KR20130014541A

KR20130014541A - 축방향 냉각 팬 외피

Info

Publication number: KR20130014541A
Application number: KR1020127026074A
Authority: KR
Inventors: 레이몬드 에프. 코테
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2013-02-07
Also published as: EP2545285A1; KR101826373B1; US8662840B2; US20110217164A1; BR112012022629A2; CN102844575B; WO2011112555A1; CN102844575A; EP2545285B1

Abstract

본원 발명에 따르면, 회전축(116)을 중심으로 회전 가능한 팬(110)을 가진 냉각 팬 조립체를 위한 팬 외피(100)가 회전축(116)을 따라 하류 방향을 규정한다. 외피(100)는 팬(110)을 수용하기 위한 배럴(118)을 포함한다. 배럴(118)은 회전축(116)과 동심원을 형성하고, 추가로 베이스 부분(122)을 포함한다. 플리넘(130)은 베이스 부분(122)으로부터 방사상으로 연장하는 플리넘 몸체(132)를 포함한다. 플리넘 몸체(132)는 길이가 L1인 적어도 하나의 에지(134)를 규정한다. 스커트(140)는 길이가 L1인 상기 적어도 하나의 에지(134) 부근에서 회전축(116)에 실질적으로 평행하게 연장한다. 경계부(142)가 길이(L1)를 가지며 스커트(140)와 길이가 L1인 상기 적어도 하나의 에지(134)를 연결한다. 경계부(142)는 길이(L1)보다 작은 길이의 전이 표면(146)을 갖는 이면측을 포함한다.

Description

축방향 냉각 팬 외피{AXIAL COOLING FAN SHROUD}

본 출원은 2010년 3월 8일 출원되었으며, 그 전체가 본원에 참조로서 포함된 가특허 출원 제61/311,492호에 대해 35 U.S.C. §119하에서 우선권을 주장한다.

본원 발명은 냉각 팬 외피에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진을 냉각시키기 위한 축방향-유동 팬 조립체에 사용하기 위한 냉각 팬 외피에 관한 것이다.

하나 이상의 열 교환기를 통하여 공기를 인출하기 위한 전형적인 냉각 팬 조립체는 팬, 팬을 구동하기 위한 모터 및 외피를 포함한다. 외피는 a) 모터와 팬을 지지하고, b) 열 교환기에 상기 조립체를 부착하고, (c) 열 교환기의 하류면으로부터 팬으로 냉각 공기를 안내하는, 적어도 3가지의 목적으로 제공된다.

팬 효율과 팬 소음 생성은 팬으로의 공기 유동의 품질에 의해 크게 영향을 받는다. 이러한 품질에 영향을 미치는 2개 인자는 유동 균일성과 유동 방향이다. 균일한 유동 패턴이 바람직한데, 이는 이러한 유형의 용례를 위한 전형적인 냉각 팬이 단일 유입류 조건에 대해 설계되기 때문이다. 이러한 조건과는 다른 유동에서의 임의의 불균일성은 설계 포인트와는 동떨어진 팬 작동을 초래하며 그에 따른 작동 비효율도 초래한다. 유입류 불균일성(inflow non-uniformity)은 또한 소음을 일으키는 불안정한 블레이드 부하(unsteady blade loading)를 초래한다. 그러한 조건을 취하는 전형적인 팬 설계 방법에 더욱 긴밀하게 대응하기 위해, 팬으로의 축방향 유동이 마찬가지로 바람직하다. 따라서, 축방향 이외의 유동 스트림은 추가적인 효율 손실을 나타낸다. 개선된 팬 효율 및 감소된 소음을 위한 최적의 공기 안내를 위해 형성된 팬 외피는 열 교환기의 하류면으로부터 팬으로 균일한 축방향 유동을 촉진해야만 한다.

본원 발명은 열 교환기에서 팬 입구로의 더욱 균일한 축방향 유동 스트림을 가능하게 하여, 팬 소음을 최소로 하면서도 더욱 효율적인 팬 작동을 가능하게 하는 개선된 공기 유동 구조를 제공한다.

회전축을 중심으로 회전 가능하고 회전축을 따르는 하류 방향을 규정하는 팬을 갖는 냉각 팬 조립체용 팬 외피의 일 실시예에 있어서, 팬 외피는 팬을 수용하기 위한 배럴(barrel)을 포함한다. 배럴은 회전축과 동심원을 형성하고, 추가로 베이스 부분을 포함한다. 플리넘(plenum)은 베이스 부분으로부터 방사상으로 연장하는 플리넘 몸체를 포함한다. 플리넘 몸체는 길이가 L1인 적어도 하나의 에지를 형성한다. 스커트가 상기 길이가 L1인 적어도 하나의 에지 부근에서 그리고 회전축에 실질적으로 평행하게 연장한다. 경계부(interface)는 길이가 L1이며, 상기 길이가 L1인 적어도 하나의 에지와 스커트를 연결한다. 경계부는 길이(L1)보다 작은 길이의 전이 표면을 갖는 이면측을 포함한다.

열 교환기를 통한 열의 전달을 용이하게 하기 위한 냉각 팬 조립체의 또 다른 실시예에 있어서, 냉각 팬 조립체는 회전축을 중심으로 회전 가능하고 회전축을 따르는 하류 방향을 규정하는 팬을 포함한다. 팬은 열 교환기의 하류에 위치되고 추가로 복수의 팬 블레이드를 포함한다. 팬 외피는 회전축과 동심원을 형성하고 복수의 팬 블레이드를 둘러싸는 배럴을 포함한다. 배럴은 배럴 반경을 형성하고, 베이스 부분을 갖는다. 플리넘이 플리넘 몸체와 적어도 하나의 스커트를 포함한다. 플리넘 몸체는 배럴에 결합되고 상류 방향에서 봤을 때 실질적으로 직사각형인 플렛폼을 갖는다. 플리넘 몸체는 베이스 부분으로부터 상류 방향으로 단조롭게(monotonically) 증가하는 유효 표면을 형성한다. 상기 적어도 하나의 스커트는 실질적으로 회전축과 평행하게 연장하고, 플리넘 몸체에 결합된다. 상기 적어도 하나의 스커트는 제1 단부와 제2 단부를 갖는 실질적으로 직선인 상류 접경부를 포함한다. 플리넘은 상기 적어도 하나의 스커트에 대해, 회전축을 통과하고 스커트에 수직인 단면(C), 상류 접경부의 제1 단부와 단면(C) 사이에 거리(D1), 상류 접경부의 제2 단부와 단면(C) 사이에 거리(D2) 및 거리(D3)를 형성하는데, D3은 D1과 D2 중 작은 것과 동일하거나 D1이 D2와 동일한 경우 D1과 동일하다. 플리넘은 또한 단면(C)으로부터 오프셋되고 단면(C)에 평행한 평면(P1)을 형성하는데, 오프셋 거리(DP1)는 D3보다 작다. 플리넘은 또한 평면(P1)으로부터 단면(C)의 반대편에서 단면(C)으로부터 오프셋되고 단면(C)에 평행한 평면(P2)을 형성하고, 오프셋 거리(DP2)는 D3보다 작다. 플리넘은 또한 단면(C) 및 회전축 모두와 직교하며 상류 접경부 상의 지점을 포함하는 평면(P3), 평면(P3) 및 단면(C)과 직교하며 플리넘 몸체상에 그리고 단면(C) 상에 위치되는 지점을 포함하는 평면(P4), 단면(C)으로부터 오프셋 거리(D3)로 오프셋 되고 단면(C)에 평행한 평면(P5) 및 평면(P5)으로부터 단면(C)의 반대편에서 오프셋 거리(D3)로 오프셋 되고 단면(C)에 평행한 평면(P6)을 형성한다. 체적(V1)이 평면(P1, P2, P3, P4)과 유효 표면에 의해 둘러싸인 것으로 규정된다. 체적(V2)은 평면(P1, P3, P4, P5)과 유효 표면에 의해 둘러싸인 것으로 규정된다. 체적(V3)은 평면(P2, P3, P4, P6)과 유효 표면에 의해 둘러싸인 것으로 규정된다. 평균 단면적(A1)이 V1/(DP1+DP2)로 규정된다. 평균 단면적(A2)이 (V2+V3)/((D3-DP1)+(D3-DP2))로 규정된다. A1은 A2보다 작다.

본 발명의 다른 양태는 상세한 설명과 첨부 도면의 고찰에 의해 분명하게 될 것이다.

도 1은 종래 팬 외피의 일 형태의 하류 사시도이다.
도 2는 도 1의 팬 외피의 상류 사시도이다.
도 3은 종래 팬 외피의 제2 유형의 하류 사시도이다.
도 4는 도 3의 팬 외피의 상류 사시도이다.
도 5는 본원 발명을 구현한 팬 조립체의 하류 사시도이다.
도 6은 도 5의 팬 조립체의 상류 사시도이다.
도 6a는 도 6의 라인 6A-6A를 따라 취해진 부분 단면도이다.
도 6b는 도 6의 라인 6A-6A를 따라 취해진 부분 단면도이다.
도 7은 대안적 배럴 위치를 도시하는 팬 외피의 플리넘의 상류 평면도이다.
도 8은 도시를 목적으로 기준 평면과 치수가 추가되어 도시된 도 5의 팬 조립체의 하류 사시도이다.
도 9a는 도 8의 팬 외피의 하류 평면도이다.
도 9b는 도 8의 팬 외피의 측면도이다.
도 9c는 도 9b의 라인 9C-9C에 따라 취해진 부분 단면도이다.
도 10a는 표면 굴곡부를 도시하는 팬 외피의 상류 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 팬 외피의 부분 단면도이다.
도 10c는 도 10b의 팬 외피의 유효 표면적의 부분 단면도이다.
도 11은 도 8의 팬 외피의 상류 사시도이다.
도 11a는 도 8 및 도 11의 팬 외피의 특정 단면 영역의 도면이다.
도 12는 도 1의 팬 외피의 상류 사시도이다.
도 12a는 도 1의 팬 외피의 특정 단면 영역의 도면이다.
도 13은 도 3의 팬 외피의 상류 사시도이다.
도 13a는 도 3의 팬 외피의 특정 단면 영역의 도면이다.
도 14는 본원 발명에 따른 다중 팬을 갖는 팬 조립체의 사시도이다.
도 14a는 도 14의 팬 외피의 평면도이다.
도 14b는 도 14a의 팬 외피의 측면도이다.

본 발명의 임의의 실시예가 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 그 용례에 있어서 후속하는 설명에서 설명되거나 후속하는 도면에 도시된 구성의 세부 사항 및 구성 요소의 배열에 제한되지 않다는 것이 이해돼야 한다. 본 발명은 다른 실시예를 수용할 수 있으며, 다양한 방법으로 실시 또는 수행될 수 있다.

일반적으로, 냉각 팬 외피는 열 교환기의 표면과 접촉하기 위한 하나 이상의 에지를 갖는 플리넘과, 상기 외피를 통하여 공기를 인출하기 위한 냉각 팬을 수용하는 플리넘에 연결된 하류 원형 배럴을 포함한다. 더욱 상세하게는, 종래의 냉각 팬 외피는 일정한 원추각(constant cone angle) 구조 또는 일정한 벽 높이 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하면, 종래의 일정한 원추각 설계를 갖는 외피가 약간 원추형인 구조를 갖는 배럴로부터 연장하는 상부 표면을 구비한 플리넘을 포함하는데, 이러한 원추형 구조는 상부 표면에 접하는 선과 회전축과 수직인 선 사이에 형성되는 원추각에 의해 일반적으로 규정된다. 이 원추각은 방위각 방향에서 실질적으로 일정하다. 일정한 원추각 설계는 전체적으로 고-체적(high-volume) 플리넘이 작은 원추각의 사용을 통해 생성될 수 있다는 점에서 장점을 갖는다. 더 높은 플리넘 체적은 열 교환기를 통하여 공기를 인출하는 팬의 성능을 향상시킨다. 종래 일정 원추각 설계의 이면측은 도 2에 도시된다.

도 3을 참조하면, 종래의 일정 벽 높이 설계를 갖는 외피는, 배럴이 외피 주연에 근접한 구역에서 배럴에 인접한 플리넘 표면이 주위 표면보다 가파르게 경사져서, 팬으로의 더 많은 축방향 균일 유동을 생성하도록 상부 표면이 구성되는 플리넘을 포함한다. 종래 일정 벽 높이 설계의 이면측은 도 4에 도시된다. 이하에 기술된 것처럼, 일반적으로 팬으로의 공기 유동을 향상시키기 위해, 어느 한 구성 또는 임의의 팬 외피를 개선할 수 있다.

도 5는 축방향 팬(110)을 둘러싸는 팬 외피(100)를 포함하는 축방향 냉각 팬 조립체를 도시한다. 팬(110)은 열 교환기(도시 생략)를 통해 공기를 인출하기 위해 회전축(116) 주위를 회전하는 허브(114)에 결합되는 하나 이상의 팬 블레이드(112)를 갖는다. 팬(110)이 열 교환기의 하류에 위치되도록 회전축(116)을 따르는 하류 방향이 규정된다. 팬 외피는 바람직하게는 사출 성형된 플라스틱 부품과 같이 플라스틱으로 구성되는 것이 바람직하다.

팬 외피(100)는 배럴(118)과 플리넘(130)을 포함한다. 배럴(118)은 축방향 팬(110)을 대체로 둘러싸서 수용하며, 회전축(116)과 동심원을 형성한다. 배럴(118)은 플리넘(130)에 결합되는 베이스 부분(122)의 하류에 하우징 부분(120)을 포함한다. 하우징 부분(120)은 내부 표면(121)을 포함한다. 도 5 및 도 7을 참조하면, 배럴은 또한 회전축과 부합하는 배럴 중앙 지점(126)으로부터 하우징 부분(120)의 내부 표면(121)으로 연장하는 배럴 반경(124)을 형성한다.

플리넘(130)은 베이스 부분(122)으로부터 방사상으로 연장하는 플리넘 몸체(132)를 포함한다. 플리넘 몸체(132)는 하나 이상의 에지(134)를 형성하고, 각각의 에지(134)는 제1 단부(136) 및 제2 단부(138)를 포함한다. 에지(134)는 도 5에 도시된 바와 같이 대체로 길이가 L1이며, 이 길이는 제1 단부(136)와 제2 단부(138) 사이의 거리와 일치한다. 플리넘 몸체(132)는 회전축(116)과 대체로 수직으로 연장된다. 대안으로, 플리넘 몸체(132)는 에지(134)가 베이스 부분(122)보다 더 상류에 배치되도록 베이스 부분(122)으로부터 경사질 수 있다. 이와 같이 경사지는 경우, 플리넘 몸체(132)는 베이스 부분(122)으로부터 실질적으로 일정한 각도로 경사질 필요는 없다. 스커트(140)는 에지(134) 부근에서 그리고 회전축(116)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장한다.

플리넘(130)은 또한 각각의 스커트(140)와 각각의 에지(134)를 연결하는 경계부(142)를 포함한다. 바람직하게는, 경계부(142)는 인접 에지(134)에 대응하는 길이(L1)를 가질 것이다. 도 6을 참조하면, 경계부(142)는 이면측(144)을 포함한다. 더 상세하게는, 이면측(144)은 전이 표면(146)을 포함한다. 전이 표면(146)은 전이 표면(146)의 일 측에 위치하는 이면측(144)의 제1 세그먼트(148) 및 전이 표면(146)의 다른 측에 위치하는 이면측(144)의 제2 세그먼트(150)와 구별된다. 도시된 바와 같이, 제1 세그먼트(148) 및 제2 세그먼트(150)는 스커트(140)와 에지(134) 사이에 대체로 매끄러운 표면을 제공한다. 전이 표면(146)은 경계부(142)의 길이(L1)보다 짧은 길이를 갖고, 바람직하게는 배럴 반경(124)의 약 0.25배와 약 1.5배 사이의 길이를 갖는다. 전이 표면(146)은 경계부(142) 내의 임의 위치에 배치될 수 있지만 전이 표면(146)의 중심(149)은 경계부(142)의 중앙 지점에 위치하거나 또는 대안적으로 배럴 중앙 지점(126)과 실질적으로 정렬되는 것이 바람직하다. 도 6, 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예에서, 전이 표면(146)은 오목부(146a)의 형태이며 몇몇 반경들 중 하나일 수 있다. 더욱 상세하게는, 오목부(146a)의 반경(152)은 제1 세그먼트(148)와 제2 세그먼트(150) 양자 모두의 상응하는 반경보다 크다.

전이 표면(146)의 다른 실시예가 고려된다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 전이 표면(146)은 직선(146b) 형태일 수 있거나 또는 볼록부(146c) 형태일 수 있다(은선으로 도시됨). 또 다른 실시예에서, 도 6b에 나타난 바와 같이, 전이 표면(146)은 제2 선형 표면(146e)과 함께 정점(160)을 형성하는 제1 선형 표면(146d) 형태일 수 있다. 정점(160)은 회전축(116)을 향하거나 또는 회전축(116)으로부터 멀어지게 배치될 수 있다(도 5 참조). 또 다른 실시예에서, 전이 표면(146)은 또한 복수의 계단 형태일 수 있다(도시 생략). 도시된 실시예에서, 플리넘 몸체(132)와, 스커트(140)와, 전이 표면(146)을 갖는 경계부(142)를 포함하는 플리넘(130)은 특정한 제조 방법에 상관없이 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 전이 표면(146)을 포함하는 이러한 경계부(142)는 스커트(140)에 인접하게 그리고 축방향 팬(110)으로 이동하는 유입 공기의 더욱 부드러운 유동을 가능하게 하여, 이전에 논의된 바와 같이 팬 효율을 높이고 팬 소음을 감소시킨다.

이 실시예는 단일 전이 표면(146)의 견지에서 도 5 및 도 6에서 도시 및 설명되었지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 플리넘 몸체(132)에 의해 형성되는 경계부(142), 스커트(140) 및 에지(134) 중 일부 또는 모두가 그렇게 구성될 수도 있다. 또한, 특정 에지(134)가 길이(L1)보다 더 크거나 작은 한정된 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 일 에지(134)는 길이(L1)를 가질 수 있고 또 다른 에지(134)는 길이(L2)를 가질 수 있는데, 이때 L2는 L1과 다르다. 다른 모든 양태에서, 상기 기재는 이렇게 구성된 팬 외피에 적용 가능하고, 각각 길이(L1), 길이(L2) 등을 갖는 에지(134)의 일부 또는 전부는 본원에 기술된 바와 같이 각 스커트(140)와 에지(134)를 연결하는 전이 표면(146)을 갖는 이면측(144)을 구비하는 경계부(142)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 길이(L1)(또는 길이(L2))를 갖는 제2 에지(134)는 제2 스커트(140)와 연결될 수 있으며, 상기 제2 스커트는, 전이 표면(146), 전이 표면(146)의 일 측에 위치된 제1 세그먼트(148) 및 전이 표면(146)의 다른 측에 위치된 제2 세그먼트(150)를 갖는 이면측(144)을 가지며 바람직하게는 길이(L1)(또는 길이(L2))를 갖는 제2 경계부(142)를 갖는 제2 에지(134) 부근에서 연장한다. 각각의 이러한 이면측(144)의 전이 표면(146)은 각 경계부(142)의 길이(L1)(또는 길이(L2))보다 작은 길이를 갖는다. 각 이면측의 전이 표면(146)은 미리 특정된 길이를 가질 수 있다. 또한, 각 이면측(144)의 전이 표면(146)은 미리 특정된 임의의 실시예 형태일 수 있다. 도 9a는 도시된 모두 4개의 스커트에 대해 전이 표면(146)을 갖는 구성을 도시하는데, 이 스커트 중 3개는 은선으로 도시된다. 상기 설명을 참조하면, 전이 표면(146)은 각각 경계부(142) 내의 임의 위치에 위치될 수 있지만, 전이 표면(146)의 중심(149)은 각 경계부(142)의 중앙 지점에 위치되거나 또는 대안적으로 배럴 중앙 지점(126)과 실질적으로 정렬되는 것이 바람직하다.

배럴(118)은 도 7에 도시된 바와 같이, 플리넘 몸체(132)에 대해 다양하게 위치될 수 있다. 도 7에 도시된 구성에서, 회전축과 일치하는 배럴 중앙 지점(126)은 각 플리넘 에지(134)의 중앙 지점에 대해 등거리일 필요는 없다. 또한, 적어도 하나의 플리넘 에지(134)에 대해, 도시된 바와 같이 배럴 중앙 지점(126)으로부터 회전 축에 수직하게 스커트(140)의 최외각 연장부로 진행하는 선(170)의 거리와 배럴 반경(124) 사이의 비율은 대략 0.70 내지 0.88의 범위인 것이 바람직하다.

후속하는 설명은 도 5 내지 도 7에 도시되었으며 전술된 냉각 팬 조립체 내에서의 다양한 기하학적 관계를 나타내기 위해 추가적 도면 부호를 이용한다. 도 8, 도 9a, 도 9b 및 도 9c를 참조하면, 축방향 냉각 팬 조립체는 축방향 팬(210)을 둘러싸는 팬 외피(200)를 포함한다. 팬(210)은 도시되지 않은 열 교환기를 통하여 공기를 인출하기 위해 회전축(216)을 중심으로 회전하는 허브(214)에 결합되는 하나 이상의 팬 블레이드(212)를 갖는다. 회전축(216)을 따르는 하류 방향은 팬(210)이 열 교환기의 하류에 위치되도록 규정된다.

팬 외피(200)는 배럴(218) 및 플리넘(230)을 포함한다. 배럴(218)은 축방향 팬(210)을 대체로 둘러싸서 수용하고, 회전축(216)과 동심원을 형성한다. 배럴(218)은 플리넘(230)에 결합된 베이스 부분(222)의 하류에 하우징 부분(220)을 포함한다. 하우징 부분(220)은 내부 표면(221)을 포함한다. 배럴은 또한 회전축과 부합하는 배럴 중앙 지점(226)으로부터 하우징 부분(220)의 내부 표면(221)으로 연장하는 배럴 반경(224)을 형성한다.

플리넘(230)은 베이스 부분(222)으로부터 방사상으로 연장하고 상류 방향으로부터 보았을 때 실질적으로 직사각형인 플랫폼을 갖는 플리넘 몸체(232)를 포함한다. 플리넘 몸체(232)가 회전축(216)으로부터 더 먼 반경에서 더 상류에 위치되도록, 플리넘 몸체(232)는 베이스 부분(222)으로부터 경사질 수 있다. 플리넘(230)은 또한 플리넘 몸체(232)에 결합되고 회전축(216)과 실질적으로 평행한 방향으로 연장하는 적어도 하나의 스커트(240)를 포함한다. 스커트(240)는 제1 단부(236) 및 제2 단부(238)를 갖는 실질적으로 직선인 상류 접경부(242)를 포함한다.

단면(C)은 회전축(216)과 평행하게 규정되고, 배럴 중앙 지점(226)을 통과한다. 단면(C)은 또한 그것이 통과하는 스커트(240)에 실질적으로 수직이다. 단면(C)은 특정한 배향에 제한되지 않으며, 플리넘 몸체(232)에 대한 배럴(218)의 위치에 의존하지 않는다. 거리(D1)는 단면(C)과 제1 단부(236) 사이에서 규정되고 거리(D2)는 단면(C)과 제2 단부(238) 사이에서 규정된다. 거리(D3)는 D1 및 D2의 더 작은 값으로 규정되거나, 또는 D1이 D2와 동일한 경우 D3은 D1 또는 D2와 동일하다. 평면(P1)은 단면(C)에 평행하게 오프셋되도록 규정된다. 바람직하게는, 평면(P1)은 거리(DP1)로 오프셋되는데, 이때 DP1은 배럴 반경(224)의 약 0.125 내지 배럴 반경(224)의 약 0.75와 동일하지만 D3의 값보다는 작다. 평면(P2)은 평면(P1)으로부터 단면(C)의 반대편에서 단면(C)에 평행하게 오프셋되도록 규정된다. 바람직하게는, 평면(P2)은 거리(DP2)로 오프셋되는데, 이때 DP2는 배럴 반경(224)의 약 0.125 내지 배럴 반경(224)의 약 0.75와 동일하지만 D3의 값보다는 작다. DP1과 DP2의 합은 배럴 반경(224)의 약 0.25의 하한치와 배럴 반경(224)의 약 1.5의 상한치를 갖는 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 평면(P3)은 단면(C)에 수직이며 스커트(240)의 상류 접경부(242) 상에 있는 지점을 포함하도록 규정된다. 평면(P4)은 평면(P3) 및 단면(C)에 수직하고 플리넘 몸체(232)의 단면(C) 상의 지점(250)을 포함한다. 지점(250)은 배럴 반경(224)의 적어도 1.1 배인 회전축(216)으로부터의 거리에 위치되는 것이 바람직하다. 평면(P5)은 단면(C)에 평행하게 오프셋되도록 규정된다. 바람직하게는, 평면(P5)은 D3과 동일한 거리로 오프셋된다. 평면(P6)은 평면(P5)으로부터의 단면(C)의 반대편에서 단면(C)에 평행하게 오프셋되도록 규정된다. 바람직하게는, 평면(P6)은 D3과 동일한 거리로 오프셋된다.

도 10a 및 도 10a를 참조하면, 상류 표면(251)은 플리넘 몸체(232)의 상류 측에 위치된 플리넘(230)의 표면으로 규정되고 상류 접경부(242)까지 스커트(240)의 표면과 함께 계속된다. 일반적으로, 상류 표면(251)은 베이스 부분(222)으로부터 상류 방향으로 거리가 단조롭게 증가한다. 단조로운 증가에 의해, 상류 표면(251)은 상류 방향으로 베이스 부분(222)으로부터 거리가 증가하거나 적어도 감소하지 않는다. 그러나, 팬 외피(200)는 단조롭게 증가하는 상류 표면(251)에서 벗어난 하나 이상의 표면 굴곡부(252, deviation)를 포함할 수 있다. 도 10c에서, 유효 표면(260)은 상류 표면(251)에 중첩된 것으로 규정 및 도시된다. 도 10c를 참조하면, 유효 표면(260)은, 표면 굴곡부(252)가 없는 상류 표면(251)과 동일하며 표면 굴곡부(252)가 존재하는 단조롭게 증가 면적과 동일한 표면을 나타낸다. 그러므로, 유효 표면(260)은 단조롭게 증가하는 기준 면을 유지하기 위해 팬 외피(200)에 존재하는 임의의 표면 굴곡부를 설명한다.

전술된 기하학적 구조에 있어서, 체적(V1)은 평면(P1), 평면(P2), 평면(P3), 평면(P4) 및 유효 표면(260)에 의해 둘러싸인 체적으로 규정된다. 체적(V2)은 평면(P1), 평면(P3), 평면(P4), 평면(P5) 및 유효 표면(260)에 의해 둘러싸인 것으로 규정된다. 체적(V3)은 평면(P2), 평면(P3), 평면(P4), 평면(P6) 및 유효 표면(260)에 의해 둘러싸인 것으로 규정된다. 평균 단면적(A1)은 체적(V1)을 오프셋 거리(DP1)와 오프셋 거리(DP2)의 합으로 나눈 것으로, 또는 V1/(DP1+DP2)로 규정된다. 평균 단면적(A2)은 체적(V3)과 체적(V2)의 합을, 거리(D3)에서 오프셋 거리(DP1)를 뺀 값과 거리(D3)에서 오프셋 거리(DP2)를 뺀 값을 합한 값으로 나눈 것으로, 또는 (V2+V3)/((D3-DP1)+(D3-DP2))로 규정된다.

축방향 냉각 팬 조립체 그리고 특히 전술된 팬 외피(200)의 구성의 결과로, 평균 단면적(A1)은 평균 단면적(A2)보다 작을 것이다. 이는 도 11과 도 11a에 시각적으로 도시되는데, 이 도면에서는 전술된 바와 같이 규정된 음영 체적(270)이 체적(V1)을 나타내고, 음영 체적(272)은 체적(V2)을 나타내고, 음영 체적(274)은 체적(V3)을 나타낸다. 영역(276)으로 도시되고 산출된 평균 단면적은 도 11a에 도시된 바와 같이, 영역(278)으로 도시되고 산출된 평균 단면적보다 작은 값을 갖는다. 영역(276, 278)은 평균적인 영역을 나타내며 도 11에서는 이들 영역의 정확한 위치는 큰 의미를 갖지 않는다. 비교를 위해, 도 12와 도 12a는 도 1의 종래 팬 외피에 대해 상술한 바와 같은 그러한 체적 및 영역의 상응하는 도면을 도시하고 도 13과 도 13b는 도 3의 종래 팬 외피에 대한 이러한 체적 및 영역의 상응하는 도면을 도시한다. 특히, 도 12a 및 도 13a는 영역(A1)이 종래 팬 외피에 대한 영역(A2)보다 대체로 더 크는 것을 도시한다.

이 실시예는 단일 스커트(240)에 대한 단일 단면으로 도 8 내지 도 11에서 설명되고 도시되었지만, 제한을 의미하는 것은 아니다. 예를 들면, 전술된 개별 단면, 평면 및 다른 파라미터는 팬 외피(200)의 스커트(240) 중 하나, 일부 또는 전부와 관련하여 유사하게 규정 및 위치될 수 있으며, 이로 인해 각각 스커트(240)에 대해 전술된 바와 같은 체적 및 단면적을 초래할 수 있다. 또한, 도 7에 도시되고 전술된 바와 같이, 배럴(218)은 플리넘 몸체(232)에 대해 다양하게 위치될 수 있고, 그런 경우에 거리(D1)는 거리(D2)와 동일하지 않은데, 그 결과 이러한 점이 거리(D3)의 적용에 반영될 것이다. 또한, 전술된 설명은 도 6a 내지 도 6b에 개시된 실시예를 넘어서는 실시예에 적용 가능하다.

전술된 설명은 도 14에 도시된 바와 같이, 다중 팬(300, 302)을 갖는 축방향 냉각 팬 조립체에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 이 구성에서, 플리넘 몸체(304)는 두 배럴(306, 308)로 전이하고, 두 개의 팬 외피 섹션(310, 312)을 규정한다. 배럴(306, 308)은 팬(300, 302)을 포함하고, 팬(300, 302)이 각각 그 주위를 회전하는 회전축(314, 316)과 동심원을 형성한다. 그러한 환경에서, 각각 외피 섹션(310, 312)은 전술된 바와 같이 개별적으로 분석된다. 예를 들면, 도 14a 및 도 14b 각각은 전술된 바와 같이 그리고 도 9a와 도 9b과 유사한 단면, 평면 및 다른 파라미터를 갖는 이중 팬 구성의 평면도 및 측면도이다. 둘 이상의 과 두 개의 팬 외피 섹션은 또한 이런 방식으로 고려 및 분석될 수 있다.

본 발명의 다양한 특징과 장점은 후속하는 청구범위에서 설명된다.

Claims

열 교환기를 통한 열 전달을 촉진하기 위한 냉각 팬 조립체이며, 상기 냉각 팬 조립체는
회전축을 중심으로 회전 가능하고 회전축을 따르는 하류 방향을 규정하는 팬으로서, 상기 팬은 상기 열 교환기의 하류에 배치되고, 복수의 팬 블레이드를 더 포함하는 팬과,
팬 외피를 포함하며,
상기 팬 외피는
회전 축과 동심원을 형성하고 복수의 팬 블레이드를 둘러싸며, 배럴 반경을 규정하고 베이스 부분을 갖는 배럴과,
플리넘 몸체 및 적어도 하나의 스커트를 포함하는 플리넘을 포함하고,
플리넘 몸체는 배럴과 결합되고 상류 방향에서 봤을 때 실질적으로 직사각형인 플랫폼을 가지며 베이스 부분으로부터의 상류 거리가 단조롭게 증가하는 유효 표면을 규정하며, 상기 적어도 하나의 스커트는 회전축과 실질적으로 평행하게 연장하고 플리넘 몸체에 결합되며 제1 단부와 제2 단부를 갖는 실질적으로 직선인 상류 접경부를 포함하며,
플리넘은 적어도 하나의 스커트에 대하여,
회전축을 통과하며 스커트에 수직인 단면(C)과,
단면(C)과 상류 접경부의 제1 단부 사이의 거리(D1) 및 단면(C)과 상류 접경부의 제2 단부 사이의 거리(D2)와,
거리(D3)로서, D3은 D1 및 D2 중 작은 것과 동일하거나 또는 D1이 D2와 동일한 경우 D1과 동일한, 거리(D3)와,
단면(C)에 평행하고 단면(C)으로부터 D3보다 작은 오프셋 거리(DP1)로 오프셋된 평면(P1)과,
단면(C)에 평행하고 평면(P1)으로부터 단면(C)의 반대편에서 단면(C)으로부터 D3보다 작은 오프셋 거리(DP2)로 오프셋된 평면(P2)과,
단면(C) 및 회전축 모두에 수직이고 상류 접경부 상의 지점을 포함하는 평면(P3)과,
평면(P3) 및 단면(C)과 수직이며, 단면(C) 및 플리넘 몸체상에 위치된 지점을 포함하는 평면(P4)과,
단면(C)에 평행하고 단면(C)으로부터 D3과 동일한 오프셋 거리로 오프셋된 평면(P5)과,
단면(C)에 평행하고 평면(P5)으로부터 단면(C)의 반대편에서 단면(C)으로부터 D3과 동일한 오프셋 거리로 오프셋된 평면(P6)을 규정하고,
체적(V1)은 평면(P1, P2, P3, P4) 및 유효 표면에 의해 둘러싸인 것으로 규정되고, 체적(V2)은 평면(P1, P3, P4, P5) 및 유효 표면에 의해 둘러싸인 것으로 규정되고, 체적(V3)은 평면(P2, P3, P4, P6) 및 유효 표면에 의해 둘러싸인 것으로 규정되고, 평균 단면적(A1)은 V1/(DP1+DP2)로 규정되고, 평균 단면적(A2)은 (V2+V3)/((D3-DP1)+(D3-DP2))로 규정되고, A1은 A2보다 작은
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
A1은 0.95 A2 이하인
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
A1은 0.90 A2 이하인
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
A1은 0.80 A2 이하인
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
A1은 0.70 A2 이하인
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
A1은 0.50 A2 이하인
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
오프셋 거리(DP1)는 배럴 반경의 약 0.125와 약 0.75 사이에 있는
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
오프셋 거리(DP2)는 배럴 반경의 약 0.125와 약 0.75 사이에 있는
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
단면(C) 및 플리넘 몸체상에 위치된 평면(P4) 내에 포함된 지점은 회전축으로부터 배럴 반경의 적어도 1.1 배인
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
냉각 팬 조립체는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 제2 팬을 수용하기 위한 제2 배럴을 포함하고, 상기 제2 배럴은 제2 회전축과 동심원을 형성하는
냉각 팬 조립체.
제1항에 있어서,
D1은 D2와 동일하지 않은
냉각 팬 조립체.
회전축을 중심으로 회전 가능하며 회전축을 따르는 하류 방향을 규정하는 팬을 포함하는 냉각 팬 조립체용 팬 외피이며,
팬을 수용하기 위한 배럴로서, 상기 배럴은 회전축과 동심원을 형성하고 베이스 부분을 더 포함하는 배럴과,
플리넘을 포함하고,
상기 플리넘은
베이스 부분으로부터 방사상으로 연장하고, 길이가 L1인 적어도 하나의 에지를 규정하는, 플리넘 몸체와,
길이가 L1인 상기 적어도 하나의 에지 부근에서 그리고 회전 축에 실질적으로 평행하게 연장하는 스커트와,
길이가 L1이며, 상기 스커트와 길이가 L1인 상기 적어도 하나의 에지를 연결하는 경계부를 포함하고,
상기 경계부는 길이(L1)보다 작은 길이의 전이 표면을 갖는 이면측을 포함하는
팬 외피.
제12항에 있어서,
배럴은 배럴 반경을 규정하고, 전이 표면은 배럴 반경의 약 0.25와 배럴 반경의 약 1.5 사이의 길이를 갖는
팬 외피.
제12항에 있어서,
이면측은 전이 표면의 일 측에 위치된 제1 세그먼트와 전이 표면의 다른 측에 위치된 제2 세그먼트를 포함하고, 전이 표면은 오목부 형태이며, 또한 오목부의 반경은 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트 양자의 반경보다 큰
팬 외피.
제12항에 있어서,
전이 표면은 직선 형태인
팬 외피.
제12항에 있어서,
전이 표면은 볼록부 형태인
팬 외피.
제12항에 있어서,
전이 표면은 제1 선형 표면, 제2 선형 표면 및 이들 사이에 형성되는 정점의 형태인
팬 외피.
제12항에 있어서,
배럴은 회전축과 부합하는 배럴 중앙 지점을 포함하고, 전이 표면의 중심이 배럴 중앙 지점과 실질적으로 정렬되는
팬 외피.
제12항에 있어서,
플리넘 몸체는 길이가 L1인 제2 에지를 규정하는
팬 외피.
제19항에 있어서,
길이가 L1인 제1 에지 및 길이가 L1인 제2 에지의 각각의 중앙 지점은 회전축에 대해 등거리에 있는
팬 외피.
제19항에 있어서,
회전축으로부터 길이가 L1인 제1 에지의 중앙 지점까지의 거리는 회전축으로부터 길이가 L1인 제2 에지의 중앙 지점까지의 거리와 동일하지 않은
팬 외피.
제19항에 있어서,
길이가 L1인 제2 에지 부근에서 그리고 회전축에 실질적으로 평행하게 연장하는 제2 스커트와,
길이가 L1이며, 제2 스커트와 길이가 L1인 제2 에지를 연결하는 제2 경계부를 더 포함하고,
제2 경계부는 길이(L1) 보다 작은 길이를 갖는 전이 표면을 포함하는
팬 외피.
제12항에 있어서,
플리넘 몸체, 스커트 및 경계부는 실질적으로 균일한 두께를 갖는
팬 외피.
제12항에 있어서,
플리넘 몸체는 길이가 L2인 제2 에지를 규정하며, 길이(L2)는 길이(L1)와 동일하지 않고,
길이가 L2인 제2 에지 부근에서 그리고 회전축에 실질적으로 평행하게 연장하는 제2 스커트와,
길이가 L2이며, 제2 스커트와 길이가 L2인 제2 에지를 연결하는 제2 경계부를 더 포함하고,
제2 경계부는 길이(L2)보다 작은 길이를 갖는 전이 표면을 포함하는
팬 외피.
제12항에 있어서,
냉각 팬 조립체는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 제2 팬을 수용하기 위한 제2 배럴을 포함하고, 상기 제2 배럴은 제2 회전축과 동심원을 형성하는
팬 외피.