專(zhuān)利名稱(chēng)：低阻力風(fēng)扇裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)扇，例如在建筑物內(nèi)進(jìn)行空氣循環(huán)和通風(fēng)用的吊扇和室內(nèi)風(fēng)扇。
眾所周知，用于空氣循環(huán)的吊扇通常具有4-6個(gè)從懸掛在房間天花板下面的電機(jī)向外伸展的槳狀葉片。這些槳狀葉片位于同一平面并且從一個(gè)位于中央位置的電機(jī)處向外延伸到外徑通常達(dá)4和五英尺之間。電機(jī)相對(duì)較大，其外徑一般為9-14英寸。如

圖1和2中所示，常規(guī)的吊扇可以產(chǎn)生一個(gè)通常為環(huán)形的氣流結(jié)構(gòu)，其中垂直氣流在房間的中心處向一個(gè)方向流動(dòng)，在墻壁處則向相反方向流動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)的其它通風(fēng)用風(fēng)扇都有一個(gè)格柵或罩蓋安裝在墻上或天花板上的通氣口處。其中有一種這樣的裝置是，在燈的周?chē)幸慌怒h(huán)形排列的孔，示于LIAO注冊(cè)的34514號(hào)美國(guó)外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利。其它類(lèi)型已為人們所熟知的室內(nèi)風(fēng)扇有用來(lái)產(chǎn)生主要為水平環(huán)流的臺(tái)扇和落地式風(fēng)扇等。
現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)扇由于具有下列一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)而不能令人完全滿意1、它們不能提供理想的環(huán)流量和環(huán)流分布；2、它們的效率較低，因?yàn)樗鼈儗?duì)于給定的環(huán)流量呈現(xiàn)過(guò)大的氣動(dòng)阻力，這是由于從葉片尖和葉片根部之間速度變化很大和電機(jī)或其笨重的中央結(jié)構(gòu)阻礙軸向流動(dòng)的共同作用而造成的；3、它們具有危險(xiǎn)性。與運(yùn)動(dòng)部件的偶然接觸可能造成嚴(yán)重?fù)p害；4、它們?cè)胍籼蟆?br> 因此需要有一種克服了現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的風(fēng)扇。
本發(fā)明通過(guò)提供一種效能好、效率高、安全并無(wú)噪音的風(fēng)扇裝置來(lái)滿足上述要求。在本發(fā)明的一個(gè)方面的內(nèi)容中，風(fēng)扇裝置包括一組排成環(huán)形陣列的風(fēng)扇葉片；一個(gè)環(huán)形構(gòu)件將各葉片支撐性地連接在風(fēng)扇軸的周?chē)恢辽俣鄶?shù)葉片構(gòu)件的相應(yīng)端形成了該陣列的內(nèi)徑D1和外徑D2；葉片構(gòu)件取向得可隨著環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)在直徑D1與D2之間產(chǎn)生主軸向氣流；葉片構(gòu)件與環(huán)形構(gòu)件一起在風(fēng)扇軸周?chē)纬闪艘粋€(gè)一般為環(huán)形的開(kāi)口，其直徑D0不小于D1的90％；以及用來(lái)把環(huán)形構(gòu)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在風(fēng)扇軸上的裝置，借此，當(dāng)環(huán)形構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生主軸向氣流時(shí)，在開(kāi)口以里將產(chǎn)生不受阻礙的副軸向氣流。直徑D1不小于直徑D2的50％，葉片構(gòu)件在直徑D2的平面上于直徑D1和D2之間形成一個(gè)總的投影面積和一個(gè)相關(guān)的平均投面積密度，至少D0的75％以外的開(kāi)口的環(huán)形邊緣部分受到不大于密度δ的5％的平均投影面積密度γ阻礙。
環(huán)形構(gòu)件可以伸展在直徑D0和D1之間，用來(lái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承環(huán)形構(gòu)件的裝置可包括多個(gè)從環(huán)形構(gòu)件向內(nèi)延伸的輻條和用來(lái)把這些輻條連接到一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件上的葉轂裝置。該風(fēng)扇裝置中還可包括一個(gè)具有可轉(zhuǎn)動(dòng)的從動(dòng)軸的電機(jī)，葉轂裝置包括一個(gè)適合與從動(dòng)軸固定連接的葉轂，使環(huán)形構(gòu)件與從動(dòng)軸完全一致地轉(zhuǎn)動(dòng)。
葉片構(gòu)件可以作為第一陣列中的第一葉片構(gòu)件，而風(fēng)扇裝置還包括位于第二環(huán)形陣列中的多個(gè)第二葉片構(gòu)件；一個(gè)用來(lái)把第二陣列可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在風(fēng)扇軸上的裝置；以及當(dāng)環(huán)形構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用來(lái)使第二陣列風(fēng)扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。至少大多數(shù)第二葉片構(gòu)件的末端形成了第二陣列的外徑D3，第二葉片構(gòu)件取向得能隨著環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)在直徑D3以里產(chǎn)生副軸向氣流。D3不大于D1的75％。風(fēng)扇裝置還包括一個(gè)用于使第二葉片構(gòu)件與輻條成固定關(guān)系的裝置。
第二葉片構(gòu)件最好取向得能用來(lái)產(chǎn)生與主軸向氣流流向相反的副軸向氣流。風(fēng)扇裝置還可包括一個(gè)裝置，當(dāng)?shù)谝魂嚵幸缘谝唤撬俣缺或?qū)動(dòng)時(shí)用來(lái)以第二角速度驅(qū)動(dòng)第二陣列，該第二角速度大于第一角速度。環(huán)形構(gòu)件是主環(huán)形構(gòu)件，風(fēng)扇裝置還包括一個(gè)副環(huán)形構(gòu)件，它與第二葉片構(gòu)件的外端相連。
環(huán)形構(gòu)件可以是與葉片構(gòu)件的內(nèi)端相連第一環(huán)形構(gòu)件，風(fēng)扇裝置還包括一個(gè)與這些葉片的外端相連接的第二環(huán)形構(gòu)件。用來(lái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承環(huán)形構(gòu)件的裝置包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)支承的導(dǎo)輪，該導(dǎo)輪與環(huán)形構(gòu)件滾動(dòng)嚙合。該導(dǎo)輪可以是多個(gè)導(dǎo)輪中的一個(gè)。該風(fēng)扇裝置包括至少3個(gè)導(dǎo)輪。每對(duì)相鄰的導(dǎo)輪在隔開(kāi)一段距離的位置與環(huán)形構(gòu)件相接觸，對(duì)著一個(gè)關(guān)于風(fēng)扇軸線成不大于180°的角度。風(fēng)扇裝置還可包括一個(gè)帶可轉(zhuǎn)動(dòng)的從動(dòng)軸的電機(jī)，和用來(lái)把導(dǎo)輪與環(huán)形構(gòu)件相耦連以使之轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。耦連裝置可以包括由從動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)輪。該耦連裝置還包括一個(gè)與環(huán)形構(gòu)件嚙合的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪又與傳動(dòng)軸相耦連。
參照下列說(shuō)明、所附權(quán)利要求書(shū)及附圖可更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特性、特征和優(yōu)點(diǎn)。其中圖1是裝在室內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇裝置的正面透視圖，示出了相關(guān)的環(huán)形氣流結(jié)構(gòu)；圖2是圖1的現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇裝置及氣流結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子裝置的正面透視圖；圖4是示出圖3的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子裝置所產(chǎn)生的空氣循環(huán)型式的透視圖；圖5是圖3的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子裝置與驅(qū)動(dòng)電機(jī)組合在一起時(shí)的透視圖；圖6是圖5的風(fēng)扇組合的示意剖視圖，示出了軸向循環(huán)區(qū)域；圖7是裝在室內(nèi)的圖5風(fēng)扇組合的正面透視圖，示出了相關(guān)的雙同心環(huán)形氣流結(jié)構(gòu)；圖8是圖7的風(fēng)扇組合和氣流結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是示出圖3的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的另一種構(gòu)型的正面透視圖；圖10是類(lèi)似圖6的示意圖，示出圖9的另一種構(gòu)型；圖11是圖5風(fēng)扇組合的另一種構(gòu)型的正面透視圖。
本發(fā)明的目的在于提供一種特別適合于用來(lái)有效通風(fēng)和循環(huán)室內(nèi)空氣的風(fēng)扇裝置。參看附圖3-8，風(fēng)扇裝置10具有多個(gè)徑向薄輻條12或其它用來(lái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承主風(fēng)扇轉(zhuǎn)子13的裝置，轉(zhuǎn)子13具有許多一般是沿徑向伸展的葉片構(gòu)件14，葉片構(gòu)件14取向得能隨著它的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生軸向氣流，裝置10在由葉片構(gòu)件14所環(huán)繞的中心區(qū)域內(nèi)提供基本無(wú)阻塞的軸向氣流。在裝置10的一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)中，葉片構(gòu)件14的外端與外環(huán)形構(gòu)件16相連，內(nèi)端與內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18相連，主風(fēng)扇轉(zhuǎn)子13包括葉片構(gòu)件14以及環(huán)形構(gòu)件16和18。應(yīng)當(dāng)指出，只有一個(gè)環(huán)形構(gòu)件能用來(lái)支承性地與葉片構(gòu)件14相連，這個(gè)環(huán)形構(gòu)件可以位于該葉片構(gòu)件兩端中的任何一端，或者位于一個(gè)中間的位置。在上述的示例結(jié)構(gòu)中，各輻條12的外端連接沿內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18的圓周隔開(kāi)一段距離的位置，各輻條12的另一端則通過(guò)葉轂19與中心軸20相連接，中心軸20可繞軸線21轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4示出了葉片構(gòu)件14繞軸20轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的軸向氣流的圖形，葉片構(gòu)件14取向得隨著它沿逆時(shí)針?lè)较?從上面看)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生向下的氣流。
如圖5中所示，軸20可由常規(guī)的風(fēng)扇電機(jī)20所驅(qū)動(dòng)，電機(jī)22最好位于離內(nèi)環(huán)形件18足夠遠(yuǎn)的軸向距離處，以使環(huán)形構(gòu)件18以里的軸向氣流基本上不受電機(jī)22存在的影響。如圖6中進(jìn)一步示出的，除了從葉片構(gòu)件14的正反兩面伸出的吸氣和排氣區(qū)域24A和24B以外，還有在其鄰近處延伸的相應(yīng)的內(nèi)和外卷吸區(qū)26A和26B，內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18把內(nèi)卷吸區(qū)26A同吸氣和排氣區(qū)24A和24B隔開(kāi)，外環(huán)形構(gòu)件16同樣也把外卷吸區(qū)26B同吸氣和排氣區(qū)24A和24B隔開(kāi)，如圖6中進(jìn)一步示出的，吸氣和排氣區(qū)24A和24B的內(nèi)徑D1就是內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18的外徑，其外徑D2則是外環(huán)形構(gòu)件16的內(nèi)徑，內(nèi)卷吸區(qū)26A所具有的外徑D0是內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18的內(nèi)徑；而外卷吸區(qū)26B則有一個(gè)等于外環(huán)形構(gòu)件16的外徑的內(nèi)徑D0。卷吸區(qū)26A和26B隨著從相應(yīng)的環(huán)形構(gòu)件16和18伸開(kāi)而逐漸減小強(qiáng)度，這些將在下面詳述。根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18的內(nèi)徑D0不小于其外徑D1的90％，并且至少為外徑D2的50％，以便于在內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18以里形成最小的相關(guān)氣動(dòng)阻力和大量的軸向氣流。內(nèi)徑D0最好至少不小于D1的99％和D2的75％，更理想的是約為D2的80％。為使軸向氣流的阻力最小，人們?cè)O(shè)想在實(shí)施時(shí)使用厚度為0.1英寸或更薄的板材來(lái)制造環(huán)形構(gòu)件16和18，其中D0為30英寸或更大一些。這樣，D0通常要比D1的99％更大，而D2對(duì)D0的百分比甚至還要高。
輻條12的數(shù)目最好遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于葉片構(gòu)件14的數(shù)目。例如圖3-5示出的裝置10的示例結(jié)構(gòu)包括的葉片構(gòu)件的數(shù)目NB為120，而輻條12的數(shù)目NS僅為12。此外，每個(gè)輻條12最好制成為對(duì)內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18以里的局部氣流具有低阻力的形面。在這方面，對(duì)沿輻條12的相應(yīng)氣流方向范圍內(nèi)的低阻力形面可以通過(guò)使用較小的圓剖面的或倒有圓角的剖面形狀的各輻條12來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此在圖3中所示的輻條12在內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18的平面中具有一個(gè)截面直徑d。另外一個(gè)辦法是，可將輻條12做成氣動(dòng)力葉片形狀，并扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，以便與相應(yīng)的局部氣流方向保持基本一致。但是，最好不要為了“升力”而對(duì)輻條12進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，至少是在輻條12上的某些固定位置處的相應(yīng)流動(dòng)方向上會(huì)產(chǎn)生顯著變化的應(yīng)用中，因?yàn)閮?nèi)環(huán)形構(gòu)件18外側(cè)本身就存在較高的圓周速度，因而可更有效地獲得升力。另外要考慮的是，在內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18以里的軸向體積流量?jī)?yōu)勢(shì)通常發(fā)生在內(nèi)徑D0的50％之外的一個(gè)環(huán)狀區(qū)域中。更具體地說(shuō)，假定該軸向流動(dòng)速度在該內(nèi)環(huán)形構(gòu)件的內(nèi)側(cè)是均勻分布的，那么該流量的一半是位于直徑D0的70.7％以外。然而，如上所述，內(nèi)卷吸區(qū)26A的流量密度在靠近內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18處最高。因此，至少在直徑D0的75％與100％之間的一個(gè)環(huán)狀邊緣部分對(duì)于軸向氣流的阻力應(yīng)當(dāng)是最小的。因此本發(fā)明假定伸展在內(nèi)徑D0的75％與100％之間的環(huán)狀區(qū)域存在一個(gè)風(fēng)扇裝置10的平均投影面積密度γ，密度γ不大于在直徑D1與D2之間葉片組件14的相應(yīng)的平均投影面積密度δ的5％。例如，正如在葉片構(gòu)件14的相鄰兩葉片構(gòu)件的前緣和后緣的近似軸向?qū)?zhǔn)(δ＝1.0)所示出的那樣，在圖3-5所示結(jié)構(gòu)中的葉片構(gòu)件14大約覆蓋了直徑D1與D2之間100％的面積。面積密度γ是輻條12在0.75D0和1.0D0之間的投影面積除以這兩直徑之間的總面積所得，可以表示為γ≌2*NS*D0(1.0-0.75)d/π(DO2-(0.75D0)2)＝0.5*NS*D0d/7*πDO2/16＝8*NS*d/7πD0＝0.364*NS*d/D0當(dāng)NS＝12時(shí)，γ＝4.36d/D0。γ最好小于0.05，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)是小于葉片構(gòu)件14的投影密度δ的5％。在一個(gè)實(shí)例中，直徑D0為36英寸。因此γ＝0.121d，對(duì)于內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18的轉(zhuǎn)動(dòng)支承來(lái)說(shuō)，一個(gè)較小但是足夠的d的數(shù)值是0.025英寸，故γ僅約為0.03。這個(gè)數(shù)值僅是圖3-5中所述示例葉片結(jié)構(gòu)中的葉片密度δ的3％左右。
圖7和8中示出的裝置10，包括一個(gè)大體安裝在房屋結(jié)構(gòu)30的天花板28的中心位置的電機(jī)，結(jié)構(gòu)30還有墻壁內(nèi)面32和地板34。墻32在天花板28與地板34的周界段之間垂直伸展。為清楚起見(jiàn)，靠近一側(cè)的墻沒(méi)有示出。房間30有一個(gè)長(zhǎng)度L、寬度W和高度H。在圖7和圖8的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)直徑D1和D2的平均值約為長(zhǎng)度L和寬度W的一半并且直徑D1不小于直徑D2的約75％時(shí)，裝置10將產(chǎn)生“雙螺環(huán)”型的空氣循環(huán)。該雙螺環(huán)的循環(huán)型式與單螺環(huán)的循環(huán)型式(這是圖1和圖2中所述的現(xiàn)有技術(shù)的許多風(fēng)扇裝置的特征)相比好處是更均勻。因此本發(fā)明在恰當(dāng)?shù)姆块g結(jié)構(gòu)中可以提供更加均勻的溫度和流速的分布。此外，葉片構(gòu)件14可以位于更加靠近天花板28處而不會(huì)妨害循環(huán)，因?yàn)榇怪被亓骺蓴U(kuò)展到內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18形成的開(kāi)口內(nèi)以及外環(huán)形構(gòu)件16的外側(cè)。還應(yīng)當(dāng)指出，在一個(gè)更大的房間內(nèi)可以使用多個(gè)風(fēng)扇裝置10，當(dāng)軸20的水平距離是直徑D0和D1的平均值的約2倍時(shí)，就可以產(chǎn)生成對(duì)的雙螺環(huán)型空氣循環(huán)。
適用于裝置10的材料包括金屬，例如鋁和鋼，以及塑料。實(shí)際上人們可以想到把環(huán)形構(gòu)件16和18同葉片構(gòu)件14整體地模壓成一件或幾個(gè)扇形體。這種整體模壓還可以把輻條12和葉轂19包括在內(nèi)。另一個(gè)方法是，輻條20可以用不同的較硬的材料例如碳絲/有機(jī)復(fù)合材料制成，然后再把它們焊接到內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18和葉轂19上。
再參看圖9和10，另一種結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇裝置10包括通常與葉片構(gòu)件14共平面但又在內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18以里按一定間隔配置的副葉片構(gòu)件36的一個(gè)陣列，葉片構(gòu)件14也被稱(chēng)為主葉片構(gòu)件。從圖10中可以最清楚地看出，這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例性裝置是在副風(fēng)扇轉(zhuǎn)子37中裝上副葉片構(gòu)件36，葉片構(gòu)件36沿徑向從副環(huán)形構(gòu)件38(內(nèi)徑為D3)向內(nèi)延伸到較小的環(huán)形構(gòu)件40(外徑為D4)上。副環(huán)形構(gòu)件38的外徑為DS，較小環(huán)形構(gòu)件40的內(nèi)徑為DM。通常，D3約為D0的一半，并且較小環(huán)形構(gòu)件40可以與葉轂件19結(jié)合在一起，在此情況下，直徑D4僅為D3的10％左右。在圖9和10的示例性結(jié)構(gòu)中，較小的環(huán)形構(gòu)件40與葉轂構(gòu)件19隔開(kāi)一定距離，在此情況下，直徑D4約為直徑D3的35％-75％。特別是在直徑D4小于直徑D3的60％的情況下，副葉片構(gòu)件36最好用常規(guī)的方法沿徑向逐步改變其斜角，以達(dá)到軸向升力和較低的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力的理想結(jié)合。
再參看圖11，標(biāo)為10’的另外一種結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇裝置具有一個(gè)被標(biāo)為22’的配對(duì)電機(jī)，該電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)滾軸或驅(qū)動(dòng)輪42驅(qū)動(dòng)外環(huán)形構(gòu)件16，輪42安裝在電機(jī)22’的從動(dòng)軸43上。一個(gè)或多個(gè)惰輪44也與環(huán)形構(gòu)件16相嚙合，輪42和44一起為外環(huán)形構(gòu)件16提供轉(zhuǎn)動(dòng)支承。應(yīng)當(dāng)指出，輪42和44本身可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞娇赊D(zhuǎn)動(dòng)地支承于靜結(jié)構(gòu)上，外環(huán)形構(gòu)件16除具有圖11所示的水平取向外，還可以取向在垂直平面內(nèi)。而且，外環(huán)形構(gòu)件16可齊平地裝在墻或天花板的開(kāi)口上，輪42和44則可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在相應(yīng)的墻或天花板上。輪42和44的轉(zhuǎn)動(dòng)支承可以通過(guò)這些輪的凸緣部分與外環(huán)形構(gòu)件16的對(duì)應(yīng)邊緣表面相嚙合而實(shí)現(xiàn)。而驅(qū)動(dòng)輪42和外環(huán)形構(gòu)件16之間則可采取齒輪嚙合。此外，還可在驅(qū)動(dòng)輪42和外環(huán)形構(gòu)件16之間設(shè)置一條柔性皮帶或鏈條。
本發(fā)明的風(fēng)扇裝置的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)直徑D1是直徑D2的大部分時(shí)，在沿葉片構(gòu)件14各點(diǎn)的圓周速度接近一致。在某些應(yīng)用場(chǎng)合，這將顯著地降低在給定流量下的噪音和功率消耗；在另外一些應(yīng)用場(chǎng)合，這可以顯著地增大流量而不增加功耗。裝置10在許多室內(nèi)環(huán)境下大大改善了循環(huán)的均勻性。圖11結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇裝置10’的一個(gè)重要特性就是，在內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18以里的空間完全沒(méi)有阻礙。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照某些最佳方案進(jìn)行了特別詳細(xì)的說(shuō)明，但是其它方案仍然是可能的。例如輻條12可以向外和稍微向下傾斜以便利用其張力強(qiáng)度來(lái)支承內(nèi)環(huán)形構(gòu)件18。此外，還可以通過(guò)例如耦連到軸20的齒輪嚙合裝置或者一個(gè)相當(dāng)于電機(jī)22的獨(dú)立電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)副風(fēng)扇轉(zhuǎn)子37，使之以與主葉片構(gòu)件14不同(更高)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以提高效率。而且，副風(fēng)扇轉(zhuǎn)子37的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以獨(dú)立控制而與主葉片構(gòu)件14無(wú)關(guān)。因此，本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍并不局限于本文中的最佳方案的說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)扇裝置，它包括(a)一組風(fēng)扇葉片構(gòu)件的環(huán)形陣列；(b)一個(gè)將葉片構(gòu)件支承連接在風(fēng)扇軸周?chē)沫h(huán)形構(gòu)件，至少大多數(shù)葉片的相應(yīng)端形成了陣列的內(nèi)徑D1和外徑D2。葉片構(gòu)件取向得可隨著環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)在直徑D1與D2之間產(chǎn)生主軸向氣流。D1不小于D2的50％，葉片構(gòu)件在直徑D2的平面內(nèi)于直徑D1和D2之間有一個(gè)總投影面積和一個(gè)相關(guān)的平均投影面積密度δ；(c)葉片構(gòu)件與環(huán)形構(gòu)件相結(jié)合在風(fēng)扇軸周?chē)纬闪艘粋€(gè)一般為環(huán)形的開(kāi)口，開(kāi)口具有一個(gè)直徑D0不小于D1的90％，D0的75％以外的開(kāi)口至少有一圈邊緣受到不大于密度δ的5％的平均投影面積密度γ的阻礙；(d)將環(huán)形構(gòu)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在風(fēng)扇軸上的裝置；如此，當(dāng)環(huán)形構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生主軸向氣流時(shí)，在該開(kāi)口中將產(chǎn)生不受阻礙的副軸向氣流。
2.權(quán)利要求1的風(fēng)扇裝置，其中環(huán)形構(gòu)件伸展在直徑D0和D1之間。
3.權(quán)利要求2的風(fēng)扇裝置，其中用來(lái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承環(huán)形構(gòu)件的裝置有多個(gè)從環(huán)形構(gòu)件向內(nèi)伸展的輻條和用來(lái)把輻條連接到一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件上的葉轂裝置。
4.權(quán)利要求3的風(fēng)扇裝置，還包括一個(gè)帶可旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)軸的電機(jī)，葉轂裝置包括一個(gè)適于固定連接從動(dòng)軸的葉轂構(gòu)件，以此使環(huán)形構(gòu)件與從動(dòng)軸完全一致地轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.權(quán)利要求3的風(fēng)扇裝置，其中葉片構(gòu)件是第一陣列中的第一葉片構(gòu)件。裝置還包括多個(gè)在第二環(huán)形陣列中的第二葉片構(gòu)件；用來(lái)將第二陣列可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在風(fēng)扇軸上的裝置；以及當(dāng)環(huán)形構(gòu)件被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使第二陣列繞風(fēng)扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
6.權(quán)利要求5的風(fēng)扇裝置，其中至少多數(shù)第二葉片構(gòu)件的末端形成了第二陣列的外徑D3。第二葉片構(gòu)件取向得能隨著環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)在直徑D3內(nèi)產(chǎn)生副軸向氣流，D3不大于D1的75％。
7.權(quán)利要求6的風(fēng)扇裝置，還包括用來(lái)保持第二葉片構(gòu)件與輻條構(gòu)件成固定關(guān)系的裝置。
8.權(quán)利要求7的風(fēng)扇裝置，其中第二葉片構(gòu)件取向得在與主軸向氣流相反的方向上產(chǎn)生副軸向氣流。
9.權(quán)利要求6的風(fēng)扇裝置，還包括一個(gè)當(dāng)?shù)谝蝗~片陣列以第一角速度被驅(qū)動(dòng)時(shí)用來(lái)以第二角速度驅(qū)動(dòng)第二陣列的裝置，第二角速度大于第一角速度。
10.權(quán)利要求6的風(fēng)扇裝置，其中環(huán)形構(gòu)件為主環(huán)形構(gòu)件。裝置還包括一個(gè)與第二葉片構(gòu)件的外端相連的副環(huán)。
11.權(quán)利要求1的風(fēng)扇裝置，其中環(huán)形構(gòu)件為與葉片構(gòu)件的內(nèi)端相連接的第一環(huán)形構(gòu)件，裝置還包括一個(gè)與葉片構(gòu)件的外端相連接的第二環(huán)形構(gòu)件。
12.權(quán)利要求1的風(fēng)扇裝置，其中用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)地支承環(huán)形構(gòu)件的裝置包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的導(dǎo)輪，該導(dǎo)輪與環(huán)形構(gòu)件滾動(dòng)嚙合。
13.權(quán)利要求12的風(fēng)扇裝置，其中的導(dǎo)輪是多個(gè)導(dǎo)輪中的一個(gè)。
14.權(quán)利要求13的風(fēng)扇裝置，包括至少三個(gè)導(dǎo)輪，每對(duì)相鄰的導(dǎo)輪在隔開(kāi)一段距離的位置與環(huán)形構(gòu)件相接觸，對(duì)著一個(gè)關(guān)于風(fēng)扇軸線成小于180°的角。
15.權(quán)利要求12的風(fēng)扇裝置，還包括一個(gè)帶有可轉(zhuǎn)動(dòng)的從動(dòng)軸的電機(jī)，和一個(gè)用來(lái)把導(dǎo)輪與環(huán)形構(gòu)件相耦連使之轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
16.權(quán)利要求15的風(fēng)扇裝置，其中的耦連裝置包括由從動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)輪。
17.權(quán)利要求15的風(fēng)扇裝置，其中的耦連裝置包括一個(gè)與環(huán)形構(gòu)件相嚙合的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪則耦連到從動(dòng)軸。
18.一種風(fēng)扇裝置，包括(a)一組第一風(fēng)扇葉片構(gòu)件的第一環(huán)形陣列；(b)將第一葉片構(gòu)件的內(nèi)端支承地連接在風(fēng)扇軸周?chē)牡谝恢鳝h(huán)形構(gòu)件，第一葉片構(gòu)件的至少多數(shù)葉片的相應(yīng)端形成了陣列的內(nèi)徑D1和外徑D2，第一葉片構(gòu)件取向得隨著第一環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)在直徑D1和D2之間產(chǎn)生一個(gè)主軸向氣流，D1不小于D2的50％，第一葉片構(gòu)件在直徑D2的平面內(nèi)于直徑D1和D2之間有一個(gè)總投影面積和一個(gè)相關(guān)的平均投影面積密度δ，第一環(huán)形構(gòu)件伸展在直徑D0和D1之間；(c)一個(gè)與第一葉片構(gòu)件的外端相連接的第二主環(huán)形構(gòu)件；(d)第一葉片構(gòu)件與第一環(huán)形構(gòu)件相結(jié)合在風(fēng)扇軸周?chē)纬闪艘粋€(gè)通常為環(huán)形的開(kāi)口，開(kāi)口有一個(gè)不小于D1的90％的直徑D0，D0的75％以外的開(kāi)口至少有一個(gè)環(huán)狀邊緣受到不大于密度δ的5％的平均投影面積密度γ的阻礙；(e)第二環(huán)形陣列的多個(gè)第二葉片構(gòu)件取向得在與主軸向氣流的相反方向上產(chǎn)生副軸向氣流；(f)一個(gè)與第二葉片構(gòu)件的外端相連接的副環(huán)。至少第二葉片構(gòu)件的多數(shù)葉片的末端形成了第二陣列的外徑D3，D3不大于D1的75％；(g)多個(gè)從第一主環(huán)形構(gòu)件向內(nèi)伸展的輻條，用于可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著第一主環(huán)形構(gòu)件；(h)一葉轂裝置將各輻條連接到一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件上，第二葉片構(gòu)件也與各輻條保持固定關(guān)系，如此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)元件轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生主軸向氣流時(shí)，在副環(huán)形構(gòu)件之外的開(kāi)口中產(chǎn)生不受阻礙的副軸向氣流。
全文摘要
一種風(fēng)扇裝置,包括第一風(fēng)扇葉片的第一環(huán)形陣列;將第一葉片的內(nèi)端支承地連接在風(fēng)扇軸周?chē)牡谝恢鳝h(huán)形構(gòu)件;一個(gè)與第一葉片的外端相連接的第二主環(huán)形構(gòu)件;可任選的多個(gè)第二葉片的第二環(huán)形陣列;一個(gè)與第二葉片的外端相連接的副環(huán);多個(gè)從第一主環(huán)形構(gòu)件向內(nèi)伸展的輻條,用來(lái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承第一主環(huán)形構(gòu)件;一個(gè)用來(lái)把輻條連接到一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件上的葉轂,第二葉片構(gòu)件保持與輻條成固定關(guān)系。
文檔編號(hào)F04D25/16GK1172217SQ9711119
公開(kāi)日1998年2月4日 申請(qǐng)日期1997年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月14日
發(fā)明者布賴德福德·T·索倫森 申請(qǐng)人:Smc美蜆貿(mào)易公司