CN103953567A - 一种用于大中型柴油发动机散热器的碳纤维风扇叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于大中型柴油发动机散热器的碳纤维风扇叶片，所述风扇叶片材料为碳纤维；所述风扇叶片的叶面设置碳纤维的副叶片，所述副叶片设置在所述风扇叶片的迎风面；副叶片与所述风扇叶片的夹角为15-25度；所述副叶片的宽度为风扇叶片的0.2-0.15倍；副叶片的长度为风扇叶片0.25-0.3倍；副叶片设置在距离风扇叶片根部0.12-0.2倍风扇叶片长度处。

Description

一种用于大中型柴油发动机散热器的碳纤维风扇叶片
技术领域
本发明涉及工程技术领域，具体说是一种大中型柴油发动机散热器的碳纤维风扇叶片。
背景技术
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为230～430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕(MPa)、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。
目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。
众所周知，大中型柴油发动机散热问题是机动车在运输过程中会经常遇到的问题，由于散热不好而被迫停车，极端情况下，甚至损坏发动机。传统的散热器采用铝制叶片，为增强散热效果，往往采用加大叶片的方法，但该方法一方面受到发动机仓的体积限制，另一方面由于尺寸加大，往往造成强度不好，容易发生叶片断裂事故，尤其是用于高速列车时，危害性更大。采用其他金属材料，如钢材等，不仅制造成本高，而且重量大，无形之中增加了能源消耗。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于大中型柴油发动机散热器的碳纤维风扇叶片，所述风扇叶片材料为碳纤维。
为提高风扇工作时的风的流量，所述风扇叶片的叶面设置碳纤维的副叶片，所述副叶片设置在所述风扇叶片的迎风面；副叶片与所述风扇叶片的夹角为15-25度；所述副叶片的宽度为风扇叶片的0.2-0.15倍；副叶片的长度为风扇叶片0.25-0.3倍；副叶片设置在距离风扇叶片根部0.12-0.2倍风扇叶片长度处。
本发明的优点是：由于采用全碳纤维制造的风扇叶片，重量减轻很多，而强度又得到提高，因此，保证了叶片工作时不会损坏，此外，采用副叶片的结构，改变了风的流动方向，提高了散热效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1为风扇轴，2为风扇叶片，3为副叶片，4为风扇叶片主工作面，5副风扇工作面，6风扇叶片副工作面。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明，如图1所示，本发明的风扇叶片2采用碳纤维材料制成，碳纤维采用高性能型碳纤维，强度2000MPa、模量250GPa，可保证风扇叶片的强度。此外，为提高风扇的效率，采用了副叶片3的形式，所述副叶片3设置在所述风扇叶片2的迎风面；副叶片3与所述风扇叶片2的夹角a为15-25度，副叶片3的宽度为风扇叶片2的0.2-0.15倍；副叶片3的长度为风扇叶片2的0.25-0.3倍；副叶片3设置在距离风扇叶片2根部的距离L为0.12-0.2倍风扇叶片2长度。
采用副叶片的好处是：由于风扇工作时，风扇叶片的副工作面6及副风扇的工作面5将风推向前方，在副风扇工作面5的背部产生了一定的涡流，该处风压较小，进而带动更多的风流向风扇叶片的主工作面4，从而保证了风扇主工作面的效率更高。关于副叶片的大小及位置，经申请人大量实验得出，该位置及大小可得到最高的效率，与没有副叶片的同样形状的风扇叶片相比，可提高效率1.3倍。这是因为，如果副叶片太高，影响叶片主工作面的面积，太低，则达不到产生一定涡流的效果。
关于叶片的制造方法，可参考中国专利申请号201210261878.1，在此不再赘述。

Claims (3)

1.一种用于大中型柴油发动机散热器的碳纤维风扇叶片，其特征在于：所述风扇叶片材料为碳纤维。
2.一种权利要求1所述的碳纤维风扇叶片的应用，其特征在于：用于汽车、列车及坦克等大中型柴油发动机散热器。
3.根据权利要求1所述的碳纤维风扇叶片，其特征在于：所述风扇叶片的叶面设置碳纤维的副叶片，所述副叶片设置在所述风扇叶片的迎风面；副叶片与所述风扇叶片的夹角为15-25度；所述副叶片的宽度为风扇叶片的0.2-0.15倍；副叶片的长度为风扇叶片0.25-0.3倍；副叶片设置在距离风扇叶片根部0.12-0.2倍风扇叶片长度处。
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