CN105179316B - 冷却系统和该冷却系统的轴流风扇 - Google Patents

Abstract

一种冷却系统和该冷却系统的轴流风扇，其冷却系统由导风圈形成的孔和至少部分设在孔内的轴流风扇组成，所述轴流风扇由轮毂和多个扇叶组成，所述扇叶根部与轮毂连接，并沿径向从根部延伸到叶尖端，其特征在于：还包括设于每个扇叶上的刷子，该刷子尾部与扇叶连接，而头部延伸向导风圈；所述刷子的尾部叠置于扇叶的压力面上，且刷子的尾部边沿与扇叶附着连接，该附着连接处至扇叶叶尖端的端沿存在一定距离；所述扇叶上沿所述附着连接处开设有凹槽，所述刷子的尾部边沿置于该凹槽内附着连接。

Description

冷却系统和该冷却系统的轴流风扇

技术领域

本发明涉及冷却系统，具体涉及一种冷却系统和该冷却系统的轴流风扇。

背景技术

传统的轴流风，轴流风扇和导风圈分别安装在各自的底架上以使其能够相互独立的运动。为了保证扇叶在轮毂旋转的时候不被损坏，扇叶和圆周边缘通常会在叶尖端和导风圈之间预留一定的间隙，由于振动和公差，预留一定的叶间隙是非常必须的。然而，叶间隙的存在会导致空气动力损失和降低性能。

发明内容

本发明目的是提供一种冷却系统和该冷却系统的轴流风扇，以解决现有技术存在的因叶尖端和导风圈之间留有叶间隙，而导致空气动力损失和降低性能的问题。

为达到上述目的，本发明冷却系统采用的技术方案是：一种冷却系统，由导风圈形成的孔和至少部分设在孔内的轴流风扇组成，所述轴流风扇由轮毂和多个扇叶组成，所述扇叶根部与轮毂连接，并沿径向从根部延伸到叶尖端，还包括设于每个扇叶上的刷子，该刷子尾部与扇叶连接，而头部延伸向导风圈；所述刷子的尾部叠置于扇叶的压力面上，且刷子的尾部边沿与扇叶附着连接，该附着连接处至扇叶叶尖端的端沿存在一定距离；所述扇叶上沿所述附着连接处开设有凹槽，所述刷子的尾部边沿置于该凹槽内附着连接。

上述方案中，所述凹槽沿扇叶的宽度方向延伸设置。所述凹槽从扇叶宽度方向的一侧边沿延伸至另一侧边沿，即凹槽贯穿扇叶宽度方向的全长。

上述方案中，所述刷子的长度是扇叶径向长度的0.5-10%。

上述方案中，所述附着连接处至扇叶叶尖端的端沿的距离是扇叶径向长度的0.4-9%。

上述方案中，所述附着连接是是注入粘合剂的热熔粘合连接。

上述方案中，所述刷子在平行于扇叶的方向上延伸。

上述方案中，所述导风圈的孔的内缘为弹性的轮廓，以用于保护刷子，延长刷子的使用寿命。

为达到上述目的，本发明轴流风扇采用的技术方案是：一种轴流风扇，由轮毂和多个扇叶组成，所述扇叶根部与轮毂连接，并沿径向从根部延伸到叶尖端；还包括设于每个扇叶上的刷子，该刷子尾部与扇叶连接，而头部延伸向导风圈；所述刷子的尾部叠置于扇叶的压力面上，且刷子的尾部边沿与扇叶附着连接，该附着连接处至扇叶叶尖端的端沿存在一定距离。

上述方案中，所述凹槽沿扇叶的宽度方向延伸设置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、由于本发明设置了刷子，通过刷子能减少扇叶叶尖端和导风圈之间风量的损失，更有甚至能够在叶尖端和导风圈的间隙形成一个密封区域，凭借此，可以使空气动力学的损失最小化，提高更高的性能，通过在扇叶附着刷子来减少叶尖端和导风圈的间隙能够实现提高性能25-30%。

2、同样由于本发明设置了刷子，特别适合建筑设备的发动机，刷子能够阻挡灰尘和泥，使其堆积在导风圈之外；刷子还能减少噪音，特别是能够减少由于在叶尖端和导风圈存在间隙形成的涡流引起的空气动力学噪音，减少的噪音值可能达到15-17dB。

3、由于本发明的刷子尾部边沿与扇叶附着连接的附着连接处至扇叶叶尖端的端沿存在一定距离，在扇叶和刷子之间存在着一个重叠部分，即刷子并不是在重叠区域和扇叶连接的，刷子在重叠区域是可移动的，以使刷子和导风圈发生碰撞时刷子能够弯曲，与传统的在扇叶叶尖端附着刷子相比，在距离叶尖端一段距离的位置上附着有效地延长了刷子的使用寿命。

4、本发明结构刷子直接附着于扇叶上，安装连接方便操作，结构简单。

附图说明

图1为本发明实施例冷却系统；

图2为本发明实施例中的一个带扇叶的轮毂；

图3为本发明实施例中的带刷子的扇叶；

图4为本发明实施例中带有凹槽的扇叶；

图5为本发明实施例中扇叶的一部分，图中刷子粘附在扇叶上。

以上附图中：1、冷却系统；2、导风圈；3、孔；4、轴流风扇；5、轮毂；6、旋转中心；7、扇叶；8、根部；9、叶尖端；10、刷子；11、尾部边沿；12、附着连接处；13、箭头；14、箭头；15、一侧边沿；16、另一侧边沿；17、刷子端点；18、凹槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见图1-5所示：

一种冷却系统1，参见图1，由导风圈2形成的孔3和至少部分设在孔3内的轴流风扇4组成，所述轴流风扇4由轮毂5和多个扇叶7组成，图中所标的6为轴流风扇4的旋转中心。

参见图1-5，所述扇叶7的根部8与轮毂5连接，并沿径向从根部8延伸到叶尖端9。冷却系统进一步还包括设于每个扇叶7上的刷子10，该刷子10尾部与扇叶7连接，而头部延伸向导风圈2。

所述刷子10的尾部叠置于扇叶7的压力面上，且刷子10的尾部边沿11与扇叶7附着连接，该附着连接处12至扇叶7叶尖端9的端沿存在一定距离，该距离在图3中标为d。

上述“附着连接”是指叠置在上面的连接，如用注入胶粘剂的粘合连接，或者是热压焊接，以注入粘合剂的热熔粘合连接为较佳方式，既可靠又方便。

上述“压力面”是指工作时扇叶的受压力，即出风面。

见图2所示，所述轴流风扇4适用于沿着平行于旋转中心6的方向转移空气，如图上箭头13所示。在轴流风扇4的运行期间，空气通过导风圈2形成的孔3。图2所示，轮毂5连接着12个扇叶7，轮毂5绕着箭头14所指的方向旋转，图2中未显示刷子。

如图3显示扇叶7的一部分，其中刷子10的尾部边沿11附着连接在距离叶尖端9长度为d的附着连接处12。刷子10的长度要超出叶尖端9，因为刷子的长度要比d大，凭借多出的部分形成刷子10从扇叶叶尖端9延伸出来长度r。在具体的图示中，距离d是大约4mm，但是r的长度是大约5mm。

如图4所示，所述扇叶7上沿所述附着连接处12开设有凹槽18，所述刷子10的尾部边沿11置于该凹槽18内附着连接，以牢固的附着在扇叶7上的凹槽18上。

如图3所示，所述凹槽18沿扇叶7的宽度方向延伸设置，且凹槽18从扇叶宽度方向的一侧边沿15延伸至刷子端点17，刷子端点17与扇叶的另一侧边沿16的距离为X。此为举例，实际中凹槽18还可从扇叶宽度方向的一侧边沿15延伸至另一侧边沿16，即凹槽18贯穿扇叶7宽度方向的全长。

所述刷子10的长度是扇叶7径向长度的0.5-10%。所述附着连接处12至扇叶叶尖端9的端沿的距离d是扇叶径向长度的0.4-9%。

所述刷子10在平行于扇叶7的方向上延伸。

所述导风圈2的孔的内缘为弹性的轮廓，这样可以延长刷子10的使用寿命。

图5演示了扇叶7的一部分，其中刷子10与扇叶7的中心线形成一个夹角θ，沿着与轴流风扇4旋转时的旋转方向相反的方向延伸。

轴流风扇4，同上，由轮毂5和多个扇叶7组成，所述扇叶7根部8与轮毂5连接，并沿径向从根部8延伸到叶尖端9，还包括设于每个扇叶7上的刷子10，该刷子10尾部与扇叶7连接，而头部延伸向导风圈2。所述刷子10的尾部叠置于扇叶7的压力面上，且刷子10的尾部边沿11与扇叶7附着连接，该附着连接处12至扇叶叶尖端9的端沿存在一定距离。

本实施例上文中，术语“轴流风扇”应当被理解为一个被用于在平行于风扇的旋转轴方向上转移气体，特别是空气的风扇。空气的流动的方向可能包含有径向的部分，所以轴流风扇包含通常所谓的混流风扇，即那种轴向和径向部分都有风量的风扇。在这里空气应当被理解为包括所有气体，所以本发明中的“气流”指的是气体的流动。

本实施例的轴流风扇4可能被用于发动机的冷却。发动机包括诸如拖拉机的一部分，或者联合收割机，又或者其他任何相似的农业机械，还包括挖掘机、推土机、吊车等等相似的用于公路的和非公路的工程机械，此外，轴流风扇4也可能被用于通风领域，包括海上船舶设备、风力发电、畜牧业和建筑通风。

轮毂5通常与电机轴连接，由发动机通过皮带轮驱动或者发动机直接驱动或者液压马达驱动。轴带动轮毂5一起旋转造成空气的流动。空气冷却引擎时，空气冷却发动机的外表面，在油冷系统中空气吹过给冷却液降温的散热器。该轴可能会成为延伸轴的动力引擎。

扇叶7可以被看成轮毂5的一部分，也可以被作为与轮毂5连接的独立的组件。因此“扇叶7的根部8与轮毂5连接”这句术语应当被理解成两种意思。在后一种意思中，扇叶7与轮毂5的连接是可拆卸的。

在一个具体化的实例中，扇叶7和轮毂5被设计成扇叶7与轮毂5连接时通过调整角度塞来调整扇叶7的倾斜程度。扇叶7的角度可以通过将扇叶7从轮毂5上拆除或者松开扇叶7与轮毂5然后放上新的角度塞锁紧扇叶7，调整扇叶7至一个新的角度。

轮毂5和扇叶7的材质包括有金属材料、塑性材料或者其他复合材料如玻璃或碳纤维，个别材料如铁、铝的、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯或乙烯基等等。使用其他金属或者塑料材料的话也是可接受的。

风扇的扇叶7叶片数组成有很多种，扇叶7组合有3、4、5、6、7、8、9、10 、11、12 、13、14个的等等，扇叶7通常是等间距的沿着轮毂5的外表面分布。特殊的，扇叶7也可能不对称的分布在轮毂5的外表面。扇叶7的长度的区间范围是50-1200mm，例如100mm、250mm、500mm、750mm、1000mm、1200mm。风扇4的轴向厚度在30-400mm之间。

扇叶7的长度应当被理解为从叶尖端9到扇叶与轮毂的连接位置。具体的当扇叶7和轮毂5被固定成一个整体时，扇叶7的长度应当被理解成从叶尖端9到轮毂5的外沿的距离。

每个扇叶7能被看作一个连接部分和一个空气中移动部分。具体的来说，当扇叶7连接在轮毂上是可拆分的时候，附属的部分是扇叶7与轮毂5连接的部分。具体的当扇叶7和轮毂5是一体成型的时候，附属的部分应该被理解为扇叶7和轮毂5之间的过渡部分。

由于轴流风扇4和导风圈2分别安装在各自底座上，冷却系统工作时，会发生移动或者振动。在风扇运行期间空气将会通过导风圈2，导风圈的类型有孔板式的，材料可以是铁板，也可以是钢板，然而，导风圈2也可能是一个管道如喇叭口，或可能是一个轴流风扇4至少部分在导风圈2内的开放的孔3，并通过风扇4可以移动空气或其他气体。

因为轴流风扇4是至少部分位于孔3内的，导风圈2通常距离叶尖端9的距离非常靠近。

应当认识到，所谓的“该刷子10尾部与扇叶7连接，而头部延伸向导风圈2”不仅仅指的是刷子10在径向上以0度角的方向直接延伸到导风圈，同样也包括刷子10以零度或任意角度延伸。举个例子，刷子10可能在±30度方向上延伸，也可能±20度，也可能是±15度。

刷子10是由一束一束的刷毛排列成一列组成。刷毛包括塑料纤维材料，如不同的聚酰胺，如PA6，尼龙、芳纶、聚酯类的。作为替代，刷毛可以包括碳纤维和其他的天然纤维如植物纤维。

刷子10尾部边沿与扇叶7附着连接的附着连接处12至扇叶叶尖端9的端沿存在一定距离，在扇叶7和刷子10之间存在着一个重叠部分，即刷子并不是在重叠区域和扇叶连接的，刷子10在重叠区域是可移动的，以使刷子10和导风圈2发生碰撞时刷子10能够弯曲，与传统的在扇叶叶尖端9附着刷子相比，在距离叶尖端9一段距离的位置上附着有效地延长了刷子10的使用寿命。因为传统的直接将刷子10粘在叶尖端9会使尖端更容易剥落、同时更容易磨损。

此外，更长的刷子10能够被使用以增加灵活性。这会进一步提高冷却系统性能，因为短刷子通常不够灵活，例如更硬，因此对于导风圈2的反应也更敏感。

因为刷子10在扇叶7上粘附时不能重叠粘贴，所以需要对于刷毛进行更合理的分布。而且，这样会使叶尖端9和导风圈2之间的间隙形成更好的封闭。

因为这个冷却系统1特别适合建筑设备的发动机，刷子10还能够阻挡灰尘和泥，使其堆积在导风圈2之外。刷子10能够减少噪音，特别是能够减少由于在叶尖端9和导风圈2在间隙形成的涡流引起的空气动力学噪音。减少的噪音值可能达到15-17dB。

此外，由于扇叶7旋转，与导风圈2发生周期性接触导致的噪音值可能会有所减小。为达到这些目的，可以增大扇叶7叶尖端9和导风圈2的之间密封区域。

举个例子，凹槽18第一端（刷子端点17）距离扇叶7一侧边沿16的长度为风扇厚度的0.5-30%，也可能是1-25%或者是2-20%。凹槽18第二端距离扇叶7另一侧边沿15的距离可能是在风扇厚度的0.2-20%，也可能是0.5-15%或者1-10%。

具体的，刷子10的长度是不均匀的，因为在叶尖端9和导风圈2之间的间隙是不等的，然而在另一方面应该了解，刷子10的长度大体是统一的。

刷子10可能在粘在扇叶7之前加工。举个例子，由于热熔粘合连接时热量，刷毛10的一头会熔化聚合形成一个珠状。为了方便刷子10的粘附，珠状的这头被安插在凹槽18内，这样刷子10就能够通过附着珠状的这头装在扇叶7上了，例如诸如胶水粘附。

应当理解，刷子10是由成束的刷毛粘合在一起后附着在扇叶7上形成的。

一种情况下，刷子在大体平行于扇叶方向延伸。在另一替代方案中，刷子是倾斜的，相对于径向方向形成一个角度。角度范围在0-25度之间，如在0-15度。如果是倾斜的话，刷子可能相对于旋转方向向后延伸。

为了在风扇4运转时对刷子10进行保护，将导风圈2的孔的内缘上附着弹性的轮廓，这样可以延长刷子10的使用寿命。弹性的材料可能包括例如低摩擦材料，例如聚四氟乙烯（PTFE）或乙烯基。

在另一种方案中，在导风圈2的孔3上也安装有刷子10。在这种方案中，能够既增加孔3的密封性，又保护了附属于扇叶7上的刷子10。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷却系统，由导风圈形成的孔和至少部分设在孔内的轴流风扇组成，所述轴流风扇由轮毂和多个扇叶组成，所述扇叶根部与轮毂连接，并沿径向从根部延伸到叶尖端，其特征在于：还包括设于每个扇叶上的刷子，该刷子尾部与扇叶连接，而头部延伸向导风圈；所述刷子的尾部叠置于扇叶的压力面上，且刷子的尾部边沿与扇叶附着连接，该附着连接处至扇叶叶尖端的端沿存在一定距离；所述扇叶上沿所述附着连接处开设有凹槽，所述刷子的尾部边沿置于该凹槽内附着连接。

2.根据权利要求1所述冷却系统，其特征在于：所述凹槽沿扇叶的宽度方向延伸设置。

3.根据权利要求2所述冷却系统，其特征在于：所述凹槽从扇叶宽度方向的一侧边沿延伸至另一侧边沿，即凹槽贯穿扇叶宽度方向的全长。

4.根据权利要求1所述冷却系统，其特征在于：所述刷子的长度是扇叶径向长度的0.5-10%。

5.根据权利要求1所述冷却系统，其特征在于：所述附着连接处至扇叶叶尖端的端沿的距离是扇叶径向长度的0.4-9%。

6.根据权利要求1所述冷却系统，其特征在于：所述附着连接是注入粘合剂的热熔粘合连接。

7.根据权利要求1所述冷却系统，其特征在于：所述刷子在平行于扇叶的方向上延伸。

8.根据权利要求1所述冷却系统，其特征在于：所述导风圈的孔的内缘为弹性轮廓。

9.一种轴流风扇，由轮毂和多个扇叶组成，所述扇叶根部与轮毂连接，并沿径向从根部延伸到叶尖端，其特征在于：还包括设于每个扇叶上的刷子，该刷子尾部与扇叶连接，而头部延伸向导风圈；所述刷子的尾部叠置于扇叶的压力面上，且刷子的尾部边沿与扇叶附着连接，该附着连接处至扇叶叶尖端的端沿存在一定距离；所述扇叶上沿所述附着连接处开设有凹槽，所述刷子的尾部边沿置于该凹槽内附着连接。

10.根据权利要求9所述轴流风扇，其特征在于：所述凹槽沿扇叶的宽度方向延伸设置。