专利名称：切向风机隔流板的制作方法
背景技术：
本发明涉及可减小叶片通过时的频率音调(tonal)声级的切向风机隔流板(cutoff)。
在一种具有切向风轮、蜗壳(scroll housing)和隔流板的典型配置中，介于隔流板与风轮之间的隔流间隙的大小对于风机的气流性能而言是很关键的。较小的风机隔流间隙会形成较高的空气流量，而较大的风机隔流间隙则会形成较低的空气流量。然而，对于诸如
图1所示的设计方案之类的切向隔流板设计方案而言，具有较小的隔流间隙的最优气流性能配置同样会引起显著而又令人讨厌的叶片音调。叶片音调的声强随着叶片间距、隔流间隙大小、蜗壳形状以及隔流板设计方案的不同而改变。通过增加隔流间隙间距可减小叶片音调，但同时却付出了降低气流性能的代价。风机隔流间隙的最优间距如下列方程所示G＝KD，式中G表示隔流间隙大小，D表示风轮直径，而K则介于0.038～0.055之间。
减小叶片音调的另一种方法是增加风机叶片的数量。但这样既提高了风机成本，又由于所增加的叶片会堵塞风机流动通道而降低气流性能。
发明概述本发明的目的、特点及优点在于解决了已有技术中所存在的问题。
本发明在减小叶片音调的同时又维持较高的空气流量，而不必增加风机叶片的数量或增大隔流间隙的大小。这是通过采用图2～5中所示的一种新颖的风机隔流板设计方案来实现的。
图2中示出了第一较佳实施例的一种改进型隔流板设计方案。图2中的隔流板与传统设计相类似，只是该隔流板的材料被穿孔，并且还添加了隔音材料。将材料穿孔是为了使隔流板的表面粗糙，从而促进风机隔流板表面上风机的输出涡片(vortex sheet)的瓦解。这样就破坏了其成形以及流速与产生叶片音调的声学机理(acoustic mechanism)间的相互作用。该隔流板表面还进一步起着一种微型局部(Iocal)谐振器或声容器的作用，以便吸收及消去离散噪音。加入隔音材料可防止气流随意地流过穿孔材料并从风机的高压输出侧再循环至风机的低压输入侧。此类再循环将降低该组件的有效气流性能。隔音材料的一个辅助用途是吸收一部分的宽带声能，并降低总的宽带声级。
图5中示出了第二实施例的一种使叶片音调最小的隔流板设计方案。该设计方案由一种诸如“锯齿形”导边之类的“呈现一定图形(patterned)”的导边、而不是较传统的未呈现任何图形的曲边或直边构成。该包括齿距P和高度H在内的锯齿形导边设计对于其作用而言是个关键。锯齿高度H的最优几何尺寸由方程H＝αD来决定，式中0.04＜α＜0.06。锯齿间距P的最优几何尺寸由方程P＝βD来决定，式中0.06＜β＜0.11。(D是风机轮的直径)。
图5所示的隔流板设计也可由穿孔材料制成，该材料可包含或不包含隔音材料，如图12所示。该锯齿形导边在瓦解产生叶片音调的局部速度声响相互作用中所起的作用类似于其它隔流板。在这种新型隔流板的情况下，可保持隔流板间隙，以便在不产生令人讨厌的叶片音调的情况下给予最优气流性能。
本发明提供了一种风机组件，它包括具有轴线和外周的一风机；环绕该风机的一外壳；以及使风机进气与出气隔开的一隔流板。该隔流板较佳地平行于轴线设置，并靠近外周。该隔流板具有第一和第二层，第一层提供结构支撑，并具有多个从中穿过的小孔，第二层则由一种隔音材料制成。
本发明还提供了一种风机组件，它包括具有轴线和外周的一风机；环绕该风机的一外壳；以及使风机进气与出气隔开的一隔流板。该隔流板较佳地平行于轴线设置，并且在第一隔流板边缘处靠近外周。该第一隔流板边缘平行于轴线，并具有呈现一定图形的特征部(feature)。
本发明又提供了一种风机隔流板，它包括呈J字形的第一层，该第一层具有第一曲边和大致平面部分；以及邻接第一层、并容纳在J字内部的第二隔音层。该第一层具有暴露出其底下的隔音层的多个小孔。
本发明另外还提供了一种风机组件，它包括具有轴线和外周的一风机；环绕该风机的一外壳；以及使风机进气与出气隔开的一隔流板。该隔流板平行于轴线设置并靠近外周。该隔流板由一种隔音材料制成，并较佳地具有靠近外周的第一边缘。该第一边缘具有一呈现一定图形的特征部，并且该隔流板具有一表面，该表面具有从中穿过的孔眼或小孔。
附图简介图1所示为具有切向风机、风机蜗壳和风机隔流板的一种已有技术中的风机组件。
图2所示为本发明的第一实施例，图中已对图1中的风机隔流板作了改进。
图3所示为该第一实施例的表面特写。
图4是图3的一种变型。
图5所示为本发明的第二实施例，图中已对图1中的风机隔流板作了改进。
图6所示为图5的一部分。
图7是图5的一种变型。
图8是图5的另一种变型。
图9是图5的又一种变型。
图10是图5的再一种变型。
图11是图5的还有一种变型。
图12所示为将图2所示的第一实施例与图5所示的第二实施例结合起来的本发明第三实施例。
图13所示为本发明的第四实施例，其中隔流板边缘螺旋形环绕风机，而不是平行于风机轴线。
附图详述图1所示为一种切向风机组件10，它具有一切向风机12，该风机具有一轴向延伸的轴线14。一蜗壳16使输入空气18与输出空气20隔开，并具有用于扩散输出空气20的一扩口蜗壳部分22。该蜗壳16通常位于切向风机12的一侧，而在切向风机12的相对侧上则设有一风机隔流板24。该风机隔流板24具有靠近切向风机12的第一端26，并用于使输出空气20与输入空气18隔开。该风机隔流板24可呈J字形，其中J字的弯曲部28位于第一边缘上，并朝输入空气18沿弧线延伸。在其它情况下，第一端26可用作为一条直边(未图示)。介于第一边缘26与切向风机12的外周之间的距离为隔流间隙G。
图2示出了本发明的第一实施例，其中以几种方式改进了图1中的风机隔流板24，从而形成了一种新型隔流板30。该第一实施例的隔流板30具有较佳地由金属制成的第一硬质层32，该层最好类似于风机隔流板24而呈J字形。该隔流板30具有由诸如玻璃纤维之类的隔音材料制成的第二层34，该层于第一层32的一侧36固定在第一层32上朝向输入空气18，以使该第二层34容纳在J字之中。第一层32在其表面40上分布着多个孔眼38。这些孔眼38呈任一形状与大小，并可改变其形状及大小，但较佳地为大小相似的圆孔，这是因为此类小孔易于制造。这些孔眼38较佳地穿透第一层32，以便露出其底下的第二层34的隔音材料。在被安装成切向风机12的输出空气20沿着表面40流动的情况下，第二层34的隔音材料对输出空气20具有减小声幅的作用，并且孔眼38通过形成紊流来破坏流速与产生叶片音调的声学机理间的相互作用。
图3示出了按固定间距设置并且其大小最好一致的图2中的圆孔38。
图4示出了可呈圆形42、三角形44、矩形46或五角星形48的、位于表面40上的图2中的孔眼38。图4还示出了形状相似的小孔的大小可以不同，并且间距也可以不一致。还可设想出包括隆起的百叶窗或斜面在内的其它方案。
图5示出了本发明的第二实施例，其中以几种方式改进了图1中的风机隔流板24，从而形成了一种新型隔流板50。该风机隔流板50基本上是一平坦或平面状表面52，它具有靠近切向风机12设置的边缘54，该边缘极其类似于图1中所示的边缘26。然而，该第二实施例的边缘54的式样被做成为可用呈现一定图形的特征部56来扰乱紊流。图6中示出了该呈现一定图形的特征部56的较佳形状。
图6示出了呈现一定图形的特征部56，该特征部为具有由标号58所表示的高度H以及由标号60所表示的齿距P的锯齿状或齿形边缘57。齿距P代表直到图形重复时为止的间距，而高度H则表示特征部56的最低点至最高点的距离。齿距及高度与切向风机12的风机直径D(标号62)间有着较佳的关系。高度H最优的函数方程为H＝αD式中，0.04＜α＜0.06 (1)齿距最优的函数方程为P＝βD式中，0.06＜β＜0.11 (2)特征部56可以平面形式进行设置、以指向轴线14，或者可以上抬的形式进行设置、以便与切向风机12的外周64相切。在图5所示的较佳实施例中，表面52基本为平坦、平面状且无特征部。
图7示出了当表面52用作为图6中的锯齿时，该表面可完全起皱，以致峰部66与谷部68从边缘54开始垂直于轴线14一直延伸穿过表面52。
图8示出了图6或图7的一种变型，其中用具有峰部72与谷部74的正弦波70来取代锯齿形的特征部56。
图9示出了图6的一种变型，其中锯齿由一种矩形波76来替代，该矩形波从第一高度78规则地传递至第二高度80，其间具有连接部82和84。
图10所示为图6中的锯齿可与图8中的正弦波交替设置，以使每个锯齿86与一个正弦波88相交替。
图11所示为不同尺寸的锯齿可交替或以其它的顺序进行设置，以使一较大的锯齿90可位于较小的锯齿92之间。
图12所示为将第一实施例与第二实施例结合起来的本发明第三实施例。在图12中，以几种方式改进了图1中的风机隔流板24，从而形成了一种新型隔流板100。该新型风机隔流板100由一种硬质隔音材料102制成，它包括具有呈现一定图形的特征部106的边缘104，该特征部垂直于边缘104延伸穿过隔流板100的表面108。该边缘104靠近切向风机12设置。由于隔流板100的隔音材料是硬质的，因此可去除图2中的第一层32。隔流板100可具有孔眼110。
图13示出了本发明的第四实施例，其中以几种方式改进了图1中的风机隔流板24，从而形成了一种新型隔流板120。该风机隔流板120具有靠近切向风机12的边缘122，此时，边缘122不再如上述实施例那样平行于风机轴线14。取而代之的是，该边缘122相对于轴线14偏斜，以使该边缘螺旋形环绕切向风机12的外周，较佳地同时还在风机12与边缘122之间保持着固定的间隙G。为了图示说明，绘制了一条平行于风机轴线14的直线124。可以看到，介于该直线124与边缘122的第一端128之间的间距126小于介于直线124与边缘122的第二端132之间的间距130，该间距差体现出边缘22环绕风机12的外周偏斜或螺旋形环绕该外周。该隔流板120可如根据第一、第二和第三实施例所描述的那样具有呈现一定图形的特征部56及层32、34中的一者或两者。
其它的变型及替换对于本技术领域中的熟练人员而言是一目了然的。那些变型包括将图2变成具有直边26的、大致平坦的平面，其中表面40被穿孔，并且作为第二层的隔音材料安装于第一层32的进气侧。其它的变型可包括添加诸如斜面、百叶窗或三角翼之类隆起的紊流形成特征部。所有的这些替换及变型均落在本发明的精神实质和范围之中。
该美国专利所要求的权利罗列在下列权利要求中。
权利要求
1.一种风机组件，它包括具有轴线和外周的一风机；环绕所述风机的一外壳；以及使风机进气与风机出气隔开的一隔流板，所述隔流板靠近所述外周，它具有第一和第二层，所述第一层提供结构支撑并具有多个从中穿过的小孔，所述第二层由一种隔音材料制成。
2.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板大致呈平面状或以J字形设置。
3.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板具有靠近所述外周且大致平行于所述轴线的一边缘。
4.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板具有靠近所述外周且相对于所述轴线偏斜的一边缘。
5.一种风机组件，它包括具有轴线和外周的一风机；环绕所述风机的一外壳；以及使风机进气与风机出气隔开的一隔流板，所述隔流板平行于所述轴线设置，并且在第一隔流板边缘处靠近所述外周，所述第一隔流板边缘具有呈现一定图形的特征部。
6.如权利要求5所述的风机组件，其特征在于，所述呈现一定图形的特征部系一锯齿边、齿形边、波纹边、正弦波边、矩形波边或者其任意组合。
7.如权利要求6所述的风机组件，其特征在于，所述呈现一定图形的特征部具有与风机直径D相关的齿距P和高度H，其中H＝αD，式中0.04＜α＜0.06以及P＝βD，式中0.06＜β＜0.11。
8.如权利要求7所述的风机组件，其特征在于，所述呈现一定图形的特征部从所述隔流板边缘延伸穿过所述隔流板表面。
9.如权利要求8所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板由一种隔音材料制成。
10.如权利要求9所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板表面具有孔眼或小孔。
11.如权利要求5所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板边缘平行于所述轴线。
12.如权利要求5所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板边缘相对于所述轴线偏斜。
13.一种风机组件，它包括轴向延伸并具有输入空气及输出空气的一切向风机；环绕所述切向风机的一风机外壳，所述外壳使输入空气与输出空气隔开，并且引导所述输出气流；轴向延伸并设有靠近所述切向风机的第一风机隔流板边缘以防输出空气回流至输入空气的一风机隔流板，所述隔流板具有第一和第二层，所述第一层的表面被穿孔，而所述第二层具有固定于第一层进气侧的隔音材料，以使所述孔眼将所述隔音材料部分暴露给输出空气。
14.如权利要求13所述的风机组件，其特征在于，从垂直于轴向的方向看，所述第一层呈J字形，所述J字的弯曲部靠近所述风机，并且所述第二层容纳在所述J字的弯曲部之中。
15.如权利要求13所述的风机组件，其特征在于，所述第一风机隔流板边缘轴向偏斜。
16.如权利要求13所述的风机组件，其特征在于，所述第一风机隔流板边缘轴向平行。
17.一种风机组件，它包括径向延伸并具有输入空气及输出空气的一切向风机；环绕所述切向风机的一风机外壳，所述外壳使输入空气与输出空气隔开，并引导所述输出空气；轴向延伸并设有靠近所述切向风机的第一风机隔流板边缘以防输出空气回流至输入空气的一风机隔流板，所述隔流板大致呈平面，并且所述第一边缘形成有一种提高性能的图形。
18.如权利要求17所述的风机组件，其特征在于，所述提高性能的图形为波纹、正弦波、呈现一定图形的边缘、锯齿形或矩形波。
19.如权利要求18所述的风机组件，其特征在于，所述提高性能的特征部具有齿距P和高度H，并且所述切向风机具有直径D，其中H＝αD，式中0.04＜α＜0.06以及P＝βD，式中0.06＜β＜0.11。
20.如权利要求17所述的风机组件，其特征在于，所述风机隔流板具有一大致平面状的表面，所述表面具有呈锯齿图形的第一边缘。
21.如权利要求20所述的风机组件，其特征在于，所述大致平面状的表面呈波纹状，以使所述锯齿图形延伸穿过所述表面。
22.如权利要求21所述的风机组件，其特征在于，所述表面由一种相当硬的隔音材料制成。
23.如权利要求22所述的风机组件，其特征在于，所述表面具有孔眼。
24.如权利要求17所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板边缘轴向平行。
25.如权利要求17所述的风机组件，其特征在于，所述隔流板边缘轴向偏斜。
26.一种风机隔流板，它包括呈J字形的第一层，所述第一层具有第一曲边和大致平面部分；以及邻接所述第一层、并容纳在J字内部的第二隔音层；其中，所述第一层具有暴露出其底下的隔音层的多个小孔。
27.一种风机隔流板，它包括具有轴线和外周的一风机；环绕所述风机的一外壳；以及使风机进气与出气隔开的一隔流板，所述隔流板平行于所述轴线设置并靠近所述外周，所述隔流板由一种隔音材料制成并具有靠近外周的第一边缘，所述第一边缘具有一呈现一定图形的特征部，所述隔流板具有一表面，所述表面具有从中穿过的孔眼或小孔。
28.如权利要求27所述的风机，其特征在于，所述第一边缘平行于所述轴线。
29.如权利要求27所述的风机，其特征在于，所述第一边缘相对于所述轴线偏斜。
全文摘要
一种风机组件包括:具有轴线和外周的一风机;环绕该风机的一外壳;以及使风机进气与出气隔开的一隔流板(100)。该隔流板较佳地平行于轴线设置,并且靠近外周。该隔流板包括第一层(108)和第二层(102)。第一层(108)提供结构支撑,并具有多个从中穿过的小孔(110)。第二层(102)由一种隔音材料制成。隔流板边缘(104)可在其边缘处或延伸穿过隔流板的整个表面上呈现一定图形。该隔流板可直接由隔音材料制成。
文档编号F04D17/04GK1254398SQ98804730
公开日2000年5月24日 申请日期1998年3月25日 优先权日1997年5月2日
发明者W·A·斯迈利三世, W·B·罗克伍德 申请人:美国标准公司