DE60010880T2

DE60010880T2 - Gebläse mit geringer geschwindigkeit

Info

Publication number: DE60010880T2
Application number: DE60010880T
Authority: DE
Inventors: K. Walter BOYD; C. William FAIRBANK
Original assignee: MECHANIZATION SYSTEMS CO Inc COLTON; Delta T LLC; Mechanization Systems Co Inc
Current assignee: MECHANIZATION SYSTEMS CO Inc COLTON; Delta T LLC; Mechanization Systems Co Inc
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2020-02-12
Also published as: PT1173359E; WO2000049342A2; ATE267114T1; JP4051468B2; CN1100239C; US6244821B1; EP1173359B1; AU3362400A; KR100669988B1; CA2362648C; DK1173359T3; CN1341064A; ES2220428T3; AU769503B2; US20020001521A1; US20040084544A1; CA2362648A1; WO2000049342A3; MXPA01008285A; JP2002537521A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kühlvorrichtungen in großen Gebäuden und sie betrifft insbesondere einen Ventilator mit einem großen Durchmesser und geringer Geschwindigkeit, der dazu verwendet werden kann, ein großes Luftvolumen in einer gleichmäßigen Art und Weise langsam durch ein Gebäude umzuwälzen, um so eine Kühlung von Personen oder Tieren zu ermöglichen, die sich in dem Gebäude befinden.
Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Menschen, die in großräumigen Bauten, wie etwa Warenhäusern oder Montagehallen, arbeiten, sind üblicherweise Arbeitsbedingungen ausgesetzt, die von unangenehm bis schädlich reichen. An einem heißen Tag kann die Lufttemperatur im Innern einen Punkt erreichen, an dem eine Person nicht mehr in der Lage ist, eine gesunde Körpertemperatur beizubehalten. Darüber hinaus führen viele Tätigkeiten, die in solchen Umgebungen auftreten, wie z.B. Schweißen oder der Betrieb von internen Verbrennungsmaschinen zu Luftverschmutzungen, die für diejenigen, die ihnen ausgesetzt sind, schädlich sind. Die Auswirkungen von Luftverschmutzungen verstärken sich sogar in einem größeren Ausmaß, wenn der Bereich nicht angemessen belüftet ist.
Das Problem beim Kühlen von großräumigen Bauten kann nicht immer durch Verwendung von Verfahren mit konventionellen Klimaanlagen gelöst werden. Insbesondere würden die großen Luftvolumina, die von großräumigen Bauten umschlossen sind, leistungsstarke Klimaanlagen erfordern, um eine Wirkung zu erzielen. Wenn solche Anlagen verwendet würden, wären die Betriebskosten erheblich. Die Kosten beim Betrieb von großen Klimaanlagen wären sogar noch größer, wenn große Türen routinemäßig offengelassen würden oder wenn eine Belüftung mit Außenluft erforderlich ist.
Generell werden Ventilatoren üblicherweise verwendet, um für einen gewissen Grad an Kühlung zu sorgen, wenn eine Klimatisierung nicht machbar ist. Ein typischer Ventilator besteht aus einer Vielzahl von geneigten Blättern, die radial an einer drehbare Nabe angeordnet sind. Der Durchmesser von Spitze zu Spitze von solchen Ventilatoren liegt üblicherweise im Bereich zwischen 0,9 bis 1,5 m [3 Fuß bis 5 Fuß].
Wenn sich ein typischer Ventilator unter dem Einfluss eines Motors bei höheren Drehgeschwindigkeiten dreht, wird eine Druckdifferenz zwischen der Luft neben den Ventilatorblättern und der Umgebungsluft erzeugt, was einen weitgehend konischen Luftfluss hervorruft, der entlang der Rotationsachse des Ventilators gerichtet ist. Die konische Form in Verbindung mit Zugkräften, die in den Randbereichen der bewegten Luftmassen wirken, bewirken, dass der Luftstrom an stromabwärts gelegenen Stellen in diffuser Weise auffächert. Infolgedessen kann die Fähigkeit dieser Art von Ventilatoren beim Bereitstellen einer wirksamen und effizienten Kühlung im Hinblick auf Personen begrenzt sein, die sich in einer Entfernung von dem Ventilator befinden.
Insbesondere basiert die Effektivität eines Ventilators auf dem Prinzip der Verdampfung. Wenn die Temperatur eines menschlichen Körpers über einen Schwellwert hinaus ansteigt, reagiert der Körper mit Schwitzen. Durch einen Verdampfungsvorgang werden mehr Energiemoleküle mit dem Schweiß in die umgebende Luft entlassen, was insgesamt zu einem Absinken der thermischen Energie an der Außenseite des Körpers der Person führt. Das Absenken der thermischen Energie aufgrund von Verdampfung dient dazu, thermische Energiequellen im Körper einer Person einschließlich von Stoffwechselaktivitäten sowie die Wärmeüberleitung aus der umgebenden Luft mit hoher Temperatur zu kompensieren.
Die Geschwindigkeit des Wärmeverlustes durch Verdampfung hängt sehr stark von der relativen Feuchtigkeit der umgebenen Luft ab. Wenn die umgebende Luft ohne Bewegung ist, bildet sich üblicherweise eine Schicht gesättigter Luft nahe der Hautoberfläche der Person, was die Geschwindigkeit des Wärmeverlustes aufgrund von Verdampfung dramatisch absenkt, da dies die Verdampfung von dem Körper der Person verhindert. An diesem Punkt fängt Transpiration an und verursacht, dass der Körper in Schweiß ausbricht. Das Fehlen eines wirksamen Wärmeabbaumechanismus führt dazu, dass die Körpertemperatur über den gewünschten Level ansteigt.
Der mit einem Ventilator erzeugte Luftstrom hilft dabei, die gesättigte Luft neben der Hautoberfläche einer Person zu durchbrechen und sie mit ungesättigter Luft zu ersetzen. Dies ermöglicht es letztlich, dass sich der Verdampfungsprozess über längere Zeiträume hinweg fortsetzt. Das gewünschte Ergebnis ist, dass die Körpertemperatur auf einem angenehmen Level verbleibt.
In großen Gebäuden besteht die herkömmliche Strategie zum Kühlen von Personen darin, zahlreiche, allgemein erhältliche Innenraumventilatoren mit geringem Durchmesser zu verwenden. Ventilatoren mit geringen Durchmessern werden Ventilatoren mit großen Durchmessern, vor allem aufgrund von physikalischen Zwängen vorgezogen. Insbesondere benötigen Ventilatoren mit großem Durchmesser speziell konstruierte Blätter mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht, die hohen Belastungen widerstehen können, welche durch beträchtliche Schwerkraftmomente hervorgerufen werden, die mit zunehmendem Verhältnis von Blattlänge zu -breite ansteigen. Außerdem erfordert der Umstand, dass die Rotationsträgheitskräfte des Ventilators mit dem Quadrat des Durchmessers ansteigen, die Verwendung von Getriebemechanismen mit einer hohen Drehmomentreduktion. Darüber hinaus sind Antriebsstrangkomponenten aufgrund der sehr hohen Drehmomente, die von herkömmlichen elektrischen Motoren während ihrer Startphase erzeugt werden, sehr anfällig gegenüber mechanischen Ausfällen.
Ein Nachteil bei der Verwendung eines konventionellen Ventilators mit geringem Durchmesser zum Erzeugen eines kontinuierlichen Luftstroms liegt darin, dass der sich ergebende Luftstrom an stromabwärts gelegenen Stellen dramatisch abnimmt. Dies ist Folge der konischen Ausbildung des Luftstroms in Kombination mit der relativ kleinen Luftmenge, die in dem Luftstrom enthalten ist, im Vergleich zu den Widerstandskräften, die im Randbereich des Konus wirken. Um in einem großen, nicht-isolierten Gebäude einen hinreichenden Luftstrom zu erreichen, wäre eine sehr große Anzahl von Ventilatoren mit kleinem Durchmesser erforderlich. Die große Menge an elektrische Energie, die für den gleichzeitigen Betrieb dieser Geräte in großer Anzahl benötigt würde, macht ihre Vorteile als kostengünstiges Kühlsystem jedoch zunichte. Außerdem kann die Verwendung von zahlreichen Ventilatoren in einem abgeschlossenen Raum zu einem Anstieg an Luftturbulenzen führen, die den Luftstrom in dem Gebäude letztlich verschlechtern und dadurch den Kühlungseffekt des Ventilators vermindern.
Um einen hinreichenden Luftstrom in großen Gebäuden ohne Verwendung einer unpraktisch großen Anzahl an Ventilatoren mit kleinem Durchmesser zu erreichen, wird eine geringe Anzahl an Ventilatoren mit kleinem Durchmesser typischerweise mit sehr hohen Geschwindigkeiten betrieben. Obwohl diese Arten von Ventilatoren in der Lage sind, eine große Luftmenge in einer relativ geringen Zeit zu bewegen, tun sie dies jedoch in einer unerwünschten Art und Weise. Insbesondere arbeitet ein kleiner Ventilator mit hoher Geschwindigkeit, indem er eine relativ kleine Luftmenge mit relativ hoher Geschwindigkeit bewegt. Infolgedessen sind die Geschwindigkeit des Luftstroms im Bereich des Ventilators und der hervorgerufenen Geräuschpegel jeweils sehr hoch. Des weiteren können leichtgewichtige Gegenstände, wie z.B. Papier, durch die hohe Luftgeschwindigkeit aufgewirbelt werden, was eine größere Störung der Arbeitsumgebung bewirkt.
Ein weiteres Problem mit Hochgeschwindigkeitsventilatoren liegt darin, dass sie beim Transport eines großen umschlossenen Luftvolumens in einem stetigen, kontinuierlichen Luftstrom sehr ineffizient sind. Insbesondere ist der Energieverbrauch eines Ventilators proportional zu der dritten Potenz der durch den Ventilator hervorgerufenen Luftgeschwindigkeit, wenn man den optimalen Fall einer laminaren Luftströmung annimmt. Infolgedessen verbraucht ein elektrisch angetriebener Hochgeschwindigkeitsventilator mit einem Luftstrom von entsprechend hoher Geschwindigkeit elektrische Energie in einem relativ großen Ausmaß. Des weiteren führen die Auswirkungen von Turbulenzen, die umso stärker werden, je mehr die Geschwindigkeit des Luftstroms ansteigt, dazu, dass die mit dem Luftstrom eines Hochgeschwindigkeitsventilators verbundene translatorische kinetische Energie innerhalb eines relativ geringen Luftvolumens verschwindet. Infolgedessen werden an Stellen, die von dem Ventilator entfernt sind, nur vernachlässigbare Luftströme erzeugt, und zwar selbst dann, wenn eine relativ große Menge an elektrischer Energie von dem Hochgeschwindigkeitsventilator verbraucht wird.
Um Probleme mit unzureichendem Luftstrom in den Griff zu bekommen, werden manchmal größere Anzahlen von Hochgeschwindigkeitsventilatoren verwendet. Diese Lösung erhöht jedoch den Umgebungslärm und die Betriebskosten noch weiter. Außerdem werden die Bereiche mit schnell bewegter Luft ausgeweitet, was das Risiko von Schädigungen bei denjenigen Personen, die dem ausgesetzt sind, erhöht. Insbesondere können Fremdkörper durch die Luft fliegen und somit eine gefährliche Situation heraufbeschwören, wenn die Luft nur schnell genug bewegt wird. Papier und andere leichte Gegenstände können ebenso erheblich betroffen sein. Wenn die Lufttemperatur höher ist als die Hauttemperatur einer Person, und wenn sich die Luft dann schneller be wegt als erforderlich, um die Umgebungsschicht zu durchbrechen, wird der Kühleffekt außerdem letztlich reduziert, und zwar aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit des Wärmetransports von der Luft mit höherer Temperatur zu der Haut der Person mit geringerer Temperatur.
In Ergänzung zum Kühlen werden Ventilatoren auch in Belüftungssystemen eingesetzt, die dazu dienen, Luftverschmutzungen wie Ausdünstungen oder Rauch zu beseitigen. Typische Belüftungssysteme bestehen aus einem Satz von Hochgeschwindigkeitsventilatoren, die an dem Rand der Gebäudestruktur angeordnet sind. Die zuvor beschriebenen Probleme von Hochgeschwindigkeitsventilatoren gelten jedoch gleichermaßen auch bei Hochgeschwindigkeitsbelüftungsventilatoren. Das größte Problem besteht darin, dass einige Bereiche innerhalb des Gebäudes nicht hinreichend belüftet werden.
Um die Belüftung zu verbessern, werden manchmal Hochgeschwindigkeitsinnenventilatoren verwendet, um Verschmutzungen in dem gesamten Volumen des Gebäudes zu verteilen. Jedoch gelten dieselben Einschränkungen bei Hochgeschwindigkeitsinnenventilatorsystemen, wie sie zuvor beschrieben wurden, auch bei Belüftungsproblemen. Insbesondere sind Hochgeschwindigkeitsinnenventilatoren laut, ineffizient, sie erzeugen in manchen Bereichen einen unzureichenden Luftstrom, und sie erzeugen in anderen einen unerwünscht starken Luftstrom.
Es gibt im Stand der Technik eine große Menge an Vorschlägen, die darauf abzielen, das Geräusch von Kühlventilatoren zu reduzieren und ihre Wirtschaftlichkeit zu verbessern. So schlägt US 4,892,460 beispielsweise vor, Hilfsblätter zu diesem Zweck an den nachlaufenden Rändern der Hauptblätter von konventionellen Deckenventilatoren zu befestigen. US 5,328,329 schlägt eine andere Art von Breitenvergrößerung vor, um existierende Ventilatorblätter zu modifizieren. US 5,246,343 berichtet über ausgiebige Studien zu Konstruktionsfaktoren, die die Leistungsfähigkeit von Deckenventilatoren beeinflussen. Daraus folgend wird ein spezielles Design für Ventilatorblätter vorgeschlagen.
US 6,039,541 schlägt gleichermaßen ein spezielles Design für die Ventilatorblätter eines Deckenventilators vor, wobei die Länge jedes Blattes etwa 50 cm [20 Zoll] beträgt. US 5,860,788 schlägt ein neues Design für einen Deckenventilator vor, in dem eine ringförmige Anordnung von Ventilatorblättern an einer ringartigen Struktur um eine zentrale Drehachse herum angeordnet ist. Der Innendurchmesser des Rings ist von Blättern freigehalten. Ein weiterer Vorschlag findet sich in US 3,051,072 , die einen Ventilator mit zwei weitgehend vertikalen Blättern vorstellt, die an ihren Enden von zwei Haltearmen getragen sind.
Weitere Vorschläge zum Kühlen von großen Räumen sind in US 4,779,671 und US 5,567,200 offenbart. Diese beiden Vorschläge benötigen jedoch zusätzliche Maßnahmen über die Verwendung eines Ventilators hinaus.
Aus dem Vorhergehenden lässt sich erkennen, dass ein Bedürfnis nach einer kostengünstigen Kühlvorrichtung besteht, die in großen Gebäuden effektiv betrieben werden kann. Des weiteren gibt es ein Bedürfnis für eine solche Vorrichtung, die sehr wirtschaftlich ist und die die Arbeitsumgebung nicht mit über mäßigem Lärm und Luftströmen hoher Geschwindigkeit stört. Des weiteren gibt es ein Bedürfnis nach einer solchen Vorrichtung, die starke Ansammlungen von verschmutzter Luft in einem Gebäude gleichmäßiger verteilt, um so für eine optimale Belüftung des Gebäudes zu sorgen, wenn es in Verbindung mit einem konventionellen Lüftungssystem verwendet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorstehenden Bedürfnisse werden durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erfüllt, wobei das Verfahren in einem Ausführungsbeispiel die Anordnung eines Ventilators mit einer Vielzahl von Blättern, deren Länge zumindest etwa 2,2 m [7,5 Fuß] beträgt, an der Decke eines gewerblichen Gebäudes beinhaltet, sowie das Drehen des Ventilators, um so eine bewegte Luftsäule zu erzeugen, die an einer Stelle neben dem Ventilator etwa 6 bis 7,3 m [20 bis 24 Fuß] im Durchmesser beträgt. In einem Ausführungsbeispiel bewirkt die Rotation des Ventilators eine Geschwindigkeit von etwa 1,3 m/s bis 2,2 m/s [3 mph bis 5 mph] in einer Entfernung von 3 m [10 Fuß] von dem Ventilator, so dass der Ventilator ein Luftvolumen derart bewegt, dass es in einer Charakteristik durch das Gewerbegebäude strömt und dass die bewegte Luft in der Charakteristik die äußeren Luftschichten neben den Personen durchbricht, um so das Verdampfen von Schweiß von den Personen zu begünstigen.
In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Schritt des Anordnens des Ventilators das Anordnen einer Vielzahl von Ventilatoren mit einer Vielzahl von Blättern von etwa 3 m [10 Fuß] Länge an der Decke des Gewerbegebäudes, wobei das Verhältnis dieser Ventilatoren pro m² des Gebäudes ungefähr ein Ventilator pro 929 m² [10.000 Quadratfuß] beträgt. In einem anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet der Schritt, wonach der Ventilator so gedreht wird, dass er das Luftvolumen in der Charakteristik bewegt, dass die Luft so bewegt wird, dass sie in einer weitgehend nach unten gerichteten Säule zu dem Boden des Gebäudes strömt und anschließend seitlich nach außen aus der Säule herauswandert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die zuvor genannten Bedürfnisse mit einer Ventilatoranordnung nach der vorliegenden Erfindung erfüllt, die einen Halter, einen Motor, eine Nabe und eine Vielzahl von Ventilatorblättern beinhaltet. Der Halter ist dazu ausgebildet, die Befestigung der Ventilatoranordnung an der Decke eines gewerblichen Gebäudes zu ermöglichen. Der Motor ist mit dem Halter verbunden und steht mit einer drehbaren Welle im Eingriff, um eine Drehung der Welle herbeizuführen. Die vielen Ventilatorblätter sind an der drehbaren Welle befestigt, und sie sind etwa 3 m [10 Fuß] lang und besitzen den Querschnitt einer Tragfläche. Der Motor ist dazu ausgebildet, die Ventilatorblätter mit näherungsweise 50 Umdrehungen pro Minute zu drehen, so dass die Vielzahl der Ventilatorblätter eine Säule mit bewegter Luft erzeugt, die an einer Stelle unmittelbar neben den Ventilatorblättern etwa 6 m [20 Fuß] im Durchmesser beträgt. In einem Ausführungsbeispiel gibt es Blätter mit 3 m [10 Fuß], die mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht werden, so dass das Verhältnis der Geschwindigkeit der Luft in Metern pro Sekunde [Fuß pro Minute] in einer Entfernung von näherungsweise 3 m [10 Fuß] von den Blättern zu der Umdrehungsgeschwindigkeit im Bereich zwischen etwa 1,5 zu 1 und 2,74 zu 1 [5 zu 1 und 9 zu 1] beträgt, so dass ein bewegtes Luftvolumen in einer umlaufenden Charakteristik strömend durch das Gewerbegebäude befördert wird, um dabei die umgebenden Luftschichten neben den Personen zu durchbrechen und die Verdampfung von Schweiß von den Personen zu begünstigen.
Aus dem Vorhergehenden sollte klar sein, dass die Ventilatoranordnung nach der vorliegenden Erfindung eine leise und kostengünstige Möglichkeit zum Kühlen von Personen in großräumigen, nicht-isolierten Räumlichkeiten bereitstellt. Die Effektivität der erfindungsgemäßen Ventilatoranordnung basiert auf ihrer Fähigkeit, einen sanften aber stetigen Luftstrom durch das Innere der Räumlichkeit mit einem minimalen Aufwand an mechanischer Energie bereitzustellen. Infolgedessen verteilt die Ventilatoranordnung nach der vorliegenden Erfindung konzentrierte Ansammlungen von Luftverschmutzungen, was dazu beiträgt, eine atembare Luft im gesamten Inneren der Räumlichkeit beizubehalten. Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch weiter ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung einer Ventilatoranordnung zum Kühlen mit niedriger Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Anordnung des Ventilators an der Decke eines großräumigen kommerziellen Gebäudes zeigt;
2 ist eine perspektivische Darstellung, die die Luftstromcharakteristik zeigt, die mit der Kühlventilatoranordnung für niedrige Geschwindigkeit aus 1 erzeugt wird;
3A ist eine Seitenansicht der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1;
3B ist eine vergrößerte Seitenansicht des unteren Abschnitts der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1;
4A ist eine Draufsicht auf eine erste Halteplatte, die einige der Konstruktionsbauteile des Halterahmens für den elektrischen Motor für die Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1 zeigt;
4B ist eine freigestellte Seitenansicht des Halterahmens für den elektrischen Motor für die Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1;
4C ist eine Draufsicht auf eine zweite Halteplatte, die einige der Konstruktionsbauteile des Halterahmens für den elektrischen Motor für die Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1 zeigt;
5A ist eine Seitenansicht des elektrischen Motors für die Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1;
5B ist eine axiale Ansicht, wie sie sich für einen Beobachter ergibt, der direkt die Achse der Welle des elektrischen Motorgehäuses für die Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1 entlang sieht;
6 ist eine axiale Ansicht, wie sie sich für einen Beobachter ergibt, der zu der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1 nach oben blickt;
7 ist eine Draufsicht auf ein einzelnes Blatt der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit auf 1;
8 ist eine Draufsicht auf die Nabe der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1;
9 ist eine Querschnittsansicht eines Halters für ein einzelnes Blatt der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1;
10 ist eine Querschnittsansicht eines einzelnen Blattes, die die Querschnittsform eines einzelnen Ventilatorblattes der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1 zeigt; und
11 ist eine Querschnittsansicht eines einzelnen Ventilatorblattes, die die aerodynamischen Kräfte zeigt, die von der Kühlventilatoranordnung mit niedriger Geschwindigkeit aus 1 erzeugt werden.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen durchwegs die gleichen Teile bezeichnen. 1 zeigt eine Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Ge schwindigkeit nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer typischen Anordnung in einem Kaufhaus oder einem anderen gewerblichen Gebäude. Die Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit kann an jeder geeigneten, vorhandenen Haltekonstruktion oder einer beliebigen geeigneten und mit einer solchen verbundenen Verlängerung direkt befestigt sein, so dass sich die Drehachse der Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit in vertikaler Richtung erstreckt. 1 zeigt die Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit an einem Verlängerungsstück 101 befestigt, welches an einer Befestigungsstelle 104 befestigt ist, die sich an der Decke 110 eines Kaufhauses befindet, und zwar unter Verwendung von herkömmlichen Befestigungsmitteln, wie z.B. Muttern, Schrauben und Schweißnähten, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Ein Steuerkasten 102 ist mit der Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit über eine normale Energieübertragungsleitung verbunden. Der Zweck des Steuerkastens 102 liegt darin, elektrische Energie zu der Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit in einer Weise zu übertragen, die im folgenden Abschnitt weiter ausgeführt ist. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit hoch über dem Boden 105 eines gewerblichen Gebäudes angeordnet, so dass der Ventilator 100 die sich in dem Gebäude befindenden Personen kühlen kann. Wie weiter unten noch detaillierter ausgeführt ist, ist die Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit sehr groß und sie ist in der Lage, eine große Menge an bewegter Luft zu erzeugen, so dass eine großvolumige Säule von sich relativ langsam bewegender Luft dazu gebracht wird, durch die Räumlichkeiten zu wandern, um die Insassen der Räumlichkeiten zu kühlen.
Wie in 2 gezeigt ist, wird im Einzelnen ein gleichmäßiger, sanfter, umlaufender Luftstrom 200 (2) durch das Innere 106 des Gebäudes hervorgerufen, sobald ein Anwender die Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit in einen Betriebsmodus versetzt, indem er einen entsprechenden Befehl in den Steuerkasten 102 eingibt. Bei allgemeiner Betrachtung beginnt der umlaufende Luftstrom 200 als ein großvolumiger, relativ langsam sich bewegender, nach unten gerichteter Luftstrom 202. Der Luftstrom 202 ist in der Lage, durch weit offenliegende Räume zu wandern, und zwar aufgrund seiner großen Trägheitsmasse und weil er sich von der Ventilatoranordnung 100 in einer säulenartigen Ausbildung wegbewegt, die in weiteren Details in einem nachfolgenden Abschnitt beschrieben wird. Infolgedessen erreicht der Luftstrom 202 einen unterhalb der Ventilatoranordnung 100 angeordneter Bodenbereich 212 weitgehend ungehindert mit einer großen Massenträgheit.
Bei Erreichen des Bodenbereichs 212 wird der Luftstrom 202 anschließend ein sich nach außen bewegender, unterer horizontaler Luftstrom 204. Der untere horizontale Luftstrom 204 wird von den Wänden 214 des Kaufhauses in einen nach oben gerichteten Luftstrom 206 überführt, welcher von der Decke 110 des Kaufhauses weiterhin in einen oberen und nach innen sich bewegenden horizontalen Luftstrom 210 überführt wird. Die zurückkehrende Luft wird in einen Luftstrom 210 überführt, der durch Einwirkung der Ventilatoranordnung 100 wieder nach unten gerichtet ist und somit den Zyklus wiederholt, sobald sie einen Bereich 216 oberhalb der Ventiltoranordnung 100 erreicht.
Der kontinuierlich umlaufende Luftstrom 200, der mit der Ventilatoranordnung 100 erzeugt wird, sorgt für ein angenehme res Arbeitsumfeld für die Personen, die im Innern 106 des Kaufhauses arbeiten. Wie bereits oben angesprochen, beginnen die Insassen in warmen Umgebungen zu schwitzen, wobei eine mit Feuchtigkeit beladene Umgebungsschicht neben der Haut der Insassen entsteht. Ohne Luftstrom wird die Umgebungsschicht nicht durchbrochen, was eine weitere Verdampfung des Schweißes der Insassen verhindert. Der Luftstrom 200 sorgt für eine Entlastung der Insassen, indem er die mit Feuchtigkeit beladene Luft neben der Haut der Personen durch ungesättigte Luft ersetzt und damit ermöglicht, dass mehr Kühlung durch Verdampfung stattfindet. Des weiteren reduziert der mit der Ventilatoranordnung 100 erzeugte umlaufende Luftstrom 200 die schädlichen Auswirkungen von Luftverschmutzungen beträchtlich, indem er die Verschmutzungen gleichmäßig in dem Inneren des Kaufhauses verteilt. Außerdem erzeugt die Ventilatoranordnung 100 einen sehr geringen Geräuschpegel und der damit verbundene, umlaufende Luftstrom ist nur minimal störend für die Arbeitsumgebung. Man wird aus der nachfolgenden Beschreibung erkennen, dass die Ventilatoranordnung 100 in der Lage ist, diese Vorzüge in einer sehr kostengünstigen Weise zu ermöglichen.
Die Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit wird nun in weiteren Details mit Bezugnahme auf die 3 bis 11 beschrieben. 3A zeigt eine detaillierte Seitenansicht der Ventilatoranordnung 100 mit niedriger Geschwindigkeit. 3B ist eine vergrößerte Seitenansicht der Ventilatoranordnung 100, die den unteren Abschnitt in weiteren Details darstellt.
Die Ventilatoranordnung 100 erhält ihren mechanischen Halt von einem Halterahmen 302. Der Halterahmen 302 beinhaltet eine obere horizontale Platte 322 aus Stahl, die dazu ausgebildet ist, an einer geeigneten horizontalen Haltestruktur im Bereich einer Decke des Gebäudes befestigt zu werden, so dass ein Kontakt zwischen der Haltestruktur und einer ersten Fläche 366 der Platte 322 entsteht, um damit die Befestigung der Ventilatoranordnung 100 im Bereich der Decke zu ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel wird die Platte 322 an einem Halteträger der Decke verschraubt, so dass sich die Ventilatoranordnung 100 von der Decke des Gebäudes nach unten erstreckt, und zwar in einer Weise, die ähnlich der in 1 gezeigten ist.
Ein erstes Ende 325 von jedem von zwei Haltebalken 326a, 326b ist mit einer zweiten Oberfläche 370 der Platte 322 verschweißt, und zwar so, dass es sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Ebene der Platte 322 ist. Eine untere horizontale Platte 324 aus Stahl ist mit einem zweiten Ende 335 der Haltebalken 326a, 326b entlang einer ersten Oberfläche 372 der Platte 324 verschweißt, so dass die Ebene der zweiten horizontalen Platte 324 senkrecht zu der Achse der Haltebalken 326a, 326b liegt. Die zweite horizontale Platte 324 enthält eine Öffnung 327, die es ermöglicht, einen elektrischen Motor 304 mit einem Gehäuse 376 innerhalb des Rahmens 302 neben der Oberfläche 372 der Platte 324 anzuordnen. Dies ermöglicht es, dass sich eine Welle 306 des elektrischen Motors 304, die aus dem Gehäuse 376 des elektrischen Motors herausläuft, durch die Öffnung 327 erstreckt, so dass sie sich neben einer zweiten Oberfläche 374 der Platte 324 befindet.
Elektrische Energie wird von dem Steuerkasten 102 zu dem elektrischen Motor 304 entlang von einer normalen Energieübertragungsleitung übertragen, und zwar durch einen Verbindungskasten 360, der an dem oberen Umfang des Gehäuses 376 des elektrischen Motors 304 angeordnet ist. Die Motoranordnung beinhaltet außerdem eine Befestigungsplatte 330, welche eine runde ringförmige Stahlplatte ist, die integral an dem Gehäuse 376 neben der Welle 306 befestigt ist und die in einer Ebene liegt, welche senkrecht zu der Welle 306 angeordnet ist. Die Halteplatte 330 liegt zwischen dem Motorgehäuse 376 und der zweiten Halteplatte 324 des Halterahmens, wie dies in 3A und 3B gezeigt ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Motor 304 dazu ausgebildet, mit einer Wechselstromquelle mit einer variablen Frequenz verbunden zu werden, was es dem elektrischen Motor 304 ermöglicht, ein variables Drehmoment zu erzeugen. Durch Verwendung einer Wechselstromvorrichtung wird die Verwendung von problematischen Bürsten zum Umschalten der Pole vermieden, welche sich in Gleichstrommotoren finden. Der elektrische Motor 304 besitzt ferner einen eingebauten Untersetzungsmechanismus, der die notwendigen mechanischen Eigenschaften zum Antreiben der großen Ventilatoranordnung 100 bereitstellt. Der elektrische Motor, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird von der Firma Sumitomo Machinery Corporation of America hergestellt und besitzt die Modellnummer CNVM-8-4097YA35. Die maximale Leistungsaufnahme des elektrischen Motors 304, wie er in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, beträgt 370 Watt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Steuerkasten 102 in Form eines Wechselstromnetzteils mit einer variablen Frequenzsteuerung realisiert, das von der Firma Sumitomo Machinery Corporation of America unter der Modellnummer NT2012-A75 hergestellt ist.
Eine digitale Bedienereingabe ermöglicht es dem Benutzer, verschiedene Betriebsbedingungen einzustellen. Beispielsweise kann der Anwender ein anfängliches Hochfahren auswählen, indem er den Steuerkasten 102 anweist, eine Wechselspannung mit einer schrittweise zunehmenden Frequenz zu erzeugen, um so zu verhindern, dass der elektrische Motor 304 die Ventilatoranordnung 100 beschädigt. In einem anderen Fall kann der Anwender eine maximale Dauergeschwindigkeit auswählen, indem er den Steuerkasten 102 anweist, eine Wechselspannung einer festen Frequenz von 60 Hz zu erzeugen. In einem weiteren Beispiel kann der Anwender eine reduzierte Dauergeschwindigkeit auswählen, indem er den Steuerkasten 102 anweist, eine Wechselspannung mit einer festgelegten Frequenz von weniger als 60 Hz zu erzeugen.
Der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete Steuerkasten 102 besitzt noch weitere Vorteile. Beispielsweise kann der neue Kasten 102 von einer zentralen Steuerstation aus der Entfernung bedient werden. Standardisierte Analogeingänge ermöglichen es der Vorrichtung außerdem, ohne weiteres Steuerbefehle von Thermometern, Messvorrichtungen für relative Feuchtigkeit und Überwachungen für die Luftgeschwindigkeit zu empfangen.
Wie in 3A gezeigt, ist der elektrische Motor 304 direkt an dem Halterahmen 302 angeordnet, um die Ventilatoranordnung 100 mit einem Antriebsdrehmoment zu versorgen. Insbesondere ist eine erste Oberfläche 502 (vgl. 5A und 5B) der Halteplatte 330 des elektrischen Motors 304 neben der ersten Oberfläche 372 der zweiten Halteplatte 324 des Halterahmens 302 angeordnet, so dass die Welle 306 des Motors durch die Öffnung 327 der Platte 324 verläuft. Des weiteren ist die Drehachse des elektrischen Motors 304, die von der verlängerten Achse der Welle 306 des Motors festgelegt wird, so ausgerichtet, dass sie senkrecht zu der Ebene der Platte 324 liegt. Außerdem ist ein Nabenelement 504, das von der ersten Oberfläche 502 der Halteplatte 330 (5A und 5B) integral verläuft, fluchtend innerhalb der Öffnung 327 der Platte 324 angeordnet. Wie in weiteren Details weiter unten beschrieben wird, ist die in der vorstehenden Art und Weise angeordnete Halteplatte 330 an der Platte 324 mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln befestigt, um den elektrischen Motor 304 an dem Halterahmen 302 zu befestigen.
Die Motorwelle 306 überträgt ein Drehmoment vom elektrischen Motor 304 zu der Nabe 312, die auf der Welle 306 angeordnet ist. Die Nabe 312 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein einzelnes Aluminiumgussstück mit einer scheibenartigen Form, die dazu ausgebildet ist, einen Satz von Ventilatorblättern 316 zu befestigen. Wie weiter unten in weiteren Details beschrieben wird, ist die Nabe 312 dazu ausgebildet, auf der Motorwelle 306 angeordnet zu werden und eine Befestigungsstelle für eine Vielzahl von Ventilatorblättern 316 (vergleiche 6) bereitzustellen, so dass eine Drehung der Motorwelle 306 zu einer Drehung der Ventilatorblätter 316 führt. Die Nabe 312 besitzt einen runden, flachen Zentralabschnitt 346, der sich von der Welle 306 im Allgemeinen radial nach außen erstreckt, so dass eine Ebene festgelegt wird, und der eine innere Oberfläche 352 und eine parallele äußere Oberfläche 356 (3B) aufweist.
Wie in 3B gezeigt, erstreckt sich ein zylindrischer symmetrischer Flanschabschnitt 342 von der Mitte des Zentralabschnitts 346 in eine Richtung nach innen, die zu der Ebene des Zentralabschnitts 346 orthogonal ist. Der Flanschabschnitt 342 legt eine zylindrische symmetrische Öffnung 344 fest, die dazu ausgebildet ist, die Motorwelle 306 und einen Befestigungsring 310 aufzunehmen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Ring 310 unter der Modellnummer 62002280 von der Firma Fenner Trantorque hergestellt. In einem äußeren Bereich 354 des Zentralabschnitts 346 erstreckt sich ein symmetrischer polygonaler Randabschnitt 350 von der inneren Oberfläche 352 des Zentralabschnitts 356 nach oben, und zwar in eine Richtung orthogonal zu der Ebene des Zentralabschnitts 346.
An der inneren Oberfläche 352 des Zentralabschnitts 346 ist eine Vielzahl von schmalen Konstruktionsrippen 362 in einer radialen Richtung integral ausgebildet, und diese treffen die innere Oberfläche 352 sowohl an dem Flanschabschnitt 342 als auch an dem Randabschnitt 350 des Zentralabschnitts 346. Gemessen von der Oberfläche 356 in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche 356 sind die Höhen der Nabe 312 an dem Randabschnitt 350, an dem Flanschabschnitt 342 und entlang jeder der Konstruktionsrippen 362 in diesem Ausführungsbeispiel in etwa gleich.
Von einer äußeren Oberfläche 380 des Randabschnitts 350 erstrecken sich eine Vielzahl von Blatthaltern 314, und zwar so, dass sie von der durch die Motorwelle 306 festgelegten Drehachse in einer Entfernung von etwa 15 Zoll radial nach außen verlaufen. Die Halteblätter 314 besitzen eine paddelartige Form und sie sind dazu ausgebildet, in die Enden einer Vielzahl von Ventilatorblättern 316 hineinzugleiten, um ein Mittel zum Befestigen der Ventilatorblätter 316 an der Nabe 312 bereitzustellen. Eine noch tiefergehende Erläuterung der Ventila torblätter 316 einschließlich ihrer Vorgehensweise beim Befestigen ist weiter unten angegeben.
Die Nabe 312 wird in eine Halteposition gebracht, indem man die Nabe 312 in einer Ebene senkrecht zu der Welle 306 ausrichtet, so dass die innere Oberfläche 352 in Richtung des elektrischen Motors 304 zeigt. Die Nabe 312 wird anschließend so angeordnet, dass sich die Welle 306 durch die Öffnung 327 des Flanschabschnitts 342 erstreckt, bis das erste Ende 364 der Welle 306 in etwa koplanar mit der äußeren Oberfläche 356 des Zentralabschnitts 346 der Nabe 312 liegt. Wenn sich die Nabe 312 in dieser Position befindet, wird die Nabe 312 an der Welle 306 befestigt, indem man den Ring 310 in einer Art und Weise, die im Stand der Technik bekannt ist, verwendet, so dass zwischen der Nabe 312 und der Motorwelle 306 kein Schlupf auftritt.
Ein Satz von Sicherheitshaltern 320 wird verwendet, um das gemeinsame Gewicht der Nabe 312 und des Satzes Ventilatorblätter 316 in einer Notsituation zu halten. In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Sicherheitshalter 320 im wesentlichen ein U-förmiges Stück aus hochfestem Aluminium mit einer Breite von näherungsweise einem Zoll. Jeder Sicherheitshalter 320 besteht aus einem geraden ersten Abschnitt 332, einem geraden zweiten Abschnitt 334, der sich orthogonal zu dem ersten Abschnitt 332 erstreckt, und einem geraden dritten Abschnitt 336, der sich orthogonal von dem zweiten Abschnitt erstreckt, um die U-artige Form des Sicherheitshalters 320 zu vervollständigen.
Jeder Sicherheitshalter 320 wird an der Nabe 312 befestigt, indem man den ersten Abschnitt 332 entlang der inneren Oberfläche 352 des Zentralabschnitts 346 positioniert, so dass der zweite Abschnitt 334 fluchtend neben dem Randabschnitt 350 des Zentralabschnitts 346 angeordnet wird. Wenn der erste Abschnitt 332 radial an der inneren Oberfläche 352 ausgerichtet ist, wird der erste Abschnitt 332 an dem Zentralabschnitt 346 befestigt, indem man eine Vielzahl von Schrauben 340 verwendet, wodurch der Sicherheitshalter 320 an der Nabe 312 festigt wird.
In einem befestigten Zustand ist jeder Sicherheitshalter 320 so ausgebildet, dass sich der dritte Abschnitt 336 über die zweite Halteplatte 324 des Halterahmens 302 erstreckt, und zwar in einem Umfang, der es der Vielzahl von Sicherheitshaltern 320 ermöglicht, die Nabe 312 in dem Fall, dass sich die Nabe 312 von der Ventilatoranordnung 100 löst, unabhängig voneinander zu halten. Insbesondere greifen die dritten Abschnitte 336 der Sicherheitshalter 320 an der ersten Oberfläche 372 der zweiten Halteplatte 324 in den Fall ein, dass die Nabe 312 sich von der Welle 306 des elektrischen Motors 304 löst, z.B. wenn der Ring 310 seinen Dienst versagt oder in dem Fall, dass die Welle 306 bricht. Auf diese Weise verhindern die Sicherheitshalter 320, dass die Nabe 312 und die befestigten Ventilatorblätter 316 auf den darunter befindlichen Boden fallen. Außerdem ist jeder Sicherheitshalter 320 noch in einer Art und Weise ausgebildet, die verhindert, dass der dritte Abschnitt 336 in Berührung mit den Halteträgern 326a, 326b gelangt, und er ist im allgemeinen oberhalb der ersten Oberfläche 372 der zweiten Halteplatte 324 positioniert, wenn die Ventilatoranordnung 100 ordnungsgemäß funktioniert.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier Sicherheitsschalter 320 in neunzig Grad Intervallen von einander angeordnet. Wenn die Nabe 312 sich von der Welle 306 löst, während die Ventilatoranordnung 100 in einer vertikalen Ausrichtung, wie in 1 gezeigt, angeordnet ist, dann stellen die Sicherheitshalter 320 ein Haltemittel für die Nabe 312 dar, und sie verhindern somit, dass die Nabe 312 auf den Boden fällt.
Drei weitere Ansichten, die sich auf den Halterahmen 302 beziehen, sind in den 4A, 4B und 4C gezeigt, die die Bestandteile des Halterahmens 302 noch weiter darstellen. Wie in der Draufsicht der ersten Halteplatte 322 in 4A gezeigt, beinhaltet die Platte 322 eine Vielzahl von Befestigungslöchern 400, die dazu verwendet werden, die Ventilatoranordnung 100 an einer geeigneten überhängenden Tragkonstruktion zu befestigen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Befestigungslöcher 400 gleichmäßig auf der Platte 322 verteilt, so dass jedes Loch 400 näherungsweise in der Mitte zwischen dem Zentrum und dem Rand der Platte 322 angeordnet ist.
Die Platte 322 beinhaltet ferner ein Paar von rechteckigen Bereichen 402, die ein Schweißmuster zwischen der Platte 322 und dem ersten Ende 325 von jedem der Halteträger 326a, 326b (4B) definieren. Wie in 4A gezeigt, sind die beiden rechteckigen Bereiche 402 zueinander ausgerichtet und sie befinden sich außerhalb des Zentrums der Platte 322, wobei das Zentrum als Mittelpunkt zwischen den beiden rechteckigen Bereichen 402 fungiert.
Wie in der Draufsicht auf die zweite Halteplatte 324 in 4C gezeigt, beinhaltet die Platte 324 eine Vielzahl von Befestigungslöchern 416, die gleichmäßig verteilt sind, so dass jedes Loch 416 in diesem Ausführungsbeispiel näherungsweise 67 mm von dem Zentrum der Platte 324 entfernt ist. Die Befestigungslöcher werden verwendet, um den elektrischen Motor 304 an der Platte 324 zu befestigen. Die Öffnung 327 der Platte 324 ist ein ausgemitteltes kreisförmiges Loch mit einem Radius von etwa 55 mm, das, wie oben erläutert, dazu ausgebildet ist, das Nabenelement 504 des elektrischen Motors 304 aufzunehmen.
Die Platte 340 beinhaltet ferner ein Paar von rechteckigen Bereichen 404, die ein Schweißmuster zwischen der Platte 324 und dem zweiten Ende 335 von jedem der beiden Haltebalken 326a, 326b (4B) definieren. Die beiden rechteckigen Bereiche 404 sind zueinander ausgerichtet und von dem Zentrum der Platte 324 entfernt angeordnet, wobei das Zentrum als Mittelpunkt zwischen den beiden rechteckigen Bereichen 404 fungiert.
Nun wird Bezug genommen auf die 5A und 5B, die eine Seitenansicht des elektrischen Motors 304 (5A) und eine Draufsicht auf den elektrischen Motor 304 zeigen, wie sie sich für einen Beobachter ergibt, der auf die Motorwelle 306 blickt (5B). Insbesondere zeigen 5A und 5B jeweils das Nabenelement 504, das sich von der Oberfläche 502 der Halteplatte 330 erstreckt, so dass die Ebene des Nabenelements 504 parallel zu der Ebene der Halteplatte 330 liegt. Wie zuvor erwähnt, ist das Nabenelement 504 dazu ausgebildet, fluchtend innerhalb der Öffnung 327 der zweiten Halteplatte 324 des Halterahmens 302 angeordnet zu werden.
Wie in 5B gezeigt, ist die Halteplatte 330 des elektrischen Motors 304 mit einer Vielzahl von Befestigungslöchern 500 (5B) ausgebildet, die nahe der Kante der Halteplatte 330 gleichmäßig verteilt sind. Insbesondere sind die Haltelöcher 500 so ausgebildet, dass sie zu den Haltelöchern 416 der Platte 324 ausgerichtet sind, wenn der elektrische Motor 304 innerhalb des Halterahmens 302 angeordnet ist, wie in 3A gezeigt ist. Dementsprechend kann der elektrische Motor 304 an dem Halterahmen 302 in der Ausbildung aus 3A befestigt werden, indem man eine Vielzahl von standardmäßigen Befestigungsmitteln durch die Löcher 500 und 416 in einer aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise befestigt.
6 ist eine Ansicht der Ventilatoranordnung 100, wie sie sich bei einer Betrachtung von unten ergibt, und sie zeigt die Zuordnung zwischen der Nabe 312, dem Satz an Blatthaltern 314, die sich von der Nabe 312 erstrecken, und dem Satz an Ventilatorblättern 316, die sich von jedem Blatthalter 314 erstrecken. Jedes Ventilatorblatt 314 verläuft orthogonal von der Rotationsachse der Ventilatoranordnung 100, wie sie durch die Motorwelle 306 festgelegt ist, und zwar in einer Art und Weise, die zu einer gleichmäßigen Verteilung der Ventilatorblätter 316 führt. In diesem Ausführungsbeispiel bedecken die Ventilatorblätter 316 die Blatthalter 314, so dass sie den Blick auf die Blatthalter 314 verdecken.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Durchmesser der Ventilatoranordnung 100 mit einem Durchmesser hergestellt sein, der von 4,5 m [15 Fuß] bis zu 12,2 m [40 Fuß] reicht, und zwar weiter bevorzugt von 6,1 bis 12,2 m [20 bis 40 Fuß]. Die Ventilatorblätter 110 besitzen eine Länge von zumindest 2,2 m [7,5 Fuß] und weiter bevorzugt von zumindest 3 m [10 Fuß]. Dies führt zu einem Höhen-Breitenverhältnis für jedes Ventilatorblatt 316, das zwischen 15:1 und 40:1 liegt und wei ter bevorzugt zwischen 20:1 und 40:1 liegt. Wenn die Ventilatoranordnung 100 unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet, ist die Antriebsgeschwindigkeit des elektrischen Motors 304 so eingestellt, dass die Geschwindigkeit der Blattspitzen näherungsweise 15 m/sec [50 ft/sec] beträgt.
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines einzelnen Ventilatorblattes 316, wenn man es von unten betrachtet. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt jedes Ventilatorblatt 316 die Form eines langen, schmalen Aluminiumstücks mit einem hohlen Innenraum. Jedes Ventilatorblatt 316 beinhaltet ferner eine erste Öffnung 710, die im Bereich einer Innenkante 714 des Blattes 316 liegt, sowie eine zweite Öffnung 712, die im Bereich einer Außenkante 716 des Blattes 316 liegt. Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 700, die eine Befestigung der Ventilatorblätter 316 an den Blatthaltern 314 der Nabe 312 ermöglichen, wie dies in einem nachfolgenden Abschnitt beschrieben ist, sind im Bereich der ersten Öffnung 710 angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Ventilatorblätter 316 unter Verwendung eines Herstellungsverfahrens mit Extrusion von verstärktem Aluminium hergestellt. Dies ermöglicht es, leichtgewichtige Ventilatorblätter mit einer hinreichenden Konstruktionsbeschaffenheit in einer kostengünstigen Art und Weise herzustellen. Es erlaubt außerdem, Ventilatorblätter auf kostengünstige Weise mit einer Tragflächenform hinzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedes Ventilatorblatt 316 mit einem gleichmäßigen Querschnitt entlang seiner Länge hergestellt. Weitere Ausführungsbeispiele können jedoch Ventilatorblätter aus extrudiertem Aluminium beinhalten, die einen nichtgleichmäßigen Querschnitt besitzen.
Die aerodynamischen Eigenschaften der Ventilatorblätter 316 werden verbessert, wenn man eine sich verjüngende Klappe (flap) 704 unter Verwendung von normalen Befestigungsmitteln an dem Ventilatorblatt 316 befestigt. Die Klappe 704 ist im Prinzip ein leichtgewichtiger, langer, flacher Streifen aus festem Material mit einem spitz zulaufenden Ende. Die Klappe 704 führt zu einem gleichmäßigeren Luftstrom aus der Ventilatoranordnung 100, wie in weiteren Details in einem nachfolgenden Abschnitt erläutert wird.
Unter Verwendung von normalen Befestigungsmitteln ist eine Kappe 702 innerhalb der zweiten Öffnung 712, die sich an der zweiten Seite 716 des Ventilatorblattes 316 befindet, montiert, die somit eine durchgehende Außenfläche im Bereich der zweiten Seite 716 bietet. In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Kappe eine minimale Konstruktion, die im wesentlichen an den Querschnittsbereich des Ventilatorblattes 316 angepasst ist. In anderen Ausführungsbeispielen beinhaltet die Kappe ferner weitere aerodynamische Strukturen, wie etwa eine Spoilerplatte (spill plate). In anderen Ausführungsbeispielen ist die Kappe dazu ausgebildet, zusätzliche konstruktive Halteelemente zu befestigen, wie z.B. einen kreisförmigen Ring um den Umfang der Ventilatoranordnung 100.
In 8 ist eine vergrößerte Darstellung der Innenseite der Nabe 312 gezeigt, wenn man sie entlang einer Linie betrachtet, die parallel zu der Welle 306 liegt. Wie gezeigt, erstreckt sich eine Vielzahl von Rippen 362 von dem Flanschabschnitt 342 zu dem vieleckigen Randabschnitt 350.
Es ist ferner gezeigt, dass jede Rippe 362 den Randabschnitt 350 an der Mittellinie der Blatthalter 314 trifft. Jede Rippe 362 ist dazu vorgesehen, zu verhindern, dass die von dem entsprechenden Ventilatorblatt 316 auf die Nabe 312 ausgeübten Kräfte die Konstruktionseigenschaften der Nabe 312 beeinträchtigen. Wie in 8 gezeigt ist, ist die Anzahl der planaren Oberflächen, die die Außenseite 380 des vieleckigen Randabschnitts 350 ausmachen, gleich der Anzahl der Blatthalter 314, die sich radial nach außen von der Außenfläche 380 des Randabschnitts 350 der Nabe 312 erstrecken. Diese Anordnung sorgt für eine senkrechte relative Lage zwischen jedem Blatthalter 314 und jeder anliegenden Außenseite 380, was es ermöglicht, die Ventilatorblätter 316 bündig an der Außenseite 380 der Nabe 312 zu befestigen, und zwar in einer Art und Weise, die in weiteren Details weiter unten beschrieben ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Nabe 312 insgesamt zehn Blatthalter, zehn Außenseiten 340 und zehn Rippen 362.
Die Nabe 312 beinhaltet ferner eine erste Vielzahl von Befestigungslöchern 800, die sich an der Mittellinie von jedem Blatthalter 314 befinden. Die vielen Löcher 800 werden in Verbindung mit normalen Befestigungsmitteln verwendet, um die vielen Ventilatorblätter 316 an der Vielzahl der Blatthalter 314 zu befestigen. Jedes Ventilatorblatt 316 wird an der Nabe 312 angeordnet, indem man die Innenöffnung 710 des Ventilatorblattes 316 auf einen entsprechenden Blatthalter 314 aufsetzt, so dass die Innenseite 714 des Ventilatorblattes 316 bündig neben der Außenseite 380 des Randabschnitts 350 der Nabe 312 angeordnet ist. Jedes Ventilatorblatt 316 wird an einem Blatthalter 314 befestigt, indem man die Befestigungslöcher 700 in Verbindung mit dem Satz an Befestigungslöchern 800 der Blatt halter 314 sowie einen Satz von normalen Befestigungsmitteln in einer aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise verwendet.
Die Nabe 312 beinhaltet ferner eine zweite Vielzahl von Befestigungslöchern 802. Die zweite Vielzahl von Befestigungslöchern 802 ist symmetrisch in einer radialen Anordnung an dem Zentralabschnitt 346 der Nabe 312 verteilt. Die Löcher 802 werden in Verbindung mit Schrauben 340 für die Sicherheitshalter verwendet, um die Sicherheitshalter 320 an der Nabe 312 in einer aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise zu befestigen.
Eine vergrößerte Querschnittsansicht eines einzelnen Blatthalters 314 ist in 9 gezeigt, und zwar wie sie sich für einen Beobachter ergibt, der entlang der Ebene des Zentralabschnitts 346 der Nabe 312 zu dem Zentrum der Nabe 312 blickt, wobei die Ventilatorblätter 316 entfernt sind. Jeder Blatthalter 314 ist im Prinzip eine paddelartige Struktur, die sich in einer senkrechten Anordnung von der Außenfläche 380 des vieleckigen Randabschnitts 350 erstreckt. Des weiteren ist jeder Blatthalter 314 aus der Ebene der Nabe 312 herausgeneigt, und zwar in einer Art und Weise, die weiter unten beschrieben ist.
Jeder Blatthalter 314 beinhaltet einen breiten Zentralabschnitt 900, der sich zwischen einem angehobenen konischen Abschnitt 902 und einem abgesenkten konischen Abschnitt 904 befindet, und er ist aus der Ebene des Zentralabschnitts 346 der Nabe 312 unter einem Winkel Theta herausgekippt. In diesem Fall ist Theta als derjenige Winkel definiert, der zwischen der Schnittlinie einer unteren Fläche 906 des Zentralabschnitts 900 und der daneben liegenden Fläche 380 des vieleckigen Randabschnitts 350 und einer Linie liegt, die parallel zu der Ebene des Zentralabschnitts 346 der Nabe 312 als auch zu der daneben liegenden Fläche 380 ist. Dies ermöglicht es, dass die Ventilatorblätter 316 mit einem entsprechenden Angriffswinkel angeordnet werden, der gleich Theta ist. In einem Ausführungsbeispiel ist der Winkel Theta gleich acht Grad für alle Blatthalter 314. Wenn die Ventilatoranordnung 100 rotiert, würde der in 9 gezeigte Blatthalter 314 so erscheinen, dass der angehobene Abschnitt 902 dem abgesenkten Abschnitt 904 vorauseilt.
Der Zentralabschnitt 900 jedes Blatthalters 314 besitzt eine im wesentlichen rechteckige Form und wird somit von der unteren Fläche 906 und der parallelen oberen Fläche 910 begrenzt. Die rechteckige Form des Zentralabschnitts 900 bietet eine effektive Befestigungsmöglichkeit für die Ventilatorblätter 314, wie in weiteren Details unten erläutert ist.
10 zeigt eine Querschnittsansicht des Ventilatorblattes 316 an einer beliebigen Stelle entlang seiner Länge, wie sie sich für einen Beobachter ergibt, der zu der zweiten Öffnung 712 blickt. Das Ventilatorblatt besteht aus einer ersten gekrümmten Wand 1024, einer zweiten gekrümmten Wand 1026 und einem daraus geformten Hohlbereich 1022. Die beiden Wände 1024 und 1026 treffen sich an einer vorauseilenden Verbindungsstelle 1031 und einer nacheilenden Verbindungsstelle 1032. An der vorauseilenden Verbindungsstelle 1032 fügen sich die beiden Wände 1024 und 1026 in einer kontinuierlichen Art und Weise zusammen, wobei sie eine dritte Wand 1030 ausbilden. Die dritte Wand 1030 setzt sich fort, bis sie eine vorauseilende Kante 1014 erreicht. Eine erste Oberfläche 1006 ist an der Außenseite der Wand 1024 ausgebildet und sie setzt sich in einer nahtlosen Art und Weise bis zu der Außenseite der Wand 1030 fort bis sie die vorauseilende Kante 114 erreicht hat. Eine zweite Oberfläche 1010 ist an der Außenseite 1026 ausgebildet und sie setzt sich in einer nahtlosen Art und Weise bis zu der Außenseite der Wand 1030 fort, bis sie die vorauseilende Kante erreicht hat. Die zwei Flächen 1006 und 1010 treffen sich an einer vorauseilenden Kante 1012. Der Hohlbereich 1022 beinhaltet hauptsächlich einen rechtförmigen breiten Zentralabschnitt 1000. Eine ebene dritte Fläche 1016 ist an der Innenseite der Wand 1024 im Bereich des Abschnitts 1000 ausgebildet und eine ebene vierte Seite 1020 ist an der Innenseite der Wand 1030 in dem Bereich des Abschnitts 1000 ausgebildet. Dementsprechend liegen die ebenen Innenseiten 1016 und 1020 parallel zueinander.
Jedes Ventilatorblatt 316 ist so ausgebildet, dass die Form des breiten Zentralabschnitts 1000 im Innern des Ventilatorblatts 316 exakt an die Form des entsprechenden Zentralabschnitts 900 des Blatthalters 314 angepasst ist. Dementsprechend wird eine sichere Passung erreicht, wenn das Ventilatorblatt 316 auf dem entsprechenden Blatthalter 314 positioniert und mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln befestigt wird. Außerdem ist diese Art der Befestigung sehr kostengünstig, da flache Seiten einfacher herzustellen sind als gekrümmte Seiten.
Die zwei Außenseiten 1006 und 1010 sind so ausgebildet, dass sie eine Tragflächenform bilden. In einem Ausführungsbeispiel basiert die Tragflächenform auf der Form des Flügels eines deutschen Segelflugzeuges, das die Bezugsnummer FX 62-K-131 besitzt. Aufgrund von konstruktiven Begrenzungen, die mit dem auf Extrusion basierenden Herstellungsprozess ver bunden sind, ist es schwierig, die Form des Ventilatorblattes 316 exakt an eine optimale Tragflächenform anzupassen. Es ist insbesondere schwierig, die dritte Wand 1030 so verlaufen zu lassen, dass sie der bevorzugten Tragflächenform angepasst ist. Wenn die Klappe 704 an der dritten Wand 1030 entlang der nacheilenden Kante 1014 in einer glatten und durchgehenden Art und Weise befestigt wird, fungiert sie im Prinzip wie eine Verlängerung der dritten Wand 1030, wodurch die Tragflächenform noch besser erreicht wird.
Wenn die Klappe 704 (7) so verjüngt ist, dass sie an der Innenseite 714 breit ist und im Bereich der Außenseite 716 schmal ist, dann kann ein nochmals verbessertes Design realisiert werden. Indem man die Klappe 704 verjüngt, wird die Form des Blattes zunehmend optimal bei abnehmenden Radien. Die vorstehenden Verhältnisse bewirken, dass die abnehmende Blattgeschwindigkeit bei abnehmenden Radien kompensiert wird, was in einem gleichmäßigeren Luftstrom über die gesamte Ventilatoranordnung 100 resultiert.
Wenn sich die Ventilatoranordnung 100 in einem Betriebsmodus befindet, würde das Querschnittsbild des Ventilatorblatts 316, das in 11 mit einem entsprechenden Angriffswinkel im Uhrzeigersinn geneigt gezeigt ist, so erscheinen, dass es sich mit seiner vorauseilenden Kante 1012 auf der Vorderseite bewegt. Für einen Beobachter, der an einem einzelnen Ventilatorblatt 316 fixiert ist, ruft die Bewegung des Ventilatorblattes 316 Luftströmungen 1100 und 1102 entlang der Oberflächen 1006 und 1010 des Ventilatorblattes 316 hervor. Die Tragflächenform von jedem Ventilatorblatt 316 führt dazu, dass die Geschwindigkeit der oberen Luftströmung 1034 größer ist als die Geschwin digkeit der unteren Luftströmung 1036. Daher ist der Luftdruck an der unteren Seite 1010 größer als der Luftdruck an der oberen Seite 1006.
Der ersichtlich asymmetrische Luftstrom, der durch die Drehung der Ventilatorblätter 316 hervorgerufen wird, hat zur Folge, dass jedes Ventilatorblatt 316 eine nach oben gerichtete Hubkraft F_hub erfährt. Eine nach unten gerichtete Reaktionskraft F_vertikal wird dadurch von jedem Ventilatorblatt 316 auf die umgebende Luft ausgeübt. Außerdem minimiert die Tragflächenform der Ventilatorblätter 316 eine horizontale Zugkraft F_zug, die auf jedes Ventilatorblatt 316 einwirkt, was dazu führt, dass eine minimale horizontale Kraft F_horizontal von jedem Ventilatorblatt 316 auf die umgebende Luft ausgeübt wird. Dementsprechend nähert sich der von der Ventilatoranordnung 100 erzeugte Luftstrom einem säulenartigen Luftstrom entlang der Rotationsachse der Ventilatoranordnung 100 an.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ventilatoranordnung 100 in der Lage, einen sanften säulenförmigen Luftstrom mit einem Durchmesser von 6,1 m [20 Fuß] zu erzeugen. Die säulenartige Ausbildung dieses Luftstroms in Verbindung mit einer großen Trägheitsmasse ermöglichen es, dass der Luftstrom große Raumbereiche überspannt. Daher ist die Ventilatoranordnung 100 in der Lage, einen weitreichenden, milden, umlaufenden Luftstrom bereitzustellen, der dazu dient, Personen in großräumigen Kaufhausumgebungen zu kühlen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die vorstehend genannten Eigenschaften mit einem bemerkenswert geringen Energieverbrauch von nur 370 Watt auf 929 m² [10.000 Quadratfuß] an Gebäudefläche erreicht.
Bei wiederholten Versuchen unter Verwendung einer Prototypvariante der Ventilatoranordnung 100 wurden von der Anmelderin Messungen der Luftgeschwindigkeit durchgeführt. Die Prototypvariante der Ventilatoranordnung 100 besaß einen Außendurchmesser gemessen von der Außenkante 716 zur Außenkante 716 von jeweils gegenüberliegenden Paaren von Ventilatorblättern 316, die gleich 6,1 m [20 Fuß] betrug und die aus zehn Ventilatorblättern bestand. Die Durchschnittswerte von mehreren Sätzen von einzelnen Messungen der Luftgeschwindigkeit, die an Stellen 3 m [10 Fuß] unterhalb von den Ventilatorblättern 316 aufgenommen wurden, reichten von 1,34 bis 2,24 m/sec [3 bis 5 Meilen pro Stunde]. Die maximal gemessene Luftgeschwindigkeit an Stellen 60 cm [2 Fuß] unterhalb der Ventilatorblätter 316 wurde als nicht mehr als 2,68 m/sec [6 Meilen pro Stunde] bestimmt.
Über die von der Anmelderin durchgeführten Versuche hinweg wurde die Geschwindigkeit der Außenkante 716 der Ventilatorblätter 316 bei 16 m/sec [36 Meilen pro Stunde] gehalten, während der elektrische Motor 304 nur 370 Watt an Leistung verbrauchte. Es entstand ein säulenartiger Luftstrom mit einem Durchmesser von 6,1 m [20 Fuß], was ausreichend war, um eine Kühlung innerhalb eines Kaufhauses mit 929 m² [10.000 Quadratfuß] zu verschaffen, dass die Ventilatoranordnung 100 enthielt.
Die technischen Schwierigkeiten, die mit der Konstruktion der Ventilatoranordnung 100 verbunden waren, wurden durch Einbringen von innovativen Konstruktionsmerkmalen gelöst. Insbesondere wurden die großen Ventilatorblätter 316 unter Verwendung einer Technik mit extrudiertem Aluminium hergestellt. Dieses Verfahren führte zu Ventilatorblättern 316, die stabil, leichtgewichtig und kostengünstig herzustellen sind. Dieses Verfahren ermöglicht es außerdem, die Ventilatorblätter 316 mit einer Tragflächenform herzustellen, die die Erzeugung eines säulenartigen Luftstroms ermöglicht. Des weiteren ist der elektrische Motor 304, der in der Ventilatoranordnung 100 zum Einsatz kommt, eine kompakte Einheit, die einen eingebauten Untersetzungsmechanismus beinhaltet, der es dem elektrischen Motor 304 ermöglicht, dass für die große Ventilatoranordnung 100 erforderliche große Drehmoment zu erzeugen. Der elektrische Motor 304 ist außerdem eine steuerbare Vorrichtung, die in der Lage ist, beim Start ein sanftes Drehmoment zu erzeugen, wodurch die mechanische Belastung auf die Ventilatoranordnung 100 reduziert wird. Außerdem bietet der elektrische Motor 304 auch ein reduziertes Dauerdrehmoment für einen Betrieb mit reduzierter Geschwindigkeit. Nicht zuletzt wurden die Sicherheitsaspekte der Ventilatoranordnung 100 verbessert, indem eine Vielzahl von Sicherheitshaltern 320 integriert wurde, die so konstruiert sind, dass sie die Nabe 312 mit der Vielzahl der Ventilatorblätter 316 in dem Fall hält, dass die Nabe 312 sich von der Ventilatoranordnung 100 löst.

Claims

Verfahren zum Kühlen von Personen in einem gewerblichen Gebäude, mit den Schritten: Anordnen eines Ventilators (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) mit einer Länge von zumindest etwa 2,2 Metern an einer Decke (110) des gewerblichen Gebäudes; und Rotieren des Ventilators (100), um so eine bewegte Luftsäule (200) zu erzeugen, die an einer Stelle in der Nähe des Ventilators (100) etwa 6 bis 7,3 Meter im Durchmesser beträgt, wobei die Rotation des Ventilators (100) eine Geschwindigkeit von etwa 1,3 bis 2,2 Meter pro Sekunde in einer Entfernung von 3 Metern von dem Ventilator (100) hervorruft, so dass der Ventilator (100) ein Luftvolumen so in Bewegung versetzt, dass es in einer Charakteristik durch das gewerbliche Gebäude fließt derart, dass die bewegte Luft in der Charakteristik die äußeren Luftschichten in der Nähe der Personen durchbricht, um so das Verdampfen von Schweiß von den Personen zu begünstigen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen einer Vielzahl von Ventilatoren (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) von etwa 3 Metern Länge an der Decke (110) des gewerblichen Gebäudes beinhaltet, wobei das Verhältnis dieser Ventilatoren (100) pro Quadratmeter des Gebäudes etwa ein Ventilator pro 929 Quadratmeter beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen einer Vielzahl von Ventilatoren (100) mit jeweils zehn Blättern (316) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen eines Ventilators (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) beinhaltet, die unter Verwendung einer Aluminiumextrusionstechnik hergestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen eines Ventilators (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) beinhaltet, die mit einem gleichmäßigen Querschnitt hergestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen eines Ventilators (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) beinhaltet, wobei jedes Blatt eine erste Oberfläche (1024) und eine zweite Oberfläche (1026) besitzt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen eines Ventilators (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) beinhaltet, wobei jedes Blatt eine erste Oberfläche (1024) und eine zweite Oberfläche (1026) besitzt, die zusammen die Form einer Tragfläche ausbilden, um so die Säuleneigenschaften des durch den Ventilator (100) erzeugten Luftstroms (200) zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen einer Vielzahl von Klappen (704) mit jeweils einer dritten und einer vierten Oberfläche an der Vielzahl von Blättern (316) beinhaltet, so dass der Flächenbereich der ersten (1024) und zweiten (1026) Oberfläche jedes Blattes (316) in einer Weise vergrößert wird, die zu einer verbesserten Tragflächenkonstruktion führt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen einer Vielzahl von Klappen (704) mit einem sich jeweils verjüngenden Profil beinhaltet, welches zu einer Tragflächenkonstruktion führt, die an Stellen, die näher an der Rotationsachse (306) des Ventilators (100) liegen, verbessert ist, so dass die abnehmende Blattgeschwindigkeit an den Stellen, die näher an der Rotationsachse (306) des Ventilators (100) liegen, kompensiert wird, so dass die Gleichförmigkeit der durch den Ventilator (100) hervorgerufenen Luftstromcharakteristik (200) verbessert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen eines Ventilators (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) beinhaltet, die senkrecht von der Rotationsachse (306) des Ventilators (100) mit einem Angriffswinkel (θ) von acht Grad verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen des Ventilators (100) das Anordnen eines Ventilators (100) mit einer Vielzahl von Blättern (316) mit einem sekundären Befestigungsmittel (320) beinhaltet, welches dazu vorgesehen ist, die Vielzahl der Blätter (316) in dem Fall, dass eine erste Befestigung (314) versagt, abzustützen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt, wonach der Ventilator (100) so rotiert wird, dass er das Luftvolumen (200) dazu bringt, in der Charakteristik zu fließen, beinhaltet, dass die Luft so bewegt wird, dass sie in einer Säule im Wesentlichen nach unten zu dem Boden (212) des Gebäudes fließt und sich anschließend seitlich nach außen aus der Säule bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt, wonach der Ventilator (100) so rotiert wird, dass er das Luftvolumen (200) dazu bringt, in der Charakteristik zu fließen, beinhaltet, dass die Luft so bewegt wird, dass sie in einer Säule im Wesentlichen nach unten zu dem Boden (212) des Gebäudes fließt und sich anschließend seitlich nach außen aus der Säule zu einer Vielzahl von Wänden (214) bewegt und sich dann nach oben zu einer Decke (110) bewegt und sich anschließend seitlich nach innen zu dem Ventilator (100) bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt, wonach der Ventilator (100) so rotiert wird, dass er das Luftvolumen (200) dazu bringt, in der Charakteristik zu fließen, beinhaltet, dass der Ventilator (100) so rotiert wird, dass das Verhältnis der Geschwindigkeit der Luft in Metern pro Sekunde in einer Entfernung von ungefähr 3 Metern von den Blättern (316) zu der Rotationsgeschwindigkeit des Ventilators (100) in Umdrehungen pro Minute in etwa im Bereich von 1,5 zu 1 und 4,74 zu 1 liegt, so dass ein bewegtes Luftvolumen in eine durch das Gewerbegebäude umlaufende Charakteristik gebracht wird, um hierdurch die äußeren Luftschichten im Bereich der Personen zu durchbrechen, so dass das Verdampfen von Schweiß von den Personen begünstigt wird.
Ventilatoranordnung (100) zum Kühlen von Personen innerhalb eines gewerblichen Gebäudes, wobei die Anordnung beinhaltet: einen Halter (302), der so ausgebildet ist, dass er die Montage der Ventilatoranordnung (100) an dem Dach (110) des gewerblichen Gebäudes ermöglicht; einen Motor (304), der mit dem Halter (302) verbunden ist, wobei der Motor (304) mit einer drehbaren Welle (306) so verbunden ist, dass er eine Rotation der Welle (306) herbeiführen kann; eine Vielzahl von Ventilatorblättern (316), die an der drehbaren Welle (306) befestigt sind, wobei jedes Ventilatorblatt (316) zumindest etwa 2,2 Meter lang ist und einen tragflächenförmigen Querschnitt besitzt, wobei der Motor (304) dazu ausgebildet ist, die Ventilatorblätter (316) mit etwa 50 Umdrehungen pro Minute zu drehen, so dass die Vielzahl der Ventilatorblätter (316) eine Säule aus bewegter Luft (200) erzeugt, die etwa 6 bis 7,3 Meter im Durchmesser an einer Stelle unmittelbar neben den Ventilatorblättern (316) beträgt, wobei die Luft eine Geschwindigkeit von etwa 1,3 bis 2,2 Metern pro Sekunde in einer Entfernung von etwa 3 Metern von den Blättern (316) besitzt, so dass eine bewegte Luftsäule (200) dazu gebracht wird, in einer durch das Gewerbegebäude umlaufenden Charakteristik zu fließen, um dadurch die äußeren Schichten der Luft im Bereich der Personen zu durchbrechen, so dass das Verdampfen von Schweiß von den Personen begünstigt wird.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl der Ventilatorblätter (316) mit einer Nabe (312) verbunden sind, die mit der Welle (306) verbunden ist.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 16, wobei die Nabe (312) eine Vielzahl von Sicherheitshaltern (320) beinhaltet, die dazu ausgebildet sind, das Gewicht der Nabe (312) plus dem Gewicht der Vielzahl der Ventilatorblätter (316) in dem Fall zu halten, dass die Nabe (312) sich von der Welle (306) löst.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 17, wobei die Vielzahl der Sicherheitshalter (320) aus vier Sicherheitshaltern besteht.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl der Ventilatorblätter (316) aus zehn Blättern besteht.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 16, wobei jedes Ventilatorblatt (316) unter Verwendung einer Aluminiumstranggusstechnik hergestellt ist.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 17, wobei jedes Ventilatorblatt (316) mit einem gleichförmigen Querschnitt hergestellt ist.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 15, wobei eine Vielzahl von Klappen (704) an der Vielzahl der Blätter (316) angeordnet ist, so dass der Tragflächenaufbau jedes Blattes (316) verbessert wird.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 22, wobei die Vielzahl der Klappen (704) in einer Weise verjüngt ist, die in einer Tragflächenkonstruktion resultiert, welche an denjenigen Stellen, die näher an der Rotationsachse (306) des Ventilators (100) liegen, besser ausgebildet ist, um so die abnehmende Blattgeschwindigkeit an den Stellen, die näher an der Rotationsachse (306) des Ventilators (100) liegen, zu kompensieren, so dass die Gleichförmigkeit der durch den Ventilator (100) erzeugten Luftflusscharakteristik (200) verbessert wird.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 15, wobei jedes Blatt (316) mit einem Angriffswinkel (θ) von acht Grad angeordnet ist.
Ventilatoranordnung nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl der Ventilatorblätter (316) dazu ausgebildet ist, so zu rotieren, dass das Verhältnis der Luftgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde gemessen in einer Entfernung von etwa 3 Metern von den Blättern (316) zu der Rotationsgeschwindigkeit des Ventilators (100) in Umdrehungen pro Minute in etwa im Bereich zwischen 1,5 zu 1 und 2,74 zu 1 liegt, so dass ein bewegtes Luftvolumen (200) in eine durch das Gewerbegebäude umlaufende Charakteristik versetzt wird, so dass die äußeren Luftschichten im Bereich der Personen dadurch durchbrochen werden, um das Verdampfen von Schweiß von den Personen zu begünstigen.