[发明专利]径流式叶轮和风机单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种鼓风机用径流式叶轮(radial impeller)，其具有轴向空气入口和在叶轮外周上的空气出口，所述径流式叶轮优选在螺旋状壳体中使用，所述径流式叶轮包括：底部轮盘和顶部轮盘，所述底部轮盘具有外径，所述顶部轮盘以与所述底部轮盘有轴向距离的方式与所述底部轮盘同心地配置，并且所述顶部轮盘具有用于所述轴向空气入口的圆形的吸入开口，所述吸入开口具有内径，并且所述径流式叶轮还包括配置在所述底部轮盘与所述顶部轮盘之间的多个前弯式异型叶片、在各种情况下在两个相邻叶片之间形成的具有径向内部空气入口侧和径向外部空气出口侧的流道，当在径流式叶轮的运转方向上观察时，所述流道凸出地弯曲。该流道弯曲意思是叶片的吸入侧表面至少局部以凸出的方式弯曲，叶片的压力侧表面至少局部以凹入的方式弯曲。

本发明还涉及一种具有这种类型的径流式叶轮的风机单元，特别涉及一种具有这种类型的径流式叶轮的鼓风机。术语“风机”包含吸入侧与压力侧之间的压力比在1.0至1.1的范围内的风机和吸入侧与压力侧之间的压力比在1.1至3.0的范围内的风机。

背景技术

现今，在利用相对低的体积流量实现高压力的建立的场合优选使用径流式叶轮。由于在径流式叶轮的情况下，整个传送的气流在外径处离开叶轮，因此能够产生较大的空气分子的动能，由此还产生与轴流式风机相比更高的压力，轴流式风机的周向速度受限于轮毂。当气流必须从轴向向径向转向90°时，或者当组成部件、过滤器等阻碍空气自由流动时，使用径流式叶轮是特别有效的。虽然还可以使用将用于建立压力的空气传送装置集成为一个装置的不同的马达叶轮组合，但最普遍的构造是具有壳体的完整的径流式风机。

在径流式叶轮的情况下，具有在运转方向上向前弯曲的叶片的叶轮、具有在运转方向上向后弯曲的叶片的叶轮和具有径向尾端(radially ending)叶片的叶轮之间存在区别。在径流式叶轮的运转方向上观察时，在转动方向上向前弯曲的叶片导致从径向内部空气入口侧向径向外部空气出口侧延伸的流道以凸出的方式弯曲。因而叶片的吸入侧表面至少局部以凸出的方式弯曲，叶片的压力侧表面至少局部以凹入的方式弯曲。具有前弯式叶片的径流式叶轮允许为气流提供高的角动量并因而实现了高的能量转换。然而，这里存在的缺点是输出空气的高的动态压力。这个动态压力必须在例如螺旋状壳体的随后的引导设备中被转换成静态压力。具有前弯式叶片的径流式叶轮比具有后弯式叶片的径流式叶轮为气流提供更多的角动量。因而，具有前弯式叶片的径流式叶轮的到达相同运行点的必要速度实质上低于具有同尺寸的后弯式叶片的径流式叶轮的到达相同运行点的必要速度。与具有前弯式叶片的径流式叶轮相比，具有后弯式叶片的径流式叶轮的效率明显更高。

径流式风机的一种特殊构造是鼓风机。指定鼓风机为径流式风机，径流式风机的叶轮与鼓相同，即，与叶轮的直径相比，叶轮的宽度相对大。具体地，叶轮的宽度可以在底部轮盘的外径的40％至80％的范围内。在需要小径向尺寸的场合，使用设有前弯式叶片的、而且以Scirocco转子闻名大约80年的这种类型的转子。原始Scirocco转子的顶部轮盘的内径与底部轮盘的外径的比为0.875。

当前在螺旋状壳体中用作圆柱形转子(cylindrical rotor)的前弯式径流式叶轮以高能量密度而著名，即，以利用小安装空间的高传递体积(high conveyed volume)和良好的声学(acoustic)特性，特别是运行期间的低噪声水平而著名。然而，与后弯式叶轮相比，由于形成涡旋和涡流，空气动力效率相对低。圆柱形转子风机用在：基于一米叶轮直径和单流动构造，需要优选高达4000Pa压力增量和具有高达8m³/s体积流量的通风和空调领域的安装中。

在已知的径流式叶轮中，例如，德国DE102006031167A1在开始提到的该类型的径流式叶轮，在叶轮的外周上具有轴向空气入口和空气出口，叶片的强异型(strong profiling)能够防止或减少叶片之间的流道中的涡旋。在这方面，“异型”意思是叶片的厚度在其延伸方向上不同，更具体地当所谓的外形厚度比(即外形厚度与总外形长度的比)大于或等于0.15，特别是大于或等于0.2，以及更优选大于或等于0.25时，则叶片被认为是强异型的。在这方面，外形厚度比优选为至多0.5，特别地0.4，更优选0.35。上述文献的图中未示出的顶部轮盘在该文献中被称为框架并且是螺旋状壳体的一部分。不利地是，顶部轮盘处的涡旋被已知的叶片异型加强。因而，该手段仅能非常轻微地提高效率。

发明内容