单件式风扇轮毂铸件和制造风扇的方法与流程

1.本专利公开总体上涉及风扇，并且更具体地涉及风扇轮毂和制造风扇的方法。


背景技术：

2.风扇可以是具有许多需要装配的部件的复杂结构。风扇通常包括轮毂，多个风扇叶片从轮毂延伸。在使用中，通过适配器或衬套向轮毂提供旋转输入。特别地，轮毂设计可以是包括许多机加工表面和螺栓接合的复杂结构。此外，由于风扇用于需要不同联接布置和叶片角度的多种应用中，所以可能需要大量库存的部件来满足各种风扇设计的需要。
3.理想地构造风扇设计以避免通过正常运行速度达到共振。此外，风扇设计应避免在正常运行速度下弯曲或波动。在大型或重型风扇的生产中，制造和装配风扇所涉及的挑战可能被放大。虽然大的风扇设计需要足够的刚度和强度来承受在使用期间施加的力，但是它们仍然受到重量限制和成本限制。
4.中国实用新型cn200978831公开了一种铸铝风扇轮毂，其包括由带有轮毂环3的轮毂板4围绕的中心轴套5。多个叶片安装片1从轮毂环延伸。然后用螺栓6将风扇叶片7安装到叶片安装片上。


技术实现要素：

5.在一个方面，本发明描述了一种用于构造包括多个风扇叶片的风扇的轮毂组件，所述风扇被配置为绕风扇轴线旋转。该轮毂组件包括轮毂板，该轮毂板具有前表面、后表面以及在该前表面与该后表面之间延伸的环形表面。该轮毂板限定了轮毂组件轴线，该轮毂组件轴线延伸穿过该前表面和该后表面并且被配置为与该风扇轴线重合。该轮毂组件进一步包括多个细长根部部分，这些根部部分是环圆周间隔开的并且从该环形表面径向地延伸。这些细长根部部分具有基本上圆形的截面。该轮毂板与该多个细长辐条整体形成。
6.在另一方面，本发明描述了一种制造配置为绕风扇轴线旋转的风扇的方法。该方法包括形成整体式轮毂组件，该轮毂组件包括一个基本上圆形的轮毂板以及从该轮毂板径向延伸的多个环圆周间隔开的细长根部部分。该方法进一步包括机加工该多个细长根部部分以形成相应的径向延伸的根部安装表面，并且将多个风扇叶片分别联接到该相应的径向延伸的根部安装表面上。
7.本发明在又一个方面中描述了一种制造被配置为绕风扇轴线旋转的定制风扇的方法。该方法包括提供整体式轮毂组件，该轮毂组件包括基本上圆形的轮毂板和从该轮毂板径向延伸的多个细长根部部分，这些细长根部部分具有基本上圆形的截面。该方法进一步包括提供选定的多个风扇叶片。该方法进一步包括机加工该多个细长根部部分以形成以所希望的翼弦角度(chord angle)/帘线角度(cord angle)布置的相应的径向延伸的根部安装表面，并且将所选择的多个风扇叶片分别联接到该相应的径向延伸的根部安装表面上。该方法进一步包括沿着该整体式轮毂组件的轮毂组件轴线机加工轴向孔，将包括中心安装孔的选定衬套压入该轴向孔中，并且将该衬套固定在该轴向孔中。根据该方法，所选择
的多个风扇叶片、径向延伸的根部安装表面的翼弦角度，以及所选择的衬套确定定制风扇的运行特性。
附图说明
8.图1是根据本发明的教导的示例性风扇的等距视图。
9.图2是图1的风扇的局部分解图。
10.图3是根据本发明的教导的风扇轮毂铸件的等距视图。
11.图4是图1-3的风扇轮毂组件的前表面等距视图。
12.图5是图1-4的风扇轮毂组件的示例性根部部分的局部放大图。
13.图6是图1-5的风扇轮毂组件的局部等距截面图。
14.图7是图1的风扇的示例性风扇叶片的等距视图。
具体实施方式
15.本发明涉及风扇，并且更具体地涉及一种用于根据具体应用的需要定制风扇100的布置和方法。参照图1，示出了包括多个联接到风扇轮毂组件104的风扇叶片102的风扇100。如图2中最清楚地示出的，轮毂组件104包括轮毂板106，多个细长根部部分108从该轮毂板106延伸。这些细长根部部分108是环圆周间隔开的并且总体上从轮毂板106径向地延伸。风扇叶片102安装到每个细长根部部分108以形成风扇100。轮毂板106限定了轮毂组件轴线110，该轴线在使用中与风扇轴线重合。即，风扇100可以安装成绕由轮毂组件轴线110限定的风扇轴线旋转。
16.根据本发明的一个方面，毂组件104是整体结构。虽然轮毂组件104可通过任何合适的方法和提供足够强度和稳定性的任何合适的材料制造，但在至少一个实施例中，轮毂组件104由金属如铝或金属合金铸造而成。然而，所属领域的技术人员将了解，可利用替代制造方法，例如3d打印。
17.根据本发明的另一个方面，轮毂组件104可以用于多个风扇尺寸和设计的构造中。为此，轮毂组件104形成为通用轮毂铸件114，如图3所示。轮毂铸件114是大致平面的结构，其包括铸造轮毂板116，多个铸造细长根部部分118从该铸造轮毂板116径向延伸。如在本发明中所使用的，术语“轮毂铸件114”、“铸造轮毂板116”和“铸造细长根部部分118”表示通过铸造、3d打印或其他适当的制造方法制造的相应结构，这些结构可以被机加工以形成可以在多种风扇尺寸和/或设计中使用的轮毂组件104。为了本发明的目的，完成的轮毂组件、轮毂板和细长根部部分分别用附图标记104、106和108表示，而轮毂铸件、轮毂板和轮毂铸件的细长根部部分分别用附图标记114、116和118表示。即，将完成的元件标记为10x数字，而过程中的元件被标记为11x数字。
18.铸造轮毂板116是包括前表面120和后表面122的基本上圆形的结构，在前表面120和后表面122之间延伸有基本上环形表面124。为了增强铸造轮毂板116的强度而不显著增加重量，铸造轮毂板116可包括邻近轮毂组件轴线110的加厚区域126。在所示实施例中，例如，加厚区域126包括沿着铸造轮毂板116的前表面和/或后表面120、122的凸起加强件128。
19.类似地，为了加强铸造轮毂板116的强度而不显著增加重量，铸造轮毂板116可包括多个加强肋130。虽然加强肋130可以是任何适当的设计，但是在所示实施例中，加强肋
130可以包括沿着前表面和/或后表面120、122的多个径向布置的肋132。径向布置的肋132的至少一部分可布置成与细长根部部分118的径向突出部重合。在所示实施例中，例如，径向布置的肋132设置成与每个细长根部部分118的径向突出部重合。
20.加强肋130可以附加地或替代地包括沿着前表面和/或后表面120、122布置的一个或多个环形肋134。所示的铸造轮毂板116例如包括一对环形肋134。第一环形肋136沿着大致邻近铸造轮毂板116的环形表面124的前表面和/或后表面120、122布置。这样，第一环形肋136可以为细长根部部分118的支撑提供额外的强度和加强。在所示实施例中，第二环形肋138沿着前表面和/或后表面120、122布置在第一环形肋136与加厚区域126或凸起加强件128之间，邻近轮毂组件轴线110。
21.为了便于在多个风扇尺寸和设计的制造中使用轮毂铸件114，铸件细长根部部分118具有加厚的截面140。这样，铸造的细长根部部分118可以被机加工以提供适合于安装风扇叶片102的所需截面142，从而提供容易定制的风扇设计。在所示实施例中，例如，铸造细长根部部分118具有基本上圆形的截面140。如图4和图5的放大局部视图所示，铸造细长根部部分118可被机加工以提供具有一个或多个径向延伸的根部安装表面144、146的细长根部部分108。径向延伸的根部安装表面144、146可配置为提供用于安装风扇叶片102的期望翼弦角度(chord angle)148，风扇叶片102配置为提供定制的风扇设计。为了本发明的目的，翼弦角度148是轮毂铸件114的大致平坦表面与径向延伸的根部安装表面144、146之间的角度。因此，应当理解，翼弦角度148可用于限定安装到细长根部部分108的叶片的桨距。
22.为了便于将风扇叶片102联接至完成的细长根部部分108，铸造根部部分118可以进一步被机加工以便于将风扇叶片102联接至完成的细长根部部分108。在所示实施例中，例如，一个或多个根部部分孔150可钻入细长根部部分118中。然而，应当理解，可以提供用于将风扇叶片102联接到细长根部部分108的替代布置。
23.为了进一步便于在多个风扇尺寸、设计和应用的制造中使用轮毂铸件114，可以对轮毂铸件114的铸造轮毂板116进行机加工以允许将风扇100联接到给定的驱动元件，例如电动机(未示出)。以此方式，铸造轮毂板116可以被机加工成包括沿着轮毂组件轴线110的轴向孔152。该轴向孔152可以被配置为用于装配衬套154(图2)，该衬套可以被压入该轴向孔152中以便将该风扇安装到驱动元件等上。应当理解，衬套154可以是配置为与驱动元件等接合的标准尺寸。为了进一步将衬套154与轮毂板106固定，铸造轮毂板116可以被机加工以提供围绕轴向孔152的多个板孔156。如图2所示，多个板孔156可被钻孔以与多个衬套孔158重合，使得紧固件160可前进通过衬套孔158并固定在板孔156内。应当理解，紧固件160可以是任何适当的设计。例如，紧固件160可以是螺栓、铆钉等。
24.这些风扇叶片102可以具有任何适当的设计，并且可以通过任何适当的制造方式(例如模制或挤出)来制造。参照图7，仅作为示例，风扇叶片102可以具有细长的，相对扁平的结构。应当理解，根部安装表面144、146的翼弦角度148在很大程度上决定了当联接到细长根部部分108时风扇叶片102的角度。这些风扇叶片102可以以任何适当的方式联接到这些细长根部部分108上。在所示实施例中，例如，风扇叶片102包括限定风扇叶片102的外表面的外壳162。风扇叶片102还包括细长的纵向延伸的叶片孔164。该纵向延伸的叶片孔164包括至少一个叶片安装表面166，该至少一个叶片安装表面166被配置为符合该多个细长根部部分108的相应的径向延伸的根部安装表面144、146中的至少一个。在所示实施例中，细
长的纵向延伸的叶片孔164紧密地与机加工的细长根部部分108一致，使得风扇叶片102包括多个叶片安装表面166(即，根部部分108的截面基本上对应于纵向延伸的叶片孔164的形状)。虽然所示的叶片安装表面166布置在所示实施例的内部，但是本领域的技术人员将理解，在可选实施例中，叶片安装表面可以沿着风扇叶片的外表面布置。换言之，不是利用纵向延伸穿过风扇叶片102的内部的叶片孔164，风扇叶片102可包括沿着叶片的外表面的安装表面(未示出)，其被配置为接合根部安装表面，例如在144或146处所示。
25.应当理解，风扇叶片102可以进一步包括端盖167。虽然端盖167可以与外壳162整体地形成，但是可替代地，端盖167可以通过任何适当的布置联接到外壳162。例如，在挤出的外壳162的情况下，单独形成的端盖167可以与纵向延伸的叶片孔164或外壳162的端部接合。
26.为了进一步将风扇叶片102固定到细长根部部分108，风扇叶片102可以进一步包括多个叶片孔168。根部部分孔150可以被配置为用于与叶片孔168成直线布置。因此，可以理解的是，可以保持具有预先钻好的叶片孔168的预设的、标准化的尺寸(例如长度和宽度)的风扇叶片102的库存，以便构造各种风扇设计。风扇轮毂组件104的这些细长根部部分108可以被机加工成包括根部部分孔150，这些根部部分孔被配置为用于与叶片孔168成直线地布置。以此方式，铸造轮毂板116可进一步针对给定应用进行定制。紧固件170可以前进穿过叶片孔168并且固定在根部部分孔150内。应当理解，紧固件170可以是任何适当的设计。例如，紧固件170可以是螺栓、铆钉等。
27.工业实用性
28.整体式轮毂铸件114的一些实施例可以提供便于制造定制风扇设计的灵活性。例如，一些实施例便于使用期望尺寸的风扇叶片102，以及对于给定应用以期望的翼弦角度148布置风扇叶片102。
29.一些实施例可以使组装风扇100所需的部件的数量最少。例如，一些实施例可以便于使用标准化元件，例如标准化衬套154和/或标准化风扇叶片102设计。
30.一些实施例可以提供某些经济优势，包括制造风扇100的经济优势以及库存成本的经济优势。整体式轮毂铸件114的一些实施例可以经济地制造，同时允许所得风扇100的设计的灵活性。风扇轮毂组件104和所得到的风扇100的一些实施例可以以合理的成本为风扇100提供足够的刚度和强度。
31.应当理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，可以设想，本发明的其他实现在细节上可以不同于前述示例。对本发明或其示例的所有引用旨在引用在该点所讨论的特定示例，而并非旨在更一般地暗示对本发明的范围的任何限制。所有关于某些特征的区别和不一致的语言旨在表示对这些特征缺乏偏好，但并非将其完全排除在本发明的范围之外，除非另外指明。
32.在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)，术语“一个”和“一种”以及“该”和“至少一个”和类似指示物的使用应被解释为涵盖单数和复数，除非在本文中另有说明或与上下文明显矛盾。在一个或多个项目(例如，“a和b中的至少一个”)的列表之后使用术语“至少一个”应被解释为意指选自所列项目(a或b)的一个项目或所列项目(a和b)中的两个或更多个的任何组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。
33.除非本文另有说明，本文中对数值范围的叙述仅旨在用作单独提及落入该范围内
的每个单独值的速记方法，并且每个单独值被并入说明书中，如同其在本文中被单独叙述一样。本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显抵触。
34.因此，本发明包括适用法律允许的所附权利要求书中所述主题的所有修改和等同物。此外，上述元素在其所有可能的变化中的任何组合都被本发明所涵盖，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。