專利名稱：軸流風機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與軸流風扇有關，更具體地說與適用于汽車的冷卻系統(tǒng)中熱交換器相結合的軸流風扇有關。
軸流風扇是公知的先有技術，一般由中心輪轂件支撐的多個葉片所組成，葉片有規(guī)則地繞著輪轂件而安置，有些軸流風扇具有一與葉尖連在一起的葉片支撐，該葉片支撐是一個環(huán)帶。就汽車冷卻系統(tǒng)來說，軸流風扇一特別重要的特點是風扇的音響特性，具體地說，希望生產盡可能靜的風扇而且同時要有高的效率和緊湊的設計。
一個先有技術即美國專利NO 5312230公開了一種軸流風扇，目的在于通過減小葉片根部的級間流動來改進效率，這種先有技術專利利用根部區(qū)限定的漸增彎曲率的弧形斷面葉片。
本發(fā)明是為了尋求減小音響損失這樣可提供改進的噪音性能和效率。
根據本發(fā)明的一個第一方面，設有一個含有多個緊固于輪轂部分的葉片的軸流風扇，各葉片有一前緣，一后緣和一個伸到葉尖區(qū)部分的徑向內區(qū)，其中一個尖區(qū)的前部分相對于徑向內區(qū)在相對垂直于風扇轉軸的平面的一第一方向呈彎曲， 以及尖區(qū)的后部分相對徑向內區(qū)在相對上述平面的一第二相反方向呈彎曲。
最好尖區(qū)的前部分向上呈彎曲以便比徑向內區(qū)的前緣更遠離上述垂直轉軸的平面。
最好，尖區(qū)的彎曲在尖區(qū)的中線外呈中性。
因此，沿一葉片周線限定的徑向內區(qū)應具有這樣的弧形斷面即定我為在上述周線上弦的最大偏離與弦長之比的彎曲率沿各葉片的徑向內區(qū)的徑向最內部分減小，然后，沿徑向內徑的徑向鄰近部分增加。
最好，彎曲率沿著徑向內區(qū)的跨距圍繞著徑向內區(qū)的徑向中點大致對稱地變化。
最好，徑向內區(qū)的彎曲率在上述中點處為最小。
最好，沿整個葉片跨距的彎率的最大值為4％或小于4％。
徑向內區(qū)的前緣比徑向內區(qū)的后緣更遠離上述垂直轉軸的平面較為適宜。
最好，葉片尖區(qū)的前部相對于風扇轉動方向為向前偏斜。
根據本發(fā)明的第二方面，設有一個基于本發(fā)明第一方面的軸流風扇結合一個限定出一大體上圓孔的風扇罩件和一個把一風扇裝在圓孔內的風扇裝配裝置，該風扇裝配裝置有多個從罩件伸入圓孔的臂件。
現(xiàn)參照附圖再結合實例將敘述本發(fā)明的第一實施例，其中

圖1表示本發(fā)明風扇的一個實施例的透視圖；圖2表示圖1中風扇葉片的平面圖；圖3表示圖2中葉片相對于風扇半徑的方向；圖4示出圖2中的葉片以及用于圖5和圖6中的剖面線；圖5(a)-圖5(g)，各圖表示圖4中的葉片沿著圖4中0a到0g的各剖切線所取的相應剖視圖；圖6(i)-圖6(viii)，各圖表示圖4中的葉片沿圖4中I-I到VIII-VIII各剖切線所取的相應剖視圖；圖7表示圖4中葉片的彎曲率；圖8(a)到圖8(c)表示圖4中葉片的修正葉片厚度；圖9-圖16則表示圖1中風扇的各種特性；圖9表示沿著葉片跨距的作功分布；圖10表示沿著葉片跨距的雷諾數(shù)變化；圖11表示沿著葉片跨距的升程分布；圖12表示沿著葉片跨距的偏離角變化；圖13表示沿著葉片跨距的弦長分布變化；圖14表示沿著葉片跨距的堅硬度分布變化；圖15表示沿著葉片跨距的俯仰角分布變化；圖16表示沿著葉片跨距的彎度分布變化；圖17表示一風扇裝配裝置的局部圖解；圖18示出一個圖17中的裝配裝置，取自圖17的X-X’剖切線的剖視圖。
在上述附圖中，相同的部件用同一標號表示，圖1示出一個本發(fā)明風扇的實施例的透視圖，參見圖1，風扇有五個葉片，各葉片在各自的根區(qū)緊固到碗形的輪轂部分(2)。在本實施例中，葉片的葉尖區(qū)并未被一葉片支撐件互聯(lián)，但是本領域內的普通技術人員自然可理解為完全能設置一與風扇軸線同軸的呈圓形環(huán)形式的葉片支撐件。
現(xiàn)參見圖2，葉片(1)有一個本實施例所述的具有略呈弧形斷面的第一徑向內區(qū)(20)，略呈弧形意味著彎曲率即弦的最大垂直偏移與弦長之比為4％或小于4％。在本實施例中，弦角，即葉片的弦和垂直風扇軸線的平面之間的夾角為正角，其中葉片的前緣(24)高于葉片的后緣(25)，在圖6(i)至圖6(viii)中會有更清楚地敘述。
葉片還有兩個相互交會于一中型線(23)的葉尖區(qū)(21，22)，該兩葉尖區(qū)從徑向內區(qū)(20)的徑向外端(26-27)而向外延伸，葉尖區(qū)(21)在一側被葉片前緣(24)所包圍且稱為前葉尖區(qū)，而葉尖區(qū)(22)在一側被葉片后緣(25)所包圍稱為后葉尖區(qū)，為了對本葉片提供有利的音響特性，前葉尖區(qū)向上彎曲而后葉尖區(qū)則向下彎曲，更具體地說，徑向內區(qū)(20)的前緣(24)大致與通過輪轂后面且垂直于風扇軸線的輪轂背面保持不變的間隔，同樣徑向內區(qū)(20)的后緣(25)也大致與輪轂的背面保持等間隔雖然與背面的間隔相比之下更小些。從代表內區(qū)(20)的徑向外端的點(26)開始，前緣(24)到輪轂背面的間隔則較快地增大。前緣(24)彎向葉片外緣(28)和風扇的“最高點”，即葉片離上述輪轂背面最大間隔的點位于圖2所示標號為29的區(qū)內。
同樣，從相應于內區(qū)(20)的徑向外端后緣上的點(27)開始，后緣離上述平面下降到最低點，即葉片的區(qū)(30)處于最靠近上述平面。
現(xiàn)參照圖3，下文將敘述葉片相對于風扇中心和轉向的定向圖3示出風扇的軸線O以及三個風扇半徑OA，OB和OC，半徑OA穿過葉片(1)的前緣(24)與輪轂(2)的會合點，從圖3中看出，相對于由箭頭D所示的轉向前緣(24)從半徑OA向后偏鈄。
半徑OB則穿過前緣(24)的最后點E，可以看出點E代表前緣的徑向內區(qū)的向后偏鈄部分和前緣的徑向外區(qū)的向前偏鈄部分之間的轉折點，然而，在前緣的徑向外區(qū)中的一起始向前偏鈄之后隨之前緣在一過渡曲線中劇驟地向后彎向外緣(28)。
半徑OC則與后緣(25)和輪轂會合之點處與輪轂相交，再一次從圖3中看出，后緣(25)相對于轉向D呈向前偏鈄，在后緣(25)點F處，后緣開始了一彎入外緣(28)的前向過渡曲線。O點到前緣轉折點的徑向距離OE約等于到后緣開始其上述過渡曲線的起始點的徑向距離OF。前緣(24)在根部和點E之間呈略微向后彎曲而后緣(25)在根部和過渡點F之間則呈略微向前彎曲。
在圖4，圖5(a)-圖5(g)和圖6(i)-圖6(viii)中還要進一步敘述葉片(1)的實際形狀。
圖4示出葉片(1)帶有多條沿各半徑Oa到Of所取的剖切線以及繞著風扇中心的各剖面線I-I’到VIII-VIII’的多個截面。
參照圖5(a)到圖5(g)，可以看到通過葉片(1)的各縱向剖面圖，各個圖中有一個起自葉片根部的平部分，其長度相當于以前參閱圖2所述的徑向內區(qū)(20)的范圍。圖5(a)中的剖面參照圖4看出是取自于靠近前緣，葉片是在其前緣的其“最高點”，換句話說，該點離輪轂的背面P-P’之間距為最大，從圖5(a)到圖5(g)的變化示出，當截面從葉片前緣到葉片后緣推進，則葉片的上述間距全面持續(xù)地下降，即已持續(xù)地更接近輪廓的背面P-P’，能從圖5(a)和圖5(b)清楚地看出，在前緣處葉片的葉尖區(qū)向上偏鈄而遠離輪轂背面P-P，而向著后緣方向葉片的葉尖區(qū)朝著輪轂背面P-P’向下彎曲。圖5(f)中只示出一個很小的向下彎曲，因為上述的過渡曲線沿著此半徑產生一個前部縮短的葉片長度。剖面5(c)是大體上沿著一個相當于圖2的中間輪廓(23)的直線部分所取的剖面，從圖2中可看出，中間輪廓線(23)在靠近葉尖時變成向前偏鈄這樣圖5(c)中的端部就表明稍微向下彎轉。
現(xiàn)轉到圖6(i)到圖6(viii)所示剖面都繞著各自的周邊部分I…I到VIII-VIII，所以圖6(i)到圖6(viii)表示葉片前緣和葉片后緣之間的實際長度L-L’沿著葉片的跨距方向增加并且其投影長度M-M’同樣沿著葉片的跨距方向增加。然而，前緣和后緣的連線與輪轂背面P-P’之間的弦角Q在根部有一個最大值，且沿著葉片的跨距而減小一直到徑向內區(qū)(20)的徑向外端(26)(見圖2)為止，這相當于圖6(V)，在這以后一直到葉尖區(qū)，弦角Q增加。
參見圖7，現(xiàn)敘述葉片(1)的彎曲率葉片的彎曲率定義為葉片相對葉弦的最大垂直間距與葉弦長度之比，從圖7中看出，本實施例中葉片的彎曲彎是小的，總是等于或小于4％，從葉片根部向看葉尖推進，彎曲率首先在徑向內區(qū)(20)的第一半區(qū)范圍是下降，然后向著徑向內區(qū)(20)的徑向外端方向重新上升，具體地說，沿著徑向內區(qū)(20)的跨距彎曲率變化大致呈對稱，而在葉尖區(qū)的徑向外部則彎曲率迅速減小。
本發(fā)明葉片的一個基本特點在于葉尖區(qū)規(guī)定至葉片中線的一側有一個向上彎曲和至葉片中線的另一側有一向下彎曲，這種彎曲的變化會產生分相現(xiàn)象，由于分相理象，從前表面和后表面輻射出的噪音相互抵消。在葉片的內區(qū)，葉片的彎曲率是小的，彎曲率自身變化也是小的，然而可以設置其它的彎曲率值，具體地說，彎曲率沿著葉片的內區(qū)可以對稱地改變且可以有超過一個的峰值和谷值。
上述實施例有一個全部向前的偏鈄10，由圖中的中線(23)所見，但是這只是有關實施例一個特性，具體地說，葉片在葉尖區(qū)與內區(qū)之一或兩個區(qū)(葉尖區(qū)和內區(qū))中都能向后彎曲，葉片也能不前、后偏鈄，即葉片的中線、前緣、后緣都大致是徑向的，或者前緣可向一個方向偏鈄而后緣則向另一方向偏斜以產生了一錐形效應，也可以設想任何其它的偏鈄，雖然本發(fā)明只敘述了一個五葉片的風扇，這對本發(fā)明來說不是根本的，可以設有其它數(shù)目的葉片，最后，風扇的堅硬度比也能不同于本發(fā)明所示的值。參閱圖8，葉片前像和后緣之間的葉片厚度能夠改變，具體地說，當前緣的徑向外部承受最大的負荷時，葉片的后緣就能比葉片的前緣做得相對薄些，這樣便可減小葉片的整個質量和重量，由于厚度減小，對葉片后部的所謂的“尾流”情況也會減小，這就導致很少有相鄰葉片附面層之間的相會和干擾。對本專業(yè)的普通技術人員都知道，“尾流”的情況是葉片后緣的吸入側和壓力側氣流之間的分離，這會產不希望有的噪音，可以設想，所述葉片能有一個等于或小于葉片前緣厚度一半的后緣厚度。
相對于一個普通的軸流風扇，圖1的風扇具有一些優(yōu)良的特性，參照圖9，可以看到沿著葉片跨距的作功分布要比普通風扇小而且更均勻分布，再參閱圖10，對名個半徑而言，改善了葉片的“雷諾數(shù)”。
參見圖11，沿著葉片跨距，葉片的升程減小并且設有顯示出普通葉片的轉折點，轉到圖12，直到約7.5％的跨距，偏離角為更圓滑和更均勻，在余下的跨距中，則偏離角突然增大以便使葉尖區(qū)承受更大的負荷。
圖13表示弦長沿著風扇的葉片半徑而增加，這就產生改進的性能。轉到圖14，圖中所示為堅硬度的分布，即葉片弦長與葉片弦長和葉片間距總和之比，本實施例與先有技術相比，此比值是增加的，圖15示出沿葉片的俯仰角分布，圖16示出沿葉片的彎度分布。
參照圖17和圖18，示出本發(fā)明的一支撐結構和一風扇罩，該罩(160)限定一個圓孔(170)而風扇從圓子(170)外周徑向向里伸到一圓形支撐部分(174)的三個臂(171，182，183)支撐在孔內。該支撐結構(174)支撐一個具有一轉軸(191)的電動機(圖18中190)，風扇的輪轂部分(2)裝在軸上，風扇沿R方向轉動。如上文所述，為了最佳的音響性能，選取質數(shù)的葉片數(shù)，典型地為5個或7個葉片，為了防止葉片和支撐臂(171，172，173)之間的共鳴(或諧振)，選取了不同質數(shù)的支撐臂，在本案例中為三個支撐臂。為了進一步改進音響特性，臂的偏鈄與葉片的偏斜呈相反方向，這樣，各臂(171，172，173)不僅從徑向伸向圓孔(170)而且相對于風扇的轉向R呈向后的切線方向伸展。此處風扇的葉片相對其轉向有一個向后的偏鈄，同時希望支撐臂有一個前向偏鈄。另外還可以設有不偏鈄的葉片而支撐臂仍可以偏鈄。
現(xiàn)參照圖17，圓孔(170)被一壁件(180)所限定。如上文所述，風扇葉片的前緣相對于通過輪轂后面的平面呈向上彎曲而后緣則向著上述輪轂后面呈向下彎曲，所以葉片的葉尖區(qū)在二個軸向間距位置之間延伸，為了提供有效的空氣導向，壁件(180)有一個鄰近且沿著葉片的葉尖軸向范圍內延伸的圓柱部分(181)，該壁件(180)徑向向外彎到圓柱形區(qū)的任一側以在風扇兩則提供一光滑的空氣通道，以導氣流且減小紊流效果，正如所希望那樣，減小流也就降低了噪音。
在一個汽車的冷卻系統(tǒng)中，風扇轉動，通過系統(tǒng)中熱交換器而吸入空氣或迫使空氣強制流過熱交換器， 因此，風扇罩(160)向外延伸靠近到一熱交換器的面部以提供氣流的引導，上述風罩(160)有一個與限定圓孔(180)的壁件(180)呈軸向隔開的周邊區(qū)(161)，如圖17所示，周邊區(qū)(161)大致為有圓角的矩形或正方形。
正如本專業(yè)普通技術人員所知，周邊區(qū)(161)在鄰近于相關的熱交熱器面處安置，支撐結構和風扇罩通過支撐部分(183，184)既可緊固到相關的熱交換器上也可緊固到鄰近熱交換器的汽車結構上。參照圖17，可以看到支撐部分(183)設有一開口的鏟型端，同時支撐部分(184)還設有緊固孔。
權利要求
1.一軸流風扇有多個緊固到一輪轂部分的葉片，各葉片有一前緣，一后緣和一延伸到葉尖區(qū)的徑向內區(qū)，其特征在于葉尖區(qū)的前部，相對于徑向內區(qū)在相對垂直于風扇轉軸的平面的第一方向呈彎曲，以及葉尖區(qū)的后部相對于徑向內區(qū)在相對垂直于風扇轉軸的平面的第二相反方向呈彎曲。
2.根據權利要求1所述的一軸流風扇，其特征在于，葉尖區(qū)的前部向上彎曲以便比徑向內區(qū)的前緣更遠離上述垂直風扇轉軸的平面。
3.根據權利要求1或2所述的一軸流風扇，其特征在于，在葉尖區(qū)的中線處，葉尖區(qū)的彎曲呈中性。
4.根據上述權利要求任一項所述的一軸流風扇，其特征在于，徑向內區(qū)有一個取自葉片周線的弧形截面，這樣，定義為從上述周線上弦的最大偏離與弦長之比的彎曲率沿各葉片的徑向內區(qū)的徑向最內部分減小，隨后沿徑向內區(qū)的徑向鄰近部分增大。
5.根據權利要求4所述的一軸流風扇，其特征在于，彎曲率沿著徑向內區(qū)的跨距圍繞著徑向內區(qū)的徑向中點大致呈對稱地改變。
6.根據權利要求5所述的一軸流風扇，其特征在于，在徑向內區(qū)中的彎曲率在上述中點處為最小。
7.根據權利要求4-6中行一項所述的一軸流風扇，其特征在于，沿著葉片的整個跨距， 彎曲率的最大值為4％或小于4％。
8.根據上述權利要求中任一項所述的一軸流風扇，其特征在于，徑向內區(qū)的前緣比徑向區(qū)的后緣更遠離上述垂直軸線的平面。
9.根據上述權利要求中任一項所述的一軸流風扇，其特征在于，設有質數(shù)的葉片數(shù)。
10.根據上述權利要求中任一項所述的一軸流風扇，其特征在于，結合(或組合)一限定一大致圓孔的風扇罩件和一個把風扇裝在圓孔內的風扇裝配裝置，該風扇裝配裝置有一個質數(shù)的臂件從罩件伸入圓孔內。
11.根據權利要求10所述的結合，其特征在于，該軸流風扇由一風扇馬達驅動，且多個臂件緊固到一個大致與圓孔呈同軸安置的風扇馬達支撐部分。
12.根據權利要求10或權利要求11所述的結合，其特征在于，罩件有一個大致平的外周部分用于就近安置一熱交換器。
13.根據權利要求10到12任一項所述的結合，其特征在于，臂件非徑向地伸入到圓孔內。
14.根據權利要求13所述的結合，其特征在于，各個臂件相對各自的半徑，呈相同地偏鈄。
15.根據權利要求14所述的結合，其特征在于，風扇的各葉片的葉尖區(qū)的前部相對于風扇的轉向呈向前偏鈄而上述臂件則相對于風扇的轉向呈向后偏鈄。
16.根據權利要求14所述的結合，其特征在于，風扇各葉片葉尖區(qū)的前部相對于風扇的轉向呈向后偏鈄而上述臂件則相對于風扇的轉向呈向前偏鈄。
17.根據權利要求14所述的結合，其特征在于，各葉片相對于風扇的轉向不偏斜。
全文摘要
一種軸流風扇有多個緊固到一輪轂部分的葉片，各葉片有一前緣，一后緣和一伸到葉尖區(qū)的徑向內區(qū)，其特征在于葉尖區(qū)的前部，相對于徑向內區(qū)在相對相對垂直于風扇轉軸的平面的第一方向呈彎曲以及葉尖區(qū)的后部，相對于徑向內區(qū)在相對垂直于風扇轉軸的平面的第二相反方向呈彎曲。
文檔編號F04D29/38GK1150834SQ96190358
公開日1997年5月28日 申請日期1996年4月18日 優(yōu)先權日1995年4月19日
發(fā)明者艾哈邁德·阿里扎德 申請人:瓦萊奧熱機公司