CN103148020A - 风扇装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是用于对发动机系统进行冷却的风扇装置（1），包括：－带有一个或多个叶片（4）的叶轮（10），所述叶片在工作中沿所述叶轮（10）的转动轴线的方向从输入侧（E）向输出侧（A）输送介质；－包括基础部件（61）的壳体套（6），所述基础部件沿所述转动轴线的方向延伸并且完全地或部分地包围所述叶轮（10），其中，在所述基础部件（61）的靠近所述叶轮（10）的输出侧（A）的端部上设有流出元件（63），所述流出元件从所述基础部件（61）的相关的所述端部沿径向向外延伸。

Description

风扇装置

技术领域

本发明涉及一种风扇装置，特别是一种用于机动车辆发动机系统的冷却风扇。

现有技术

轴流式风扇具有可转动的叶片，这些叶片连接在风扇叶轮中。在工作中，总是在叶片的输入侧产生负压而在叶片的输出侧产生过压，这引起大致沿关于风扇叶轮的转动轴线平行的方向通过风扇的空气流动。

在作为用于发动机系统的冷却风扇使用的情况下，风扇设置在发动机机体附近，从而通过风扇输送的空气流偏转并沿侧向，也就是说横向于通过发动机机体和风扇形成的间隙的转动轴线流出。此外，由于输入侧和输出侧之间的压差在叶片的外端附近产生回流，该回流会降低风扇的效率并且导致不希望的压力损失和噪声生成。

也可能在沿侧向从发动机机体与风扇之间的间隙流出的区域中产生涡流，这些涡流导致在间隙中的压力升高并且阻止空气流出。因此进一步降低了风扇功率的效率。

从文献US 6,599,088 B2已知一种包括带有至少一个叶片的风扇叶轮的风扇装置，其中，叶片位于环形元件中，该环形元件具有带有衬套的拱形的流出内表面。在衬套上的流出侧凸缘具有沿径向朝外的终止面，该终止面是拱形的流出内表面的延长部分。

上述风扇装置提供了环形元件的一种特别的流出几何结构。此外，衬套的终止面必须与环形元件的几何结构对准。这增加了在这种风扇的制造方面的费用。

文献US 7,478,993 B2公开了一种风扇，该风扇具有风扇叶轮叶片，这些叶片的外端通过环形元件连接。风扇叶轮在衬套内运动，该衬套在风扇叶轮的输出侧延伸超出风扇叶轮并且具有柯安达环，该柯安达环在风扇叶轮的输出侧从衬套沿径向向内延伸并且具有用于流动导向的轮廓，以在很大程度上避免在发动机机体与风扇之间的间隙旁边产生涡流。

但是在风扇叶轮的输出侧上设置柯安达环，这增加了整个风扇的结构高度，这对于在机动车辆的发动机舱中的安装是不利的。此外，该解决方案非常容易受到零件公差的影响。公差的很小波动就会导致效率恶化。

此外，从文献US 7,992,664已知一种用于对通过风扇装置的流体流进行控制的装置，其中，叶片可调整地设置在环形元件中。

本发明的目的是提供一种风扇，通过该风扇可以实现改善被输送空气的流出并且由此实现提高效率。此外，尽管效率提高，但仍然不增加确定风扇叶轮和反射面之间的必要间隔的结构高度。

发明内容

该目的是通过根据权利要求1的风扇装置以及通过根据并列权利要求的系统得以解决。

根据第一方面，提供一种特别是用于冷却发动机系统的风扇装置，包括：

－ 带有一个或多个叶片的叶轮，这些叶片在工作中沿叶轮的转动轴线的方向从输入侧向输出侧输送介质；

－ 包括基础部件的壳体套，其沿转动轴线的方向延伸并且完全地或部分地包围叶轮，

其中，在基础部件的靠近叶轮输出侧的端部上设有流出元件，该流出元件从基础部件的相关的端部沿径向向外延伸。

上述风扇装置的构思在于，提供流动导向，使得在很大程度上避免在位于输出侧的反射面与风扇装置之间的间隙旁边的侧面区域中出现涡流而且与可比较的风扇装置的结构高度相比不增加本发明的风扇装置的结构高度。

此外，基础部件可以同心地包围叶轮。

根据一种实施方式，流出元件的与基础部件相对的端部朝基础部件的靠近叶轮输入侧的端部的方向弯曲，以加宽通过流出元件形成的通道。

另外，流出元件可以呈完整环形地或分段地设置在基础部件上。

特别地，可以在基础部件的靠近叶轮输入侧的端部上设置回流导向部分，该导向部分沿径向向内延伸。

根据一种实施方式，可以设置环形元件，该环形元件将叶片的外端相互连接。

此外，环形元件具有位于输入侧的端部，该端部向外突出并且沿径向比回流导向部分的自由端终止于更加靠外的位置。

可以规定，流出元件终止于叶轮的输出侧或者关于轴线方向设置在输入侧与输出侧之间。

作为替代方案可以规定，流出元件设置在基础部件的突出于叶轮输出侧的端部上。

根据另一方面，提供一种包括上述风扇装置和冷却装置的系统，其中，风扇装置被设置成，在工作中首先通过冷却装置抽吸介质以及输送到位于风扇装置与一个反射面之间的间隙中的介质横向于转动轴线的方向流出。

附图说明

下面借助于附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。附图中：

图1示出了风扇装置的一部分的示意横剖视图；

图2示出了用于说明对于带有流出元件的风扇装置和对于不带有流出元件的风扇装置的效率提高和空气功率提高；以及

图3示出了带有根据一种实施方式的流出元件的风扇装置的俯视图。

具体实施方式

图1示出了风扇装置1的一种实施方式的横剖视图。风扇装置1可以安装在机动车辆中，以对冷却装置9进行冷却。冷却装置9可以设置在风扇装置1的输入侧并且用于将在内燃机或其他驱动单元的工作期间产生的废热排出到周围环境中。

风扇装置1的输出侧A有间隔地设置在机体（Block）15例如内燃机的旁边，从而使通过风扇装置1输送的空气流的方向大致垂直于机体15的反射面16。

可被设计成直流电动机的风扇驱动装置2与圆柱形或锥形的轮毂3连接，以在风扇装置1的工作期间使该轮毂转动。圆柱形轮毂3支承着一个或多个叶片4，这些叶片沿径向从轮毂3突出并且因此形成叶轮10。叶片4的位置倾斜和/或表面弯曲，使得在叶轮10的转动期间在叶轮10上形成压差。

在工作中，在叶轮10的输入侧E产生负压，而在叶轮10的输出侧A产生过压，由此产生通过叶轮10的空气流动。叶片4的端部可以通过环形元件5相互连接，该环形元件有助于提高叶轮10的稳定性，因为它使叶片4的外端相互保持预定的切向距离并且防止扭转振动。

叶轮10完全地或者部分地被作为壳体套的套件6包围，该壳体套限定在叶轮10的输入侧E与输出侧A之间的流动通道。在风扇装置1的工作中，在环形元件5与套件6之间形成回流通道7，空气可以通过该回流通道从风扇装置1的输出侧A回流到输入侧E。回流通道7是不可避免的，因为基于零件公差必须减小环形元件5与套件6之间的间距。回流通道7引起风扇装置1的效率降低，因为流经回流通道7的空气不能对风扇装置1的冷却作用作出贡献。

套件6原则上具有圆柱形的基础部件61，该基础部件限定一个内部区域，叶轮10设置在该内部区域中。套件6还具有位于输入侧的回流导向部分62，该回流导向部分导致回流减少。此外在风扇装置1的输入侧E沿径向向内以一半径弯曲套件6，从而套件6与圆柱形的环形元件5相结合不会形成从输出侧A到输入侧E的笔直的回流通道7。所述弯曲使得回流导向部分62的端部在径向上与环形元件5的相应端部相比位于相同的位置或者更加靠内的位置。

此外，呈圆柱形围绕叶片4延伸的环形元件5在风扇装置1的输入侧E上向外弯曲，从而实现使回流通道7变窄以及实现对流经回流通道7的空气进行导向。这些措施增加在回流通道7内的流动阻力，由此减少流经回流通道7的空气量并且因此缩小与此相关的效率降低。

与套件6的回流导向部分62相对地设置流出元件63，该流出元件从套件6的基础部件61的端部沿径向向外延伸。流出元件63可以局部地呈多段地或者呈完整环形地设置在套件6的圆柱形的基础部件61上。流出元件63优选与叶轮10的转动轴线垂直地延伸并且防止在位于内燃机15和风扇装置1之间的间隙12的侧面区域11中产生涡流。流出元件也可以与旋转轴线倾斜地设置并且因此与基础部件61成锐角和钝角，而不是规定流出元件63与转动轴线垂直地设置。特别是在钝角的情况下，流出元件63伸进侧面区域11中，但不减小有效的通流横截面。

在实施方式中，流出元件63可以与基础部件61或者说壳体套一体形成或者作为单独部件套在壳体套6的基础部件61上，以便能够对已有的风扇装置进行改装。

涡流通常导致压力升高或者说减小在空气动力学上有效的通流横截面，因为涡流阻止空气流动。由于避免涡流，通过流出元件63有利地实现在保持侧面区域11中的结构深度的同时提高在空气动力学上有效的通流横截面以及实现明显提高效率。

此外还可以规定，使流出元件63的径向外端倾斜，优选是朝风扇装置1的输入侧E的方向，其中，该外端与套件6的设置它的端部相对。

通过对通过风扇装置1输送的空气从中间区域12经由侧面区域11到周围环境中的导出的改善，可以减少通过回流通道7的回流，这因此对提高效率是有利的。

在图2中示出了一个图，在该图中定性地示出了对于带有和不带有流出元件63的可比较的风扇装置的效率和空气功率与风扇装置1的输送功率F的关系。效率以％绘制。曲线K1表示在不带有流出元件63的风扇装置1中的效率以及曲线K2表示在带有流出元件63的风扇装置1中的效率。曲线K3表示在不带有流出元件63的风扇装置1中的作为在风扇装置1上的压力的空气功率以及曲线K4表示在带有流出元件63的风扇装置1中的空气功率。由图可见，从通过风扇装置1产生的某一输送功率F₀起可以明显提高效率和明显提高空气功率。

图3以风扇装置的俯视图示出了流出元件63的一种实施方式，该流出元件不是完整地围绕套件6延伸而是具有空隙66。此外，流出元件63可以在径向上部与延长，以例如遮盖有裂缝的几何结构，这些几何结构例如是由于在位于风扇装置与反射面16之间的间隙12中导引软管67及类似物而产生的。

Claims (10)

1.特别是用于对发动机系统进行冷却的风扇装置（1），包括：

－ 带有一个或多个叶片（4）的叶轮（10），所述叶片在工作中沿所述叶轮（10）的转动轴线的方向从输入侧（E）向输出侧（A）输送介质；

－ 包括基础部件（61）的壳体套（6），所述基础部件沿所述转动轴线的方向延伸并且完全地或部分地包围所述叶轮（10），

其特征在于，在所述基础部件（61）的靠近所述叶轮（10）的输出侧（A）的端部上设有流出元件（63），其从所述基础部件（61）的所述的相关端部沿径向向外延伸。

2.如权利要求1所述的风扇装置（1），其特征在于，所述基础部件（61）同心地包围所述叶轮（10）。

3.如权利要求1或2所述的风扇装置（1），其特征在于，所述流出元件（63）的与所述基础部件相对的端部朝所述基础部件（61）的靠近所述叶轮（10）的输入侧（E）的端部的方向弯曲，以加宽通过所述流出元件（63）形成的通道。

4.如权利要求1至3中任一项所述的风扇装置（1），其特征在于，所述流出元件（63）呈完整环形地或者分段地设置在所述基础部件（61）上。

5.如权利要求1至4中任一项所述的风扇装置（1），其特征在于，在所述基础部件（61）的靠近所述叶轮（10）的输入侧（E）的端部上设有回流导向部分（62），所述回流导向部分沿径向向内延伸。

6.如权利要求5所述的风扇装置（1），其特征在于，设有环形元件（5），所述环形元件将所述叶片（4）的外端相互连接。

7.如权利要求6所述的风扇装置（1），其特征在于，所述环形元件（5）具有位于输入侧的端部，该端部向外突出并且沿径向比所述回流导向部分（62）的自由端终止于更加靠外的位置。

8.如权利要求1至7中任一项所述的风扇装置（1），其特征在于，所述流出元件（63）终止于所述叶轮（10）的输出侧（A）或者所述流出元件关于轴线方向设置在所述输入侧（E）和所述输出侧（A）之间。

9.如权利要求1至7中任一项所述的风扇装置（1），其特征在于，所述流出元件（63）设置在所述基础部件（61）的突出于所述叶轮（10）的输出侧（A）的端部上。

10.系统，包括：

－ 如权利要求1至9中任一项所述的风扇装置（1）；和

－ 冷却装置（9），

其中，设置所述风扇装置（1），从而在工作中首先通过所述冷却装置（9）抽吸介质以及输送到位于所述风扇装置（1）和反射面（16）之间的间隙（12）中的介质横向于所述转动轴线的方向流出。

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