KR20070083496A - Fan blades and modifications - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 팬 블레이드와 팬 블레이드 개조에 관한 것으로, 특별하게는 팬 블레이드에 사용하기에 적절한 에어포일과 팬 블레이드에 사용하기에 적절한 윙릿(winglet)에 관한 것이다.The present invention relates to fan blades and fan blade retrofits, and more particularly to airfoils suitable for use in fan blades and winglets suitable for use in fan blades.
창고와 같은 대형 구조물이나 제조시설에서 작업을 하는 사람은 불편하고 위험한 작업 환경에 노출되어 있을 수 있다. 또한, 상기 상황은 가축으로 채워진 구조물에서와 같은 농장에도 동일하게 적용될 수 있을 것이다. 무더운 날에는, 내부 공기온도가 사람 또는 동물이 정상적인 바람직한 체온을 유지할 수 없는 온도에 이를 수 있다. 기온이 불쾌하거나 불안전하게 높은 지역에서는 구역 내에서 기류를 생성하거나 향상하는 기구를 설치하기를 요망할 것이다. 그러한 기류는 부분적으로, 상기 구역의 온도가 낮아지게 한다.Persons working on large structures or manufacturing facilities, such as warehouses, may be exposed to uncomfortable and dangerous work environments. The situation may also apply equally to farms, such as in structures filled with livestock. On hot days, the internal air temperature may reach a temperature at which a person or animal cannot maintain a normal desirable body temperature. In areas with unpleasant or unsafe temperatures, it would be desirable to install a mechanism to create or improve airflow within the area. Such airflow causes, in part, the temperature of the zone to be lowered.
또한, 용접 또는 내연기관의 동작과 같은 환경에서 발생하는 임의적인 활동 작용은 이들에 노출되어 해롭게 될 수 있는 공기전염 오염물질을 생성할 수 있다. 공기전염 오염물질의 영향은 만일 상기 구역 내에서의 기류가 이상적이지 못하다면 영향이 확대될 수 있을 것이다. 상기와 같거나 유사한 환경에서는, 구역 내에 기류를 생성하거나 또는 향상할 수 있는 기구를 가지기를 바랄 것이다. 그러한 기류 는 부분적으로 오염물질의 희석 및/또는 제거와 같은 오염물질의 해로운 영향을 절감할 수 있는 것이다.In addition, any active action that occurs in the environment, such as the operation of welding or internal combustion engines, can produce airborne contaminants that can be harmful to exposure to them. The impact of airborne contaminants may be magnified if airflow in the zone is not ideal. In such or similar environments, it would be desirable to have a mechanism capable of generating or improving airflow within the zone. Such airflow can partially reduce the deleterious effects of contaminants such as dilution and / or removal of contaminants.
임의적인 구조물과 환경에서는 열(heat)이 구조물의 천장 근방에 모여져 잔류하여 열 상승을 발생하는 문제가 있을 수 있다. 이러한 사실은 상대적으로 구조물의 바닥 근방의 구역을 차갑게 한다는 사실에 관심을 갖게 한다. 당분야의 기술인은 이러한 또는 다른 불균형한 공기/온도 분포를 가짐으로서 제기될 수 있는 불이익을 바로 깨달을 수 있을 것이다. 이러한 또는 유사한 상황에서는 상기 구역 내에서 기류를 생성 또는 향상시키도록 작동할 수 있는 기구를 설치하는 것이 바람직할 것이다. 상기 기류는 부분적으로 보다 이상적인 공기/온도 분포의 유도 및 비-층상배열이 이루어지게 할 수 있을 것이다.In certain structures and environments, heat may collect and remain near the ceiling of the structure, causing heat rise. This fact draws attention to the fact that it relatively cools the area near the bottom of the structure. Those skilled in the art will immediately recognize the disadvantages that may be raised by having such or other unbalanced air / temperature distributions. In such or similar situations it would be desirable to install a mechanism that could be operable to create or improve airflow within the zone. The air flow may in part result in a more ideal induction and non-laminar arrangement of the air / temperature distribution.
또한, 바람직하게 팬이 에너지 소비를 감소할 수 있게 할 수도 있다. 에너지 소비의 감소는 효율적으로 동작하는(예를 들면, 다른 팬과 대비하여 팬을 구동하는데 동력을 거의 필요로 하지 않음) 팬을 가짐으로서 이루어질 수 있다. 또한, 에너지 소비의 감소는 공기 분포를 향상하는 팬을 가짐으로서 초래되어, 다른 장치와 관련한 난방 또는 냉방 비용을 감소시킨다.It is also advantageously possible to allow the fan to reduce energy consumption. Reduction of energy consumption can be achieved by having a fan that operates efficiently (eg requires little power to drive the fan relative to other fans). In addition, the reduction in energy consumption is brought about by having a fan that improves the air distribution, thereby reducing the heating or cooling costs associated with other devices.
본원 명세서의 일 부분을 형성하고 기재된 첨부 도면을 통해 본 발명의 여러 예를 본 발명의 기본원리 및 설명을 목적으로 기술하며, 따라서, 기술된 예는 본 발명을 한정하는 것이 아닌 단지 설명을 목적으로 기술되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 도면에서, 유사 도면 번호는 유사 요소를 지칭하는 것으로 이해되도록 도면 번호를 부여하였다.Through the accompanying drawings, which form a part of this specification and describe, several examples of the invention are described for purposes of basic principles and description of the invention, and therefore, the described examples are for purposes of illustration only and are not intended to limit the invention. It should be understood as being described. In addition, in the drawings, like reference numerals have been assigned like reference numerals so as to refer to like elements.
도1은 팬 블레이드를 장착하는 허브의 평면도이다.1 is a plan view of a hub for mounting a fan blade;
도2는 예를 든 팬 블레이드 에어포일의 횡단면도이다.2 is a cross-sectional view of an example fan blade airfoil.
도3은 다른 예의 팬 블레이드 에어포일의 횡단면도이다.3 is a cross-sectional view of another example fan blade airfoil.
도4는 2개 타원을 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.4 is a graph showing two ellipses.
도5는 도4의 그래프의 일 부분을 나타낸 도면이다.FIG. 5 illustrates a portion of the graph of FIG. 4. FIG.
도6은 예를 든 윙릿 팬 블레이드를 개조하여 측면도로 나타낸 도면이다.6 is a side view of an example winglet fan blade modified.
도7은 도6의 윙릿의 횡단면도이다.Figure 7 is a cross sectional view of the winglet of Figure 6;
도8은 도6의 윙릿의 상부도이다.8 is a top view of the winglet of FIG.
도9는 도6의 윙릿이 개조된 도2의 팬 블레이드의 단부도이다.Figure 9 is an end view of the fan blade of Figure 2 with the winglet of Figure 6 adapted.
도10은 도9의 윙릿-블레이드 조립체의 분해 사시도이다.10 is an exploded perspective view of the winglet-blade assembly of FIG.
이하, 도면 전체를 통해 동일한 요소를 유사 도면번호가 가리키게 나타낸 첨부도면을 참고로 본원 발명을 설명한다. 도1은 팬 블레이드(30 또는 50)를 가진 팬을 제공하는데 사용된 예를 든 팬 허브(10)를 나타낸 도면이다. 실시예에서, 팬 허브(10)는, 팬 블레이드(30 또는 50)가 장착된 복수의 허브 장착부재(12)를 구비한다. 일 실시예에서, 팬(fan) 허브(10)는 선택적 또는 사전 결정된 속도로 팬 허브(10)를 회전시키는 구동 메카니즘에 결합된다. 따라서, 적절한 허브 조립체는 허브(10)와 상기 허브(10)에 결합된 구동 메카니즘을 포함할 수 있다. 물론, 허브 조립체는, 다른 허브를 구비한 다양한 다른 요소를 구비할 수 있으며, 그리고 팬 허브(10)는 임의적인 적절한 수단으로 구동될 수 있는 것이다. 또한, 팬 허브(10)는 임의적인 적절한 수의 허브(hub) 장착부재(12)를 가질 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which like elements indicate like elements throughout. 1 shows an
도1 내지 도3에 도시한 바와 같이, 각각의 허브 장착부재(12)는 앞전(leading edge)(18)과 뒷전(trailing edge)(20)쪽에서 종결되는 상부면(14)과 하부면(16)을 갖는다. 또한, 각각의 허브 장착부재(12)는 상부면(14)을 통하고 하부면(16)을 통하게 형성된 트인구멍(22)을 구비한다. 실시예에서, 트인구멍(22)은 파스너(26)를 수용하는 크기로 이루어진다. 각각의 허브 장착부재(12)는 팬 블레이드(30 또는 50)를 수용하는 구조이다. 당분야의 기술인은 허브 장착부재(12)가 다양한 선택적인 구조에 제공될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As shown in Figs. 1 to 3, each
일 실시예에서, 팬 블레이드(30 또는 50)는 미국특허 6,244,821호에 개시된 허브 조립체에 장착된다. 물론, 팬 블레이드(30 또는 50)는 임의적인 다른 허브 및/또는 허브 조립체에 장착될 수 있는 것이다. 적절한 허브 조립체의 동작으로 허브(10)는 임의적인 적절한 각속도(angular speed)로 회전한다. 예를 들어 기술하는 것으로서, 상기 각속도는 임의 지역에서 대략 7 내지 108rpm 범위에 있다.In one embodiment,
도2는 허브(10)에 장착된 곱슬곱슬한 형태의 뒷전(38)을 가진 예를 들어 팬 블레이드(30)의 횡단면을 나타낸 도면이다. 상기 횡단면은 허브(10)쪽으로 보았을 때에 팬 블레이드(30)의 중앙에 위치한 횡단면을 따라 절취된 것이다. 팬 블레이드(30)는 상부면(32)과 하부면(34)을 갖고, 각각의 면은 앞전(36)과 뒷전(38)에서 끝난다. 도시한 바와 같이, 뒷전(38)은, 뒷전(38) 근방에 있는 상부면(32) 부분과 뒷전(38) 근방에 있는 하부면(34) 부분에 대해 대략 45°의 경사로 이루어져 있다. 물론, 뒷전(38)은 단일 평탄면을 함유한 범위에서 예를 들어, 0°와 같이 임의적인 다른 적절한 경사를 가질 수 있다. 다른 적절한 뒷전(38) 구조도, 당분야의 기술인은 쉽게 이해할 수 있을 것이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a
주어진 예에서, 팬 블레이드(30)는 대략 중공인 것이다. 팬 블레이드(30) 내측으로 복수의 리브 또는 보스(40)가 삽입된다. 도시한 바와 같이, 허브 장착부재(12)가 팬 블레이드(30)에 삽입되면, 리브 또는 보스(40)가 상부면(14), 하부면(16), 앞전(18), 및 허브 장착부재(12)의 뒷전(20)과 접하도록 위치되어 있다. 따라서, 보스(40)는 팬 블레이드(30)와 허브 장착부재(12) 사이에 적절한 끼움부를 제공한다. 제한적이지 않은 기재로서 팬 블레이드(30)와 허브 장착부재(12)와의 사이에 상관관계에 영향을 미치는 구조를 가진 팬 블레이드(30)용의 적절한 다른 구조도, 당분야의 기술인은 쉽게 이해할 수 있을 것이다.In the given example, the
본원에서 사용되는 "코드(chord)", "코드 길이", "최대 두께", "최대 캠버(camber)", "받음각(angle of attack)" 등과 같은 용어는 비행기 날개 또는 다른 에어포일 설계 기술분야에서 사용되는 용어에서 기술된 의미와 동일한 의미로 기술된 것이다. 일 실시예에서, 팬 블레이드(30)는 대략 6.44인치의 코드 길이를 갖는다. 팬 블레이드(30)는 상기 코드의 대략 16.2%의 최대 두께와 상기 코드의 대략 12.7%의 최대 캠버를 갖는다. 앞전(36)의 반경은 코드의 대략 3.9%이다. 하부면(34)의 뒷전(38) 사분면의 반경은 코드의 대략 6.8% 이다. 다른 실시예에서, 팬 블레이드(30)는 대략 7인치의 코드를 갖는다. 다른 실시예에서, 팬 블레이드(30) 는 대략 6.6875인치의 코드를 갖는다. 물론, 임의적인 다른 적절한 치수 및/또는 성질을 가진 것이 사용될 수도 있다.As used herein, terms such as "chord", "cord length", "maximum thickness", "maximum camber", "angle of attack" and the like refer to airplane wings or other airfoil design technologies. It is described in the same meaning as described in the terms used in. In one embodiment,
예를 들어, 팬 블레이드(30)는, 레이놀드 수가 대략 120,000인 상태에서 대략 39.8로부터 레이놀드 수가 대략 250,000인 상태에서 대략 93.3의 범위에 양항비(lift to drag ratios)를 나타낸다. 물론, 다른 양항비를 팬 블레이드(30)에서 구할 수도 있다.For example,
일 실시예에서, 팬 블레이드(30)는, 레이놀드 수가 대략 75,000인 상태에서 대략 0.027로부터 레이놀드 수가 대략 112,500인 상태에서 대략 0.127의 범위에 있는 항력 계수(drag coefficients)를 나타낸다. 물론, 다른 항력 계수를 팬 블레이드(30)에서 구할 수 있다.In one embodiment,
일 실시예에서, 레이놀드 수가 대략 200,000인 상태에서 팬 블레이드(30)는, 팬 블레이드(30)의 뒷전(38)에서 하부면(34)에 속도비가 대략 1.6 이도록 공기 중에서 동작한다. 다른 속도비를 팬 블레이드(30)에서 구할 수 있다.In one embodiment, with the Reynolds number approximately 200,000, the
일 실시예에서, 팬 블레이드(30)는, 레이놀드 수가 대략 112,000인 상태에서 대략 -1° 내지 7°사이에 받음각용 비-실속 공기역학을 제공하고 그리고 레이놀드 수가 대략 250,000인 상태에서 대략 -2°내지 10°사이에 받음각용의 비-실속 공기역학을 제공한다. 물론, 상기 값들은 단지 예를 들어 나타낸 것이다.In one embodiment,
도3은 각각의 면이 허브(10)에 장착된 앞전(56)과 뒷전(58)까지 이어진 대략 타원형의 상부면(52)과 하부면(54)을 가진 팬 블레이드(50)의 다른 예를 횡단면으로 나타낸 도면이다. 상기 횡단면은 허브(10)쪽으로 보았을 때에 팬 블레이드(50) 의 중심에 위치한 가로평면을 따라서 절취한 것이다. 본 예에서, 팬 블레이드(50)는 중공이다. 복수의 보스(60)가 팬 블레이드(50) 내측에 설치된다. 도시된 바와 같이, 허브 장착부재(12)가 팬 블레이드(50) 안에 삽입되면, 보스(60)가 허브 장착부재(12)의 상부면(14), 하부면(16), 앞전(18), 및 뒷전(20)과 접하도록 위치하게 된다. 따라서, 보스(60)는 팬 블레이드(50)와 허브 장착부재(12)와의 사이에 안정 끼움부(snug fit)를 제공한다. 제한적이지 않은 기재로서, 팬 블레이드(50)와 허브 장착부재(12)와의 사이에 관계에 영향을 미치는 구조로 이루어진 팬 블레이드(50)의 다른 구조가 당기술분야의 기술인은 용이하게 예견할 수 있을 것이다.FIG. 3 shows another example of a
도시한 바와 같이, 팬 블레이드(50)는 뒷전(58)쪽으로의 더 큰 곡률 반경과 대비하여, 앞전(56)쪽으로 더 작은 곡률 반경을 갖는다. 팬 블레이드(50)의 곡률은 다음과 같은 식을 사용하는 2개 타원을 이루어서, 적어도 부분적으로 구할 수 있다. 당분야의 기술인은 데카르트 좌표의 x와 y축의 교점을 원점으로 하는 제1타원이 다음의 식으로 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As shown, the
[1] x = a(COS(t))[1] x = a (COS (t))
[2] y = b(SIN(t))[2] y = b (SIN (t))
여기서, a = 제1반경의 길이, b = 제2반경의 길이, 그리고 t = 원점에 대한 반경 회전각(예, 라디안)이다.Where a = length of the first radius, b = length of the second radius, and t = radial rotation angle (eg, radians) relative to the origin.
따라서, 제1타원은 상기 식을 사용하여 생성할 수 있다. 유사하게, 제1타원용의 좌표 세트는 [1]식과 [2]식을 사용하여 구할 수 있다. 예를 들어, 제1타원(200)은 도4의 그래프로 설명되며, 여기서, a = 3 이고, b = 2이다.Thus, the first ellipse can be generated using the above equation. Similarly, the coordinate set for the first ellipse can be obtained by using the formulas [1] and [2]. For example, the
제2타원용의 좌표는 다음과 같은 식을 사용하여 구해진다.The coordinates for the second ellipse are obtained using the following equation.
[3] x2 = x(COS(θ)) - y(SIN(θ)),[3] x 2 = x (COS (θ))-y (SIN (θ)),
[4] y2 = y(COS(θ)) - x(SIN(θ))[4] y 2 = y (COS (θ))-x (SIN (θ))
여기서, x2는 원점에 대한 θ라디안으로 제1타원의 역시계방향 회전 후에 제2 "x"좌표이고, y2는 원점에 대한 θ라디안으로 제1타원의 역시계방향 회전 후에 제2 "y"좌표이다.Where x 2 is the second "x" coordinate after the in-situ rotation of the first ellipse in θ radians with respect to the origin, and y 2 is the second "y after the rotation of the first ellipse in θ radians with respect to the origin. "Coordinates.
따라서, 제2타원의 치수는 제1타원의 치수에 따른다. 예를 든 제2타원(300)은 도4에 도시한 그래프로 설명되고, 여기서 θ = 0.525라디안 이다. 여기서, 제1 및 제2타원이 [1]식 내지 [4]식에 따라 좌표로 나타나고, 2개 타원은 4개 지점에서 상호교차(타원 교점)함을 알 수 있을 것이다. 도4는 제1타원(200)과 제2타원(300)과의 사이에 4개 타원 교점(400)을 나타낸 도면이다.Thus, the dimensions of the second ellipse depend on the dimensions of the first ellipse. An example
상부면(52)과 하부면(54)의 곡률은 적어도 부분적으로 2개의 연속한 타원 교점 사이에 제1 및 제2타원의 곡률에 기본하게 된다. 연속한 타원 교점(400)사이에 타원(200, 300)을 나타낸 도5는 제1타원(200)과 제2타원(300)의 구간의 예를 나타낸다. 따라서, [1]식 내지 [4]식이 팬 블레이드(50)의 적어도 하부면(54)과 상부면(52)용 면좌표를 생성하는데 사용된다.The curvature of the
팬 블레이드(50)의 코드 길이 대 두께 비율은 2개 타원과 상관하여 회전량(θ)에 따라 변할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be appreciated that the cord length-to-thickness ratio of the
물론, 팬 블레이드(50)부분은 제1 및 제2타원의 곡률로부터 벗어날 수 있다. 단지, 예를 들어 설명하는 것으로서, 앞전(56)을 개조하여 대략 원형의 곡률을 가지게 할 수 있다. 당분야의 기술인은 다른 일탈도 이룰 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Of course, the
일 실시예에서, 팬 블레이드(50)는 a = 3유닛, b = 2유닛, 및 θ = 0.525라디안의 [1]식 내지 [4]식을 사용하여 구해진다. 이 실시예에서, 팬 블레이드(50)는 코드 길이의 3.5%의 직경을 가진 원형 앞전(56)으로 설치된다. 이러한 앞전(56)의 곡률은 상부면(52)과 하부면(54)의 곡률과 접선방향으로 적합한 것이다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 팬 블레이드(50)는 대략 7.67인치의 코드 길이를 갖는다. 다른 실시예에서, 팬 블레이드는 대략 7.687인치의 코드 길이를 갖는다. 물론, 팬 블레이드(50)는 다른 적절한 코드 길이를 가질 수 있다.In one embodiment,
이 예에서, 앞전(56)의 반경은 코드의 대략 3.5% 이다. 팬 블레이드(50)의 최대 두께는 코드의 대략 14.2% 이다. 팬 블레이드(50)의 최대 캠버는 코드의 대략 15.6% 이다. 물론, 임의적인 다른 적절한 치수 및/또는 비율이 사용될 수도 있다.In this example, the radius of leading 56 is approximately 3.5% of the cord. The maximum thickness of the
이 예에서, 10°의 받음각으로 장착된 10개 팬 블레이드(50)를 포함하고 24피트 직경을 가진 팬은, 대략 87,302 cfm(cubic feet per minute)로 변위하며, 대략 7rpm으로 회전할 때에, 대략 5.2 lb의 추력을 생성한다. 대략 14rpm에서 회전할 때에, 팬은 대략 124,174cfm 로 변위하며, 대략 10.52 lb의 추력을 생성한다. 대략 42rpm에서 회전할 때에, 팬은 대략 322,613cfm 로 변위하며, 대략 71.01 lb의 추력을 생성한다. 그외 추력 및/또는 변위 용적(displacement volumes)은 팬 블레 이드(50)를 가진 팬에 의해 구해진다.In this example, a fan with 10
단지, 예를 들어 기재하는 것으로서, 대략 10°의 받음각을 가진 팬 블레이드(50)는 레이놀드 수가 대략 120,000인 상태에서 대략 39로부터 레이놀드 수가 대략 250,000인 상태에서 대략 60 사이에 범위에 양항비를 나타낸다. 다른 양항비를 팬 블레이드(50)에서 구할 수도 있다.By way of example only, for example, a
일 실시예에서, 팬 블레이드(50)는, 레이놀드 수가 대략 112,000인 곳에서 대략 1°내지 11°사이에 받음각용 비-실속 공기역학을 제공하고 그리고 레이놀드 수가 대략 200,000인 곳에서 대략 0°내지 13°사이에 받음각용의 비-실속 공기역학을 제공하고, 그리고 레이놀드 수가 대략 250,000인 곳에서 대략 1°내지 13°사이에 받음각용 비-실속 공기역학을 제공한다. 물론, 상기 값들은 단지 예를 들어 나타낸 것이다.In one embodiment,
일 예에서, 14피트 직경을 갖고 10개 팬 블레이드(50)를 함유한 팬은 대략 25rpm으로 회전한다. 상기 팬은 대략 78.80인치-파운드(in.lbs.)의 토오크와 대략 34,169cfm의 유량비를 가지고, 대략 54watts로 운영된다. 따라서, 팬은 대략 632.76cfm/watt의 효율을 갖는다.In one example, a
다른 예에서, 14피트 직경을 갖고 10개 팬 블레이드(50)를 함유한 팬은 대략 37.5rpm으로 회전한다. 상기 팬은 대략 187.53인치-파운드(in.lbs.)의 토오크와 대략 62,421cfm의 유량비를 가지고, 대략 82watts로 운영된다. 따라서, 팬은 대략 761.23cfm/watt의 효율을 갖는다.In another example, a
또 다른 예에서, 14피트 직경을 갖고 10개 팬 블레이드(50)를 함유한 팬은 대략 50rpm으로 회전한다. 상기 팬은 대략 376.59인치-파운드(in.lbs.)의 토오크와 대략 96,816cfm의 유량비를 가지고, 대략 263watts로 운영된다. 따라서, 팬은 대략 368.12cfm/watt의 효율을 갖는다.In another example, a
다음과 같이, 단지 예를 들어 기재하는 것으로서, 팬 블레이드(30) 또는 팬 블레이드(50)를 구비하는 임의적인 팬 블레이드에 적용된다.The following applies only to the
일 실시예에서, 각 팬 블레이드(20 또는 50)는 동종 연속체 물질을 포함한다. 예를 들어, 팬 블레이드(30, 50)는 압출 알루미늄으로 구조된다. 그런데, 팬 블레이드(30 및/또는 50)는 제한적이지 않은 기재로서, 임의적인 금속 및/또는 플라스틱을 함유한 다른 임의적인 적절한 물질(들)로 구조될 수도 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 팬 블레이드(30 및/또는 50)는 제한적이지 않은 기재로서, 스탬핑, 벤딩, 용접 및/또는 몰딩을 포함하는 임의적인 적절한 제조방법으로 제조될 수 있다. 당 기술분야의 기술인은 다른 적절한 제조 방법 및 물질에 대해서도 예견할 수 있을 것이다.In one embodiment, each
팬 블레이드(30 또는 50)가 허브(10)에 장착됨으로서, 허브 장착부재(12)는 예를 들어 대략 6인치 정도 팬 블레이드(30 또는 50)쪽으로 연장 형성된다. 다르게는, 허브 장착부재(12)가 임의적인 적절한 길이로 팬 블레이드(30 또는 50)쪽으로 연장 형성된다. 또한, 예견할 수 있는 바와 같이, 내측 이외에 팬 블레이드(30 또는 50)의 외측에 설치되는 장착부재(12)를 가질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 다르게는, 장착부재(12)는 부분적으로 내측과 부분적으로 외측 팬 블레이드(30 또는 50)인 양측에 설치될 수도 있다.As the
팬 블레이드(30 또는 50)는 또한, 허브 장착부재(12)에 트인구멍(22)이 정렬되는 구조로 이루어진 1개 이상의 트인구멍을 구비한다. 이러한 실시예에서, 팬 블레이드(30 또는 50) 내의 트인구멍이 허브 장착부재(12)에 있는 트인구멍(22)과 정렬을 이루고 설치되면, 파스너(26)가 트인구멍을 통해 삽입되어 팬 블레이드(30 또는 50)를 허브 장착부재(12)에 고정한다. 일 실시예에서, 파스너(26)는 볼트이다. 당분야의 기술인은 파스너(들)(26)용의 다른 적절한 것을 부착제로서 제한적인 표현이 아닌 예로서 구비할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 트인구멍(22)은 선택적으로 택해진 것으로 이해할 수 있을 것이다.The
팬 블레이드(30 또는 50)는 대략 4 내지 14피트의 길이 중의 어느 한 길이로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 팬 블레이드(30 또는 50)는 임의적인 다른 적절한 길이로 이루어질 수도 있다. 일 실시예에서, 팬 블레이드(30 또는 50)와 허브(10)는 팬 블레이드(30 또는 50)와 허브(10)를 함유한 팬이 대략 24피트의 직경을 가진 크기로 이루어진다. 다른 실시예에서, 팬 블레이드(30 또는 50)과 허브(10)는 팬 블레이드(30 또는 50)와 허브(10)를 함유한 팬이 대략 14피트의 직경을 가지는 크기로 이루어진다. 당기술분야의 기술인은 다른 적절한 치수를 이룰 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The
당분야의 기술인은 팬 블레이드(30 또는 50)의 길이를 따라서 있는 모든 횡단면이 동일하게 이루어질 필요가 있는 것이 아니라는 사실을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 팬 블레이드(30 또는 50)의 구조가 팬 블레이드(30 또는 50)의 전체 길이를 따라서 일정하게 이루어질 필요는 없다. 단지, 예를 들어 기재하는 것으로서, 팬 블레이드(30 또는 50)의 "허브 장착 단부"의 일부분(예를 들어, 허브(10)에 장착되는 팬 블레이드(30 또는 50)의 단부)이 제거될 수 있다. 일 예에서, 경사 절결부가 팬 블레이드(50)의 앞전(56)에 만들어져서 허브(10)상에 다른 블레이드(50)를 수용할 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that not all cross sections along the length of the
선택적으로, 팬 블레이드(30 또는 50)는 허브 장착단부의 일부분 또는 다른 부분이 생략되게 형성 또는 구조될 수 있다. 상술된 부분이 없음으로서(상기 부분이 제거되거나 또는 상기 부분 없는 것이 고려되지 않음), 허브(10)에서 서로 장애가 되는 팬 블레이드(30 또는 50)와 관련한 문제가 완화될 수 있음을 예상할 수 있을 것이다. 상기 장애는 한정적이지 않은 기재로서 팬 블레이드(30 또는 50)의 코드 길이를 포함하는 다양한 인수에 의해 야기되는 것이다. 물론, 장애 이외에 인수가 팬 블레이드(30 또는 50)의 일부분의 제거 또는 다른 방식에 의한 결여에 영향을 미칠 수 있다. 상기 결여 부분은 앞전(36 또는 56)의 일부분, 뒷전(38 또는 58)의 일부분, 또는 그 양쪽 부분을 포함할 수 있다.Optionally,
선택적으로, 허브(10)에서의 팬 블레이드(30 또는 50)의 장애를 이끌도록, 허브의 직경을 증가시킬 수 있다(예를 들면, 허브 장착부재(12)의 수를 증가하지 않는 것). 다르게는, 팬 블레이드(30 또는 50)의 코드를 감소시킬 수 있다. 당분야의 기술인은 허브(10) 및/또는 팬 블레이드(30 또는 50)의 다양한 다른 변경 및 개조를 이해할 수 있을 것이다.Optionally, the diameter of the hub can be increased (eg, not increasing the number of hub mounting members 12) to lead to failure of the
당분야의 기술인은 팬 블레이드(30 또는 50)가 제로 또는 비제로 받음각을 가질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 단지, 예를 들어 기재하는 것으로서, 허 브 장착부재(12)에 장착되면, 팬 블레이드(30 또는 50)는, 예를 들어, -2°내지 10°사이를 포함한; 또는 대략 7°, 8°, 10°, 또는 13°을 포함하는 대략 -1° 내지 7°의 범위에 있는 받음각을 가질 수 있다. 물론, 팬 블레이드(30 또는 50)는 임의적인 적절한 받음각을 가질 수 있는 것이다. 팬 블레이드(30 또는 50)는 대체로 길이부를 따라서 대체로 직선적으로 있고 그리고 받음각은 바람직한 받음각의 허브 장착부재(12)를 가지게 하여 주어진다.Those skilled in the art will appreciate that the
선택적으로, 허브 장착부재(12)의 받음각은 제로이고, 그리고 팬 블레이드(30 또는 50)용 받음각은 팬 블레이드(30 또는 50)에서 트위스트(twist)에 의해 주어지게 된다. 즉, 팬 블레이드(30 또는 50)는 허브 장착부재(12)가 팬 블레이드(30 또는 50)에서 연장 형성되는 길이부를 따라서 대체로 직선적으로 있고, 그리고 트위스트는 팬 블레이드(30 또는 50)의 나머지 부분용 받음각을 제공하도록 주어지게 된다. 상기 트위스트는 팬 블레이드(30 또는 50)의 임의적인 적절한 길이에 위에서 발생한다(예를 들어, 팬 블레이드(30 또는 50)의 전체 나머지 길이부는 트위스트 부분을 갖고; 또는 팬 블레이드(30 또는 50)의 나머지의 거의 모든 부분이 대체로 직선적이게, 상기 트위스트 부분은 짧다). 당분야의 기술인은 팬 블레이드(30)의 전부 또는 일부분용의 받음각을 제공하기에 적절한 다른 구조 및 방법을 예견할 수 있을 것이다. 또한, 당분야의 기술인은 팬 블레이드(30 또는 50)의 전부 또는 임의 부분이 임의적인 목적에 적합한 1개 이상의 트위스트 부분을 갖게 하는 것을 예견할 수 있을 것이다.Optionally, the angle of attack of the
당분야의 기술인은 팬 블레이드(예, 30 또는 50)가 다양한 방식으로 개조되 어 질 수 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 다양한 방식으로의 팬 블레이드의 개조는 팬의 성능특성을 다르게 할 것이다. 도6 내지 도10에서 예를 들어 도시한 형태에서의 1개 변형예에서는 윙릿(70)을 구비하고 있다. 윙릿(70)은 팬 블레이드(30 또는 50)와 관련하여 기재될 것이지만, 상기 윙릿(70)은 임의적인 다른 적절한 팬 블레이드와도 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that fan blades (
이 예에서의 윙릿(70)은 수직부재(72)를 구비한다. 수직부재(72)는 평탄한 내부면(74)과 둥근형상의 외부면(76)을 포함한다. 당분야의 기술인은 내부면(74)과 외부면(76)용으로 다른 적절한 구조가 있음을 예견할 수 있을 것이다. 이 예에서, 수직부재(72)의 둘레는 하부 엣지(78)와, 상부 엣지(80) 및, 후방 엣지(82)에 의해 한정된다. 각각의 엣지(78, 80, 82)는 일반적으로 각 모서리(84)에서 만난다. 따라서, 이 예에서, 수직부재(72)는 3개 모서리(84)를 갖는다. 도시한 바와 같이, 각 모서리(84)는 둥글게 이루어진다. 따라서, 여기서 사용된 "모서리" 표현은 예각(sharp angle)을 연상하는 것으로 이해하여서는 안된다. 즉, 모서리는 1조의 직선이 만나거나 교차하는 지점 또는 영역으로 제한할 필요가 없는 것이다. 이 예에서 수직부재(72)는 3개 모서리를 가지는 것으로 기재되었지만, 상기 수직부재(72)는 적절한 수의 모서리(84)를 가질 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.The
당분야의 기술인은 수직부재(72)가 다른 적절한 변경을 이룰 수 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the
부가하여, 이 예의 윙릿(70)은 윙릿 장착부재(90)를 구비하고, 상기 장착부재는 수직부재(72)의 내부면(74)에서 대략 수직하는 방향으로 연장 형성된다. 도 시한 바와 같이, 윙릿 장착부재(90)는 허브 장착부재(12)와 유사한 구조로 이루어진다. 윙릿 장착부재(90)는, 각각 앞전(96)과 뒷전(98)에서 마감되는 상부면(92)과 하부면(94)을 갖는다. 또한, 윙릿 장착부재(90)는 상부면(92)과 하부면(94)을 통해 형성된 트인구멍(100)을 구비한다. 이 예에서, 각각의 트인구멍(100)은 팬 블레이드(30 또는 50)의 단부 안으로 삽입되는 구조로 이루어진다. 당분야의 기술인은 윙릿 장착부재(90)가 다른 구조로 변경하여 제공될 수 있는 것임을 예견할 수 있을 것이다.In addition, the
도9는 팬 블레이드에 장착된 윙릿(70)을 가진 팬 블레이드(30)의 횡단면이다. 상기 횡단면은 윙릿(70)쪽으로 보았을 때에(예를 들어, 허브(10)로부터 이격지는 방향) 팬 블레이드(30)의 중앙에 위치한 가로축 평면을 따라서 절취된 것이다. 이 예에서, 그리고 도9 및 도10에 도시한 바와 같이, 윙릿 장착부재(90)는 팬 블레이드(30 또는 90)의 단부에 끼워져 설치되는 구조이다. 허브 장착부재(12)와 유사하게, 윙릿 장착부재(90)는 팬 블레이드(30 또는 50)에서 보스(40 또는 60)에 대하여 안정적으로 끼워 설치된다. 이 예에서, 윙릿(70)의 상부 엣지(80)는 앞전(36 또는 56) 넘어로 연장하는 것에 더하여, 팬 블레이드(30 또는 50)의 상부면(32 또는 52) 위로 연장 형성된다. 유사하게, 윙릿(70)의 하부 엣지(78)는 팬 블레이드(30 또는 50)의 하부면(34 또는 54) 밑으로 연장 형성된다. 윙릿(70)의 후방 엣지(82)는 팬 블레이드(30 또는 50)의 뒷전(38 또는 58) 넘어로 연장 형성된다. 물론, 윙릿(70)과 팬 블레이드(30 또는 50)는 임의적인 다른 적절한 크기 및/또는 구조를 가질 수 있다.9 is a cross section of a
팬 블레이드(30 또는 50)는, 상부면(32 또는 52) 및/또는 하부면(34 또는 54)을 통해 팬 블레이드(30 또는 50)의 선단부 근방에 형성된 1개 이상의 트인구멍을 갖고, 상기 면은 윙릿 장착부재(90)가 팬 블레이드(30 또는 50)에 삽입될 때에 윙릿 장착부재(90)에 있는 트인구멍(들)(100)과 정렬을 이루도록 배치되고 그리고 파스너(26)를 수용하는 크기로 이루어진다. 따라서, 윙릿(70)은 1개 이상의 파스너(26)에 의해 팬 블레이드(30 또는 50)에 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 파스너(26)는 볼트이다. 다른 실시예에서, 파스너(26)는, 흔히 다량의 종이를 함께 결합시키는데 사용되는 스크루 포스트와 같은 적절한 쌍으로 이루어진 얇은 헤드의 상호결합 바인딩 스크루(예, 나사진 내부면을 가진 "암"나사와 짝을 이루는 구조의 나사진 외부면을 가진 "수"나사)를 포함한다. 그러나, 부착성에 제한되지 않고 포함되는 임의적인 다른 적절한 파스너(들)이 사용될 수도 있다. 따라서, 트인구멍(100)은 선택적인 사항인 것임을 이해할 수 있을 것이다.The
또한, 윙릿 장착부재(90)가 팬 블레이드(30 또는 50)의 단부 안으로 삽입될 필요가 없음도 이해할 수 있을 것이다. 즉, 다르게 설명하면, 허브 장착부재(12)와 유사하게, 윙릿 장착부재(90)는 내측보다는, 팬 블레이드(30 또는 50)의 외측에 설치되게 만들어질 수 있다. 선택적으로, 윙릿 장착부재(90)는 부분적으로는 내측에 그리고 부분적으로는 외측 팬 블레이드(30 또는 50) 양측에 설치될 수도 있다. 당분야의 기술인은 그외 다른 구조가 있을 수 있음도 이해할 수 있을 것이다.It will also be appreciated that the
변경 실시예에서, 윙릿(70)은 장착부재(90)를 결여하는 대신에, 수직부재(72)의 내부면(74)에 형성된 오목부(recess)를 갖는다. 이 실시예에서, 팬 블레 이드(30 또는 50)의 선단부는 윙릿(70) 안으로 삽입되어 팬 블레이드(30 또는 50)에 윙릿(70)을 부착한다. 다른 실시예에서, 팬 블레이드(30 또는 50)는 윙릿(70)과 일체적으로 형성된다. 따라서, 당분야의 기술인은 윙릿(70)을 팬 블레이드(30 또는 50)에 설치하기 위한 다양한 구조가 있음을 예견할 수 있을 것이다.In an alternative embodiment, the
수직부재(72)가 장착부재(90)에 대체로 수직하게 있는 것으로 도시되었지만, 상기 2개 부재는 서로 임의적인 적절한 각도로 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 단지 예를 들어 설명하는 것으로서, 수직부재(72)는 윙릿(70)이 팬 블레이드(30 또는 50)에 부착되면 내부 또는 외부방향으로 기울어질 수 있는 것이다. 선택적으로, 수직부재(72)는 1개 각보다 많은 각을 함유할 수 있다. 즉, 수직부재(72)는 수직부재의 상부부분과 수직부재의 하부부분이 각각 윙릿이 팬 블레이드(30 또는 50)에 부착되면 내부방향으로 기울어질 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 제한적이지 않은 기재로서 각도 변화를 포함하는 윙릿(70)의 다른 변화를 당분야의 기술인은 이룰 수 있을 것이다.Although the
본원에서는 팬 블레이드(30 또는 50)의 개조로서 특정하게 윙릿(70)을 기술하였지만, 윙릿(70)은 임의적인 다른 팬 블레이드를 개조하는데 사용될 수 있는 것으로 이해할 수 있을 것이다.Although the
일 실시예에서, 윙릿(70)은 동종의 성형 플라스틱 연속체로 형성된다. 그런데, 윙릿(70)은 제한적이지 않은 기재로서 임의적인 적절한 금속재 및/또는 플라스틱을 함유하는 다양한 재료로 제조될 수 있으며, 복수개의 피스(piece)를 포함할 수 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 상기 윙릿은 임의적인 적절한 제조 방법으로 제조될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In one embodiment, the
또한, 팬 블레이드(30 또는 50)의 선단부에 또는 그 근방에 형성되는 뒷전 와류가 팬 블레이드(30 또는 50)의 선단부 근방에 양력(lift)를 상승할 것임도 예상할 수 있을 것이다. 윙릿(70)은 팬 블레이드(30 또는 50)의 선단부 근방에 상부면(32 또는 52) 및/또는 하부면(34 또는 54) 위에 반경방향 기류를 방해한다. 상기 방해는 보다 정상적으로 앞전(36 또는 56)에서 뒷전(38 또는 58)으로 강제로 공기가 흐르게 하여서, 적어도 임의적인 어떠한 회전 속도에서 윙릿(70)을 가진 팬 블레이드(30 또는 50)를 구비한 팬의 효율을 향상시킨다.It may also be expected that trailing vortices formed at or near the tip of the
일 예에서, 윙릿(70)은 6피트 직경을 가진 팬에 있는 팬 블레이드(30 또는 50)의 단부에 부착된다. 윙릿(70)의 부가로서, 팬의 기류 비율이 171rpm에서 4.8% 증가 된다.In one example, the
다른 예에서, 윙릿(70)은 14피트 직경을 가진 팬에 있는 팬 블레이드(30 또는 50)의 단부에 부착된다. 윙릿(70)의 부가로서, 팬의 기류 비율이 75rpm에서 4.4% 증가 된다.In another example, the
다음에 2개 표는 14피트 직경을 가진 팬에 윙릿(70)을 더하여 구해진 효율을 나타낸 것이다.The next two tables show the efficiencies obtained by adding
표1: 윙릿(70)을 갖지 않은 팬Table 1: Fans without winglets (70)
표2: 윙릿(70)을 가진 팬Table 2: Fans with Winglets (70)
물론, 다른 값이 윙릿(70)의 사용을 통해 실현될 수 있다. 더불어, 당분야의 기술인이 이해할 수 있는 바와 같이, 제한적이지 않은 기재로서, 변경된 윙릿 구조를 가진 윙릿의 적절한 변경을 실현할 수 있는 것이다.Of course, other values may be realized through the use of
요약하면, 본 발명은 본 발명의 개념을 이용하여 수많은 이득을 취할 수 있는 것이다. 본 발명의 상술된 1개 이상의 실시예에 대한 기재는 설명을 목적으로 기재된 것으로서, 본 발명이 상술된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 상술된 설명을 기반으로 하는, 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어질 수 있는 다양한 변경 및 개조를 포함하는 것으로 한다.In summary, the present invention can take a number of benefits using the concept of the present invention. The description of one or more embodiments of the invention is described for purposes of illustration, and the invention is not limited to the embodiments described above. It is intended that the present invention cover various modifications and adaptations that may be made without departing from the spirit of the appended claims based on the above description.
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