专利名称：带有旋转导流环的低噪声轴流风机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴流风机，尤其涉及一种带有旋转导流环的低噪声轴流风机，应用于列车空调冷凝器，属于流体工程技术领域。
背景技术：
随着国家经济建设的飞速发展，城市轨道交通作为城市的交通枢纽，正在发挥着非常重要的作用，目前城轨交通蓬勃发展，并已进入一个新的发展时期，已成为许多城市的重点工程项目。巨额的建设资金已成为城市轨道交通事业发展的一大瓶颈，摆在我们面前的首要问题是采用国产技术装备、降低工程造价，促进城轨交通的快速发展。而列车空调是轨道交通列车上的一个重要设施。针对城市轨道交通的列车空调装置要求尺寸紧凑，噪声低，但在役风机进口处呈突缩状，吸入端存在着涡流严重的弊端，因此对空调冷凝器用的轴流风机提出了更高的技术要求。
目前采用的列车空调冷凝器风机最具代表性的为在役德国进口列车空调冷凝器风机，其声压级偏高，该风机采用的是外窄内宽叶片，叶片呈等距离布置，叶轮转速相对偏高，存在着噪声污染严重的弊端。因而在车辆运行的全过程，只要空调制冷系统运行，其噪声污染是持续存在的，严重影响旅客的舒适感。另外电机支架离风机叶轮近，气流绕流时产生的涡流会影响叶轮的作功能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种带有旋转导流环的低噪声轴流风机，应用于列车空调冷凝器，能消除或降低叶轮进口前的涡流，减少进口阻力和旋转噪声，提高风机运行效率，节约能源。
为实现这一目的，本发明设计的带有旋转导流环的低噪声轴流风机中，轮毂安装在机壳下部，电机安装在轮毂上方并通过支架固定在机壳的内表面上，支架的截面为流线体，风机叶片呈外宽内窄前掠状，不等距排列，叶片各截面重心联线与径向直线间的夹角≤30°。机壳下部进口端设置随同叶片转动的旋转导流环，旋转导流环上部圆柱体与叶片外周连成一体，并与机壳内直径间留有转动间隙，底部圆弧形导流环的形状为1/4椭圆形，机壳下部环形端面置于导流环内，并与导流环的环内平台构成轴向间隙以利相对转动。
本发明的具体结构包括电机、风机叶片、机壳、支架及轮毂，轮毂安装在机壳的下部，电机安装在轮毂上方并与之同轴相连，电机通过支架固定在机壳的内表面上。电机支架的截面为流线体。风机叶片采用按变环量流型、负指数设计的新叶型替代按等环量设计的原叶型，为整体式不可调叶角型，叶片按不等距排列安装在轮毂上，叶片数为4～7片，相邻叶片间的夹角为42°～110°，每片叶片呈外径处宽、内径处窄的形状，内外径二者弦长比为1.1～1.6，叶片各截面重心联线与径向直线间的夹角为20°～30°，呈前掠状。机壳下部进口端设置随同叶片转动的旋转导流环，旋转导流环由上部的圆柱体和底部的圆弧形导流环构成，上部圆柱体与叶片的外周连成一体，圆柱体的外直径与机壳的内直径之间留有相对转动间隙，圆弧形导流环的形状为1/4椭圆形，环内中部有一平台，机壳下部环形端面置于圆弧形导流环内，并与环内平台构成轴向间隙以利相对转动。
本发明中电机支架的安装位置可以往机壳上部移动，并适度远离叶片进口端，可减少气体绕流时产生的涡流和减少对叶轮作功能力的影响。支架采用倾斜安装或水平安装形式，其数目与风机叶片数不互成倍数。
本发明具有显著的降噪和节能效果。本发明在列车空调冷凝器风机吸入口加装旋转导流环，可以消除或降低叶轮进口前涡流，改善吸入流场，减少进口阻力。采用外宽内窄高压力系数弯掠组合的低噪声叶型和不等距排列的风机叶片替代进口现用等距排列径向对称叶片，可充分利用叶轮外径处效率高的特点，增加其加功量，且可明显降低叶根附近过大的攻角值，以利节能和降噪。将电机支架截面改为流线型，并适度远离叶片进口端，可减少气体绕流时产生的涡流和减少对叶轮作功能力的影响。
图1为本发明的结构示意图。
图1中，1为电机，2为风机叶片，3为机壳，4为支架，5为旋转导流环，6为轮毂。
图2为本发明中叶轮与旋转导流环的结构关系俯视图。
图2中，2为风机叶片，5为旋转导流环，6为轮毂。
图3为本发明中旋转导流环与机壳的结构示意图。
图3中，2为风机叶片，3为机壳，5为旋转导流环。
图4为风机叶片的结构特征示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的带有旋转导流环的低噪声轴流风机结构如图1所示，包括电机1、风机叶片2、机壳3、支架4及轮毂6，轮毂6安装在机壳3的下部，电机1安装在轮毂6上方并与之同轴相连，电机1通过支架4固定在机壳3的内表面上。气流先经叶轮，后经电机。为了减少空气绕流电机支架时的分离和形成涡流，电机支架4的截面设计成流线体。风机叶片2按不等距排列安装在轮毂6上。在机壳3的下部进口端设置随同叶片2转动的旋转导流环5。风机叶片2、轮毂6和旋转导流环组合成一体。
本发明中支架4可以采用倾斜安装或水平安装形式，支架4的数目与风机叶片2的数目不互成倍数。
本发明所述风机叶片2的结构如图2所示，风机叶片2为整体式固定叶角型，叶片按不等距排列安装在轮毂6上，叶片数为4～7片，相邻叶片间的夹角为42°～110°，叶片按变环量流型、负指数设计，每片叶片呈外径处宽、内径处窄的形状，内外径二者弦长比为1.1～1.6，叶片各截面重心联线与径向直线间的夹角为20°～30°，呈前掠状。对六叶片风机来讲，相邻叶片间的夹角可从45°～75°范围内优化选取。叶片可以用铝合金整体压铸或工程塑料整体注塑成型，叶片安装角度是不可调的。
相邻叶片间的夹角按叶片数计算确定，对6叶风机而言，夹角最大值和最小值在45°～75°范围内变化。
叶片2的外周与旋转导流环5连成一体，旋转导流环5设置在机壳3的下部进口端，随同叶片2一起转动。
本发明中旋转导流环5的结构如图3所示，旋转导流环5由上部的圆柱体和底部的圆弧形导流环构成，上部圆柱体与叶片2的外周连成一体，圆柱体的外直径与机壳3的内直径之间留有相对转动间隙，圆弧形导流环的形状为1/4椭圆形，环内中部有一平台，机壳3下部环形端面置于圆弧形导流环内并与环内平台构成轴向间隙以利相对转动。安装旋转导流环5后，使流入机壳的空气避免了突缩现象，从而可减少进口阻力损失。
本发明将电机1装在叶轮上面，可消除气体绕流电机支架4而导致的进口附加阻力增大和由于绕流支架4时产生的气流分离影响叶轮作功能力的现象。
图4为风机叶片的结构特征示意图。如图4所示，本发明的风机叶片2呈外径处宽、内径处窄的形状，叶片各截面重心联线A与径向直线间的夹角θ≤30°，呈前掠状，一般为20°～30°。图4中B为叶片转动方向。
本发明在风机吸入端装有旋转导流环5，被吸入的空气流线与导流环形状相近，改善了流场，减少了附加阻力，确保了叶轮的作功能力；且电机支撑架安装在风机叶轮后面，离叶轮较远处，确保了进口流场的稳定性，均有利于叶轮的正常运行。
权利要求
1.一种带有旋转导流环的低噪声轴流风机，包括电机(1)、风机叶片(2)、机壳(3)、支架(4)及轮毂(6)，其特征在于轮毂(6)安装在机壳(3)的下部，电机(1)安装在轮毂(6)上方并与之同轴相连，电机(1)通过支架(4)固定在机壳(3)的内表面上；所述支架(4)的截面为流线体；所述风机叶片(2)为整体式固定叶角型，叶片不等距安装在轮毂(6)上，叶片数为4～7片，相邻叶片间的夹角为42°～110°，每片叶片呈外径处宽、内径处窄的形状，内外径二者弦长比为1.1～1.6，叶片各截面重心联线与径向直线间的夹角为20°～30°，呈前掠状；所述机壳(3)下部进口端设置随同叶片(2)转动的旋转导流环(5)，旋转导流环(5)由上部的圆柱体和底部的圆弧形导流环构成，上部圆柱体与叶片(2)的外周连成一体，圆柱体的外直径与机壳(3)的内直径之间留有相对转动间隙，圆弧形导流环的形状为1/4椭圆形，环内中部有一平台，机壳(3)下部环形端面置于圆弧形导流环内并与环内平台构成轴向间隙以利相对转动。
2.根据权利要求1的列车空调冷凝器用低噪声轴流风机，其特征在于所述风机叶片(2)的叶片数为六片，相邻叶片间的夹角为45°～75°。
3.根据权利要求1的列车空调冷凝器用低噪声轴流风机，其特征在于所述支架(4)的安装位置往机壳(3)上部移动，采用倾斜安装或水平安装形式，其支架数目与风机叶片(2)数目不互成倍数。
全文摘要
本发明涉及一种带有旋转导流环的低噪声轴流风机，包括电机、风机叶片、机壳、支架及轮毂，轮毂安装在机壳下部，电机安装在轮毂上方并与之同轴相连，电机通过支架固定在机壳的内表面上，支架的截面为流线体，风机叶片为整体式固定叶角型，呈外宽内窄前掠状，不等距排列，叶片各截面重心联线与径向直线间的夹角≤30°。机壳下部进口端设置随同叶片转动的旋转导流环，旋转导流环上部圆柱体与叶片外周连成一体，并与机壳内直径间留有转动间隙，底部圆弧形导流环的形状为1/4椭圆形，机壳下部环形端面置于导流环内并与导流环环内平台构成轴向间隙以利相对转动。本发明可改善吸入流场减少涡流损失，确保叶轮的作功能力，具有显著的降噪和节能效果。
文档编号F04D29/64GK1793665SQ20061002325
公开日2006年6月28日 申请日期2006年1月12日 优先权日2006年1月12日
发明者任世瑶, 任勇, 方建发, 吴明生 申请人:上海交通大学