CN1534201A - 风扇-护罩结构中的一体末端密封件 - Google Patents

风扇-护罩结构中的一体末端密封件 Download PDF

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Abstract

一种风扇－护罩结构(10)，包括一个安装用于环绕一个轴线B旋转的风扇(12)，该风扇(12)具有多个叶片(20)，这些叶片(20)的末端与一个环形带(22)联接。一个包括一个环形迷宫式密封件(28)的护罩(26)大致邻接该环形带设置，从而在该环形带与该密封件之间限定一个间隙(30)。该密封件具有波纹形轮廓，并构造和设置成当空气涡旋和流回间隙中时提供气流阻力，并将穿越该间隙的空气泄漏降到最小。

Description

风扇-护罩结构中的一体末端密封件
本申请基于2003年1月29提交的名称为“风扇-护罩结构中的一体密封件末端”文件号为2003P01238US的美国临时申请，并要求其优先权。
技术领域
本发明涉及在发动机冷却应用中提高风扇效率和降低风扇噪音。本发明的主要目的是提供一种通过将空气泄漏及其在结合的风扇叶片与护罩之间的涡旋分量降到最小而有效降低噪音和提高风扇效率的装置。
背景技术
常规地，在轴流风扇中，用迷宫式末端密封件来降低在发动机冷却风扇组件中护罩与转子(风扇)之间的间隙(约5毫米)中的空气泄漏或气流。还用肋来降低这种空气泄漏。迷宫式密封件的一个缺点在于，这种密封件难以制造，且制造公差经常限制密封件的正确设计。末端区域中的肋只能防止气流的涡旋分量由于重新进入风扇中而导致涡流。但这些肋不能有效地密封通过末端间隙的空气泄漏。
因此，需要在风扇-护罩结构中提供一种迷宫式密封件，以减小转子与护罩之间的间隙，并去除在风扇末端区域中气流的涡旋分量，从而以稳定的效率以边际损失降低噪音。
发明内容
本发明的目的是满足上面提到的需要。根据本发明的原理，该目的是通过一种风扇-护罩结构来实现的，所述结构包括一个安装用于环绕一个轴线旋转的风扇。该风扇具有多个叶片，这些叶片的末端与一个环形带联接。一个包括一个环形迷宫式密封件的护罩大致邻接该环形带设置，从而在该环形带与该密封件之间限定一个间隙。该密封件具有波纹形轮廓，并构造和设置成当空气涡旋和气流回到间隙中时提供气流阻力，并将穿越该间隙的空气泄漏降到最小。
根据本发明的另一个方面，一种在风扇-护罩结构的护罩中提供一个迷宫式密封件的方法包括下列步骤：模制一个护罩，该护罩具有一个环绕一个轴线设置的电机安装结构，以及以间隔开的关系设置并相对于轴线径向延伸的肋，每个肋的一端与电机安装结构联接，另一端与一个环形环联接，与该护罩一体地模制一个具有波纹形轮廓的环形迷宫式密封件，该密封件与该环形环同心，与该环形环轴向间隔开并大致邻接。
附图说明
从下面结合附图对优选实施例的详细描述中，可以更好地理解本发明，其中相似的参考数字表示相似的部件，其中：
图1是根据本发明的原理提供的风扇-护罩结构的前部透视图，所述结构被局部切开，以暴露出一个迷宫式密封件。
图2是图1中划圆部分A的放大视图。
图3a和3b表示本发明迷宫式密封件的波纹形轮廓的各种实施例。
图4是本发明风扇-护罩结构的护罩的后视图，表示护罩的出口扩散体。
具体实施方式
图1中示出根据本发明原理的总体上以10表示的风扇-护罩结构。该风扇-护罩结构10包括一个总体上以12表示的风扇，该风扇12具有一个与电机18的轴16联接的轮毂14，电机18用于使风扇12环绕轴线B旋转。风扇包括多个叶片20。每个叶片20在其一端与轮毂14联接，每个叶片20的末端21与一个环形带22联接。如图2清楚地示出的，带22优选呈L形，具有径向延伸部分24和轴向延伸部分27。电机18安装到总体上以26表示的护罩上。护罩26包括从护罩26的本体延伸到护罩的电机安装部分19的支承肋29。肋29大体上与风扇12的叶片20邻接。
根据本发明，护罩26包括一个具有改进的具有波纹形轮廓的迷宫式密封件28。密封件28优选地模制成护罩26的一体部分。可选择地，密封件28也可以模制成一个单独部件，在第二操作中与护罩26装配在一起。密封件28的波纹形轮廓可以是具有恒定或可变间隔的V形或多边形。在图2的实施例中，V形轮廓是锯齿形，包括交替的高峰35和低谷37。高峰35均匀间隔开，低谷37同样均匀间隔开。如图3a中所示，密封件28’显示，在不脱离本发明的原理的情况下，某些或者全部高峰和低谷可具有一个半径。图3b表示多边形密封件28”的不均匀间隔。密封件28为环形，大致与带22邻接而在密封件28与带22之间限定了一个间隙30(图2)。这样密封件28在空气涡旋和气流回到间隙30中时提供了一个气流阻力，并将穿越间隙30的空气泄漏降到最低。空气速度的涡旋和轴向分量现在必须经过波纹，这样消耗了再循环气流的动能，从而降低了噪音并提高了效率。密封件28的结构还将间隙30的尺寸降到最小，并提高间隙30中的空气阻力而将轴向泄漏气流降到最小。
如图1和2中所示，护罩26包括一个总体上以32表示的入口喷嘴。入口喷嘴32优选地模制成护罩26的一体部分，并***，而且在护罩26的前部围绕带22和密封件28。因此入口喷嘴32的内径大于环形带22的外径，并从护罩26的底部34向上延伸。入口喷嘴32可与波纹密封件28和护罩26一起模制成一体部件。入口喷嘴32还显著提高了护罩26的刚度。
如图4(护罩26的后视图)中所示，护罩26包括一个出口扩散体36，该出口扩散体36优选地通过在模型中采用滑块与护罩2、入口32和密封件28模制成一件。可替换地，该出口扩散体可单独模制并在第二操作中装配到护罩上。因此出口扩散体36大致是一个围绕带22和密封件28的环形元件，并从护罩26的后部向外伸出。由于出口扩散体36用于扩散空气，靠近肋29的扩散体的直径38小于最外部直径40。
根据本发明一个方法的实施例，迷宫式密封件28是通过模制护罩26使电机安装结构19环绕轴线B设置而提供的，肋29以间隔开的关系设置并相对于轴线径向延伸。每个肋29的一端与电机安装结构联接，另一端与一个环形环31联接。具有波纹形轮廓的迷宫式密封件28与护罩26一体模制而与环形环31同心，与护罩26的一侧轴向间隔开并大致邻接。入口喷嘴32与护罩26的该一侧一体模制。入口喷嘴32与环形环31同心，并与密封件28轴向间隔开。出口扩散体36与护罩的与所述一侧相对的一侧一体模制。出口扩散体32与环形环31同心并轴向间隔开。
因此，由于密封件28与护罩一体模制，降低了制造密封件过程中的难度，并可更容易地控制公差。
已经为了说明本发明的结构和功能原理而图示和描述了前面的优选实施例，并说明了体现这些优选实施例的方法，在不脱离这些原理的情况下可以变化。因此本发明包括包含在下列权利要求精神范围内的全部修改。

Claims (19)

1.一种风扇-护罩结构，包括：
一个安装用于环绕一个轴线旋转的风扇，该风扇具有多个叶片，这些叶片的末端与一个环形带联接，及
一个包括一个环形迷宫式密封件的护罩，所述密封件大致邻接该环形带设置，从而在该环形带与该密封件之间限定一个间隙，该密封件具有波纹形轮廓，并构造和设置成当空气涡旋和气流回到间隙中时提供气流阻力，并将穿越该间隙的空气泄漏降到最小。
2.如权利要求1所述的风扇-护罩结构，其中迷宫式密封件的波纹形轮廓是具有高峰和低谷的大致V形。
3.如权利要求2所述的风扇-护罩结构，其中所述高峰均匀间隔开，所述低谷同样均匀间隔开。
4.如权利要求1所述的风扇-护罩结构，其中波纹形轮廓是多边形。
5.如权利要求1所述的风扇-护罩结构，其中迷宫式密封件的波纹形轮廓具有交替的高峰和低谷。
6.如权利要求5所述的风扇-护罩结构，其中每个高峰和低谷包括一个半径部分。
7.如权利要求5所述的风扇-护罩结构，其中所述交替的高峰和低谷均匀间隔开。
8.如权利要求5所述的风扇-护罩结构，其中所述交替的高峰和低谷均匀间隔开。
9.如权利要求1所述的风扇-护罩结构，其中迷宫式密封件与护罩一体形成。
10.如权利要求1所述的风扇-护罩结构，其中该护罩包括一个围绕该带和密封件并在护罩的前部向外延伸的环形入口喷嘴。
11.如权利要求10所述的风扇-护罩结构，其中入口喷嘴与护罩一体形成，且内径大于环形带的外径。
12.如权利要求1所述的风扇-护罩结构，其中该护罩包括一个围绕该带和密封件并在护罩的后部向外延伸的出口扩散体。
13.如权利要求12所述的风扇-护罩结构，其中该出口扩散体与扩罩一体形成。
14.如权利要求1所述的风扇-护罩结构，其中该护罩包括包括一个围绕该带和密封件并在护罩的前部向外延伸的环形入口喷嘴，该护罩还包括一个围绕该带和密封件并在护罩的后部向外延伸的出口扩散体。
15.如权利要求14所述的风扇-护罩结构，其中入口喷嘴和出口扩散体与护罩一体成形。
16.一种在风扇-护罩结构的护罩中提供一个迷宫式密封件的方法，该方法包括下列步骤：
模制一个护罩，该护罩具有一个环绕一个轴线设置的电机安装结构，以及以间隔开的关系设置并相对于轴线径向延伸的肋，每个肋的一端与电机安装结构联接，另一端与一个环形环联接，及
与该护罩一体地模制一个具有波纹形轮廓的环形迷宫式密封件，该密封件与该环形环同心，与该环形环轴向间隔开并大致邻接。
17.如权利要求16所述的方法，其中模制密封件的步骤包括模制将波纹形轮廓模制成具有交替的高峰和低谷。
18.如权利要求16所述的方法，还包括与护罩的一侧一体地模制一个入口喷嘴，该入口喷嘴与该环形环同心并与该密封件轴向间隔开。
19.如权利要求18所述的方法，还包括与该护罩的与所述一侧相对的一侧一体地模制一个出口扩散体，该出口扩散体与该环形环同心并轴向间隔开。
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