CN103089715B - 强力平动风扇 - Google Patents

Abstract

本发明专利申请提供的强力平动风扇，由若干平行叶片、叶片两端相同的软链及其传动机构、叶片两端的主导轨及转向导轨和框架总成组成沿衔接的上平移线路、前侧下翻线路、下平移线路、后侧上翻线路循环运行的叶片风动力机构。本技术方案与现有的旋转风扇或风动力设备相比较，具有工作效率高的技术优点，应用领域更为广阔，如企业大型风扇或飞机垂直起降风扇应用。

Description

强力平动风扇

技术领域

本发明专利申请涉及的是强制空气加速、产生强烈定向气流及气流压力的高效率风扇。

背景技术

风扇是利用运动部件或非运动的流体部件驱使周围空间产生压力差，来驱动空气快速流动的动力设备。现有风扇，无论是鼓风、排风，或者是F-35B飞机的升力风扇或涡扇喷气发动机的风扇，均由中心轴和以中心轴为中心均匀辐射布置若干叶片构成的旋转风扇。现有风扇构造虽简单，但工作效率不高，究其技术原因在于：扇叶辐射状布置，旋转时，其叶片的内、外线速度是不均等的，同一转速下随半径的增大、线速度也越高，对气体的推动效率也越高，而相反的，越接近中心轴推动效率则越低；再有，旋转式风扇的扇叶之间径向间距也不均等，越接近中心轴扇叶越密集、线速度越低，空气通透流动阻力也越大，远离中心轴，线速度虽逐渐增高，但叶片间距过大，空气加速效率也会大打折扣。

发明内容

本发明专利申请的发明目的在于改变扇叶运行结构、提供一种空气推动加速效率高的强力平动风扇。本发明专利申请提供的强力平动风扇技术方案，其主要技术内容是：一种强力平动风扇，该风扇包括若干平行叶片、叶片两端相同的软链及其传动机构、叶片两端的主导轨及转向导轨和组装所述传动机构、主导轨和转向导轨的框架总成共同构成，叶片两端轴体转动装配在两软链上，构成由软链驱动叶片沿衔接的上平移线路、前侧下翻线路、下平移线路、后侧上翻线路循环运行的叶片风动力机构，叶片两端设有以所述轴体为叶片转向基准轴心的转向臂，轴体中轴辊于主导轨内运行，转向臂外轴辊于转向导轨内运行，各平移线路内的叶片均呈相同并行倾斜状态，上、下平移线路的叶片均与各自线路运行方向呈同倾斜向。

在上述的整体技术方案中，叶片端面上、位于轴体的上、下设有上、下外轴辊，转向导轨为主导轨的外圈导轨，上平移线路衔接前侧下翻线路的上半弧行程两导轨间距逐渐增加至等于上外辊轴与中轴辊间距值后，余下的下翻线路的两导轨间距呈逐渐缩小，转向导轨的后侧下翻线路中带有中部缺口，该中部缺口的上、下端距离略小于上与下外轴辊间距。其中上、下外轴辊的“上”和“下”的含义是以叶片在上平移线路运行中、处于中轴辊上、下位置来确定的。

在上述的整体技术方案中，叶片两端的转向臂是由中轴辊、外轴辊和中轴辊与外轴辊之间的连杆构成，上、下平移线路的转向导轨均处于主导轨上方，且转向导轨由主导轨的外侧形成上平移线路衔接至下平移线路的前侧下翻线路和从下平移线路衔接至上平移线路的后侧上翻线路，叶片于前侧下翻线路运行中，外轴辊先于中轴辊、且叶片始终处于中轴辊所在处的主导轨切向线上，叶片的后侧上翻线路运行中，中轴辊推动转向臂于后侧上翻线路的两导轨内翻转运行。其中外轴辊的“外”的含义是以上平移线路运行叶片的方向，位于叶片中轴辊之上则为“外”。

本发明专利申请提供的强力平动风扇技术方案，两端软链同步带动叶片循环平动运行，叶片上的任意一点及每一叶片对气体的驱动加速作用都是相同的，因此与现有的旋转风扇或风动力设备相比较，工作效率高；循环运行的上、下两道平移线路的叶片产生叠加推动合力，气流驱动效率成倍增长，其输出的风动力强度大大提高，特别是两侧叶片翻向线路，充分考虑了避免产生空气阻力而有利于空气推动的技术因素而设计，所以其具有综合工作效率高的技术优点，应用领域更为广阔，如企业大型风扇或飞机垂直起降风扇应用。

附图说明

图1和图8分别是本强力平动风扇的两实施构造立体图。

图2是图1的横断位结构示意图。

图3是软链及其传动机构立体图。

图4是叶片一端的立体装配结构图。

图5和图6分别是叶片在两侧翻线路的翻转状态的结构图。

图7是框架总成和装配在软链的叶片的分解构造图。

图9是图8的横向剖视结构图。

图10是图8的软链传动机构构造图。

图11是叶片端面的转向臂结构图。

图12是两导轨控制叶片运行状态原理图。

图13是叶片在前侧下翻线路中需避免的翻转状态图。

图14至图16是叶片于下翻线路段的翻转状态图。

图17是设计两导轨结构中需避免出现的叶片翻转状态图。

具体实施方式

本发明专利申请公开的强力平动风扇，如图2至图6所示的实施例结构，其组成包括若干平行叶片1、叶片1两端相同的环形软链2、叶片1两端主导轨31和转向导轨32和组装软链传动机构、主导轨31和转向导轨32的框架总成。所述的软链2为传动链条或其它传动结构链，若干平行的等长叶片1转动装配两软链2之间，叶片1应根据流体动力学原理来设计，可将叶片设计为由较厚中央向两侧边渐薄的流线型片形体，在软链2的带动下形成沿相衔接的上平移线路、前侧下翻线路、下平移线路、后侧上翻线路循环运行叶片风动力机构。叶片1端面设有以轴体10为叶片转向基准轴的转向臂，由软链2驱动、转向臂沿主导轨31和转向导轨32控制叶片1以轴体10为基准轴控制叶片1翻转、使在上、下平移线路的叶片分别与其平移线路软链驱动方向呈同向倾斜方向。如图2和图4所示的叶片1端面上，位于轴体10的上、下设有上、下外轴辊11、110，中轴辊100与上、下外轴辊11、110构成转向臂，上、下外轴辊11、110的“上”和“下”是以上平移线路运行中的叶片，处于中轴辊100的上、下位置来确定的。

图5和图6展示了本风扇的工作原理过程。其中，转向导轨32为主导轨31的外圈导轨，两导轨31、32和软链传动机构配置在框架总成3，两导轨31、32可以制成槽形。从上平移线路的运行起始来说，中轴辊100和转向臂的上外轴辊11分别置于并行的主导轨31和转向导轨32中，上平移线路中的两导轨31、32相互平行，且两者的间距决定了叶片1与该线路驱动方向的倾斜角，下平移线路的两导轨及其叶片位置也与上平移线路具有同样的结构布置，两导轨31、32平移线路中的间距在小于中轴辊100与上或下外轴辊11的转向臂长度范围内改变，即可改变叶片1在平移线路运行的倾斜角，使上、下平移线路的叶片分别与所在线路软链驱动方向呈同向的倾向，另外，可根据实际应用要求进行具体技术设计，上平移线路的叶片与平移线路软链驱动方向的倾斜角和下平移线路的叶片与其平移线路软链驱动方向的倾斜角可以是不同的。叶片1由软链2及其传动机构带动，由并行的主导轨31和转向导轨32导向，沿相衔接的②→③的上平移线路、③→④→⑤的前侧下翻线路、⑤→⑥的下平移线路和⑥→⑦-①→②后侧下翻线路的轨道循环运转，以图中的叶片倾斜方向，两层叶片运行均产生向下推动气流。两导轨31、32由上平移线路衔接前侧下翻线路的前半圆弧行程③→④呈两导轨间距逐渐增加变化趋势，直至达到上外轴辊11与中轴辊100间距值后，余下的下转向线路④→⑤的两导轨间距呈逐渐缩小，转向导轨32的后侧下翻线路中带有中部缺口⑦-①，转向导轨32的中部缺口⑦-①的大小小于上、下外轴辊11、110的间距。

叶片1在整个循环运转中，其关键是两侧线路如何控制叶片1翻转，以达到叶片1在两平移线路转移中实现与所在平移线路的软链驱动方向呈同一倾斜方向的翻转效果，而且其翻转中产生的气流与风扇气流一致，而不产生逆向气流阻力，在利用平移叶片高效率气流驱动基础上，叠加上、下两层平移线路的气流驱动合力，其效率远远高于现有的旋转式风扇。

参见图5和图6所示，以逆时针运转方向为例，下翻线路③→④→⑤是将运行至下平移线路的叶片1翻转成与上平移线路倾斜方向相反的翻转效果，两导轨31、32由上平移线路衔接至前侧下翻线路的前半圆弧行程③→④呈两导轨间距逐渐增加变化趋势，直至达到上外辊轴与中轴辊100间距值，其中两导轨31、32于下翻线路间距的增大至中轴辊100与上外轴辊11间距的转向导轨位④最好位于本下翻线路中点的偏上处，余下的下翻线路④→⑤的两导轨间距呈逐渐缩小，这样有利于叶片翻转。叶片1的上外轴辊11先于叶片轴体10轴辊进入下翻线路段，在软链2驱动和导向导轨32的导向作用下，叶片1外侧大幅度向下翻转，越过④位、进入后弧段线路④→⑤后，中轴辊100则先于上外轴辊进入下平移线路，完成叶片1由上平移线路翻转转移至下平移线路的状态改变，牵动叶片1运行；

在⑥→⑦-①→②上翻线路的叶片运行：中轴辊100先于上外轴辊11进入上翻线路，下外轴辊110随软链弧线向上推进中，接近并进入转向导轨32的上缺口边缘①，中轴辊100已运行至内圈滑轨31弧段中部，在下外轴辊110和中轴辊100的双向导向和软链2驱动作用下，上外轴辊11脱离⑦位的转向导轨32，使叶片1呈左倾斜状，与下平移段具有相同的气流驱动方向，如此往复风扇工作。

其中的软链传动机构：风扇一端的动力联动轴两端的传动轮14将动力同步传动输出至与两软链2驱动链轮12同轴的从动轮13，驱动软链运转，为了提高风扇运转速度，动力联动轴两端的传动轮14增速传动比传动至驱动链轮12同轴的从动轮13。

图8至图15所示的是强力平动风扇的另一实施例结构。其叶片1端面上设有转向臂，该转向臂由中轴辊100、中轴辊100一侧的外轴辊11′和两轴辊间的连杆共同构成，该转向臂即是以叶片轴体10为转向基准轴，与主导轨和转向导轨配合控制叶片翻转的转向臂，使叶片从上平移线路的与软链驱动方向的倾斜角翻转至下平移线路与软链驱动方向的倾斜角，且上平移线路的叶片相对于该线路软链驱动方向的倾向和下平移线路的叶片相对于该线路软链驱动方向的倾向是相同的。叶片轴体10穿过主导轨31，转向臂的外轴辊11′置于转向导轨32内，主导轨31是由固定设置在框架总成3平行的内圈轨壁7和外圈轨壁8构成，内圈轨壁7和外圈轨壁8的间隙构成了中轴辊100的导向主导轨31，转向导轨32仍可以是槽形滑道，这样叶片1两端转向臂、主导轨31、转向导轨32和框架总成3均可以安装在罩体4内，罩体4内壁上只留有叶片轴体10的运行通道间隙5，这种封闭结构为实施喷溅润滑创造了条件，通道间隙5和软链2设置封油毛毡予以封闭，确保内部机构的运行安全。

由上平移线路运行至下平移线路中，其关键是如何控制好叶片的翻转，其翻转控制的原则是：一是翻转角度的角速率应均匀，二是叶片两侧边缘不能产生超越平移线路内叶片外边缘所在水平线，如图所示，三是设计各叶片间距的要点是叶片翻转时不能出现相互碰触现象，四是化解叶片翻转中，其外边缘因翻转和运行中综合出现的速度激增问题。

如图12所示的是本实施例的两导轨结构，而且其运转方向为逆时针方向。转向导轨32和主导轨31并行，两平移线路中的转向导轨32均处于主导轨31上方，且在两侧翻线路中，转向导轨32于主导轨31外侧形成上平移线路衔接至下平移线路的前侧下翻线路和从下平移线路衔接至上平移线路的后侧上翻线路。

前侧下翻线路的叶片1翻转：当中轴辊100仍处于主导轨31内平移运行时，转向导轨32内的叶片1的外轴辊11′已由上平移线路滑入前侧下翻线路的弧段，参见图13至图15，其转向导轨32与主导轨31的弧段设计，要使叶片移动中还要使其转向臂最好始终处于中轴辊100所在处的主导轨32切向线上，而应避免出现图16的翻转状态，在软链2的驱动下，由中轴辊100和转向臂的推动外轴辊11′，外轴辊11′先于中轴辊100滑过两导轨交叉处、中轴辊100被入处于转向导轨32下方的主导轨31时，叶片1被顺势翻转，即叶片1外边缘逆时针由下迅速翻转至上，产生270°左右的翻转，这样设计充分考虑了翻转中所产生的风推动力与两平移线路的风推动力一致、有利于空气推动的技术因素而设计；为了缓冲外轴辊11′翻转至下平移线路时的速度，减小叶片1翻转时产生的阻力，转向导轨32下翻线路与下平移线路的衔接部分是呈下弯弧再向上圆滑过渡的衔接段。最终将叶片1翻转为具有与上平移线路的叶片倾斜方向反向的下平移线路倾斜运行方向；

后侧下翻线路的叶片1翻转：中轴辊100仍于主导轨31的下平移线路内运行时，叶片1的外轴辊11′已由下平移线路带入后侧下翻线路弧段，中轴辊100落后于外轴辊11′，推动外轴辊11′运行至上平移线路中，使叶片1产生90°左右的翻转，叶片1再次翻转为上平移线路的倾斜运行方向。

Claims (2)

1.一种强力平动风扇，该风扇包括若干平行叶片(1)、叶片两端相同的软链(2)及其传动机构、叶片两端的主导轨(31)和组装所述传动机构和主导轨和转向导轨的框架总成(3)共同构成，叶片两端轴体(10)转动装配在两软链(2)上，构成由软链驱动叶片沿衔接的上平移线路、前侧下翻线路、下平移线路、后侧上翻线路循环运行的叶片风动力机构，叶片两端设有以所述轴体(10)为叶片转向基准轴心的转向臂，其特征在于主导轨(31)的外圈为转向导轨(32)，叶片端面上、位于轴体(10)的上、下设有上、下外轴辊(11、110)，轴体的中轴辊(100)与上外轴辊(11)、下外轴辊(110)构成转向臂，中轴辊(100)于主导轨(31)内运行，上外轴辊(11)于转向导轨(32)内运行，上、下平移线路内的叶片均呈相同并行倾斜状态，上、下平移线路的叶片均与各自线路运行方向呈同倾斜向，上平移线路衔接前侧下翻线路的上半弧行程，上半弧行程的两导轨间距逐渐增加至等于上外轴辊(11)与中轴辊(100)间距值后，余下的下翻线路的两导轨间距呈逐渐缩小，转向导轨的后侧上翻线路中带有中部缺口，该中部缺口的上、下端距离略小于上外轴辊(11)与下外轴辊(110)间距。

2.根据权利要求1所述的强力平动风扇，其特征在于下翻线路的两导轨间距增大至中轴辊(100)与上外轴辊(11)间距处的转向导轨点位于下翻线路中点的偏上处。