CN112534123A - 用于安装到机动车辆的切向风扇的叶轮、切向风扇、通风设备和用于机动车辆的热交换模块 - Google Patents

用于安装到机动车辆的切向风扇的叶轮、切向风扇、通风设备和用于机动车辆的热交换模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于安装到机动车辆的切向风扇(100)的叶轮(102)，所述叶轮主要在叶轮(102)的纵轴(L102)的方向上延伸，所述叶轮(102)具有沿着叶轮(102)的所述纵轴(L102)分级(112；1121；1122)分布的多个叶片(110)，每个级(112；1121；1122)包括围绕叶轮(102)的所述纵轴(L102)成角度分布的多个叶片(110)，每个叶片(110)级(112；1121；1122)的叶片(110)优选地围绕叶轮(102)的所述纵轴(L102)等角度地分布，在所述叶轮中，第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)相对于至少一个第二叶片(110)级(1122)的叶片(110)成角度地偏移。

Description

用于安装到机动车辆的切向风扇的叶轮、切向风扇、通风设备 和用于机动车辆的热交换模块
本发明涉及一种用于安装到机动车辆的切向风扇的叶轮，以及配备有这种叶轮的切向风扇。本发明还涉及一种包括这种叶轮的通风设备，以及一种用于配备有这种通风设备的机动车辆的热交换模块。
机动车辆的热交换模块(或冷却模块)常规地包括热交换设备和通风设备，通风设备被设计为产生通过热交换器的气流。
热交换设备通常包括：成排布置并且使传热流体循环通过的管，称为传热管，以及连接到这些管的热交换元件，通常称为“翅片”。翅片可以增加管和穿过热交换设备的气流之间的交换的表面积。
通风设备增加了通过热交换设备的环境空气的流量，从而可以增加传热流体与环境空气之间的热交换。
这种通风设备通常包括风机轮，风机轮具有许多缺点。
首先，由风机轮及其驱动系统形成的组件占据大量的空间。
另外，由通常位于一排传热管的中间的风机轮吹送的空气在热交换设备的整个表面上的分布是不均匀的。特别地，热交换设备的某些区域，例如传热管的端部和热交换设备的拐角，几乎接收不到由风机轮吹送的气流。
最后，在不需要开启通风设备时，尤其是在由机动车辆量的运动产生的环境气流足以冷却传热流体时，风机轮的叶片部分地遮盖了热交换设备。因此，在这种情况下，热交换设备的一部分几乎不被环境气流通风，这限制了热交换设备与环境气流之间的热交换。
此外，例如从申请EP-A-0233174中已知一种冷却模块，所述冷却模块包括切向风扇，所述切向风扇将空气吹过在此实例中水平布置的热交换设备。但是，在该申请中描述的冷却模块具有相当大的体积，特别地归因于以下事实：切向风扇的叶轮尺寸大，以确保空气在热交换设备上的流动令人满意。而且，这种冷却模块也很吵。
申请JP-A-2001214740描述了一种冷却模块，在所述冷却模块中使用了两个切向风扇抽吸通过热交换设备的空气。因此，该模块同样笨重。
本发明的目的是进一步改进已知的冷却模块。
为此，本发明的一个目的是一种用于安装到机动车辆的切向风扇的叶轮，所述叶轮主要在叶轮的纵轴方向上延伸，所述叶轮具有沿着叶轮的所述纵轴分级分布的多个叶片，每个级包括围绕叶轮的所述纵轴成角度分布的多个叶片，每个叶片级的叶片优选地围绕叶轮的所述纵轴等角度地分布，在所述叶轮中，第一叶片级的叶片相对于至少第二叶片级的叶片成角度地偏移。
因此，有利地，限制或甚至避免了当所有叶片对齐时可能发生的共振现象，这种共振现象可以引起互相叠加的同时噪声。附加地或替代地，这使得可以将共振频率有利地移到不能听见的或不那么令人讨厌的频带中。
优选地，根据本发明的叶轮包括被单独地或组合地考虑的以下特征中的一个或多个：
-第一叶片级的叶片相对于与第一叶片级相邻的两个叶片级的叶片成角度地偏移；
-每个第一叶片级的叶片相对于与每个第一叶片级相邻的两个叶片级的叶片成角度地偏移；
-第一叶片级的叶片相对于至少一个第二叶片级的叶片成角度地偏移了对应于第一叶片级的叶片的厚度和/或第二叶片级的叶片的厚度的角度偏移量；
-第一叶片级的叶片相对于至少一个第二叶片级的叶片成角度地偏移了等于第一叶片级的叶片和/或至少一个第二叶片级的叶片之间的角距的一半的角度偏移量；
-第一叶片级的叶片相对于所有其他叶片级的所有叶片成角度地偏移；
-每个叶片级的叶片相对于所有其他叶片级的所有叶片成角度地偏移。
根据另一方面，本发明涉及一种用于安装到机动车辆的切向风扇，所述切向风扇包括：风机外壳，其限定了基本上呈圆柱形的外壳；电机；以及如上所述的其所有组合中的叶轮，所述叶轮容纳在基本上呈圆柱形的外壳中并被设计为由电机驱动旋转。
本发明还涉及一种用于机动车辆、尤其是用于机动车辆热交换的通风设备，所述通风设备包括如上所述的其所有组合中的切向风扇和能够由所述切向风扇供给气流的多个管。
有利地，所述多个管中的每个管具有用于使气流沿着所述管通过的至少一个喷射开口。
此外，根据本发明的通风设备优选地包括单独地或组合地考虑的以下特征中的一个或多个：
-所述管基本上是直线的，并且以形成一排管的方式对准；
-所述开口是在管道的外壁中的狭槽，所述狭槽在所述管道的长度方向上延伸，优选地，在所述管道的长度的至少90％上延伸和/或所述至少一个开口的高度大于或等于0.5毫米，优选地大于或等于0.7毫米，和/或小于或等于2毫米，优选地小于或等于1.5毫米；
-每个管，在至少一部分上，具有几何截面，所述几何截面包括：
-前边缘；
-与所述前边缘相对的后边缘；
-第一轮廓和第二轮廓，所述第一轮廓和所述第二轮廓均在所述前边缘和所述后边缘之间延伸，
管道的所述至少一个开口在所述第一轮廓上，所述至少一个开口被构造为使得喷射的气流沿着所述第一轮廓的至少一部分流动，
-所述第一轮廓的所述至少一个开口由外唇部和内唇部界定，所述内唇部的一端在所述第二轮廓的方向上延伸超过垂直于所述外唇部的自由端的平面；
-在所述管的对准方向上，所述第一轮廓和所述第二轮廓之间的最大距离在由所述至少一个开口喷射的所述气流的流动方向上位于所述至少一个开口的下游，所述最大距离优选地大于或等于5毫米，优选地大于或等于10毫米，和/或小于或等于20毫米，优选地小于或等于15毫米，所述最大距离甚至更优选地等于11.5毫米；
-所述第一轮廓包括凸形弯曲的部分，所述凸形弯曲的部分的顶点限定了与所述最大距离相对应的第一轮廓的点，所述凸形弯曲的部分在由所述至少一个开口喷射的所述气流的流动方向上位于所述开口的下游；
-所述第一轮廓包括第一基本直线部分，所述第一基本直线部分优选地在所述由至少一个开口喷射的气流的流动方向上位于所述凸形弯曲部分的下游，其中所述第二轮廓包括基本直线部分，所述基本直线部分优选地在所述第二轮廓的大部分长度上延伸，所述第一轮廓的第一直线部分和所述第二轮廓的直线部分形成非平角，所述角优选地大于或等于5°和/或小于或等于20°，更优选地等于10°；
-所述第一直线部分在所述第一轮廓的一部分上延伸，所述一部分对应于在垂直于管道的对准方向并且垂直于管道的纵向方向上测量的长度，所述长度大于或等于30mm，优选地大于或等于40毫米，和/或小于或等于50毫米；
-所述第一轮廓包括第二直线部分，所述第二直线部分在由所述至少一个开口喷射的气流的流动方向上位于所述第一直线部分的下游，所述第二直线部分基本上平行于所述第二轮廓的直线部分而延伸，所述第一轮廓优选地包括第三直线部分，所述第三直线部分位于所述第一轮廓的第二直线部分的下游，所述第三直线部分与所述第二轮廓的直线部分形成非平角，所述第三直线部分基本上延伸到连接所述第一轮廓的第三直线部分和所述第二轮廓的直线部分的圆形边缘那么远，所述圆形边缘限定了管道的轮廓的后边缘；
-所述第一轮廓的第二直线部分与所述第二轮廓的直线部分之间的距离大于或等于2毫米和/或小于或等于10毫米，优选地小于或等于5毫米；
-所述管道的几何截面具有大于或等于50毫米，和/或小于或等于70毫米，优选基本上等于60毫米的长度，所述长度在垂直于所述管的对准方向和所述管的主要延伸方向的方向上测量；
-所述通风设备至少包括第一管和第二管，所述第一管的第一轮廓面对所述第二管的第一轮廓；
-所述通风设备还包括第三管，使得所述第二管的第二轮廓面向所述第三管的第二轮廓，所述第二管的几何截面的中心与第三管的几何截面的中心之间的距离优选地小于所述第一管的几何截面的中心与所述管的几何截面的中心之间的距离；以及
-每个管相对于包含前边缘和后边缘的平面对称，使得每个管道分别在所述第一轮廓和所述第二轮廓上包括两个对称的开口。
最后，根据另一方面，本发明涉及一种用于机动车辆的冷却模块，所述冷却模块包括热交换设备和如上所述的其所有组合中的通风设备，所述通风设备被设计为产生通过所述热交换设备的气流。
通过以下参考所附的示意图对本发明的实施例进行的详细说明，本发明将被更好地理解，并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将变得更加明显，所述实施例以纯示例性而非限制性示例的方式提供。在这些附图中：
-图1是机动车辆冷却模块的分解示意图；
-图2示意性地示出了图1的冷却模块的通风设备的一部分；
-图3和图4示意性地示出了图2的通风设备的两个变型的细节；
-图5是可以在图3或图4的通风设备中使用的叶轮的一个示例的透视图；
-图5示意性地示出了图2的风扇的纵向截面，所述风扇配备有图4的缩减设备；
-图6是图5的叶轮的细节的正视图；
-图7示意性地示出了图6的平面A-A和平面B-B上的截面的视图的叠加；
-图8示意性地示出了图5的叶轮的变型的细节的正视图；
-图9示意性地示出了图8的平面D-D和平面E-E上的截面的视图的叠加；
-图10是图1的热交换模块的一部分在横向平面上的截面上的透视图；
-图11是图1的热交换模块的一部分的横截面图；
-图12是在图1的热交换模块中使用的空气动力管的第一示例的横截面图；
-图13至图15以横截面图示出了可以在图1的热交换模块中使用的空气动力管的其他示例；以及
-图16是可以在图1的热交换模块中使用的通风管的示例的横截面图。
在本说明书的其余部分中，完全相同的元件或执行相同功能的元件具有相同的附图标记。在本说明书中，为了简洁起见，并未在每个实施例中详细描述这些元件。而是仅详细描述实施例变型之间的差异。
图1示出了具有热交换器1的热交换模块10的第一示例，热交换模块10用于与通风设备2相关联地被装配至机动车辆。
热交换器1包括传热管道4，流体(在此实例中是水或液体冷却剂)在传热管4中循环。传热管道4在此基本上是直线的并且在纵向方向上延伸。传热管道因此形成传热管4。传热管4相互平行并对准以形成一排。传热管4的长度基本上相同。
传热管道4均在流体入口集管5和流体出口集管7之间延伸，所述流体入口集管5和所述流体出口集管7是所有传热管道4所共有的。优选地，传热管道4通向流体入口集管5的孔，流体入口集管5的孔全部被包括在同一个第一平面中。优选地，传热管道4通向流体出口集管7的孔，流体出口集管7的孔全部被包括在同一个第二平面中，所述第二平面优选地平行于所述第一平面。
更具体地，并且作为机动车辆热交换器中的常规方式，每个传热管4具有基本上长圆形的截面，并且由连接至热交换翅片6的第一平面壁和第二平面壁界定(参见图10和图11)。为了清楚起见，在图1中未示出翅片。
热交换模块10还包括通风设备2，所述通风设备2包括多个通风管道8。通风管道8与传热管道4一样基本上是直线的，从而形成通风管道8。通风管道8也相互平行并对准以形成一排通风管8。通风管8也具有相同的长度。通风管8的长度例如基本上等于传热管4的长度。
通风设备2用于产生导向传热管4的气流。
如图1所示，传热管4和通风管8可以全部相互平行。这样，通风管8的列排和传热管4的列排本身就是平行的。此外，通风管8可以布置成使得每一个通风管8面对传热管4。
通风管8的数量被调整为适应于传热管4的数量。例如，对于常规的热交换器1，通风设备2可以包括例如至少10个通风管8，优选地至少15个通风管，更优选地，至少24个通风管8和/或至多50个通风管8，优选地至多36个通风管8，更优选地，至多30个通风管8。例如，热交换器1可以包括60至70个传热管4。
通风管8和通风设备2的这种管的数量可以是使得空气在通风设备的管之间通过的最小截面，如在基本上垂直于通过热交换器1的气流的平面中限定的那样，被包括在两个最末端传热管之间的表面积的25％至50％之间，所述表面积被限定在垂直于通过热交换器的气流的平面中。
优选地，在基本上垂直于穿过热交换器1的气流的平面中测量的通风管8的前表面积小于传热管4所占据的前表面积的85％。
此外，为了限制包括热交换器1和通风设备2的热交换模块10占据的体积，同时获得与风机轮式通风设备类似的热交换性能，所述通风管8的列排可以布置成与所述传热管4的列排之间的距离小于或等于150毫米，优选地小于或等于100毫米。所述距离优选地大于或等于5毫米，优选地大于40毫米。这是因为通风管8和传热管4之间的距离太短会带来不能使从通风管8喷出的气流与诱导气流均匀混合的危险。不均匀的混合意味着传热管4不能被均匀地冷却并且导致高压降。距离过大会带来以下风险：在无需相应地调整推进单元和/或位于热交换模块附近的机动车辆的其他部件的设计的条件下，不能将通风设备和热交换设备形成的组件安装在机动车辆上。
此外，为了限制热交换模块占据的体积，可以采取步骤以确保通风管8的列排的高度(术语“高度”在此是指与通风管8的对准方向相对应的尺寸)基本上等于或小于传热管4的列排的高度。例如，如果传热管4的列排的高度为431毫米，则可以采取步骤以确保通风管8的列排的高度基本上等于或小于该值。
在图1至图2所示的示例中，通风设备2还包括供应设备，所述供应设备经由进气集管12向通风管8供应空气。在这种特定情况下，通风设备2包括分别布置在通风管8的纵向端部的两个进气集管12。在每个进气集管12的内部布置有切向风扇100。更具体地，在每个进气集管12的内部布置了这种切向风扇100的叶轮102，所述进气集管12用作切向风扇100的风机外壳。每个进气口集管12例如可以是管状的。在图2的实施例中，进气集管12在同一个纵向方向L102上延伸，在这种情况下，所述纵向方向垂直于传热管4和通风管8的长度方向(或纵向方向)。因此，每个进气集管12限定了容纳叶轮102的基本上圆柱形的外壳，所述外壳的轴线平行于叶轮102的纵向方向L102。叶轮102在进气集管12中绕形成在相关进气集管12中的壳体的轴线自由旋转。切向风扇100的电机可以被容纳在进气集管12的基座104中。容纳叶轮102的外壳与进气集管的基座104之间的流体连通可以被限制或甚至被中断，以避免漏气。
从图1至图4中可以明显看出，进气集管12包括多个空气喷射孔14，每个空气喷射孔14连接至单个通风管8，并且更具体地连接至通风管8的端部。因此，每个通风管8通向每个集管12的不同的孔14。因此，每个空气集管12具有与其容纳通风管8一样多的孔14，一个通风管8容纳在空气集管12的每个孔14中。这使得穿过每个空气集管12的气流在各种通风管8中的分配更加均匀。
此外，在图3的示例中，容纳叶轮102的外壳通过纵向狭槽106向外敞开，所述纵向狭槽106基本上在由容纳叶轮102的进气集管12形成的外壳的整个长度上延伸。这样就能由旋转的叶轮102吸入外部空气，进气集管12将该吸入的空气导向通风管8。
在图4的变型中，容纳叶轮102的外壳在其相对于进气集管12的基部104的纵向端具有开口108。当然可以想到其他形状和开口位置，从而使得外部空气被风扇100吸入。
有利地，每个空气集管12分别除了孔14和狭槽106或开口108之外没有开口。特别地，集管12优选地不具有沿着热交换器1的方向定向的开口，在这种情况下，其可以允许在空气集管12中产生的一部分气流不穿过通风管8的至少一部分而直接朝着热交换器1喷射。因此，由一个风扇或多个风扇100在进气集管12中产生的所有气流都沿着一个集管或多个集管12通过，以分布在基本上所有通风管8之间。这也使得这种气流更均匀地分布。
风扇100的叶轮102的第一示例在图5至图7中示出。
从图5可以看出，叶轮102包括多个叶片110(或轮页)，这些叶片在沿着叶轮102的纵轴L102的级112中分布。叶轮的纵轴L102对应于被风扇100的电机驱动时的该叶轮的旋转轴。在所示的示例中，叶轮102包括13级112的叶片110。当然，级112的数量是非限制性的。
优选地，级112的叶片110围绕纵轴L102等角度地分布。在所示的示例中，所有级112具有相同数量的叶片110。此外，各个级112的所有叶片110在此是相同的。
但是，从图6和图7可以明显看出，第一级1121的叶片110相对于第二级1122的叶片110围绕叶轮102的纵轴L102发生了角度偏移。在所示的示例中，第一级1121和第二级1122在此实例中在叶轮102的纵向方向上是相邻的。但是，应当注意，叶片的第一级1121和第二级1222可以由叶片110的一个或多个级112分开和/或由没有叶片110的、并且例如形成用于引导叶轮102在进气集管12的外壳中旋转的轴部的叶轮102的一部分分开。如从图6和图7可见，在所述特定实例中，第一级1121的叶片110和第二级1122的叶片之间的角偏移等于同一级112的两个叶片110之间的角间距的一半。
这样则避免了叶轮102的所有叶片110的对准，叶片110的对准有产生相当大的噪声的风险，特别是因为所有叶片均同步工作这一事实。通过使叶片110偏移，可以确保叶片110以单独的组工作，并且这可以减少产生的噪声。
特别地，在图5至图7的示例中，相对于两个相邻级中的每个级，每个级112的叶片110可以被偏移叶片之间的间距的一半。因此，叶片110的级112的前半部分具有彼此对准的叶片110，并且这些叶片110相对于级112的另一半的叶片110被偏移了叶片110之间的角间距的一半。由旋转的叶轮102产生的噪声因此可以基本上减半，这对应于所发出的噪声减小了3dB的量级。
然而，在图8和图9所示的叶轮102的情况下，叶片110在两个相邻级1121、1122之间的角偏移量对应于叶片110的厚度。
替代地或另外地，叶片110之间的间距可以被划分成与叶片110的级112基本上一样多的中间位置。因此，各个级112的叶片110可以沿着纵向方向在相同的角度方向上逐步地偏移。因此，各个级的叶片基本上沿着叶片110的各个级112呈螺旋状延伸。在这种特定情况下，所有级112的所有叶片110相对于所有其他级112的所有叶片110偏移。这使得更大程度地减小了由旋转叶轮102产生的噪声。
当然，本领域技术人员可以使用许多其他构造，从而使得所有级112的所有叶片110相对于所有其他级112的所有其他叶片110偏移。特别地，基于其中各个级112的叶片110以螺旋的方式延伸的前述构造，可以互换围绕的各个级，而无需改变它们关于叶轮102的纵轴L102的取向。
此外，如图16所示，每个通风管8具有一个或多个开口16，用于使沿着管8流通的气流通过。通风管8的开口16位于集气管12的外侧。开口16可以基本上沿着热交换器1的方向定向，并且更具体地，基本上沿着传热管4的方向定向，这些开口例如面对传热管4或装在传热管之间的翅片设置。
因此，一个或多个集气管12和通风管8在此以如下方式构造：由一个或多个风扇100在一个集气管或多个集气管12中形成的气流在多个通风管8之间分布，沿着各通风管8行进，并且通过开口16喷出。由于开口16面向热交换器1而定位，因此，气流F2经由开口16喷出并通过热交换器1。
然而，应当注意，穿过热交换器1的气流F1可以与经由开口喷出的气流F2基本不同。尤其是，气流F1除了气流F2之外还可以包括由于机动车辆在行驶中的运动而产生的环境气流。
在图16所示的示例中，通风管8具有大体上长圆形的横截面，其被开口16中断。
选择该形状使得易于制造通风管8，并且使通风管8具有良好的结构完整性。特别地，这样的通风管8可以通过例如弯曲铝板来获得，但是也可以通过模制、包覆模制或者通过在金属或塑料中的三维打印来获得。
更具体地，根据图16所示的示例，通风管8的横截面具有基本上椭圆形的形状，椭圆形的短轴对应于通风管8的高度，而其长轴对应于通风管的宽度(术语“高度”和“宽度”旨在被理解为相对于图16中的取向)。例如，椭圆形的短轴h约为11毫米。
为了增加通过开口16朝热交换器1喷出的气量F2，开口16由在通风管8的壁17上形成的狭槽构成，这些狭槽16在通风管的长度方向上延伸。这种开槽的形状使得可以形成大尺寸的气道，同时保持通风管8的令人满意的结构完整性。因此，为了获得最大可能的气道，开口16在通风管8的长度的很大一部分上延伸，优选地在对应于通风管8的长度的至少90％的总长度上延伸。
如从图16可见，开口16由从通风管8的壁17突出的引导唇部18界定。
因为引导唇部从每个通风管8的壁17突出，所以引导唇部18能够将开口16喷出的空气从通风管8的内部引导向热交换器1。
引导唇部18优选地是平面的并且基本上平行。例如，引导唇部18以约5毫米的距离间隔开，并且具有在2毫米与5毫米之间的宽度(术语“宽度”旨在相对于图16的取向来考虑)。引导唇部18有利地在每个开口16的整个长度上延伸。
引导唇部18优选与通风管8形成为一体。引导唇部8例如通过弯曲通风管8的壁17而获得。
此外，开口16也在通风管8的长度方向上由通风管8的加强件20界定。加强元件20使得开口16的宽度保持恒定。在此实例中，这是通过以下事实实现的：加强元件在两个引导唇部18之间延伸，所述两个引导唇部在每个开口16的两侧延伸。加强元件20优选地在基本上垂直于通风管8的长度方向的平面中延伸，以保持允许气流F2通过的开口16的截面尽可能大。有利地，加强元件20沿着通风管8的长度均匀地分布。每个通风管8可以例如包括7个加强元件20。当然，该数目完全是非限制性的。
根据未示出的变型，通风管8的横截面基本上是圆形的，由开口16中断。例如，由开口16中断的圆的直径约为大约11毫米。
另外，在这些变型中，引导唇部18部分地在通风管8内延伸。优选地，引导唇部18在通风管8内在其一半的宽度上延伸。例如，如果引导唇部18的宽度为4毫米，则在通风管8内延伸的部分具有2毫米的宽度。
根据又一变型，每个引导唇部18与阻塞壁相关联，所述阻塞壁将引导唇部18的在通风管18内部延伸的端部连接至通风管的壁17的内表面。因此，所述阻塞壁可以限制在引导唇部18和通风管8的壁17的内表面之间包括的空间中的空气再循环现象。
阻塞壁例如可以是平坦的，并且从横截面观察时相对于引导唇部18垂直地从引导唇部18延伸。包含在阻塞壁和通风管的壁17的内表面之间的容积可以填充泡沫、塑料或金属壳或其他任何材料，最好是轻质的。
现在将参照图10至图12更详细地描述通风管8的另一示例。在下文中，通风管8被称为空气动力管8。这里可以注意到，从理论上讲，通风管8的形状与进气集管和进气集管包括的风扇100的构造无关。
空气动力管8，在其长度的至少一部分上，优选在其整个长度上具有如图12所示的横截面，所述横截面具有前边缘37、与前边缘37相对的并且在此实例中面向传热管4定位的后边缘38，以及分别在前边缘37和后边缘38之间延伸的第一和第二轮廓42、44。前边缘37例如被定义为在空气动力管8的截面前部的截面曲率半径最小的点。就其部分而言，空气动力管8的截面前部可以被定义为位于与热交换器1相反(即，不面向热交换器)的一侧的空气动力管8的截面部分。同样地，后边缘38可以被定义为在空气动力管8的截面后部的截面曲率半径最小的点。空气动力管8的截面后部可以例如被定义为面对热交换器1的空气动力管8的截面部分。
前边缘37和后边缘38之间的距离c例如在16毫米和26毫米之间。在此，所述距离是在垂直于空气动力管8的列排的对准方向并且垂直于空气动力管8的纵向方向的方向上测量的。
在图12的示例中，前边缘37是自由的。同样在所述附图中，前边缘37被限定在空气动力管8的截面的抛物线部分上。
图10至图12所示的空气动力管8还包括至少一个开口40，其用于喷射沿着空气动力管8流动的气流，所述气流在空气动力管8的外部并且在进气集管12的外部，特别是基本上导向热交换器1。开口或每个开口40例如是在空气动力管8的外壁41中的狭槽，一个狭槽或多个狭槽例如在它们所形成在其上的空气动力管8的长度方向上延伸。一个开口或多个开口40的总长度可以大于空气动力管的长度的90％。每个开口40与空气动力管8的端部不同，空气动力管8通过所述端部通向空气集管12。每个开口40也在进气集管12的外部。开槽的形状使得可以形成导向热交换器1的大型气道，而不会过分降低空气动力管8的机械强度。
在下文中，仅描述了一个开口40，应当理解，空气动力管8的每个开口40可以与所描述的开口40相同。
开口40例如布置在前边缘37附近。在图12的示例中，开口40在第一轮廓42上。在所述示例中，第二轮廓44不具有开口40。第一轮廓42中的开口40被构造为使得经由开口40喷射的气流沿着第一轮廓42的至少一部分流动。
如图10和图11所示，通风设备2的空气动力管8可以以第一轮廓42或第二轮廓42交替地向上定向取而定向。因此，可替代地，两个相邻的空气动力管8使得它们的第一轮廓42彼此面对，或者另一方面，它们的第二轮廓44彼此面对。第二轮廓44彼此面对的两个相邻的空气动力管8之间的距离小于第一轮廓42彼此面对的两个相邻的空气动力管8之间的距离。当所述管使得第一空气动力管8的第一轮廓42面向第二空气动力管8的第一轮廓42时，在空气动力管8的对准方向上测量的两个相邻的空气动力管之间的距离或者第一空气动力管8的几何截面的中心与第二空气动力管8的几何截面的中心之间的距离大于或等于15毫米，优选地大于或等于20毫米，和/或小于或等于30毫米，优选地小于或等于25毫米。
对于其开口40彼此面对的每对空气动力管8，每个由这些开口40喷射的气流因此形成气道，环境空气中的一部分的所谓的诱导空气通过吸力被引入气道中。
在此应该注意的是，例如由于柯恩达效应，由开口40喷射的气流紧紧沿着空气动力管8的第一轮廓42的至少一部分流动。有利地利用这种现象，由于在气道中夹带了环境空气，有可能获得传向传热管的气流速率，所述气流速率与风机轮风扇产生的气流速率相同，但能耗更低。
具体地说，传向传热管4的排的气流是由狭槽喷出的气流与诱导空气之和。因此，与通常在这种热交换模块的背景下使用的传统风机轮风扇相比，可以操作一个或多个功率较低的风扇。
具有柯恩达表面的第一轮廓42还意味着开口40不必直接导向传热管4定向，因此这意味着可以限制空气动力管8所占据的空间量。因此，可以在空气动力管8之间保持更大的通过截面，这是鼓励形成更高的诱导空气流速率的原因。
在图12中，开口40由唇部40a，40b界定。限定开口40的高度的唇部40a，40b之间的间距e可以大于或等于0.3毫米，优选地大于或等于0.5毫米，更优选地大于或等于0.7毫米，并且/或小于2毫米，优选地小于或等于1.5毫米，更优选地小于0.9毫米，并且甚至更优选地小于或等于0.7毫米。狭槽的高度是所述狭槽在垂直于其长度的方向上的尺寸。狭槽40的高度越小，经由所述狭槽喷射的气流的速度越高。高的喷射气流速度导致高的动态压力。那么，该动态压力在混合区域中被转换为静态压力，在所述混合区域中，由狭槽40喷射的气流与诱导气流混合。所述静态压力使得可以克服由于在通风设备的下游存在热交换器而引起的压降，从而确保空气适当地流过热交换器。由热交换器引起的这些压降根据传热管的间距和热交换器的翅片的间距以及根据可以在热交换器中叠加的热交换模块的数量而显著地变化。然而，狭槽高度太小会导致通风设备中的高压降，从而必须使用一个或多个额定值高的空气推进设备。这可能导致额外的成本和/或产生与机动车辆内的热交换模块附近的可用空间量不兼容的空间需求。
在此，外唇部40a由空气动力管8的限定前边缘37的壁的延伸部分构成。内唇部40b由第一轮廓42的弯曲部分50构成(见图12)。如图11所示，内唇部40b的一端51可以朝着第二轮廓44延伸，超过垂直于外唇部40a的自由端的平面L。换句话说，内唇部40b的端部51可以在前边缘37的方向上延伸超过垂直于外唇部40a的自由端的平面L。因此，端部51可有助于将在空气动力管8中循环的气流引向开口40。
如图10中所示，空气动力管8的开口40因此可以被如此构造，在所述空气动力管8中循环的气流F经由所述开口40喷射，使得其基本上沿着第一轮廓42流动，直至空气动力管8的后边缘38。气流F沿着第一轮廓42的流动可以是柯恩达效应的结果。应当记得，柯恩达效应是一种空气动力学现象，其导致以下事实：与表面相距很短距离沿着表面流动的流体趋向于抱住甚至附着于所述表面。
另外，沿着第一轮廓流动的所述气流F在两个空气动力管8之间的通道46中产生诱导气流I，所述诱导气流I对应于作为对沿着第一轮廓42的气流F的反应在两个空气动力管之间吸入的环境气流A的一部分。
为了实现这一点，在此实例中，沿着空气动力管8的对准方向测量的第一轮廓42和第二轮廓44之间的最大距离h位于开口40的下游。最大距离h可以大于10毫米，优选地大于11毫米和/或小于20毫米，优选地小于15毫米。在此实例中，举例来说，最大距离h基本上等于11.5毫米。高度h太小可能会在空气动力管8中引起明显的压降，这可能需要使用功率更大体积更大的涡轮机。对于沿着空气动力管的对准方向测量的空气动力管8之间的距离的相同值，太高的高度h限制了空气动力管之间的用于诱导气流的通道截面。因此，同样减少了引向热交换器的总气流量。
在此，第一轮廓42包括凸形弯曲部分50，所述凸形弯曲部分的顶点限定了第一轮廓42的对应于最大距离h的点。凸形弯曲部分50可以在气流被喷射的方向上定位于开口40的下游。特别地，凸形弯曲部分50可以与界定开口40的内唇部40b邻近。
在所述气流通过开口40喷射的方向上的凸形弯曲部分50的下游，图12的示例的空气动力管8的第一轮廓42包括第一基本直线部分52。在图12所示的示例中的第二轮廓44包括基本直线部分48，其优选地在第二轮廓44的大部分长度上延伸。在图12的示例中，垂直于空气动力管8的纵向方向和垂直于空气动力管排的对准方向的方向上测量的第一直线部分52的长度l可以大于或等于30毫米，优选地大于或等于40毫米和/或小于或等于50毫米。所述第一直线部分的相对较长的长度是特别期望的，以确保引导从开口40喷出的气流，从而可以吸入更多的空气。但是由于通风设备的相应的笨重以及其对通风设备或热交换模块的封装的影响，所述第一直线部分的长度受到限制。
在那种情况下，第一轮廓42的第一直线部分52和第二轮廓44的直线部分48可以形成非平角θ。如此形成的角度θ可以明显地大于或等于5°和/或小于或等于20°，更优选地，基本上等于10°。由第一直线部分52相对于第二轮廓44的直线部分48形成的角度使得可以加重由开口40喷射的气流的膨胀，并经历柯恩达效应，迫使其沿着第一轮廓42，这种加重的膨胀使得可以增加诱导气流量。然而，太大的角度θ确实带来了防止柯恩达效应发生的风险，从而存在经由开口40喷射的气流可能不沿着第一轮廓42，并且因此不能正确朝着热交换器2定向的风险。
如图12所示，第一轮廓42可以包括第二直线部分38a，第二直线部分38a在第一直线部分52的下游，在喷射气流的方向上，第二直线部分38a基本上平行于第二轮廓44的直线部分48延伸。第一轮廓42还可以包括在第一轮廓42的第二直线部分38a的下游的第三直线部分54。第三直线部分54可以与第二轮廓44的直线部分48形成非平角。如图所示，第三直线部分54可以基本上延伸至连接第一轮廓42的第三直线部分54和第二轮廓44的直线部分48的圆形的边缘。所述圆形的边缘可以限定空气动力管8的横截面的后边缘38。
在图12的示例中，第二轮廓44的直线部分48在横截面的长度c的大部分上延伸。在垂直于空气动力管8的纵向方向并且垂直于空气动力管8的列排方向的方向上测量所述长度c。在图12的示例中，所述方向基本上对应于诱导气流的流动方向。在所述第一示例性实施例中，横截面的长度c(或空气动力管8的宽度)可以大于或等于50毫米和/或小于或等于70毫米，优选地基本上等于60毫米。具体地，发明人已经发现，空气动力管的横截面的相对较长的长度能够更有效地引导由开口40喷射的气流和诱导气流，所述诱导气流与所述喷射的气流混合。然而，空气动力管8的横截面的长度太大会给通风设备2的封装带来问题。特别是，相对于热交换模块安装至其中的机动车辆中的可用空间，热交换模块于是可能变得太大。在这种情况下，热交换模块或通风设备的封装也可能会出现问题。
此外，如图12所示，第一轮廓42的第二直线部分38a和面对其的第二轮廓44的直线部分48的部分38b是平行的。例如，所述第二直线部分38a与第二轮廓44的直线部分48的部分38b之间的距离f可以大于或等于2毫米和/或小于或等于10毫米，优选地小于或等于5毫米。
图12还示出了空气动力管8的横截面(或几何截面)界定了沿着空气动力管8流过的气流的通道的通道截面S。在此所述通道截面S由空气动力管8的壁且由在第二轮廓44和内唇部40b的端部51的尖端之间沿着第二空气动力管8的对准方向延伸的区段限定。所述通道截面的表面积可以大于或等于150平方毫米，优选地大于或等于200平方毫米，和/或小于或等于700平方毫米，优选地小于或等于650平方毫米。用于在空气动力管8中的气流的通道截面使得可以限制压降，压降会导致需要对所使用的板式风扇进行过高定速，以便获得通过开口40喷发的气流的理想速率。然而，较大的通道截面导致空气动力管8非常笨重。因此，对于固定间距的空气动力管，较大的通道截面具有降低空气动力管8之间的诱导气流的通道的截面的风险，从而使得不可能获得导向传热管的气流4的令人满意的总气流速率。
为了使导向传热管4和翅片的气流的阻碍尽可能最小，配备有这样的空气动力管8的通风设备2有利地布置成使得每个空气动力管8面向连接相应的传热管4的第一平面壁4a和第二平面壁4b的前表面4f。更具体地，每个空气动力管8的后边缘38被包含在由相应的传热管4的第一和第二平面纵向壁界定的容积内。
优选地，第一轮廓的第二直线部分38a和第二轮廓44的直线部分48分别容纳在与相应的传热管4的第一平面纵向壁和第二平面纵向壁相同的一个平面中。
特别地，将第一轮廓42的第二直线部分38a和面对其的第二轮廓44的直线部分48分开的距离f基本上等于将空气动力管8面向其定位的传热管4的第二纵向壁和第一纵向壁分开的距离。例如，所述距离f大于或等于2毫米和/或小于或等于10毫米，优选地小于或等于5毫米。
但是，在其他实施例中，第一轮廓42的第二直线部分38a与面对其的第二轮廓44的直线部分48的部分38b之间的距离f可以小于将空气动力管8面向其定位的传热管4的第二纵向壁和第一纵向壁分开的距离。
两个传热管4可以容纳在由两个相邻的空气动力管8限定的气道所界定的容积中。然而，可以构想在此容积中包含仅1个传热管4、或者3个或4个传热管4。相反地，可以构想一个空气动力管8面对每个传热管4定位。
在图13、图14和图15的示例中，空气动力管道8基本上是直线的，相互平行的并且以形成一排空气动力管8的方式对准。然而，在这些示例中的每个空气动力管8的第一和第二轮廓42、44相对于平面CC或弦平面对称，所述平面CC或弦平面穿过每个空气动力管8的前边缘37和后边缘38。
因为第一和第二轮廓42、44是对称的，所以这些轮廓42、44中的每一个均设有开口40。因此，在第一轮廓42上产生了至少一个第一开口40，第一开口40被构造为使得离开第一开口42的气流沿着第一轮廓42的至少一部分流动。类似地，至少一个第二开口40存在于第二轮廓44上，第二轮廓44被构造为使得离开第二开口40的气流沿着第二轮廓44的至少一部分流动。与图12的示例一样，此处可以通过利用柯恩达效应来实现。
由于与图12的示例相同的原因，在这些示例中，前边缘37和后边缘38之间的距离c也可以大于或等于50毫米和/或小于或等于80毫米。特别地，长度c可以等于60毫米。
开口40类似于图12的示例的开口。特别地，将每个开口40的内唇部40b和外唇部40a分开的距离e可以大于或等于0.3毫米，优选地大于或等于0.5毫米，更优选地大于或等于0.7毫米，和/或小于或等于2毫米，优选地小于或等于1.5毫米，更优选地小于或等于0.9毫米，甚至更优选地小于或等于0.7毫米。
轮廓42、44相对于穿过空气动力管8的前边缘37和后边缘38的弦平面CC对称的事实意味着可以限制在通风设备2和传热管4之间的气流动的阻碍，同时在传热管4前面的可用体积中创建更多的气道。
换句话说，与图12的实施例不同，在根据图13至图15之一制造的每对相邻的空气动力管8之间形成了夹带环境空气的气道。
在此情况中，两个相邻的空气动力管8之间的间距可以大于或等于15毫米，优选地大于或等于20毫米，更优选地大于或等于23毫米和/或小于或等于30毫米，优选地小于或等于25毫米，更优选地小于或等于27毫米。具体地，如果空气动力管8之间的间距较小，则诱导气流流动的速率自身会受到空气动力管之间的小通道截面的限制。另一方面，如果间距太大，则喷射的气流将无法在相邻的空气动力管之间的整个间距上产生诱导气流。
两个相邻的空气动力管8之间的间距可以特别地被定义为两个相邻的空气动力管8的横截面的中心之间的距离，或更一般地，被定义为第一空气动力管8上的基准点与最接近的空气动力管8上的与前述基准点相对应的点之间的距离。特别的，基准点可以是以下中的一个：前边缘37、后边缘38、凸形弯曲部分50的顶点。
空气动力管8和传热管4之间的距离可以特别地被选择为大于或等于5毫米，优选地大于或等于40毫米，和/或小于或等于150毫米，优选地小于或等于100毫米。具体地，在轮廓附近的空气的速度分布的峰值速度具有随着距离空气动力管中的开口40的距离增加而减小的趋势。没有峰值表示由开口40喷射的气流和诱导气流的均匀混合。优选地，在气流到达空气动力管之前实现这种均匀混合。这是因为喷射在传热管上的气流的不均匀不允许传热管的最佳冷却，并且导致更大的压降。但是，优选地，限制空气动力管与传热管之间的距离，以限制冷却模块所占据的空间。
在图13所示的示例中，空气动力管8的第一和第二轮廓42、44朝着后边缘38会聚，使得分隔第一轮廓42和第二轮廓44的距离从这些第一和第二轮廓42、44上的对应于这两个轮廓之间的最大距离h的点开始严格地沿着后边缘38的方向减小，第一和第二轮廓42、44上的这些点在通过开口40喷出的气流的流动方向上位于开口40的下游。优选地，第一和第二轮廓42、44分别与空气动力管8的横截面的对称弦C-C形成5°至10°的角度。
结果，与图12的示例不同，图13的空气动力学轮廓不包含由平行的相对的平面的第一壁和第二壁界定的部分。这提供了沿着空气动力管8的气动轮廓限制阻力的优点。
例如，第一轮廓42和第二轮廓44之间的最大距离h可以大于或等于10毫米和/或小于或等于30毫米。特别地，所述最大距离h可以等于11.5毫米。
在图14所示的示例中，后边缘38是通过连接每个空气动力管8的第一轮廓42和第二轮廓44的两个对称直线部分60的顶点形成的。在图14的变型中，后边缘38是最靠近热交换器的空气动力管8的横截面的点。换句话说，由两个直线部分60形成的角度α小于180°，尤其是小于90°。
另一方面，在图15的变型中，后边缘38位于第一和第二轮廓42、44的两个直线部分38a、38b之间。换句话说，由两个直线部分60形成的角度α在此大于90°，特别是大于180°。
本发明不限于所呈现的实施例，并且其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。特别地，只要不矛盾，可以将各种实施例组合。

Claims (10)

1.一种用于安装到机动车辆的切向风扇(100)的叶轮(102)，所述叶轮主要在叶轮(102)的纵轴(L102)的方向上延伸，所述叶轮(102)具有沿着叶轮(102)的所述纵轴(L102)分级(112；1121；1122)分布的多个叶片(110)，每个级(112；1121；1122)包括围绕叶轮(102)的所述纵轴(L102)成角度分布的多个叶片(110)，每个叶片(110)级(112；1121；1122)的叶片(110)优选地围绕叶轮(102)的所述纵轴(L102)等角度地分布，在所述叶轮中，第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)相对于至少第二叶片(110)级(1122)的叶片(110)成角度地偏移。
2.根据权利要求1所述的叶轮，其中，所述第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)相对于与所述第一叶片(110)级(1121)相邻的两个叶片(110)级(112)的叶片(110)成角度地偏移。
3.根据权利要求2所述的叶轮，其中，每个第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)相对于与每个第一叶片(110)级(1121)相邻的两个叶片(110)级(112)的叶片(110)成角度地偏移。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的叶轮，其中，所述第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)相对于至少一个第二叶片(110)级(1122)的叶片(110)成角度地偏移了一角度偏移量，所述角度偏移量对应于所述第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)的厚度和/或所述第二叶片(110)级(1122)的叶片(110)的厚度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的叶轮，其中，所述第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)相对于所述至少一个第二叶片(110)级(1122)的叶片(110)成角度地偏移了一角度偏移量，所述角度偏移量等于所述第一叶片(110)级(1121)的叶片(110)和/或所述至少一个第二叶片(110)级(1122)的叶片(110)之间的角距的一半。
6.根据前述权利要求中任一项所述的叶轮，其中，所述第一叶片(110)级(1121)的叶片相对于所有其他叶片(110)级(112)的所有叶片(110)成角度地偏移。
7.根据权利要求6所述的叶轮，其中，每个叶片(110)级(112)的叶片(110)相对于所有其他叶片(110)级(112)的所有叶片(110)成角度地偏移。
8.一种用于安装到机动车辆的切向风扇(100)，所述切向风扇包括：风机外壳(12)，其限定了基本上呈圆柱形的外壳；电机；以及根据前述权利要求中任一项所述的叶轮(102)，所述叶轮容纳在所述基本上呈圆柱形的外壳中并被设计为由所述电机驱动旋转。
9.一种用于机动车辆、尤其是用于机动车辆热交换模块(10)的通风设备(2)，所述通风设备包括：如权利要求8所述的切向风扇(100)；以及能够由所述切向风扇(100)供给气流的多个管(8)，每个管(8)具有用于使气流沿着所述管(8)通过的至少一个喷射开口(16；40)。
10.一种用于机动车辆的热交换模块(10)，所述热交换模块包括：热交换设备(1)；以及根据权利要求9所述的通风设备(2)，所述通风设备被设计为产生通过所述热交换设备(1)的气流(F1)。
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