CN101403396B

CN101403396B - 空气入口罩

Info

Publication number: CN101403396B
Application number: CN2008102151852A
Authority: CN
Inventors: 戴维·巴克
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: US8231335B2; CN101403396A; US20090092499A1; CA2638367A1; EP2045473B1; CA2638367C; EP2045473A1

Abstract

本发明提供了一种空气入口罩和包括此类空气入口罩的动力工具，所述空气入口罩包括栅格，该栅格具有从所述栅格中心放射状伸出的多个径向元件，每个所述径向元件包括叶片，该叶片具有远离风扇定位的前缘和接近风扇定位的后缘，每个叶片的前缘对于每个叶片以基本相同的角度从其相应后缘偏移，由此叶片在接近所述栅格中心处比远离所述栅格中心处具有更陡的倾角，以及周向元件，所述周向元件包括围绕所述叶片的钟形嘴且具有形成在其表面上的多个孔，每个相应的所述孔具有与接近所述栅格中心的第一相应叶片的倾角平行的第一边缘和与远离所述栅格中心的第二邻近相应叶片的倾角平行的第二边缘。动力工具可为圆叶吹风机或吸尘器，包括家用真空吸尘器。

Description

空气入口罩

技术领域

本发明涉及风扇的空气入口罩。

背景技术

为了防止使用者在风扇运行时无意或有意地将手指插入其中而弄伤自己的手指，或者无意或有意地插入其它更坚硬的探物而毁坏风扇，此类入口罩通常设置在风扇的空气入口上方。通常当风扇形成消费品的一部分时，根据政府安全法规，风扇需安装此类空气入口罩。

典型地，空气入口罩呈栅格状，其中栅格相邻元件的间隔小于一定尺寸，例如近似于人体手指直径。如果空气入口罩遵循政府安全法规的要求，那么最大探物尺寸可由法规本身指定。然而，此类入口罩虽然从消费者安全角度考虑有优点，但其不足在于，它们阻碍了空气流入风扇，从而在风扇运行时不利地影响了风扇的效率。这至少以两种方式发生：首先，每秒到达风扇的空气总量减少，并且进入的气流产生了湍流。理想地，进入风扇的空气应平滑地流动，也就是达到被空气动力学家称为层流的条件。

因此，在已知技术中已经采取了一些方案来改善经过空气入口罩流向风扇的空气流。第一已知的解决方案是在空气入口罩上设置钟形嘴，该钟形嘴将进入的空气导向空气入口的栅格。此类钟形嘴增加了风扇运行时每秒到达风扇的空气总量，因此，相对于有空气入口罩而无钟形嘴的风扇，提高了风扇的效率，因为钟形嘴的远离风扇的横截面积大于钟形嘴的接近风扇的横截面积。因此经过其较宽端进入钟形嘴的空气量在其较窄端被压缩成较小的体积，从而增加了风扇运行时到达风扇的空气量，风扇的效率也因此而提高。然而此第一已知解决办案存在以下不足：从钟形嘴的较宽端到风扇的空气入口的整体距离增加了，从而占用更大的空间，因此制造空气入口和风扇组件所需的材料量和成本也会增加。

改善经过空气入口罩流向风扇的空气流的第二已知的解决方案是在风扇上设置将空气入口罩和风扇分离的间隙。此间隙使得由空气入口罩的栅格产生的进入空气中的湍流的漩涡在进入空气到达风扇前消散，从而使进入风扇的空气流更加层流化。然而，第二已知解决方案同样存在着缺陷，它增加了空气入口到风扇的整体距离，从而占用了更大的空间，因此制造空气入口和风扇组件所需的材料量和成本也会增加。

发明内容

因此，为了克服已知的解决方案中这些尺寸、材料和成本上的缺陷，来改善经过空气入口罩流向风扇的空气流，第一方面，本发明提供了包括栅格的空气入口罩，该栅格具有从所述栅格的中心放射状伸出的多个径向元件，每个所述径向元件包括叶片，该叶片具有定位在远离风扇的前缘和定位在接近风扇的后缘，每个所述叶片的前缘对于每个所述叶片以基本相同角度从相应的后缘偏移，由此叶片在接近所述栅格的中心处比远离所述栅格的中心处具有更陡的倾角，以及包括钟形嘴的周向元件，该钟形嘴围绕所述叶片且具有形成在其表面上的多个孔，每个相应的所述孔具有与接近所述栅格中心的第一相应叶片的倾角平行的第一边缘和与远离所述栅格中心的第二邻近相应叶片的倾角平行的第二边缘。

在此方式下，当风扇运转时，进入空气入口罩的空气通过位于叶片前缘和后缘之间的每个叶片的倾斜面偏转，并被引导向涡旋中的风扇，该涡旋的风眼位于栅格的中心。由于叶片在接近所述栅格中心处比远离所述栅格的中心处具有更陡的倾角，所以，进入空气的偏转角度朝向栅格外周变大，在栅格外周风扇的转速达到最大，并且进入空气的偏转角度越接近栅格中心就越小，在栅格中心空气基本上沿轴向仅以最小的偏转直接经过栅格，并且风扇的旋转速度达到最小。因此进入空气的速度的方向及大小与穿过风扇宽度的风扇旋转速度的方向与大小保持一致，朝向风扇外侧的进入空气的切向速度分量大于接近栅格中心的进入空气的切向速度分量，接近栅格中心的进入空气具有更大的轴向分量，在栅格中心风扇的旋转速度达到最小。而且，由于进入空气以此方式由每个叶片的倾斜面导向，所以空气比经过厚度忽略不计的栅格的现有技术的方式更容易形成层流。另一方面，叶片由钟形嘴围绕的特点意味着钟形嘴基本不增加由叶片自身限定的空气入口罩的整体厚度，而当一方面叶片和另一方面钟形嘴彼此串联形成时则将会是另一种情况。最后，钟形嘴还具有形成在其表面上的多个孔，这就增加了到达风扇的空气的总量，使空气能直接经过这些孔通向风扇的外周。由于这些孔成形为使得每个相应的孔具有与接近所述栅格中心的第一相应叶片的倾角平行的第一边缘和与远离所述栅格中心的第二相应叶片的倾角平行的第二边缘，所以钟形嘴对于与支撑每个叶片周缘相一致的进入空气的阻碍尽可能小。所有这些特征的结合导致罩有空气入口罩的风扇的运行效率与不带罩运转的相同风扇的效率区别不大，并且与现有技术的空气入口罩相比取得了相当大的改进。

在一优选实施方式中，入口罩的每个叶片的前缘具有与同一相应叶片的后缘的宽度基本相同的宽度，使得叶片宽度在其深度上基本一致。这就使得空气入口罩仅使用简单工具即可非常简单地模制。

任选地，空气入口罩可设有一个或多个与周向元件同心的另一元件。通过进一步划分入口罩叶片之间的空间，将有助于阻止探物经过入口罩进入风扇。如果每个同心的另一元件的深度等于或小于周向元件的深度，则空气入口罩的整体厚度不会因此增加。而且，如果每个同心的另一元件在贯穿其整个深度上且与径向元件的后缘成直角地围绕其整个长度上以直圆柱的方式定向，那么，只要每个叶片的前缘的宽度与同一相应叶片的后缘宽度基本相同，入口罩就仍可用简单工具即可非常简单地模制。

如果法规需要或要求，那么通过在形成于周向元件中的多个孔内设置穿过每个所述相应孔形成的条，可进一步限制探物经过入口罩进入风扇，这对入口罩性能影响不大。

在第二方面，本发明还提供了包括风扇和根据本发明的第一方面的空气入口罩的动力工具。动力工具可为园叶吹风机(a garden leaf blower)或吸尘器，包括家用真空吸尘器。如果入口罩的每个叶片的前缘从其相应后缘偏移的角度在风扇运行时与风扇的角速度相匹配，那么空气入口罩的性能及其覆盖的风扇的效率可最优化。因此以较高角速度运行的风扇可与偏移较大角度的空气入口罩相匹配，产生倾角较浅的叶片，其使进入空气更切向地偏转，而以较小角速度运行的风扇可与偏移较小角度的空气入口罩相匹配，产生倾角较陡的叶片，其使进入空气以较小的量偏转，使得进入空气更趋于轴向地进入运转较慢的风扇。本领域的普通技术人员仅通过反复试验，调整风扇角速度至特定的偏移角度，直至实现风扇效率的优化，即可非常简单地确定适合具体风扇速度的精确偏移角度。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方式的空气入口罩的内表面的立体图，示出了叶片顶端的后缘；

图2为图1的空气入口罩的内表面的俯视图；

图3为图1的空气入口罩的外表面的立体图，示出了叶片顶端的前缘；

图4为图3的空气入口罩的外表面的俯视图；

图5为沿图2中标记的线A-A’穿过图1至4的空气入口罩的纵向截面图；

图6为模制图1至5的空气入口罩的第一简单工具的第一立体图；

图7为图6的第一简单工具的第二立体图；

图8为在模制图1至5的空气入口罩时与图6和7的第一简单工具一起使用的第二简单工具的第一立体图；以及

图9为图8的第二简单工具的第二立体图。

具体实施方式

在参考以实施例方式给出并结合附图的本发明的下列详细描述后将会更好地理解本发明的进一步的特征和优点：

首先参照图1，这里示出了根据本发明的一个实施方式的空气入口罩的内表面的立体图。空气入口罩1包括具有多个径向元件3的栅格2。在图1中可见一个径向元件3的后缘(trailing edge)6和叶片4。还显示了周向元件7，该周向元件7包括围绕各叶片4的钟形嘴。

图2为图1的空气入口罩的相同内表面的俯视图。此处可见每个叶片4的前缘(leading edge)5从其后缘6偏移的角度α。这里还可见形成在周向元件7表面上的多个孔8，以及与周向元件7同心的另一元件11。如从此平面图中可见，同心元件11以直圆柱的方式定向贯穿其整个深度并与径向元件3的后缘6成直角地环绕整个长度。

图3为图1的空气入口罩的外表面的立体图。径向元件3的前缘5和同心元件11现在看得更为清楚。图3还示出了形成在周向元件7上的孔8如何具有第一边缘9和第二边缘10，其中，第一边缘9与接近栅格2的中心的第一相应叶片的倾角平行，第二边缘10与远离栅格的中心的第二邻近相应叶片的倾角平行。图3还示出了每个此类孔8如何还设有穿过该孔而形成的条12，以此来限定穿过孔8的探物。

图4为图3的空气入口罩的外表面的平面图。通过比较图4与图2可见，每个叶片4的前缘5的宽度基本上与每个叶片的后缘6的宽度相等。由于同心元件11也在贯穿其整个深度上且与径向元件3的后缘6成直角地围绕其整个长度上按照以上关于图2所述的方式定向，所以这使得本实施方式的空气入口罩1仅使用简单工具即可模制。

图5为沿图2中所示的线A-A’穿过本实施方式的空气入口罩的截面图，清楚地示出了围绕叶片4的周向元件7的钟形嘴，其中也可看见一些叶片的截面。图5还清楚地示出了形成在周向元件7中的孔8。

图6为模制图1至5的空气入口罩1的第一简单工具13的第一立体图。如从图6中可见，此第一简单工具13包括多个第一中心元件14，成形所述第一中心元件14是为了在使用工具13模制空气入口罩1时，在径向元件3、周向元件7和同心的另一元件11之间产生空间。图7从不同视角显示了相同工具13，更清楚地显示了中心元件14的倾角如何从所述中心元件的周边向其中间变化。此倾角变化有助于在模制空气入口罩时在空气入口罩的每个叶片4的前缘5和其相应后缘6之间产生角度偏移α。

图8示出了与第一简单工具13互补并在模制空气入口罩1中一起使用的第二简单工具15的第一立体图。此第二工具15包括多个第二中心元件16，它们与工具13的多个第一中心元件14相互作用而在第一和第二中心元件14、16之间的空间中产生栅格2的元件。最后，图9从不同视角示出了相同工具15，更清楚地显示了中心元件16的倾角如何从所述中心元件的周边向其中间变化，因此有助于产生如以上关于图7所述的角度偏移α。

Claims

1.一种空气入口罩(1)，包括栅格(2)，该栅格(2)具有：

从所述栅格(2)的中心放射状伸出的多个径向元件(3)，每个所述径向元件(3)包括叶片(4)，该叶片具有定位在远离风扇的前缘(5)和定位在接近风扇的后缘(6)，每个所述叶片的所述前缘(5)对于每个所述叶片(4)以基本相同的角度(α)从其相应的后缘(6)偏移，由此所述叶片在接近所述栅格(2)的中心处比远离所述栅格的中心处具有更陡的倾角，以及

包括钟形嘴的周向元件(7)，该钟形嘴围绕所述叶片(4)并具有形成在其表面上的多个孔(8)，每个相应的所述孔(8)具有第一边缘(9)和第二边缘(10)，其中，该第一边缘(9)与第一相应叶片接近所述栅格中心的部分的倾角平行，该第二边缘(10)与第二邻近相应叶片远离所述栅格中心的部分的倾角平行。

2.根据权利要求1所述的空气入口罩，其特征在于，每个所述叶片的所述前缘(5)具有与其所述后缘(6)的宽度基本相等的宽度，使得所述叶片(4)的宽度在其深度上基本一致。

3.根据权利要求1或2所述的空气入口罩，其特征在于，该空气入口罩包括与所述周向元件(7)同心的另一元件(11)。

4.根据权利要求3所述的空气入口罩，其特征在于，同心的所述另一元件(11)具有等于或小于所述周向元件(7)的深度，并以直圆柱的方式定向贯穿其整个深度且与所述径向元件(3)的所述后缘(6)成直角地环绕其整个长度。

5.根据权利要求4所述的空气入口罩，其特征在于，形成在所述周向元件(7)上的多个孔(8)的每一个包括穿过每个所述相应孔(8)形成的条(12)。

6.根据权利要求3所述的空气入口罩，其特征在于，形成在所述周向元件(7)上的多个孔(8)的每一个包括穿过每个所述相应孔(8)形成的条(12)。

7.根据权利要求1或2所述的空气入口罩，其特征在于，形成在所述周向元件(7)上的多个孔(8)的每一个包括穿过每个所述相应孔(8)形成的条(12)。

8.一种包括风扇和根据前述权利要求中任一项所述的空气入口罩(1)的动力工具。

9.根据权利要求8所述的动力工具，其特征在于，每个所述叶片(4)的所述前缘(5)从其相应的后缘(6)偏移的所述角度(α)在所述风扇运行时与所述风扇的角速度相匹配。

10.根据权利要求8或9所述的动力工具，其特征在于，所述工具为园叶吹风机或吸尘器。

11.根据权利要求10所述的动力工具，其特征在于，所述工具包括家用真空吸尘器。