CN103270315A - 具有圆形入口及非旋转对称的出口的通风机扩散器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于轴流式、径流式或斜流式通风机（2）的扩散器（3），其具有气态介质的进气口（10）和出气口（20），气态介质从进气口（10）进入，沿着轴向指向的主流通方向（S）流经被外壳（30）包围的扩散器内腔（I）直达出气口（20），其中，出气口（20）的横截面（21）大于进气口（10）的横截面（11），扩散器内腔（I）的横截面从进气口的横截面（11）出发，扩大成出气口（20）的横截面（21），而外壳（30）则形成一限定扩散器内腔（I）外侧边界的外扩散器件（AD）。为了以较少的结构成本达到改善效率及噪声方面的运行特性的目的，本发明提出：使外扩散器件（AD）的横截面从进气口（10）处的圆形横截面（31）开始，顺着主流通方向（S）转变为出气口（20）处的非圆形横截面（32）。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于轴流式、径流式或斜流式通风机的扩散器，其具有用于气态介质的进气口和出气口，气态介质从进气口进入，沿着轴向指向的主流通方向流经被外壳包围的扩散器内腔到达出气口，其中，所述出气口的横截面大于进气口的横截面，扩散器内腔的横截面从进气口的横截面出发，扩大成出气口的横截面，而外壳则形成限定扩散器内腔外侧边界的外扩散器件。本发明还涉及用于扩散器的外扩散器件或内扩散器件以及包含通风机与此种扩散器的通风机装置。
背景技术
扩散器的原理及其与涡轮机连接在一起的应用方式在几十年前就已广为人知。在技术上，扩散器被用来将动能转变成压力能。为此需要使气流减速。通常，人们通过连续或不连续地扩大气流截面积的方式来达到使气流减速的目的，而扩大气流截面积在几何学上可以用不同的方式来实现。在制造通风机时，可以采用扩散器来减缓气流并且提升气压。因此从原理上看，扩散器是喷嘴的反转形式，与喷嘴相反，扩散器的出气口的截面积要比其进气口的截面积大，扩散器内腔的截面积从进气口的截面积开始，逐渐扩大成出气口的截面积。此种扩散器适用于亚音速下的气流。
扩散器与轴流式、斜流式或径流式通风机串接起来应用的优点在于，在所有通风机结构形式中，由于排出的体积流量分散而导致的损耗通常远大于其它损耗来源。一部分排出气流束(Strahl)的流动能量可被扩散器转变回静态压力，而静态压力的提高将导致效率提升。此外可以在获得相同的气流输出（Luftleistung）的情况下降低通风机转速，其意味着噪声的减小。
例如EP0581978A1就公开了一种前述类型的扩散器。该专利申请文件涉及一种用于轴向流过的涡轮机的多区扩散器，在该扩散器中，仅仅是出于使最后一排叶片的出口处的管道高度上的总压力分布趋于均等，设置了扩散器进口的倾角，这包括在涡轮机的套筒以及涡轮机气缸上的扩散器进口。此外在扩散器的减缓区之内设置有用来消除由涡流流体（drallbehaftetenStroemung）所产生的扭转的呈导流条状的设施，而导流环则将扩散器划分成多个通道。为在预先确定扩散器面积比（指扩散器出口处与进口处的过流截面之比），第一扩散器区的直径尽可能小，物理学上的压力回收尽可能多且排出气流不发生旋转的条件下，保持最小的扩散器的总长度，需要对扩散器的第一和第二扩散区进行专门的、差别化设计，但是这种设计的生产技术成本相当高。
在EP0581978A1记述的优选实施例中，公知的扩散器位于燃气涡轮机的一个与排出气流不发生接触的排气壳体中。气流的实际引导任务是由扩散器承担的，扩散器在其第一区被设计成排气壳体的附加件。为此，扩散器的外边界壁和内边界壁是通过导流条保持的。限定扩散器内腔横截面外侧的外边界壁构成扩散器的外壳体，限定扩散器内腔横截面内侧的内边界壁构成扩散器的内壳体。因此，扩散器可被理解成包含限定通流空间外侧的外扩散器件和限定通流空间内侧的内扩散器件。
发明内容
本发明的基本目的在于设计一种扩散器、一种用于扩散器的外扩散器件和/或内扩散器件以及公知类型的通风机装置，以便达到用较低的构造成本在效率及噪声方面改善轴流式、斜流式或径流式通风机的运行特性的目的。
根据本发明，这一目的是通过下述方式实现的：外扩散器件的横截面沿着主流通方向从进气口处的圆形横截面转变成出气口处的非圆形横截面。或者，对于这样的同类型扩散器，本发明的基本目的可通过如下方案来实现，在扩散器中，以公知方式额外地设置有一与外扩散器件共轴的内扩散器件，且该内扩散器件具有作为内壳用来限定扩散器内腔的内侧边界的壳体，所述内扩散器件在至少一个与主流通方向垂直的截面上具有一围绕风扇转轴的非圆形横截面。
根据本发明的重要方式，一方面可以设置用于轴流式、径流式或斜流式通风机的外扩散器件，所述外扩散器件的横截面尽可能地顺着主流通方向由圆形转变成非圆形，其中，具有任意形状的内扩散器件。另一方面也可以在扩散器中设置内扩散器件，所述内扩散器件至少在一截面处具有围绕风扇转轴的非圆形横截面，其中，具有任意形状的外扩散器。在这里，非圆形横截面尤其是指基本形状为多边形，特别是四边形的横截面。因此，本发明包括外扩散器件和/或内扩散器件的相应设计方案。
就像公知的串接在通风机之后的扩散器一样，根据本发明的扩散器起到将动态压力转变回静态压力的作用。这样将使流体速度减缓，并趋于均匀。公知的、设计成以通风机旋转轴为中心完全旋转对称的扩散器主要将轴向上的速度（即速度矢量的轴向分量）转变成静态压力，在扭转常数（Drallkonstanz）给定的情况下，速度的周向分量仅在量上降低，其相当于直径的增加；而根据本发明的扩散器额外地将气体的一部分周向速度转变成静态压力，因为非旋转对称的几何结构阻碍了气体在周向方向上的运动。这样就有利地提升了扩散器的效率。
另外，由于根据本发明的扩散器的外扩散器件和/或内扩散器件的设计，根据本发明的扩散器具有非完全旋转对称的过流截面，因此它还具有其它优点。在终端设备中，供扩散器所用的最大结构空间一般呈长方体形，其大小由最大宽度、最大高度和最大长度的乘积决定。在这些条件下，由于根据本发明的扩散器具有例如多边形特别是正方形横截面，因而具有棱角，所以与完全旋转对称的扩散器相比，根据本发明的扩散器可以利用更大的垂直于通风机旋转轴的平面，因此能够转变更多的轴向速度。而且由此还将提升扩散器的效率。
而且，与完全旋转对称的扩散器相比，根据本发明的扩散器在不超过限定的结构空间界限的情况下，由于可以利用棱角，因此其出口的横截面会具有更大的等效半径，因此能够获得更高的周向速度的复原（Druckrückwandlung）。在这里，等效半径是指一个面积等于非圆形的扩散器截面面积的圆的半径。两倍的等效半径也称作水力直径。
有利的是，根据本发明的扩散器可以与一尤其是利用外转子电机驱动的轴流式、径流式或斜流式通风机结合使用而无需另外配置导向轮（Nachleitrad）。
而且，带有通风机和根据本发明的扩散器的通风机装置的总体结构既可以是一件式的，也可以是两件式的。“一件式”结构是指通风机的固定部件（特别是壁环）与整个扩散器（也就是说内和/或外扩散器件）被一起制成一个部件。在这种方式中，通风机的壁环将成为扩散器的构件。
“两件式”结构是指，根据本发明的扩散器被制成一个与通风机的固定部件分开的，亦即独立的部件，而其中根据本发明的扩散器是通过诸如螺栓、铆钉、夹钳等紧固件，或者通过摩擦适配、形状适配和/或材料适配（reib-,form-und/oder materialschluessig）的连接方式，如卡扣式连接、夹持连接、焊接等固定到通风机的固定部件，特别是壁环或护栅上。有利的是，根据本发明的扩散器也可以设计成这样，即使其能够适于在通风机完成装配后再安装到通风机之上。
此外，对于通风机装置的此种两件式结构而言，扩散器本身还可被制成多件式的结构，也就是说，扩散器可以由多个单个的扩散器零件组成，而这些零件则通过或者说可以通过前已提及的紧固件或连接方式彼此连接起来。此类可在应用场合进行组装的扩散器零件可以以利于运输的形式来制造，它们可以制成例如可堆叠并能减少运输体积的形式。这样就可根据需要省去或更换单个扩散器零件，从而改变扩散器的几何形状，特别是扩散器长度。
本发明的其他有利实施方式包含在各从属权利要求以及随后的说明中。下面，通过附图中示出的多个实施例对本发明作进一步的阐述。
附图说明
在附图中：
图1以纵剖图形式展示了包含通风机和扩散器的通风机装置的原理图，在图示的通风机装置中应用或者说可以应用根据本发明的扩散器；
图2是根据本发明的扩散器的一个优选实施例的气体出口侧的立体图；
图3是图2所示的根据本发明的扩散器的优选实施例的气体入口侧的立体图；
图4是根据本发明的通风机装置的立体剖面图；
图5是与图2类似的立体图；
图6是与图3类似的立体图；
图7是扩散器气体出口侧和气体出口侧截面积之比与扩散器长度和扩散器进气口外直径之比之间的优选关系示意图；
图8是扩散器水力直径和扩散器长度之比与扩散器长度和扩散器进气口外直径之比之间的优选关系示意图；
图9是根据本发明的外或内扩散器件的一种优选实施例的立体图；
图10a/10b和图11a/11b分别示出了用于根据本发明的通风机装置之中的根据本发明的外扩散器件的两种优选实施例的轴向半剖图与径向半剖图；
图12a/12b至图15a/15b分别示出了用于根据本发明的通风机装置之中的根据本发明的内扩散器件的四种优选实施例的轴向半剖图与径向半剖图；
图16a/16b和图17a/17b分别示出了用于根据本发明的通风机装置之中的根据本发明的外扩散器件和内扩散器件的结合体的两种优选实施例的轴向半剖图与径向半剖图，图中示出的外扩散器件均是缩短的；
图18a/18b和图19a/19b分别示出了用于根据本发明的通风机装置之中的根据本发明的外扩散器件和内扩散器件的结合体的两种优选实施例的轴向半剖图与径向半剖图；
图20a/20b和图21a/21b分别示出了用于根据本发明的通风机装置之中的根据本发明的外扩散器件和内扩散器件的结合体的两种优选实施例的轴向半剖图与径向半剖图，图中示出的内扩散器件均是缩短的；
图22a是根据本发明的带有离心通风机的通风机装置的轴向半剖图；
图22b是根据本发明的带有斜流式通风机的通风机装置的轴向半剖图；
图23a/23b分别是如图12a/12b中示出的根据本发明的带有内扩散器件的通风机装置的轴向半剖图和径向半剖图，图中特别标明了出口面积。
具体实施方式
对于后文的描述，需要强调的是：本发明并不限于这些实施例，因此也不限于所描述的特征组合中的全部或多个特征；实际上，任一实施例中的每一单个子特征在与其他所有结合在一起描述的子特征分开时，其本身仍具有发明意义。
在附图的不同图形中，相同的部件均配以相同的附图标记，因而对它们一般只分别描述一次。
首先从图1中可以看出，根据本发明的通风机装置1包括通风机2（图中作为示例示出的是轴流型通风机）和扩散器3；扩散器3在本示意图中并未明确示出，其根据本发明构造，或者说，其至少是与图2和3中作为根据本发明的扩散器3的范例以及与图4中详细示出的、适用于根据本发明的装置1的扩散器一样。可选的，通风机2也可以是径流式或斜流式通风机，其由电机4驱动，并且通过壁环5固定在底座6（例如壁）上。
从图2和3以及图5和6中可清楚地看出，根据本发明的扩散器3具有用于气体介质的进气口10和出气口20，气体介质从进气口10出发，沿轴向指向（即与扩散器3的纵轴X-X基本平行延伸）的主流通方向S流经由外壳30包围的扩散器内腔I，到达出气口20。图1中示出的进气口10具有圆形的外轮廓，其中，附图标记D1表示通风机2的直径。扩散器3的长度为L。
出气口20的横截面21（图5中涂阴影的截面A2）大于进气口10的横截面11（图6中涂阴影的截面A1），扩散器内腔I的横截面从进气口10的横截面11开始扩大，尤其是扩大至出气口20的横截面21。外壳30构成限定扩散器内腔I外侧边界的外扩散器件AD。
根据本发明，外扩散器件AD的横截面被设置为从进气口10处的圆形横截面31开始，顺着主流通方向S转变为出气口20处的非圆形横截面32。如图2所示，出气口20处的非圆形横截面优选基本呈正方形。
内扩散器件ID与外扩散器件AD共轴布置，内壳40形成内扩散器件ID并限定扩散器内腔I内侧边界。根据本发明，内扩散器件ID在其至少一个与主流通方向S相垂直的剖面上具有围绕内扩散器件ID与外扩散器件AD共同的纵轴X-X的非圆形横截面42。如果忽略为防止断流而对棱角实施的倒圆处理，那么可以说这一非圆形的横截面42基本上（也就是说基本形状）为正方形，它可以位于例如出气口20处。而内扩散器ID在进气口10处的横截面41则被构造成圆形。
对于具有与外扩散器件AD共轴安置的内扩散器件ID，且内、外扩散器件的长度L大致相等（两者差异小于10%）的扩散器3来说，一种特别有利的实施方式是其表面轮廓形状服从下述公式（1）：
A2/A1=-0.45*(L/D1)2+L/D1+1 (1)
其中，值A2/A1可在±20%的范围内波动。公式（1）清楚地反映在附图7的图表中，在该图中，如前面已经说明的那样，A1是扩散器进气口10的过流面积，A2为扩散器出气口20的过流面积，L为扩散器长度，D1是通风机直径。
事实表明，如果水力直径dhydr（其值为等效半径的两倍）（尤其是其不取决于内扩散器件ID）与长度的比值由公式（2）确定，则可认为是最佳的：
dhydr/L=1.55*(L/D1)-0.82 (2)
公式（2）清楚地反映在图8中。对于dhydr/L的计算值同样允许有±20%的波动幅度。
构成内壳40、外壳30和/或当扩散器为多件式结构时，构成内壳40与外壳30的零件的扩散器壁可以用塑料制成，并优选采用诸如注塑、挤压模塑、滚塑成型、起泡成型、真空深拉法、吹塑法等成形或成型法来生产。
在采用混合结构形式时，扩散器3的承受较大机械负荷的区域可通过至少一个在成形工艺流程中嵌入的或后来加装的金属件来加强。
在采用骨架结构形式（Spanttenbauweise）时，扩散器3的承载结构也可以是一个用轻薄材料，特别是塑料或金属片绷成的框架。
在多件式扩散器3的一个有利实施方式中，可在装配时将轻薄的（厚度小于1mm，优选小于0.5mm）、初始时呈扁平的平板，特别是冲压而成的金属片弯折并彼此连接到一起。为强化这一结构，可以使用额外的辅助件。
图9示出了根据本发明的扩散器3的一种实施例，该扩散器也可被用作外扩散器件AD或内扩散器件ID，或者用作外壳30或内壳40。在壁环5具有超过500mm的直径D1的情况下，这一实施方式尤其适合作为结构解决方案。这一实施例中的壁是用优选以塑料制成的、为便于运输可优选折叠起来的箔(Folie)或篷布P（Plane P）制成的。这样就减少了运输成本。为制造扩散器或扩散器件AD、ID，例如可将篷布下料（Planenzuschnitt）联结在一起，并使之与包围进气口10及出气口20的承载及成型环9a相连接。承载及成型环9a可通过支柱9b互相连接，这样，承载及成型环9a与支柱尤其以骨架结构形式（就像前文详述的那样）形成一框架。在示出的情况下，进气口10处的承载及成型环9a呈圆形，而出气口20处的承载及成型环9a则被大致制作成其棱角经倒圆处理的正方形。通过该承载及成型环9a不仅能够支撑篷布P，而且还能有利地用来容纳护栅（尤其是置于出气口20上的护栅）以及用来将壁环5拧接在进气口10上。支柱9b与承载及成型环9a一样，可视所需强度的不同分别用金属或塑料制造；在采用额外的张紧装置的情况下，通过所述支柱可将篷布P绷紧。因为篷布P是挠性部件，所以通过改变篷布P的样式（并使支柱9b与之适配），可以较小的成本改变扩散器3的长度L。而且对于篷布P，可通过简单的方式配置一种可在涡流涌动的表面起到减小摩擦阻力的作用的表面几何结构（即所谓的条纹沟槽（Riblets））。为此可在篷布中引入微小的、彼此间距小于100μm的沟纹，这些沟纹能够阻止气流的横向运动并且通过这种方式可降低大约8%的壁面摩擦。
另外，还可为根据本发明的扩散器3设计一接触保护装置，该装置既可与内壳40和/或外壳30一体制成，也可制成独立的零件。如扩散器3设计有接触保护装置，则可以省去通风机上常用的通风机接触护栅或者可在本质上简化结构。因为与传统上用的接触护栅相比，根据本发明的接触保护装置到叶轮（如图4中示出的通风机叶片7（带轮毂8））的距离通常更大，所以允许支柱间距设计得更大，从而可在流体工艺学与声学方面带有益处。接触保护装置在结构上可被设计得极其简单，例如可设计成矩形支柱的形式。
虽然在一种优选的根据本发明的应用方式中，根据本发明构造的扩散器3是被用在一种不带导向轮并且尤其用外转子电机驱动的低压轴流式或低压斜流式通风机上，但是根据本发明的扩散器3仍可被设计成具有导向轮。此种导向轮由固定的导向元件组成，它可将扩散器3中的流速的周向和/或径向分量转向到轴向方向X-X上。通过这种方式，导向轮将提高扩散器3的静态压力转换效率。与接触保护装置类似地，导向轮也可一体制成（即导向轮与扩散器构成一个结构单元）或者制成一个独立的部件。
扩散器3也可制成这样，即，除了实现本身的功能之外，它还能同时实现导向轮以及接触保护装置的功能。在这种情况下，也可以采用与外/内扩散器件30/40制成一体的构造方案，或者设计成独立的能够装配到扩散器3上的零件。
扩散器3可配置一隔音装置，尤其是采用隔音材料制成的隔音装置。为此，可以例如将隔音材料以下述方式安置到扩散器3的扩散器内腔I的那一朝向主流通方向S的内侧面上，即，使得隔音材料的自由表面构成内壳40和/或外壳30的在流体工艺学方面起作用的扩散器壁。隔音材料也可以额外地布置在或者仅仅布置在背向主流通方向S的扩散器外表面，亦即外扩散器件30的外侧面上。为降低中至低频声辐射，扩散器可被设计成具有一主动降噪（“主动噪声控制（Active Noise Control）”）系统。
图10a/图10b至图23a/23b分别示出了用在根据本发明的通风机装置1中的根据本发明的外扩散器件AD和/或内扩散器件ID以及两者之组合体的优选实施例的轴向与径向半剖图。除了在图22a和22b之外，其余的附图分别以径向半剖图的形式示出了扩散器件AD、ID在三个标记位置（长度L的0%、长度L的50%及长度L的100%）处的轮廓。
就像不同的实施例所展示的那样，根据扩散器件AD、ID的长度可区分出三种不同的实施变例：
A)两个部件AD、ID具有相同的长度L（图18a，图19a，图22b），或者只有一个具有特定长度L的部件AD、ID（图10a至图15a，图23a）；
B)外扩散器件AD的长度（在此种情况下用附图标记Lext标识）小于内扩散器件ID的长度（在此种情况下用附图标记Lint标识）（图16a，图17a）；
C)外扩散器件AD的长度（在此种情况下用附图标记Lext标识）大于内扩散器件ID的长度（在此种情况下用附图标记Lint标识）（图20a，图21a，图22a）。
如图22a所示，变例B)可优选用在离心通风机中；如图22b所示，变例A)可优选用在斜流式通风机中。
在图10a/10b中示出的外扩散器件AD的轮廓设计如下：在长度L的0%处呈圆形（旋转对称）；在长度L的50%处基本呈正方形（就是说，带有经倒圆处理的角，非旋转对称）；在长度L的100%处同样基本呈正方形（就是说，带有倒圆处理比在长度50%处的倒圆处理程度大的角，非旋转对称）。图12a/12b示出了同等构造的内扩散器件ID。
在图11a/图11b中示出的外扩散器件AD的轮廓设计如下：在长度L的0%处呈圆形（旋转对称）；在长度L的50%处基本呈正方形（就是说，带有经倒圆处理的角，非旋转对称）；在长度L的100%处呈圆形（旋转对称）；图14a/图14b示出了同等构造的内扩散器件ID。
在图13a/图13b中示出的内扩散器件ID的轮廓设计如下：在长度L的0%处呈正方形（非旋转对称）；在长度L的50%处基本呈正方形（就是说，带有经倒圆处理的角，非旋转对称）；在长度L的100%处呈圆形（旋转对称）。
在图15a/图15b中示出的内扩散器件ID的轮廓设计如下：在长度L的0%处呈正方形（非旋转对称）；在长度L的50%处基本呈正方形（就是说，带有经倒圆处理的角，非旋转对称）；在长度L的100%处呈正方形（非旋转对称）。
在图16a/16b中示出了一种根据本发明的通风机装置1，在该通风机装置中，外扩散器件AD具有如图10a/图10b所示的结构（但在长度Lext的100%处没有经倒圆处理的角），且该外扩散器件与具有如图15a/图15b所示结构的内扩散器件ID组合。外扩散器件AD的长度Lext小于内扩散器件ID的长度Lint。
在图17a/17b中示出了一种根据本发明的通风机装置1，在该通风机装置中，外扩散器件AD具有如图11a/图11b所示的结构，且该外扩散器件与具有如图14a/图14b所示结构（但在长度Lint的50%处具有经倒圆处理的角）的内扩散器件ID组合。外扩散器件AD的长度Lext同样小于内扩散器件ID的长度Lint。
在图18a/18b中示出了一种根据本发明的通风机装置1，在该通风机装置中，外扩散器件AD具有如图10a/图10b所示的结构，且该外扩散器件与一在其整个长度L上具有圆形截面的内扩散器件ID组合。外扩散器件AD的长度L与内扩散器件ID的长度L相等。
图19a/19b示出了一种根据本发明的通风机装置1，该通风机装置与图18a/图18b中所示的通风机装置类似，区别在于，外扩散器件AD具有如图11a/图11b所示的结构。
在图20a/20b中示出了一种根据本发明的通风机装置1，在该通风机装置中，内扩散器件ID具有如图12a/图12b所示的结构（但在长度Lint的100%处没有经倒圆处理的角），且该内扩散器件与一在其整个长度L上具有圆形截面的外扩散器件AD组合。外扩散器件AD的长度Lext大于内扩散器件ID的长度Lint。
图21a/21b示出了一种根据本发明的通风机装置1，该通风机装置与图10a/图10b中所示的通风机装置类似，区别在于，内扩散器件ID具有如图14a/图14b所示的结构。
前面示出的本发明的不同实施方式各自具有特殊的优点，这些优点是由相应的通风机2的结构类型，特别是通风机2的排气区域和/或可用的结构空间以及其他边界条件决定的。作为示范，通过前已提及的图22a和图22b对此作了清晰的说明。
在图23a/图23b中示出的如图12a/12b所示的实施方式的示图中可以看出，单凭外扩散器件AD（即不带内扩散器件ID）或者单凭内扩散器件ID（即不带外扩散器件AD）均可以承担一个整个扩散器3的功能，附图中分别通过置于括弧中的附图标记3指明了这一事实。扩散器3的腔体（其相当于在之前提到的实施例中的其它实施例中的内腔I）在该实施例中同样也用附图标记I表示。如尤其在图23a中示出的，这一腔体一方面由壁环5，另一方面由内扩散器件ID限定边界，其中，出气口20延伸在壁环5与内扩散器件ID这两个部件之间，而且扩散器3的排气横截面A2被撑开了。因此外壳30并非是必需的。
就像从前面的实施例中已表明的那样，本发明不限于所描述的实施例，而是包括所有在本发明的意义上具有相同作用的设备和方式。例如，以下设计方案也包括在本发明的范围内：进气口10由于外扩散器件AD和/或内扩散器件ID具有相应的结构而不具有圆形横截面11，和/或出气口20由于外扩散器件AD和/或内扩散器件ID具有相应的结构而不具有内外轮廓均为正方形的环形横截面21，但在这种情况下具有环形开口20的基本形状。
根据本发明，在扩散器内腔I的至少一个截面区域中的旋转对称结构，一方面可通过分别对外扩散器件AD或者内扩散器件ID采取相应设计的方式来实现，另一方面，也可以通过对外壳30以及内壳40的形状进行设计来实现。此时，扩散器内腔I的横截面可沿着主流通方向S以不同方式变化。
除了在附图中示出的实施方式之外，也可以优选其它未示出的实施方式，例如下面两种：外扩散器件AD，其设计如下：在长度L的0%处呈圆形（旋转对称）；在长度L的30%处呈正方形（非旋转对称）；在长度L的60%处呈圆形（旋转对称）；在长度L的100%处呈正方形（非旋转对称）；或者内扩散器ID，其任一横截面均为棱角数不是4的多边形，此多边形尤其是五角形。
就用在燃气涡轮机后方的扩散器而言，在位于涡轮机后方的导轮的作用下，气流的流动不会产生旋转；与该种扩散器相反，本发明尤其针对安置在不带导轮的通风机2后方的扩散器3，此种通风机2在气体流动中会产生旋转。
另外，本发明并不限于各独立权利要求1至4、6、19和20所限定的特征组合，其也可以被定义为由全部已公开之单个特征中的一定特征所组成的任意一种其他的组合。这意味着，原则上并在实践中，独立权利要求中所述的每一个单个特征都可以删去，或者说，独立权利要求中所述的每一个单个特征都可以被在本申请中其他地方所公开的单个特征所取代。就此而言，各权利要求仅应被理解为对于一个发明的一种最初表述尝试。
附图标记
1 通风机装置
2 1的通风机
3 1的扩散器
4 2的电机
5 1的壁环
6 1的底座
7 2的叶片
8 2的轮毂
9a 3的承载及成型环（图9）
9b 3的支柱（图9）
10 进入3的进气口
11 10的横截面
20 从3中引出的出气口
21 20的横截面
30 3的外壳
31 10处的30的横截面
32 20处的30的横截面
40 3的内壳
41 10处的40的横截面
42 20处的40的横截面
AD 外扩散器件
A1 10的截面
A2 20的截面
D1 10的外直径
I 扩散器内腔
ID 内扩散器件
L 3或者说AD/ID的长度
Lext AD的长度
Lint ID的长度
P 篷布（图9）
S 穿过3的主流通方向
X-X 穿过1、2、3的纵轴
Claims (21)
1.一种用于轴流式、径流式或斜流式通风机（2）的扩散器（3），所述扩散器具有用于气态介质的进气口（10）和出气口（20），气态介质从进气口（10）进入，沿着轴向指向的主流通方向（S）流经被外壳（30）包围的扩散器内腔（I）到达出气口（20），其中，所述出气口（20）的横截面（21）大于进气口（10）的横截面（11），并且所述扩散器内腔（I）的横截面从进气口的横截面（11）出发，扩大成出气口（20）的横截面（21），而所述外壳（30）则形成限定扩散器内腔（I）外侧边界的外扩散器件（AD），其特征在于，所述外扩散器件（AD）的横截面被设置为从进气口（10）处的圆形横截面（31）开始，顺着主流通方向（S）转变为出气口（20）处的非圆形横截面（32）。
2.一种用于轴流式、径流式或斜流式通风机（2）的扩散器（3），所述扩散器具有用于气态介质的进气口（10）和出气口（20），气态介质从进气口（10）进入，沿着轴向指向的主流通方向（S）流经被外壳（30）包围的扩散器内腔（I）到达出气口（20），其中，所述出气口（20）的横截面（21）大于进气口（10）的横截面（11），并且所述扩散器内腔（I）的横截面从进气口的横截面（11）出发，扩大成出气口（20）的横截面（21），而所述外壳（30）则形成限定扩散器内腔（I）外侧边界的外扩散器件（AD），其中，与所述外扩散器件（AD）共轴地设置内扩散器件（ID），所述内扩散器件以内壳（40）限定扩散器内腔（I）的内侧边界，其特征在于，所述外扩散器件（AD）和/或内扩散器件（ID）是这样设计的，即，使得扩散器内腔（I）的横截面在至少一个位置上是非旋转对称的。
3.一种扩散器（3），在该扩散器中，设置用于轴流式、径流式或斜流式通风机（2）的外扩散器件（AD），所述外扩散器件（AD）的横截面沿着流体的主流通方向（R1）从圆形转变为非圆形，其中，具有任意结构的内扩散器件（ID）；或者，设置内扩散器件（ID），所述内扩散器件（ID）在至少一个截面上具有围绕所述通风机（2）的转轴（X-X）的非圆形横截面，其中具有任意结构的外扩散器件（AD）。
4.一种扩散器（3），其具有至少一个由外扩散器件（AD）和/或内扩散器件（ID）的结构旋转对称地构造的横截面区域，该扩散器尤其仅有内扩散器件（ID），而不具有外扩散器件（AD）。
5.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，与所述外扩散器件（AD）共轴地设置内扩散器件（ID），该内扩散器件以内壳（40）限定扩散器内腔（I）的内侧边界。
6.根据权利要求1的前序部分，尤其是根据权利要求1所述的扩散器（3），其中，与所述外扩散器件（AD）共轴地设置内扩散器件（ID），所述扩散器（3）具有壳体，该壳体作为内壳（40）限定扩散器内腔（I）的内侧边界，其特征在于，所述内扩散器件（ID）在至少一个与主流通方向（S）垂直的截面上具有围绕内扩散器件（ID）的纵轴（X-X）的非圆形横截面（42）。
7.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，所述外扩散器件（AD）和/或内扩散器件（ID）的非圆形横截面（32）的基本形状为多边形，尤其是正方形。
8.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，具有包含多个独立的扩散器件的结构，所述扩散器件通过诸如螺栓、铆钉、夹钳等紧固件，或者通过诸如卡扣式连接、夹持连接、焊接等摩擦适配、形状适配和/或材料适配的连接方式彼此连接在一起。
9.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，所述扩散器（3）或者至少一个扩散器件（ID，AD，30，40）由初始时呈扁平的平板，特别是冲压而成的金属片通过弯折并彼此连接的方式制成或者用篷布（P）制成，必要时，所述平板、金属片或篷布能够借助于额外的辅助件，例如支柱（9b）和/或承载及成型环（9a）来张紧和/或加固。
10.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，所述内壳（40）、外壳（30）和/或所述内、外壳的零件由塑料制成，并优选采用诸如注塑、挤压模塑、滚塑成型、起泡成型、真空深拉法、吹塑法等成形或成型法来生产。
11.根据权利要求10所述的扩散器（3），其特征在于，所述内壳（40）、外壳（30）和/或内外壳的零件中承受较高机械负荷的区域是通过至少一个在成形工艺中嵌入的或后来加装的金属件来加强的。
12.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，所述扩散器（3）的承载结构是框架，所述框架用轻薄材料，特别是塑料或金属片绷成的。
13.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，在内壳（40）和/或外壳（30）上安置有例如呈矩形支柱形式的接触保护装置，该接触保护装置既可与相应的壳体（30，40）一体制成，也可被制成独立的、固定在内壳（40）和/或外壳（30）上的零件。
14.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，在内壳（40）和/或外壳（30）上安置有导向轮，该导向轮既可与相应的壳体（30,40）一体制成，也可被制成独立的、固定在内壳（40）和/或外壳（30）上的零件，并且所述导向轮由固定的导向元件组成，这些导向元件被设计成能够将流速的周向和/或径向分量转向到轴向方向（X-X）上。
15.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，具有隔音装置，其中，尤其是扩散器腔（I）优选以如下方式内衬一种隔音材料，即，使得内壳（40）和/或外壳（30）的那一朝向主流通方向（S）的面上的隔音材料的自由表面构成在流体工艺学方面起作用的扩散器壁。
16.根据权利要求15所述的扩散器（3），其特征在于，所述隔音材料被布置在外壳（30）的那一背向主流通方向（S）的扩散器外侧面上。
17.根据权利要求15所述的扩散器（3），其特征在于，所述外扩散器件（AD）和/或内扩散器件（ID）中的一部分，或者特别是全部是由隔音材料制成的。
18.根据前述权利要求之一所述的扩散器（3），其特征在于，具有用来减少中至低频声辐射的主动降噪（“主动噪声控制”）系统。
19.用于如前述权利要求之一所述的扩散器（3）的外扩散器件（AD）或内扩散器件（ID），其特征在于，具有如权利要求1至18之一所述特征中的一个或多个特征。
20.一种通风机装置（1），其包括如权利要求1至19之一所述的扩散器（3）以及轴流式、径流式或斜流式通风机（2）。
21.根据权利要求20所述的通风机装置（1），其特征在于，所述扩散器（3）是通过诸如螺栓、铆钉、夹钳等紧固件或者通过诸如卡扣式连接、夹持连接、焊接等摩擦适配或形状适配的连接方式固定到通风机的至少一个固定部件，特别是壁环（5）和/或护栅上的。
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