专利名称：一种发动机冷却风扇的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风扇的结构，更准确地说，涉及一种低噪音、能耗低、风量大的发动机冷却用风扇。
背景技术：
随着近年来发动机的高功率化，发动机舱设计的复杂化，发动机罩内温度上升，空气流通阻力变大，整车的冷却性能已形成重要课题。发动机冷却风扇增大负荷的同时，风扇噪声也会变差。通常在低转速时，风扇噪声并不明显，但在高转速时，风扇噪声往往成为整车主要甚至最大的噪声源。而随着人们对汽车舒适性、经济性要求的提高，能源和环境的日 益紧迫，对发动风扇冷却风扇提出了更高的要求风扇的冷却能力要求提高的同时，还需要严格控制风扇噪声、尽量降低风扇功率消耗。总之，传统的风扇设计方法已经不能满足目前行业的发展需要，而流体机械CFD的现代设计方法，在国内汽车发动机冷却风扇的设计开发过程中没有得到很好的应用。一是因为国内厂家资金不足，仍是希望采用按照风扇直径、性能参数等规律先制造一系列风扇，在提供给主机厂进行选择方式进行风扇的匹配，这样现代的设计方法得不到充分的应用，使发动机冷却风扇性能落后；另外国内汽车厂家致力于汽车主要零部件的技术革新，发动机冷却风扇没有引起厂家足够的重视。现有风扇一般叶片等宽、等安装角圆，截面弧形，这种风扇结构简单、便于组织生产，但效率不高。为了增加风扇的功率，会选择较大的安装角、增大叶片个数，而这样势必增大风扇产生的噪声，且给整车的空间布置带来较大困难；或者整体加大风扇扇叶径向尺寸较大部分地扇叶宽度以增大风量，同时减小风扇安装角，取消风扇轮毂以减小噪声；而这样会降低风扇强度，在发动机高速高负荷时，风扇工作温度上升，扇叶变软，高速旋转产生的离心力会造成风扇的变形，会导致风扇风量变小，且在工况较差的情况下甚至会导致风扇扇叶的断裂。现有技术的一种风扇产品的叶片数为7且均匀分布与轮毂上，选用较大的安装角，叶片采用圆弧薄板形，为了保证风扇叶片强度，轮毂直径和宽度均较大，风扇轮毂比为
O.5，轮毂与叶片等宽度。这种风扇风量和静压虽然得到保证，但效率较低，在高速旋转时产生较大的噪声。
发明内容
为了使发动机满足对风扇冷却能力越来越高的要求，和越来越苛刻的噪声和能耗要求，本发明提供了一种发动机冷却风扇，通过选择恰当的叶型参数，改进风扇叶片形状使叶片有较好的流线和合适的弯曲角度、叶片间采用不等距分布，从各方面减少风扇产生的涡流和涡流脱离，使得叶轮周边气体的压力脉动得以减弱，在它满足冷却风量和风压要求的同时，降低产生的噪声升压级，同时能耗也明显下降。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种发动机冷却风扇，包括轮毂以及沿轮毂圆周方向分布的多个叶片，径向九等分所述叶片，形成的八个截面具有如下的形状
所述八个截面处的曲线长依次为71. 31mm、74. 72mm、79. 1mm、83. 97mm、89. 55mm、96. 08mm、104. 92mm、109. 72mm;所述八个截面处和水平面的夹角依次为38.69° ,37. 68°、36. 1° ,34. 22° ,31. 95° ,29. 8° ,27. 28° ,25. 66° ;所述八个截面的中心厚度依次为7. 68mm>6. 01mm>5. 38mm>4. 2mm>3. 7mm>3. 55mm>3. 3mm>3. 1 Bmnin优选的是，所述叶片的数量为7个，分布在轮毂的周向上，相邻两个叶片之间的夹角依次为 53°、50。,48. 25° ,57. 5° ,48. 25°、50。、53。。优选的是，所述轮毂的两端面均比叶片的连接根部低。优选的是，所述轮毂的两端面均比叶片的连接根部低10mm。优选的是，还包括固定在轮毂内的用于将所述冷却风扇安装在风扇离合器上的托盘，所述托盘和风扇离合器之间留有18mm的间隙。 优选的是，所述叶片的顶端为前弯型结构。优选的是，所述叶片的前缘、后缘及顶端经过倒圆处理。本发明冷却风扇的这种叶片设计结构，使各截面处都处于较高效率的攻角范围内，流场得到最优化，在保证冷却风量的情况下降低约28%的能耗，使得叶片所引起的声能分布在一个较宽的频带内，有助于降低噪声的升压级。叶片的截面按气流的扭速沿半径的增加而逐渐变化，弦长增加、扭角变小，并由上而下有规律地扭转过一定地角度形成叶片曲面；这样的结构有助于减少风扇工作时气流在叶片表面的脱落，在一定程度上抑制了叶片表面形成与气流主流方向相反的回流，减小涡流的产生，避免气流交变力的产生，从而避免了振动与噪声的加剧。叶片在轮毂上的不等距分布及其自身的截面结构，不仅使叶片结构有所提高，更重要的是优化了转动时的流畅性，在保证风扇产生一定流量和静压的同时，降低功率消耗，使噪声有了明显的降低，可降低噪音2个分贝。
图I示出了本发明冷却风扇的结构示意图。图2示出了本发明冷却风扇的剖面图。图3示出了本发明冷却风扇的主视图。图4示出了本发明冷却风扇沿径向等分叶片的示意图。图5a-图5h示出了本发明叶片所选取截面的主视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步说明。参考图1，本发明的一种发动机冷却风扇，包括轮毂3以及沿轮毂3圆周方向分布的多个叶片1，轮毂3中设有一金属托盘2，金属托盘2上设置的四个螺栓孔4可以将该冷却风扇固定在风扇硅油离合器上，轮毂3与注塑成型的风扇叶片I紧密结合在一起，没有松动。为了降低风扇噪声，本发明风扇的叶片个数优选取奇数7个，其包括叶片本体和用于将叶片本体固定在轮毂3上的连接根部10 (即叶片法兰面)，连接根部10与叶片本体为一体高压注塑成型。为了使该叶片的各处均处于较高效率的攻角范围内，其涉及结构如下参考图4、图5a-图5h，沿所述风扇的径向将叶片等分为9份，形成8个截面100，各截面100 的曲线长度依次为 71. 31mm、74. 72mm、79. 1mm、83. 97mm、89. 55mm、96. 08mm、104. 92mm、109. 72mm ;8个截面110的倾斜角度(其和水平面的夹角)依次为38. 69°、37· 68°、36· 1°、34.22。,31. 95° ,29. 8° ,27. 28 ° ,25. 66° ;8 个截面 100 的中点厚度依次为 7. 68mm、6. 01mm、5. 38mm、4. 2mm、3. 7mm、3. 55mm、3. 3mm、3. 16mm ;这种叶片的结构，使各截面处都处于
较高效率的攻角范围内，流场得到最优化，在保证冷却风量的情况下降低约28%的能耗，使得叶片所引起的声能分布在一个较宽的频带内，有助于降低噪声的升压级。叶片的截面按气流的扭速沿半径的增加而逐渐变化，弦长增加、扭角变小，并由上而下有规律地扭转过一定地角度形成叶片曲面；这样的结构有助于减少风扇和工作时气流在叶片表面的脱落，在一定程度上抑制了叶片表面形成与气流主流方向相反的回流，减小涡流的脱落，避免气流交变力的产生，从而避免了振动与噪声的加剧。优选的是，叶片I的顶端采用前弯型，即其顶端设有一个沿其宽度方向的凸起5， 叶片宽度由叶片根部到叶片顶端逐步变宽，利用叶片顶端处线速度高、空间大的特点，有利于增大风扇风量，同时不仅使叶片的强度增加，也有效降低了风扇噪声。更加优选的是，叶片的前端的边缘、后端的边缘及顶端均作倒圆处理。优选的是，叶片I按照不同的角度分布在轮毂3的周围，为了保证风扇的动平衡，参考图3，相邻两扇叶片2之间的夹角α I、α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7依次为53°、50°、48.25°、57.5°、48. 25°、50°、53°。叶片I在轮毂3上的不等距分布及其自身的截面结构，不仅使叶片结构有所提高，更重要的是优化了转动时的流畅性，增大了风扇产生流量和降压、降低功率消耗，使噪声有了明显的降低。优选的结构是，在安装本发明的冷却风扇的时候，使得托盘2和风扇离合器之间留有18_的间隙，从而保证风扇安装之后，与散热器和发动机有可以获得更稳定气流的间隙。参考图2，轮毂两端较风扇前后端均内缩，即使所述轮毂3的两端面均比叶片I的连接根部10低，例如优选的是低10mm，这样可以减少风扇连接根部10处的空气涡流，同时也保证叶片连接根部10的强度。本发明叶片的主要参数如下
叶片半径(Mn)j截面倾斜角度(° ) j截面翼型曲线长(mn)|中点厚度(mn)
9538.6971. 317.68
HO37.6874. 72θΓ
1253θ7 Τ9Λ5. 38
14034.2283.97H
15531.9589. 55
17029.896.083. 5权利要求
1.一种发动机冷却风扇，包括轮毂以及沿轮毂圆周方向分布的多个叶片，其特征在于径向九等分所述叶片，形成的八个截面具有如下的形状 所述八个截面处的曲线长依次为71. 31mm、74. 72mm、79. lmm、83. 97mm、89. 55mm、96. 08mm、104. 92mm、109. 72mm;所述八个截面处和水平面的夹角依次为38.69° ,37. 68°、36. 1° ,34. 22° ,31. 95° ,29. 8° ,27. 28° ,25. 66° ;所述八个截面的厚度依次为 7. 68mm、6.01mm>5. 38mm>4. 2mm>3. 7mm>3. 55mm>3. 3mm>3. 1 Bmnin
2.根据权利要求I所述的冷却风扇，其特征在于所述叶片的数量为7个，分布在轮毂的周向上，相邻两个叶片之间的夹角依次为53°、50。>48. 25°、57· 5。>48. 25°、50。、53。。
3.根据权利要求2所述的冷却风扇，其特征在于所述轮毂的两端面均比叶片的连接根部低。
4.根据权利要求3所述的冷却风扇，其特征在于所述轮毂的两端面均比叶片的连接根部低10mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的冷却风扇，其特征在于还包括固定在轮毂内的用于将所述冷却风扇安装在风扇离合器上的托盘，所述托盘和风扇离合器之间留有18_的间隙。
6.根据权利要求5所述的冷却风扇，其特征在于所述叶片的顶端为前弯型结构。
7.根据权利要求6所述的冷却风扇，其特征在于所述叶片的前缘、后缘及顶端经过倒圆处理。
全文摘要
一种发动机冷却风扇，包括轮毂以及沿轮毂圆周方向分布的多个叶片，径向九等分所述叶片，八个截面处的曲线长依次为71.31mm、74.72mm、79.1mm、83.97mm、89.55mm、96.08mm、104.92mm、109.72mm；八个截面处和水平面的夹角依次为38.69°、37.68°、36.1°、34.22°、31.95°、29.8°、27.28°、25.66°；八个截面的中心厚度依次为7.68mm、6.01mm、5.38mm、4.2mm、3.7mm、3.55mm、3.3mm、3.16mm。使得叶片的各截面处都处于较高效率的攻角范围内，流场得到最优化，在保证冷却风量的情况下降低约28%的能耗；使得叶片所引起的声能分布在一个较宽的频带内，有助于降低噪声的升压级。有助于减少风扇工作时气流在叶片表面的脱落，在一定程度上抑制了叶片表面形成与气流主流方向相反的回流，减小空气涡流的产生，避免气流交变力的产生，从而避免了振动与噪声的加剧。
文档编号F04D29/32GK102966596SQ20121046169
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者苏晓芳, 张建操, 邱若友, 陈园明, 张应兵, 刘俊, 田国庆 申请人:安徽江淮汽车股份有限公司