工业用吊扇的制作方法

专利名称：工业用吊扇的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种吊扇，具体涉及一种工业用吊扇。
背景技术：
在建筑物大的、完全开放的地带很难有效地通风，这些区域通常 在仓库和工厂中存在。在一些应用中，通风管道是昂贵和不切实际的， 因此作为低成本的选择，多个吊扇简单安装就可以保持室内空气循环。
通过大量的小风扇或少量的大风扇， 一块区域就能通风。两种选 择各有其利弊。小风扇能在椽子、喷洒头、悬挂灯具和建筑中常见的 其它障碍之间简易安装。小风扇也可策略上地集中位于最需要通风的 地方。然而，在具有高天花板的建筑内，小风扇不具有能有效地达到 地面附近区域的排风量，而在地面附近用户最需气流，所以小风扇有 时候几乎是没有价值的。
大风扇能以可到达地面的大的量和速率排风，然而，大风扇需要 更多的径向间隙，因此它们难以安装在障碍之间。如果大风扇高度降 低，这样风扇叶片在障碍的下面旋转，风扇如此低就在其正下方产生 集中通风气流，而不是广泛地吹散空气。增加风扇的转速能恶化这种 集中通风气流的问题。减小风扇转速能消除该通风气流，但是低于风 扇额定转速的操作是对风扇的无效使用。另外，大风扇本来就很重， 并需要用于保证风扇和它的多个部件完整无损的特种装置。
因此，存在能够克服上述提到的小风扇和大风扇缺点的工业吊扇 的需要。

发明内容
在某些实施例中，吊扇从可调长度的杆上悬垂下来。
在某些实施例中，吊扇具有焊接填角料(fillets)和机械紧固件的冗余组合以帮助确保电机保持连接到悬挂器上。
在某些实施例中，风扇包括安全环，其能阻止风扇毂从驱动轴完 全分离，而风扇毂用来将叶片支撑臂连接在一起。
在某些实施例中，吊扇具有向上倾斜的叶片末梢。
在某些实施例中，弹性衬套帮助将风扇叶片连接至毂，衬套帮助 减小风扇叶片根部的应力。
在某些实施例中，弹性衬套允许叶片随着风扇转速的增加向上偏转。
在某些实施例中，风扇提供的气流推力具有反作用力能支撑叶片 大部分重量。
在某些实施例中，风扇叶片至少5英尺长。
在某些实施例中，风扇叶片的数目不多于6个，并且叶片与它们 施加的推力相比较轻。
在某些实施例中，风扇叶片是沿着它们的长度方向成锥形并扭曲， 从而在风扇叶片根部附近的叶片攻角(angle of attack)大于在其末梢 附近的叶片攻角，以便将气流在风扇的整个直径上更均匀地分配。


图1是具有叶片的吊扇侧视图，此时叶片处于基本上水平的静止 状态。
图2是图1所示吊扇的侧视图，但是风扇叶片的末梢是向上倾斜的。
图3是图2中所示风扇的详细侧视图。 图4是沿图3中线4-4的剖视图。 图5是吊扇的透视图，但是忽略了风扇叶片。
具体实施例方式
如图1-5中所图解的吊扇10，其包括多个特征以使风扇IO特别适 用于建筑物内大的开阔区通风，例如在工厂或仓库中。例如，风扇10 具有，5至12英尺长(或更长)的风扇叶片12，以便对吊扇下面的广大区域进行通风；风扇叶片12可在长度方向上倾斜，叶片末梢14上 翘，从而风扇IO能覆盖更广阔的区域；每个风扇叶片12具有沿着它 的长度变化的形状，以增强位于整个风扇直径下方的气流；悬挂器16 具有可调长度18，所以风扇IO能安装在风扇叶片12能避开管子、悬 挂的照明设备、高架横梁和其它在工业建筑物中常见的多种障碍的高 度；弹性接头20 (图3和图4)，其使风扇叶片12具有应变消除和额 外的柔性；和风扇IO包括具有用于安全防护的多余或备用连接的支架 装置22。
为了转动风扇叶片12，风扇10包括电机24，该电机24包括转子 26、定子28和减速变速箱30。为了令电机24的物理尺寸和重量最小 (例如大约98磅)并提供足够的功率(例如，大约2马力)，转子26 在相对较高的速度转动。为了令风扇叶片12达到合适的速度和扭矩， 变速箱30连接至转子26。从变速箱30向下伸出的是输出驱动轴32， 输出驱动轴32以某一预定的转动速度转动(比如是50卬m)，其比转 子26的速度小得多。变速驱动可用于改变转子26的速度并因此改变 风扇叶片的速度。
螺栓34可用于将电机24安装至支架装置22，支架装置22又连 接至悬挂器16。在一个实施例中，支架装置22包括侧板22a，该侧板 22a被有裕度地螺栓连接(螺栓36)或焊接(一些类型的焊接填角料 38或别的方式)至顶板22b和底板22c。侧板22a形成或构造为绕着电 机24周边的大约一半延伸。这样的形状提供支架22具有足够的抗扭 刚度并将电机24暴露于大气中以冷却电机。底板22c是具有中心孔的 圆盘，驱动轴32穿过该中心孔伸出并在孔中自由地旋转。L型的支架 40能被用于将侧板22a连接至底板22c。顶板22b通常是U形并用来将 支架22连接至悬挂器16。
为了令悬挂器16具有可调的长度18和抗扭强度，悬挂器16可由 两个嵌套的正方形管16a和16b组成。管16a或16b能包括一系列孔42， 在另一管上的另一组孔能选择性地与孔42对准。当一组选定的孔对准 从而使悬挂器16具有所需的长度时，螺栓44能被插入孔中以将管16a 和16b锁定就位。连接器46能将悬挂器16连接至适当的上部结构48(例如天花板、椽子等等)，并且连接器50能被用于将悬挂器16紧固 至支架装置22。
在支架装置22的下方，驱动轴32连接至毂52。该连接关系可利 用锥形锁定衬套54 (图4)、轴键56、和/或在轴32端部的用于安全裕 度的螺栓58 (图3)实现。在安全螺栓上的螺纹将被选择以保证螺钉 在风扇的正常运转方向情况下趋于紧固。毂52包括多个风扇叶片支撑 臂60。如图例所示，毂52包括4个用于4个风扇叶片12的臂60。但 是或多或少的臂和风扇叶片当然是可能的，已经示出的数量为4的例 子是为累加的叶片重量、空气推力和平衡提供特别合乎需要的组合， 这将在随后阐述。
为了连接风扇叶片12至毂52，轭62被安装至各风扇叶片12的 根部64并从该处延伸。轭62限定两个孔66和68，两个锁止销70和 72插入孔66和68中。以聚合物衬套形式(例如氯丁橡胶)形成的弹 性接头20产生径向干涉配合，将销70和72摩擦地保持在孔66和68 中。销70和72与可调节柄76的颈部74配合，可调节柄76螺合入支 撑臂60中。
柄76螺合入臂60中的距离确定风扇叶片12的径向位置并因此提 供了用于平衡风扇10的装置。柄76在臂60中的旋转提供了用于调节 风扇叶片的倾角(pitch)或攻角的装置。销70和72在孔66和68内 的转动位置确定是否为了空气的更宽广分配而将风扇叶片12向上倾 斜(图2)、向下倾斜(未显示)或水平(图l)。
一旦风扇叶片12被调节合适，螺钉78螺合销72以紧靠颈部74 夹紧销70和72，并且第二螺钉80紧固支撑臂60至柄76。紧固螺钉 80将两个翼片82拉紧，两个翼片82锁止入两个凹槽84，凹槽84在 臂60内的狭长隙缝86的两边。因此，紧固螺钉80倾向于闭合隙缝 86以便臂60围绕柄76的螺纹紧紧地收紧，从而将柄76锁定至臂60。 现在，借助于与颈部74的啮合，销70和72被固定而不能旋转，所以 弹性接头20允许叶片12绕着大致由螺钉78限定的轴线有限地旋转。 叶片12在静止时，弹性接头20在销70， 72和孔66， 68之间提 的 摩擦力足够支撑叶片的重量，而不需要机械性的硬停机(hardstop)。因为风扇旋转，弹性接头20的屈服性能促使叶片末梢随着它向下推动 空气而上升，而没有在毂组件上施加过度的压力。
作为额外的预防措施以防毂52意外地从驱动轴32分离， 一系列 的支架88将保持环90 (图3和图5)紧固至从毂52伸出的风扇叶片 支撑臂60。保持环90完全地环绕侧板22a并安装在底板22c的上方。 保持环90的内径小于底板22c的外径，这样底板22c不能够穿过保持 环90的内径。因此，如果毂52相对于驱动轴22下降，当保持环90 或支架88碰到底板22c时上述的下降将停止。 一旦接合底板22c，作 为连续环的保持环卯帮助在一系列环支撑支架88之间均匀地分配毂 52和风扇叶片12的重量。另外，保持环卯与叶片支撑臂60连接在 一起，因此，可以提供另一个额外的安全特征以防止万一支撑臂从毂 分离。
吊扇IO附加的显著特征涉及风扇在运行期间的动态响应。扇叶片 12的数量、重量和形状连同由弹性接头20增强的风扇叶片的柔性， 共同导致风扇叶片末梢14响应于风扇10向下推动空气而上升明显的 量。末梢14的上升由图l和图2所示的虚线表示。所述虚线显示了风 扇叶片12在以额定转速转动时的高度，实线表示风扇叶片的静止状 态。虽然具有目前形状的水平风扇叶片12 (从根部64至末梢14是锥 形的和扭曲的)能够广泛和充分地通过不确定的流动方式吹散排风， 但是与不倾斜的叶片相比，风扇叶片12的微小的正向倾斜，通过为运 动的空气提供更大的水平/径向分力从而增强了这种期望的效果。
为了获得这样的效果，每个风扇叶片12优选地发展有独立的气流 推力92，该气流推力92产生出支撑单个风扇叶片大部分重量的独立 的向上反作用力。 一些情况下，反作用力94基本上支持全部的叶片重 量。由于目前风扇叶片的锥形中空几何形状，这是可能的。这提供了 叶片重量在整个长度96上仅仅为一至三磅/英尺之间。另外，限定风 扇叶片的数量限制为六个或更少(例如四或三个风扇叶片)，意味着累 加的气流推力98 (由风扇IO施加的总推力)产生的累加的反作用力 IOO分布更少的叶片上，从而增加每个独立的叶片在运行期间的向上 弯曲度。然而，由叶片提供的上述累加的反作用力IOO可能不足以使悬挂器16处于受压縮状态，该受压縮状态会引起风扇10的不稳定。
虽然本发明根据多个实施例加以描述，但是针对性的修改对本领 域普通技术人员是显而易见的。因此，本发明的范围将通过参考下述 的权利要求来确定。
权利要求
1、一种可安装至上部结构的吊扇，该吊扇包括安装至上部结构的悬挂器；电机，该电机具有大致向下指向的驱动轴；毂，其连接至驱动轴使得毂在电机的下面；连接至毂的多个风扇叶片；支架装置，其将电机连接至悬挂器；底板，其从支架装置伸出使得底板在毂的上方；以及由毂支撑的保持环，保持环置于在底板的上方，从而如果毂相对于电机的驱动轴下降，底板和保持环限制毂和支架装置之间的相对竖直运动。
2、 根据权利要求l所述的吊扇，其中保持环环绕电机。
3、 根据权利要求1所述的吊扇，其中保持环环绕驱动轴。
4、 根据权利要求1所述的吊扇，还包括将毂连接至保持环的多个 支架。
5、 根据权利要求4所述的吊扇，其中所述多个支架和多个风扇叶 片是一一对应的关系。
6、 根据权利要求5所述的吊扇，其中毂包括多个臂，多个风扇叶 片连接至所述多个臂，并且所述多个支架附装于所述多个臂上。
7、 根据权利要求6所述的吊扇，其中所述多个臂、所述多个支架和所述保持环基本上校对彼此固定。
8、 根据权利要求1所述的吊扇，其中所述支架装置包括填角料和 机械紧固件的冗余组合，帮助确保电机保持连接在悬挂器上。
9、 根据权利要求1所述的吊扇，其中悬挂器包括一对可伸縮地接 合在一起并具有大致矩形横截面的管，借助于这对管的伸縮接合，该 对管使得悬挂器竖直可调节，并且借助于这对管具有的大致矩形横截 面，悬挂器能抵抗扭力。
10、 根据权利要求1所述的吊扇，还包括多个弹性构件，所述弹 性构件帮助将多个风扇叶片弹性地连接至毂，从而与多个风扇叶片较刚性地连接至毂相比，所述多个风扇叶片能更容易地向上和向下偏转。
11、 一种可安装至上部结构的吊扇，该吊扇包括 电机，其具有大致向下指向的驱动轴；毂，其连接至驱动轴使得毂在电机的下面； 连接至毂的多个风扇叶片； 支撑电机的支架装置；以及悬挂器，其连接至支架装置并且可安装在上部结构上，其中悬挂 器包括一对可伸縮地接合在一起并具有大致矩形横截面的管，借助于 这对管的伸縮接合，该对管使得悬挂器竖直可调节，并且借助于这对 管具有的大致矩形横截面，悬挂器能抵抗扭力。
12、 根据权利要求11所述的吊扇，其中所述支架装置包括填角料 和机械紧固件的冗余组合，帮助确保电机保持连接在悬挂器上。
13、 根据权利要求11所述的吊扇，还包括多个弹性构件，所述弹 性构件帮助将多个风扇叶片弹性地连接至毂，从而与多个风扇叶片较 刚性地连接至毂相比，所述多个风扇叶片能更容易地向上和向下偏转。
14、 根据权利要求1所述的吊扇，其中大致为矩形的横截面为大 致正方形。
15、 一种可安装至上部结构的吊扇，该吊扇包括 可安装至上部结构的悬挂器；电机，具有大致向下指向的驱动轴；毂，连接至驱动轴使得毂在电机的下面；从毂伸出的多个臂；连接至多个臂的多个风扇叶片； 连接至多个臂的多个支架；将电机连接至悬挂器的支架装置； 底板，从支架装置伸出使得底板在毂的上方；以及 连接至多个支架的保持环，保持环置于底板的上方，使得保持环 围绕电机和驱动轴中的至少之一，其中如果毂相对于电机的驱动轴下 降，底板和保持环限制毂和支架装置之间的相对竖直运动。
16、 根据权利要求15所述的吊扇，其中所述多个臂、所述多个支架和保持环基本上校对彼此固定D
17、 根据权利要求15所述的吊扇，其中所述多个支架和所述多个 风扇叶片是一一对应的关系。
18、 根据权利要求15所述的吊扇，其中所述的支架装置包括填角 料和机械紧固件的冗余组合，帮助确保电机保持连接到悬挂器上。
19、 根据权利要求15所述的吊扇，其中悬挂器包括一对可伸縮地 接合在一起并具有大致矩形横截面的管，借助于这对管的伸縮接合， 该对管使得悬挂器竖直可调节，并且借助于这对管具有的大致矩形横 截面，悬挂器能抵抗扭力。
20、 根据权利要求15所述的吊扇，还包括多个弹性构件，所述弹 性构件帮助将多个风扇叶片弹性地连接至所述多个臂，从而与多个风 扇叶片较刚性地连接至所述多个臂相比，所述多个风扇叶片能更容易 地向上和向下偏转。
全文摘要
本发明涉及一种大型的工业用吊扇(10)，其包括异常长的风扇叶片(12)，该风扇叶片具有能向上倾斜以便更广泛地吹散空气的叶片末梢。这样广泛地吹散在风扇安装在相对较低的情况下特别有益，以避免碰到例如悬挂的灯具、喷洒头和椽子之类的障碍。一个较低的安装位置是可能的，因为该风扇是从具有可调长度的悬挂器(16)上悬挂下来的。该风扇包括多个用于防护的冗余螺钉连接或焊接接头。连续的保持环提供附加的防护。弹性衬套(20)增强风扇叶片的挠性并减少风扇叶片连接至中央悬挂毂(52)的张力。为了更广地吹散风扇下面的空气，每个风扇叶片具有扭曲的几何形状以提供从叶片的根部(64)向末梢(14)减小的攻角。
文档编号F04D25/08GK101646873SQ200880004347
公开日2010年2月10日 申请日期2008年1月25日 优先权日2007年2月8日
发明者A·J·维格尔, D·P·格兰特, J·莫尔, P·马利, R·P·斯奈德 申请人:瑞泰控股公司