具有罩风扇的风扇盘管单元的制作方法
【专利说明】具有罩风扇的风扇盘管单元
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求于2013年I月11日提交的美国临时申请序列号61/751，639的权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
[0003]发明背景
[0004]本发明总体涉及空调系统，并且更具体地，涉及用于使得空气移动穿过空调系统的管道部分的风扇。
[0005]常规空调系统可被作为包括冷凝区段和空气处理区段的单个成套装置销售，或被作为其中空气处理单元安装在建筑内且冷凝单元安装在建筑外的分离系统装置销售。常规空气处理单元几乎完全依靠于鼓风机(例如像前曲鼓风机)来使空气循环穿过空气处理单元。然而，前曲鼓风机具有有限的静态效率，并可根据它们安装情况而因气流所要求的过度转向招致显著系统损失。
[0006]发明简述
[0007]根据本发明的一个方面，提供一种用于与空调系统一起使用的空气处理单元，所述空气处理单元包括空气从中循环穿过的外壳管道。翼式轴流风扇(vane-axial flowfan)使得空气循环穿过所述外壳管道。所述风扇包括叶轮，所述叶轮具有从中延伸的多个风扇叶片和布置成与所述空气的流动路径基本一致的旋转轴线。换热器组件布置在所述外壳管道内、与循环穿过所述外壳管道的所述空气处于传热关系。
[0008]这些及其它优点和特征将从以下结合附图进行的描述变得更为清楚。
[0009]附图简述
[0010]被视为是本发明的主题在本说明书的结论处的权利要求中具体指出并且明确要求。本发明的前述及其它特征和优点从以下结合附图进行的详述而清楚，在附图中:
[0011]图1是风扇组件的一个实施方案的透视图；
[0012]图2是风扇组件的一个实施方案的局部横截面图，该图示出风扇护罩与壳体的界面；
[0013]图2A是风扇组件的另一实施方案的局部横截面图，该图不出风扇护罩与壳体的界面；
[0014]图2B为风扇组件的另一实施方案的局部横截面图，该图不出风扇护罩与壳体的界面；
[0015]图3是用于风扇组件的壳体的一个实施方案的等距视图；
[0016]图3A是用于风扇组件的壳体的另一实施方案的局部横截面图；
[0017]图4是风扇组件的一个实施方案的另一局部横截面图，该图不出风扇护罩与壳体的界面；
[0018]图4a是风扇组件的另一实施方案的局部横截面图，该图不出风扇护罩与壳体的界面；
[0019]图5是转子壳体的一个实施方案的另一面向上游横截面图，该图示出形成在壳体楔块侧面与壳体切面之间的角度；
[0020]图6是壳体的一个实施方案的内部的平面图；
[0021]图7是示出周向扫掠定子轮叶的一个实施方案的透视图；
[0022]图8是示出轴向扫掠定子轮叶的一个实施方案的横截面图；以及
[0023]图9是示出周向扫掠风扇叶片的一个实施方案的透视图；
[0024]图10是根据本发明的一个实施方案的空调系统的空气处理单元的横截面；
[0025]图11是根据本发明的另一实施方案的空调系统的空气处理单元的横截面；以及
[0026]图12是根据本发明的另一实施方案的空调系统的空气处理单元的横截面。
[0027]发明详述
[0028]现在参考图10-12，示出空调系统的空气处理单元150。例如，示例性空调系统包括分离系统、成套系统以及屋顶系统。在空气处理单元150中加热或冷却的空气可从连接至待调节的空间的返回空气管道提供，或替代地可为从外源吸进的新鲜空气。空气处理单元150包括其内存在各种部件的外壳管道或机箱152。例如，被容纳在空气处理单元150的外壳管道152内的是被配置成加热或冷却周围空气的热交换器组件154和使得空气循环穿过换热器组件154的风扇10。根据期望单元特性，风扇组件10可相对于换热器组件154而定位在下游(即，“吸入穿过(draw through)”配置)，如图10和11所示，或相对于换热器组件154而定位在上游(即，“吹送穿过(blow through) ”配置)，如图12所示。外壳管道152包括限定入口开和出口开口的下部管道连接器151和上部管道连接器153。
[0029]在空气处理单元150冷却从中流过的空气的实施方案中，如当空气处理单元150例如是风扇盘管单元时，换热器组件154可为多个配置中的一种。如图10所示，换热器组件154是相对于穿过外壳管道152的空气的流动路径以一个角度布置的单个换热器盘管156。替代的换热器配置包括以大体V形配置(图11)或大体A形配置布置的第一换热器盘管156和第二换热器盘管158，如本领域已知。在此类实施方案中，换热器组件154被配置成从穿过换热器组件154的空气吸收热量以使得在外壳管道152的出口开口 153处提供冷却空气。
[0030]在空气处理单元150被配置成加热空气的实施方案中，如当空气处理单元150例如为炉子时(图12)，换热器组件154通常包括联接至次级换热器164的竖直布置的初级换热器160。连接至初级换热器160的入口 162的燃烧器组件(未示出)产生加热流体，例如像烟道气。加热流体流过初级换热器160和次级换热器164。来自加热流体的热量传递至循环穿过换热器组件154的空气以使得从外壳管道152的出口开口 153排放出的空气比在入口开口 151处进入外壳管道152的空气更暖。
[0031]风扇10被定位在外壳管道15内以使得风扇10的排放末端13被布置成大体垂直于穿过外壳管道152的空气流F。风扇组件30包括叶轮42，叶轮42的旋转轴线与空气的流动路径F基本对准以使得循环空气大体线性行进穿过风扇10。在一个实施方案中，风扇组件30包括翼式轴流风扇。管路内风扇(in-line fan) 10被安装在外壳管道152内以使得循环穿过外壳管道152的空气行进穿过风扇10并且不在风扇10的外围与外壳管道152的一部分之间。管路内风扇10的使用显著减少空气处理单元150中的转向损失以使得可实现至多约50%的风扇功率减少。另外，对管路内风扇10的紧凑包封允许空气处理单元150的高度降低。
[0032]在一个实施方案中，风扇10被定位在外壳管道152内以使得进入风扇10的入口11的空气是相对冷却的。再次参考图11和12的空气处理单元150，所示出的风扇10被定位在换热器组件154下游。风扇10被配置成通过换热器组件154从外壳管道152的入口开口 151吸取温暖空气。换热器组件154从空气吸收热量以使得离开换热器组件154并进入管路内风扇10的空气已被冷却。这种冷却空气线性穿过风扇10到达连接至外壳管道152的出口开口 153的导管(未示出)。在图12中示出的空气处理单元150中，风扇10被定位在换热器组件154上游。进入外壳管道152的入口开口 151的冷却空气线性行进穿过风扇10，并被吹送至换热器组件154中。在由换热器组件154加热之后，空气随后循环至联接至外壳管道152的出口开口 153的导管(未示出)以待分配。
[0033]现在参考图1-9，更详细地示出示例性翼式轴流风扇30。风扇10可由通过轴(未示出)或替代地皮带或其它布置连接至风扇10的电动机12驱动。在操作中，电动机12驱动风扇10的旋转将气流16从例如换热器(未示出)而穿过风扇10并沿流动路径18推动。风扇10包括具有风扇转子24、或可旋转地定位在壳体22中的叶轮的壳体22。电动机12的操作驱动风扇转子24围绕风扇轴线26旋转。风扇转子24包括从轮毂30延伸并终止于风扇护罩32的多个风扇叶片28。风扇护罩32被连接至多个风扇叶片28中的一个或多个风扇叶片28并且随其一起围绕风扇轴线26旋转。在一些实施方案中，风扇10还包括了定子组件72，所述定子组件72包括定位在风扇转子24的上游或下游的多个定子轮叶74。在一些实施方案中，风扇10具有在约0.45与0.65之间的轮毂30直径与风扇叶片28直径比。另外，风扇10以约1500RPM与约2500RPM之间的旋转速度标称运行，其中风扇叶片28尖端速度约0.1马赫或更小。
[0034]参考图2，风扇护罩32限定风扇转子24的径向延度，并且限定风扇转子24(具体地是风扇护罩32)与壳体22之间的运转余隙。在风扇10的运行期间，形成从风扇护罩32的下游端34朝风扇护罩32的上游端36的再循环流70，其中再循环流70中的至少一些与气流16—起被再吸入到风扇10之中。此再吸入可能处于能够导致风扇不稳定或失速的不期望角度或质量流。为了缓解这个情况，风扇护罩32沿第一部分38从风扇护罩32的下游端34朝风扇护罩32的上游端36基本轴向延伸长度L1，长度L1可为护罩总长L &的主要部分(例如，80%至90% )。风扇护罩32的第一部分38被连接至风扇叶片28。风扇护罩32的第二部分40也可在一个轴向方向上延伸但从第一部分38径向向外偏移，并且限定风扇护罩32的最大半径42。第三部分44将第一部分38和第二部分40连接起来。在一些实施方案中，如图2所示，这产生了风扇护罩32的基本s形横截面。在其它实施方案中，例如，如图2a-2b所示，所产生的横截面分别为T形和J形。运行期间，风扇护罩32在上游端36与壳体22之间形成流的分离泡76。这种分离泡76是小型再循环区，其在上游端36与壳体22之间形成实际上更小的运转余隙78，由此限制穿过运转余隙78的再循环流70的量。
[0035]壳体22包括围绕风扇护罩32周向延伸的壳体内表面46，在一些实施方案中，所述壳体内表面46是基本圆柱形的、或替代地截锥形的。另外，壳体22包括多个壳体元件、或壳体楔块48，所述多个壳体元件、或壳体楔块48从壳体内表面46朝风扇护罩32径向向内延伸并且至少部分沿风扇护罩32的长度轴向延伸。壳体楔块48可与壳体22分离、可固定到内表面46，或者在一些实施方案中，可与壳体22整体成形(例如，通过注射模塑(inject1nmolding))。虽然本文中的描述主要涉及壳体楔块48，但是在其它实施方案中可利用其它壳体元件如图3a中示出的壳体翅片148。
[0036]参考图3