CN1734071A - 护罩及使用该护罩的鼓风机 - Google Patents

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Abstract

一种护罩，包括环绕用来吹动空气的轴流式风扇(100)的径向外缘的环形部分(210)和用来引入空气至环形部分(210)的空气引入部分(220)，所述空气引入部分从环形部分(210)向气流上游侧扩展。风扇位于换热器(1)的对侧，所述换热器位于风扇(100)的气流上游侧，环形部分(210)的中心与空气引入部分(220)的中心是偏心的。在所述护罩中，气流调节板(221)向气流上游侧突出，并在空气引入部分(220)的较大区域部分(220a)中形成与环形部分(210)同心的圆弧形状，由于偏心设置的环形部分(210)，较大区域部分(220a)被形成。因此，风扇旋转噪音的第一噪音成分可被有效地降低，而不减少通过换热器的空气流量。

Description

护罩及使用该护罩的鼓风机
技术领域
本发明涉及护罩和使用该护罩的轴流式鼓风机，例如它们适合用于车辆的散热器中。更具体地说，本发明涉及具有气流调节板的护罩，其有效地减少了轴流式风扇产生的噪音。
背景技术
作为用于换热器的轴流式鼓风机的护罩，已知JP-A-6-42498中描述了一种护罩。在这种护罩中，由于轴流式风扇的中心相对于换热器偏心地设置，所以在轴流式风扇的上游侧，在护罩的空气引入部分的较小区域的部分中设置有开口。
通常来说，当轴流式风扇的中心相对于换热器偏心时，轴流式风扇的旋转噪音，尤其在第一频率范围内的噪音(第一噪音成分)变得十分明显。在这种护罩中，通过从所述开口引入大气，轴流式风扇的上游部分中的压力在护罩的空气引入部分的较小区域部分和较大区域部分变得平衡。结果，第一和第三频率范围中的轴流式风扇的旋转噪音(第一和第三噪音成分)可被减小。
然而，在这个护罩中，因为大气是通过开口引入的，所以通过换热器的空气量降低。因此，换热器的性能被降低。
JP-A-6-42498还提出一种护罩，其中气流调节板径向向内突出。这种气流调节板被安装在护罩的空气引入部分的较小区域部分中。这种结构对降低第二和第四频率范围中的旋转噪音(第二和第四噪音成分)是有效的，但是对降低第一频率范围中的旋转噪音(第一噪音成分)是无效的。
发明内容
考虑上述问题，本发明的目的是提供一种能降低第一频率范围中的风扇旋转噪音(第一噪音成分)，而不降低流向换热器的空气量的护罩。本发明的另一个目的是提供一种使用所述护罩的鼓风机。
根据本发明，护罩包括环形部分，其环绕吹送空气的轴流式风扇的径向外缘，以及空气引入部分，用来向环形部分引入空气。风扇位于换热器的相对侧，所述换热器位于风扇气流的上游，并且空气引入部分从环形部分向着气流上游扩展。此外，环形部分的中心相对于空气引入部分的中心是偏心的。
在所述护罩中，空气引入部分具有大区域部分和小区域部分，它们的形成是因为环形部分相对于空气引入部分偏心设置，并且气流调节板设置在大区域部分中，向气流上游侧突出，它具有与环形部分同心的圆弧形状。因此，气流调节板限制空气沿着空气引入部分的大区域部分的壁面流向环形部分。因此，轴向气流与沿大区域部分的壁面流动的空气的干扰可被抑制。结果，第一频率范围中的风扇旋转噪音(第一噪音成分)可被减小。在本发明中，在空气引入部分中不设置开口。因此，当这种护罩被使用在用于冷却换热器的鼓风机中时，噪音可被有效地减小，而不降低流向换热器的空气量。
当环形部分的内径被设为D，圆弧形状的气流调节板的圆周方向上的长度被设为L时，L/D可被设为0.34≤L/D≤0.44。在这种情况下，风扇旋转噪音可被进一步降低。
此外，当环形部分的内径被设为D，圆弧形状的气流调节板的曲率半径被设为R时，R/D可被设为0.57≤R/D≤0.74。此外，气流调节板的突出长度h可被设定在7mm至12mm的范围内。在这种情况下，风扇旋转噪音可被有效地降低。
在本发明中，气流调节板可由单个板构成，或者可设置多个气流调节板，并与环形部分(210)同心。
附图说明
本发明的其它目的和优点将在优选实施例结合附图的详细描述中变得更加显而易见，其中：
图1A是显示轴流式鼓风机结构的主视图，图1B是图1A的截面示意图；
图2是显示轴流式鼓风机中的气流调节板的功能效果的截面示意图；
图3是显示当曲率半径R在标准范围中变化时，第一频率范围中风扇旋转噪音(第一噪音成分)与L/D之间的关系的曲线图；
图4是显示当突出长度h在标准范围中变化时，第一频率范围中风扇旋转噪音(第一噪音成分)与L/D之间的关系的曲线图；
图5是显示在本发明应用之前的状态中，风扇旋转噪音水平(声级)相对于频率的曲线图；和
图6是显示没有气流调节板的轴流式鼓风机的空气流的截面示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施方式将参考附图在这里被描述。
在这个实施例中，本发明的护罩200被用在散热器(换热器)1的轴流式鼓风机10(电风扇)中。轴流式鼓风机10是通过组装轴流式风扇100和电动机300形成的。图1A和1B显示轴流式鼓风机10的结构。
轴流式鼓风机10(以下简称鼓风机10)通过护罩200四个角上的安装元件230被固定在车辆发动机一侧的散热器1上。鼓风机10将冷空气送到散热器1的中心部分1a。鼓风机10是吸气式鼓风机10，它将空气从车辆护栅一侧吸至发动机一侧，也就是，从散热器1的中心部分1a吸至轴流式风扇100。
轴流式风扇100(以下简称风扇)是由含有约20％玻璃纤维的聚丙烯制成的。风扇轴毂110和叶片120是由注塑法整体制成的。
风扇轴毂110是圆柱形的，具有一个封闭端。铝制的金属插入件(insert)111被插入形成在风扇轴毂110的封闭端的中心区域处。此外，用来容纳电动机300的轴310的轴缝112被设置在金属插入件111的中心处。
径向延伸的几个叶片120(如在本实施例中为七个叶片)被设在风扇轴毂110的外圆周上。这里，风扇100的外径被设定为360mm。对于风扇100的外径，根据它的车辆装配性或所需的鼓风能力，通常设在250mm至400mm的范围内。
护罩200是由含有约25％至30％玻璃纤维的聚丙烯制成的，并一体设有环形部分210、气体引入部分220、安装部分230等。
环形部分210环绕风扇100的径向外缘。用来支撑电动机300的电动机支撑部分(未显示)被设在环形部分210的气流下游侧，位于环形部分210的内径侧。在风扇100和环形部分210之间保证间隙(例如4mm)，以防止它们相互干扰。在这个实施例中，环形部分210的内径D设为例如368mm。
空气引入部分220从环形部分210向着气流上游侧(散热器1所在一侧)平滑地扩展。空气引入部分220的轮廓(外形)是矩形的，以与散热器1的核心部分1a的形状相对应。环形部分210的中心相对于空气引入部分220的中心被偏心地设置(这里，它被偏心设在图1的右部)，使得当护罩200被安装至车辆上时，护罩200被防止与设在车辆中的其它部件发生干扰。
因为环形部分210被偏心布置，空气引入部分220被分成较大区域220a(图1A的左部分)和较小区域220b(图1A的右部分)。如图1B所示，气流调节板221被设在空气引入部分220的这个较大区域部分220a的内表面上。
气流调节板221是圆弧形状的，与环形部分210同心。气流调节板221是厚度为2mm的板构件，并向气流上游突出。例如，气流调节板221可与空气引入部分220的较大区域部分220a形成一体。在这个实施例中，气流调节板221被分成两个部分，一个设在图1A的垂直方向的上方，另一个设在图1A的垂直方向的下方。为了更容易理解下述说明，气流调节板221的尺寸被这样指定：圆周方向上的长度是L，曲率半径210(从环形部分210的中心至气流调节板221的外周的长度)是R，突出长度是h。
电动机300被固定在环形部分210的电动机支撑部分上，电动机300的轴310被插入风扇100的轴缝112中，使得电动机300被固定至风扇100。这里，电动机300是公知的DC铁氧体(ferrite)电动机，它被连接至控制器(未显示)。控制器通过改变ON期间和OFF期间之间的比率来改变平均电流值，电流在此期间流过电动机300。与散热器1所需的冷却能力相对应，气流量是通过改变直接连在控制器上的风扇100的转速来控制的。在鼓风机10的正常使用范围中，转速大约设在1700rpm。
在上述的鼓风机10中，风扇100是通过电动机100运行而转动的，它将用于冷却的空气向散热器1的中心部分1a送出，从而散热器1的冷却水的热辐射被促进。
护罩200的环形部分210的偏心设置将空气引入部分220分成较大区域部分220a和较小区域部分220b。图5显示了在不设置气流调节板221的状态下，当鼓风机10被连接到散热器1上时的确认结果。如图5所示，在约200Hz的第一频率范围内的风扇旋转噪音(第一噪音成分)较显著。第一噪音成分被计算如下，风扇100的旋转频率(28Hz)×叶片数量(7)第一噪音成分(200Hz区域)。也就是，28Hz×7200Hz区域。当这种风扇旋转噪音在被传输至车辆时被放大时，风扇旋转噪音成为一个问题。考虑上述问题会发生，如图6所示，因为在环形部分210的区域中，沿空气引入部分220的较大区域部分220a的气流与沿着风扇100的旋转轴方向的气流相碰撞(干扰)。
在本发明中，如图2所示，气流调节板221限制空气沿空气引入部分220的较大区域部分220a的壁面流入环形部分210。因此，气流的干扰可被降低，从而风扇在第一频率范围中的旋转噪音(第一噪音成分)可被降低。
在图3中，气流调节板221的圆周方向的长度被设为L，环形部分210的内径被设为D，气流调节板221的曲率半径被设为R。第一频率范围中的风扇旋转噪音(第一噪音成分)通过相对于比率L/D改变R被检测。这里，气流调节板的突出长度h是7mm。当L/D处于0.34至0.44的范围内时，可获得足够的噪音减少效果，如图3所示。
关于气流调节板221的曲率半径R，气流调节板221越接近环形部分210，越会获得更好的旋转噪音减少效果。当R设为211mm时，获得噪音的最大减少量，大约4.5dB。甚至R达到271mm也能获得该效果。当就曲率半径R与环形部分210内径D的比率R/D来考虑这种效果时，当R/D在0.57至0.74范围内时，能够获得足够的效果。
此外，如图4所示，当突出长度h从7mm至12mm(R＝231mm，251mm)变化时，由沿空气引入部分220的较大区域部分220a的气流与流入环形部分210的气流相碰撞而引起的干涉被抑制。结果，噪音可大大降低(Δ2.5至Δ4dB)。
在本发明中，因为没有开口设在空气引入部分220中，所以通过散热器1的中心部分1a的空气量没有减少。
(其它优选实施例)
在上述描述的实施例中，气流调节板221被解释为与空气引入部分220的较大区域部分220a一体设置的气流调节板。然而，气流调节板221还可以独立于空气引入部分220而形成，可以与空气引入部分220一体形成。
空气引入部分220的外形不仅限于矩形，还可以改成其它形状如圆形或椭圆形。
气流调节板221不一定被分成两部分，还可以由单个板形成，或由多于两个部分的多个部分形成。
风扇100用于被电动机300转动的电动鼓风机10中。然而，被车辆发动机的驱动力转动的发动机风扇也可以使用。
上述实施例解释了用来供应空气至散热器1的风扇100。然而，风扇100可以是使用在其它换热器中的对象，如用来冷凝空调制冷剂的冷凝器、用来冷却油的油冷却器，或用来冷却吸入空气的冷热气自动调节机(中间冷却器)。
这种改变和改进将被理解为在权利要求书界定的本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种护罩，包括：
环形部分(210)，其环绕用来吹动空气的轴流式风扇(100)的径向外缘，所述风扇(100)位于换热器(1)的对侧，所述换热器(1)位于风扇(100)的气流的上游，以及
空气引入部分(220)，用来将空气引入环形部分(210)，所述空气引入部分从环形部分(210)朝向气流上游扩展，其中环形部分(210)的中心相对于空气引入部分(220)的中心是偏心的，所述护罩的特征在于：
空气引入部分(220)具有大区域部分(220a)和小区域部分(220b)，大区域部分(220a)和小区域部分(220b)是由于环形部分(210)相对于空气引入部分(220)偏心地设置而形成的；和
气流调节板(221)，其设在大区域部分(220a)上，以朝向气流上游侧突出，并具有与环形部分(210)同心的圆弧形状。
2.根据权利要求1所述的护罩，其特征在于：
当环形部分(210)的内径被设为D，圆弧形状的气流调节板(221)的圆周方向上的长度被设为L时，0.34≤L/D≤0.44。
3.根据权利要求1所述的护罩，其特征在于：
当环形部分(210)的内径被设为D，圆弧形状的气流调节板(221)的曲率半径被设为R时，0.57≤R/D≤0.74。
4.根据权利要求1所述的护罩，其特征在于：
气流调节板(221)的突出长度(h)在7mm至12mm的范围内。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的护罩，其特征在于：
气流调节板(221)是单个板。
6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的护罩，其特征在于：
多个气流调节板(221)与环形部分(210)同心设置。
7.一种鼓风机，包括：
用来吹动空气的轴流式风扇(100)，所述风扇(100)位于换热器(1)的对侧，所述换热器(1)位于风扇(100)的气流的上游；
护罩(200)，其包括：环形部分(210)，其环绕轴流式风扇(100)的径向外缘；和空气引入部分(220)，用来将空气引入环形部分(210)，所述空气引入部分从环形部分(210)朝向气流上游扩展，其中环形部分(210)的中心相对于空气引入部分(220)的中心是偏心的，所述护罩的特征在于：
空气引入部分(220)具有大区域部分(220a)和小区域部分(220b)，大区域部分(220a)和小区域部分(220b)是由于环形部分(210)相对于空气引入部分(220)偏心地设置而形成的；和
气流调节板(221)，其设在大区域部分(220a)上，以朝向气流上游侧突出，并具有与环形部分(210)同心的圆弧形状。
8.根据权利要求7所述的鼓风机，其特征在于：
当环形部分(210)的内径被设为D，圆弧形状的气流调节板(221)的圆周方向上的长度被设为L时，0.34≤L/D≤0.44。
9.根据权利要求8所述的鼓风机，其特征在于：
当环形部分(210)的内径被设为D，圆弧形状的气流调节板(221)的曲率半径被设为R时，0.57≤R/D≤0.74。
10.根据权利要求7-9中任一项权利要求所述的鼓风机，其特征在于：
气流调节板(221)的突出长度(h)在7mm至12mm的范围内。
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