RU2731486C1 - Blower casing with additional air channels - Google Patents

Blower casing with additional air channels Download PDF

Info

Publication number
RU2731486C1
RU2731486C1 RU2019131206A RU2019131206A RU2731486C1 RU 2731486 C1 RU2731486 C1 RU 2731486C1 RU 2019131206 A RU2019131206 A RU 2019131206A RU 2019131206 A RU2019131206 A RU 2019131206A RU 2731486 C1 RU2731486 C1 RU 2731486C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fan
casing
channels
ring
channel
Prior art date
Application number
RU2019131206A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Павлович Петров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курганский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курганский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курганский государственный университет"
Priority to RU2019131206A priority Critical patent/RU2731486C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2731486C1 publication Critical patent/RU2731486C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to automotive industry, particularly, to passenger cars. Task: improvement of passenger car operational characteristics due to modification of fan casing design. Summary: on the casing rear wall four air channels are made, which are wedge-shaped coming out of casing angles. Lateral sides of the channels are tangent to the outlet hole of the casing. In the longitudinal projection, the channel is also wedge-shaped. There is a hole at the outlet of the channel in the ring. In the opening of the hole there are five plate-shaped deflectors directed at an angle tangentially in the opposite direction to rotation of the fan. Positive effect: simple design solution significantly increases efficiency of using incident air flow, thus reducing power consumption for air supply for engine cooling system of passenger car.
EFFECT: all measures do not lead to increase in overall dimensions of fan installation and its weight.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к легковым автомобилям.The invention relates to transport engineering, in particular to passenger cars.

Для обеспечения работы двигателя легкового автомобиля в тяжелых дорожных условиях при движении с малой скоростью применяется вентилятор, который при включении обдувает радиатор системы охлаждения. Для увеличения КПД вентилятор используется с кожухом (Жидкостное охлаждение автомобильных двигателей / A.M. Кригер, М.Е. Дискин, А.Л. Новеннй- ков, В.И. Пикус. - М.: Машиностроение, 1985. - 176с.). Из существующего уровня техники конструкции вентиляторной установки (фиг. 1 и фиг.2) представляет собой электровентилятор 1 и кожух вентилятора 2. Кожух — это прямоугольный короб с открытой передней частью, направленной к радиатору и охватывавшая его сердцевину по периметру. На задней стенке имеется отверстие, охваченное кольцом 3, в проеме этого отверстия располагается вентилятор (фиг. 2).To ensure the operation of the engine of a passenger car in difficult road conditions when driving at low speed, a fan is used, which, when turned on, blows the radiator of the cooling system. To increase the efficiency, the fan is used with a casing (Liquid cooling of automobile engines / A.M. Krieger, ME Diskin, AL Novennykov, VI Pikus. - M .: Mashinostroenie, 1985. - 176p.). From the state of the art, the design of the fan installation (Fig. 1 and Fig. 2) is an electric fan 1 and a fan casing 2. The casing is a rectangular box with an open front part directed towards the radiator and enclosing its core along the perimeter. On the back wall there is a hole surrounded by a ring 3, in the opening of this hole there is a fan (Fig. 2).

КПД вентилятора увеличивается потому, что за кожухом создается разряжение, которое распространяется по всей поверхности сердцевины радиатора. Благодаря этому воздух всасывается через удаленные от центра участки фронтальной поверхности радиатора. В легковых автомобилях большая часть охлаждающего воздуха поступает за счет использования набегающего потока воздуха при их движении. Кожух вентилятора в этом смысле в значительной степени ухудшает использование набегающего потока воздуха. Резкое сужение потока в отверстии кожуха создает большое сопротивление для прохода воздуха и в некоторых случаях эту потерю приходится возмещать включением вентилятора. Какие-либо мероприятия, направленные на улучшение использование набегающего потока воздуха, как правило, приводят к снижению эффективности вентилятора. Две эти функции, работа вентилятора и использование набегающего потока, практически всегда имеют взаимно противоположное влияние. Существует еще одна проблема снижающая эффективность системы охлаждения — это неравномерное распределение скорости охлаждающего воздуха по фронтальной поверхности радиатора. Вследствие того, что кожух вентилятора имеет резкое сужение, воздушный поток вынужден преодолевать большое сопротивление через участки радиатора удаленных от выходного отверстия в кожухе. Особенно большие проблемы возникают на участках радиатора по углам кожуха, скорость воздуха здесь в разы ниже, чем по центру.The efficiency of the fan is increased because a vacuum is created behind the casing, which spreads over the entire surface of the radiator core. As a result, air is drawn in through the distant sections of the radiator front surface. In passenger cars, most of the cooling air comes from the use of the incoming air flow during their movement. The fan casing in this sense significantly impairs the use of the ram air flow. The sharp restriction of the flow in the opening of the casing creates a large resistance for the passage of air and in some cases this loss must be compensated for by turning on the fan. Any measures aimed at improving the use of the incoming air flow, as a rule, lead to a decrease in the efficiency of the fan. These two functions, fan operation and ram flow, almost always have a mutually opposite effect. There is another problem that reduces the efficiency of the cooling system - this is the uneven distribution of the speed of the cooling air over the front surface of the radiator. Due to the fact that the fan casing has a sharp narrowing, the air flow is forced to overcome a large resistance through the sections of the radiator remote from the outlet in the casing. Especially big problems arise in the areas of the radiator at the corners of the casing, the air speed here is several times lower than in the center.

Кольцо на кожухе выполняет важную функцию, оно препятствует циркуляции воздушного потока на концах лопастей вентилятора обратно под кожух. Эту же функцию выполняет кольцо на концах лопастей 4, вместе они образуют лабиринтное уплотнение между кожухом и вентилятором.The ring on the shroud has an important function as it prevents the airflow at the ends of the fan blades from circulating back under the shroud. The same function is performed by the ring at the ends of the blades 4, together they form a labyrinth seal between the casing and the fan.

Условия применения вентиляторных установок на легковых автомобилях в значительной мере осложнена, реализовать оптимальную геометрию и форму в этих условиях проблематичная задача. Дело в том, что подкапотное пространство легкового автомобиля критически ограничено. Эти обстоятельства в значительной мере снижают эффективность применения вентилятора и снижают возможность использования набегающего потока воздуха, это в существенной мере снижает эффективность системы охлаждения двигателя и в результате приходится затрачивать больше энергии для подачи охлаждающего воздуха.The conditions for the use of fan units in passenger cars are significantly complicated; it is a problematic task to realize the optimal geometry and shape under these conditions. The fact is that the engine compartment of a passenger car is critically limited. These circumstances significantly reduce the efficiency of the fan and reduce the possibility of using the ram air flow, this significantly reduces the efficiency of the engine cooling system and, as a result, more energy has to be spent for supplying cooling air.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в увеличении эффективности вентиляторной установки системы охлаждения двигателя легкового автомобиля, рационального использования набегающего потока воздуха при движении автомобиля.The problem to be solved by the claimed invention is to increase the efficiency of the fan installation of the car engine cooling system, rational use of the incoming air flow when the car is moving.

Поставленная задача решается за счет изменения конструкции кожуха вентилятора.The task is solved by changing the design of the fan casing.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что за основу взят вентиляторная установка легкового автомобиля существующего уровня техники (фиг. 1 и 2), которая состоит из вентилятора 1 и кожуха 2. Кольцо на кожухе 3 цельное и задняя стенка ровная. В изобретении предлагается изменить конструкцию кожуха вентилятора. На кожухе вентилятора в отличии от прототипа на задней стенке выполнены четыре воздушных канала (фиг. 3 и 4, поз. 4). Во фронтальной проекции каналы имеют клиновидную форму, причем каналы расширяются от угла кожуха к кольцу 3. Боковые стороны каналов выполнены по дуге, задавая каналу направление по касательной к выходному отверстию кожуха, по отношению к направлению вращения вентилятора (направление вращения вентилятора против часовой стрелки (фиг. 3)). В продольной проекции (фиг. 5) канал 4 также имеет клиновидную форму и расширяется от угла кожуха к кольцу. На выходе из канала, там, где он контактирует с кольцом, в кольце сделано отверстие (фиг. 5 и 6, поз. 6) по форме соответствующей проекции канала. В проеме отверстия размещаются пять пластинчатых дефлекторов, направленных под углом по касательной в противоположном направлении к вращению вентилятора. Вдоль потока воздуха отверстия расположены за кольцом вентилятора в открытой зоне (фиг. 6, поз. 6).The essence of the proposed device lies in the fact that the basis is taken the fan installation of a passenger car of the existing prior art (Fig. 1 and 2), which consists of a fan 1 and a casing 2. The ring on the casing 3 is one-piece and the rear wall is even. The invention proposes to change the design of the fan casing. On the fan casing, in contrast to the prototype, four air channels are made on the rear wall (Figs. 3 and 4, pos. 4). In the frontal projection, the channels have a wedge-shaped shape, and the channels expand from the corner of the casing to the ring 3. The lateral sides of the channels are made in an arc, setting the direction of the channel tangentially to the outlet of the casing, with respect to the direction of rotation of the fan (direction of rotation of the fan counterclockwise (Fig. . 3)). In longitudinal projection (Fig. 5), the channel 4 is also wedge-shaped and expands from the corner of the casing to the ring. At the outlet of the channel, where it contacts the ring, a hole is made in the ring (Figs. 5 and 6, pos. 6) in the shape of the corresponding channel projection. Five plate deflectors are located in the opening opening, directed at an angle tangentially in the opposite direction to the fan rotation. Along the air flow, the holes are located behind the fan ring in the open area (Fig. 6, item 6).

На фиг. 1 изображена вентиляторная установка легкового автомобиля существующего уровня техники. Вид из моторного отсека, т.е. видна задняя стенка кожуха вентилятора.FIG. 1 shows a prior art passenger car fan assembly. View from the engine compartment, i.e. the rear wall of the fan casing is visible.

На фиг. 2 изображен фрагмент сечения в вертикальной продольной плоскости вентиляторной установки существующего уровня техники. Поток воздуха идет справа налево, справа передняя часть, слева задняя.FIG. 2 shows a fragment of a section in the vertical longitudinal plane of a fan installation of the prior art. The air flow goes from right to left, right front, left back.

На фиг. 3 изображена вентиляторная установка с заявляемым кожухом вентилятора. Вид из моторного отсека, т.е. видна задняя стенка кожуха вентилятора.FIG. 3 shows a fan installation with the claimed fan casing. View from the engine compartment, i.e. the rear wall of the fan casing is visible.

На фиг. 4 изображена вентиляторная установка с заявляемым кожухом вентилятора. Вид со стороны радиатора, т.е. видна передняя стенка кожуха вентилятора.FIG. 4 shows a fan installation with the claimed fan casing. View from the radiator side, i.e. the front wall of the fan casing is visible.

На фиг. 5 изображен фрагмент диагонального сечения вдоль оси воздушного канала заявляемой вентиляторной установки. Передняя стенка кожуха сверху.FIG. 5 shows a fragment of a diagonal section along the axis of the air channel of the inventive fan installation. The front wall of the casing is from above.

На фиг. 6 изображен фрагмент сечения в вертикальной продольной плоскости заявляемой вентиляторной установки. Поток воздуха идет слева направо.FIG. 6 shows a fragment of a section in the vertical longitudinal plane of the inventive fan installation. The air flow goes from left to right.

Конструкция работает следующим образом. При создании данной конструкции требовалось решить две задачи, необходимо увеличить эффективность использования набегающего потока воздуха при движении автомобиля и при этом вентиляторная установка не должна снизить эффективность при использовании вентилятора. Этот компромисс достигается несколькими решениями. Для того, чтобы увеличить эффективность использования набегающего потока воздуха на задней стенке кожуха выполнены каналы 4. Каналы предназначены для того, чтобы уменьшить сопротивление для прохода воздуха с наиболее удаленных участков радиатора. Для снижения сопротивления самих каналов они имеют клиновидную форму в двух плоскостях. Важное значение имеет выпуск воздуха из этих каналов, выпуск должен быть организован так, чтобы через эти каналы не было «подсасывания» воздуха из подкапотного пространства при работе вентилятора. Иначе будет возникать циркуляция воздуха, что приведет к снижению эффективности вентилятора. Для решения этой проблемы выходные отверстия должны быть размешены в кольце кожуха 3. При этом выход набегающего воздуха осуществляется в открытую зону за вентилятором, таким образом осуществляется «обход» вентилятора, и он не вносит дополнительного сопротивления этому потоку. Для того, чтобы исключить рециркуляцию воздуха реализуется еще одна мера, это искривленная форма оси канала и направление этой оси под определенным углом. Эти меры препятствуют захвату потока воздуха при вращении вентилятора, поскольку канал направлен в противоположную сторону закручивающемуся потоку. Главную роль против захвата закрученного потока играют дефлекторы 5, направленные под обратным углом к потоку, которые отсекают вовлечение воздуха в рециркуляцию. Для правильного решения этой проблемы необходимо найти точный баланс между размерами выпускных отверстии 6 каналов и остальными атрибутами. Если дальше увеличивать размеры отверстий 6, то естественно эффективность использования набегающего потока будет расти, но при этом эффективность вентилятора может падать, что недопустимо. Как показали исследования все перечисленные меры позволяют повысить поступление набегающего потока воздуха на 2%. За счет того, что каналы расположены диагонально увеличилась скорость воздуха через радиатор по углам кожуха, вследствие этого равномерность поля скоростей воздуха по фронтальной поверхности радиатора улучшилась на 1%. При работе вентилятора циркуляция потока воздуха отсутствовала.The design works as follows. When creating this design, it was required to solve two problems, it is necessary to increase the efficiency of using the incoming air flow when the car is moving, and at the same time the fan installation should not reduce the efficiency when using the fan. This trade-off is achieved by several solutions. In order to increase the efficiency of the use of the incoming air flow, channels 4 are made on the rear wall of the casing. The channels are designed to reduce the resistance for air passage from the most distant parts of the radiator. To reduce the resistance of the channels themselves, they are wedge-shaped in two planes. The release of air from these channels is of great importance, the release should be organized so that through these channels there is no "suction" of air from the engine compartment when the fan is running. Otherwise, air circulation will occur, which will reduce the efficiency of the fan. To solve this problem, the outlets should be placed in the ring of the casing 3. In this case, the incoming air is released into an open area behind the fan, thus the fan is “bypassed” and does not introduce additional resistance to this flow. In order to exclude air recirculation, another measure is implemented, this is the curved shape of the channel axis and the direction of this axis at a certain angle. These measures prevent the entrapment of the air flow during the rotation of the fan, since the duct is directed in the opposite direction to the swirling flow. The main role against the capture of the swirling flow is played by deflectors 5 directed at an opposite angle to the flow, which cut off the entrainment of air into the recirculation. To properly address this problem, it is necessary to find an accurate balance between the size of the outlet of the 6 channels and the rest of the attributes. If we further increase the size of the holes 6, then naturally the efficiency of using the incoming flow will increase, but the efficiency of the fan may decrease, which is unacceptable. As studies have shown, all of the above measures can increase the incoming air flow by 2%. Due to the fact that the channels are located diagonally, the air velocity through the radiator at the corners of the casing has increased, as a result of which the uniformity of the air velocity field along the front surface of the radiator has improved by 1%. There was no air circulation during fan operation.

«Выштамповкой» на кожухе для организации воздушных каналов одновременно могут выполнять дополнительную функцию, использоваться как ребра жесткости стенок кожуха.By "stamping" on the casing to organize air channels, they can simultaneously perform an additional function, be used as stiffening ribs of the casing walls.

Простое конструктивное решение позволяет заметно повысить эффективность использования набегающего потока воздуха, таким образом снизить затраты мощности для подачи воздуха для системы охлаждения двигателя легкового автомобиля, а значит уменьшить расход топлива и выброс вредных веществ в атмосферу. Все мероприятия не приводят к увеличению габаритных размеров вентиляторной установки и ее массы.A simple design solution allows to significantly increase the efficiency of the use of the incoming air flow, thus reducing the power consumption for supplying air to the engine cooling system of a passenger car, which means reducing fuel consumption and emission of harmful substances into the atmosphere. All measures do not lead to an increase in the overall dimensions of the fan unit and its weight.

Claims (1)

Вентиляторная установка для охлаждения двигателя автомобиля, содержащая вентилятор, кожух, состоящий из кольца, передней и задней стенки, отличающаяся тем, что на задней стенке кожуха выполнены четыре воздушных канала, во фронтальной проекции каналы имеют клиновидную форму, причем каналы расширяются от угла кожуха к кольцу, боковые стороны каналов выполнены по дуге, задавая каналу направление по касательной к выходному отверстию кожуха, по отношению к направлению вращения вентилятора, в продольной проекции канал также имеет клиновидную форму и расширяется от угла кожуха к кольцу, на выходе из канала, там, где он контактирует с кольцом, в кольце сделано отверстие по форме соответствующей проекции канала, в проеме отверстия размещаются пять пластинчатых дефлекторов, направленных под углом по касательной в противоположном направлении к вращению вентилятора, вдоль потока воздуха отверстия расположены за кольцом вентилятора в открытой зоне.A fan installation for cooling a car engine, containing a fan, a casing consisting of a ring, a front and a rear wall, characterized in that four air channels are made on the rear wall of the casing, in the frontal projection the channels are wedge-shaped, and the channels expand from the corner of the casing to the ring , the lateral sides of the channels are made along an arc, giving the channel a direction tangential to the outlet of the casing with respect to the direction of rotation of the fan, in the longitudinal projection the channel also has a wedge-shaped shape and expands from the corner of the casing to the ring, at the outlet of the channel, where it is contacts the ring, a hole is made in the ring in the shape of the corresponding channel projection, five plate deflectors are placed in the hole opening, directed at an angle tangentially in the opposite direction to the fan rotation, along the air flow, the holes are located behind the fan ring in the open area.
RU2019131206A 2019-10-01 2019-10-01 Blower casing with additional air channels RU2731486C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131206A RU2731486C1 (en) 2019-10-01 2019-10-01 Blower casing with additional air channels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131206A RU2731486C1 (en) 2019-10-01 2019-10-01 Blower casing with additional air channels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731486C1 true RU2731486C1 (en) 2020-09-03

Family

ID=72421783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019131206A RU2731486C1 (en) 2019-10-01 2019-10-01 Blower casing with additional air channels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731486C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208760U1 (en) * 2021-09-02 2022-01-12 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" FAN HOOD

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6070650A (en) * 1996-11-29 2000-06-06 Denso Corporation Vehicular air conditioning system
RU167897U1 (en) * 2016-03-24 2017-01-11 Александр Васильевич Марунин COOLING SYSTEM WITH TUBE RODIATOR
RU2621585C2 (en) * 2012-04-26 2017-06-06 Сдмо Индастриз Cooling axial fan with axipetal guide blades of the stator
RU2629974C2 (en) * 2012-10-09 2017-09-05 Бсх Хаусгерете Гмбх Fan unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6070650A (en) * 1996-11-29 2000-06-06 Denso Corporation Vehicular air conditioning system
RU2621585C2 (en) * 2012-04-26 2017-06-06 Сдмо Индастриз Cooling axial fan with axipetal guide blades of the stator
RU2629974C2 (en) * 2012-10-09 2017-09-05 Бсх Хаусгерете Гмбх Fan unit
RU167897U1 (en) * 2016-03-24 2017-01-11 Александр Васильевич Марунин COOLING SYSTEM WITH TUBE RODIATOR

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208760U1 (en) * 2021-09-02 2022-01-12 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" FAN HOOD

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2014320631B2 (en) Cooling and exhaust system for a cooking oven
JP2018144733A (en) Vehicle duct structure
EP2778430B1 (en) External cooling unit of vehicular air-conditioning device
RU2731486C1 (en) Blower casing with additional air channels
EP2517909B1 (en) An air curtain, and a vehicle provided with such an air curtain
CN106593952A (en) Axial-flow fan blade, fan with same, and air conditioner outdoor unit
CN102756643A (en) Cooling system for electric vehicle and cooling method for electrical component
CN112930443B (en) Fan arrangement for a motor vehicle
WO2022247281A1 (en) Charging post
KR101946474B1 (en) Compact heat exchanger-blower unit for motor vehicles
CN204283598U (en) Ventilation heat abstractor and vehicle
US20210123611A1 (en) Diffuser, diffuser assembly, and air conditioner having the same
JP6258927B2 (en) Air supply device
US20120112586A1 (en) Motor shield for the drainage device of a cooling or air-conditioning system
GB2562263A (en) Bellmouth for jetfan
AU2017410135A1 (en) Propeller fan and outdoor unit for air-conditioning apparatus
CN108626148B (en) Fan and roof machine
JP6155475B2 (en) Cooling structure of vehicle engine room
CN210404946U (en) Range extender and controller heat dissipation device
US20170108277A1 (en) Air-Cooled Heat Exchange System
JPH0558897U (en) Air conditioner blower
JP2001012780A (en) Tunnel ventilation fan
KR102629657B1 (en) Automotive heat exchanger module
JP2014134364A (en) Blower module and air conditioner outdoor unit
CN110087436B (en) Heat dissipation electric cabinet