KR20180101459A - 방해받지 않는 출구를 구비하는 엔진 냉각 팬 캐스팅 셔라우드 - Google Patents

방해받지 않는 출구를 구비하는 엔진 냉각 팬 캐스팅 셔라우드 Download PDF

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Abstract

축류 팬을 위한 셔라우드는 환형 배럴을 포함한다. 환형 배럴은 원통형 세그먼트, 및 원통형 세그먼트의 하류에 있는 원추형 세그먼트를 포함한다. 원추형 세그먼트는 15 내지 35°의 각도로 원통형 세그먼트로부터 반경 방향 내측으로 각이진다. 셔라우드는 또한 원추형 세그먼트와 환형 출구 벨 사이에 천이부를 한정하는 꼭지점에서 원추형 세그먼트에 결합된 환형 출구 벨을 포함한다. 출구 벨과 배럴은 복수의 누출 고정자를 수용한다. 고정자 받침대는 출구 벨의 반경 방향 내측면으로부터 고정자 받침대 팁으로 연장되고, 출구 벨의 단부 표면으로부터 꼭지점까지 측정된 출구 벨의 깊이(a)는 출구 벨의 단부 표면으로부터 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 고정자 팁까지 측정된 깊이(b)의 절반보다 작다.

Description

방해받지 않는 출구를 구비하는 엔진 냉각 팬 캐스팅 셔라우드
관련 출원
본 출원은 그 전체 내용이 참조에 의해 본원에 통합되는 2016년 2월 8일자 출원된 미국 가출원 제62/292,532호에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 축류 팬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셔라우드를 가지는 자동차 축류 팬 조립체에 관한 것이다.
축류 팬 조립체는 자동차 적용에서 이용될 때 전형적으로 셔라우드, 셔라우드에 결합된 모터, 및 모터에 의해 구동되는 축류 팬을 포함한다. 축류 팬은 전형적으로 축류 팬 블레이드들의 각각의 팁을 연결하는 밴드를 포함하며, 이에 의해 축류 팬 블레이드들을 보강하고 블레이드들의 팁이 더욱 큰 압력을 발생시키는 것을 가능하게 한다.
자동차 적용에 이용되는 축류 팬 조립체는 고효율 및 저소음으로 작동하여야만 한다. 그러나, 다양한 제약 조건들이 이러한 디자인 목표를 복잡하게 만든다. 이러한 제약은 예를 들어 축류 팬과 상류 열교환기 사이의 제한된 공간(즉, "팬과 코어 간격(fan-to-core spacing"), 축류 팬의 바로 하류에 있는 엔진 구성 요소로부터의 공기 역학적 차단부, 축류 팬 블레이드의 소실 면적(swept area)에 대한 셔라우드 커버리지의 면적의 큰 비(즉, "면적비"), 및 축류 팬의 밴드와 셔라우드 사이의 재순환을 포함할 수 있다. 디자인을 요인으로 포함하는 다른 제약은 셔라우드의 재료 질량 및 비용, 특히 셔라우드에 모터 및 팬을 고정하는 모터 고정자에서 셔라우드의 전반적인 강성, 및 자동차에서 점유되는 전반적인 체적을 포함한다.
종래의 축류 팬 조립체는 다양한 정도의 성공으로 상기한 모든 제약 조건에 대해 설명하려고 시도하였다. 하나의 종래 기술의 축류 팬 조립체(10)가 도 1a 및 도 1b에 도시되고, 미국 특허 제4,548,548호에 도시된 팬 조립체를 나타낸다. 특히 관심의 대상은 셔라우드 배럴(14)과 팬 밴드(18) 사이에 형성된 2개의 반경 방향 갭("g") 뿐만 아니라 원통형 배럴 형상에 의해 형성된 팬의 하류에 있는 간단한 출구이다. 이러한 특징은 시장에서 사용되는 가장 일반적인 기하학적 형상을 포함한다. 이러한 것들은 낮은 재료비와 낮은 성형 복잡성을 제공하지만, 다른 출구보다 낮은 팬 효율과 높은 팬 소음을 제공한다. 도시된 구조적 브레이스(22)들은 전형적으로 모터 고정자(30)로부터 셔라우드(26)로 부하를 전달하기 위하여 배럴(14) 주위에서 셔라우드(26)를 강화하는데 요구된다. 도시된 브레이스(22)들에 대해서도, 이러한 디자인은 추가의 브레이싱을 요구할 수 있다.
다른 종래의 축류 팬 조립체(40)가 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있으며, 미국 특허 제5,489,186호에 도시된 팬 조립체를 나타낸다. 이러한 배열은, 팬 밴드(18) 주위에서 재순환되는 공기 유동을 감소시킬뿐만 아니라 재유입된 유동으로부터 접선 속도를 제거하는 누출 고정자(44)를 포함한다. 출구 벨(outlet bell)(48)은 후류(wake)에서의 손실을 감소시킨다. 이러한 특징들은 종종 도 1a 및 도 1b의 디자인보다 높은 팬 효율 및/또는 낮은 팬 소음을 초래한다. 출구 벨(48), 누출 고정자(44) 및 배럴(52)로 구성되는 구조는 도 1a 및 도 1b의 디자인보다 상당히 더 큰 강성을 제공한다. 그러나, 이러한 디자인은 더욱 많은 재료를 요구하고, 차량에서 더욱 많은 체적을 차지한다. 이러한 디자인의 효율성과 소음은 팬 출구의 하류에 위치된 다른 자동차 부품으로터의 단단한 차단부와 결합할 때 다른 디자인만큼 우수하지 않을 수 있다. 이러한 것은 비교적 높은 "공기 역학적 깊이"(d)에 기인하며, 이는 하류 차단부에 부딪치는 팬 후류의 더욱 많은 제약을 초래한다.
또 다른 종래 기술의 축류 팬 조립체(60)가 도 3a 및 도 3b에 도시되고, 미국 특허 제7,762,769호에 도시된 팬 조립체를 나타낸다. 이러한 배열은 도 2a 및 도 2b에 도시된 디자인을 더욱 상세하게 나타낸 것이다. 팬 밴드(18)와 출구 벨(64) 사이의 주행 간극(running clearance)은 축 방향 갭보다는 반경 방향 갭("g")에 의해 제공된다. 이러한 것은 더욱 작은 공기 역학적 깊이(d)를 허용한다. 단단한 하류 차단부의 존재시에, 이러한 디자인은 하류 차단부에 충돌하는 팬 후류에서 보다 적은 수축을 유발한다. 그러므로, 팬 효율은 더욱 단단한 하류 차단부의 존재시와 비교될 때 도 2a 및 도 2b의 디자인보다 상당히 높을 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 그러나,이러한 출구는 팬 밴드(18)와 출구 벨(64) 사이의 반경 방향 갭("g")으로 인해 하류 차단부의 부재시에 덜 효과적으로 수행되는 경향이 있다. 이러한 디자인은 또한 도 2a 및 도 2b의 디자인과 비교 가능한 강성을 제공한다.
본 발명은 자동차 엔진 냉각 팬 조립체의 셔라우드를 위한 새로운 디자인 특징을 포함한다. 새로운 특징은 셔라우드의 "출구", "배럴" 및 "고정자 받침대"의 형상을 포함한다. 개선된 디자인은 셔라우드의 재료 비용뿐만 아니라 모터 고정자와 셔라우드 사이의 연결부에서의 강성을 감소시킴이 없이 셔라우드가 자동차에서 차지하는 체적을 감소시킨다. 광범위한 조건 하에서 높은 팬 효율과 낮은 팬 소음을 제공하면서 이러한 것을 수행한다.
한 실시예에서, 본 발명은 축류 팬을 위한 팬 셔라우드를 제공한다. 셔라우드는 모터 마운트, 셔라우드의 반경 방향 외측 부분에 모터 마운트를 결합하는 복수의 모터 고정자, 및 셔라우드의 반경 방향 외측 부분으로부터 축 방향으로 멀리 연장되는 환형 배럴을 포함한다. 환형 배럴은 원통형 세그먼트, 및 원통형 세그먼트의 하류에 있는 원추형 세그먼트를 포함한다. 원추형 세그먼트는 15° 내지 35°의 각도로 원통형 세그먼트로부터 반경 방향 내측으로 각이진다. 셔라우드는 또한 원추형 세그먼트와 출구 벨 사이에서 천이부(transition)를 한정하는 꼭지점에서 원추형 세그먼트에 결합된 환형 출구 벨을 포함한다. 출구 벨 및 배럴은 출구 벨 및 배럴 내의 공기 유동의 접선 성분(tangential component)을 분쇄하거나 또는 감소시키기 위해 복수의 원주 방향으로 이격된 누출 고정자를 그 안에 수용한다. 복수의 모터 고정자의 각각은 출구 벨의 반경 방향 내측면으로부터 고정자 받침대 팁까지 연장되는 고정자 받침대에 의해 출구 벨에 결합되고, 출구 벨의 단부 표면으로부터 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 꼭지점까지 측정된 출구 벨의 깊이(a)는 출구 벨의 단부 표면으로부터 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 고정자 팁까지 측정된 깊이(b)의 절반보다 작다.
다른 실시예에서, 본 발명은 허브, 상기 허브로부터 외측으로 연장하는 복수의 블레이드, 및 상기 복수의 블레이드의 팁 부분을 서로 연결하는 밴드를 포함하는 축류 팬을 가지는 축류 팬 조립체를 제공한다. 밴드는 반경 방향 내측면, 반경 방향 외측면, 및 반경 방향 내측면과 반경 방향 외측면 사이에 인접하여 연장되는 단부 표면을 포함한다. 축류 팬 조립체는 축류 팬 및 팬 셔라우드에 구동 가능하게 연결된 모터를 추가로 포함한다. 셔라우드는 모터 마운트, 셔라우드의 반경 방향 외측 부분에 모터 마운트를 결합하는 복수의 모터 고정자, 및 셔라우드의 반경 방향 외측 부분으로부터 축 방향으로 멀리 연장되는 환형 배럴을 포함한다. 환형 배럴은 원통형 세그먼트 및 원통형 세그먼트의 하류에 있는 원추형 세그먼트를 포함한다. 원추형 세그먼트는 15°내지 35°의 각도로 원통형 세그먼트로부터 반경 방향 내측으로 각이진다. 셔라우드는 또한 원추형 세그먼트와 출구 벨 사이에서 천이부를 한정하는 꼭지점에서 원추형 세그먼트에 결합된 환형 출구 벨을 포함한다. 출구 벨 및 배럴은 출구 벨과 배럴 내부의 공기 유동을 분쇄하거나 또는 감소시키기 위하여 복수의 원주 방향으로 이격된 누출 고정자를 그 내부에 포함한다. 복수의 모터 고정자의 각각은 출구 벨의 반경 방향 내측면으로부터 고정자 받침대 팁까지 연장되는 고정자 받침대에 의해 출구 벨에 결합되고, 출구 벨의 단부 표면으로부터 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 꼭지점까지 측정된 출구 벨의 깊이(a)는 출구 벨의 단부 표면으로부터 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 고정자 팁까지 측정된 깊이(b)의 절반보다 작다. 축 방향 갭(G1)이 밴드의 단부 표면과 출구 벨의 단부 표면 사이에 제공되고, 밴드의 단부 표면과 출구 벨의 단부 표면은 반경 방향으로 정렬된다.
본 발명의 다른 특징 및 양태는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려하는 것에 의해 명백해질 것이다.
도 1a는 셔라우드, 셔라우드에 결합된 모터, 및 모터에 의해 구동되는 축류 팬을 도시하는 종래 기술의 축류 팬 조립체의 부분 사시도.
도 1b는 도 1a의 셔라우드 및 팬 밴드의 부분 단면도.
도 2a는 셔라우드, 셔라우드에 결합된 모터, 및 모터에 의해 구동되는 축류 팬을 도시하는 다른 종래 기술의 축류 팬 조립체의 부분 사시도.
도 2b는 도 2a의 셔라우드 및 팬 밴드의 부분 단면도.
도 3a는 셔라우드, 셔라우드에 결합된 모터, 및 모터에 의해 구동되는 축류 팬을 도시하는 다른 종래 기술의 축류 팬 조립체의 부분 사시도.
도 3b는 도 3a의 셔라우드 및 팬 밴드의 부분 단면도.
도 4는 본 발명을 구현하는 축류 팬 조립체의 사시도.
도 5a는 셔라우드, 셔라우드에 결합된 모터, 및 모터에 의해 구동되는 축류 팬을 도시하는 도 4의 축류 팬 조립체의 부분 사시도.
도 5b는 도 5a의 셔라우드 및 팬 밴드의 부분 단면도.
도 6은 축류 팬으로부터 이격된 하류 차단부를 도시하는, 도 5a의 셔라우드 및 팬 밴드의 다른 부분 단면도.
본 발명의 임의의 실시예가 상세히 설명되기 전에, 본 발명이 그 적용에 있어서 다음의 설명에서 제시되거나 또는 다음의 도면에 도시된 구성의 구성 및 배열의 상세로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서 "구비하는", "포함하는" 또는 "가지는" 및 그 변형의 사용은 이후에 열거된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함하는 것을 의미한다. 달리 명시되거나 제한되지 않으면, "장착된", "연결된", "지지된" 및 "결합된"이라는 용어 및 그 변형은 광범위하게 사용되며, 직접 및 간접 장착, 연결,지지 및 결합을 포함한다. 또한, "연결된" 및 "결합된"은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합으로 한정되지 않는다.
도 4는 셔라우드(104), 셔라우드(104)에 결합된 모터(108), 및 모터(108)에 결합되어 모터에 의해 구동되는 축류 팬(112)을 포함하는 축류 팬 조립체(100)를 도시한다. 특히, 도 4에 도시된 실시예에서, 모터(108)는 축류 팬(112)의 중심 축(116)을 중심으로 축류 팬(112)을 구동하기 위한 출력 샤프트(도시되지 않음)를 포함한다.
축류 팬 조립체(100)는 축류 팬(112)이 열교환기를 통해 공기 유동을 흡인하도록 "관통 흡인(draw-through)" 구성으로 열교환기에 결합되도록 구성된다. 대안 적으로, 축류 팬 조립체(100)는 축류 팬(112)이 열교환기를 통해 공기 유동을 배출하도록 "관통 푸시(push-through)" 구성으로 열교환기에 결합될 수 있다. 다수의 상이한 커넥터 중 임의의 커넥터가 축류 팬 조립체(100)를 열 교환기에 결합하도록 이용될 수 있다.
도 4의 축류 팬 조립체(100)의 도시된 구성에서, 셔라우드(104)는 모터(108)가 결합되는 마운트(120)를 포함한다. 마운트(120)는 축류 팬(112)에 의해 배출되는 기류를 방향 전환시키는 복수의 경사 베인 또는 모터 고정자(124)에 의해 셔라우드(104)의 외측 부분에 결합된다.
지금 도 5 및 도 6을 참조하면, 셔라우드(104)는 축류 팬(112)의 외주변 주위에 위치된 실질적으로 환형인 출구 벨(128)을 또한 포함한다. 복수의 누출 고정자(132)는 출구 벨(128)에 연결되고, 중심 축(116) 주위에 배열된다. 축류 팬(112)의 작동 동안, 누출 고정자(132)는 재순환 공기 유동(즉, "예선회(pre-swirl)")의 접선 성분을 분쇄하거나 또는 감소시키는 것에 의해 축류 팬(112)의 외주변 주위에서의 재순환을 감소시킨다.
축류 팬(112)은 중앙 허브(136), 허브(136)로부터 외측으로 연장되는 복수의 블레이드(140), 및 블레이드(140)들을 연결하는 밴드(144)를 포함한다. 특히, 각각의 블레이드(140)는 허브(136)에 인접하여 이에 결합된 뿌리 부분 또는 뿌리(148), 및 뿌리(148)로부터 외측으로 이격되어 밴드(144)에 결합되는 팁 부분 또는 팁(152)을 포함한다.
도 6을 참조하면, 축류 팬 조립체(100)은 개략적으로 도시된 하류 '차단부'(156)에 대해 위치되도록 도시된다. 이러한 차단부(156)는 예를 들어 자동차 엔진의 일부일 수 있다. 하류 차단부(156)는 팬 후류를 제한하면 "단단한(tight)" 것으로 언급될 수 있다. 이러한 것은 팬의 후류에서의 유선형의 순수 단면적이 팬 평면에서의 팬 블레이드에 의해 점유된 면적보다 작을 때 발생한다. 다른 한편으로, 하류 차단부(156)는 후류의 단면적이 팬 블레이드 면적보다 상당히 크면 "완화된(relaxed)" 것으로 언급될 수 있다. 축류 팬 조립체(100)의 효율은 출구 벨(128) 및 누출 고정자(132)로부터의 밴드(144)의 간격, 및 출구 벨(128)과 차단부(156) 사이의 간격에 부분적으로 의존한다. 추가적으로, 셔라우드의 강성, 재료 비용, 및 패키지 체적은 축류 팬 조립체(100)의 전반적인 바람직한 상황에 기여하는 추가적인 인자이다.
도 5b 및 도 6은 축류 팬 조립체(100)의 하나의 구조에서 밴드(144)와 출구 벨(128) 및 누출 고정자(132) 사이의 간격을 도시한다. 특히, 밴드(144)는 축 방향 연장 반경 방향 내측면(164) 및 축 방향 연장 반경 방향 외측면(168)에 인접한 단부 표면(160)을 포함한다. 출구 벨(128)은 반경 방향 내측면 또는 하류 표면(176)에 인접한 단부 표면(172)을 포함한다. 축 방향 갭("G1")(도 5b 참조)은 밴드(144) 및 출구 벨(128)의 각각의 단부 표면(160, 172)들 사이에서 측정된다. 단부 표면(160, 172)들은 대체로 반경 방향으로 정렬되어서, 단부 표면(160, 172)들에서 밴드(144)의 반경 방향 내측면(164)과 출구 벨(128)의 반경 방향 내측면(176) 사이에는 사실상 반경 방향 편심이 없다. 축 방향 갭(G1)은 주행 간극을 제공하도록 비교적 크다. 이러한 것은 하류 차단부(156)가 완화될 때 양호한 팬 효율을 허용하며, 이러한 팬 효율은 종래 기술의 팬 조립체(10 및 60)와 동일한 차단 조건 하에서 개선된다.
다른 개선점은 출구 벨(128)의 형상/기하학적 형태에 의해 실현된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 출구 벨(128)의 반경 방향 내측면(176)은 팬 조립체(100)를 통과하는 공기 유동의 축 방향으로 그 단축(minor axis)을 가지는 타원(E)의 일부를 한정하는 형상으로 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 반경 방향 내측면(176)은, 축 방향 공기 유동 방향에 평행하고 중심축(116)에 평행한 단축을 가지는 타원(E)의 부분과 일치한다. 다른 실시예에서, 반경 방향 내측면(176)은, 중심축(116)에 평행하지 않지만 여전히 공기 유동의 방향으로 연장되는 단축을 가지는 타원의 부분에 일치한다. 출구 벨(128)의 축 방향 길이가 종래 기술의 팬 조립체(40, 60)와 비교하여 감소되는 출구 벨(128)에 대한 이러한 부분 타원형은 출구 벨(128) 및 누출 고정자(132)에 의해 점유되는 내부의 체적을 감소시킨다. 감소된 체적은 셔라우드(104)의 재료 비용을 감소시킨다. 또한, 이러한 부분적인 타원형 형상으로 인하여 출구 벨(128)의 감소된 축 방향 깊이는 단단한 하류 차단부의 존재시에 팬 후류의 제한을 감소시키며, 그 조건에서 팬 효율을 향상시킨다.
출구 벨의 반경 방향 내측면(176)의 부분 타원형 형상으로 인해 또 다른 개선이 실현된다. 이러한 부분 타원형은 출구 벨의 단면이 축 방향 공기 유동 방향으로 보다 작은 전체적인 길이 및 반경 방향으로 보다 큰 전체 길이를 가지는 종횡비를 제공한다. 이러한 종횡비는 도시된 실시예에서 모터 고정자(124)들을 출구 벨(128)에 서로 연결하는 대체로 삼각형 형상의 구성 요소들인 모터 고정자 받침대(180)들을 위한 견고한 구조적 베이스를 제공한다. 출구 벨(128)에 의해 제공되는 이러한 견고한 베이스는 그 비교 가능한 재료 질량 및 패키지 체적에도 불구하고 셔라우드(104)의 강성을, 특히 팬 조립체(10)의 강성 이상으로 개선한다.
셔라우드(104)의 배럴(184)의 구성에 의해 또 다른 개선이 실현되고, 도 6에 명확하게 도시되어 있다. 배럴(184)은, 꼭지점(188)이 배럴(184)과 출구 벨(128)의 교차 지점에 형성된 가장 먼 하류 지점에 도달하기 전에 셔라우드(104)의 평면체로부터 축 방향으로(하류 방향으로) 연장되는 셔라우드(104)의 환형 부분이다. 배럴(184)의 반경 방향 외측면(192)은 꼭지점(188)에서 출구 벨(128)의 반경 방향 내측면(176)(모터(108)를 향해 반경 방향 내측으로 완전히 향하는)으로 천이할 때까지 팬(112) 및 모터(108)로부터 반경 방향으로 멀리 향한다. 반경 방향 외측면(192)을 한정하는 배럴(184)의 벽 부분은 중심축(116)을 중심으로 하는 원통형 형상을 형성하도록 중심축(116)에 평행하게 연장되는 제 1 상류 세그먼트(196), 및 중심축(116)을 중심으로 하는 고도의 원추형 형상을 형성하도록 제 1 세그먼트(196)로부터 15°내지 35° 사이의 각도(α)로 반경 방향 내측으로 각이진 제 2 하류 세그먼트(200)를 포함한다. 이러한 고도의 원추형 배럴 세그먼트(200)는 팬 밴드(144) 주위에서 누출 유동을 지연시키는 작업을 수행하는데 필요한 최소량으로 누출 고정자(132)가 차지하는 체적을 감소시킨다. 이러한 것은 차량의 재료 비용 및 패키지 체적을 추가로 감소시킨다. 또한, 도 5b 및 도 6은 고정자 받침대(180)의 반경 방향 외측면(204)이 어떻게 원추형 세그먼트(200)에서 반경 방향 외측면(192)과 대체로 정렬되고 상기 반경 방향 외측면과 대체로 동일한 경사를 가지는지를 도시한다. 이러한 외측면(204)은 제 1 세그먼트(196)와 15° 내지 35°의 각도를 또한 형성할 수 있다. 이러한 것은 다시 셔라우드(104)의 개선된 강성 및 패키지 체적을 촉진한다.
도시된 디자인에 대한 특정 변경은 본 발명으로부터 벗어남이 없이 만들어질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 출구 벨의 형상은 부분 타원의 형상이 아니고, 출구 벨의 단면이 축 방향 공기 유동 방향에서 보다 작은 전체 길이 및 반경 방향으로 보다 큰 전체 길이를 가지는 다른 형태를 취할 수 있다. 대체로 경계층이 성장함에 따라서 곡률이 작아지기 때문에 부분 타원 기하학적 형상이 유동을 외측으로 선회시키기 위해 대체로 양호한 좋은 배열이지만, 다른 기하학적 형태도 또한 유익할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같은 타원형의 경우에, 또는 다른 형태의 경우에, 도 5b는 전술한 이점을 제공하는 관계를 도시한다. 특히, 출구 벨(128)의 전체 깊이("a")는 고정자 받침대(180)들의 팁으로부터 출구 벨(128)의 바닥까지의 깊이("b")의 1/2보다 작다. 또한, 고정자 받침대는 삼각형 받침대로서 도시되었지만, 다른 비삼각형 형상이 사용될 수 있는 한편 받침대로부터 출구 벨 및 누출 고정자들로 하중을 전달하는 동일한 기능을 여전히 수행한다.
셔라우드(104)와 종래 기술의 셔라우드 디자인의 분석적 비교는 200 N의 힘의 인가, 모든 선행 기술의 디자인와 비교하여 감소된 축 방향 굴절(증가된 강성으로 인한), 종래 기술의 디자인 중 하나를 제외한 모든 것에 대해 감소된 체적, 및 종래 기술의 디자인 중 하나를 제외한 모든 것에 대해 감소된 전체 질량을 나타내었다.
본 발명의 다양한 특징 및 이점은 다음의 청구항에 기재된다.

Claims (20)

  1. 축류 팬을 위한 팬 셔라우드로서,
    모터 마운트;
    상기 셔라우드의 반경 방향 외측 부분에 상기 모터 마운트를 결합하는 복수의 모터 고정자;
    상기 셔라우드의 상기 반경 방향 외측 부분으로부터 이격되게 축 방향으로 연장되는 환형 배럴로서, 원통형 세그먼트, 및 상기 원통형 세그먼트의 하류에 있는 원추형 세그먼트를 포함하며, 상기 원추형 세그먼트는 상기 원통형 세그먼트로부터 반경 방향 내측으로 15°내지 35°의 각도로 각이지는, 상기 환형 배럴; 및
    상기 원추형 세그먼트와 환형 출구 벨 사이에 천이부를 한정하는 꼭지점에서 상기 환형 배럴의 상기 원추형 세그먼트에 결합되는 상기 환형 출구 벨로서, 상기 출구 벨과 배럴은 상기 출구 벨과 배럴 내의 공기 유동의 접선 성분을 분쇄하거나 또는 감소시키기 위하여 복수의 원주 방향으로 이격된 누출 고정자를 그 안에 수용하는, 상기 환형 출구 벨을 포함하며;
    상기 복수의 모터 고정자의 각각은 상기 출구 벨의 반경 방향 내측면으로부터 고정자 받침대 팁까지 연장되는 고정자 받침대에 의해 상기 출구 벨에 결합되고, 상기 출구 벨의 단부 표면으로부터 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 상기 꼭지점까지 측정된 상기 출구 벨의 깊이(a)는 상기 출구 벨의 단부 표면으로부터 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 상기 고정자 팁까지 측정된 깊이(b)의 절반보다 작은, 팬 셔라우드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출구 벨의 반경 방향 내측면은 타원의 일부를 한정하는, 팬 셔라우드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고정자 받침대들은 대체로 삼각형 형상인, 팬 셔라우드.
  4. 제3항에 있어서, 각각의 고정자 받침대는 상기 원통형 세그먼트와 15°내지 35°의 각도를 형성하는 반경 방향 외측면을 포함하는, 팬 셔라우드.
  5. 제2항에 있어서, 상기 출구 벨의 반경 방향 내측면은 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향에 평행하게 연장되는 단축을 가지는 타원의 일부를 한정하는, 팬 셔라우드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 출구 벨의 깊이(a)는 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향에 법선인 반경 방향으로 측정된 상기 출구 벨의 단면 길이보다 짧은, 팬 셔라우드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고정자 받침대들은 대체로 삼각형 형상인, 팬 셔라우드.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 고정자 받침대는 상기 원통형 세그먼트와 15° 내지 35°의 각도를 형성하는 반경 방향 외측면을 포함하는, 팬 셔라우드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 고정자 받침대들은 대체로 삼각형 형상인, 팬 셔라우드.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 고정자 받침대는 상기 원통형 세그먼트와 15° 내지 35°의 각도를 형성하는 반경 방향 외측면을 포함하는, 팬 셔라우드.
  11. 축류 팬 조립체로서,
    허브;
    상기 허브로부터 외측으로 연장하는 복수의 블레이드; 및
    상기 복수의 블레이드의 팁 부분들을 서로 연결하는 밴드로서, 반경 방향 내측면, 반경 방향 외측면, 및 상기 반경 방향 내측면 및 상기 반경 방향 외측면에 인접하여 그 사이에서 연장되는 단부 표면을 가지는, 상기 밴드를 포함하는 축류 팬;
    상기 축류 팬에 구동적으로 연결되는 모터; 및
    팬 셔라우드를 포함하며; 상기 팬 셔라우드는,
    상기 모터를 지지하는 모터 마운트;
    상기 셔라우드의 반경 방향 외측 부분에 상기 모터 마운트를 결합하는 복수의 모터 고정자;
    상기 셔라우드의 상기 반경 방향 외측 부분으로부터 이격되게 축 방향으로 연장되는 환형 배럴로서, 원통형 세그먼트, 및 상기 원통형 세그먼트의 하류에 있는 원추형 세그먼트를 포함하며, 상기 원추형 세그먼트는 상기 원통형 세그먼트로부터 반경 방향 내측으로 15°내지 35°의 각도로 각이지는, 상기 환형 배럴; 및
    상기 원추형 세그먼트와 환형 출구 벨 사이에 천이부를 한정하는 꼭지점에서 상기 환형 배럴의 상기 원추형 세그먼트에 결합되는 상기 환형 출구 벨로서, 상기 출구 벨과 배럴은 상기 출구 벨과 배럴 내의 공기 유동의 접선 성분을 분쇄하거나 또는 감소시키기 위하여 복수의 원주 방향으로 이격된 누출 고정자를 그 안에 수용하는, 상기 환형 출구 벨을 포함하며;
    상기 복수의 모터 고정자의 각각은 상기 출구 벨의 반경 방향 내측면으로부터 고정자 받침대 팁까지 연장되는 고정자 받침대에 의해 상기 출구 벨에 결합되고, 상기 출구 벨의 단부 표면으로부터 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 상기 꼭지점까지 측정된 상기 출구 벨의 깊이(a)는 상기 출구 벨의 단부 표면으로부터 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향으로 상기 고정자 팁까지 측정된 깊이(b)의 절반보다 작고,
    축 방향 갭(G1)이 상기 밴드의 단부 표면과 상기 출구 벨의 단부 표면 사이에 제공되고, 상기 밴드의 단부 표면과 상기 출구 벨의 단부 표면은 반경 방향으로 정렬되는, 축류 팬 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 출구 벨의 상기 반경 방향 내측면은 타원의 일부를 한정하는, 축류 팬 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 고정자 받침대들은 대체로 삼각형 형상인, 축류 팬 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 각각의 고정자 받침대는 상기 원통형 세그먼트와 15°내지 35°의 각도를 형성하는 반경 방향 외측면을 포함하는, 축류 팬 조립체.
  15. 제12항에 있어서, 상기 출구 벨의 상기 반경 방향 내측면은 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향에 평행하게 연장되는 단축을 가지는 타원의 일부를 한정하는, 축류 팬 조립체.
  16. 제11항에 있어서, 상기 출구 벨의 깊이(a)는 상기 팬 셔라우드를 통한 축 방향 공기 유동의 방향에 법선인 반경 방향으로 측정된 상기 출구 벨의 단면 길이보다 작은, 축류 팬 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 고정자 받침대들은 대체로 삼각형 형상인, 축류 팬 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 각각의 고정자 받침대는 상기 원통형 세그먼트와 15°내지 35°의 각도를 형성하는 반경 방향 외측면을 포함하는, 축류 팬 조립체.
  19. 제11항에 있어서, 상기 고정자 받침대들은 대체로 삼각형 형상인, 축류 팬 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 고정자 받침대는 상기 원통형 세그먼트와 15°내지 35°의 각도를 형성하는 반경 방향 외측면을 포함하는, 축류 팬 조립체.
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