[实用新型]一种车用冷却风扇

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冷却风扇，特别是一种用于汽车发动机冷却系统的环形冷却风扇。 

背景技术

在汽车发动机冷却系统中，一般均采用风冷的模式，这样就需要用到冷却风扇。现有的冷却风扇其结构包括从里到外依次序设置的托盘、轮毂、风叶和导流环，其中轮盘上设置有螺纹孔，用于与转轴固定连接，同时轮毂的吸力面和压力面均设置有外环，轮毂宽度尺寸较大。 

在国内专利库内，也有一些针对车用冷却风扇进行改进以增强寿命，提高冷却效果的技术。比如申请人以前曾申请的申请号200610052306.7的一种导流环加强型环型冷却风扇，其结构由托盘、轮毂、风叶、导流环构成,风叶与导流环连接一起,在材料为改性增强尼龙的导流环中嵌入金属丝网圈,金属丝网圈嵌在导流环外缘。由于金属丝可以制成直径很小,质量也轻,因此增加风扇的质量很小,不影响风扇工作时的转动惯量,但能大大地增加导流环的韧性与强度,再不会因导流环太薄而容易被破坏,大大地提高了使用寿命。再比如申请号200910154799.9所公开的一种加强导流冷却的冷却风扇,其结构包括有轮毂、风叶和导流环,风叶与导流环连接在一起,其特征在于:轮毂周围设有螺旋式加强筋,该加强筋与风叶底部连接在一起,上述加强筋采用渐开线等距排布,同时渐开线方向对应风扇旋转方向,渐开线利用卡迪尔坐标系下的参数方程,可以随风扇的转向调换参数方程中的x、y,与现有技术相比,本发明大大增长了使用寿命,提高了冷却效果。 

上述现有的改进技术，均以研究延长风扇使用寿命为重点，在如何减少风力损失，提高工况效率等方面，还有待本领域技术人员进一步研究。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服上述现有技术的不足而设计一种可降低风力损失，提高工况效率的车用冷却风扇。 

为了解决上述技术问题，本实用新型中采用了如下的技术方案： 

一种车用冷却风扇，包括从里到外依次序设置的托盘、轮毂、风叶和导流环，其特点在于所述轮毂的吸力面具有一个光滑平面，轮毂外侧直接与风叶叶根处相接。 

本技术方案中，将轮毂的吸力面设置为光滑平面，取消其上的外环，同时在传统的冷却风扇的基础上减小了室流轮毂直径以达到提高风扇效率的目的。其原理是限制叶根处负荷系数(τC_YC)_n值，在保持所需的流量条件下，力求采用较小的轮毂比，以减小叶栅损失中风机外周与转子之间所形成的环形通道表面上由于气流摩擦和涡流引起的环形壁面损失，可以最大程度降低风力损失，提高风扇效率。 

作为上述技术方案的优化，在吸力面还设置有凸起于吸力面的离心小叶轮，离心小叶轮环形布置于轮毂与每片风叶根部交接处，每片离心小叶轮靠近轮毂端到远离轮毂端的偏转方向与风扇旋转方向相反，每片离心小叶轮远离轮毂端正对相邻风叶的根部进风处设置。这样优化后，设置的离心小叶轮，使气流进入轴流风机叶片（即风叶）前得到加速并扭转方向，使进气产生负旋绕。离心小叶轮出口气流绝对速度方向为轴向，以便气体直接输出到风叶根部的进风口处，改善风扇性能和提高变工况效率。适合于汽车发动机系统要求风扇压力系数较高的特点。其中，所述吸力面即风扇背面，风扇正面为压力面。 

作为另一优化，风叶靠近轮毂约1/3左右处具有向吸力面偏折的拱起，在风叶的吸力面和压力面均设置有一圈凸起于风叶表面的导流筋，所述吸力面的导流筋位于风叶吸力面凸起的最高处位置偏向轮毂的一侧，每条吸力面的导流筋靠近轮毂端到远离轮毂端的偏转方向与风扇旋转方向相反；所述压力面的导流筋位于风叶压力面凹陷处的最低位置偏向轮毂的一侧，每条压力面的导流筋靠近轮毂端到远离轮毂端的偏转方向与风扇旋转方向相同。这样优化后，能够改善风扇流场以提高风扇效率。因为从塑料模脱模原理看叶片叠加结果使得叶片根部弦长受限，导致叶根处圆周速度小，从变环量设计时沿叶高方向气流径向平衡不佳导致风扇效率不高特点，设计导流筋，使得叶根处与导流筋之间气流不会因横向压力梯度使气流从凹面流向凸面，形成次涡流被主气流带走。另外从振动模态上考虑设置导流筋起到加强叶片刚度作用，从而改善叶轮高速旋转时由于塑料风扇因离心力及动不平衡引起的流线改变而引起的功耗增加，风扇效率降低的情况，其原理与风扇外径处加环改善风扇效率的原理相似。 

作为进一步优化，每条压力面的导流筋中部与轮毂之间还设置有沿径向的加强肋。加强肋起到支撑加强筋的作用，使加强筋抵制风力的强度提高，同时还提高了风叶根部强度，有利于保持风叶稳定并提高风叶寿命。