專利名稱：一種風冷壓縮機用的混流風扇輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓縮機的配套件，尤其涉及一種與風冷壓縮機配套用的風扇輪。
背景技術：
目前，在現有技術領域中，風冷壓縮機用風扇輪的作用主要是作為壓縮機的飛輪和皮帶傳動輪；給壓縮機的主要部件缸蓋、氣閥、中冷器等輸送冷卻風。它的結構由輪轂、輪輻、及輪輞等構成，輪輻為風扇葉片，其兩端分別與輪轂和輪輞相連，輪輞外圍有若干皮帶槽。使用時，輪轂與壓縮機曲軸相聯接，輪輞上的皮帶槽通過皮帶與驅動機相連，風扇輪在驅動機的帶動下旋轉，輪輻產生冷卻風吹向壓縮機，使壓縮機的主要部位得到冷卻。
但是現有技術中的風扇輪由于其結構的限制，存在的問題是風扇輪外徑小于壓縮機的高度，而輪輻結構單一，基本采用軸流式風扇的葉片。這樣雖然產生了足夠的冷卻風，但冷卻風不能吹向壓縮機中最需要冷卻的部件，如缸蓋、氣閥、中冷器等，冷卻效率極低。因而，導致了與之匹配的壓縮機整機功率消耗大、排氣溫度高，使整機性能、可靠性水平難以提高。
發明內容
本發明的目的是提供一種風冷壓縮機用的混流風扇輪，該風扇輪綜合了軸流式和離心式風扇的特點，能有效的將冷卻風引向壓縮機最需要冷卻的部位，提高冷卻效率。
為解決現有技術領域中存在的問題，本發明采用如下技術方案一種風冷壓縮機用的混流風扇輪，它包括輪轂、輪輻和輪輞，輪輻為風扇葉片，輪輻兩端分別與輪轂和輪輞相接，輪輞外圍設有若干皮帶槽，其特征在于輪輻的迎風面為三維空間自由曲面。
所說的三維空間自由曲面是連接于輪轂、輪輞之間，出風邊界S為一段圓弧，以任意半徑R大于輪轂外徑而小于輪輞內徑且與風扇同軸的圓柱面去截取出風邊界圓弧S得到交點K，用過交點K且與圓柱面相切的平面去截取迎風面曲面，得到一條線段KQ，線段KQ長度受輪輞尺寸的限制，線段KQ與風扇軸線所成的夾角為γ，當圓柱面半徑R從輪轂外徑向輪輞內徑方向變化時γ角由小到大變化，其變化數值在5～70°之間，上述圓柱面半徑R在輪轂外徑和輪輞內徑之間連續變化，得到一系列線段，這一系列線段組成曲面就是葉片迎風面的三維空間自由曲面。
輻迎風面出風邊界圓弧S的半徑R2等于輪轂外徑和輪輞內徑差值的90～100％，圓心距離風扇輪軸線的縱向距離C為輪轂的外徑，橫向距離B為圓弧S半徑的90～100％。
與現有技術相比，本發明具有的有益的效果是它通過輪輻的迎風面形狀的變化將冷卻風引向壓縮機最需要冷卻的部位，有效地提高了冷卻風的利用率，提高冷卻效果，與壓縮機匹配使用時，使壓縮機整機性能、可靠性水平提高。
圖1是本發明出風一側的正視圖；圖2是圖1的D-D剖面圖；圖3是輪輻軸側圖；圖4是冷卻風速度分解圖；圖5是α角的說明圖；圖6是β角及S曲線說明圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步介紹。
參見附圖，圖1、圖2、圖3從不同角度示出了本發明的結構。圖4是冷卻風速度分解圖，是理論分析的依據，圖5、圖6是設計的說明圖。
圖4是冷卻風的速度分解情況。U是風扇4迎風面出風邊界上某點的冷卻風總速度，u為繞風扇軸線的線速度，c為冷卻風軸向分速度，v為冷卻風的離心分速度。U1、U2、U3分別為U在三維坐標下向xy、yz、xz平面的投影。αβγ分別為c和U1、u和U2、v和U3的夾角。
要保證冷卻風吹向壓縮機最需要冷卻的部件，必須控制圖4所示的α角。
輪輻2葉片迎風面三維空間自由曲面的形成。
1、葉片的迎風面從風扇4出風一端看，即如圖1所示，迎風面為一段圓弧，圓弧確定方法如下圖6所示B、C為葉片迎風面靠近壓縮機一側，即出風一側的邊界圓弧S的圓心位置尺寸；H為輪轂1到輪輞3之間的距離，即輪輞3內徑減去輪轂外徑1。圓弧S半徑R2＝(90～100％)H，C為輪轂的半徑，B＝(90～100％)R2。
2、出風離心角α角的確定如圖5所示α1為最大的α角，它是由連接A、C兩點確定的，A為輪輻2上離風扇4輪軸線最遠且靠壓縮機最近的點，C為壓縮機缸頭5靠近風扇4的最高點。α2角由連接B、D兩點確定的，D為壓縮機曲軸箱7靠近風扇4的最高點，B點離軸線的位置為50～80mm，具體數值根據不同壓縮機曲軸箱7高度和風扇4尺寸確定，α2角控制在7～20°之間。若α2角小于7°不能充分利用風扇4產生的冷卻風；若α2角大于20°影響風扇4的效率。αK為A、B之間的任意一點K的α角，它由以下公式確定αK=α2+|BK||AB|(α1-α2)]]>|BK|為B、K兩點之間的距離；|AB|為A、B兩點之間的距離。
α角確定了后，能保證壓縮機的缸頭5、缸體6等得到充分冷卻。
3、一旦圓弧S確定后，β角也就確定了，β角如圖6所示。β角與角1相等，標出角1是為了方便設計人員的設計工作。β角由以下公式計算得出β=arccos|KO|2+|KO1|2-|OO1|22|KO|·|KO1|=(x2+y2)+(R2)2-(B2+C2)2(x2+y2)·(R2)]]>x、y為圓弧S上任意一點K的坐標。
4、γ角如圖2所示。圖2中的截面是用如圖1中的D-D面去截得的。D-D面為以任意半徑R大于輪轂1外徑而小于輪輞3內徑且與風扇4同軸的圓柱面去截取出風邊界圓弧S得到交點K，用過交點K且與上述圓柱面相切的平面就是D-D截面。D-D截面截取迎風面得到線段KQ，KQ的長度由具體風扇4的輪輞3尺寸決定。
根據圖4可知，αβγ角存在以下關系tanα＝tanβ·tanγ即γ=arctan(tanαtanβ)]]>上述圓柱面的半徑R在輪轂1外徑和輪輞3內徑之間連續變化，得到一系列線段，這一系列線段組成曲面就是葉片迎風面曲面。
在實際設計過程中，由于上述β、γ的表達式過與復雜，也可以根據圖6所示，取不同的R，R大于輪轂1外徑而小于輪輞3內徑截取S上的不同點，然后根據一系列離散的β、γ值。最后擬合出葉片迎風面曲面。
權利要求
1.一種風冷壓縮機用的混流風扇輪，它包括輪轂(1)、輪輻(2)和輪輞(3)，輪輻(2)為風扇葉片，輪輻(2)兩端分別與輪轂(1)和輪輞(3)相接，輪輞(3)外圍設有若干皮帶槽，其特征在于輪輻(2)的迎風面為三維空間自由曲面。
2.根據權利要求1所述一種風冷壓縮機用的混流風扇輪，其特征在于所說的三維空間自由曲面是連接于輪轂(1)、輪輞(3)之間，出風邊界S為一段圓弧，以任意半徑R大于輪轂(1)外徑而小于輪輞(3)內徑且與風扇同軸的圓柱面去截取出風邊界圓弧S得到交點K，用過交點K且與圓柱面相切的平面去截取迎風面曲面，得到一條線段KQ，線段KQ長度受輪輞(3)尺寸的限制，線段KQ與風扇(4)軸線所成的夾角為γ，當圓柱面半徑R從輪轂(1)外徑向輪輞(3)內徑方向變化時γ角由小到大變化，其變化數值在5～70°之間，上述圓柱面半徑R在輪轂(1)外徑和輪輞(3)內徑之間連續變化，得到一系列線段，這一系列線段組成曲面就是葉片迎風面的三維空間自由曲面。
3.根據權利要求2所述的一種風冷壓縮機用的混流風扇輪，其特征在于所說的輪輻(2)迎風面出風邊界圓弧S的半徑R2等于輪轂(1)外徑和輪輞(3)內徑差值的90～100％，圓心距離風扇輪軸線的縱向距離C為輪轂(1)的外徑，橫向距離B為圓弧S半徑的90～100％。
全文摘要
本發明公開了一種風冷壓縮機用的混流風扇輪。它由輪轂、輪輻以及輪輞組成，輪輻為風扇葉片，其迎風面為三維空間自由曲面，通過曲面來控制風扇的出風角，從而達到將冷卻風引向壓縮機最需要冷卻的部位。與現有技術產品相比，該風扇輪能有效地把有限的冷卻風引向壓縮機最需要冷卻的部位，提高冷卻效果，與壓縮機匹配使用時，使壓縮機整機性能、可靠性水平等得到提高。
文檔編號F04B39/06GK1401893SQ0213709
公開日2003年3月12日 申請日期2002年9月19日 優先權日2002年9月19日
發明者翟昕, 崔峰, 俞小莉, 沈瑜銘 申請人:浙江大學, 浙江開山集團