微小型高效出口流場無畸變離心風機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微小型高效出口流場無畸變離心風機，這種微小型高效出口流場無畸變離心風機包括葉片（1）、輪盤（2）、蝸殼（3）、電機（4）、蝸殼畸變矯正延長段（5）、流動摻混段（6）、弧形導流板（7）；葉片（1）均勻地固定在輪盤（2）的周向上，在電機（4）的帶動下旋轉，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，通過蝸殼畸變矯正延長段（5），在流動摻混段（6）內(nèi)，空氣進行適當?shù)膿交欤缓笤诨⌒螌Я靼澹?）的引導下流出風機。本實用新型的有益效果：消除了微小型離心風機出口速度的不均性,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，減小了風機的厚度，有利于貼體或近體的應用場合。
【專利說明】
微小型高效出口流場無崎變離心風機
技術領域
[0001] 本實用新型設及通風、散熱及制冷領域，尤其設及的是一種微型溫度控制通風系 統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 圖2為常規(guī)離屯、風機簡圖，離屯、風機是根據(jù)動能轉換為勢能的原理，利用高速旋轉 的葉輪將氣體加速，然后減速改變流向，使動能轉換為勢能(壓力）。在單級離屯、風機中，氣 體從軸向進入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時改變成徑向，然后進入擴壓器。在擴壓器中，氣體改變 了流動方向造成減速，運種減速作用將動能轉換成壓力能。離屯、風機裝置應用于散熱制冷 領域已經(jīng)很多，相關技術與專利文獻表明，對于離屯、風機出口流動崎變還沒有很好的解決 方案。
[0003] 現(xiàn)有離屯、風機存在的缺點如下：
[0004] 1.風機內(nèi)氣流速度在出口截面存在崎變；
[0005] 2. S維葉型過于簡單，存在流動損失；
[0006] 3.離屯、風機多用于服務器、空調(diào)座椅等空間狹小的電子設備中，普通離屯、風機的 厚度較大，所占空間較多。
[0007] 因此，現(xiàn)有技術存在缺陷，需要改進。 【實用新型內(nèi)容】
[000引本實用新型所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足提供一種微小型高效出 口流場無崎變離屯、風機。
[0009] 本實用新型的技術方案如下：
[0010] -種微小型高效出口流場無崎變離屯、風機，包括蝸殼、位于蝸殼中屯、的電機、安裝 在電機輸出軸的輪盤、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] 上述蝸殼出口通過相切平滑過渡方式連接蝸殼崎變矯正延長段;蝸殼崎變矯正延 長段通過相切平滑過渡方式連接流動滲混段，蝸殼崎變矯正延長段出口截面與蝸殼出口截 面所呈角度為75-85°，流動滲混段與蝸殼出口截面所呈角度為100-110%
[0013] 上述流動滲混段的出口均勻布置有2-3個弧形導流板;所述弧形導流板的弧度與 所述流動滲混段對應位置的外側壁面弧度保持一致;定義弧形導流板前端及后端:按照氣 流流動方向定義，氣流先經(jīng)過的端面為前端，后經(jīng)過的端面為后端;上述弧形導流板沿對應 位置的外側壁面弧度方向均勻分布后，位于最內(nèi)側的弧形導流板保持后端位置不變，前端 再向內(nèi)側偏轉10-14°。
[0014] 所述的微小型高效出口流場無崎變離屯、風機的運行原理與普通風機類似，在電機 的帶動下，輪盤與分布在其上的葉片一同高速旋轉，在葉片與輪盤中部的空間中形成低氣 壓，離屯、風機外部的氣壓較高，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，經(jīng)過葉片進入蝸殼，在旋轉的作用下獲得速度達到通風的目的。
[0015] 所述的斜切葉片，在葉片沒有斜切的蝸殼內(nèi)，靜壓在蝸殼與延長段連接的位置處 有大面積的低壓區(qū)，有大量氣流繞過運片區(qū)域流向出口，只有少部分流體流經(jīng)此處，使運片 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、風機高壓區(qū)域更大，因此斜切葉片提高了離屯、風機的靜壓，改善了離屯、風 機的性能。
[0016] 所述的崎變矯正延長段和流動滲混段，主要的作用是僅有蝸殼崎變矯正延長段的 蝸殼雖然對外側氣流的崎變改善起到了一定的作用，但是對于內(nèi)側流體來說，依然比外側 大很多，運一段蝸殼型線的添加，改變了其出口的方向，因此流體在運段型線蝸殼內(nèi)將會進 行一定程度的滲混，減小速度梯度，達到均勻速度大小的目的；另外，流動滲混段改變了流 體流出離屯、風機的方向，沒有出現(xiàn)流動擁擠的現(xiàn)象，所W出口方向的選取有利于流線均勻 性的實現(xiàn)。流體在進入新添加的型線蝸殼內(nèi)之后，靠近蝸殼外側的流體和靠近蝸舌側的流 體之間相互擠壓，原本能量較高的內(nèi)側流體將能量傳遞給外側能量較低的流體，內(nèi)側流體 速度降低，外側流體速度上升，實現(xiàn)了速度大小的均勻性。同時，流線由于流道從原來出口 端的轉彎流動變?yōu)檠刂本€流動，流動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，實現(xiàn)了流體速度方向的均勻性。
[0017] 所述的弧形導流板，設置在內(nèi)流場中具有引導流體流動的功能。流體流經(jīng)導流板 時，受到導流板形狀的作用強迫流動，導流板的設置在符合流場內(nèi)部流體流動規(guī)律的前提 下，可W增強內(nèi)部流動的穩(wěn)定性，不符合流場內(nèi)部流動規(guī)律時會打破流動的穩(wěn)定性，起到擾 流的作用。外側導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方向對流動不會造成太大的影響；內(nèi)側導流板的位置則需要按 照流動狀態(tài)來確定的?；⌒螌Я靼迩岸怂俣仍龃?，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] 本實用新型的有益效果：
[0019] 1.設計了新型的風機蝸殼，并在風機蝸殼內(nèi)設置導流板，改變流動出口的方向并 到達消除流體在風機出口處產(chǎn)生的速度崎變，為散熱器工作提供更高效的環(huán)境；
[0020] 2.將葉片進行了切削處理，使其葉型在流場內(nèi)更符合流體流動的規(guī)律，相較于原 風機，流量提局了 2 %，極大減小流動損失；
[0021] 3.對風機的型線和葉片進行了 =維設計，在保證流量和效率的前提下，減小了風 機的厚度，使其能夠在更為廣泛地領域使用，有利于貼體或近體的應用場合。
[0022] 所述的葉片葉頂前緣被斜切，從葉頂尾端開始向下朝葉片前緣，切至葉片前緣的 1/8能使運種效果達到最優(yōu)。
[0023] 所述的蝸殼崎變矯正延長段出口截面與蝸殼出口截面所呈角度為80°，流動滲混 段與蝸殼出口截面所呈角度為105°能使運種效果達到最優(yōu)。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型微小型高效出口流場無崎變離屯、風機示意圖；
[0025]圖2為常規(guī)離屯、風機示意圖；
[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、風機出口速度分布圖；
[0030] 圖7微小型高效出口流場無崎變離屯、風機出口截面速度分布；
[0031] 圖8出口流場無崎變離屯、風機回轉面；
[0032] 圖9導流板設置位置無偏轉時的流線圖；
[0033] 圖10導流板設置位置偏轉14°時的流線圖；
[0034] 圖11=種斜切葉片主要參數(shù)計算結果對比圖；
[0035] 圖中標號名稱：1.葉片；2.輪盤;3.蝸殼;4.電機;5.蝸殼崎變矯正延長段;6.流動 滲混段;7弧形導流板。
【具體實施方式】
[0036] 主體方案：
[0037] 一種微小型高效出口流場無崎變離屯、風機，包括蝸殼3、位于蝸殼3中屯、的電機4、 安裝在電機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出口通過相切平滑過渡方式連接蝸殼崎變矯正延長段5;蝸殼崎變矯正 延長段5通過相切平滑過渡方式連接流動滲混段6，蝸殼崎變矯正延長段5出口截面與蝸殼3 出口截面所呈角度為75-85°，流動滲混段6與蝸殼3出口截面所呈角度為100-110%
[0040] 上述流動滲混段6的出口均勻布置有2-3個弧形導流板7;所述弧形導流板7的弧度 與所述流動滲混段6對應位置的外側壁面弧度保持一致;定義弧形導流板7前端及后端:按 照氣流流動方向定義，氣流先經(jīng)過的端面為前端，后經(jīng)過的端面為后端;上述弧形導流板7 沿對應位置的外側壁面弧度方向均勻分布后，位于最內(nèi)側的弧形導流板保持后端位置不 變，前端再向內(nèi)側偏轉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無崎變離屯、風機，其中葉片1葉頂前緣被斜 切，從葉頂尾端開始向下朝葉片前緣，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無崎變離屯、風機，其蝸殼崎變矯正延長段5 出口截面與蝸殼3出口截面所呈角度為80°，流動滲混段6與蝸殼3出口截面所呈角度為 105。。
[0045] 實施例1
[0046] 參考圖1，微小型高效出口流場無崎變離屯、風機包括葉片1、輪盤2、蝸殼3、電機4、 蝸殼崎變矯正延長段5、流動滲混段6、弧形導流板7;葉片1均勻地固定在輪盤2的周向上，在 電機4的帶動下旋轉，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，通過蝸 殼崎變矯正延長段5，在流動滲混段6內(nèi)，空氣進行適當?shù)臐B混，均勻速度流場，然后在弧形 導流板7的引導下流出風機。
[0047] 在離屯、風機中，葉片進口邊與軸平行，但進口氣流速度沿葉高方向是不均勻的，對 葉片進行適當?shù)那邢魈幚砜蒞有效改善運種不均勻性對葉片效率的影響。對于離屯、風機來 說，由于其主要的流動影響來自于進口氣流產(chǎn)生的堆積，因此切削主要集中在葉片前緣。針 對上述"主體方案"，對于外徑為90mm，內(nèi)徑為70mm，開度40mm，寬度20mm，轉速6000r/min的 離屯、風機，在斜切量相同的情況下，進行了=種斜切形式的驗證計算。計算結果表明，在葉 頂切除葉片總長度的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 量都高于原來未斜切的葉片，其中斜切形式一對提高風機流量有較好的效果，符合上述"優(yōu) 選方案一"所述的內(nèi)容。葉片斜切減少了進口氣流的偏斜程度，使得進口沖擊損失減少，并 由此降低過流通道前端進口處沿程摩擦損失和葉道進口阻塞，同時進口過流斷面上氣流速 度梯度分布均勻，并且氣流速度在轉彎過程中適應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，靠近蝸殼外側的流體和靠近蝸舌側的流體之間相互擠 壓，原本能量較高的內(nèi)側流體將能量傳遞給外側能量較低的流體，內(nèi)側流體速度降低，外側 流體速度上升，靠近蝸殼外側的流體和靠近蝸舌側的流體速度大小都均勻為中間主流區(qū)的 速度大小，實現(xiàn)了速度大小的均勻性。
[0049] 當流動滲混段所處位置小于100°時，出口速度的崎變與上述"主體方案"所述的流 動滲混段6存在一定的差異，為了更好地說明速度崎變矯正的結果，本文定義了崎變方差 (distcxrtion variance)的概念，用來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)各點求出的平均速度，
[0054] Vl，V2,…，Vn表示截面處所取的各點處的速度。
[0055] 根據(jù)公式可知，崎變方差越大表明崎變越強，均勻性越不好。分別計算了兩種不同 的流動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)定的流動滲混段6 范圍，表示不在上述"主體方案"所規(guī)定的流動滲混段6范圍。
[0060]計算結果表明了在100-110°范圍內(nèi)出口速度崎變得到了很好的矯正，而小于運個 范圍時，出口速度崎變的矯正效果未達到理想狀況。
[0化6]
[0化7]
[0化引 [0化9]
[0061]弧形導流板7的設置是根據(jù)內(nèi)部流動的情況而確定的。導流板的數(shù)目不宜太多，過 多的導流板會造成導流板之間的流道過于狹小，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的狀況，因此一般弧形導流板7的個數(shù)在2-3個左右。對于靠近外側 的弧形導流板7來說，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方向對流動不會造成太大的影響。對于靠近內(nèi)側的弧形 導流板7來說，因為遠離外殼的外側，流體的流動軌跡受自身速度和外側流體的影響有一些 改變，保持相同的偏轉方向就會對本身比較穩(wěn)定的流場產(chǎn)生擾動，產(chǎn)生不必要的旋滿和回 流，如圖7所示。因此根據(jù)實際流線的軌跡，確定了內(nèi)側弧形導流板7向內(nèi)側偏轉的角度為 10-14。。
【主權項】
1. 一種微小型高效出口流場無畸變離心風機，包括蝸殼（3)、位于蝸殼(3)中心的電機 (4)、安裝在電機(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)出口通過相切平滑過渡方式連接蝸殼畸變矯正延長段(5);蝸殼畸變矯正 延長段(5)通過相切平滑過渡方式連接流動摻混段(6)，蝸殼畸變矯正延長段(5)出口截面 與蝸殼（3)出口截面所呈角度為75-85°，流動摻混段(6)與蝸殼（3)出口截面所呈角度為 100-110°； 上述流動摻混段(6)的出口均勻布置有2-3個弧形導流板(7);所述弧形導流板(7)的弧 度與所述流動摻混段(6)對應位置的外側壁面弧度保持一致;定義弧形導流板(7)前端及后 端:按照氣流流動方向定義，氣流先經(jīng)過的端面為前端，后經(jīng)過的端面為后端;上述弧形導 流板(7)沿對應位置的外側壁面弧度方向均勻分布后，位于最內(nèi)側的弧形導流板保持后端 位置不變，前端再向內(nèi)側偏轉10-14°。2. 根據(jù)權利要求1所述的微小型高效出口流場無畸變離心風機，其特征在于：葉片（1) 葉頂前緣被斜切，從葉頂尾端開始向下朝葉片前緣，切至葉片前緣的1/8。3. 根據(jù)權利要求1所述的微小型高效出口流場無畸變離心風機，其特征在于:所述的蝸 殼畸變矯正延長段(5)出口截面與蝸殼(3)出口截面所呈角度為80°，流動摻混段(6)與蝸殼 (3)出口截面所呈角度為105°。
【文檔編號】F04D17/08GK205638972SQ201620173138
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】唐豪, 張楠楨
【申請人】南京菲瑞克機電科技有限公司