微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)畸變離心風(fēng)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)畸變離心風(fēng)機(jī)，這種微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)畸變離心風(fēng)機(jī)包括葉片（1）、輪盤（2）、蝸殼（3）、電機(jī)（4）、蝸殼畸變矯正延長(zhǎng)段（5）、流動(dòng)摻混段（6）、弧形導(dǎo)流板（7）；葉片（1）均勻地固定在輪盤（2）的周向上，在電機(jī)（4）的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，將外界空氣吸入到葉輪內(nèi)。氣體受離心力作用在蝸殼（3）內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)蝸殼畸變矯正延長(zhǎng)段（5），在流動(dòng)摻混段（6）內(nèi)，空氣進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿交?，然后在弧形?dǎo)流板（7）的引導(dǎo)下流出風(fēng)機(jī)。本實(shí)用新型的有益效果：消除了微小型離心風(fēng)機(jī)出口速度的不均性,為散熱器工作提供更高效的環(huán)境，在保證流量和效率的前提下，減小了風(fēng)機(jī)的厚度，有利于貼體或近體的應(yīng)用場(chǎng)合。
【專利說(shuō)明】
微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離心風(fēng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及通風(fēng)、散熱及制冷領(lǐng)域，尤其設(shè)及的是一種微型溫度控制通風(fēng)系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖2為常規(guī)離屯、風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)圖，離屯、風(fēng)機(jī)是根據(jù)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能的原理，利用高速旋轉(zhuǎn) 的葉輪將氣體加速，然后減速改變流向，使動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能(壓力）。在單級(jí)離屯、風(fēng)機(jī)中，氣 體從軸向進(jìn)入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時(shí)改變成徑向，然后進(jìn)入擴(kuò)壓器。在擴(kuò)壓器中，氣體改變 了流動(dòng)方向造成減速，運(yùn)種減速作用將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。離屯、風(fēng)機(jī)裝置應(yīng)用于散熱制冷 領(lǐng)域已經(jīng)很多，相關(guān)技術(shù)與專利文獻(xiàn)表明，對(duì)于離屯、風(fēng)機(jī)出口流動(dòng)崎變還沒(méi)有很好的解決 方案。
[0003] 現(xiàn)有離屯、風(fēng)機(jī)存在的缺點(diǎn)如下：
[0004] 1.風(fēng)機(jī)內(nèi)氣流速度在出口截面存在崎變；
[0005] 2. S維葉型過(guò)于簡(jiǎn)單，存在流動(dòng)損失；
[0006] 3.離屯、風(fēng)機(jī)多用于服務(wù)器、空調(diào)座椅等空間狹小的電子設(shè)備中，普通離屯、風(fēng)機(jī)的 厚度較大，所占空間較多。
[0007] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[000引本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種微小型高效出 口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)。
[0009] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0010] -種微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)，包括蝸殼、位于蝸殼中屯、的電機(jī)、安裝 在電機(jī)輸出軸的輪盤、沿周向均勻分布在輪盤上的葉片;其特征在于：
[0011] 上述葉片為斜切葉片，所述斜切葉片是指葉片的葉頂前緣被斜切，葉頂切除葉片 總長(zhǎng)度的1 /4~1，葉片前緣切除葉片總高度的1 /8~1 /2;
[0012] 上述蝸殼出口通過(guò)相切平滑過(guò)渡方式連接蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段;蝸殼崎變矯正延 長(zhǎng)段通過(guò)相切平滑過(guò)渡方式連接流動(dòng)滲混段，蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段出口截面與蝸殼出口截 面所呈角度為75-85°，流動(dòng)滲混段與蝸殼出口截面所呈角度為100-110%
[0013] 上述流動(dòng)滲混段的出口均勻布置有2-3個(gè)弧形導(dǎo)流板;所述弧形導(dǎo)流板的弧度與 所述流動(dòng)滲混段對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)壁面弧度保持一致;定義弧形導(dǎo)流板前端及后端:按照氣 流流動(dòng)方向定義，氣流先經(jīng)過(guò)的端面為前端，后經(jīng)過(guò)的端面為后端;上述弧形導(dǎo)流板沿對(duì)應(yīng) 位置的外側(cè)壁面弧度方向均勻分布后，位于最內(nèi)側(cè)的弧形導(dǎo)流板保持后端位置不變，前端 再向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)10-14°。
[0014] 所述的微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行原理與普通風(fēng)機(jī)類似，在電機(jī) 的帶動(dòng)下，輪盤與分布在其上的葉片一同高速旋轉(zhuǎn)，在葉片與輪盤中部的空間中形成低氣 壓，離屯、風(fēng)機(jī)外部的氣壓較高，因此空氣被壓入輪盤中部的空間并受到向屯、力的作用一同 旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)葉片進(jìn)入蝸殼，在旋轉(zhuǎn)的作用下獲得速度達(dá)到通風(fēng)的目的。
[0015] 所述的斜切葉片，在葉片沒(méi)有斜切的蝸殼內(nèi)，靜壓在蝸殼與延長(zhǎng)段連接的位置處 有大面積的低壓區(qū)，有大量氣流繞過(guò)運(yùn)片區(qū)域流向出口，只有少部分流體流經(jīng)此處，使運(yùn)片 區(qū)域的壓力梯度不均勻容易形成滿流，降低出口的靜壓。葉片被斜切后，由于葉道長(zhǎng)度變短 了，氣流所受的摩擦損失下降，使得氣流獲得的較高的靜壓能在葉道中維持一段距離，安裝 斜切葉片的離屯、風(fēng)機(jī)高壓區(qū)域更大，因此斜切葉片提高了離屯、風(fēng)機(jī)的靜壓，改善了離屯、風(fēng) 機(jī)的性能。
[0016] 所述的崎變矯正延長(zhǎng)段和流動(dòng)滲混段，主要的作用是僅有蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段的 蝸殼雖然對(duì)外側(cè)氣流的崎變改善起到了一定的作用，但是對(duì)于內(nèi)側(cè)流體來(lái)說(shuō)，依然比外側(cè) 大很多，運(yùn)一段蝸殼型線的添加，改變了其出口的方向，因此流體在運(yùn)段型線蝸殼內(nèi)將會(huì)進(jìn) 行一定程度的滲混，減小速度梯度，達(dá)到均勻速度大小的目的；另外，流動(dòng)滲混段改變了流 體流出離屯、風(fēng)機(jī)的方向，沒(méi)有出現(xiàn)流動(dòng)擁擠的現(xiàn)象，所W出口方向的選取有利于流線均勻 性的實(shí)現(xiàn)。流體在進(jìn)入新添加的型線蝸殼內(nèi)之后，靠近蝸殼外側(cè)的流體和靠近蝸舌側(cè)的流 體之間相互擠壓，原本能量較高的內(nèi)側(cè)流體將能量傳遞給外側(cè)能量較低的流體，內(nèi)側(cè)流體 速度降低，外側(cè)流體速度上升，實(shí)現(xiàn)了速度大小的均勻性。同時(shí)，流線由于流道從原來(lái)出口 端的轉(zhuǎn)彎流動(dòng)變?yōu)檠刂本€流動(dòng)，流動(dòng)受蝸殼形狀的影響趨于穩(wěn)定，所W流線之間相互擠壓 的現(xiàn)象也消失了，實(shí)現(xiàn)了流體速度方向的均勻性。
[0017] 所述的弧形導(dǎo)流板，設(shè)置在內(nèi)流場(chǎng)中具有引導(dǎo)流體流動(dòng)的功能。流體流經(jīng)導(dǎo)流板 時(shí)，受到導(dǎo)流板形狀的作用強(qiáng)迫流動(dòng)，導(dǎo)流板的設(shè)置在符合流場(chǎng)內(nèi)部流體流動(dòng)規(guī)律的前提 下，可W增強(qiáng)內(nèi)部流動(dòng)的穩(wěn)定性，不符合流場(chǎng)內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律時(shí)會(huì)打破流動(dòng)的穩(wěn)定性，起到擾 流的作用。外側(cè)導(dǎo)流板弧線的形狀與外殼比較接近，弧線形狀與流線的方向基本保持一致， 因此與外殼保持相同的偏轉(zhuǎn)方向?qū)α鲃?dòng)不會(huì)造成太大的影響；內(nèi)側(cè)導(dǎo)流板的位置則需要按 照流動(dòng)狀態(tài)來(lái)確定的。弧形導(dǎo)流板前端速度增大，后端速度減小，使各部分流體之間的狀態(tài) 參數(shù)更加均勻。
[0018] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0019] 1.設(shè)計(jì)了新型的風(fēng)機(jī)蝸殼，并在風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板，改變流動(dòng)出口的方向并 到達(dá)消除流體在風(fēng)機(jī)出口處產(chǎn)生的速度崎變，為散熱器工作提供更高效的環(huán)境；
[0020] 2.將葉片進(jìn)行了切削處理，使其葉型在流場(chǎng)內(nèi)更符合流體流動(dòng)的規(guī)律，相較于原 風(fēng)機(jī)，流量提局了 2 %，極大減小流動(dòng)損失；
[0021] 3.對(duì)風(fēng)機(jī)的型線和葉片進(jìn)行了 =維設(shè)計(jì)，在保證流量和效率的前提下，減小了風(fēng) 機(jī)的厚度，使其能夠在更為廣泛地領(lǐng)域使用，有利于貼體或近體的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0022] 所述的葉片葉頂前緣被斜切，從葉頂尾端開(kāi)始向下朝葉片前緣，切至葉片前緣的 1/8能使運(yùn)種效果達(dá)到最優(yōu)。
[0023] 所述的蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段出口截面與蝸殼出口截面所呈角度為80°，流動(dòng)滲混 段與蝸殼出口截面所呈角度為105°能使運(yùn)種效果達(dá)到最優(yōu)。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本實(shí)用新型微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)示意圖；
[0025]圖2為常規(guī)離屯、風(fēng)機(jī)示意圖；
[00%]圖3斜切形式一葉片示意圖；
[0027]圖4斜切形式二葉片示意圖；
[00%]圖5斜切形式S葉片示意圖；
[0029] 圖6普通離屯、風(fēng)機(jī)出口速度分布圖；
[0030] 圖7微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)出口截面速度分布；
[0031] 圖8出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)面；
[0032] 圖9導(dǎo)流板設(shè)置位置無(wú)偏轉(zhuǎn)時(shí)的流線圖；
[0033] 圖10導(dǎo)流板設(shè)置位置偏轉(zhuǎn)14°時(shí)的流線圖；
[0034] 圖11=種斜切葉片主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖；
[0035] 圖中標(biāo)號(hào)名稱：1.葉片；2.輪盤;3.蝸殼;4.電機(jī);5.蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段;6.流動(dòng) 滲混段;7弧形導(dǎo)流板。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 主體方案：
[0037] 一種微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)，包括蝸殼3、位于蝸殼3中屯、的電機(jī)4、 安裝在電機(jī)4輸出軸的輪盤2、沿周向均勻分布在輪盤2上的葉片1;其特征在于：
[0038] 上述葉片1為斜切葉片，所述斜切葉片是指葉片的葉頂前緣被斜切，葉頂切除葉片 總長(zhǎng)度的1 /4~1，葉片前緣切除葉片總高度的1 /8~1 /2;
[0039] 上述蝸殼3出口通過(guò)相切平滑過(guò)渡方式連接蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段5;蝸殼崎變矯正 延長(zhǎng)段5通過(guò)相切平滑過(guò)渡方式連接流動(dòng)滲混段6，蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段5出口截面與蝸殼3 出口截面所呈角度為75-85°，流動(dòng)滲混段6與蝸殼3出口截面所呈角度為100-110%
[0040] 上述流動(dòng)滲混段6的出口均勻布置有2-3個(gè)弧形導(dǎo)流板7;所述弧形導(dǎo)流板7的弧度 與所述流動(dòng)滲混段6對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)壁面弧度保持一致;定義弧形導(dǎo)流板7前端及后端:按 照氣流流動(dòng)方向定義，氣流先經(jīng)過(guò)的端面為前端，后經(jīng)過(guò)的端面為后端;上述弧形導(dǎo)流板7 沿對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)壁面弧度方向均勻分布后，位于最內(nèi)側(cè)的弧形導(dǎo)流板保持后端位置不 變，前端再向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)10-14°。
[0041] 優(yōu)選方案一：
[0042] 主體方案所述的微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)，其中葉片1葉頂前緣被斜 切，從葉頂尾端開(kāi)始向下朝葉片前緣，切至葉片前緣的1/8。
[0043] 優(yōu)選方案二：
[0044] 主體方案所述的微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)，其蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段5 出口截面與蝸殼3出口截面所呈角度為80°，流動(dòng)滲混段6與蝸殼3出口截面所呈角度為 105。。
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 參考圖1，微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)崎變離屯、風(fēng)機(jī)包括葉片1、輪盤2、蝸殼3、電機(jī)4、 蝸殼崎變矯正延長(zhǎng)段5、流動(dòng)滲混段6、弧形導(dǎo)流板7;葉片1均勻地固定在輪盤2的周向上，在 電機(jī)4的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，將外界空氣吸入到葉輪內(nèi)。氣體受離屯、力作用在蝸殼3內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)蝸 殼崎變矯正延長(zhǎng)段5，在流動(dòng)滲混段6內(nèi)，空氣進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐B混，均勻速度流場(chǎng)，然后在弧形 導(dǎo)流板7的引導(dǎo)下流出風(fēng)機(jī)。
[0047] 在離屯、風(fēng)機(jī)中，葉片進(jìn)口邊與軸平行，但進(jìn)口氣流速度沿葉高方向是不均勻的，對(duì) 葉片進(jìn)行適當(dāng)?shù)那邢魈幚砜蒞有效改善運(yùn)種不均勻性對(duì)葉片效率的影響。對(duì)于離屯、風(fēng)機(jī)來(lái) 說(shuō)，由于其主要的流動(dòng)影響來(lái)自于進(jìn)口氣流產(chǎn)生的堆積，因此切削主要集中在葉片前緣。針 對(duì)上述"主體方案"，對(duì)于外徑為90mm，內(nèi)徑為70mm，開(kāi)度40mm，寬度20mm，轉(zhuǎn)速6000r/min的 離屯、風(fēng)機(jī)，在斜切量相同的情況下，進(jìn)行了=種斜切形式的驗(yàn)證計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，在葉 頂切除葉片總長(zhǎng)度的1 / 4~1，葉片前緣切除葉片總高度的1 / 8~1 / 2范圍內(nèi)，斜切葉片的流 量都高于原來(lái)未斜切的葉片，其中斜切形式一對(duì)提高風(fēng)機(jī)流量有較好的效果，符合上述"優(yōu) 選方案一"所述的內(nèi)容。葉片斜切減少了進(jìn)口氣流的偏斜程度，使得進(jìn)口沖擊損失減少，并 由此降低過(guò)流通道前端進(jìn)口處沿程摩擦損失和葉道進(jìn)口阻塞，同時(shí)進(jìn)口過(guò)流斷面上氣流速 度梯度分布均勻，并且氣流速度在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中適應(yīng)從葉片頂端到底部的快速變化，并由此 可W降低葉道彎曲形成的分離損失，在一定程度上也減少了葉輪頂端出口滿流及二次流。
[0048] 在流道滲混段的出口端，靠近蝸殼外側(cè)的流體和靠近蝸舌側(cè)的流體之間相互擠 壓，原本能量較高的內(nèi)側(cè)流體將能量傳遞給外側(cè)能量較低的流體，內(nèi)側(cè)流體速度降低，外側(cè) 流體速度上升，靠近蝸殼外側(cè)的流體和靠近蝸舌側(cè)的流體速度大小都均勻?yàn)橹虚g主流區(qū)的 速度大小，實(shí)現(xiàn)了速度大小的均勻性。
[0049] 當(dāng)流動(dòng)滲混段所處位置小于100°時(shí)，出口速度的崎變與上述"主體方案"所述的流 動(dòng)滲混段6存在一定的差異，為了更好地說(shuō)明速度崎變矯正的結(jié)果，本文定義了崎變方差 (distcxrtion variance)的概念，用來(lái)衡量速度崎變的程度：
[(K)加]
[0化1 ]
[0化2] 式中：Dv表示崎變方差化istodion化riance)，
[0化3] r表示截面處根據(jù)各點(diǎn)求出的平均速度，
[0054] Vl，V2,…，Vn表示截面處所取的各點(diǎn)處的速度。
[0055] 根據(jù)公式可知，崎變方差越大表明崎變?cè)綇?qiáng)，均勻性越不好。分別計(jì)算了兩種不同 的流動(dòng)滲混段位置的出口速度崎變方差，Di表示在上述"主體方案"所規(guī)定的流動(dòng)滲混段6 范圍，表示不在上述"主體方案"所規(guī)定的流動(dòng)滲混段6范圍。
[0060]計(jì)算結(jié)果表明了在100-110°范圍內(nèi)出口速度崎變得到了很好的矯正，而小于運(yùn)個(gè) 范圍時(shí)，出口速度崎變的矯正效果未達(dá)到理想狀況。
[0化6]
[0化7]
[0化引 [0化9]
[0061]弧形導(dǎo)流板7的設(shè)置是根據(jù)內(nèi)部流動(dòng)的情況而確定的。導(dǎo)流板的數(shù)目不宜太多，過(guò) 多的導(dǎo)流板會(huì)造成導(dǎo)流板之間的流道過(guò)于狹小，引起速度梯度和壓力梯度的突然，出現(xiàn)旋 滿和回流等不利于流動(dòng)的狀況，因此一般弧形導(dǎo)流板7的個(gè)數(shù)在2-3個(gè)左右。對(duì)于靠近外側(cè) 的弧形導(dǎo)流板7來(lái)說(shuō)，由于其弧線的形狀與外殼比較接近，弧線形狀與流線的方向基本保持 一致，因此與外殼保持相同的偏轉(zhuǎn)方向?qū)α鲃?dòng)不會(huì)造成太大的影響。對(duì)于靠近內(nèi)側(cè)的弧形 導(dǎo)流板7來(lái)說(shuō)，因?yàn)檫h(yuǎn)離外殼的外側(cè)，流體的流動(dòng)軌跡受自身速度和外側(cè)流體的影響有一些 改變，保持相同的偏轉(zhuǎn)方向就會(huì)對(duì)本身比較穩(wěn)定的流場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，產(chǎn)生不必要的旋滿和回 流，如圖7所示。因此根據(jù)實(shí)際流線的軌跡，確定了內(nèi)側(cè)弧形導(dǎo)流板7向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)的角度為 10-14。。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)畸變離心風(fēng)機(jī)，包括蝸殼（3)、位于蝸殼(3)中心的電機(jī) (4)、安裝在電機(jī)(4)輸出軸的輪盤(2)、沿周向均勻分布在輪盤(2)上的葉片（1);其特征在 于： 上述葉片（1)為斜切葉片，所述斜切葉片是指葉片的葉頂前緣被斜切，葉頂切除葉片總 長(zhǎng)度的1 /4~1，葉片前緣切除葉片總高度的1 /8~1 /2; 上述蝸殼(3)出口通過(guò)相切平滑過(guò)渡方式連接蝸殼畸變矯正延長(zhǎng)段(5);蝸殼畸變矯正 延長(zhǎng)段(5)通過(guò)相切平滑過(guò)渡方式連接流動(dòng)摻混段(6)，蝸殼畸變矯正延長(zhǎng)段(5)出口截面 與蝸殼（3)出口截面所呈角度為75-85°，流動(dòng)摻混段(6)與蝸殼（3)出口截面所呈角度為 100-110°； 上述流動(dòng)摻混段(6)的出口均勻布置有2-3個(gè)弧形導(dǎo)流板(7);所述弧形導(dǎo)流板(7)的弧 度與所述流動(dòng)摻混段(6)對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)壁面弧度保持一致;定義弧形導(dǎo)流板(7)前端及后 端:按照氣流流動(dòng)方向定義，氣流先經(jīng)過(guò)的端面為前端，后經(jīng)過(guò)的端面為后端;上述弧形導(dǎo) 流板(7)沿對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)壁面弧度方向均勻分布后，位于最內(nèi)側(cè)的弧形導(dǎo)流板保持后端 位置不變，前端再向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)10-14°。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)畸變離心風(fēng)機(jī)，其特征在于：葉片（1) 葉頂前緣被斜切，從葉頂尾端開(kāi)始向下朝葉片前緣，切至葉片前緣的1/8。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型高效出口流場(chǎng)無(wú)畸變離心風(fēng)機(jī)，其特征在于:所述的蝸 殼畸變矯正延長(zhǎng)段(5)出口截面與蝸殼(3)出口截面所呈角度為80°，流動(dòng)摻混段(6)與蝸殼 (3)出口截面所呈角度為105°。
【文檔編號(hào)】F04D17/08GK205638972SQ201620173138
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日
【發(fā)明人】唐豪, 張楠楨
【申請(qǐng)人】南京菲瑞克機(jī)電科技有限公司