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风冷 活塞空气 压缩机用的混流风扇轮

阅读：522发布：2023-01-29

专利汇可以提供风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮。它由轮毂、轮辐以及轮辋组成，轮辐为风扇叶片，其迎风面为三维空间自由曲面，通过曲面来控制风扇的出风角，从而达到将冷却风引向压缩机最需要冷却的部位。与现有技术产品相比，该风扇轮能有效地把有限的冷却风引向压缩机最需要冷却的部位，提高冷却效果，与压缩机匹配使用时，使压缩机整机性能、可靠性水平等得到提高。，下面是风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮，它包括轮毂(1)、轮辐(2) 和轮辋(3)，轮辐(2)为风扇叶片，轮辐(2)两端分别与轮毂(1)和轮辋(3) 相接，轮辋(3)外围设有若干皮带槽，其特征在于：轮辐(2)的迎风面为三维空间自由曲面。
2.根据权利要求1所述风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮，其特征在于：所说的三维空间自由曲面是连接于轮毂(1)、轮辋(3)之间，出风边界S为一段圆弧，以任意半径R大于轮毂(1)外径而小于轮辋(3)内径且与风扇同轴的圆柱面去截取出风边界圆弧S得到交点K，用过交点K且与圆柱面相切的平面去截取迎风面曲面，得到一条线段KQ，线段KQ长度受轮辋(3)尺寸的限制，线段KQ与风扇(4)轴线所成的夹角为γ，当圆柱面半径R从轮毂(1)外径向轮辋 (3)内径方向变化时γ角由小到大变化，其变化数值在5～70°之间，上述圆柱面半径R在轮毂(1)外径和轮辋(3)内径之间连续变化，得到一系列线段，这一系列线段组成曲面就是叶片迎风面的三维空间自由曲面。
3.根据权利要求2所述的风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮，其特征在于：所说的轮辐(2)迎风面出风边界圆弧S的半径R2等于轮毂(1)外径和轮辋 (3)内径差值的90～100％，圆心距离风扇轮轴线的纵向距离C为轮毂(1)的外径，横向距离B为圆弧S半径的90～100％。

说明书全文

技术领域

本实用新型涉及一种压缩机的配套件，尤其涉及一种与风冷压缩机配套用的风扇轮。

背景技术

目前，在现有技术领域中，风冷压缩机用风扇轮的作用主要是：作为压缩机的飞轮和皮带传动轮；给压缩机的主要部件：缸盖、气阀、中冷器等输送冷却风。它的结构由轮毂、轮辐、及轮辋等构成，轮辐为风扇叶片，其两端分别与轮毂和轮辋相连，轮辋外围有若干皮带槽。使用时，轮毂与压缩机曲轴相联接，轮辋上的皮带槽通过皮带与驱动机相连，风扇轮在驱动机的带动下旋转，轮辐产生冷却风吹向压缩机，使压缩机的主要部位得到冷却。

但是现有技术中的风扇轮由于其结构的限制，存在的问题是：风扇轮外径小于压缩机的高度，而轮辐结构单一，基本采用轴流式风扇的叶片。这样虽然产生了足够的冷却风，但冷却风不能吹向压缩机中最需要冷却的部件，如缸盖、气阀、中冷器等，冷却效率极低。因而，导致了与之匹配的压缩机整机功率消耗大、排气温度高，使整机性能、可靠性水平难以提高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮，该风扇轮综合了轴流式和离心式风扇的特点，能有效的将冷却风引向压缩机最需要冷却的部位，提高冷却效率。

为解决现有技术领域中存在的问题，本实用新型采用如下技术方案：

风冷活塞空气压缩机用的混流风扇轮，它包括轮毂、轮辐和轮辋，轮辐为风扇叶片，轮辐两端分别与轮毂和轮辋相接，轮辋外围设有若干皮带槽，其特征在于：轮辐的迎风面为三维空间自由曲面。

所说的三维空间自由曲面是连接于轮毂、轮辋之间，出风边界S为一段圆弧，以任意半径R大于轮毂外径而小于轮辋内径且与风扇同轴的圆柱面去截取出风边界圆弧S得到交点K，用过交点K且与圆柱面相切的平面去截取迎风面曲面，得到一条线段KQ，线段KQ长度受轮辋尺寸的限制，线段KQ与风扇轴线所成的夹角为γ，当圆柱面半径R从轮毂外径向轮辋内径方向变化时γ角由小到大变化，其变化数值在5～70°之间，上述圆柱面半径R在轮毂外径和轮辋内径之间连续变化，得到一系列线段，这一系列线段组成曲面就是叶片迎风面的三维空间自由曲面。

所说的轮辐迎风面出风边界圆弧S的半径R2等于轮毂外径和轮辋内径差值的90～100％，圆心距离风扇轮轴线的纵向距离C为轮毂的外径，横向距离B 为圆弧S半径的90～100％。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益的效果是：它通过轮辐的迎风面形状的变化将冷却风引向压缩机最需要冷却的部位，有效地提高了冷却风的利用率，提高冷却效果，与压缩机匹配使用时，使压缩机整机性能、可靠性水平提高。

附图说明

图1是本实用新型出风一侧的正视图；

图2是图1的D-D剖面图；

图3是轮辐轴侧图；

图4是冷却风速度分解图；

图5是α角的说明图；

图6是β角及S曲线说明图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步介绍。

参见附图，图1、图2、图3从不同角度示出了本实用新型的结构。图4是冷却风速度分解图，是理论分析的依据，图5、图6是设计的说明图。

图4是冷却风的速度分解情况。U是风扇4迎风面出风边界上某点的冷却风总速度，u为绕风扇轴线的线速度，c为冷却风轴向分速度，v为冷却风的离心分速度。U1、U2、U3分别为U在三维坐标下向xy、yz、xz平面的投影。αβ γ分别为c和U1、u和U2、v和U3的夹角。

要保证冷却风吹向压缩机最需要冷却的部件，必须控制图4所示的α角。

轮辐2叶片迎风面三维空间自由曲面的形成。

1、叶片的迎风面从风扇4出风一端看，即如图1所示，迎风面为一段圆弧，圆弧确定方法如下：图6所示B、C为叶片迎风面靠近压缩机一侧，即出风一侧的边界圆弧S的圆心位置尺寸；H为轮毂1到轮辋3之间的距离，即轮辋3内径减去轮毂外径1。圆弧S半径R2＝(90～100％)H，C为轮毂的半径，B＝(90～ 100％)R2。

2、出风离心角α角的确定如图5所示：α1为最大的α角，它是由连接A、 C两点确定的，A为轮辐2上离风扇4轮轴线最远且靠压缩机最近的点，C为压缩机缸头5靠近风扇4的最高点。α2角由连接B、D两点确定的，D为压缩机曲轴箱7靠近风扇4的最高点，B点离轴线的位置为50～80mm，具体数值根据不同压缩机曲轴箱7高度和风扇4尺寸确定，α2角控制在7～20°之间。若α2 角小于7°不能充分利用风扇4产生的冷却风；若α2角大于20°影响风扇4的效率。αK为A、B之间的任意一点K的α角，它由以下公式确定 $α_{K} = α_{2} + \frac{| BK |}{| AB |} (α_{1} {- α}_{2})$

|BK|为B、K两点之间的距离；|AB|为A、B两点之间的距离。 α角确定了后，能保证压缩机的缸头5、缸体6等得到充分冷却。

3、一旦圆弧S确定后，β角也就确定了，β角如图6所示。β角与角1相等，标出角1是为了方便设计人员的设计工作。β角由以下公式计算得出 $β = \arccos \frac{| {KO |}^{2} + | {KO}_{1} |^{2} - | {OO}_{1} |^{2}}{2 | KO | \cdot | {KO}_{1} |} = \frac{(x^{2} + y^{2}) + {(R_{2})}^{2} - (B^{2} + C^{2})}{2 \sqrt{(x^{2} + y^{2})} \cdot (R_{2})}$ x、y为圆弧S上任意一点K的坐标。

4、γ角如图2所示。图2中的截面是用如图1中的D-D面去截得的。D-D 面为：以任意半径R大于轮毂1外径而小于轮辋3内径且与风扇4同轴的圆柱面去截取出风边界圆弧S得到交点K，用过交点K且与上述圆柱面相切的平面就是D-D截面。D-D截面截取迎风面得到线段KQ，KQ的长度由具体风扇4的轮辋3尺寸决定。

根据图4可知，αβγ角存在以下关系

tanα＝tanβ·tanγ 即 $γ = \arctan (\frac{\tan α}{\tan β})$

上述圆柱面的半径R在轮毂1外径和轮辋3内径之间连续变化，得到一系列线段，这一系列线段组成曲面就是叶片迎风面曲面。

在实际设计过程中，由于上述β、γ的表达式过与复杂，也可以根据图6 所示，取不同的R，R大于轮毂1外径而小于轮辋3内径截取S上的不同点，然后根据一系列离散的β、γ值。最后拟合出叶片迎风面曲面。

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