一种自由梢端型轴流式风扇组件，其包括具有叶片梢端几何结构的风扇，所述几何结构在存在梢端间距的情况下提供了理想的叶片载荷。随着在径向位置增加的方向上接近于靠近叶片梢端半径R，最大弯度表现出急剧和明显的增加。在一些结构中，叶片梢端半径R处的最大弯度比在r/R=0.95的径向位置r处的最大弯度大至少10%。在一些结构中，从r/R=0.95的径向位置r到叶片梢端半径R，叶片角度增加了0.01弧度以上。在一些结构中，叶片梢端半径R处的最大弯度至少是弦长的0.06倍。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自由梢端型轴流式风扇组件相关串请的交叉引用本申请要求于2010年2月26日提交的美国临时专利申请No. 61/308，375的优先权，其全部内容通过引用结合在本文中。
本申请大致涉及自由梢端型轴流式风扇，其在其它用途中可以用作汽车发动机冷却风扇。
技术介绍
发动机冷却风扇用于机动车辆以使空气流动经过一组热交换器，其通常包括冷却内燃机用的散热器、空调机的冷凝器、以及或许会附加的热交换器。这些风扇由罩盖大致进行包封，所述罩盖用于减少再循环且在风扇和热交换器之间引导空气。风扇通常由具有有限机械性能的塑料注塑成型。当在高温下受到旋转和空气动力载荷时，塑料风扇表现出蠕变变形或挠弯。在设计过程中必须考虑该挠弯。虽然一些发动机冷却风扇具有连接所有叶片梢端的旋转梢端带体，但许多梢端是自由梢端型的(即，叶片梢端没有彼此连接)。自由梢端型风扇设计为在叶片梢端和罩盖筒之间具有梢端间距或运行间隙。该梢端间距必须足以允许制造公差和允许风扇组件在使用寿命期间可能出现的最大挠弯。自由梢端型风扇经常设计为具有固定半径的梢端形状，并且在与风扇叶片最接近的区域为圆筒形的罩盖筒(shroud barrel)中运行。在其它情况下,梢端半径并非固定。 例如，美国专利No. 6, 595, 744描述了一种自由梢端型的发动机冷却风扇，其中叶片梢端成形得与喇叭型罩盖筒的形状相顺应或一致。在任一情况下，都需要通常在风扇直径的1%到I.5%之间的明显梢端间距。虽然梢端间距总是会在一定程度上降低风扇效率和增加风扇噪音，但是自由梢端型风扇提供了一些优于带状风扇(banded fan)的优势,诸如降低材料成本、降低质量、以及改善平衡。因此，需要一种自由梢端型风扇，其将由缺少梢端带体引起的不良性能的影响最小化。特别地，需要一种风扇，其能在存在梢端间距的情况下改进设计叶片的载荷。如果风扇设计时没有考虑间隙，该风扇的实际载荷将会与设计载荷不同，并且将会损害风扇的效率和噪音性能。
技术实现思路
在一方面，本专利技术提供了自由梢端型轴流式风扇组件，包括风扇和罩盖，所述风扇具有等于叶片尾缘的最大径向长度的叶片梢端半径R，以及等于叶片梢端半径R两倍的直径D。每个叶片均具有截面几何结构，所述截面几何结构在每个径向位置上具有等分线(等分线具有弦长)、叶片角度和弯度分布(弯度分布具有最大弯度)。罩盖包括围绕着至少一部分叶片梢端的罩盖筒，风扇组件在罩盖筒和叶片梢端之间具有运行间隙。随着在径向位置增加的方向上接近于靠近叶片梢端半径R，多个叶片的每一个的最大弯度均表现出急剧和明显的增加。在一方面，本专利技术提供了自由梢端型轴流式风扇组件，包括风扇和罩盖，所述风扇具有等于叶片尾缘的最大径向长度的叶片梢端半径R，以及等于叶片梢端半径R两倍的直径D。每个叶片均具有截面几何结构，所述截面几何结构在每个径向位置上具有等分线(等分线具有弦长)、叶片角度和弯度分布(弯度分布具有最大弯度)。罩盖包括围绕着至少一部分叶片梢端的罩盖筒，风扇组件在罩盖筒和叶片梢端之间具有运行间隙。叶片梢端半径R 处的最大弯度至少比在r/R=0. 95的径向位置r处的最大弯度大10%。 在本专利技术的另一方面，叶片梢端半径R处的最大弯度至少比在r/R=0. 95的径向位置r处的最大弯度大20%。在本专利技术的另一方面，叶片梢端半径R处的最大弯度至少比在r/R=0. 95的径向位置r处的最大弯度大30%。在本专利技术的其它方面，自由梢端型轴流式风扇组件的特征在于，叶片梢端半径R 处的最大弯度除以弦长至少是O. 06。在本专利技术的其它方面，自由梢端型轴流式风扇组件的特征在于，从r/R=0. 95的径向位置r到叶片梢端半径R，叶片角度增加了至少O. 01弧度。在本专利技术的其它方面，自由梢端型轴流式风扇组件的特征在于，从r/R=0. 95的径向位置r到叶片梢端半径R，叶片角度增加了至少O. 02弧度。在本专利技术的其它方面，自由梢端型轴流式风扇组件的特征在于，从r/R=0. 95的径向位置r到叶片梢端·半径R，叶片角度增加了至少O. 04弧度。在本专利技术的其它方面，自由梢端型轴流式风扇组件的特征在于，罩盖筒是喇叭型， 并且叶片梢端前缘的半径大于叶片梢端尾缘的半径。在本专利技术的其它方面，自由梢端型轴流式风扇组件的特征在于，梢端间距大于风扇直径D的O. 007倍，且小于风扇直径D的O. 02倍。通过参考详细说明和附图，本专利技术的其它方面将变得显而易见。·附图说明图Ia是自由梢端型轴流式风扇组件的示意图，示出了固定半径的叶片梢端和圆筒形的罩盖筒。该自由梢端型轴流式风扇组件配置为发动机冷却风扇组件。图Ib是自由梢端型轴流式风扇组件的示意图，示出了与喇叭型罩盖筒形状相顺应的叶片梢端。该自由梢端型轴流式风扇组件配置为发动机冷却风扇组件。图Ic是自由梢端型轴流式风扇组件的示意图，示出了与喇叭型罩盖筒形状相顺应的叶片梢端，其中该叶片梢端在尾缘处倒圆。图2a示出了具有固定半径的叶片梢端的风扇的轴向投影图，其中定义了多种几何结构参数。图2b示出了具有与喇叭型罩盖形状相顺应的叶片梢端的风扇的轴向投影图，其中定义了多种几何结构参数。图2c示出了一种风扇的轴向投影图，所述风扇的叶片梢端与喇叭型罩盖的形状相顺应，其中叶片梢端在尾缘处倒圆。CN 102947597 A说明书3/7页图3是图2a的风扇叶片沿线A_A的圆柱截面图，其中定义了多种几何结构参数。图4是由梢端间距引起的梢端涡流的示意图。图5示出了梢端涡流强度根据叶片梢端处的弦向位置而变化的曲线图。图6是由梢端涡流造成的叶片梢端处的下冲速度的绘图。图7是由下冲速度引起的流线曲率的示意图。图8示出了在没有梢端涡流的情况下产生设计载荷所需的叶片梢端等分线，以及在存在由梢端涡流引起的流线曲率的情况下产生该载荷所需的等分线。图9a和9b示出了现有技术中的自由梢端型风扇和根据本专利技术改进的自由梢端型风扇的最大弯度、叶片角度和弦长作为径向位置的函数而变化的曲线图。图IOa和IOb示出了另一现有技术中的自由梢端型风扇和根据本专利技术改进的自由梢端型风扇的最大弯度、叶片角度和弦长作为径向位置的函数而变化的曲线图。图Ila和Ilb示出了另一现有技术中的自由梢端型风扇和根据本专利技术改进的自由梢端型风扇的最大弯度、叶片角度和弦长作为径向位置的函数而变化的曲线图。具体实施方式在详细解释本专利技术的任何实施例之前，可以理解的是，本专利技术并非将本申请限制于以下说明或以下所示附图所·阐明的构件的结构和设置的细节中。本专利技术能够具有其它实施例，并且能够以多种方式进行实践和执行。图Ia示出了自由梢端型轴流式风扇组件I。在所示的结构中，自由梢端型轴流式风扇组件I是发动机冷却风扇组件，其安装得靠近于至少一个热交换器2。在一些结构中， 热交换器(一个或多个)2包括散热器3 ;随着流体循环通过散热器3和流回内燃机，散热器3将内燃机(未示出)冷却。在替代性的电动机动车中，风扇组件I可以与一个或多个热交换器结合使用以冷却电池、电动机等。罩盖4将冷却空气从散热器3引导至风扇5。风扇5绕轴线6旋转且包括毂7和多个大致径向延伸的叶片8。每个叶片8的邻近于毂7的端部是叶片根部9，且每个叶片8的最外端部是叶片梢端10a。叶片梢端IOa由罩盖4的筒 Ila围绕。梢端间距12a在叶片梢端IOa和罩盖筒本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.26 US 61/308,3751.一种自由梢端型轴流式风扇组件,包括风扇，其包括大致径向延伸的多个叶片，所述多个叶片的每一个具有前缘、尾缘和叶片梢端；以及罩盖，其包括围绕至少一部分叶片梢端的罩盖筒，其中梢端间距被限定在罩盖筒和叶片梢端之间；其中，风扇具有叶片梢端半径R和等于叶片梢端半径R两倍的直径D ；其中，所述多个叶片的每一个具有截面几何结构，所述截面几何结构在每个径向位置处具有等分线、叶片角度和弯度分布，其中所述等分线具有弦长，所述弯度分布具有最大弯度；其特征在于叶片梢端半径R处的最大弯度至少比r/R=0. 95的径向位置r处的最大弯度大10% ο2.如权利要求I所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于叶片梢端半径R处的最大弯度至少比r/R=0. 95的径向位置r处的最大弯度大20%。3.如权利要求I所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于叶片梢端半径R处的最大弯度至少比r/R=0. 95的径向位置r处的最大弯度大30%。4.如权利要求I所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于叶片梢端半径R处的最大弯度除以弦长至少是O. 06。5.如权利要求I所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于从r/R=0.95的径向位置r到叶片梢端半径R，叶片角度增加了至少O. 01弧度。6.如权利要求5所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于从r/R=0.95的径向位置r到叶片梢端半径R，叶片角度增加了至少O. 02弧度。7.如权利要求6所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于从r/R=0.95的径向位置r到叶片梢端半径R，叶片角度增加了至少O. 04弧度。8.如权利要求I所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于罩盖筒是喇叭型，且叶片梢端前缘的半径大于叶片梢端尾缘的半径。9.如权利要求I所述的自由梢端型轴流式风扇组件，其特征在于梢端间距大于风扇直径D的约O. 007倍且小于风扇直径D的约O. 02倍。10.一种自由梢端型轴流式风扇组件,包括风...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·范霍滕，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：
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