專利名稱：排氣風(fēng)扇組合件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及排氣風(fēng)扇，尤其涉及這樣的排氣風(fēng)扇該排氣風(fēng)扇將被污染的空氣從分布在整幢建筑中的一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)櫥中抽出，將被污染的空氣與環(huán)境空氣混合以稀釋污染物，然后將被稀釋后的空氣從建筑中排到外界環(huán)境中。
背景技術(shù)：
有許多不同類型的用于建筑物的排氣系統(tǒng)。在許多此類系統(tǒng)中，它們的目的幾乎都是要有效地將空氣從建筑物內(nèi)抽出。在諸如實(shí)驗(yàn)室之類的建筑物中，化學(xué)和生物工藝會(huì)產(chǎn)生煙霧，這些煙霧會(huì)有難聞的氣味且是有毒有害的。一種將這些煙霧從建筑中清除掉的方案是將它們通過(guò)一個(gè)較高的排氣煙囪排出，這根煙囪將煙霧遠(yuǎn)遠(yuǎn)地排到地面和屋頂高度以上。然而，這樣的排氣煙囪造價(jià)昂貴且不美觀。
另一種方案是將煙霧與新鮮空氣相混合以稀釋被污染的空氣，然后將被稀釋后的空氣從建筑物的頂部高速排出。如此，廢氣被稀釋并被吹到建筑物上方的高處。這樣的系統(tǒng)的例子在美國(guó)專利4,806,076、5,439,349和6,112,850中有所揭示。已有的系統(tǒng)比較昂貴、難以安全地維護(hù)且不易于適應(yīng)較寬范圍的性能規(guī)格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種排氣風(fēng)扇組合件，該組合件在一空氣進(jìn)口處接納來(lái)自一建筑物的廢氣、將廢氣與環(huán)境空氣混合并且將混合后的空氣向上吹到在一空氣出口之上的一基本為煙柱的高度。該排氣風(fēng)扇組合件包括一閉合的外壁，該外壁中形成一基本為圓柱形的腔室；一空氣進(jìn)口，該空氣進(jìn)口形成在圓柱形腔室的底部；一閉合的內(nèi)壁，該內(nèi)壁緊固于閉合的外壁并位于圓柱形腔室內(nèi)部以將該腔室分成一中心定位的支承腔和一周邊的環(huán)形空間，閉合的內(nèi)壁向上與空氣進(jìn)口間隔開以在圓柱形腔室的底部形成一風(fēng)扇腔；一軸，該軸可旋轉(zhuǎn)地安裝于閉合的內(nèi)壁并向下伸進(jìn)風(fēng)扇腔；一風(fēng)扇葉輪，該風(fēng)扇葉輪連接于軸并位于風(fēng)扇腔中以通過(guò)空氣進(jìn)口將廢氣抽進(jìn)并將該廢氣向上通過(guò)環(huán)形空間吹出；以及一電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)于支承腔中的軸以旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇葉輪。
內(nèi)、外壁在其上端處被成形為使環(huán)形空間的面積大大縮小以形成一噴嘴，該噴嘴可增加經(jīng)其吹出的廢氣的流速。在第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)壁在其上端沿徑向向外張開以形成噴嘴，而在第二個(gè)實(shí)施例中，外壁的上端向內(nèi)呈錐形以形成噴嘴。
支承腔與廢氣流完全隔絕，由此保護(hù)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)組件不受腐蝕性氣體的影響。由橋接在內(nèi)、外壁之間的一通道壁所形成的一出入口提供了從風(fēng)扇組合件的外部進(jìn)入支承腔的通道，從而即使在風(fēng)扇工作時(shí)也可對(duì)風(fēng)扇諸驅(qū)動(dòng)組件進(jìn)行安全檢查和維護(hù)。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)安裝在支承腔內(nèi)部并直接連接于風(fēng)扇軸，而在第二個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)安裝在風(fēng)扇組合件的外側(cè)并由延伸通過(guò)檢查口的一皮帶驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)結(jié)于風(fēng)扇軸。
為了確保沒(méi)有廢氣泄漏進(jìn)支承腔中，風(fēng)扇葉輪包括諸輔助葉片，這些葉片相對(duì)于支承腔內(nèi)部產(chǎn)生一負(fù)壓。這樣，如果在例如風(fēng)扇軸或其支承支承的周圍存在泄漏，廢氣也無(wú)法流入支承腔中。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是將環(huán)境空氣與廢氣相混合，從而廢氣可在煙柱中被大大的稀釋。可通過(guò)許多的方法來(lái)達(dá)到這一目的。首先，風(fēng)扇組合件安裝在一壓力通風(fēng)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)接納來(lái)自建筑物的廢氣、將廢氣與通過(guò)一受控的風(fēng)擋流入壓力通風(fēng)系統(tǒng)的環(huán)境空氣混合、并將混合空氣傳輸?shù)皆擄L(fēng)扇組合件的底部上的空氣進(jìn)口。對(duì)風(fēng)擋進(jìn)行控制以保持相對(duì)恒定的通過(guò)風(fēng)扇組合件的空氣流而不必考慮從建筑物中排出的空氣量的變化。這樣，可以保持煙柱的高度而不必考慮從建筑物排出的廢氣量的減少，否則這一減少會(huì)需要改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
為了進(jìn)一步用環(huán)境空氣稀釋廢氣，將一風(fēng)套(windband)安裝在風(fēng)扇組合件的上方并圍繞噴嘴。該風(fēng)套為截頭錐體形，該截頭錐體形在其圍繞噴嘴的底部具有一圓形開口并在它兩之間形成一環(huán)形的空氣進(jìn)口。通過(guò)這一進(jìn)口抽入環(huán)境空氣，從而將空氣在通過(guò)風(fēng)套頂部的一較小的圓形排氣開口被排出之前與高速離開噴嘴的廢氣混合。為了提高這一混合過(guò)程的有效性，風(fēng)套的底邊緣向外擴(kuò)張開，而其上邊緣形成為一圓柱環(huán)。
為了進(jìn)一步用環(huán)境空氣來(lái)稀釋廢氣，內(nèi)壁的頂部打開，而環(huán)境空氣通過(guò)檢查口被抽進(jìn)并向上通過(guò)這些開口以與從噴嘴排出的空氣混合。在優(yōu)選實(shí)施例中，在風(fēng)扇組合件的相反兩側(cè)形成兩個(gè)出入口，從而可更好地進(jìn)入支承腔并可增加環(huán)境空氣流量。
在以下的描述中將參照附圖，這些附圖形成該描述的一部分并通過(guò)說(shuō)明性而非限定性的方式顯示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。這樣的實(shí)施例也并沒(méi)有限定本發(fā)明的范圍，要確定本發(fā)明的范圍必須看權(quán)利要求的內(nèi)容。


現(xiàn)參照下列附圖，在這些附圖中相同的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同的元件，這些附圖是圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建的一建筑物通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖；圖2是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的一排氣風(fēng)扇組合件的側(cè)視圖；圖3是圖2所示排氣風(fēng)扇組合件的截面?zhèn)纫晥D；圖4是圖3所示風(fēng)扇組合件的立體分解圖；圖5是局部剖切的、圖3所示風(fēng)扇組合件的局部視圖；圖6是沿圖3中的平面6-6得到的橫截面圖；圖7是沿圖3中的平面7-7得到的橫截面圖；圖8是沿圖3中的平面8-8得到的橫截面圖；圖9是沿圖3中的平面9-9得到的橫截面圖；
圖10A是形成圖2所示排氣風(fēng)扇組合件的一部分的壓力通風(fēng)系統(tǒng)的立體圖，其中有些部分被拆除了；圖10B是圖10A所示壓力通風(fēng)系統(tǒng)的立體分解圖；圖10C是圖10A所示壓力通風(fēng)系統(tǒng)的側(cè)視分解圖，其中有些部分被拆除了；圖11是兩個(gè)并排安裝的壓力通風(fēng)系統(tǒng)的立體圖；圖12是本發(fā)明的排氣風(fēng)扇系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中有些部分被拆除了；圖13是圖12所示排氣風(fēng)扇系統(tǒng)的正視圖；以及圖14是示出了決定所希望的性能的參數(shù)的風(fēng)扇組合件的示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先參見圖1，一建筑物通風(fēng)系統(tǒng)20包括一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)櫥22，這種通風(fēng)櫥通常安裝在經(jīng)營(yíng)用的廚房、實(shí)驗(yàn)室、制造設(shè)備或其它在整個(gè)一建筑中會(huì)生成有害的或要從該建筑物中被排出的氣體的適當(dāng)?shù)奈恢?。具體來(lái)說(shuō)，每個(gè)通風(fēng)櫥22形成有一腔室28，該腔室在通風(fēng)櫥的前部開口以接收周圍的空氣。該腔室28的上端與從通風(fēng)櫥22向上延伸到一總管34的一管道32的下端相連?？偣?4進(jìn)一步與向上延伸到屋頂40或建筑物的其它上表面的一上升管38相連。該上升管38的上端則與安裝在屋頂40上并向上延伸以將氣體從建筑物排出的排氣風(fēng)扇組合件42相連。
排氣風(fēng)扇組合件42顯示在圖2中并包括位于該組合件基部的一壓力通風(fēng)系統(tǒng)44，該壓力通風(fēng)系統(tǒng)接收來(lái)自上升管38的廢氣并使之與新鮮空氣混合。一風(fēng)扇組合件46連接于壓力通風(fēng)系統(tǒng)44并從其向上延伸。該風(fēng)扇組合件46包括一風(fēng)扇葉輪，該風(fēng)扇葉輪將廢氣向上通過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)44抽出并通過(guò)位于其上端的一風(fēng)套52排出。下面描述這些組件的每一個(gè)細(xì)節(jié)。在工作過(guò)程中，排氣風(fēng)扇組合件42將一股來(lái)自每個(gè)所連接的通風(fēng)櫥22的氣流抽出并使之經(jīng)過(guò)腔室28、管道32、總管34、上升管38和壓力通風(fēng)系統(tǒng)44。這一排出的空氣在經(jīng)風(fēng)套52的頂部被高速向上排出之前與新鮮的空氣相混合。
對(duì)該系統(tǒng)的控制通常包括機(jī)械和電子控制元件。一傳統(tǒng)的風(fēng)擋36位于管道32中略高于每個(gè)通風(fēng)櫥22的位置并在一完全打開的方位(如圖所示)和一完全關(guān)閉的方位之間被自動(dòng)致動(dòng)，從而控制流進(jìn)腔室28的廢氣流。這樣，就可控制通過(guò)每個(gè)通風(fēng)櫥22排出的空氣量。
建筑物可裝備有一個(gè)以上的排氣風(fēng)扇組合件42，每一個(gè)這樣的組合件42可操作地連接于單獨(dú)一組多個(gè)通風(fēng)櫥22或連接于總管34。因此，每個(gè)排氣風(fēng)扇組合件42可承擔(dān)將有害氣體從建筑物中的一個(gè)特定區(qū)域排出的任務(wù)，或者多個(gè)排氣風(fēng)扇組合件42可在同一個(gè)總管34上按前后順序進(jìn)行工作。此外，總管34可連接于建筑物中一個(gè)總的排氣室。可使用一電子控制系統(tǒng)(未示出)來(lái)控制系統(tǒng)的工作。
如圖10A、B和C中最清楚地示出的，壓力通風(fēng)系統(tǒng)44包括由四個(gè)垂直的壁58和頂壁60形成的一矩形殼體。一矩形支架59緊固在頂壁60上并支承可拆卸地緊固于其上的一風(fēng)扇組合件46。所有四個(gè)壁58都構(gòu)造有相同的面板61，可以選擇性地拆除這些面板以使壓力通風(fēng)系統(tǒng)44朝向任何所需的方向。當(dāng)將一塊面板61拆除時(shí)，在壓力通風(fēng)系統(tǒng)的壁58上就形成一較大的開口。在一個(gè)側(cè)壁58上拆下面板61以形成連接有風(fēng)罩62的前部。
風(fēng)罩62從殼體向外延伸，從而為壓力通風(fēng)系統(tǒng)44提供旁路空氣進(jìn)口63。風(fēng)罩62由一對(duì)間隔開的垂直壁64、底壁65和從殼體向外水平延伸并隨后向下傾斜的一防雨罩66形成。一轉(zhuǎn)向上的凸緣68形成在防雨罩66的滴水檐上以防止水滴入旁路氣流中。
一風(fēng)擋70安裝在風(fēng)罩62之下以控制經(jīng)旁路空氣進(jìn)口63進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)的殼體的環(huán)境空氣的量。它包括諸風(fēng)擋葉片，這些風(fēng)擋葉片受到電子或氣動(dòng)控制以使一股旁路空氣進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)44，這可使流入風(fēng)扇組合件46的空氣流總量保持恒定而不論從建筑物中排出的空氣量怎樣變化。來(lái)自建筑物的廢氣經(jīng)過(guò)形成在矩形殼體的底部的廢氣進(jìn)口71進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)44并與旁路空氣混合以產(chǎn)生一次性稀釋的廢氣，該廢氣被向上抽出通過(guò)支架59的頂部中的廢氣出口72并進(jìn)入風(fēng)扇組合件46。
如圖10B和10C中最清楚地顯示的，一個(gè)隔絕風(fēng)擋74可滑動(dòng)地安裝在支架59中并恰位于廢氣出口72之下。該隔絕風(fēng)擋74由繞支架59的內(nèi)部形成的一法蘭76支承，且通過(guò)支架的前壁滑動(dòng)到位。隔絕風(fēng)擋74是用于在風(fēng)扇不工作時(shí)隔絕向下流經(jīng)風(fēng)扇組合件46的室外的環(huán)境空氣的。隔絕風(fēng)擋74具有諸葉片，這些葉片由重力、回轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)以在風(fēng)扇不工作時(shí)將隔絕風(fēng)擋關(guān)閉。通過(guò)使風(fēng)罩62從壓力通風(fēng)系統(tǒng)44脫開并使隔絕風(fēng)擋74滑出支架59，可以輕易地將隔絕風(fēng)擋74拆下以進(jìn)行檢查或修理。
如圖11中最清楚地顯示的，在壓力通風(fēng)系統(tǒng)44側(cè)部上的可拆卸的面板61還使多個(gè)壓力通風(fēng)系統(tǒng)44可與一單根上升管38組合在一起。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，諸壓力通風(fēng)系統(tǒng)44互相相鄰地安裝，而它們之間鄰接的壁58中的面板61被拆除以形成由它們組合在一起的殼體形成的單個(gè)、放大的腔室80?？蓪⑷我鈹?shù)量的壓力通風(fēng)系統(tǒng)44以此種方式組合在一起且可朝向靈活地將其完成，并且它們的風(fēng)罩62的位置由相同的可拆卸面板61和在壓力通風(fēng)系統(tǒng)44的所有四個(gè)壁58上的安裝孔提供。
具體參見圖2，風(fēng)扇組合件46可拆卸地安裝在壓力通風(fēng)系統(tǒng)44的頂部。風(fēng)扇組合件46具有一矩形基座板102，該基座板帶有沿矩形支架59的頂部邊緣緊貼配合的一向下延伸的邊裙。諸緊固件將該邊裙連接于支架59的頂部，通過(guò)將這些緊固件拆下，可將整個(gè)風(fēng)扇組合件46拆下以用于修理或檢查。
可拆卸面板61還使人可從任何方向夠到壓力通風(fēng)系統(tǒng)44的內(nèi)部。這樣，不需要將整個(gè)排氣風(fēng)扇組合件42從上升管38拆下、或?qū)L(fēng)扇組合件46從壓力通風(fēng)系統(tǒng)44拆下就可進(jìn)行日常的維護(hù)和修理。另外，在許多裝置中，經(jīng)過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)44的側(cè)壁58之一而非底部將建筑物的廢氣帶入壓力通風(fēng)系統(tǒng)44中是有利的。在這樣的裝置中，將適當(dāng)?shù)拿姘?1拆下以形成通向壓力通風(fēng)系統(tǒng)44的廢氣進(jìn)口，而壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體的底部由一底壁(未在圖中示出)關(guān)閉。
具體參見圖3、4和6，風(fēng)扇組合件46坐落在壓力通風(fēng)系統(tǒng)44的頂部并包括焊接于矩形基座板102的一圓柱形外壁100。一組八個(gè)角撐板104繞外壁100的下端焊接以幫助將它支承在垂直的位置，而角撐板104的數(shù)量可根據(jù)風(fēng)扇的尺寸而不同。支承在外壁100的內(nèi)部的是一圓柱形內(nèi)壁106，該內(nèi)壁將外壁100所形成的腔室分成三部分一中心支承腔108、一位于內(nèi)、外壁106和100之間的周邊環(huán)形空間110和位于內(nèi)壁106下方的風(fēng)扇腔112。
一風(fēng)扇軸114位于支承腔108中并由一支承118可旋轉(zhuǎn)地緊固于焊接在內(nèi)壁106的底端的一底板116。風(fēng)扇軸114向下延伸進(jìn)風(fēng)扇腔112以在其下端支承一風(fēng)扇葉輪120，它也向上延伸進(jìn)支承腔108，在支承腔108中它由一上支承122可旋轉(zhuǎn)地支承。該上支承122緊固于一水平板124，該水平板延伸穿過(guò)支承腔108的內(nèi)部并在其下方受一組角撐板126支承，這些角撐板沿支承腔108的內(nèi)部間隔開。
具體參見圖4和5，風(fēng)扇葉輪120包括一碟形葉輪背襯130，該背襯的下表面上緊固有一組主風(fēng)扇葉片132，而其上表面上緊固有一組輔助風(fēng)扇葉片134。主風(fēng)扇葉片132支承沿風(fēng)扇葉片的周長(zhǎng)延伸的一截頭錐體形邊框136。該邊框136的下邊緣繞一進(jìn)口錐形體138的一圓形上緣配合，該錐形體138緊固于基座板102并從基座板102向上延伸。風(fēng)扇葉輪120為一混合流風(fēng)扇葉輪，比如Greenheck Fan Corporation以商標(biāo)MODEL QEI出售以及在待審批美國(guó)專利申請(qǐng)10/297,450(已被結(jié)合于此以作參照)中所描述的。當(dāng)風(fēng)扇葉輪120旋轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自壓力通風(fēng)系統(tǒng)44的廢氣經(jīng)進(jìn)口圓錐體138所形成的空氣進(jìn)口被向上抽出并徑向向外和向上被吹進(jìn)環(huán)形空間110，如箭頭140所示。
具體參見圖5，風(fēng)扇葉輪130的頂表面上的諸輔助風(fēng)扇葉片134生成方向?yàn)閺较蛳蛲獾目諝饬?。由于軸114和下支承118應(yīng)該設(shè)置有對(duì)底板116的較好的密封，因此不應(yīng)該有空氣源且該氣流不能很好地形成。然而，如果發(fā)生泄漏，則會(huì)形成一空氣流流型(air flow pattern)，其中空氣從支承腔108被抽出并通過(guò)形成在風(fēng)扇葉輪130的上緣和底板116之間的間隙徑向向外被導(dǎo)出。結(jié)果，即使發(fā)生泄漏廢氣也不會(huì)逸入支承腔108。
通過(guò)形成在相對(duì)兩側(cè)上的兩個(gè)通道可從風(fēng)扇組合件46的外側(cè)進(jìn)入支承腔108。如圖3、4和6中最清楚地顯示的，每個(gè)通道由穿過(guò)外壁100和內(nèi)壁106的對(duì)準(zhǔn)的諸細(xì)長(zhǎng)孔形成，這些細(xì)長(zhǎng)孔由一通道壁144連接。該通道壁144環(huán)繞該通道并將其與該壁所延伸通過(guò)的環(huán)形空間110隔絕。如圖6中最清楚地示出的，人們可以看透任何一個(gè)通道并看到風(fēng)扇軸114以及相關(guān)的支承118和122。這樣，維護(hù)人員可以輕易地接觸到這些元件以進(jìn)行檢查和修理。
具體參見圖3，進(jìn)入支承腔108的通道還使風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)150可位于風(fēng)扇組合件46的外面并通過(guò)諸通道之一連接于風(fēng)扇軸114。在優(yōu)選實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)150被封閉在一電動(dòng)機(jī)罩152中并使其軸154垂直朝向地將電動(dòng)機(jī)安裝于外壁100。電動(dòng)機(jī)軸154通過(guò)繞分別在軸154和114上的傳動(dòng)輪158和160延伸的皮帶156連接于風(fēng)扇軸114。在名稱為“用于排氣組合件的樞軸直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)”的共同待審批的美國(guó)專利申請(qǐng)10/924,532中所描述的另一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)150位于支承腔108中，且其軸直接連接于風(fēng)扇軸。在這個(gè)實(shí)施例中，這些通道可允許接觸到電動(dòng)機(jī)150以用于檢查、修理和替換。
具體參見圖3、4和6，廢氣向上運(yùn)動(dòng)通過(guò)環(huán)形空間110并通過(guò)形成在壁100和106上端的一環(huán)形噴嘴162離開，如箭頭164所示。通過(guò)將內(nèi)壁106的上端166擴(kuò)張開而形成噴嘴162，從而噴嘴162的橫截面積大大小于環(huán)形空間110的橫截面積。結(jié)果，當(dāng)廢氣通過(guò)噴嘴162離開時(shí)其速度顯著增加。如圖6和8中最清楚地顯示的，諸葉片170繞其周邊安裝在環(huán)形空間110中，從而當(dāng)廢氣離開風(fēng)扇并向上行進(jìn)時(shí)使廢氣的路徑變直。發(fā)現(xiàn)諸葉片170的作用是可增加輸送進(jìn)廢氣中的環(huán)境空氣，如將在以下進(jìn)一步描述的。
具體參見圖4和6，一風(fēng)套52安裝在風(fēng)扇組合件46的頂部并圍繞噴嘴162。一組托架54繞外壁100的周邊連接，且這些托架從外壁的頂部邊緣向上且徑向向外延伸并緊固于風(fēng)套52。風(fēng)套52基本上是截頭錐體形。它的較大的圓形底部開口繞中心軸線56同軸線地對(duì)準(zhǔn)于環(huán)形噴嘴162。風(fēng)套52的底端由一進(jìn)口錐形管58擴(kuò)張開，該進(jìn)口錐形管58的底緣與噴嘴162的邊緣基本上同平面地對(duì)準(zhǔn)。風(fēng)套52的頂端終止于一環(huán)形圓柱部分60，該部分形成排氣風(fēng)扇組合件42的出口。
具體參見圖6，相對(duì)于噴嘴162設(shè)置風(fēng)套52的尺寸和位置以將最大量的環(huán)境空氣帶入離開噴嘴162的廢氣中。環(huán)境空氣通過(guò)形成在噴嘴162和進(jìn)口錐形管58之間的一環(huán)形間隙，如箭頭62所示。環(huán)境空氣與通過(guò)噴嘴162而離開的渦流、高速的廢氣混合，且該混合物通過(guò)風(fēng)套52頂部的廢氣出口排出。
這一系統(tǒng)的許多特征是用于加強(qiáng)夾帶環(huán)境空氣的能力并提高風(fēng)扇的性能的。已發(fā)現(xiàn)位于風(fēng)套52底部的擴(kuò)張開的進(jìn)口錐形管58可使夾帶環(huán)境空氣的能力增加幾個(gè)百分點(diǎn)。夾帶環(huán)境空氣的能力的這一提高對(duì)于張開的角度和進(jìn)口錐形管58的尺寸相對(duì)不靈敏。這對(duì)于風(fēng)套52頂部的環(huán)形圓柱部分60也是一樣的。除了通過(guò)增加風(fēng)套52的軸向高度可以為環(huán)形圓柱部分60提供任意的改進(jìn)以外，還發(fā)現(xiàn)可使夾帶環(huán)境空氣的能力增加5％到8％。試驗(yàn)顯示，它的長(zhǎng)度的微小變化不會(huì)明顯改變這一性能的加強(qiáng)。
還發(fā)現(xiàn)通過(guò)使噴嘴162的邊緣與風(fēng)套52的底緣之間的重疊程度最小可使夾帶環(huán)境空氣的能力最大化。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些邊緣基本同平面地對(duì)準(zhǔn)，使它們之間沒(méi)有重疊。
使風(fēng)扇的工作性能得到顯著提高的另一個(gè)特征是噴嘴162的形狀。在本領(lǐng)域中，將噴嘴的形狀構(gòu)造成使廢氣被徑向向內(nèi)引導(dǎo)從而沿中心軸線56“匯聚”。通過(guò)使外壁徑向向內(nèi)成錐形或通過(guò)使內(nèi)壁和外壁都徑向向內(nèi)呈錐形以將廢氣導(dǎo)向中心軸線56可達(dá)到這一效果。本發(fā)明的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是通過(guò)將噴嘴162的形狀設(shè)置成使廢氣被徑向向外引導(dǎo)而不是向著中心軸線56徑向向內(nèi)引導(dǎo)，可以增加夾帶環(huán)境空氣的能力并減小壓力損失。在優(yōu)選的實(shí)施例中，通過(guò)使內(nèi)壁106的頂端166擴(kuò)張開可達(dá)到這一效果。這一結(jié)構(gòu)可使夾帶空氣的能力增加數(shù)個(gè)百分點(diǎn)，而使壓力損失降低多達(dá)30％。相信夾帶空氣的能力的這一增加是由于因沒(méi)有使外壁100徑向向內(nèi)而造成的較大噴嘴周長(zhǎng)而造成的。相信壓力損失的減少是因?yàn)榇蟛糠滞ㄟ^(guò)環(huán)形空間110向上的廢氣流是在外壁100的附近，而且通過(guò)使外壁100保持平直，幾乎沒(méi)有廢氣因噴嘴162而轉(zhuǎn)向或改變方向。
具體參見圖3，通過(guò)通道還將環(huán)境空氣吸入并與廢氣混合，如箭頭170所示。這一環(huán)境空氣流出擴(kuò)張開的內(nèi)壁106的開口頂部并與從周圍的諸噴嘴162發(fā)散出的廢氣混合。由此，環(huán)境空氣從廢氣的內(nèi)側(cè)混合。
如圖3、4、6和7所示，為了保護(hù)支承腔108中的諸風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)元件，在風(fēng)扇軸114的頂端上方形成有一傾斜頂板172。該頂板172將支承腔108從內(nèi)壁106的開口頂端密封，且該頂板是傾斜的，從而可將雨水排出通道。雖然這在風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)并不是問(wèn)題，但在風(fēng)扇停轉(zhuǎn)時(shí)雨水和其它物質(zhì)就會(huì)落入風(fēng)扇組合件中。
除了以上所討論的對(duì)性能的加強(qiáng)以外，排氣風(fēng)扇組合件的結(jié)構(gòu)使得可以對(duì)它進(jìn)行定制以滿足用戶的具體需要。這樣的用戶要求包括廢氣量、煙柱高度、環(huán)境空氣的稀釋量以及在屋頂部以上的組合件高度。用戶的目標(biāo)包括成本最化小、性能最大化以及安全性最大化。通過(guò)選擇風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的尺寸或馬力以及改變圖14所示的四個(gè)系統(tǒng)參數(shù)可完成這樣的定制。
噴嘴出口面積增大這個(gè)參數(shù)可降低所需的電動(dòng)機(jī)馬力、降低夾帶的環(huán)境空氣、減低煙柱的升起高度。減小這個(gè)參數(shù)可增加所需的電動(dòng)機(jī)馬力、增加夾帶的環(huán)境空氣、增加煙柱的升起高度。
風(fēng)套出口面積增大這一參數(shù)可增加夾帶的環(huán)境空氣，但不會(huì)顯著影響煙柱的升起高度或風(fēng)扇流量。減小這一參數(shù)可減少夾帶的環(huán)境空氣，但不會(huì)顯著影響煙柱的升起高度或風(fēng)扇流量。
風(fēng)套長(zhǎng)度增大這一參數(shù)可增加夾帶的環(huán)境空氣、增大煙柱的升起高度，但不會(huì)顯著影響風(fēng)扇流量。減小這一參數(shù)可減少夾帶的環(huán)境空氣、減少煙柱升起高度，但不會(huì)顯著影響風(fēng)扇流量。
風(fēng)套進(jìn)口面積(次要影響)增大這一參數(shù)可增加夾帶的環(huán)境空氣、增大煙柱升起高度，但不會(huì)顯著影響風(fēng)扇流量。減小這一參數(shù)可減少夾帶的環(huán)境空氣、減少煙柱升起高度，但不會(huì)顯著影響風(fēng)扇流量。
例如，對(duì)于一個(gè)特定的系統(tǒng)，表1示出了風(fēng)套的長(zhǎng)度是如何改變?cè)趶U氣中所夾帶的環(huán)境空氣量的，而表2示出了風(fēng)套出口直徑是如何改變所夾帶的環(huán)境空氣量的。
表1風(fēng)套長(zhǎng)度稀釋度39英寸 176％49英寸 184％59英寸 190％表2風(fēng)套出口直徑稀釋度17英寸 165％21英寸 220％25英寸 275％表3示出了所夾帶的環(huán)境空氣量是如何作為噴嘴面積的函數(shù)而變化的，而圖4示出了所夾帶的環(huán)境空氣量和風(fēng)套進(jìn)口面積之間的關(guān)系。
表3噴嘴進(jìn)口面積稀釋度0.79平方英尺120％0.52平方英尺140％0.43平方英尺165％表4風(fēng)套進(jìn)口面積稀釋度10.3平方英尺176％12.9平方英尺178％在表1到4中，稀釋量是通過(guò)用通過(guò)風(fēng)扇組合件的流量除以風(fēng)套出口流量而計(jì)算得到的。
具體參見圖12和13，除了對(duì)風(fēng)扇組合件46的噴嘴端進(jìn)行修改以添加一個(gè)附加的第二噴嘴組合件50以外，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例與以上所述的優(yōu)選實(shí)施例基本相同。在這個(gè)第二實(shí)施例中，風(fēng)扇組合件的外壁100在其上端徑向向內(nèi)呈錐形以形成一第一噴嘴53，而平直向上延伸的內(nèi)壁106超出了噴嘴53。第二噴嘴組合件50為一截頭錐體形元件，該元件由諸托架55緊固于內(nèi)壁106的延伸部分。該第二噴嘴組合件50繞其底端而擴(kuò)張開以形成與風(fēng)套52上的相類似的一進(jìn)口錐形管57。第二噴嘴組合件50繞內(nèi)壁106同中心且其頂端與內(nèi)壁106的頂端同平面，從而在它們之間形成一環(huán)形第二噴嘴59。諸托架61繞第二噴嘴組合件50的周邊緊固并向上和徑向向外延伸以支承風(fēng)套52。風(fēng)套52還同軸線地對(duì)準(zhǔn)內(nèi)壁106和第二噴嘴組合件50，且其下端與第二噴嘴59的頂端基本同平面。在這另一個(gè)實(shí)施例中，還能通過(guò)使內(nèi)壁106向外擴(kuò)張開而非使外壁100成錐形以形成第一噴嘴53。
具體參見圖13，第二噴嘴組合件50的下端和外壁100之間的環(huán)形空間形成一第一間隙，環(huán)境空氣通過(guò)該間隙進(jìn)入，如箭頭63所示。這一空氣由離開第一噴嘴53的廢氣夾帶以將其稀釋。類似地，風(fēng)套52的下端和第二噴嘴組合件50之間的環(huán)形空間形成一第二間隙，環(huán)境空氣通過(guò)該間隙進(jìn)入，如箭頭65所示。這一空氣由被稀釋了一次的、離開第二噴嘴59的廢氣夾帶，從而使廢氣進(jìn)一步得到稀釋。如對(duì)第一個(gè)實(shí)施例那樣，如圖12中箭頭67所示的通過(guò)通道144進(jìn)入并流出內(nèi)壁106的頂端的另外的環(huán)境空氣在被高速排出風(fēng)套52頂部的廢氣出口之前也將廢氣稀釋。
權(quán)利要求
1.一種排氣風(fēng)扇組合件包括一閉合的外壁，該外壁在其中形成一基本為圓柱形的腔室，一空氣進(jìn)口形成在該圓柱形腔室的底端；一閉合的內(nèi)壁，該內(nèi)壁緊固于閉合的外壁并位于圓柱形腔室中以將其分成一中心定位的支承腔和一四周的環(huán)形空間，閉合的內(nèi)壁向上與空氣進(jìn)口間隔開以在圓柱形腔室的底部形成一風(fēng)扇腔；一底板，該底板緊固于閉合的內(nèi)壁的底端；一可旋轉(zhuǎn)地安裝的軸，該軸位于支承腔中并通過(guò)底板向下伸進(jìn)風(fēng)扇腔；一風(fēng)扇，該風(fēng)扇連接于軸并位于風(fēng)扇腔中以通過(guò)空氣進(jìn)口將廢氣抽進(jìn)并將該廢氣向上通過(guò)環(huán)形空間吹出；以及一電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)于支承腔中的軸以旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇；其中，環(huán)形空間在外壁的頂部收縮以形成一噴嘴。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，該組合件包括一壓力通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)緊固于閉合的外壁并位于空氣進(jìn)口的下方，該壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括一殼體，該殼體具有一上壁和一底壁，該上壁帶有與空氣進(jìn)口對(duì)準(zhǔn)的一廢氣出口，，該底壁帶有用來(lái)接納來(lái)自一建筑物的廢氣的一廢氣進(jìn)口；以及一旁路空氣進(jìn)口，該旁路空氣進(jìn)口形成在殼體的一個(gè)壁上以接納環(huán)境空氣。
3.如權(quán)利要求2所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，一風(fēng)擋安裝在壓力通風(fēng)系統(tǒng)中以控制通過(guò)旁路空氣進(jìn)口而進(jìn)入的環(huán)境空氣的量。
4.如權(quán)利要求1所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，閉合的外壁可拆卸地緊固于壓力通風(fēng)系統(tǒng)，從而可將該外壁拆下以進(jìn)行修理或替換。
5.如權(quán)利要求4所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，該組合件包括一可拆卸的通道面板，該面板形成在壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體的一個(gè)側(cè)壁上。
6.如權(quán)利要求1所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，閉合的內(nèi)壁的上端徑向向外擴(kuò)張開以形成所述噴嘴。
7.如權(quán)利要求1所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，該組合件包括安裝于閉合的外壁的上端的一風(fēng)套，該風(fēng)套呈一截頭錐體形，該截頭錐體的下端有一圓形的開口，該下端與所述噴嘴共軸線且與所述噴嘴基本同平面。
8.如權(quán)利要求7所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，風(fēng)套的下端徑向向外擴(kuò)張開以形成一進(jìn)口錐形管。
9.如權(quán)利要求7所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，在風(fēng)套的上端形成有一圓柱形環(huán)。
10.如權(quán)利要求1所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，閉合的內(nèi)壁向上延伸到噴嘴之上，以及，該組合件包括一第二噴嘴組合件，該噴嘴組合件安裝于閉合的內(nèi)壁并具有一截頭錐體形，該截頭錐體的上端有一圓形的開口，該上端與閉合的內(nèi)壁共軸線并與閉合的內(nèi)壁的頂端同平面；以及一風(fēng)套，該風(fēng)套安裝于第二噴嘴組合件并具有一截頭錐體形，該截頭錐體的下端有一圓形的開口，該下端與閉合的內(nèi)壁共軸線且與閉合的內(nèi)壁的頂端同平面。
11.如權(quán)利要求10所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，第二噴嘴組合件在其下端具有一圓形開口，該下端與閉合的內(nèi)壁共軸線并與噴嘴同平面。
12.如權(quán)利要求1所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，一通道壁從組合件的外部向支承腔內(nèi)形成一通道，該通道壁延伸通過(guò)閉合的內(nèi)壁和閉合的外壁之間的環(huán)形空間，該通道使人可接觸到軸以及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)元件以進(jìn)行檢查或修理。
13.如權(quán)利要求12所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，電動(dòng)機(jī)安裝于閉合的外壁上，而延伸通過(guò)通道的驅(qū)動(dòng)裝置將電動(dòng)機(jī)與軸相連。
14.如權(quán)利要求12所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，一第二通道壁從組合件的外部向支承腔內(nèi)形成一第二通道，該第二通道壁延伸通過(guò)閉合的內(nèi)壁和閉合的外壁之間的環(huán)形空間，環(huán)境空氣被抽進(jìn)所述通道中并流出閉合的內(nèi)壁的頂端以與通過(guò)所述噴嘴排出的空氣混合。
15.如權(quán)利要求14所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，一頂板被置于支承腔中并在軸的上方，從而保護(hù)軸不受進(jìn)入閉合的壁的頂端的物質(zhì)的影響。
16.如權(quán)利要求1所述的排氣風(fēng)扇組合件，其特征在于，風(fēng)扇包括諸輔助葉片，這些葉片將空氣抽吸通過(guò)支承腔和風(fēng)扇腔之間的裂縫并將空氣徑向向外吹進(jìn)環(huán)形空間中。
17.一種將一排氣風(fēng)扇組合件安裝在一建筑的屋頂上的方法，該方法包括以下步驟a)將一壓力通風(fēng)系統(tǒng)安裝在屋頂上，該壓力通風(fēng)系統(tǒng)的一底部上的一空氣進(jìn)口與延伸穿過(guò)一排氣上升管對(duì)準(zhǔn)，該壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有四個(gè)帶有可拆卸面板的壁；b)將一面板選擇性地從壓力通風(fēng)系統(tǒng)的一個(gè)壁拆下以在其中形成一旁路空氣進(jìn)口；c)將一風(fēng)罩安裝于壓力通風(fēng)系統(tǒng)，該風(fēng)罩覆蓋住旁路空氣進(jìn)口；以及d)將一風(fēng)扇組合件安裝在壓力通風(fēng)系統(tǒng)的頂部的一出口的上方；其中，對(duì)要拆下的面板的選擇取決于每次安裝所需的實(shí)際規(guī)劃。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，該方法包括e)選擇性地將一第二塊面板從壓力通風(fēng)系統(tǒng)的另一個(gè)壁上拆下；以及f)對(duì)毗鄰第一壓力通風(fēng)系統(tǒng)安裝的一第二壓力通風(fēng)系統(tǒng)重復(fù)步驟a)到e)，這兩個(gè)被拆去第二面板的壁互相鄰接。
19，一種用于一排氣風(fēng)扇組合件的壓力通風(fēng)系統(tǒng)，包括一矩形底壁；四個(gè)側(cè)壁，這四個(gè)側(cè)壁與底壁相連并從底壁向上延伸以形成一腔室；一旁路空氣進(jìn)口，該旁路空氣進(jìn)口形成在諸所述側(cè)壁之一上；一風(fēng)罩，該風(fēng)罩安裝于一側(cè)壁上并從該側(cè)壁向外延伸；一旁路風(fēng)擋，該旁路風(fēng)擋安裝在旁路空氣進(jìn)口中并位于風(fēng)罩之下；以及一通道面板，該通道面板形成在另一個(gè)壓力通風(fēng)系統(tǒng)側(cè)壁上，這使得可以進(jìn)出腔室以進(jìn)行維護(hù)。
20.如權(quán)利要求19所述的壓力通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，該壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括一頂壁，該頂壁具有形成于其中的一空氣出口；以及一隔絕風(fēng)擋，該風(fēng)擋可滑動(dòng)地安裝在空氣出口中，從而可輕易地將該隔絕風(fēng)擋拆下以進(jìn)行維護(hù)。
21.如權(quán)利要求19所述的壓力通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，一通道面板形成在余下的兩個(gè)側(cè)壁的每一個(gè)上，從而可從壓力通風(fēng)系統(tǒng)的三側(cè)面中的任意一側(cè)進(jìn)入腔室。
22.一種用于一排氣風(fēng)扇組合件的壓力通風(fēng)系統(tǒng)，包括一矩形底壁；四個(gè)側(cè)壁，這四個(gè)側(cè)壁與底壁相連并從底壁向上延伸以形成一腔室；一旁路空氣進(jìn)口，該旁路空氣進(jìn)口形成在所述諸側(cè)壁之一上；一風(fēng)罩，該風(fēng)罩安裝在所述一個(gè)側(cè)壁上并具有一頂部，該頂部從所述一個(gè)側(cè)壁向外延伸并向下傾斜以形成一滴水檐；以及一凸緣，該凸緣沿滴水檐形成并從該滴水檐向上延伸以避免向下流經(jīng)傾斜的頂部的水滴進(jìn)一旁路空氣流中。
23.一種排氣風(fēng)扇組合件，包括一閉合的外壁，該外壁在其中形成一基本為圓柱形的腔室，一空氣進(jìn)口形成在該圓柱形腔室的底部；一閉合的內(nèi)壁，該內(nèi)壁緊固于閉合的外壁并位于圓柱形腔室中以在它們之間形成一環(huán)形空間；一風(fēng)扇，該風(fēng)扇安裝在空氣進(jìn)口之下并可操作該風(fēng)扇以將廢氣經(jīng)空氣進(jìn)口吹進(jìn)環(huán)形空間中；以及一噴嘴，該噴嘴通過(guò)使內(nèi)壁的頂端徑向向外擴(kuò)張開而形成在內(nèi)、外壁的頂端。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種排氣風(fēng)扇組合件以用于將污染的空氣從一建筑物中排出。該組合件包括一壓力通風(fēng)系統(tǒng)、連接于該壓力通風(fēng)系統(tǒng)的一風(fēng)扇組合件以及安裝在該風(fēng)扇組合件的頂部上的一風(fēng)套。該風(fēng)扇組合件由圓柱形外壁和內(nèi)壁構(gòu)成，這兩個(gè)壁形成一支承腔和四周的環(huán)形空間。由從支承腔向下延伸的一軸驅(qū)動(dòng)的一風(fēng)扇將廢氣從壓力通風(fēng)系統(tǒng)中抽出并將其向上經(jīng)環(huán)形空間吹到風(fēng)扇組合件頂部的噴嘴處。
文檔編號(hào)F24F7/06GK101018947SQ200580006162
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
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