CN114193366A - 层流吊扇及装配夹具 - Google Patents
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Abstract
公开了具有抗微生物特性的层流吊扇和组装该风扇的方法。风扇通过空气的有效层流交换产生无微生物的环境，空气穿过风扇上的抗微生物表面并被其消毒。通过旋转地对齐主圆盘、通过适当地将圆盘定位在凸轮之间防止摆动，来确保层流，凸轮能够以0.001mm的精度来调节圆盘位置。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种层流吊扇及其装配夹具。
背景技术
层流吊扇由扁平的平行圆盘组成。这些圆盘旋转，它们之间截留的空气也将旋转。离心力然后将推动空气并将其向外排出圆盘的边缘并进入周围的空气空间。如果圆盘具有某种路径以允许新的空气代替排出的空气，那么旋转圆盘将使空气循环。由此，旋转圆盘能够使空气循环而不需要传统的风扇叶片。
圆盘固定到固定的电动机，由此围绕中心轴线旋转。圆盘等距地隔开并且以以下方式在中心穿孔，该方式将允许空气以高体积流过穿孔并且沿着圆盘通过，由此与在其进入处的空气流垂直地在各个圆盘之间对称地离开。由于较少限制的或较低压力的空气进入以及正确的竖直圆盘间距，实现了层流的对应增加。优选发明的这个特征允许以对用作吊扇实用的转速操作。
如下所述，当圆盘用如下所述的抗微生物表面增强时，该层流能够辅助产生抗微生物环境。
发明内容
本发明实施例提供一种层流风扇的旋转对齐方法。层流风扇包括：层流风扇组装夹具，所述夹具还包括底座、多个相同形状的凸轮-柱组件以及对齐驱动器，其中，所述凸轮-柱组件和所述对齐驱动器以圆形构造安装在所述底座上，每个凸轮-柱组件还包括安装在柱的顶部上的凸轮，每个凸轮通常是环形的并具有中心腔，所述中心腔被构造为套设在形状与所述凸轮的中心腔互补的柱顶延伸部上，每个凸轮半径围绕凸轮外周从所述外周上的初始点处的最小值逐渐增加到距所述初始点360度角距的点处的最大值；和层流风扇部件，包括多个从属圆盘、主圆盘以及紧固装置，当所述紧固装置接合时，将所述从属圆盘和所述主圆盘一起固定到适当的位置。所述方法包括以下步骤：将所述从属圆盘松弛地安装在所述夹具上，将所述主圆盘松弛地安装在所述夹具上，使得主圆盘边缘接触每个凸轮的所述外周；调节所述凸轮的外半径以补偿所述主圆盘的直径，使得：如果所述主圆盘的直径比所述从属圆盘的直径大给定长度，则将所述凸轮的所述外半径缩回该长度，以精确地补偿所述主圆盘的较大长度，并且如果所述主圆盘的直径比所述从属圆盘的直径小给定长度，则将所述凸轮的所述外半径伸出该长度，以精确地补偿所述主圆盘的较小长度；接合所述对齐驱动器以接触所述主圆盘的边缘，由此迫使所述主圆盘与每个圆盘外周接触并进入精确的旋转对齐；以及拧紧风扇部件安装件，由此将所述主圆盘锁定为适当的旋转对齐。
在一些实施例中，所述对齐驱动器还包括对齐锤，所述对齐锤包括偏移点枢轴和锤头，其中，对齐力由所述锤头撞击所述圆盘的边缘来提供。
在一些实施例中，所述多个凸轮-柱组件还包括两个凸轮-柱组件，并且其中，如在12点钟位置处具有零度的标准罗圆盘中测量的，所述凸轮-柱组件定位在处于120°和240°的弧距处的角位置处，并且所述对齐驱动器在0°处接触所述圆盘。
在一些实施例中，所述主圆盘的尺寸差小至0.001mm。
在一些实施例中，通过在所述风扇接触千分表的同时旋转所述风扇来测试所述风扇的对齐，其中，千分表读数指示所述风扇是否旋转对齐。
本发明实施例还提供一种层流风扇，包括主圆盘和多个从属圆盘，所述从属圆盘的表面浸渍有抗微生物物质。
在一些实施例中，所述抗微生物物质选自由电离表面、圆盘表面上的基体中的带正电的氮原子、铜、铜合金、黄铜合金、青铜合金、白铜合金以及铜-镍-锌合金组成的组。
附图说明
图1是上面正在装配层流吊扇的装配夹具。
图2是图5的凸轮-柱组件的柱部件。
图3是图5的凸轮-柱组件的凸轮部件。
图4是没有层流吊扇的装配夹具。
图5是凸轮-柱组件的透视图。
图6是凸轮-柱组件的顶视图。
图7例示了在装配期间与风扇接触的装配夹具对齐锤。
图8例示了在圆盘对齐过程期间摆动离开风扇的装配夹具对齐锤。
图9例示了在圆盘对齐过程期间风扇主圆盘在适当位置的装配夹具。
图10例示了测量风扇旋转对齐的千分表。
图11是风扇的分解图。
图12是圆盘部件没有固定在适当位置的装配期间的风扇。
图13是部件固定在适当位置的最终装配的风扇。
具体实施方式
装配夹具
图1例示了保持装配好的层流吊扇的装配夹具100。装配夹具的目的是确保随着装配过程完成，所有从属圆盘160与主驱动圆盘170的中心轴线极其准确地对齐。显著地，这些风扇被设计为产生完美的层流。然而，如果随着圆盘围绕中心轴线旋转，圆盘的竖直和水平定向没有精确地对齐以消除摆动，则将不能实现完美的层流。具体地，从属圆盘能够被制造为具有高精度。然而，主圆盘在样品之间具有小的尺寸差异，这令人惊讶地在装配时导致不平衡的风扇。该变化将产生涡流或湍流，该涡流或湍流导致空气在整个发明中的扰动流动，由此否定完美的层流。在风扇的对齐有横向差异的情况下，由于改变空气相对于下一个相继的从属圆盘160或主驱动圆盘170的进入点而产生干扰。关于竖直对齐，如果在风扇旋转的同时经历竖直平面中的移动，则这些变化将引起从属圆盘160或主驱动圆盘170的振荡。这导致在风扇外径处离开的空气层流的扰动。受过训练的观察者可以在风扇旋转期间检测到细微但可见的颤动。
由优选发明完全消除对纯层流的实现的这种破坏性影响是通过在相对于主驱动圆盘170装配从属圆盘160的整个阵列期间使用装配夹具来实现的。夹具组件100包括底座、也在图5中示出的至少两(2)个垂直固定的凸轮-柱组件500、以及也在图7和图8中示出的枢转对齐锤400。
图1和图4例示了具有正方形底座的实施方式，但是精确的形状并不重要。底座优选地是金属基板。图5的凸轮-柱组件500包括如图2所示的柱200和如图3所示的凸轮300。
在优选实施方式中，参见图4，凸轮-柱组件500和对齐锤400如下定位。如在12点钟位置处具有零度的标准罗盘中测量，两(2)个凸轮-柱组件500分别放置在120°和240°弧距位置处。对齐锤400定位为使得头部410在零度(0°)点处接触圆盘。由此，这三个部件，两个凸轮-柱组件和对齐锤头，沿着圆的圆周等距地隔开。能够添加附加的凸轮-柱组件和对齐锤，只要它们被定位为使得它们将在它们的周边处精确地接触圆形吊扇圆盘即可。
对齐锤是优选实施方式，并且其它驱动器将同样良好地起作用。其它驱动器可以是重力驱动的，如在此描述的锤，或者由气动或液压机构驱动。驱动器分担提供微妙但牢固的力以将风扇的圆盘移动为精确旋转对齐的特性。
每个柱200和凸轮300以高精度加工。图2中的柱200是圆柱形结构，该结构被加工为具有横截面，该横截面具有形状为几乎完美的圆形的圆周。
当风扇旋转时，与完美圆形结构的任何偏差将导致摆动并且被认为是错位。在一个优选实施方式中，凸轮-柱组件被构造为以0.1mm增量校正小至0.1mm的错位。在另一优选实施方式中，以0.01mm增量检测并校正小至0.01mm的错位。在又一优选实施方式中，以0.001mm增量检测并校正小至0.001mm的错位。
柱220的底部被构造为牢固地附接到底座。在优选实施方式中，底部凸轮具有暗榫状圆柱形延伸部220，该延伸部插入到钻入底座中的互补孔中。
参见图5，每个凸轮-柱组件500定位在金属基板上，以允许与圆盘阵列160的外周的单个接触点，参见图7和图8。图3所示的凸轮300固定在如图2所示的柱200的顶部。在典型的实施方式中，柱是金属。通常也是金属的凸轮300安装在柱的顶部，使得凸轮围绕凸轮-柱组件的中心轴线自由旋转，如图5所示。
在优选实施方式中，凸轮300如下附接到柱的顶部。柱顶部具有短的圆柱形延伸部210，该延伸部210的直径小于柱的主体。如图2所示，该延伸部210可以通过向下加工柱的顶部以减小柱顶部的直径来形成，从而在顶部和柱主体的接合处形成肩部。凸轮被设计为具有居中定位的圆形腔的有隙环，如图3所示，该环的内径被构造为套设在柱顶部延伸部210上。图5中示出了组合的部件。注意，柱顶部延伸部通常与凸轮的顶部同高。
图6例示了蚀刻到柱的顶部的是固定的罗盘准线610。从罗盘准线610跨过的是在凸轮顶部的内边缘处蚀刻到凸轮顶部中的刻度标记(线)。这些标记代表一毫米，并且用于调节从属圆盘直径与主驱动圆盘直径之间的微小差异(如果有的话)，这些差异可能导致竞争(competed)风扇的旋转不平衡。具体地，凸轮外径被铣削为随着绕外周边行进而逐渐增大。直径在间隙的一侧处开始相对较小，并且随着围绕凸轮外周边行进而逐渐增大，直到在间隙的另一侧处达到最大值为止。
凸轮本身被设计为围绕柱的中心轴线旋转。参见图6，当可移动凸轮放置在其零(0)位置时，凸轮的外表面随着从动圆盘被装配而在从动圆盘的外径上的接触点处与凸轮-柱组件的固定部分完美地尺寸对齐。
在优选实施方式中，凸轮通过U形夹式紧固件固定到柱，如图3所示。凸轮环被狭窄的间隙中断。通过闭合间隙并使环“夹紧”在柱周围，环被固定到柱。例如，可以在间隙的任一侧上钻孔，以容纳锁定螺钉或销310。螺钉或销能够插入到孔中并穿过螺纹或其它机构，并用于闭合间隙。例如，螺钉能够被拧紧以闭合间隙并将凸轮“夹紧”到柱，由此，在完成整个阵列的装配时不允许凸轮的不需要的移动。
凸轮竖直定位，以只接触主驱动圆盘170，如图1和图9所示。凸轮不与凸轮下面的从动圆盘160接触。使用凸轮的目的是允许无限数量的调节接触点，这些调节接触点允许制造商补偿所制造的零件的尺寸的任何变化，否则这些变化将导致主驱动圆盘和所附接的阵列偏离适当的旋转对齐。如前所述，即使是微小的错位也可能显著地干扰风扇被设计所产生的纯层流。
具体地，凸轮用于如下校正风扇圆盘的错位。例如，如果主圆盘由于其半径比从动圆盘的半径大0.001mm而不对齐，则可以将凸轮在柱上旋转，使得罗盘准线从一个刻度标记移动到相邻的标记，并且凸轮的与主圆盘接触的部分精确地缩回0.001mm。类似地，如果主圆盘比从属圆盘的半径小0.001mm，则能够延相反方向旋转凸轮，这使凸轮的更大半径与主圆盘接触，由此使凸轮精确地伸出0.001mm。这样，主圆盘能够旋转地对齐到0.001mm的公差。该旋转对齐能够用如下所述和图10所示的千分表来测试。
如图7至图9所示，对齐锤410为优选发明的阵列提供正压力，由此在装配时牢固地保持阵列。对齐锤具有足够的重量，并且围绕偏移点420枢转，参见图8，具有长度适当的臂，以确保锤头的接触点处于金属基板的预先布置的位置处，例如，如图7所示的沿着从属圆盘的直径的零度(0°)位置。
一旦填充有包括优选发明的所有部件，装配夹具就牢固地固定到相对于水平面具有倾斜的台，如图4所示。优选的倾斜角为距水平面30°。倾斜意味着重力将在阵列上施加正力以抵靠凸轮柱，如图1所示。
风扇如图7至图9所示地装配在夹具上。将底部从属圆盘160放置在装配夹具中，使得外周与凸轮-柱组件500牢固接触。然后，将每个相继的从属圆盘添加到开始的底部从属圆盘，以包括优选发明的全部阵列。在装配过程中的该点，将对齐锤头410放置为紧靠阵列，并且如上所述在阵列上提供正力，以确保在装配过程期间不允许阵列移动。
在其它实施方式中，能够采用多个锤400来进一步确保适当对齐。如上所述，在单个和多个驱动器实施方式中可以使用其它驱动器。
在另一优选实施方式中，将主圆盘添加并固定到从属圆盘的阵列，例如，如图11所示，利用一组螺栓180并利用垫圈185，其中，螺栓从主圆盘穿过从属圆盘到包含接合螺栓的孔的基环190而横穿阵列。孔能够是带螺纹的，以与螺栓上的螺纹互补地接合。
在将圆盘阵列部件永久地固定在一起之前，可以用如图10所示的千分表1010测试对齐。注意，如图例示，风扇被上下颠倒以进行该测试。千分表具有探针，该探针机械地连接到指示探针位置的显示器。使风扇旋转，并且探针沿着主圆盘170的外表面行进。随着位置显示器来回振荡，任何显著的错位都将被检测到。
图12例示了部件被装配但“松弛”的风扇。此时，进行如上所述的对齐步骤。在对齐主圆盘之后，并且在锤头将圆盘阵列保持在适当位置的情况下，如图13所示地拧紧各种螺栓，并且将部件固定到它们的最终位置。
抗微生物环境
风扇被独特地设计为具有有效的抗微生物和抗病毒功能。圆盘表面能够浸渍有抗微生物物质。优选的表面是电离表面，通常在圆盘表面上的基体中包括带正电的碳原子。其它电离表面也将起作用。另外，某些铜和铜合金(黄铜、青铜、白铜、铜-镍-锌以及其他)具有抗微生物/抗病毒特性。
抗微生物物质能够涂布在表面上或结合到构成圆盘阵列的原材料中。由于层流，吊扇通过有效地清除周围环境中存活的微生物而变成有效的抗微生物装置。悬浮在空气中的微生物和病毒颗粒通过风扇有效地循环，并使其不能存活。
Claims (7)
1.一种层流风扇的旋转对齐方法，所述层流风扇包括：
层流风扇组装夹具，所述夹具还包括底座、多个相同形状的凸轮-柱组件以及对齐驱动器，其中，所述凸轮-柱组件和所述对齐驱动器以圆形构造安装在所述底座上，每个凸轮-柱组件还包括安装在柱的顶部上的凸轮，每个凸轮通常是环形的并具有中心腔，所述中心腔被构造为套设在形状与所述凸轮的中心腔互补的柱顶延伸部上，每个凸轮半径围绕凸轮外周从所述外周上的初始点处的最小值逐渐增加到距所述初始点360度角距的点处的最大值；和
层流风扇部件，包括多个从属圆盘、主圆盘以及紧固装置，当所述紧固装置接合时，将所述从属圆盘和所述主圆盘一起固定到适当的位置，
所述方法包括以下步骤：
将所述从属圆盘松弛地安装在所述夹具上，将所述主圆盘松弛地安装在所述夹具上，使得主圆盘边缘接触每个凸轮的所述外周；
调节所述凸轮的外半径以补偿所述主圆盘的直径，使得：
如果所述主圆盘的直径比所述从属圆盘的直径大给定长度，则将所述凸轮的所述外半径缩回该长度，以精确地补偿所述主圆盘的较大长度，并且
如果所述主圆盘的直径比所述从属圆盘的直径小给定长度，则将所述凸轮的所述外半径伸出该长度，以精确地补偿所述主圆盘的较小长度；
接合所述对齐驱动器以接触所述主圆盘的边缘，由此迫使所述主圆盘与每个圆盘外周接触并进入精确的旋转对齐；以及
拧紧风扇部件安装件，由此将所述主圆盘锁定为适当的旋转对齐。
2.根据权利要求1所述的旋转对齐方法，其中，所述对齐驱动器还包括对齐锤，所述对齐锤包括偏移点枢轴和锤头，其中，对齐力由所述锤头撞击所述圆盘的边缘来提供。
3.根据权利要求1所述的旋转对齐方法，其中，所述多个凸轮-柱组件还包括两个凸轮-柱组件，并且其中，如在12点钟位置处具有零度的标准罗圆盘中测量的，所述凸轮-柱组件定位在处于120°和240°的弧距处的角位置处，并且所述对齐驱动器在0°处接触所述圆盘。
4.根据权利要求1所述的旋转对齐方法，其中，所述主圆盘的尺寸差小至0.001mm。
5.根据权利要求1所述的旋转对齐方法，其中，通过在所述风扇接触千分表的同时旋转所述风扇来测试所述风扇的对齐，其中，千分表读数指示所述风扇是否旋转对齐。
6.一种层流风扇，包括主圆盘和多个从属圆盘，所述从属圆盘的表面浸渍有抗微生物物质。
7.根据权利要求6所述的层流风扇，其中，所述抗微生物物质选自由电离表面、圆盘表面上的基体中的带正电的氮原子、铜、铜合金、黄铜合金、青铜合金、白铜合金以及铜-镍-锌合金组成的组。
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