扩散器环的制作方法

本申请通常涉及轴流式风扇扩散器。特别地，本申请涉及用于供暖、通风和空调(HVAC)系统的轴流式风扇扩散器。

背景技术：

供暖、通风和空调(HVAC)系统一般包括压缩机、冷凝器、膨胀设备和蒸发器，相组合以形成制冷回路。HVAC系统可以包括冷凝器风扇，冷凝器风扇配置成吸入冷凝器上的空气。冷凝器风扇常常被安置于管道内。管道的出口通常包括格栅，该格栅用于防止任何东西到达冷凝器风扇的活动件(例如，手指等身体部位，叶子和棒等异物等)。

技术实现要素：

本申请通常涉及轴流式风扇扩散器。特别地，本申请涉及用于HVAC系统中的轴流式风扇扩散器。

在某些实施例中，轴流式风扇可以是制冷单元中的冷凝器风扇。制冷单元可以例如包括风冷冷水机(例如，压缩机、冷凝器、膨胀设备和蒸发器)、风冷冷凝器单元(例如，压缩机、冷凝器、膨胀设备和蒸发器)、或者HVAC系统中包括一个或多个轴流式风扇的其他类似单元。上述轴流式风扇可以被安装于管道内。上述管道可以包括扩散器环。上述扩散器环可以控制来自上述轴流式风扇的流出从上述轴流式风扇的流出侧到上述管道出口的扩张。

在某些实施例中，包括扩散器环的轴流式风扇可以相比于不具有扩散器环的轴流式风扇具有改进的静态效率。可以例如在风洞上测量风扇性能以获得风扇压力提升和流速，其与输入功率一起可以用于计算静态效率。在一个实施例中，在风洞中测试的包括扩散器环的轴流式风扇的静态效率可以比在风洞中测试的不具有扩散器环的轴流式风扇的静态效率高大约5％到大约10％。可以理解，上述范围是示例性的，效率改进可以变为超出上述范围。

在一个实施例中，风扇组件可以包括叶轮、管道和扩散器环，上述叶轮具有多个叶片，上述管道配置成接收由上述叶轮提供的流出，上述扩散器环从上述叶轮向管道出口延伸。上述扩散器环具有可变直径并可以配置成在径向上扩张由上述叶轮提供的流出。

在一个实施例中，扩散器环在轴流式风扇的流出侧处的直径可以比管道的直径更小，轴流式风扇安装于管道中。上述扩散器环可以比单独的管道将来自轴流式风扇的流出扩张为更慢的速率。在某些实施例中，对流出的扩张速度进行调整可以通过例如增加流出的扩散的压力提升来提高轴流式风扇的效率。

在另一个实施例中，多个扩散器环被同心布置成控制来自轴流式风扇的流出的扩张。多个扩散器环可以包括多个叶片扩散器。在某些实施例中，多个扩散器环和多个叶片扩散器可以减少回流到轴流式风扇的入口侧的流出的量。在某些实施例中，减少流出的回流可以提高轴流式风扇的效率。例如。多个叶片扩散器可以增加由轴流式风扇提供的流出的轴向速度，从而在不增加轴流式风扇的速度的情况下使得更多空气能够被吸入。多个叶片扩散器也可以降低流出的圆周速度。减少流出的回流还可以降低轴流式风扇的声级(例如，可听音量)。

在另一个实施例中，扩散器环可以被安装于包括格栅的管道中。在某些实施例中，多个同心布置的扩散器环可以被安装于包括格栅的管道中。在其他实施例中，多个扩散器环和多个叶片扩散器可以被安装于管道中取代格栅。

本申请揭示了一种风扇组件和一种组装该风扇组件中的扩散器环的方法。上述风扇组件包括叶轮，上述叶轮包括多个叶片。上述叶轮具有叶轮直径。管道配置成接收由上述叶轮提供的流出。上述管道具有管道出口直径，管道出口直径大于叶轮直径。上述风扇组件还包括扩散器环，上述扩散器环从上述叶轮向管道出口延伸。上述扩散器环配置和布置成在径向上扩张由上述叶轮提供的流出。上述扩散器环在距离上述叶轮第一距离设置的第一边缘处具有第一直径。轮廓从上述第一边缘向具有第二直径的第二边缘延伸。上述第二边缘距离上述叶轮第二距离设置。上述第一距离小于上述第二距离，上述第一直径小于上述第二直径，上述第一直径和第二直径小于上述管道出口直径。

本申请描述了一种组装风扇系统中的扩散器环装置的方法。该方法包括以下步骤：提供具有管道的轴流式风扇，上述管道的管道出口的直径大于上述轴流式风扇的叶轮的直径；以及在管道出口处提供具有可变直径的扩散器环，以在径向上扩张来自上述轴流式风扇的叶轮的流出到上述管道出口。

本申请描述了一种控制轴流式风扇的流出的方法。该方法包括以下步骤：提供具有管道的轴流式风扇，上述管道的管道出口的直径大于上述轴流式风扇的叶轮的直径；以及在上述管道出口处提供具有可变直径的多个同心间隔的扩散器环，以在径向上扩张来自上述轴流式风扇的叶轮的流出离开上述管道出口。

附图说明

参照形成本申请的一部分的附图，其示出了可以实施本说明书中所描述的系统和方法的各实施例。

图1示出了根据某些实施例的包括扩散器环的轴流式风扇系统。

图2示出了根据其他实施例的包括多个同心布置的扩散器环的轴流式风扇系统。

图3示出了根据某些实施例的包括轴流式风扇的多个同心布置的扩散器环和多个叶片扩散器的轴流式风扇系统。

相同的附图标记表示全文中相同部件。

具体实施方式

本申请通常涉及轴流式风扇扩散器。特别地，本申请涉及用于HVAC系统中的轴流式风扇扩散器。

HVAC系统中的制冷单元通常包括压缩机、冷凝器、膨胀设备、蒸发器和冷凝器风扇(例如，安装于管道内的轴流式风扇)。上述制冷单元可以例如是风冷冷水机、风冷冷凝器单元或HVAC系统中包括一个或多个轴流式风扇的其他类似单元。上述冷凝器风扇配置成吸入制冷单元中冷凝器上的气流。

在某些实施例中，制冷单元可以包括多个冷凝器风扇。冷凝器风扇通常被安装于管道内。管道调整了来自冷凝器风扇的流出。管道的构造(例如，高度、直径等)至少部分地确定了冷凝器风扇的效率。格栅一般被安装于管道出口处。格栅用作防护件，防止与冷凝器风扇及其旋转件的接触(例如，为了安全，防止对冷凝器风扇的损坏等)。管道的直径一般大于冷凝器风扇的叶轮的直径，会使得流出在其从叶轮的流出侧扩张到管道出口时减速。由于管道具有更大的直径，流出的一部分可以回流。流出的回流会增加冷凝器风扇的声级。在某些实施例中，如果制冷单元在具有最大声级限制(例如，声音条例、用户偏好等)的建筑物中或附近运行，冷凝器风扇的可听音量尤其会成为问题。流出的回流还会对冷凝器风扇的效率产生不利影响。

本申请的各实施例针对调整来自轴流式风扇的流出的扩散器环。某些实施例包括多个扩散器环和多个叶片扩散器以调整来自轴流式风扇的流出。调整来自轴流式风扇的流出相比于不包括扩散器环和/或叶片扩散器的系统可以提高轴流式风扇的效率。在某些实施例中，包括扩散器环的轴流式风扇相比于不具有扩散器环的轴流式风扇会具有改进的静态效率。在某些实施例中，可以在风洞上测量风扇性能以获得风扇压力提升和流速，与输入功率一起可以用于确定静态效率。在一个实施例中，在风洞中测试的包括扩散器环的轴流式风扇的静态效率可以比在风洞中测试的不具有扩散器环的轴流式风扇的静态效率高大约5％到大约10％。可以理解，上述范围是示例性的，效率改进可以变为超出上述范围。在某些实施例中，扩散器环可以降低运行时轴流式风扇的声级。

在本说明书中以示例的方式对制冷单元中的冷凝器风扇进行了讨论。在本说明书内描述的各实施例、各方面和各概念可以应用于除了制冷单元中的冷凝器风扇之外的轴流式风扇。附加应用的实例包括但不限于排气风扇、循环风扇、散热器风扇、冷却风扇(例如，用于电子器件等)等。

在一个实施例中，风扇组件可以包括叶轮、管道和扩散器环，叶轮具有多个叶片，管道配置成接收由叶轮提供的流出，扩散器环从叶轮向管道出口延伸。扩散器环具有可变直径并可以配置成在径向上扩张由叶轮提供的流出。

图1示出了根据某些实施例的包括扩散器环115的轴流式风扇系统100。轴流式风扇系统100包括叶轮105、管道110和扩散器环115。根据某些实施例，轴流式风扇系统100可以包括更少的部件或附加部件。例如，轴流式风扇系统100可以包括叶轮105的流入侧120A上的孔口(未示于图1中)，其减小了叶轮105的流入侧120A上的管道110的尺寸。轴流式风扇系统100通常表示HVAC系统的制冷单元中的冷凝器风扇。只要叶轮105位于类似于管道110的管道内，轴流式风扇系统100可以表示其他轴流式风扇系统。

叶轮105包括安装于中心毂上的多个叶片。叶轮105还可以包括在叶片的外周处的带件。该带件在图1中表示为围绕叶轮105的虚线框。叶轮105可以由发动机驱动。叶轮具有由线R-R示出的旋转轴线。轴(图1中未示出)连接发动机(图1中未示出)和叶轮105并可以位于线R-R上，从而轴和叶轮105具有相同的旋转轴线。可以理解，叶轮105、发动机和轴的构造根据风扇的应用可以改变。例如，在某些实施例中，叶轮105可以由传送带驱动、由发动机直接驱动、由电动机驱动等。叶轮105的设计可以改变并可以例如根据待使用轴流式风扇的应用来确定。例如，叶轮105可以依据使用轴流式风扇系统100的制冷单元的类型(或者该应用是否用于不是制冷单元中的轴流式风扇)而具有不同的设计。例如，叶轮105可以基于制冷单元是风冷冷水机还是风冷冷凝器单元而改变。叶轮105还可以基于特定制冷单元的设计(例如，尺寸、容量等)而改变。

叶轮105具有直径d1和高度h。直径d1可以例如沿垂直于轴线R-R的直线从叶片尖端到叶片尖端进行测量。如果叶轮105包括在叶片的外周处的带件，在这类实施例中直径d1可以是带件的直径。直径d1小于流入侧120A上的管道110的直径。直径d1也可以小于流出侧120B上的管道110的直径。直径d1小于在叶轮105相应于流出侧120B的位置处的管道110的直径。由于管道110的直径大于叶轮105的直径d1，来自叶轮105的流出可以迅速扩张。该迅速扩张会使得流出的一部分回流到叶轮105的流入侧120A。该回流会降低轴流式风扇系统100的效率并增加轴流式风扇系统100的声级。

管道110在入口侧120A上具有直径d2。管道110的出口侧120B具有直径d2'。直径d2大于叶轮105的直径d1。由于直径d2大于叶轮105的直径d1，流出可以迅速扩张，这会产生流出的回流并会降低轴流式风扇系统100的效率。

扩散器环115被设置于叶轮105的流出侧120B附近。设置于叶轮105的流出侧120B附近的扩散器环115的直径d3与叶轮105的直径d1大致相同。在某些实施例中，直径d3可以稍微小于叶轮105的直径d1，从而当叶轮105旋转时，磨去了扩散器环115的一部分。这可以例如在扩散器环115与叶轮105之间提供更紧密的配合。扩散器环115可以由例如塑料制成。可以理解，扩散器环115可以由除了塑料之外的材料制成，例如但不限于金属片等。

扩散器环115具有高度h3和管道110的出口侧上的直径d3'。直径d3'通常大于直径d3。扩散器环115的轮廓从叶轮的流出侧120B到管道110的出口变化。在某些实施例中，该轮廓是线性的。在其他实施例中，该轮廓可以是非线性的。直径上的变化率大致设计成以期望的速率扩张叶轮105的流出来控制流出速度的轴向分量和圆周分量。扩散器环115的高度h3与从叶轮105的流出侧120B到管道110的出口的距离大致相同。扩散器环115的直径的变化率可以基于高度h3来确定。例如，随着高度h3增加，改变直径的效率可以增加。类似地，随着高度h3增加，扩散器环115的直径d3、d3'之间的变化率可以使得扩散器环115的轮廓非线性增加。

格栅(图1中未示出)可以被包括在管道110的出口处。格栅可以是防止身体部位和其他异物与叶轮105接触的结构。根据某些实施例，扩散器环115可以与格栅固定连接。在其他实施例中，扩散器环105可以与附加的、同心布置的扩散器环115和多个叶片扩散器(例如图3所示的叶片扩散器305)相结合以形成格栅结构。在这类实施例中，可以不包括分离的格栅。以下根据图3对具有多个同心布置的扩散器环115和多个叶片扩散器的实施例进行更详细的描述。

图2示出了根据某些实施例的包括多个同心布置的扩散器环115的轴流式风扇系统200。根据某些实施例，轴流式风扇系统200包括设置于叶轮105的流出侧120B上的多个同心布置的扩散器环115。图2的各方面可以与图1的各方面相同或类似于图1的各方面。

轴流式风扇系统200包括根据图1描述的叶轮105。轴流式风扇系统200配置为安装于管道110内(图1)。多个扩散器环115可以控制流出的扩张速率并相应地提高轴流式风扇系统200的效率。此外，由于效率提高，可以在不减少轴流式风扇系统200的流出的情况下降低叶轮105的速度。因此，也可以降低轴流式风扇系统200的声级。

多个扩散器环115中的每一个扩散器环具有设置于叶轮105的流出侧附近的第一直径和设置于管道110的出口附近的第二直径(如根据图1所示和描述的扩散器环115)。多个扩散器环115可以基于相对于管道110的位置进行设计。也就是说，位于叶轮105的周边处的扩散器环115可以与位于叶轮105的中心轴线附近的扩散器环具有不同的轮廓(例如，第一直径与第二直径之间的不同变化率)。在某些实施例中，设置于叶轮105的中心轴线附近的多个扩散器环115中的一个或多个扩散器环的第二直径可以小于第一直径。这可以例如将某些相对更高速度的流出(例如，叶轮105的周边区域附近)导向相对更低速度的区域(例如，叶轮105的中心轴线附近)。在某些实施例中，多个扩散器环115的设计可以实质上相同。也就是说，在某些实施例中，多个扩散器环115的轮廓实质上相同。

如根据图1所描述的，多个扩散器环115可以装配到设置于管道110的出口处的格栅。

图3示出了根据某些实施例的轴流式风扇系统300，轴流式风扇系统300包括轴流式风扇的多个同心布置的扩散器环115和多个叶片扩散器305。轴流式风扇系统300包括叶轮105的流出侧120B上的多个同心布置的扩散器环115。轴流式风扇系统300还包括多个叶片扩散器305。图3的各方面可以与图1－2的各方面相同或类似于图1－2的各方面。

多个叶片扩散器305被设置于同心布置的多个扩散器环115之间。多个叶片扩散器305实质上在径向上从叶轮105的毂朝向管道(例如，图1的管道110)延伸。在某些实施例中，多个叶片扩散器305可以具有不同的轮廓，从而叶片扩散器向外延伸但是在叶轮105的旋转方向上或在叶轮105旋转方向相反的方向上具有一定的曲率。

叶片扩散器305配置成减小流出的速度的圆周分量并增大流出的速度的轴向分量。因此，叶片扩散器305可以在不增加叶轮105的速度的情况下增加叶轮105的流出。在某些实施例中，叶片扩散器305使得轴流式风扇速度在不影响制冷单元的冷却容量的情况下能够被降低。因此，可以降低叶轮105的速度，从而在某些实施例中可以降低轴流式风扇系统300的声级。

叶片扩散器305的轮廓可以设计成控制流出在轴向方向上的扩张。叶片扩散器305的数量和/或间隔也可以基于位置改变。例如，叶轮105的周边区域可以比叶轮105的中心区域(例如，叶轮105的旋转轴线附近)具有更多的叶片扩散器305。

多个叶片扩散器305和多个同心布置的扩散器环115可以取代管道110的出口处的格栅。因此，叶片扩散器305和扩散器环115的布置防止身体部位和其他异物与叶轮105接触。该布置还可以设计成承受朝向叶轮的负载(例如，如果物体被安置到叶片扩散器305和扩散器环115布置上，物体不会促使叶片扩散器305或扩散器环115与叶轮105接触)。

各方面

需注意的是，以下各方面1－12中的任一方面可以与各方面13－14、各方面15－16和各方面17－18中的任一方面相结合。还需注意的是，各方面13－14中的任一方面可以与各方面1－12、各方面15－16或各方面17－18中的任一方面相结合。此外，各方面15－16中的任一方面可以与各方面1－12、各方面13－14或各方面17－18中的任一方面相结合，以及各方面17－18中的任一方面可以与各方面1－12、各方面13－14或各方面15－16中的任一方面相结合。

方面1.一种风扇组件，其特征在于，包括：

叶轮，所述叶轮包括多个叶片，所述叶轮具有叶轮直径；

管道，所述管道配置成接收由所述叶轮提供的流出，所述管道具有管道出口直径，所述管道出口直径大于所述叶轮直径；以及

扩散器环，所述扩散器环从所述叶轮向管道出口延伸并配置和布置成在径向上扩张由所述叶轮提供的流出，所述扩散器环在距离所述叶轮第一距离设置的第一边缘处具有第一直径，所述扩散器环具有从所述第一边缘向第二边缘延伸的轮廓，所述第二边缘具有第二直径并距离所述叶轮第二距离设置，

其中，所述第一距离小于所述第二距离，所述第一直径小于所述第二直径，所述第一直径和所述第二直径小于所述管道出口直径。

方面2.根据方面1所述的风扇组件，其特征在于，所述第一直径与所述叶轮直径实质上相同。

方面3.根据方面1－2中任一项所述的风扇组件，其特征在于，从所述第一边缘向所述第二边缘延伸的所述扩散器环的轮廓是线性的。

方面4.根据方面1－3中任一项所述的风扇组件，其特征在于，还包括：

另一个扩散器环，所述另一个扩散器环配置成在径向上扩张由所述叶轮提供的流出，所述另一个扩散器环在距离所述叶轮第三距离设置的第三边缘处具有第三直径，所述另一个扩散器环具有从所述第三边缘向第四边缘延伸的轮廓，所述第四边缘具有第四直径并距离所述叶轮第四距离设置，

其中，所述第三距离小于所述第四距离，所述第三直径小于所述第四直径，所述第三直径和所述第四直径小于所述管道出口直径。

方面5.根据方面4所述的风扇组件，其特征在于，所述另一个扩散器环的第三直径和第四直径小于所述扩散器环的第一直径和第二直径。

方面6.根据方面5所述的风扇组件，其特征在于，所述扩散器环和所述另一个扩散器环围绕所述叶轮的旋转轴线同心布置。

方面7.根据方面4－6中任一项所述的风扇组件，其特征在于，还包括：

多个叶片扩散器，所述多个叶片扩散器在径向上从所述叶轮的旋转轴线延伸，所述多个叶片扩散器配置成分散(diffuse)所述流出的圆周速度。

方面8.根据方面7所述的风扇组件，其特征在于，所述多个叶片扩散器被装配于所述扩散器环和所述另一个扩散器环中的至少一个。

方面9.根据方面7－8中任一项所述的风扇组件，其特征在于，所述多个叶片扩散器的轮廓设置成增加由所述叶轮提供的流出的速度的轴向分量。

方面10.根据方面7－9中任一项所述的风扇组件，其特征在于，所述扩散器环、所述另一个扩散器环和所述多个叶片扩散器配置成承受朝向所述叶轮的力。

方面11.根据方面6－10中任一项所述的风扇组件，其特征在于，所述扩散器环和所述另一个扩散器环配置成装配于风扇格栅，所述风扇格栅距离所述叶轮的出口第五距离设置，所述第五距离大于所述第二距离。

方面12.根据方面4－11中任一项所述的风扇组件，其特征在于，所述扩散器环和所述另一个扩散器环具有不同的轮廓。

方面13.一种组装风扇系统中的扩散器环装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供具有管道的轴流式风扇，所述管道的管道出口的直径大于所述轴流式风扇的叶轮的直径；以及

在管道出口处提供具有可变直径的扩散器环，以在径向上扩张来自所述轴流式风扇的叶轮到所述管道出口的流出。

方面14.根据方面13所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述扩散器环装配到所述管道出口和风扇格栅，所述风扇格栅配置成防止与所述轴流式风扇的活动件接触。

方面15.一种组装风扇系统中的扩散器环装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供具有管道的轴流式风扇，所述管道的管道出口的直径大于所述轴流式风扇的叶轮的直径；以及

在所述管道出口处提供具有可变直径的多个同心间隔的扩散器环，以在径向上扩张来自所述轴流式风扇的叶轮离开所述管道出口的流出。

方面16.根据方面15所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

提供在径向上从所述叶轮的旋转轴线延伸的多个叶片扩散器，所述多个叶片扩散器配置成分散所述流出的圆周速度。

方面17.一种控制轴流式风扇的流出的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供具有管道的轴流式风扇，所述管道的管道出口的直径大于所述轴流式风扇的叶轮的直径；以及

在所述管道出口处提供具有可变直径的多个同心间隔的扩散器环，以在径向上扩张来自所述轴流式风扇的叶轮的流出离开所述管道出口。

方面18.根据方面17所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤

提供在径向上从所述叶轮的旋转轴线延伸的多个叶片扩散器，所述多个叶片扩散器配置成分散所述流出的圆周速度。

本说明书中所使用的术语意欲对各特定实施例进行描述并不意欲进行限制。各术语“一”、“一个”和“该”也包括复数形式，除非以其他方式清晰地指出。各术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时详细列举了所陈述的各特征、各整数、各步骤、各操作、各元件和/或各部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在或添加。

对于前面所述，可以理解，在不偏离本申请范围的情况下，可以在细节上进行修改，特别是在所使用的结构材料和各部件的形状、尺寸和布置等事项上。本说明书内所使用的词“实施例”可以但不必需是指同一个实施例。本说明书及所描述的各实施例仅是示例性的。在随后的权利要求书所指示的公开的真正范围和精神下，在不偏离其基本范围的情况下可以想出其他和更多实施例。