CN2132008Y - 高效率汽车风扇叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高效率、低噪声轴流式汽
车冷却风扇叶片，其基本叶型是由方程
y＝αx3+βx2+γx+δ三次曲线构成的曲面。叶片的进
气部内凹，形成羽状，叶片的进气边和出气边均为抛
物线形。叶片的根部附近的进气边的进气角度从根
部向外急剧减小。本实用新型比现有汽车冷却风扇
的叶片效率提高了20—30％，噪声降低了3—5分
贝。这种风扇叶片还可用于各种轴流式通风机及轴
流式水泵。
Description
本实用新型涉及一种轴流式风扇叶片，特别是一种高效率、低噪声的汽车冷却风扇叶片。
现有汽车冷却风扇叶片的叶型大都由圆柱面构成的。这种叶型在径向方向不同半径处进口构造角度相等，不适应进口气流速度场，造成绝大部分空气对叶片进口边缘的冲击。同时，这种叶型出口角度在径向方向不同半径处亦相等，必然使外缘气流速度大大高于风扇内部的速度，形成很大的速度差，造成大的压差损失。这种叶型更严重的缺点是叶片的受力面与负压面之间在叶片出口边有很大的压力差，空气离开叶片时产生强烈的涡流。由于上述原因，导致一般汽车冷却风扇效率不高、噪音较大等弊病。
中国专利CN90211183.3对上述风扇叶型作了改进，提出了一种由y＝Ax2＋Bx＋C的二次曲线组成的复合曲面为基本叶型的风扇叶片，用以降低噪音和提高效率。这种风扇叶片的不足之处是：1、由于构成其基本叶型的二次曲线是按等加速度上升的曲线，因此这种曲线陡峭速度很快，致使叶型曲面的后阶段叶片相对叶轮旋转平面的角度太大。这样，在叶轮旋转时对空气旋加很大的周向分力。这一分力不但会使风扇的旋转阻力加大，而且这一分力所造成的旋转气流将严重干扰轴向主气流的流动，使主气流诱导旋转，大大增加流动阻力。2、因为要减小叶片后阶段的角度，使之不致过大，就不得不同时减小开始阶段的加速度，致使开始阶段叶片角度过小，从而使叶片推动空气轴向流动的速度很小，导致煽风量的减少。3、因为该叶型使空气等加速度推出，致使叶片的后阶段推动空气的速度过大。这对于内燃机冷却风扇来说可能无大的不利影响，但对汽车冷却风扇来说，由于它不仅受到散热器和发动机的阻力，而且受到发动机罩壳的严重阻挡，风扇过大的出风速度不但不能使发动机罩内的热空气吹走，而且气流强烈冲击机罩导致噪声的增加。
本实用新型的目的是要克服上述已有技术的不足而提供一种较大幅度提高汽车冷却风量和风扇效率、减小噪声的新型汽车冷却风扇叶片。
本实用新型的目的可以由以下措施来达到：一种汽车冷却风扇叶片，叶片的基本叶型为一复合曲面，叶片的叶端带有圆弧状前弯导流边，叶片的出气边带有圆弧状导流边，其特征是所述的叶片的基本叶型为一三次曲线构成的曲面，即叶片被一与叶轮旋转轴线同心的圆柱面相切时，在圆柱面上的交线展开图是曲线y＝αx3＋βx2＋γx＋δ，叶片的进气部内凹，形成羽状形。叶片的进气边为向外凸起的抛物线。叶片的出气边为向外凸起的抛物线。叶片根部附近的进气边的进气角度从根部向外急剧减小。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到：叶片进气部内凹的情形为：从叶片进气边的叶轮半径的75－80％开始，按与叶轮同心的圆弧切线成5°－6°角逐渐向外偏移，直至出气边，与出气边的低凹点相接，在叶片中线内凹的数值为：从叶片中线最凹点开始1°－2°角向内逐渐增高，并以2°－3°角向外逐渐增高，或者按抛物线增高。叶片进气边抛物线的顶点位于75－80％的叶轮半径处。叶片出气边抛物线的顶点位于80－85％的叶轮半径处。叶片根部附近的进气边的进气构造角度是：根部为45°角，然后向外缘急剧减小，在离开轮毂距离为轮毂半径长度处，其进气构造角为30°角。前弯导流边的圆弧半径为叶轮半径的1／12－1／14，圆弧外缘切线与叶轮旋转轴线成30°角。出气边导流边的圆弧半径为叶轮半径的1／18－1／24，曲线中心位置与叶片型面曲率中心位置反向，圆弧外缘切线与叶轮旋转平面成15°－18°角。
由于本实用新型采取了以上的技术措施，使之对比已有技术有如下优点：
1、三次方程组成有叶型曲线在开始阶段有较大的加速度，而在后阶段使加速度逐渐减小，这不仅使整个叶型曲面有较理想有推气角度，而且使过大的出风速度在叶片中转变成有用的静压能量，有利于推动汽车发动机罩内的过热空气。
2、叶片的进气边采用抛物线形，使风扇在旋转时进气边逐渐切入高速气流中，减小了进气边对气流的撞击，这不仅在叶片进气构造角与运动气流不尽相适应的情况下使冲击损失减小，而且因抛物线的顶点即是叶片的凹区，因此还有利于气流进入叶片后的稳定性，促使在叶片内的空气迅速形成一条主气流。
3、叶片的出气边采用抛物线，使气流离开叶片时，形成一股加速的稳定气流，这不仅减小了主流部分离开叶片时的流动损失，而且减小了叶片出口边其余部分的旋流，从而减小整个叶片出口边的气流损失。
4、叶片的内凹形式适应了气流在叶片中的流动特点，而接近轮毂处叶片进气边的进气构造角的变化规律也适应了轮毂附近空气流动的规律。
本实用新型的风扇叶片与现有汽车风扇叶片相比，煽风量增加了10－15％，风扇效率提高了20－30％，噪声降低了3－5分贝。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型叶片进气边在旋转平面上的投影；
图3是本实用新型叶片出气国边在旋转平面上的投影；
图4是本实用新型在叶片中心线处的内凹曲线；
图5是本实用新型基本叶型曲线。
以下将结合附图结本实用新型作进一步详述：
参照图1和图5，叶片的基本叶型是一三次曲型构成的曲面，即风扇叶片被一与叶轮旋转轴线同心的圆柱面相切时，在圆柱面上的交线展开图是一条三次曲线即y＝αx3＋βx2＋γx＋δ，其中系数α是负值。在不同半径上方程中的系数α、β、γ和常数δ不同。其中系数α由叶片与旋转平面之间的合理角度定出，系数β由旋加空气的加速度大小定出；系数γ由进气角度与轮毂附近流场综合定出，而进气角度的大小根据风扇与汽车散热器相匹配时的流量确定，轮毂附近流场是根据不同轮毂形状由实验确定；常数δ由叶片进气边起始高度定出。3为叶片型的轨迹线。
参照图1和图4，叶片是内凹形的。从叶片进气边1的叶轮半径的75－80％开始，随后按与叶轮同心的圆弧切线成5°－6°角逐渐向外偏移，直至出气边2，与出气边2的低凹点相接。内凹的数值是：在叶片中线处从最低处开始向圆心方向以1°－2°角逐渐增高，向外缘方向以2°－3°角逐渐增高，或按抛物线y＝0.0015x2增高。
参照图1和图2，叶片的进气边1在叶轮旋转平面上的投影是一条向外凸起的抛物线，抛物线的顶点位于75－80％的叶轮半径处，而顶点也是叶片的最凹区。
参照图1和图3，叶片的出气边2在叶轮旋转平面上的投影亦为一条向外凸起的抛物线，抛物线的顶点位于80－85％的叶轮半径处，其顶点的高度是出气边1的最低点。从最低点沿出气边1向内按1°－2°角升高，向外按3°－4°角升高。
参照图1，接近轮毂处叶片进气边的进气构造角在叶片根部为45°角，向外急剧减小，在离开轮毂距离为轮毂半径长度处，其叶片进气构造角减小至30°角。
参照图1和图4，在叶片顶部采用前弯导流边4、其圆弧半径为叶轮半径的1／12～1／14，圆弧外缘切线与叶轮旋转轴线成30°角。
参照图1和图5，在叶片出气边2采用导流边5，其圆弧半径为1／18～1／24，曲率中心位置反向，圆弧外缘切线与叶片轮旋转平面成15°～18°角，导流边5宽2～6毫米。
根据以上结构所构成的叶片近似一羽状形。这种叶片还可用于各种轴流式通风机及轴流式水泵。
实施例：叶轮直径为380毫米的汽车冷却风扇叶片，其基本叶型是由三次曲线所组成的曲面，它在不同半径处的三次曲线函数如下：
叶轮半径 叶片基本型线
R＝110毫米 y＝－6.02207×10－5x3＋1.06667×10－2X2
＋4.19450×10－2x（x变化范围0－－52°18′）
R＝130毫米 y＝－2.55369×10－5x3＋7.140022×10－3x2
＋7.87096×10－2x（x变化范围0－46°30′）
R＝150毫米 y＝－1.714611×10－5x3＋5.85836×10－3x2
＋1.37366×10－1x（x变化范围0－－40°24′）
R＝170毫米 y＝－1.700947×10－5x3＋5.482309×10x2
－3x2＋1.836672×10-1x
（x变化范围0－－33°36′）
进气边1抛物线为y＝0.0027x2。
出气边2抛物线为y＝0.0029x2。
叶顶前弯导流边4的形状为一R15毫米的圆弧，圆弧外缘的切线与旋转轴线成30°角。
出气导流边5为R9毫米的圆弧，出气导流边5各边缘点的切线与旋转平面的角度如下：
叶轮半径（毫米） 出口角度 导流边宽（毫米）
R＝80 θ＝18° 2
R＝110 θ＝17° 3.
R＝130 θ＝16° 4
R＝150 θ＝15° 5
R＝160 θ＝15° 6
R＝170 θ＝15° 5
接近轮毂处叶片进气构造角度变化如下：
叶轮半径（毫米） 进气构造角
R＝55 ω＝45°
R＝60 ω＝42°
R＝70 ω＝37°
R＝80 ω＝33°
R＝90 ω＝30°
风扇由四叶片组成。
Claims (6)
1、一种汽车冷却风扇叶片，叶片的基本叶型为一复合曲面，叶片的叶端带有圆弧状前弯导流边4，叶片的出气边2带有圆弧状导流边5，其特征在于：
a.所述的叶片的基本叶型为一三次曲线构成的曲面，即叶片被一与叶轮旋转轴线同心的圆柱面相切时，在圆柱面上的交线展开图是曲线y=αx3+βx2+γx+δ，
b.叶片的进气部内凹，形成羽状形，
c.叶片的进气边1为向外凸起的抛物线，
d.叶片的出气边2为向外凸起的抛物线，
e.叶片根部附近的进气边进气角度从根部向外急剧减小。
2、根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于叶片进气部内凹，从叶片进气边1的叶轮半径的75－80％开始，按与叶轮同心的圆弧切线成5°－6°角逐渐向外偏移，直至出气边2，与出气边2的低凹点相接，在叶片中线处内凹的数值为：从叶片中线最凹点开始以1°－2°角向内逐渐增高，并以2°－3°角向外逐渐增高，或者按抛物线增高。
3、根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于叶片进气边1抛物线的顶点位于75－80％的叶轮半径处，叶片出气边2抛物线的顶点位于80－85％的叶轮半径处。
4、根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于叶片根部附近的进气边的进气构造角度是：根部为45°角，然后向外缘急剧减小，在离开轮毂距离为轮毂半径长度处，其进气构造角为30°角。
5、根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于所述的前弯导流边4的圆弧半径为叶轮半径的1／12－1／14，圆弧外缘切线与叶轮旋转轴线成30°角。
6、根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于所述的出气边导流边5的圆弧半径为叶轮半径的1／18－1／24，曲率中的位置与叶片型曲率中心位置反向，圆弧外缘切线与叶轮旋转平面面15°－18°角。
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| CN 92231878 CN2132008Y (zh) | 1992-08-29 | 1992-08-29 | 高效率汽车风扇叶片 |
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| CN2132008Y true CN2132008Y (zh) | 1993-05-05 |
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| CN (1) | CN2132008Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106065866A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-02 | 广州共铸科技股份有限公司 | 一种风扇及磁悬浮液压轴承风扇散热器 |
| CN106285901A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-01-04 | 吉林大学 | 一种基于猫头鹰翼羽开发的车用发动机散热风扇 |
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1992
- 1992-08-29 CN CN 92231878 patent/CN2132008Y/zh not_active Expired - Fee Related
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