CN101842587A - 带根套的风扇叶片改进 - Google Patents

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CN101842587A CN200880113655A CN200880113655A CN101842587A CN 101842587 A CN101842587 A CN 101842587A CN 200880113655 A CN200880113655 A CN 200880113655A CN 200880113655 A CN200880113655 A CN 200880113655A CN 101842587 A CN101842587 A CN 101842587A
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R·M·安斯利
J·C·史密斯
R·W·菲泽尔
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38—Blades
    • F04D29/388—Blades characterised by construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/34—Blade mountings

Abstract

一种小翼，包括竖直部件和安装部件。安装部件构造成便于小翼对于风扇叶片的末端的安装。竖直部件构造成相对于风扇叶片的末端垂直地延伸。根套从竖直部件延伸，以大体覆盖在风扇叶片的端部与竖直部件之间的界面的至少一部分。将小翼附加到风扇叶片上可以改进风扇叶片的空气动力特性，并由此增大风扇的效率。

Description

带根套的风扇叶片改进
对于相关申请的交叉参考
本申请是在2007年7月13日提交的、标题为“Fan BladeModifications(风扇叶片改进)”的美国专利申请No.11/777,344的部分继续申请，该专利申请通过参考包括在这里，并且该专利申请是在2005年1月28日提交的、标题为“Fan Blade Modifications(风扇叶片改进)”的美国专利申请No.11/046,341、现在为美国专利No.7,252,478的继续申请，该专利通过参考包括在这里，并且该专利要求来自在2004年7月21日提交的、标题为“Fan Blades andModification(风扇叶片和改进)”的美国临时专利申请No.60/589,945的公开的优先权，该临时专利申请通过参考包括在这里。
技术领域
本发明总体涉及风扇叶片和风扇叶片改进，并且具体地涉及一种适于供风扇叶片使用的翼型、和一种适于供风扇叶片使用的小翼。
背景技术
在诸如仓库和制造厂之类的巨大结构中工作的人们，可能暴露于范围从不舒适到有害的工作条件。这同样也可能适用于农业设施中，如在挤满牲畜的结构中。在高温天，内部空气温度可能达到人或其它动物不能够保持健康或者说适宜的体温的点。在温度高得到达不舒适或不安全程度的区域中，可能希望的是，具有一种可操作以产生或增强在区域内的空气流动的装置。这样的空气流动，可能部分地促进在区域中的温度降低。
此外，在这些环境中发生的一些活动，如焊接或操作内燃机，可能产生对于暴露的那些人或动物可能有害的空气污染物。如果在区域中的空气流动比理想的小，则空气污染物的影响会增大。在这些情形和类似情形下，可能希望的是，具有一种可操作以产生或增强在区域内的空气流动的装置。这样的空气流动，可能部分地促进污染物的有害影响的降低，如通过污染物的稀释和/或除去。
在一定结构和环境中，热量在结构的天花板附近聚集和保持可能产生问题。在结构的地板附近的区域比较冷的场所，这会是被关注的问题。本领域的技术人员将立即认识到，由具有这种或其它不平衡的空气/温度分布将会产生的缺点。在这些情形和类似情形下，可能希望的是，具有一种可操作以产生或增强在区域内的空气流动的装置。这样的空气流动，可能部分地促进分层的消除、并导致更理想的空气/温度分布。
也可能希望的是，具有一种能够降低能量消耗的风扇。能量消耗的这样一种降低可通过具有一种高效运行(例如，与其它风扇相比，驱动风扇所需要的功率较小)的风扇实现。能量消耗的降低也可通过具有一种改进空气分布的风扇而实现，由此降低与其它装置相关联的加热或冷却成本。
附图说明
并入和形成说明书一部分的附图示出了本发明的几个方面，并且与说明书一起用来解释本发明的原理；然而，要理解，本发明不限于所示的精确布置。在图中，类似附图标记在几个视图中指代类似元素。在图中：
图1是用来安装风扇叶片的轮毂的平面视图。
图2是一种例示性风扇叶片翼型的横截面图。
图3是一种可选择的例示性风扇叶片翼型的横截面图。
图4是曲线图，示出两个椭圆。
图5是图4的曲线图的一部分。
图6是一种例示性小翼风扇叶片改进的侧视图。
图7是图6的小翼的剖视图。
图8是图6的小翼的俯视图。
图9是图2的风扇叶片的端视图，该风扇叶片用图6的小翼改进。
图10是图9的小翼-叶片组件的分解立体图。
图11是一种例示性可选择小翼的立体图。
图12是图11的小翼的立体图，该小翼安装到风扇叶片上。
图13是图12的小翼-叶片组件的剖视图。
现在将详细地参考本发明的优选实施例，其例子在附图中示出。
具体实施方式
现在详细地参考附图，其中类似的附图标记贯穿视图指代相同元素，图1表示一种例示性风扇轮毂(10)，该风扇轮毂(10)可以用来提供具有风扇叶片(30或50)的风扇。在本例子中，风扇轮毂(10)包括多个轮毂安装部件(12)，风扇叶片(30或50)可以安装到这些轮毂安装部件(12)上。在一个实施例中，风扇轮毂(10)联接到驱动机构上，该驱动机构用来按可选择的或预设定的速度转动风扇轮毂(10)。适当的轮毂组件因而可以包括轮毂(10)和联接到轮毂(10)上的驱动机构。当然，轮毂组件可以包括各种其它元件，这些元件包括不同的轮毂，并且风扇轮毂(10)可以由任何适当装置驱动。另外，风扇轮毂(10)可以具有任何适当数量的轮毂安装部件(12)。
如图1至3所示，每个轮毂安装部件(12)具有顶部表面(14)和底部表面(16)，该顶部表面(14)和底部表面(16)终止在前缘(18)和后缘(20)中。另外，每个轮毂安装部件(12)包括开口(22)，该开口(22)穿过顶部表面(14)并且贯穿底部表面(16)而形成。在本例子中，开口(22)定尺寸成接收紧固件(26)。每个轮毂安装部件(12)构造成承接风扇叶片(30或50)。本领域的技术人员鉴于本发明将认识到，轮毂安装部件(12)可以按各种可选择构造提供。
在一个实施例中，风扇叶片(30或50)安装到在美国专利No.6,244,821中公开的轮毂组件上。当然，风扇叶片(30或50)可以安装到任何其它轮毂和/或轮毂组件上。适当轮毂组件可以是可操作的，以按任何适当角速度转动轮毂(10)。仅作为例子，这样的角速度可以是处在近似7和108转每分钟的范围中的任何值。
图2表示例示性风扇叶片(30)的横截面，该风扇叶片(30)具有卷曲的后缘(38)，该风扇叶片(30)安装到轮毂(10)上。该横截面沿向轮毂(10)看位于风扇叶片(30)的中心处的横向平面取得。风扇叶片(30)具有顶部表面(32)和底部表面(34)，该顶部表面(32)和底部表面(34)的每一个终止在前缘(36)和后缘(38)中。如所示的那样，后缘(38)相对于接近后缘(38)的顶部表面(32)的一部分和接近后缘(38)的底部表面(34)的一部分，具有近似45°的斜度。当然，后缘(38)可以具有任何其它适当斜度，仅作为例子如0°，到它包括单个、平表面的程度。其它适当后缘(38)构造对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
在本例子中，风扇叶片(30)大体是空心的。多个肋或凸起(40)布置在风扇叶片(30)内部。如所示的那样，当轮毂安装部件(12)插入到风扇叶片(30)中时，肋或凸起(40)定位成，它们接触轮毂安装部件(12)的顶部表面(14)、底部表面(16)、前缘(18)以及后缘(20)。凸起(40)因而提供在风扇叶片(30)与轮毂安装部件(12)之间的适贴配合。用于风扇叶片(30)的可选择构造，包括但不限于影响在风扇叶片(30)与轮毂安装部件(12)之间的关系的那些构造，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
如这里使用的诸如“弦长”、“弦长度”、“最大厚度”、“最大弯度”、“迎角”等之类的术语，所赋予的意思与在机翼或其它翼型设计的技术中所使用的那些术语赋予的意思相同。在一个实施例中，风扇叶片(30)具有近似6.44英寸的弦长度。风扇叶片(30)具有弦长的近似16.2％的最大厚度；和弦长的近似12.7％的最大弯度。前缘(36)的半径是弦长的近似3.9％。底部表面(34)的后缘(38)四分之一部分的半径是弦长的近似6.8％。在一种可选择实施例中，风扇叶片(30)具有近似7英寸的弦长。在另一个实施例中，风扇叶片(30)具有近似6.6875英寸的弦长。当然，可以使用任何其它适当尺寸和/或比例。
仅作为例子，风扇叶片(30)的升力与阻力的比值的范围可以从在雷诺数是近似120,000的条件下的近似39.8至在雷诺数是近似250,000的条件下的近似93.3。当然，用风扇叶片(30)可以得到其它升力与阻力比值。
在一个实施例中，风扇叶片(30)的阻力系数的范围可以从在雷诺数是近似75,000的条件下的近似0.027至在雷诺数是近似112,500的条件下的近似0.127。当然，用风扇叶片(30)可以得到其它阻力系数。
在一个例子中，在雷诺数是近似200,000的条件下，风扇叶片(30)使空气运动，从而在底部表面(34)处在风扇叶片(30)的后缘(38)处有近似1.6的速度比值。用风扇叶片(30)可以得到其它速度比值。
在一个实施例中，风扇叶片(30)为在雷诺数是近似112,000的条件下、在近似-1°至7°之间的迎角；和在雷诺数是近似250,000的条件下、在近似-2°至10°之间的迎角，提供非失速空气动力特性。当然，这些值仅仅是例示性的。
图3表示另一种例示性风扇叶片(50)的横截面，该风扇叶片(50)具有大致椭圆形顶部表面(52)和底部表面(54)，该顶部表面(52)和底部表面(54)的每一个终止在前缘(56)和后缘(58)中，该风扇叶片(50)安装到轮毂(10)上。该横截面沿向轮毂(10)看位于风扇叶片(50)的中心处的横向平面取得。在本例子中，风扇叶片(50)是空心的。多个凸起(60)布置在风扇叶片(50)内部。如所示的那样，当轮毂安装部件(12)插入到风扇叶片(50)中时，凸起(60)定位成，它们接触轮毂安装部件(12)的顶部表面(14)、底部表面(16)、前缘(18)以及后缘(20)。凸起(60)因而提供在风扇叶片(50)与轮毂安装部件(12)之间的适贴配合。用于风扇叶片(50)的可选择构造，包括但不限于影响在风扇叶片(50)与轮毂安装部件(12)之间的关系的那些构造，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
如所示的那样，风扇叶片(50)与向其后缘(58)的较大曲率半径相比，具有向其前缘(56)的较小曲率半径。风扇叶片(50)的曲率，可以至少部分地通过使用如下公式的两个椭圆的产生而得到。鉴于这里的讲授，本领域的技术人员将认识到，第一椭圆，使其原点在直角坐标系x和y轴的交点处，可以通过这些公式产生：
[1]x＝a(COS(t))，和
[2]y＝b(SIN(t))，
其中
a＝主半径的长度，
b＝副半径的长度，并且
t＝半径绕原点的转动角度(例如，按弧度)。
相应地，第一椭圆可以使用上述公式产生。类似地，用于第一椭圆的一组坐标可以使用公式[1]和[2]得到。例示性第一椭圆(200)在图4中描绘的曲线图中示出，其中a＝3并且b＝2。
用于第二椭圆的坐标可以使用这些公式得到：
[3]x2＝x(COS(θ))-y(SIN(θ))，和
[4]y2＝y(COS(θ))-x(SIN(θ))，
其中
x2＝第一椭圆绕原点通过θ弧度的逆时针旋转之后的第二“x”坐标，和
y2＝第一椭圆绕原点通过θ弧度的逆时针旋转之后的第二“y”坐标。
因而，第二椭圆的尺寸取决于第一椭圆的尺寸。例示性第二椭圆(300)在图4中描绘的曲线图中示出，其中θ＝0.525弧度。鉴于这里的讲授，将认识到，在第一和第二椭圆按照公式[1]至[4]画出的场合，两个椭圆可能在四个点处(“椭圆交点”)处相交。图4示出在第一椭圆(200)与第二椭圆(300)之间的四个椭圆交点(400)。
顶部表面(52)和底部表面(54)的曲率可以至少部分地基于在两个接续的(consecutive)椭圆交点之间的第一和第二椭圆的曲率。第一椭圆(200)和第二椭圆(300)的这样一段的例子在图5中示出，图5描绘在接续的椭圆交点(400)之间的椭圆(200和300)的部分。相应地，公式[1]至[4]可以用来产生用于风扇叶片(50)的顶部表面(52)和底部表面(54)的至少一部分的表面坐标。
鉴于这里的讲授，将认识到，风扇叶片(50)的弦长度与厚度的比值关于相对于两个椭圆的转动量θ可以变化。
当然，风扇叶片(50)的一些部分可以偏离第一和第二椭圆的曲率。仅作为例子，并且如图3所示，前缘(56)可以修改成具有大致圆形的曲率。其它偏离对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
在一个实施例中，风扇叶片(50)使用公式[1]至[4]并使a＝3个单位、b＝2个单位以及θ＝0.525弧度而产生。在这个实施例中，风扇叶片(50)装有圆形前缘(56)，该圆形前缘(56)具有弦长度的3.5％的直径。这个前缘(56)的曲率相切地配合到顶部表面(52)和底部表面(54)的曲率上。这样一种配合通过比较图3和5可以想到。当然，可以使用其它尺寸。
在一个实施例中，风扇叶片(50)具有近似7.67英寸的弦长度。在另一个实施例中，风扇叶片具有近似7.687英寸的弦长度。当然，风扇叶片(50)可以具有任何其它适当弦长度。
在本例子中，前缘(56)的半径是弦长的近似3.5％。风扇叶片(50)的最大厚度是弦长的近似14.2％。风扇叶片(50)的最大弯度是弦长的近似15.6％。当然，可以使用任何其它适当尺寸和/或比例。
在一个例子中，具有24英尺直径并且包括十个风扇叶片(50)的风扇产生近似5.2lb(磅)的推力，这些风扇叶片(50)按10°的迎角安装。当按近似7转每分钟(rpm)转动时，排出近似87,302立方英尺每分钟(cfm)。当按近似14rpm转动时，风扇产生近似10.52lb的推力，排出近似124,174cfm。当按近似42rpm转动时，风扇产生近似71.01lb的推力，排出近似322,613cfm。关于具有风扇叶片(50)的风扇，可以得到其它推力和/或排出体积。
仅作为例子，具有近似10°迎角的风扇叶片(50)，可以呈现的升力与阻力的比值的范围从在雷诺数是近似120,000的条件下的近似39至在雷诺数是近似250,000的条件下的近似60。当然，关于风扇叶片(50)可以得到其它升力与阻力比值。
在一个实施例中，风扇叶片(50)为下列条件提供非失速空气动力特性：在雷诺数是近似112,000的条件下、在近似1°至11°之间的迎角；在雷诺数是近似200,000的条件下、在近似0°与13°之间的迎角；在雷诺数是近似250,000的条件下、在近似1°至13°之间的迎角。当然，这些值仅仅是例示性的。
在一个例子中，具有14英尺直径并且包括十个风扇叶片(50)的风扇接近似25rpm转动。风扇接近似54瓦特运行，具有近似78.80英寸-磅(in.lbs.)的转矩和近似34,169cfm的流量。风扇因而具有近似632.76cfm/瓦特的效率。
在另一个例子中，具有14英尺直径并且包括十个风扇叶片(50)的风扇按近似37.5rpm转动。风扇按近似82瓦特运行，具有近似187.53英寸-磅(in.lbs.)的转矩和近似62,421cfm的流量。风扇因而具有近似761.23cfm/瓦特的效率。
在又一个例子中，具有14英尺直径并且包括十个风扇叶片(50)的风扇按近似50rpm转动。风扇按近似263瓦特运行，具有近似376.59英寸-磅(in.lbs.)的转矩和近似96,816cfm的流量。风扇因而具有近似368.12cfm/瓦特的效率。
如下可以应用于任何风扇叶片，作为例子包括风扇叶片(30)或风扇叶片(50)：
在一个实施例中，每个风扇叶片(30或50)包括均质连续材料。仅作为例子，风扇叶片(30或50)可以由挤制铝建造。然而，鉴于这里的讲授，将认识到，风扇叶片(30或50)可以由任何其它适当材料(一种或多种)建造，包括但不限于任何金属和/或塑料。另外，鉴于这里的讲授将认识到，风扇叶片(30或50)可以由任何适当制造方法制成，该制造方法包括但不限于冲压、弯曲、焊接以及/或模制。其它适当材料和制造方法对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
当风扇叶片(30或50)安装到轮毂(10)上时，仅作为例子，轮毂安装部件(12)可以延伸到风扇叶片(30或50)中近似6英寸。可选择地，轮毂安装部件(12)可以延伸到风扇叶片(30或50)中到任何适当长度。鉴于这里的讲授将认识到，轮毂(10)可以具有安装部件(12)，该安装部件(12)配合在风扇叶片(30或50)的外侧上，而不是内侧上。可选择地，安装部件(12)可以部分在内侧和部分在外侧地与风扇叶片(30或50)相配合。
风扇叶片(30或50)也可以包括一个或多个开口，这些开口构造成与在轮毂安装部件(12)中的开口(22)对准。在这个实施例中，当在风扇叶片(30或50)中的开口与在轮毂安装部件(12)中的开口(22)对准时，紧固件(26)可以穿过这些开口插入，以将风扇叶片(30或50)固定到轮毂安装部件(12)上。在一个实施例中，紧固件(26)是螺栓。用于紧固件(26)的其它适当可选择例对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的，这些选择例包括但不限于粘合剂、焊接、等等。相应地，将理解，开口(22)是选择性的。
风扇叶片(30或50)可以是近似4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、或14英尺长。可选择地，风扇叶片(30或50)可以具有任何其它适当长度。在一个实施例中，风扇叶片(30或50)和轮毂(10)定尺寸成：包括风扇叶片(30或50)和轮毂(10)的风扇具有近似24英尺的直径。在另一个实施例中，风扇叶片(30或50)和轮毂(10)定尺寸成：包括风扇叶片(30或50)和轮毂(10)的风扇具有近似14英尺的直径。其它适当尺寸对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
鉴于这里的讲授，将认识到，沿风扇叶片(30或50)的长度的全部横截面不必相同。换句话说，风扇叶片(30或50)的构造沿风扇叶片(30或50)的整个长度不必是均匀的。仅作为例子，风扇叶片(30或50)的“轮毂安装端部”(即，将安装到轮毂(10)上的风扇叶片(30或50)的端部)的一部分可以除去。在一个例子中，在风扇叶片(50)的前缘制成倾斜切口，以在轮毂(10)上容纳另一个叶片(50)。
可选择地，风扇叶片(30或50)可以这样形成或建造，从而省去、消除、或否则“失去”轮毂安装端部的一部分或另一部分。鉴于这里的讲授，将认识到，这样一部分的缺少(不管是它被除去还是从开始就从来不存在)可以缓解与各风扇叶片(30或50)在轮毂(10)处彼此干涉相关联的问题。这样的干涉可能由各种因素引起，这些因素包括但不限于风扇叶片(30或50)的弦长度。当然，除干涉之外的其它因素可能影响风扇叶片(30或50)的一部分的除去或否则缺少。缺少部分可以包括前缘(36或56)的一部分、后缘(38或58)的一部分、或两者。
可选择地，为了解决风扇叶片(30或50)在轮毂(10)处的干涉，轮毂的直到可以增大(例如不增大轮毂安装部件(12)的数量)。可选择地，可以减小风扇叶片(30或50)的弦长。轮毂(10)和/或风扇叶片(30或50)的另外其它可选择例和变化对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
鉴于这里的讲授，本领域的技术人员将认识到，风扇叶片(30或50)可以具有零或非零迎角。仅作为例子，当安装到轮毂安装部件(12)上时，风扇叶片(30或50)可以具有在近似-1°至7°(包括-1°和7°)的范围中；在-2°与10°之间(包括-2°和10°)；或仅作为例子近似7°、8°、10°、或13°，的迎角。当然，风扇叶片(30或50)可以具有任何其它适当迎角。风扇叶片(30或50)沿其长度可以是大体直的，并且可以通过具有所需迎角的轮毂安装部件(12)而提供迎角。
可选择地，轮毂安装部件(12)的迎角可以是零，并且用于风扇叶片(30或50)的迎角可以由在风扇叶片(30或50)中的扭曲而提供。换句话说，风扇叶片(30或50)沿着轮毂安装部件(12)在风扇叶片(30或50)中延伸的长度可以大体是直的，并且可以提供扭曲，以便为风扇叶片(30或50)的剩余部分提供迎角。这样一种扭曲可以出现在风扇叶片(30或50)的任何适当长度上(例如，风扇叶片(30或50)长度的整个剩余部分具有扭曲；或者扭曲是短的，从而风扇叶片(30或50)的剩余部分的几乎全部都大体是直的；等等)。用来为风扇叶片(30)的全部或一部分提供迎角的另外其它适当构造和方法，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。另外，鉴于这里的讲授将认识到，风扇叶片(30或50)的全部或任何部分为了任何目的可以具有一个或多个扭曲。
鉴于这里的讲授，本领域的技术人员将认识到，可以按多种方式改进风扇叶片(例如，30或50)。这样的改进可以改变风扇性能的特性。如在图6至10中按示范形式表明的那样，一种这样的改进可以包括小翼(70)。尽管在风扇叶片(30或50)的上下文中将讨论小翼(70)，但鉴于这里的讲授将认识到，小翼(70)可以供任何其它适当风扇叶片使用。
本例子的小翼(70)包括竖直部件(72)。竖直部件(72)包括扁平内表面(74)和弄圆的(rounded)外表面(76)。用于内表面(74)和外表面(76)的其它适当构造对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。在本例子中，竖直部件(72)的周界由下部边缘(78)、上部边缘(80)以及后部边缘(82)限定。每个边缘(78、80以及82)一般在相应角部(84)处相交。因而，在本例子中，竖直部件(72)具有三个角部(84)。如所示的那样，每个角部(84)被弄圆。相应地，在这里使用的术语“角部”应解释成不要求锐角。换句话说，角部不必限于一对直线相交或交叉的点或区域。尽管在本例子中，竖直部件(72)描述成具有三个角部，但鉴于这里的讲授将认识到，竖直部件(72)可以具有任何适当数量的角部(84)。
竖直部件(72)的其它变化对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
本例子的小翼(70)还包括小翼安装部件(90)，该小翼安装部件(90)大体垂直地从竖直部件(72)的内表面(74)延伸。如所示的那样，小翼安装部件(90)构造成与轮毂安装部件(12)相类似。小翼安装部件(90)具有顶部表面(92)和底部表面(94)，该顶部表面(92)和底部表面(94)的每一个终止在前缘(96)和后缘(98)中。另外，每个小翼安装部件(90)包括开口(100)，这些开口(100)穿过顶部表面(92)和底部表面(94)形成。在本例子中，每个开口(100)定尺寸成接纳紧固件(26)。小翼安装部件(90)构造成插入到风扇叶片(30或50)的端部中。鉴于这里的讲授，本领域的技术人员将认识到，小翼安装部件(90)可以按各种可选择构造提供。
图9表示风扇叶片(30)的横截面图，该风扇叶片(30)具有安装到其上的小翼(70)。该横截面图是从位于风扇叶片(30)的中心处的横向平面沿向小翼(70)(即，远离轮毂(10))看而取得。在本例子中，并且如图9和10所示，小翼安装部件(90)构造成配合在风扇叶片(30或50)的端部中。像轮毂安装部件(12)那样，小翼安装部件(90)与在风扇叶片(30或50)中的凸起(40或60)紧密地配合。在本例子中，小翼(70)的上部边缘(80)除超越前缘(36或56)延伸之外，在风扇叶片(30或50)的顶部表面(32或52)上方延伸。类似地，小翼(70)的下部边缘(78)在风扇叶片(30或50)的底部表面(34或54)下面延伸。小翼(70)的后部边缘(82)超越风扇叶片(30或50)的后缘(38或58)延伸。当然，小翼(70)和风扇叶片(30或50)可以具有任何其它相对的尺寸和/或构造。
风扇叶片(30或50)可以具有一个或多个开口，这些开口穿过顶部表面(32或52)和/或底部表面(34或54)形成在风扇叶片(30或50)的末端的附近，当小翼安装部件(90)插入到风扇叶片(30或50)中时，这些开口定位成与在小翼安装部件(90)中的开口(100)对准，并且这些开口定尺寸成接收紧固件(26)。小翼(70)因而可以用一个或多个紧固件(26)固定到风扇叶片(30或50)上。在一个实施例中，紧固件(26)是螺栓。在另一个实施例中，紧固件(26)包括一对互补的细头互锁夹紧螺钉，如有时用来将大量纸张装订在一起的螺柱(例如，构造成与具有螺纹内表面的“阴”螺钉配对的具有螺纹外表面的“阳”螺钉)。然而，可以使用任何其它适当紧固件，这些紧固件包括但不限于粘合剂。相应地，鉴于这里的讲授，将认识到，开口(100)是选择性的。
鉴于这里的讲授，也将认识到，小翼安装部件(90)不必插入到风扇叶片(30或50)的端部中。换句话说，并且类似于轮毂安装部件(12)，可以使小翼安装部件(90)配合在风扇叶片(30或50)的外侧上，而不是内侧上。可选择地，小翼安装部件(90)可以部分在内侧和部分在外侧地与风扇叶片(30或50)相配合，包括但不限于按与在图11-13中表示的构造相类似的构造。另外其它构造对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
在一个可选择实施例中，小翼(70)没有安装部件(90)，并且代之以具有在竖直部件(72)的内表面(74)中形成的凹口。在这个实施例中，风扇叶片(30或50)的末端插入到小翼(70)中，用来将小翼(70)连结到风扇叶片(30或50)上。在又一个实施例中，风扇叶片(30或50)与小翼(70)整体地形成。相应地，本领域的技术人员鉴于这里的讲授将认识到，存在有用来将风扇叶片(30或50)设有小翼(70)的各种构造。
尽管所示的竖直部件(72)大体垂直于安装部件(90)，但鉴于这里的讲授将认识到，这两个部件相对于彼此可以处于任何适当角度。因而，并且仅作为例子，当小翼(70)连结到风扇叶片(30或50)上时，竖直部件(72)可以向内或向外倾斜。可选择地，竖直部件(72)可以包括多于一个角度。换句话说，竖直部件(72)可以构造成，当小翼连结到风扇叶片(30或50)上时，竖直部件的顶部部分和竖直部件的底部部分都向内倾斜。小翼(70)的其它变化，包括但不限于角度变化，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
尽管小翼(70)在这里具体地描述成是对于风扇叶片(30或50)的改进，但鉴于这里的讲授将认识到，小翼(70)可以用来改进任何其它风扇叶片。
在一个实施例中，小翼(70)由均质连续的模制塑料形成。然而，鉴于这里的讲授将认识到，小翼(70)可以由各种材料制成，这些材料包括但不限于任何适当金属/或塑料，并且可以包括多个零件。另外，鉴于这里的讲授将认识到，小翼可以通过任何适当制造方法制成。
鉴于这里的讲授也将认识到，在风扇叶片(30或50)的末端处或其附近形成的尾缘涡流，可以增大在风扇叶片(30或50)的末端附近的升力。小翼(70)可以阻止在风扇叶片(30或50)的末端附近的顶部表面(32或52)和/或底部表面(34或54)上的径向空气流动。这样的阻止可以强迫空气更垂直地从前缘(36或56)流到后缘(38或58)，由此至少在一定转动速度下，提高具有风扇叶片(30或50)的风扇(该风扇叶片带有小翼(70))的效率。
在一个例子中，小翼(70)连结到在具有6英尺直径的风扇的风扇叶片(30或50)的端部上。借助于小翼(70)的添加，风扇的空气流量在171rpm下增大4.8％。
在另一个例子中，小翼(70)连结到在具有14英尺直径的风扇的风扇叶片(30或50)的端部上。借助于小翼(70)的添加，风扇的空气流量在75rpm下增大4.4％。
如下两个表格表明通过将小翼(70)添加到具有14英尺直径的风扇上可以得到的效率：
表1：不带有小翼(70)的风扇
  速度(rpm)   最大功率(瓦特)   平均功率(瓦特)   转矩(in.lbs)   流量(cfm)   效率(cfm/瓦特)
  12.5   54   50   17.86   0   0
  25   66   54   78.80   34,169   632.76
  37.5   125   82   187.53   62,421   761.23
  50   339   263   376.59   96,816   368.12
  62.5   700   660   564.01   110,784   167.85
  75   1170   1140   839.75   129,983   114.02
表2：带有小翼(70)的风扇
  速度(rpm)   最大功率(瓦特)   平均功率(瓦特)   转矩(in.lbs)   流量(cfm)   效率(cfm/瓦特)
  12.5   50   42   18.56   26,815   638.45
  25   58   43   18.39   46,547   1,082.49
  37.5   68   49   186.00   61,661   1,258.39
  50   241   198   354.61   87,552   442.18
  62.5   591   528   582.78   120,859   228.90
  75   980   950   847.41   136,560   143.75
当然，通过小翼(70)的使用可以实现其它值。另外，小翼的适当变化，包括但不限于可选择的小翼构造，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
一种仅仅例示性的可选择的小翼(170)在图11-13中示出。尽管这个例子的小翼(170)将在风扇叶片(30、50以及800)的上下文中讨论，但鉴于这里的讲授将认识到，小翼(170)可以供任何其它适当风扇叶片使用。仅作为例子，适当风扇叶片(800)可以包括在于2007年9月20日提交的、标题为“FAN BLADES(风扇叶片)”的美国专利申请No.11/858,360中公开的各种风扇叶片的任一种，该专利申请的公开通过参考包括在这里。
本例子的小翼(170)包括竖直部件(172)。竖直部件(172)包括内表面(174)和外表面(176)。尽管这个特定例子的内表面(174)和外表面(176)大体是平的，但用于内表面(174)和外表面(176)的其它适当构造，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。另外，如图13所示，外表面(176)包括绕其周界、与内表面(174)相邻的弄圆过渡区(177)。然而，这样的过渡区(177)可以具有任何其它适当构造，或者可以简单地完全省去。
在本例子中，竖直部件(172)的周界由下部边缘(178)、上部边缘(180)以及后部边缘(182)限定。如所示的那样，下部边缘(178)和上部边缘(180)都具有凸起曲率，而后部边缘(182)大体是平的。然而，任何边缘(178、180以及/或182)可以具有任何其它构造，如凸起、下凹、扁平、复合曲率、等等，包括它们的各种组合。
每个边缘(178、180以及182)大致在相应角部(184)处相交。因而，在本例子中，竖直部件(172)具有三个角部(184)。如所示的那样，每个角部(184)被弄圆。相应地，术语“角部”，如该术语在这里使用的那样，应解释成不要求锐角。换句话说，角部不必限于一对直线相交或交叉的点或区域。尽管在本例子中，竖直部件(172)被描述成具有三个角部，但鉴于这里的讲授将认识到，竖直部件(172)可以具有任何适当数量的角部(184)。仅作为例子，小翼(170)的一种变化形式简单地具有下部边缘(178)和上部边缘(180)，它们在两个角部(184)处相交。竖直部件(72)的其它变化形式对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
本例子的小翼(170)还包括小翼安装部件(190)，该小翼安装部件(190)大体垂直地从竖直部件(172)的内表面(174)延伸。如所示的那样，小翼安装部件(190)构造成与轮毂安装部件(12)相类似。小翼安装部件(190)具有顶部表面(192)和底部表面(194)，该顶部表面(192)和底部表面(194)的每一个终止在前缘(196)和后缘(198)中。另外，每个小翼安装部件(92)包括开口(101)，这些开口(101)穿过顶部表面(192)形成。在本例子中，每个开口(101)定尺寸成接收紧固件(126)。
小翼安装部件(190)构造成被插入到风扇叶片(如风扇叶片(30或50)或任何其它风扇叶片)的端部中，类似于以上讨论的小翼安装部件(90)。本领域的技术人员鉴于这里的讲授将认识到，小翼安装部件(190)可以按各种可选择构造提供。
本例子的小翼(170)也具有根套(200)，该根套(200)大体垂直地从竖直部件(172)的内表面(174)延伸。如所示的那样，弄圆过渡区域(202)绕根套(200)的周界设置，与内表面(174)相邻。然而，过渡区域(202)可以具有任何其它适当构造，或者可以完全省去。也如所示的那样，凹口(204)形成在根套(200)中，以便容纳紧固件(126)和为其提供间隙。如关于这里描述的其它元件那样，凹口(204)可以按任何适当方式变化(例如，提供为埋头孔、开口、等等)，或者可以完全省去。
本例子的根套(200)构造成与风扇叶片(800)的横截面互补，小翼(170)固定到该风扇叶片(800)上。具体地说，根套(200)的内表面(206)和根套(200)的外表面(208)都具有与风扇叶片(800)的横截面或轮廓相类似的横截面或轮廓。例如，内表面(206)可以构造成使得根套(200)提供与风扇叶片(800)的适贴配合，从而在根套(200)与风扇叶片(800)之间的界面大体没有空隙。类似地，内表面(206)可以设置成与风扇叶片(800)过盈配合。鉴于这里的讲授，将认识到，在某些情形下，在根套(200)与风扇叶片(800)之间的适贴配合或过盈配合可以减小噪声(例如，啸声、等等)、和/或在风扇叶片(800)的端部与小翼(170)之间的空隙的可能性，该空隙引起对于使用风扇叶片(800)和小翼(170)的风扇的性能或效率的不利影响。可选择地，可以得到其它结果。
鉴于这里的讲授也将认识到，在其它型式中，内表面(206)和/或外表面(208)可以具有与风扇叶片(800)的横截面不同的构造。此外，根套(200)可以构造成，它不由连续周界限定。例如，一个或多个空隙(未示出)可以设置在根套(200)的周界内。可以改进、替代、或补充根套(200)的另外其它方式，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
图12表示风扇叶片(800)，该风扇叶片(800)具有安装到其上的小翼(170)；而图13表示风扇叶片(800)的横截面，该风扇叶片(800)具有安装到其上的小翼(170)。像轮毂安装部件(12)那样，小翼安装部件(190)与在风扇叶片(800)中的凸起(未示出)紧密地配合。在本例子中，小翼(170)的上部边缘(180)除超越前缘(136)延伸之外，在风扇叶片(800)的顶部表面(132)上方延伸。类似地，小翼(170)的下部边缘(178)在风扇叶片(800)的底部表面(134)下面延伸。小翼(170)的后部边缘(182)超越风扇叶片(800)的后缘(未示出)延伸。当然，小翼(170)和风扇叶片(800)可以具有任何其它相对尺寸和/或构造。
在又一个实施例(未示出)中，安装部件(190)从小翼(170)省去，从而小翼(170)经根套(200)固定到风扇叶片(800)上。仅作为例子，开口、凹槽、或其它特征(未示出)可以设置在根套(200)中，代替凹口(204)，从而紧固件(126)可以穿过在根套(200)中的特征部插入，并且与在风扇叶片(800)中形成的开口相接合。在其它实施例中，小翼(170)焊接到风扇叶片(800)上，或者通过粘合剂或使用其它中结构或技术而固定到风扇叶片(800)上。相对于风扇叶片(800)可以固定小翼(170)的其它方式，对于鉴于这里的讲授的本领域的技术人员而言将是显然的。
鉴于这里的讲授也将认识到，以上描述的小翼(70)可以修改成，包括根套(200)或与根套(200)相类似的结构。类似地，小翼(170)可以按与以上描述的小翼(70)的变化形式的任一种相类似的方式构造或修改。此外，任一个小翼(70、170)可以固定到这里描述的任何风扇叶片(30、50、或800)、或任何其它适当风扇叶片上。
总之，业已描述了由采用本发明的概念带来的多种益处。在以上描述中呈现的本发明的一个或多个实施例是为了例示和描述的目的。这些描述并非是穷举的，或者将本发明限于所公开的具体形式。鉴于以上讲授可以作出明显的修改或变化。所选择和描述的一个或多个实施例用于最好地例示本发明的原理和其实际应用，由此使本领域的技术人员能够根据所预期到的具体用途以各个实施例和各种修改方式最好地利用本发明。本发明的范围应当由所附的权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种用于风扇叶片的小翼，包括：
(a)竖直部件；
(b)安装部件，连接到所述竖直部件上，其中，所述安装部件构造成相对于风扇叶片第一端部基本固定所述竖直部件，其中，所述风扇叶片构造成在所述风扇叶片的第二端部处安装到风扇轮毂上，所述第二端部与所述第一端部相对；及
(c)根套，从所述竖直部件延伸，其中，所述根套构造成覆盖在所述风扇叶片的所述第一端部与所述竖直部件之间的界面的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的小翼，其中，所述根套具有内表面和外表面，其中，所述内表面具有构造成与所述风扇叶片的所述第一端部的轮廓互补的轮廓。
3.根据权利要求2所述的小翼，其中，所述根套的所述外表面构造成还与所述风扇叶片的所述第一端部的轮廓互补。
4.根据权利要求1所述的小翼，其中，所述根套包括与所述竖直部件相邻的大致弄圆的过渡区域。
5.根据权利要求1所述的小翼，其中，所述风扇叶片的所述第一端部具有外表面；并且
其中，所述根套具有内表面，该内表面构造成提供与所述风扇叶片的所述第一端部的所述外表面的适贴配合。
6.根据权利要求1所述的小翼，其中，所述风扇叶片具有最大厚度；
其中，所述竖直部件包括由下部边缘、上部边缘以及后部边缘限定的周界；并且
其中，当安装到所述风扇叶片的所述第一端部上时，所述竖直部件的所述后部边缘具有的长度大于所述风扇叶片的所述第一端部的最大厚度。
7.根据权利要求1所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述安装部件具有后缘；
其中，所述竖直部件包括由下部边缘、上部边缘以及后部边缘限定的周界；并且
其中，当安装到具有后缘的所述风扇叶片的所述第一端部上时，从所述安装部件的后缘到在所述竖直部件的所述后部边缘上的一点的距离大于从所述安装部件的后缘到在所述第一端部处的所述风扇叶片的后缘的距离。
8.根据权利要求1所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述竖直部件包括由下部边缘、上部边缘以及后部边缘限定的周界；并且
其中，所述各边缘中的每一个边缘大致在相应角部处相交。
9.根据权利要求8所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述角部的每一个是大致弄圆的。
10.根据权利要求1所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述安装部件的至少一部分构造成配合在所述风扇叶片第一端部内。
11.根据权利要求1所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述安装部件构造成由一个或多个紧固件基本固定到所述风扇叶片第一端部上。
12.根据权利要求1所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述安装部件具有前缘；
其中，所述竖直部件包括至少由下部边缘和上部边缘限定的周界；并且
其中，当安装到具有前缘的所述风扇叶片的所述第一端部上时，从所述安装部件的前缘到在所述竖直部件的所述上部边缘上的一点的距离大于从所述安装部件的前缘到在所述第一端部处的所述风扇叶片的前缘的距离。
13.根据权利要求1所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述安装部件具有底部表面；
其中，所述竖直部件包括至少由下部边缘和上部边缘限定的周界；并且
其中，当安装到具有底部表面的所述风扇叶片的所述第一端部上时，从所述安装部件的底部表面到在所述竖直部件的所述下部边缘上的一点的距离大于从所述安装部件的底部表面到在所述风扇叶片的所述第一端部处的所述风扇叶片的底部表面上的任一点的距离。
14.根据权利要求1所述的用于风扇叶片的小翼，其中，所述安装部件具有顶部表面；
其中，所述竖直部件包括至少由下部边缘和上部边缘限定的周界；并且
其中，当安装到具有顶部表面的所述风扇叶片的所述第一端部上时，从所述安装部件的顶部表面到在所述竖直部件的所述上部边缘上的一点的距离大于从所述安装部件的顶部表面到在所述风扇叶片的所述第一端部处的所述风扇叶片的顶部表面上的任一点的距离。
15.一种用于风扇叶片的小翼，包括：
(a)竖直部件；和
(b)根套，从所述竖直部件延伸，其中，所述根套构造成覆盖风扇叶片第一端部的外部部分，其中，所述风扇叶片构造成在所述风扇叶片的第二端部处安装到风扇轮毂上，所述第二端部与所述第一端部相对。
16.根据权利要求15所述的小翼，还包括连接到所述竖直部件上的安装部件，其中，所述安装部件构造成相对于所述风扇叶片第一端部安装所述竖直部件。
17.根据权利要求15所述的小翼，其中，所述根套具有周界，该周界构造成与所述风扇叶片的所述第一端部的周界互补。
18.一种风扇，包括：
(a)轮毂，所述轮毂能够被操作从而转动；
(b)多个风扇叶片，每个风扇叶片具有第一端部和第二端部，其中，每个风扇叶片在相应第一端部处安装到所述轮毂上，其中，每个风扇叶片的所述第二端部与对应的风扇叶片的所述第一端部相对；及
(c)小翼，安装到每个风扇叶片的所述第二端部上，其中，每个小翼包括竖直部件和根套部件，其中，每个第二端部的至少一部分构造成插入到对应的小翼的根套部件中。
19.根据权利要求18所述的风扇，其中，每个风扇叶片的第二端部和每个相应的小翼竖直部件限定界面，其中，每个小翼根套基本覆盖每个对应界面。
20.根据权利要求18所述的风扇，其中，每个风扇叶片限定对应弦长，其中，每个竖直部件具有的长度大于每个对应风扇叶片的弦长。
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