JP2745236B2 - 変動ピッチファン - Google Patents

変動ピッチファン

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JP2745236B2
JP2745236B2 JP1256910A JP25691089A JP2745236B2 JP 2745236 B2 JP2745236 B2 JP 2745236B2 JP 1256910 A JP1256910 A JP 1256910A JP 25691089 A JP25691089 A JP 25691089A JP 2745236 B2 JP2745236 B2 JP 2745236B2
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/34—Blade mountings
    • F04D29/36—Blade mountings adjustable
    • F04D29/362—Blade mountings adjustable during rotation

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明はファンに関し、特にファンの回転により得ら
れる空気、流体或いはガスの流れを向流及び逆流方向に
調節可能な多羽根プロペラ型ファンに関する。
従来技術 空気を一方向に送風し、一定時間後にその流れを変え
るファンを所要とする産業では、従来から数多くのファ
ンが知られている。ファンの速度を変更せずに少量の空
気を調節するファンも望ましく、例えばブルトーザー等
のトラクター軌道タイプのエンジンでは始動時にファン
をニュートラル或いはゼロピッチに位置させることが望
ましい。ファンを夏に使用する場合には、ラジエータか
ら空気を送りオペレータから空気を遠ざけ、冬に使用す
る場合には逆にラジエータから暖かい空気をオペレータ
に送ることが望ましい。
このような装置を乾燥した粉塵条件下で使用すると周
囲からの滞塵でラジエータが一部詰まり、閉塞される。
従って、ファンを逆回転させることでラジエータの孔の
隙間からほこり、ごみ或いは他の物質を吹き飛ばすこと
が望ましいが、既存のシステムでは、エンジンファンを
一旦停止させ、操作手がその都度手動で羽根を所要ピッ
チに設定しなければならない。
別の例としては鉱業に於けるたて杭で使用されるファ
ンがある。このようなファンは空気をたて杭に送り込む
ために使用し、所定時間経過後にモーターを逆回転して
空気を抗道から排出するというものである。
上述したファンは大口径で大きな馬力を有する大型モ
ーターを必要とするために、手動で羽根のピッチを設定
すると、モーターの停止、始動及び逆回転に時間を浪費
し経済的に不利である。
大規模な屋内農業では、外気の温度レベルが変化して
も建屋の空気を一定温度に保つことが必要である。しか
しながら、このような用途に適した温度制御型変速逆転
ファンは可変ピッチ羽根付き恒速度ファンと比較して高
価である。
現在市販されている正逆方向に回転可能なファンは、
両方向に等効率で回転させることができない。またファ
ンの羽根が調節可能なものが公知であるが、使用できる
羽根の数に制限がある他、ファンの内部構造に起因する
特有の摩擦及び潤滑の問題を含んでいる。従って、この
ようなファンは生産されていない。現在市販されている
羽根の調節が可能なファンは、大きさの問題もあって乗
物への適用は実質的に不可能である。
発明の構成 本発明の目的は、従来のファンにおける上述した問題
点を解決するファンを提供することである。本発明のフ
ァンは、エンジン或いは電気モータを継続して一定方向
に羽根を回転させる間に、羽根ピッチを徐々に調節して
風流の方向を完全に変更するというものである。本発明
のファンを大規模な屋内農業用に使用する場合には、温
度感知システムによって制御される可変ピッチファンと
することも可能である。
本発明は、非回転式の主シャフトと、この主シャフト
内に同軸に位置し軸方向前後に摺動する副シャフトと、
主シャフトに回転自在に取り付けられたプーリーハブ及
びプーリーと、プーリーハブの前方に固定され該プーリ
ーハブと共に回転する羽根ハブと、それぞれ羽根と羽根
シャフトからなり前記羽根ハブ内に各羽根シャフトが支
持される複数のファン羽根と、前記副シャフトの前方に
回転自在に取り付けられると共に副シャフトの前後の摺
動で前記羽根シャフトを回転させるために前記羽根シャ
フトの端部に固定するクランクアームを含む連結手段
と、前記副シャフトを軸方向前後に摺動させるため副シ
ャフトの後方に取り付けられた駆動手段とからなる変動
ピッチファンを要旨とするものである。
実施例 本発明の可変ピッチファンは、図示していない電導モ
ーター、ガソリン或いはディーゼルエンジン、副軸等の
適宜な手段でプーリーを駆動することによって回転す
る。以下に詳述する本発明の可変ピッチファンにおいて
は、羽根の数及び羽根の形状を自由に変更することがで
きる。
第１図及び第２図に示すファン10は、非回転式の主シ
ャフト16に回転自在に取り付けられたハウジング14に支
持された複数の羽根12を有している。ハウジング14は、
羽根ハブ18と、オイルリングシール22を介して羽根ハブ
に固定されたフロントカバー20を含んでいる。プーリー
ハブ24及び26は円周に位置する一連のボルト28によって
羽根ハブ18と固定されている。
第２図及び第３図に明示されているように、プーリー
ハブはベアリング機構を形成する一対の離間したベアリ
ングレース30によって主シャフト16に回転自在に取り付
けられている。このうち後方に位置するベアリングレー
スにはオイルシール32を取り付け、前方に位置するベア
リングレースにはプーリーハブ24を固定させるためにロ
ックナット34及びワッシャー36による締め付けを行って
いる。図示したように、プーリーハブ24は２つのベアリ
ングレース30間に位置する小径のショルダー38を含み、
主シャフトの軸に沿って位置している。
プーリー26とプーリーハブ24は一体構造としてもよい
が、両部材は図示したように別体に形成するのが好まし
い。
ファンの羽根12のピッチを調節する手段は、副シャフ
ト40と、ファンのキャビティー44内に位置し副シャフト
に連結された連結手段42とを含む。
副シャフト40は、主シャフト16と同様に非回転式のシ
ャフトであり、主シャフト16内にこれと同心に位置して
いる。また副シャフト40は、主シャフト16に対して前後
に摺動自在であり、第２図に示す後方位置から第３図に
示す前方位置まで軸方向に往復動する。副シャフト40は
ブッシュ46を介して主シャフト16に対して摺動自在に位
置決めされている。ファン10の外側に位置する副シャフ
ト40の後方部分にはスロットまたは開口部48が設けられ
ており、このスロットとシャフト52に取り付けた駆動ピ
ンまたはクランク50が係合している。シャフト52は、プ
ーリーハブ24の後方に設けられ乗物の所定位置への固定
に用いるブラケットまたは取付板54に取り付けられてい
る。
主シャフト16内で副シャフト40を軸方向前後に摺動さ
せるための駆動ピンまたはクランク50の駆動は、手動に
よる操作または温度感知手段で制御した油圧或は電気を
用いた手段により行われる。
副シャフト40は、クランク50との係合端部と反対側の
シャフト前方に縮径部分56を有している。この縮径部分
56にはベアリング機構を形成する一対のベアリングレー
ス58が固定され、これらベアリングレース58にはスパイ
ダー60が取り付けられる。従って、スパイダー60は副シ
ャフト40に対して回転自在となる。
第２図及び第３図に示すように、各ファン羽根は、羽
根シャフト62とこの羽根シャフトの上端に固定された羽
根12とからなる。羽根シャフト62の下端は、羽根ハブ18
の円筒開口部66にブッシュ68を介して支持されている。
羽根12が固定された側の羽根シャフト62の端部はオイル
シール69が施され、シャフト62の他端部は、円筒開口部
66の内端に設けられたレースウェイ72に位置するベアリ
ング70に支持されている。
各羽根シャフト62の下端は、ベルクランク74によって
スパイダー60に接続されている。この接続はクランクア
ーム78に取り付けたオフセットクランクピン76とテーパ
ーした係止ピン80によって行う。係止ピン80はナットと
ワッシャー82,84によって所定位置に固定されること
で、クランクアーム78を羽根シャフト62の下端に固定し
ている。
クランクピン76の内端86は、球状或いはローラー状の
ベアリング88を介してスパイダー60に取り付けられてい
る。
ファン羽根の羽根12は、空気の向流及び逆流に対して
等しく作用する断面形状を呈しており、第２図及び第３
図に示す位置の間を反転する。
第２図は、副シャフト40のスロット48と係合するクラ
ンクピン50によって、副シャフト40が主シャフト16内を
後方に摺動した状態を示す。この位置で、副シャフト40
に設けられた円周フランジ41が主シャフト16の前方側の
末端部と係合し、副シャフト40の後方への摺動を規制し
ている。
第３図は、ファン羽根のピッチを調節するためにクラ
ンクピン50を駆動し、副シャフト40を前方に摺動した状
態を示す。この図は、副シャフト40のスロット48と係合
したクランクピン50によって副シャフトが図の左側に摺
動する間に、スパイダー60とベルクランク74のクランク
ピン76によって羽根シャフト62が回転され、羽根12が第
２図に示す位置から反転している状態を示している。
本発明によるとファン10は、キャビティー44と、下記
に示す潤滑油の貯蔵槽と、副シャフト40に設けた潤滑油
の供給手段と、ファンの回転により貯蔵槽から潤滑油を
供給手段へと流動させる手段とからなる潤滑手段を含ん
でいる。
第２図及び第３図に示すように、プーリーハブ24と羽
根ハブ18の接合面には、カバー20と羽根ハブ18の接合面
と同様にオイルリングシール23が施されている。これら
のオイルリングシールとオイルシール32により、ファン
の内部には潤滑油が循環する密閉されたキャビティー44
が形成される。
副シャフト40には、潤滑油をブッシュ及びベアリング
機構に供給するために潤滑油用ギャラリーが設けられて
いる。複数のギャラリー90は中央ギャラリー92と連通し
ており、中央ギャラリー90はさらに短いギャラリー96と
連通して潤滑油の供給手段を形成している。この短いギ
ャラリー96は、ファンの回転により貯蔵槽から潤滑油を
供給手段へと流動させる手段としての供給パイプ94と連
通している。第２図乃至第４図、特に第４図に示すよう
に、供給パイプ94の下端部は潤滑油の貯蔵槽を形成する
トラフ100内に位置するピックアップ端部98を備えてい
る。第４図に示した潤滑油の高さは、ファンが回転した
状態でのものである。
ファンが回転すると、遠心力によって潤滑油はトラフ
100内に集まる。供給パイプ94のピックアップ端部98に
は、ファンの回転により生じる圧力の作用によって潤滑
油が流入する。このような回転による圧力は、ギャラリ
ー96,92及び90にも作用し、ベアリングレース及びブッ
シュに潤滑油を供給し、ファンの回転部分及び非回転部
分を潤滑する。潤滑油は、ベアリングレースを潤滑した
後、他の回転部分を潤滑し、キャビティー内の貯蔵槽に
戻る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、６枚の羽根を備えた本発明によるファンの正
面図。 第２図は、副シャフトを後方に摺動した状態を示すファ
ンの側断面図で、ファン羽根の羽根は前進ピッチ位置に
ある。 第３図は、副シャフトを前方に摺動した状態を示すファ
ンの側断面図で、ファン羽根の羽根は逆ピッチ位置にあ
る。 第４図は、本発明の潤滑システムを略図で示した断面
図。 第５図は、ファン羽根の羽根を示したもので、空気の向
流及び逆流に対して等しい作用面を有するエーロフォイ
ル形状を呈している。 （10）：ファン、（12）：羽根、（16）：主シャフト、
（18）：羽根ハブ、（20）：フロントカバー、（24）：
プーリーハブ、26:プーリー、（40）：副シャフト、（6
0）：スパイダー。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非回転式の主シャフトと、この主シャフト
    内に同軸に位置し軸方向前後に摺動する副シャフトと、
    ベアリング機構を介して主シャフトに回転自在に取り付
    けられたプーリーハブ及びプーリーと、プーリーハブの
    前方に固定され該プーリーハブと共に回転する羽根ハブ
    と、それぞれ羽根と羽根シャフトからなり前記羽根ハブ
    内に各羽根シャフトが支持される複数のファン羽根と、
    ベアリング機構を介して前記副シャフトの前方に回転自
    在に取り付けられると共に副シャフトの前後の摺動で前
    記羽根シャフトを回転させるために前記羽根シャフトの
    端部に固定するクランクアームを含む連結手段と、前記
    副シャフトを軸方向前後に摺動させるため副シャフトの
    後方に取り付けられた駆動手段と、潤滑油を貯蔵するた
    めに前記プーリーハブと羽根ハブにより形成されるかま
    たはこれら各部材に形成した環状の貯蔵槽と、前記副シ
    ャフトに固定されそのピックアップ端部が貯蔵槽内に位
    置する潤滑油の供給パイプと、前記主シャフトと副シャ
    フトの間及び主シャフトを支持するベアリング機構に潤
    滑油を供給するために副シャフト内に設けられ供給パイ
    プと連通する潤滑油用ギャラリーとからなる変動ピッチ
    ファン。
  2. 【請求項２】前記連結手段が副シャフトを支持するベア
    リング機構に取り付けられたスパイダーを含み、該ベア
    リング機構からオフセットして前方に延びたスパイダー
    の各アーム内に前記羽根シャフトに固定したクランクア
    ームの一端を回転自在に取り付けた請求項１記載の変動
    ピッチファン。
  3. 【請求項３】前記各ファン羽根の羽根が、空気の向流と
    逆流に対して等しく作用する断面形状を有する請求項１
    または２に記載の変動ピッチファン。
  4. 【請求項４】前記副シャフトを軸方向に摺動させる駆動
    手段が、後端部に取り付けられたブラケット内に位置す
    る請求項１または２に記載の変動ピッチファン。
  5. 【請求項５】前記潤滑油の供給パイプが、主シャフトの
    ベアリング機構と副シャフトのベアリング機構の中間位
    置で潤滑油用ギャラリーと連通する請求項１または２に
    記載の変動ピッチファン。
  6. 【請求項６】非回転式の主シャフトと、この主シャフト
    内に同軸に位置し軸方向前後に摺動する副シャフトと、
    主シャフトに回転自在に取り付けられたプーリーハブ及
    びプーリーと、プーリーハブの前方に固定され該プーリ
    ーハブと共に回転する羽根ハブと、それぞれ空気の向流
    と逆流に対して等しく作用する断面形状を有する羽根と
    羽根シャフトからなり前記羽根ハブ内に各羽根シャフト
    が支持される複数のファン羽根と、前記副シャフトの前
    方に回転自在に取り付けられると共に副シャフトの前後
    の摺動で前記羽根シャフトを回転させるために前記羽根
    シャフトの端部に固定するクランクアームを含む連結手
    段と、前記副シャフトを軸方向前後に摺動させるため副
    シャフトの後方に取り付けられた駆動手段とからなる変
    動ピッチファン。
  7. 【請求項７】非回転式の主シャフトと、この主シャフト
    内に同軸に位置し軸方向前後に摺動する副シャフトと、
    主シャフトに回転自在に取り付けられたプーリーハブ及
    びプーリーと、プーリーハブの前方に固定され該プーリ
    ーハブと共に回転する羽根ハブと、それぞれ羽根と羽根
    シャフトからなり前記羽根ハブ内に各羽根シャフトが支
    持される複数のファン羽根と、前記副シャフトの前方に
    回転自在に取り付けられると共に副シャフトの前後の摺
    動で前記羽根シャフトを回転させるために前記羽根シャ
    フトの端部に固定するクランクアームを含む連結手段
    と、前記副シャフトを軸方向前後に摺動させるため副シ
    ャフトの後方に取り付けられた駆動手段及びこの駆動手
    段を収納するたプーリーハブの後方に設けられたブラケ
    ットとからなる変動ピッチファン。
  8. 【請求項８】前記プーリーハブ及び前記連結手段をベア
    リング機構を介してそれぞれ主シャフト及び副シャフト
    に取り付け、前記各羽部の断面形状を空気の向流と逆流
    に対して等しくし、前記連結手段にスパイダーを設ける
    と共に副シャフトのベアリング機構からオフセットして
    前方に延びたスパイダーの各アーム内に前記羽根シャフ
    トに固定したクランクアームの一端を回転自在に取り付
    け、潤滑油を貯蔵するために環状の貯蔵槽を前記プーリ
    ーハブと羽根ハブにより形成するかまたはこれら各部材
    に形成し、この貯蔵槽内にピックアップ端部が位置する
    潤滑油の供給パイプを主シャフトに固定し、この供給パ
    イプと連通し前記主シャフトと副シャフトの間及び主シ
    ャフトを支持するベアリング機構に潤滑油を供給するた
    めの潤滑油用ギャラリーを副シャフト内に設けた請求項
    ７記載の変動ピッチファン。
  9. 【請求項９】非回転式の主シャフトと、この主シャフト
    内に同軸に位置し軸方向前後に摺動する副シャフトと、
    主シャフトに回転自在に取り付けられたプーリーハブ及
    びプーリーと、プーリーハブの前方に固定され該プーリ
    ーハブと共に回転する羽根ハブと、それぞれ羽根と羽根
    シャフトからなり前記羽根ハブ内に各羽根シャフトが支
    持される複数のファン羽根と、前記主シャフト内で前記
    副シャフトを軸方向前後に摺動させる手段と、前記副シ
    ャフトに回転自在に取り付けたスパイダーを含み副シャ
    フトの摺動に伴い前記スパイダーと協働して羽根シャフ
    トを回転させるように羽根シャフトに接続される連結手
    段とからなる変動ピッチファン。
  10. 【請求項１０】ファンの内部に形成されたキャビティー
    と、潤滑油を貯蔵するための貯蔵槽と、前記副シャフト
    に設けた潤滑油の供給手段と、ファンの回転により貯蔵
    槽から潤滑油を供給手段へと流動させる手段とからなる
    潤滑手段を含む請求項９記載の変動ピッチファン。
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