專利名稱：軸流式風(fēng)扇罩的導(dǎo)向葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸流式風(fēng)扇罩(shroud)的導(dǎo)向葉片，該導(dǎo)向葉片用于沿軸向引導(dǎo)由軸流式風(fēng)扇吹來的空氣，更具體地，本發(fā)明涉及這樣一種導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)，其能夠防止由發(fā)動(dòng)機(jī)室產(chǎn)生的高溫?zé)嵯蚝罅鞯嚼淠鳌?br> 背景技術(shù)：
軸流式風(fēng)扇是一種用于使得多個(gè)徑向布置的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)以沿軸向吹動(dòng)空氣的裝置，并且包括一罩，該罩用于直接向后引導(dǎo)由該軸流式風(fēng)扇吹進(jìn)來的空氣。
軸流式風(fēng)扇用于室內(nèi)通風(fēng)或?qū)⒖諝夤?yīng)給氣冷式熱交換器(例如，車輛的散熱器或冷凝器)，以促進(jìn)其熱消散。
同時(shí)，所述罩包括多個(gè)條形且固定的導(dǎo)向葉片，這些導(dǎo)向葉片從軸流式風(fēng)扇的中心軸線沿徑向布置，以提高軸流式風(fēng)扇的吹風(fēng)效率。導(dǎo)向葉片將從軸流式風(fēng)扇葉片吹來的空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓能以升高靜壓，從而提高軸向吹風(fēng)效率(blowing efficiency)。
下面將更詳細(xì)地描述軸流式風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)。
圖1表示在傳統(tǒng)的車輛用冷凝器中采用的軸流式罩組件的后視圖。
如圖1所示，軸流式風(fēng)扇100包括環(huán)形風(fēng)扇轂220，其連接到電機(jī)200的驅(qū)動(dòng)軸210上；以及多個(gè)葉片120，它們圍繞風(fēng)扇轂220布置且與其成一體。考慮到吹風(fēng)效率，該軸流式風(fēng)扇100通常安裝在冷凝器的后部中。當(dāng)然，在發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)熱交換器的后部中沒有足夠的安裝空間的情況下，該軸流式風(fēng)扇100可采取安裝在冷凝器的前方的推進(jìn)式。
在軸流式風(fēng)扇100中，電機(jī)200使冷凝器后部中的葉片120轉(zhuǎn)動(dòng)，以將空氣從熱交換器的前部經(jīng)過該熱交換器吹進(jìn)，從而向后引導(dǎo)空氣，由此由軸流式風(fēng)扇100吹進(jìn)來的空氣帶走熱冷凝器的熱以使得冷凝器冷卻。軸流式風(fēng)扇100通常由合成樹脂制成并一體模制，從而使風(fēng)扇轂220和葉片120形成為一體。
罩300用于相對(duì)于熱交換器固定包括電機(jī)200的軸流式風(fēng)扇100，并且直接向后引導(dǎo)由軸流式風(fēng)扇100吹進(jìn)來的空氣。罩300包括大致矩形的殼體310、設(shè)置在殼體310中部處的電機(jī)支撐環(huán)320、以及大致呈徑向布置以相對(duì)于殼體310支撐電機(jī)支撐環(huán)320的多個(gè)導(dǎo)向葉片330。
罩300的導(dǎo)向葉片330連接到電機(jī)支撐環(huán)320上，并且如圖1所示，導(dǎo)向葉片330沿著軸流式風(fēng)扇100的轉(zhuǎn)動(dòng)方向傾斜，以形成具有預(yù)定面積的氣流引導(dǎo)面332，以便沿著軸向改變吹來的空氣，從而增加軸向吹來的空氣量。
即，導(dǎo)向葉片330從電機(jī)支撐環(huán)320的外周朝向殼體310筆直延伸，并且如圖2(為單個(gè)導(dǎo)向葉片330的示意性平面圖)所示，以相對(duì)于軸向的預(yù)定角度θt傾斜，從而形成在導(dǎo)向葉片330的后面中的氣流引導(dǎo)面332可直接改變空氣的流動(dòng)方向。如在剖視圖中所示，該單個(gè)導(dǎo)向葉片330包括用于引入空氣的前緣331、用于將空氣排放到外部的后緣333以及連接前緣331和后緣333的氣流引導(dǎo)面332。
氣流引導(dǎo)面332將空氣的轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量轉(zhuǎn)換到軸向以增加空氣的軸向速度，從而提高軸流式風(fēng)扇100的吹風(fēng)效率。即，因?yàn)橛奢S流式風(fēng)扇100吹來的空氣不僅具有軸向速度分量Uz，而且還具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸向速度分量Uth，所以如果不處理轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth，則轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth會(huì)降低吹風(fēng)效率。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth被轉(zhuǎn)換到軸向以增強(qiáng)軸向吹風(fēng)速度，從而提高軸流式風(fēng)機(jī)100的吹風(fēng)效率。
下面將參照?qǐng)D2更詳細(xì)地描述各導(dǎo)向葉片的氣流引導(dǎo)面332的操作。由于在與旋轉(zhuǎn)中心間隔開任意距離處的流場(chǎng)中的空氣顆粒通過葉片120相對(duì)于軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)力而具有軸向速度分量Uz和轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth，因此空氣顆粒沿一方向被吹向?qū)蛉~片330的前緣331，該方向相對(duì)于實(shí)際上與軸向平行的軸線A.L朝著轉(zhuǎn)動(dòng)方向傾斜特定角度θT。對(duì)于實(shí)際的吹風(fēng)方向，考慮到沿著寬度方向的截面，導(dǎo)向葉片330的氣流引導(dǎo)面332被設(shè)計(jì)成相對(duì)于軸線A.L朝著軸流式風(fēng)扇100的反向轉(zhuǎn)動(dòng)方向(即，空氣排放方向)以角度θt傾斜(θt≤θT)的曲線。這樣，氣流引導(dǎo)面332沿著軸向折射(refract)由軸流式風(fēng)扇100吹來的空氣，從而增加空氣的軸向速度。被吹來空氣的軸向速度的增加意味著吹風(fēng)效率的提高。結(jié)果，在導(dǎo)向葉片330的設(shè)計(jì)中，相對(duì)于軸向朝著反向轉(zhuǎn)動(dòng)方向傾斜的氣流引導(dǎo)面332用于提高軸流式風(fēng)扇的吹風(fēng)效率。
考慮到實(shí)際的吹風(fēng)速度，已經(jīng)在各方面對(duì)能夠通過改變導(dǎo)向葉片330的結(jié)構(gòu)來提高吹風(fēng)速度的幾種方法進(jìn)行了研究。
美國(guó)專利No.4,548,548公開了一發(fā)明，該發(fā)明基本上限制了導(dǎo)向葉片的氣流引導(dǎo)面相對(duì)于軸線的傾斜角，以進(jìn)一步提高吹風(fēng)效率。
即，在流場(chǎng)中沿徑向與旋轉(zhuǎn)中心間隔開距離r的點(diǎn)處，空氣顆粒的速度矢量由于軸流式風(fēng)扇的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)力而具有軸向速度分量A和轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量R。速度矢量Ao具有相對(duì)于軸線的傾斜角T＝Tan-1(R/A)。對(duì)于該傾斜角，導(dǎo)向葉片被布置成使其中心部分的法線相對(duì)于軸線以角度T/2傾斜，并且氣流引導(dǎo)面被彎曲成具有大致弧形的截面。這樣，氣流引導(dǎo)面在中部以傾斜角T/2引入吹來的空氣，然后將以傾斜角T/2吹來的空氣折射到軸向。結(jié)果，由軸流式風(fēng)扇吹來的空氣的軸向速度與被轉(zhuǎn)換到軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量R成比例地增加。即，導(dǎo)向葉片的氣流引導(dǎo)面使得由該軸流式風(fēng)扇吹來的空氣量與空氣顆粒的被轉(zhuǎn)換到軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量成比例地增加。
同時(shí)，由軸流式風(fēng)扇吹來的空氣除了具有軸向速度分量Uz和轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth之外，由于軸流式風(fēng)扇的離心力而還具有徑向速度分量Ur。在由本發(fā)明的發(fā)明人提交的美國(guó)專利No.6,398,492中公開了這樣一種方法，其將轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur轉(zhuǎn)換到軸向速度分量Uz以提高吹風(fēng)效率。
該發(fā)明的導(dǎo)向葉片相對(duì)于軸流式風(fēng)扇的中心軸線徑向布置，并且相對(duì)于一徑向線沿徑向彎曲，從而使前緣線與作為轉(zhuǎn)動(dòng)速度矢量Uth和徑向速度矢量Ur之和的橫向速度矢量Us垂直相交。另外，導(dǎo)向葉片的入射角與空氣流入角(即，引入到導(dǎo)向葉片的空氣的角度)Tan-1(Us/Uz)相同，并且導(dǎo)向葉片的投射角度相對(duì)于軸線以0°彎曲。
為了減少吹氣所需的功耗以及抑制在吹氣期間的噪音，如上所述的現(xiàn)有技術(shù)可通過提高軸向吹風(fēng)效率而能夠使用小功率電機(jī)。然而，由于導(dǎo)向葉片的投射角相對(duì)于軸線為0°，因此經(jīng)過軸流式風(fēng)扇的空氣被沿著風(fēng)扇的軸向朝著后部中的發(fā)動(dòng)機(jī)引導(dǎo)，以與發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞，從而由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高溫?zé)嵯蚝罅飨驘峤粨Q器(例如，冷凝器)，由此升高了熱交換器的制冷劑壓力，因而不利地降低了空調(diào)系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)本發(fā)明以解決在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，因此本發(fā)明的目的在于提供一種軸流式風(fēng)扇罩的導(dǎo)向葉片，該導(dǎo)向葉片將由軸流式風(fēng)扇吹來的空氣的轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量和徑向速度分量轉(zhuǎn)換到軸向，以沿著徑向和轉(zhuǎn)動(dòng)方向分散，從而提高沿軸向的吹風(fēng)效率，并防止由發(fā)動(dòng)機(jī)室產(chǎn)生的高溫?zé)嵯蚝罅鞯綗峤粨Q器(例如，冷凝器)，由此提高空調(diào)系統(tǒng)的性能。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)該目的的本發(fā)明的一方面，提供了一種軸流式風(fēng)扇罩的導(dǎo)向葉片，其包括前緣，用于引入由包括多個(gè)葉片的軸流式風(fēng)扇吹來的空氣；后緣，其從前緣向下游延伸；以及在前緣和后緣之間的氣流引導(dǎo)面，用于引導(dǎo)吹來的空氣，其中如果第一出口區(qū)域a被限定為從導(dǎo)向葉片的投射角Aout的總長(zhǎng)度R中的根部到達(dá)半徑r，并且第二出口區(qū)域b由剩余部分限定，則在所述第二出口區(qū)域b中相對(duì)于軸線的投射角Aout隨著接近頂端而增加。
優(yōu)選地，所述第二出口區(qū)域b具有相對(duì)于導(dǎo)向葉片35的總長(zhǎng)度R在大約0.4至1范圍內(nèi)的半徑比r/R，并且所述投射角Aout從0°到大約60°逐漸增加。
優(yōu)選地，如果第一入口區(qū)域A被限定為從導(dǎo)向葉片35的入射角Ain的總長(zhǎng)度R中的根部到達(dá)半徑r，并且第二入口區(qū)域B由剩余部分限定，則第二入口區(qū)域B具有相對(duì)于導(dǎo)向葉片35的總長(zhǎng)度R在大約0.4至1范圍內(nèi)的半徑比r/R，并且所述入射角Ain在第二入口區(qū)域B中逐漸增加到大約90°。
優(yōu)選地，所述氣流引導(dǎo)面38被如此彎曲，以使得所述入射角Ain與第一入口區(qū)域A中的空氣流入角Tan-1(Us/Uz)相同，并且所述投射角Aout相對(duì)于軸線為0°。


圖1是傳統(tǒng)的軸流式風(fēng)扇罩組件的后視圖；圖2是在傳統(tǒng)的軸流式風(fēng)扇罩組件中，在與中心軸線間隔開的一點(diǎn)處導(dǎo)向葉片的示意性平面剖視圖；圖3是本發(fā)明的軸流式風(fēng)扇罩組件的后視圖；圖4是圖3中的軸流式風(fēng)扇罩的側(cè)視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向葉片的放大視圖；圖6表示在與根據(jù)本發(fā)明的罩的中心軸線間隔開的點(diǎn)處的速度分量；圖7表示沿著與圖5的軸線A.L垂直的方向從后面看時(shí)導(dǎo)向葉片的氣流結(jié)構(gòu)；圖8是表示沿著圖5中的線I-I剖取的導(dǎo)向葉片的示意性平面剖視圖；圖9是表示沿著圖5中的線II-II剖取的導(dǎo)向葉片的示意性平面剖視圖；以及圖10是一曲線圖，用于將關(guān)于本發(fā)明的導(dǎo)向葉片半徑比r/R的入射角和投射角的設(shè)計(jì)因素與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)因素進(jìn)行比較。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
相同或相似的部件用與現(xiàn)有技術(shù)中相同或相似的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)其的重復(fù)描述。
圖3和圖4表示本發(fā)明的軸流式風(fēng)扇罩組件，其中軸流式風(fēng)扇10和罩30被裝配成一整體單元。
軸流式風(fēng)扇10包括環(huán)形風(fēng)扇轂11、和沿著該風(fēng)扇轂11的外周以預(yù)定間隔布置的多個(gè)葉片12。罩30包括電機(jī)支撐環(huán)32、導(dǎo)向葉片35和殼體31。
如圖4所示，軸流式風(fēng)扇10一體地設(shè)有風(fēng)扇帶(fan band)13，該風(fēng)扇帶與風(fēng)扇轂11同軸。風(fēng)扇帶13固定地連接各葉片12的端部，以抑制葉片12端部處的渦流，從而提高吹風(fēng)效率。軸流式風(fēng)扇10通常由合成樹脂制成為整體形式，但可選的是，其可以由輕質(zhì)鋁等模制而成。
同時(shí)，軸流式風(fēng)扇10的風(fēng)扇帶13的前端膨脹成喇叭口形，并且從罩30的殼體31的后端到上游延伸成U形構(gòu)造，從而形成空氣引入部分13a以包圍空氣引導(dǎo)部分31b的前端。
在罩30的殼體31中，其前部為矩形形狀以橫跨熱交換器的整個(gè)后部，并且周邊部分伸出預(yù)定高度以確保熱交換器后部之間的氣流空間。殼體31朝向下游減少，以形成環(huán)形通風(fēng)孔31a，并具有成形為喇叭口的側(cè)部，該側(cè)部朝向上游變寬而朝向下游減少。
電機(jī)支撐環(huán)32布置在殼體31的通風(fēng)孔31a的中央，從而使軸流式風(fēng)扇10與電機(jī)20固定在一起。電機(jī)支撐環(huán)32具有與軸流式風(fēng)扇10的風(fēng)扇轂11和電機(jī)20一樣的環(huán)形形狀。
如圖3所示，導(dǎo)向葉片35徑向布置在電機(jī)支撐環(huán)32和殼體31之間，以相對(duì)于殼體31將電機(jī)支撐環(huán)32固定地支撐在通風(fēng)孔31a的中央，并且將從軸流式風(fēng)扇10吹來的三維空氣引入到一維方向，從而提高軸流式風(fēng)扇10的吹風(fēng)效率并且抑制吹風(fēng)噪音。
圖5表示導(dǎo)向葉片35的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。每個(gè)導(dǎo)向葉片35都形成具有預(yù)定區(qū)域的弧形，該區(qū)域由布置在前端用于引入空氣的前緣37、從前緣37向下游延伸的氣流引導(dǎo)面38和布置在氣流引導(dǎo)面38后端的后緣39限定。由于該弧形彎曲且相對(duì)于軸向傾斜，因此由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣可被有效地折射并引入到氣流引導(dǎo)面38。
另外，本發(fā)明的各導(dǎo)向葉片35沿徑向彎曲，從而使軸流式風(fēng)扇10能夠有效地接收三維空氣并將其轉(zhuǎn)換到軸向。
同時(shí)，導(dǎo)向葉片35一體地設(shè)有輔助環(huán)36，該輔助環(huán)連接并支撐單個(gè)導(dǎo)向葉片35。每個(gè)導(dǎo)向葉片35都基于輔助環(huán)36而分成第一入口區(qū)域A、第一出口區(qū)域a、第二入口區(qū)域B和第二出口區(qū)域b。
在確定本發(fā)明的每個(gè)導(dǎo)向葉片35的結(jié)構(gòu)之前，將分析由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣的速度，作為用于確定該結(jié)構(gòu)的最重要的因素。
圖6表示在與中心間隔開的通風(fēng)孔31a中的點(diǎn)P處的空氣速度分量。由軸流式風(fēng)扇吹來的空氣由于軸流式風(fēng)扇10的離心力而以軸向速度分量Uz、轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur流動(dòng)。
由于由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣必定具有軸向速度分量Uz、轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur，因此在點(diǎn)P處吹來的空氣顆粒的實(shí)際速度矢量U變?yōu)檩S向速度分量Uz、轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur之和，如圖6所示。在空氣顆粒的速度矢量U中，作為轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur之和的橫向速度矢量Us，相對(duì)于與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行的軸線以特定角度θ傾斜，其中θ＝Tan-1(Us/Uz)。即，在點(diǎn)P處吹動(dòng)的空氣顆粒具有橫向速度分量Us，并因此偏向軸流式風(fēng)扇10的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和徑向。
對(duì)于上述吹來的空氣顆粒的實(shí)際速度矢量U，導(dǎo)向葉片35優(yōu)選地需要構(gòu)造成(1)朝向軸向引導(dǎo)作為轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur之和的橫向速度矢量Us，以提高軸流式風(fēng)扇10的吹風(fēng)效率，并且(2)當(dāng)空氣經(jīng)過導(dǎo)向葉片35時(shí)沿著轉(zhuǎn)動(dòng)方向和徑向分散空氣，以防止從發(fā)動(dòng)機(jī)室產(chǎn)生的高溫?zé)峄亓鞯綗峤粨Q器(例如，冷凝器)。
為了滿足上述要求，本發(fā)明按照如下方式來設(shè)計(jì)導(dǎo)向葉片35根據(jù)導(dǎo)向葉片35的半徑比r/R，接近轉(zhuǎn)動(dòng)軸心的部分沿橫向引導(dǎo)作為轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur之和的橫向速度矢量Us，以提高軸流式風(fēng)扇10的吹風(fēng)效率。在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)軸心的部分中，導(dǎo)向葉片35沿著轉(zhuǎn)動(dòng)方向和徑向分散空氣，以防止空氣碰撞發(fā)動(dòng)機(jī)及其引起的回流，從而提高空調(diào)系統(tǒng)的性能。
因此，優(yōu)選的是將導(dǎo)向葉片35分成兩部分，以實(shí)現(xiàn)滿足上述條件的導(dǎo)向葉片35。
另外，為了便于理解，當(dāng)切線與導(dǎo)向葉片35的前緣37和后緣39接觸時(shí)，將相對(duì)于軸線的相交角分別稱為入射角Ain和投射角Aout。
在第一入口區(qū)域A被限定為從導(dǎo)向葉片35的入射角Ain的總長(zhǎng)度R中的根部到達(dá)半徑r，并且第二入口區(qū)域B由剩余部分限定的情況下，優(yōu)選地從第二入口區(qū)域B相對(duì)于軸線的入射角Ain隨著接近頂端而增加。
在第一入口區(qū)域A中，作為半徑r相對(duì)于導(dǎo)向葉片35的總長(zhǎng)度R的比r/R優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于大約0到0.4。在第二入口區(qū)域B中，作為半徑r相對(duì)于導(dǎo)向葉片35的總長(zhǎng)度R的比r/R優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于大約0.4到1。
另外，在第一出口區(qū)域a被限定為從導(dǎo)向葉片35的投射角Aout的總長(zhǎng)度R中的根部到達(dá)半徑r，并且第二出口區(qū)域b由剩余部分限定的情況下，優(yōu)選地從第二出口區(qū)域b相對(duì)于軸線的投射角Aout隨著接近頂端而增加。
在第一出口區(qū)域a中，作為半徑r相對(duì)于導(dǎo)向葉片35的總長(zhǎng)度R的比r/R優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于大約0到0.4。在第二出口區(qū)域b中，作為半徑r相對(duì)于導(dǎo)向葉片35的總長(zhǎng)度R的比r/R優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于大約0.4到1。
根據(jù)典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在作為更接近軸心的第一入口區(qū)域A和第一出口區(qū)域a的直到大約r/R0.4的范圍內(nèi)，空氣的吹風(fēng)面積相對(duì)較窄，并且離心力較小。因而這樣沿著軸向引導(dǎo)作為轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur之和的橫向速度分量Us。在作為第二入口區(qū)域B和第二出口區(qū)域b的從r/R0.4的范圍內(nèi)，離心力隨著進(jìn)一步遠(yuǎn)離軸心而以更大的值作用，因此橫向速度分量Us沿著轉(zhuǎn)動(dòng)方向和徑向分散。
圖7示意性地表示在后視圖或從與軸線A.L垂直的方向看時(shí)，沿著圖5的線I-I剖取的導(dǎo)向葉片的氣流結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是沿著軸向引導(dǎo)作為轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur之和的橫向速度分量Us，以獲得最大的效率。
導(dǎo)向葉片35保持與橫向速度分量Us垂直的角度，從而其L.E.L可有效地接收空氣的橫向流動(dòng)。由于導(dǎo)向葉片35被彎曲成使得L.E.L在導(dǎo)向葉片35各點(diǎn)處的接觸線具有橫向速度分量Us的傾斜角θs，其中θs＝Tan-1(Ur/Uth)，因此其具有變化曲率，其中在從總體看時(shí)中心沿著軸流式風(fēng)扇葉片12的轉(zhuǎn)動(dòng)方向彎曲。
下面將參照平面剖視圖進(jìn)行討論，在作為第一入口區(qū)域A和第一出口區(qū)域a的直到大約r/R0.4范圍內(nèi)，在從軸流式風(fēng)扇的中心的點(diǎn)P處吹風(fēng)效率最大。
圖8示意性地表示沿著圖5的線I-I剖取的、在從軸流式風(fēng)扇中心的點(diǎn)P處的葉片12和導(dǎo)向葉片35的平面圖，以更詳細(xì)地理解該平面剖視圖的結(jié)構(gòu)。
導(dǎo)向葉片35的氣流引導(dǎo)面38用于沿軸向折射由前緣37傾斜吹來的具有橫向速度分量Us的空氣。為了平行于前緣37引入吹來的空氣，使入射角Ain與葉片12的投射角Bout相同(Ain＝Bout)，該投射角為引入到前緣的吹來空氣的引入角。將投射角Aout設(shè)計(jì)為0°或與軸線A.L平行，從而使空氣沿著軸向吹來。氣流引導(dǎo)面38以弧形形式彎曲，以連接在前緣37和后緣39之間。
即，該氣流引導(dǎo)面38被如此彎曲，以使得在第一入口區(qū)域A中入射角Ain變成與空氣流入角Tan-1(Us/Uz)相同，并且在第一出口區(qū)域a中投射角Aout相對(duì)于軸線變成0°。
因此，在沿著線I-I剖取的導(dǎo)向葉片35的前緣37中，在與軸心間隔開的點(diǎn)P處，由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣沿著以投射角Bout(Tan-1(Us/Uz))傾斜的方向引入，該投射角由速度矢量U(即，橫向速度分量Us和軸向速度分量Uz的合成矢量)和軸線A.L限定。對(duì)應(yīng)于投射角Bout，導(dǎo)向葉片35的前緣37相對(duì)于軸線以入射角Ain傾斜設(shè)置，而后緣39平行于軸線設(shè)置。
前緣37和后緣39之間的氣流引導(dǎo)面38的半徑與一圓相同，該圓具有在由前緣37和后緣39的法線相交的點(diǎn)q處的圓心、和長(zhǎng)度為從點(diǎn)q到前緣37或后緣39的半徑。該圓弧的曲率使空氣的渦流最小，以更平穩(wěn)地沿著氣流引導(dǎo)面38折射空氣流，并沿軸向吹來該空氣。
如上所述，在作為更接近受離心力影響較小的軸心的第一入口區(qū)域A和第一出口區(qū)域a的直到大約r/R0.4的范圍內(nèi)，導(dǎo)向葉片35具有變化曲率結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)沿軸向看時(shí)中心沿軸流式風(fēng)扇葉片12的轉(zhuǎn)動(dòng)方向彎曲，并且當(dāng)在平面剖視圖中看時(shí)氣流引導(dǎo)面38彎曲，從而使得由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣平行于前緣37引入，沿軸向平穩(wěn)地折射，并且吹過后緣39。
由于由導(dǎo)向葉片35除去了轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur，因此由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣沿軸向平穩(wěn)地吹來，這樣提高了空氣的軸向流速，從而顯著地提高了軸流式風(fēng)扇10的吹風(fēng)效率。
具體地，在安裝于冷凝器的前方的推進(jìn)式軸流式風(fēng)扇10的情況下，吹來的空氣在熱交換器的散熱片周圍具有較高的透射比，從而進(jìn)一步提高了吹風(fēng)效率。
現(xiàn)在將對(duì)在作為第二入口區(qū)域B和第二出口區(qū)域b的從r/R0.4的范圍內(nèi)的、優(yōu)選的導(dǎo)向葉片35的結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論，其中將考慮來自發(fā)動(dòng)機(jī)室的逆風(fēng)的影響以及吹風(fēng)效率。
當(dāng)沿著圖5中的線II-II剖取時(shí)，必須沿軸向引導(dǎo)作為轉(zhuǎn)動(dòng)速度分量Uth和徑向速度分量Ur之和的大部分的橫向速度分量Us，并且沿著轉(zhuǎn)動(dòng)方向和徑向分散該橫向速度分量Us。
當(dāng)然，導(dǎo)向葉片35具有變化曲率結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)沿軸向看時(shí)，中心沿著軸流式風(fēng)扇葉片12的轉(zhuǎn)動(dòng)方向彎曲，除了在俯視圖中所看的結(jié)構(gòu)之外，與沿軸向看時(shí)沿線I-I剖取所示的大致相同。
因此，將參照平面剖視圖進(jìn)行討論，在從大約r/R0.4到頂端的范圍內(nèi)，在從軸流式風(fēng)扇10的中心點(diǎn)P處的吹風(fēng)效率最大。
圖9是表示沿著圖5中的線II-II剖取的、在從軸流式風(fēng)扇10的中心的點(diǎn)P處的葉片12和導(dǎo)向葉片35的示意性平面剖視圖，以說明上述平面剖視圖的結(jié)構(gòu)。
導(dǎo)向葉片35的氣流引導(dǎo)面38用于沿軸向折射沿外周方向傾斜引入的、具有橫向速度分量Us的空氣，從而該空氣以一略大于平行角度的角度引入到前緣37。在這種情況下，使Ain(θ′)大于Bout(θ)，其中θ′＞θ。入射角Ain形成得大于通過葉片12的空氣的投射角Bout(即，被引入到前緣37的空氣流入角)。投射角Aout形成為角度θ，從而吹來的空氣具有橫向分量。即，投射角Aout形成為具有相對(duì)于軸線A.L傾斜的傾角。
導(dǎo)向葉片35彎曲成在前緣37和后緣39之間的大曲率的弧形。
因此，在沿著線II-II剖取的導(dǎo)向葉片35的前緣37中，在與軸心間隔開的點(diǎn)P處，由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣沿著以投射角Bout(Tan-1(Us/Uz))傾斜的方向引入，該投射角由速度矢量U(即，橫向速度分量Us和軸向速度分量Uz的合成矢量)和軸線A.L限定。對(duì)應(yīng)于投射角Bout，導(dǎo)向葉片35的前緣37相對(duì)于軸線以入射角Ain(θ′)傾斜設(shè)置，而后緣39平行于軸線設(shè)置。
前緣37和后緣39之間的氣流引導(dǎo)面38的半徑與一圓相同，該圓具有在由前緣37和后緣39的法線相交的點(diǎn)q處的圓心和長(zhǎng)度為從點(diǎn)q到前緣37或后緣39的半徑。該圓弧的曲率在r/R0.4附近具有較小曲率，但是隨著接近頂端而增加直到大致無限值。
圖10是一曲線圖，用于將關(guān)于本發(fā)明的導(dǎo)向葉片半徑比r/R的入射角和投射角的設(shè)計(jì)因素與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)因素進(jìn)行比較。
如圖10所示，現(xiàn)有技術(shù)的投射角Aout保持0°以與軸線平行。然而，明顯的是，本發(fā)明的投射角Aout直到在導(dǎo)向葉片35的第二出口區(qū)域b中的半徑比r/R為0.4到1時(shí)，相對(duì)于軸線從大約0°到60°逐漸增加。
還看到的是，現(xiàn)有技術(shù)的入射角Ain直到導(dǎo)向葉片的半徑比r/R為0.5到1時(shí)相對(duì)于軸線逐漸增加，從而在頂端具有大約60°。然而，本發(fā)明的入射角Ain直到導(dǎo)向葉片35的第二入口區(qū)域B中的半徑比r/R為0.4到1時(shí)，相對(duì)于軸線比現(xiàn)有技術(shù)中更急劇地逐漸增加，從而在半徑比r/R大致為1的頂端處達(dá)到大致90°。
在對(duì)應(yīng)于r/R1的導(dǎo)向葉片35的頂端附近，入射角大致為90°，而投射角大致為60°。
如上所述，與半徑比r/R的增加成比例的是，在其中離心力的影響隨著更遠(yuǎn)離軸心而變得更大的r/R＞0.4到r/R1的范圍內(nèi)，導(dǎo)向葉片35的結(jié)構(gòu)具有變化的曲率，其中，當(dāng)沿著軸向看時(shí)，中心沿著軸流式風(fēng)扇葉片12的轉(zhuǎn)動(dòng)方向彎曲。當(dāng)在平面圖中看時(shí)，該導(dǎo)向葉片35具有彎曲結(jié)構(gòu)，其中氣流引導(dǎo)面38的傾角逐漸增加，并且入射角Ain和投射角Aout逐漸增加。
因此，在由軸流式風(fēng)扇10吹來的空氣中，在r/R0.4附近，與前緣37平行地引入空氣的同時(shí)，軸向流動(dòng)分量逐漸減少而橫向分量逐漸增加，從而平穩(wěn)地沿著氣流引導(dǎo)面38軸向地折射空氣。隨著接近頂端，大部分空氣沿著轉(zhuǎn)動(dòng)方向和徑向如分散一樣流動(dòng)，從而空氣可繞過在軸流式風(fēng)扇10后部中的發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)，而不會(huì)碰撞發(fā)動(dòng)機(jī)，由此防止由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高溫?zé)峄亓鞯綗峤粨Q器。
如上所述，盡管在本發(fā)明中已經(jīng)描述了導(dǎo)向葉片35與電機(jī)支撐環(huán)32和殼體31一體地形成，但是本發(fā)明并不限于此，而是可分開制造導(dǎo)向葉片35，然后另外地與電機(jī)支撐環(huán)32和殼體31接合。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明的罩的導(dǎo)向葉片設(shè)計(jì)成直到半徑比r/R為0.4到1入射角和投射角才逐漸增加，從而提高了吹風(fēng)效率，同時(shí)防止了由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高溫?zé)峄亓鞯綗峤粨Q器，從而提高了空調(diào)系統(tǒng)的性能。
權(quán)利要求
1.一種軸流式風(fēng)扇罩(30)的導(dǎo)向葉片(35)，包括前緣(37)，用于引入由包括多個(gè)葉片(12)的軸流式風(fēng)扇(10)吹來的空氣；后緣(39)，其從所述前緣(37)向下游延伸；以及氣流引導(dǎo)面(38)，其在所述前緣(37)和后緣(39)之間用于引導(dǎo)吹來的空氣，其中，第一出口區(qū)域(a)被限定為從導(dǎo)向葉片(35)的投射角(Aout)的總長(zhǎng)度(R)中的根部到達(dá)半徑(r)，而第二出口區(qū)域(b)由剩余部分限定，在所述第二出口區(qū)域(b)中相對(duì)于軸線的所述投射角(Aout)隨著接近頂端而增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式風(fēng)扇罩(30)的引導(dǎo)葉片(35)，其特征在于，所述第二出口區(qū)域(b)具有相對(duì)于導(dǎo)向葉片(35)的總長(zhǎng)度(R)在大約0.4到1范圍內(nèi)的半徑比(r/R)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式風(fēng)扇罩(30)的引導(dǎo)葉片(35)，其特征在于，所述投射角(Aout)從0°到大約60°逐漸增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式風(fēng)扇罩(30)的引導(dǎo)葉片(35)，其特征在于，第一入口區(qū)域(A)被限定為從導(dǎo)向葉片(35)的入射角(Ain)的總長(zhǎng)度(R)中的根部到達(dá)半徑(r)，并且第二入口區(qū)域(B)由剩余部分限定，所述第二入口區(qū)域(B)具有相對(duì)于導(dǎo)向葉片(35)的總長(zhǎng)度(R)在大約0.4到1范圍內(nèi)的半徑比(r/R)，并且所述入射角(Ain)在第二入口區(qū)域(B)中逐漸增加至大約90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸流式風(fēng)扇罩(30)的引導(dǎo)葉片(35)，其特征在于，所述氣流引導(dǎo)表面(38)被如此彎曲，以使得所述入射角(Ain)與第一入口區(qū)域(A)中的空氣流入角(Tan-1(Us/Uz))相同，并且所述投射角(Aout)相對(duì)于軸線為0°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式風(fēng)扇罩(30)的引導(dǎo)葉片(35)，其特征在于，所述氣流引導(dǎo)面(38)在前緣(37)和后緣(39)之間彎曲成弧形形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸流式風(fēng)扇罩(30)的引導(dǎo)葉片(35)，其特征在于，還包括輔助環(huán)(36)，其由從導(dǎo)向葉片(35)的總長(zhǎng)度(R)的根部以半徑(r)形成，該輔助環(huán)(36)分隔所述第一入口區(qū)域(A)和第二入口區(qū)域(B)以及第一出口區(qū)域(a)和第二出口區(qū)域(b)。
全文摘要
本發(fā)明公開了軸流式風(fēng)扇罩的導(dǎo)向葉片，該導(dǎo)向葉片用于沿著軸向引導(dǎo)由軸流式風(fēng)扇吹來的空氣，更具體地涉及這樣一種導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)，其能夠防止來自發(fā)動(dòng)機(jī)室的高溫?zé)岢蚶淠骰亓?。該軸流式風(fēng)扇罩(30)的導(dǎo)向葉片(35)包括前緣(37)，用于引入由包括多個(gè)葉片(12)的軸流式風(fēng)扇(10)吹來的空氣；后緣(39)，其從前緣(37)向下游延伸；以及氣流引導(dǎo)面(38)，用于在前緣(37)和后緣(39)之間引導(dǎo)吹來的空氣，其中，如果第一出口區(qū)域(a)被限定為從導(dǎo)向葉片(35)的投射角(Aout)的總長(zhǎng)度(R)中的根部到達(dá)半徑(r)，并且第二出口區(qū)域(b)由剩余部分限定，則在第二出口區(qū)域(b)中相對(duì)于軸線的投射角(Aout)隨著接近頂端而增加。
文檔編號(hào)F04D29/58GK1813135SQ200480018508
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者趙慶錫, 樸世榮 申請(qǐng)人:漢拏空調(diào)株式會(huì)社