氣流通過的截面的增加。
在所示實例中，轂3具有75mm的直徑D1，而電動機(jī)3a具有100mm的直徑D2。
座21具有約105mm的直徑來容納電動機(jī)3a?？紤]到以上提供的數(shù)據(jù)，后者在底部切割到75mm的直徑，即到37.5mm的半徑，且在后緣8的最近部分，它還由部分20部分替代。
盡管電動機(jī)3a交疊前緣7的最近部分，它有助于增強(qiáng)由葉輪1產(chǎn)生的氣流和總體性能。
在如圖7、8、9、10、11和12所示的第二和第三實施例中，葉輪1還裝備有與旋轉(zhuǎn)軸線2同軸并連接到每個葉片4端部6上的環(huán)22。環(huán)22由具有圓形截面的壁限定，其平行于旋轉(zhuǎn)軸線3并具有與葉片4的端部6為一體的內(nèi)部區(qū)域23。環(huán)22的主要功能是加強(qiáng)葉片6，以限制由離心力和氣動力產(chǎn)生的它們的扭曲。環(huán)22還使有可能以增加葉輪1效率的方式引導(dǎo)氣流通過由葉片6限定的盤。
圖10-12中的第三實施例還裝備有連接到環(huán)22的緣上并從旋轉(zhuǎn)軸線2徑向延伸的框架24。該框架具有外部部分，其位于與上述旋轉(zhuǎn)軸線2成直角的平面上。因為葉輪1通常安裝在位于固定支撐壁內(nèi)的適當(dāng)開口中，與壁交疊的框架24，使它有可能容納葉片6本身和上述開口內(nèi)部緣之間通過葉片6的盤外部的氣流，來進(jìn)一步提高可達(dá)到的壓頭值。
本發(fā)明提供的葉輪實現(xiàn)了許多優(yōu)點。
如前所述，沒有轂3的側(cè)面裙部的平圓形使得氣流通過的截面增加并因此流動本身增加。
此外，甚至朝向葉輪中心延伸的葉片增加了氣流。
由盒型部分20產(chǎn)生的座允許安裝更大直徑的電動機(jī)，并且尤其是有可能安裝提供更大扭矩的更大的電動機(jī)。
因此有可能使用產(chǎn)生用于某一類型葉輪必要扭矩的現(xiàn)有電動機(jī)，發(fā)現(xiàn)葉輪和電動機(jī)之間的正確偶合。
這樣有可能避免設(shè)計新的大小適合電動機(jī)裝到葉輪轂上的必要。
此外，轂內(nèi)的側(cè)向裙部的缺少和葉片朝向葉輪中心的延伸，提高了電動機(jī)的冷卻。
上述本發(fā)明可進(jìn)行修改和改變而不偏離由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明概念的范圍。


權(quán)利要求
1.一種軸流式葉輪(1)，由電動機(jī)(3a)在平面(XY)上以方向(V)圍繞軸線(2)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，所述葉輪包括具有直徑(D1)的中心轂(3)，多個葉片(4)，每個葉片包括具有理論起始半徑(Rmin)的底部(5)和延伸到端部半徑(Rmax)的端部(6)，葉片(4)由凹的前緣(7)和凸的后緣(8)界定，其特征在于，葉片(4)包括盒型部分(20)，所述盒型部分(20)限定其直徑(D2)大于電動機(jī)(3a)的殼體的直徑(D1)的底座(21)。
2.如權(quán)利要求1所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，它還包括盤狀中心轂(3)，多個葉片(4)，每個葉片包括具有理論起始半徑(Rmin)的底部(5)和延伸到端部半徑(Rmax)的端部(6)，葉片(4)由凹的前緣(7)和凸的后緣(8)界定，其特征在于，葉片(4)包括在轂(3)和葉片(4)本身之間的連接和加硬部分(20、20a)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，前緣(7)包括靠近底部(5)的、半徑落入端部半徑(Rmax)的47.7％到58.3％之間的第一圓弧段(9)，和靠近端部(6)的、半徑落入端部半徑(Rmax)的42.3％到51.7％之間的第二圓弧段(10)，以及在兩圓弧段(9、10)之間變化的半徑落入葉片(4)的延伸部(Rmax-Rmin)的45％到55％之間。
4.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，后緣(8)包括靠近底部(5)的、半徑落入端部半徑(Rmax)的27％到33％之間的第一圓弧段(11)，和靠近端部(6)的、半徑落入端部半徑(Rmax)的44.1％到53.9％之間的第二圓弧段(12)，以及在兩圓弧段(11、12)之間變化的半徑落入葉片(4)的延伸部(Rmax-Rmin)的29.7％和36.3％之間。
5.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，前緣(7)包括靠近底部(5)的、半徑等于端部半徑(Rmax)的53％的第一圓弧段(9)，和靠近端部(6)的、半徑等于端部半徑(Rmax)的47％的第二圓弧段(10)，以及在兩圓弧段(9、10)之間變化的半徑相當(dāng)于葉片(4)的延伸部(Rmax-Rmin)的50％。
6.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，后緣(8)包括靠近底部(5)的、半徑等于端部半徑(Rmax)的30％的第一圓弧段(11)，和靠近端部(6)的、半徑等于端部半徑(Rmax)的49％的第二圓弧段(12)，以及在兩圓弧段(11、12)之間變化的半徑相當(dāng)于葉片(4)的延伸部(Rmax-Rmin)的33％。
7.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在突出所述平面(XY)的底部(5)的寬度使得葉輪的中心角(B1)落入36.9到45.1度之間。
8.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在突出所述平面(XY)的端部(6)的寬度使得葉輪的中心角(B2)落入33.3到40.7度之間。
9.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在突出所述平面(XY)的底部(5)的寬度使得葉輪的中心角(B1)約等于41度。
10.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在突出所述平面(XY)的端部(6)的寬度使得葉輪的中心角(B2)約等于37度。
11.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，考慮到所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出和葉輪(1)的旋轉(zhuǎn)方向(V)，所述端部(6)以所述葉輪約21度的中心角(B3)領(lǐng)先底部(5)。
12.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出限定了所述后緣(8)和所述轂(3)的交點(M)，并使得角(B4)等于25度，角(B4)由在點(M)處后緣(8)的相應(yīng)切線和由從所述葉輪(1)的所述軸線(2)發(fā)出并通過點(M)的相應(yīng)半徑形成。
13.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出限定了所述后緣(8)和所述端部(6)的交點(N)，并使得角(B5)等于54度，角(B5)由在點(N)處后緣(8)的相應(yīng)切線和由從所述葉輪(1)的所述軸線(2)發(fā)出并通過點(N)的相應(yīng)半徑形成。
14.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出限定了所述前緣(7)和所述轂(3)的交點(S)，并使得角(B6)等于22度，角(B6)由在點(S)處前緣(7)的相應(yīng)切線和由從所述葉輪(1)的所述軸線(2)發(fā)出并通過點(S)的相應(yīng)半徑形成。
15.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)在所述平面(XY)上的突出限定了所述前緣(7)和所述端部(6)的交點(T)，并使得角(B7)等于52度，角(B7)由在點(T)處前緣(7)的相應(yīng)切線和由從所述葉輪(1)的所述軸線(2)發(fā)出并通過點(T)的相應(yīng)半徑形成。
16.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)由在葉片(4)的徑向延伸部的不同間距取得的相應(yīng)截面的至少一些空氣動力學(xué)輪廓(13-19)限定，每個輪廓(13-19)由形成一光滑曲線而沒有折曲和尖頭的中心線(L1)并由在所述前緣和在所述后緣的兩個傾斜角(BLE、BTE)限定，所述角由在在與前緣和與后緣交點處中心線(L1)的相應(yīng)的切線和通過相應(yīng)交點垂直于平面(XY)的相應(yīng)的線限定，并還具有以下特征所述輪廓(13-19)的所述角(BLE、BTE)具有下表中所示的值
17.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述葉片(4)由在葉片(4)的徑向延伸部的不同間距取得的相應(yīng)截面的至少一些空氣動力學(xué)輪廓(13-19)限定，每個輪廓(13-19)由形成光滑曲線而沒有折曲和尖頭的中心線(L1)限定，并還具有以下特征所述輪廓(13-19)具有落入端部半徑Rmax的2.26％和2.42％之間的厚度S-MAX。
18.如權(quán)利要求15所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，所述輪廓(13-19)具有相對中心線(L1)對稱設(shè)置的厚度，且厚度初始時增加，中心線(L1)長度約20％時達(dá)到最大值S-MAX，并然后逐漸減小直到后緣(8)，且其中厚度如下表所示
19.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，包括以不同角間距設(shè)置的七個葉片(4)；以度表示的、在一個葉片(4)和下一個葉片(4)之間的所述角間距-例如取相應(yīng)的前緣(7)或后緣(8)-為以下數(shù)值50.7、106.0、156.5、205.2、257.5、312.9。
20.如前述權(quán)利要求任一項所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，還包括與旋轉(zhuǎn)軸線(2)同軸并連接到每個葉片(4)的端部(6)的環(huán)(22)。
21.如權(quán)利要求20所述的軸流式葉輪(1)，其特征在于，還包括連結(jié)到所述環(huán)(22)的邊緣并從旋轉(zhuǎn)軸線(2)徑向延伸的框架(24)。
全文摘要
一種加強(qiáng)流動的、圍繞軸線(2)在平面(XY)旋轉(zhuǎn)的軸流式葉輪(1)，包括直徑小于驅(qū)動電動機(jī)(3a)的中心轂(3)，具有底部(5)和端部(6)的多個葉片(4)，葉片(4)由凹的前緣(7)和凸的后緣(8)界定，其在葉輪旋轉(zhuǎn)平面上的突出由圓弧段限定；葉片(4)由具有空氣動力學(xué)輪廓(18)的截面組成，每個輪廓具有從邊緣處開始朝向轂減小的長度和增大地彎曲形狀；朝向轂每個葉片(4)包括盒型部分(20)，所述盒型部分(20)提供直徑基本上相當(dāng)于座(21)的用于驅(qū)動電動機(jī)(3a)的殼體。
文檔編號F04D29/32GK1989346SQ200580024657
公開日2007年6月27日 申請日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
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