專利名稱：風(fēng)扇裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇裝置，特別是一種用于機動車輛發(fā)動機系統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇。
現(xiàn)有技術(shù)軸流式風(fēng)扇具有可轉(zhuǎn)動的葉片，這些葉片連接在風(fēng)扇葉輪中。在工作中，總是在葉片的輸入側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓而在葉片的輸出側(cè)產(chǎn)生過壓，這引起大致沿關(guān)于風(fēng)扇葉輪的轉(zhuǎn)動軸線平行的方向通過風(fēng)扇的空氣流動。在作為用于發(fā)動機系統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇使用的情況下，風(fēng)扇設(shè)置在發(fā)動機機體附近，從而通過風(fēng)扇輸送的空氣流偏轉(zhuǎn)并沿側(cè)向，也就是說橫向于通過發(fā)動機機體和風(fēng)扇形成的間隙的轉(zhuǎn)動軸線流出。此外，由于輸入側(cè)和輸出側(cè)之間的壓差在葉片的外端附近產(chǎn)生回流，該回流會降低風(fēng)扇的效率并且導(dǎo)致不希望的壓力損失和噪聲生成。也可能在沿側(cè)向從發(fā)動機機體與風(fēng)扇之間的間隙流出的區(qū)域中產(chǎn)生渦流，這些渦流導(dǎo)致在間隙中的壓力升高并且阻止空氣流出。因此進(jìn)一步降低了風(fēng)扇功率的效率。從文獻(xiàn)US 6，599，088 B2已知一種包括帶有至少一個葉片的風(fēng)扇葉輪的風(fēng)扇裝置，其中，葉片位于環(huán)形元件中，該環(huán)形元件具有帶有襯套的拱形的流出內(nèi)表面。在襯套上的流出側(cè)凸緣具有沿徑向朝外的終止面，該終止面是拱形的流出內(nèi)表面的延長部分。上述風(fēng)扇裝置提供了環(huán)形元件的一種特別的流出幾何結(jié)構(gòu)。此外，襯套的終止面必須與環(huán)形元件的幾何結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)。這增加了在這種風(fēng)扇的制造方面的費用。文獻(xiàn)US 7，478，993 B2公開了一種風(fēng)扇，該風(fēng)扇具有風(fēng)扇葉輪葉片，這些葉片的外端通過環(huán)形元件連接。風(fēng)扇葉輪在襯套內(nèi)運動，該襯套在風(fēng)扇葉輪的輸出側(cè)延伸超出風(fēng)扇葉輪并且具有柯安達(dá)環(huán)，該柯安達(dá)環(huán)在風(fēng)扇葉輪的輸出側(cè)從襯套沿徑向向內(nèi)延伸并且具有用于流動導(dǎo)向的輪廓，以在很大程度上避免在發(fā)動機機體與風(fēng)扇之間的間隙旁邊產(chǎn)生渦流。但是在風(fēng)扇葉輪的輸出側(cè)上設(shè)置柯安達(dá)環(huán)，這增加了整個風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)高度，這對于在機動車輛的發(fā)動機艙中的安裝是不利的。此外，該解決方案非常容易受到零件公差的影響。公差的很小波動就會導(dǎo)致效率惡化。此外，從文獻(xiàn)US 7，992，664已知一種用于對通過風(fēng)扇裝置的流體流進(jìn)行控制的裝置，其中，葉片可調(diào)整地設(shè)置在環(huán)形元件中。本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)扇，通過該風(fēng)扇可以實現(xiàn)改善被輸送空氣的流出并且由此實現(xiàn)提高效率。此外，盡管效率提高，但仍然不增加確定風(fēng)扇葉輪和反射面之間的必要間隔的結(jié)構(gòu)高度。

發(fā)明內(nèi)容
該目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1的風(fēng)扇裝置以及通過根據(jù)并列權(quán)利要求的系統(tǒng)得以解決。根據(jù)第一方面，提供一種特別是用于冷卻發(fā)動機系統(tǒng)的風(fēng)扇裝置，包括: -帶有一個或多個葉片的葉輪，這些葉片在工作中沿葉輪的轉(zhuǎn)動軸線的方向從輸入側(cè)向輸出側(cè)輸送介質(zhì)；
-包括基礎(chǔ)部件的殼體套，其沿轉(zhuǎn)動軸線的方向延伸并且完全地或部分地包圍葉輪，其中，在基礎(chǔ)部件的靠近葉輪輸出側(cè)的端部上設(shè)有流出元件，該流出元件從基礎(chǔ)部件的相關(guān)的端部沿徑向向外延伸。上述風(fēng)扇裝置的構(gòu)思在于，提供流動導(dǎo)向，使得在很大程度上避免在位于輸出側(cè)的反射面與風(fēng)扇裝置之間的間隙旁邊的側(cè)面區(qū)域中出現(xiàn)渦流而且與可比較的風(fēng)扇裝置的結(jié)構(gòu)高度相比不增加本發(fā)明的風(fēng)扇裝置的結(jié)構(gòu)高度。此外，基礎(chǔ)部件可以同心地包圍葉輪。根據(jù)一種實施方式，流出元件的與基礎(chǔ)部件相對的端部朝基礎(chǔ)部件的靠近葉輪輸入側(cè)的端部的方向彎曲，以加寬通過流出元件形成的通道。另外，流出元件可以呈完整環(huán)形地或分段地設(shè)置在基礎(chǔ)部件上。特別地，可以在基礎(chǔ)部件的靠近葉輪輸入側(cè)的端部上設(shè)置回流導(dǎo)向部分，該導(dǎo)向部分沿徑向向內(nèi)延伸。根據(jù)一種實施方式，可以設(shè)置環(huán)形元件，該環(huán)形元件將葉片的外端相互連接。此外，環(huán)形元件具有位于輸入側(cè)的端部，該端部向外突出并且沿徑向比回流導(dǎo)向部分的自由端終止于更加靠外的位置。可以規(guī)定，流出元件終止于葉輪的輸出側(cè)或者關(guān)于軸線方向設(shè)置在輸入側(cè)與輸出側(cè)之間。作為替代方案可以規(guī)定，流出元件設(shè)置在基礎(chǔ)部件的突出于葉輪輸出側(cè)的端部上。根據(jù)另一方面，提供一種包括上述風(fēng)扇裝置和冷卻裝置的系統(tǒng)，其中，風(fēng)扇裝置被設(shè)置成，在工作中首先通過冷卻裝置抽吸介質(zhì)以及輸送到位于風(fēng)扇裝置與一個反射面之間的間隙中的介質(zhì)橫向于轉(zhuǎn)動軸線的方向流出。


下面借助于附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。附圖中:
圖1示出了風(fēng)扇裝置的一部分的示意橫剖視 圖2示出了用于說明對于帶有流出元件的風(fēng)扇裝置和對于不帶有流出元件的風(fēng)扇裝置的效率提聞和空氣功率提聞；以及
圖3示出了帶有根據(jù)一種實施方式的流出元件的風(fēng)扇裝置的俯視圖。
具體實施例方式圖1示出了風(fēng)扇裝置I的一種實施方式的橫剖視圖。風(fēng)扇裝置I可以安裝在機動車輛中，以對冷卻裝置9進(jìn)行冷卻。冷卻裝置9可以設(shè)置在風(fēng)扇裝置I的輸入側(cè)并且用于將在內(nèi)燃機或其他驅(qū)動單元的工作期間產(chǎn)生的廢熱排出到周圍環(huán)境中。風(fēng)扇裝置I的輸出側(cè)A有間隔地設(shè)置在機體(Block) 15例如內(nèi)燃機的旁邊，從而使通過風(fēng)扇裝置I輸送的空氣流的方向大致垂直于機體15的反射面16。可被設(shè)計成直流電動機的風(fēng)扇驅(qū)動裝置2與圓柱形或錐形的輪轂3連接，以在風(fēng)扇裝置I的工作期間使該輪轂轉(zhuǎn)動。圓柱形輪轂3支承著一個或多個葉片4，這些葉片沿徑向從輪轂3突出并且因此形成葉輪10。葉片4的位置傾斜和/或表面彎曲，使得在葉輪10的轉(zhuǎn)動期間在葉輪10上形成壓差。在工作中，在葉輪10的輸入側(cè)E產(chǎn)生負(fù)壓，而在葉輪10的輸出側(cè)A產(chǎn)生過壓，由此產(chǎn)生通過葉輪10的空氣流動。葉片4的端部可以通過環(huán)形元件5相互連接，該環(huán)形元件有助于提高葉輪10的穩(wěn)定性，因為它使葉片4的外端相互保持預(yù)定的切向距離并且防止扭轉(zhuǎn)振動。葉輪10完全地或者部分地被作為殼體套的套件6包圍，該殼體套限定在葉輪10的輸入側(cè)E與輸出側(cè)A之間的流動通道。在風(fēng)扇裝置I的工作中，在環(huán)形元件5與套件6之間形成回流通道7，空氣可以通過該回流通道從風(fēng)扇裝置I的輸出側(cè)A回流到輸入側(cè)E?；亓魍ǖ?是不可避免的，因為基于零件公差必須減小環(huán)形元件5與套件6之間的間距?；亓魍ǖ?引起風(fēng)扇裝置I的效率降低，因為流經(jīng)回流通道7的空氣不能對風(fēng)扇裝置I的冷卻作用作出貢獻(xiàn)。套件6原則上具有圓柱形的基礎(chǔ)部件61，該基礎(chǔ)部件限定一個內(nèi)部區(qū)域，葉輪10設(shè)置在該內(nèi)部區(qū)域中。套件6還具有位于輸入側(cè)的回流導(dǎo)向部分62，該回流導(dǎo)向部分導(dǎo)致回流減少。此外在風(fēng)扇裝置I的輸入側(cè)E沿徑向向內(nèi)以一半徑彎曲套件6，從而套件6與圓柱形的環(huán)形元件5相結(jié)合不會形成從輸出側(cè)A到輸入側(cè)E的筆直的回流通道7。所述彎曲使得回流導(dǎo)向部分62的端部在徑向上與環(huán)形元件5的相應(yīng)端部相比位于相同的位置或者更加靠內(nèi)的位置。此外，呈圓柱形圍繞葉片4延伸的環(huán)形元件5在風(fēng)扇裝置I的輸入側(cè)E上向外彎曲，從而實現(xiàn)使回流通道7變窄以及實現(xiàn)對流經(jīng)回流通道7的空氣進(jìn)行導(dǎo)向。這些措施增加在回流通道7內(nèi)的流動阻力，由此減少流經(jīng)回流通道7的空氣量并且因此縮小與此相關(guān)的效率降低。與套件6的回流導(dǎo)向部分62相對地設(shè)置流出元件63，該流出元件從套件6的基礎(chǔ)部件61的端部沿徑向向外延伸。流出元件63可以局部地呈多段地或者呈完整環(huán)形地設(shè)置在套件6的圓柱形的基礎(chǔ)部件61上。流出元件63優(yōu)選與葉輪10的轉(zhuǎn)動軸線垂直地延伸并且防止在位于內(nèi)燃機15和風(fēng)扇裝置I之間的間隙12的側(cè)面區(qū)域11中產(chǎn)生渦流。流出元件也可以與旋轉(zhuǎn)軸線傾斜地設(shè)置并且因此與基礎(chǔ)部件61成銳角和鈍角，而不是規(guī)定流出元件63與轉(zhuǎn)動軸線垂直地設(shè)置。特別是在鈍角的情況下，流出元件63伸進(jìn)側(cè)面區(qū)域11中，但不減小有效的通流橫截面。在實施方式中，流出元件63可以與基礎(chǔ)部件61或者說殼體套一體形成或者作為單獨部件套在殼體套6的基礎(chǔ)部件61上，以便能夠?qū)σ延械娘L(fēng)扇裝置進(jìn)行改裝。渦流通常導(dǎo)致壓力升高或者說減小在空氣動力學(xué)上有效的通流橫截面，因為渦流阻止空氣流動。由于避免渦流，通過流出元件63有利地實現(xiàn)在保持側(cè)面區(qū)域11中的結(jié)構(gòu)深度的同時提高在空氣動力學(xué)上有效的通流橫截面以及實現(xiàn)明顯提高效率。此外還可以規(guī)定，使流出元件63的徑向外端傾斜，優(yōu)選是朝風(fēng)扇裝置I的輸入側(cè)E的方向，其中，該外端與套件6的設(shè)置它的端部相對。通過對通過風(fēng)扇裝置I輸送的空氣從中間區(qū)域12經(jīng)由側(cè)面區(qū)域11到周圍環(huán)境中的導(dǎo)出的改善，可以減少通過回流通道7的回流，這因此對提高效率是有利的。在圖2中示出了一個圖，在該圖中定性地示出了對于帶有和不帶有流出元件63的可比較的風(fēng)扇裝置的效率和空氣功率與風(fēng)扇裝置I的輸送功率F的關(guān)系。效率以％繪制。曲線Kl表示在不帶有流出元件63的風(fēng)扇裝置I中的效率以及曲線K2表示在帶有流出元件63的風(fēng)扇裝置I中的效率。曲線K3表示在不帶有流出元件63的風(fēng)扇裝置I中的作為在風(fēng)扇裝置I上的壓力的空氣功率以及曲線K4表示在帶有流出元件63的風(fēng)扇裝置I中的空氣功率。由圖可見，從通過風(fēng)扇裝置I產(chǎn)生的某一輸送功率Ftl起可以明顯提高效率和明顯提聞空氣功率。圖3以風(fēng)扇裝置的俯視圖示出了流出元件63的一種實施方式，該流出元件不是完整地圍繞套件6延伸而是具有空隙66。此外，流出元件63可以在徑向上部與延長，以例如遮蓋有裂縫的幾何結(jié)構(gòu)，這些幾何結(jié)構(gòu)例如是由于在位于風(fēng)扇裝置與反射面16之間的間隙12中導(dǎo)引軟管67及類似物而產(chǎn)生的。
權(quán)利要求
1.特別是用于對發(fā)動機系統(tǒng)進(jìn)行冷卻的風(fēng)扇裝置(1)，包括: -帶有一個或多個葉片(4)的葉輪(10)，所述葉片在工作中沿所述葉輪(10)的轉(zhuǎn)動軸線的方向從輸入側(cè)(E)向輸出側(cè)(A)輸送介質(zhì)； -包括基礎(chǔ)部件(61)的殼體套(6)，所述基礎(chǔ)部件沿所述轉(zhuǎn)動軸線的方向延伸并且完全地或部分地包圍所述葉輪(10)， 其特征在于，在所述基礎(chǔ)部件(61)的靠近所述葉輪(10)的輸出側(cè)(A)的端部上設(shè)有流出元件(63)，其從所述基礎(chǔ)部件(61)的所述的相關(guān)端部沿徑向向外延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇裝置(1)，其特征在于，所述基礎(chǔ)部件(61)同心地包圍所述葉輪(10)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇裝置(1)，其特征在于，所述流出元件(63)的與所述基礎(chǔ)部件相對的端部朝所述基礎(chǔ)部件(61)的靠近所述葉輪(10)的輸入側(cè)(E)的端部的方向彎曲，以加寬通過所述流出元件(63)形成的通道。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的風(fēng)扇裝置(1)，其特征在于，所述流出元件(63)呈完整環(huán)形地或者分段地設(shè)置在所述基礎(chǔ)部件(61)上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的風(fēng)扇裝置(I)，其特征在于，在所述基礎(chǔ)部件(61)的靠近所述葉輪(10)的輸入側(cè)(E)的端部上設(shè)有回流導(dǎo)向部分(62)，所述回流導(dǎo)向部分沿徑向向內(nèi)延伸。
6.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)扇裝置(I)，其特征在于，設(shè)有環(huán)形元件(5)，所述環(huán)形元件將所述葉片(4)的外端相互連接。
7.如權(quán)利要求6所述的風(fēng)扇裝置(I)，其特征在于，所述環(huán)形元件(5)具有位于輸入側(cè)的端部，該端部向外突出并且沿徑向比所述回流導(dǎo)向部分(62)的自由端終止于更加靠外的位置。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的風(fēng)扇裝置(1)，其特征在于，所述流出元件(63)終止于所述葉輪(10)的輸出側(cè)(A)或者所述流出元件關(guān)于軸線方向設(shè)置在所述輸入側(cè)(E)和所述輸出側(cè)(A)之間。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的風(fēng)扇裝置(1)，其特征在于，所述流出元件(63)設(shè)置在所述基礎(chǔ)部件(61)的突出于所述葉輪(10)的輸出側(cè)(A)的端部上。
10.系統(tǒng),包括: 一如權(quán)利要求1至9中任一項所述的風(fēng)扇裝置(I);和 —冷卻裝置(9)， 其中，設(shè)置所述風(fēng)扇裝置(1)，從而在工作中首先通過所述冷卻裝置(9)抽吸介質(zhì)以及輸送到位于所述風(fēng)扇裝置(I)和反射面(16)之間的間隙(12)中的介質(zhì)橫向于所述轉(zhuǎn)動軸線的方向流出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別是用于對發(fā)動機系統(tǒng)進(jìn)行冷卻的風(fēng)扇裝置(1)，包括－帶有一個或多個葉片(4)的葉輪(10)，所述葉片在工作中沿所述葉輪(10)的轉(zhuǎn)動軸線的方向從輸入側(cè)(E)向輸出側(cè)(A)輸送介質(zhì)；－包括基礎(chǔ)部件(61)的殼體套(6)，所述基礎(chǔ)部件沿所述轉(zhuǎn)動軸線的方向延伸并且完全地或部分地包圍所述葉輪(10)，其中，在所述基礎(chǔ)部件(61)的靠近所述葉輪(10)的輸出側(cè)(A)的端部上設(shè)有流出元件(63)，所述流出元件從所述基礎(chǔ)部件(61)的相關(guān)的所述端部沿徑向向外延伸。
文檔編號F04D29/44GK103148020SQ20121051494
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者S.尼科爾斯, S.漢森, M.布卡特 申請人:羅伯特·博世有限公司