CN107044442A - 一种产生更大推动力的风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风扇，包括壳体，在扇叶的背风面上设有多个凹形通道和/或凸形通道，使流体经过桨叶迎风面长度和背风面宽度方向之间因流速不同而产生压力差推动力；另外，本发明把风扇在迎风面和背风面不同的流体压力，通过压力差改变为同一方向的流体压力，使迎风面高压力向背风面的低压力转移压力差而产生推动力；本发明的风扇具有从减少流体阻力中获得更大压力差推动力和能源利用率高的优点，且压力差产生的空气流动尤其适合人体的皮肤感应，可达到很好的消暑降温的效果。

Description

一种产生更大推动力的风扇

技术领域

本发明涉及动力装置，特别涉及一种产生更大推动力的风扇。

背景技术

风扇作为一种通风和消暑降温设备已被广泛使用，小到家庭排气风扇，大到工业使用的风扇，风扇在高速旋转中产生的流体阻力是最大的能源消耗，而实际的能源利用率非常的低。

通过风扇的吸气或排气来产生压力的设备，很难再产生更高的压力，所以有必要对风扇进行改进。

发明内容

传统扇叶在高速转动中迎风面和背风面直接承受全部的流体压力，所以必然要消耗相应的能耗来克服流体阻力，因此，扇叶在高速转动中产生的流体阻力几乎是影响动力装置的最大能源消耗，而实际的能源利用率非常的低。

针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是：

通过压力差把迎风面和背风面不同的流体压力，改变为同一方向的流体压力，使迎风面的高压力向背风面的低压力转移压力差而产生推动力；在扇叶背风面设有开放的凹凸形通道或封闭的流体通道而形成高速流体层，流体从风扇迎风面的宽度及背风面的长度方向形成高速流体层经过，在长宽方向因流速不同，而产生压力差推动力。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种风扇，包括转轴和多个设置于转轴上的扇叶，所述扇叶包括壳体，所述扇叶壳体在迎风面上沿叶根至叶尖的长度方向设有多个开放的通道，所述通道为凹形通道和/或凸形通道，所述凹形通道于壳体表面向下凹陷，所述凸形通道于壳体表面向上凸起，使流体经过桨叶迎风面长度和背风面宽度方向之间因流速不同而产生压力差。

一种风扇，包括转轴和多个设置于转轴上的扇叶，所述扇叶包括壳体，所述在扇叶背风面壳体上沿叶根至叶尖的长度方向设有多个开放的通道，所述通道为凹形通道和/或凸形通道，所述凹形通道于壳体表面向下凹陷，所述凸形通道于壳体表面向上凸起，所述扇叶的迎风面和背风面之间通过多个通气口相通。

本发明的有益效果在于：

传统风扇流体从的迎风面和背风面的宽度方向经过；而本发明通过压力差把迎风面和背风面不同的流体压力，改变为同一方向的流体压力，使迎风面的高压力向背风面的低压力转移压力差而产生推动力；扇叶背风面设有开放的凹凸形通道或封闭的流体通道而形成高速流体层，使流体从背风面长度及迎风面宽度方向经过，因此流体从风扇长宽方向经过路径不同、流速不同而产生更大的压力差推动力。

附图说明

图1为本发明实施例的风扇结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖面视图；

图3为图1中另一A-A向的剖面视图；

图4为图1中B-B向的剖面视图；

图5为本发明另一实施例的风扇结构示意图。

标号说明：

1、风扇；2、转轴；3、扇叶；301、迎风面；302、背风面；

303、高速流体层；4、通气口；5、凹形通道；501、开口；6、凸形通道；

7、流体通道；8、通气管；9、第一通气口；10、第二通气口；

11、扰流装置；12、排气口；13、扰流面。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过压力差把迎风面和背风面不同的流体压力，改变为同一方向的流体压力，使迎风面的高压力向背风面的低压力转移压力差而产生推动力；在扇叶背风面设有开放的凹凸形通道或封闭的流体通道而形成高速流体层，使流体从背风面长度形成高速流体层及迎风面宽度方向经过因流速不同而产生压力差。

本发明采用的技术方案为：一种风扇，包括转轴和多个设置于转轴上的扇叶，所述扇叶包括壳体，所述扇叶壳体在迎风面上沿叶根至叶尖的长度方向设有多个开放的通道，所述通道为凹形通道和/或凸形通道，所述凹形通道于壳体表面向下凹陷，所述凸形通道于壳体表面向上凸起，使流体经过桨叶迎风面长度和背风面宽度方向之间因流速不同而产生压力差。

其中，所述凹形通道的开口的面积小于所述凹形通道的凹陷在壳体底面的面积。

其中，所述凹形通道的开口与壳体的表面相平。

其中，还包括凹凸于表面的扰流面来延长流体通过的路径，所述扰流面设置于所述凸形通道或凹形通道内。

其中，所述凸形通道或凹形通道为弧形通道来延长更多流体通过的路径，

其中，所述弧形通道的弧度与扇叶的边缘弧形状相同。

本发明采用的另一技术方案为：一种风扇，包括转轴和多个设置于转轴上的扇叶，所述扇叶包括壳体，所述在扇叶背风面壳体上沿叶根至叶尖的长度方向设有多个开放的通道，所述通道为凹形通道和/或凸形通道，所述凹形通道于壳体表面向下凹陷，所述凸形通道于壳体表面向上凸起，所述扇叶的迎风面和背风面之间通过多个通气口相通。

其中，所述扇叶壳体在迎风面和背风面之间的:前部、中部、后部、或所需的局部或整体通过多个通气口相连通。

其中，所述凸形通道或凹形通道与扇叶的壳体形成封闭的流体空间，所述扇叶的尾部设有排气口，所述扇叶的背风面设有多个第一通气口，所述排气口和第一通气口分别与所述封闭的流体空间相通；所述扇叶的迎风面和背风面之间通过多个通气管相通和/或所述扇叶的迎风面上设有多个第二通气口且通过第二通气口与所述封闭的流体空间相通。

其中，还包括多个通气口和/或多个通气管，所述扇叶的迎风面和背风面之间通过多个通气管相通，所述第一通气口的进气面积大于第二通气口和通气管的进气面积。

请参照图1-3，本发明的实施例一为：

一种风扇1通过转轴2相连接，风扇由多个扇叶3构成，在各扇叶的背风面302上设有多个凹形通道5，凹形通道凹入背风面壳体的表面下，即凹形通道是陷入背风面壳体的表面内，多个均布的凹形通道5在整个扇叶壳体从叶根到叶尖的长度方向上设置，使背风面的流体从多个均布的凹形通道经过，由此使流体从扇叶背风面上的叶根到叶根尖的整个长度方向上通过。

传统风扇的流体从各扇叶的背风面及迎风面的宽度方向经过；而本发明与传统风扇相同的是：流体从迎风面宽度方向经过；不同的是：流体从背风面的长度方向经过。

而本发明在扇叶3的背风面上设有多个均布的凹形通道5，使流体从扇叶背风面的多个均布的凹形通道5经过，从而使流体从扇叶背风面的叶根到叶尖的整个长度方向上经过，因为扇叶通常在长宽方向之间的距离差多倍，因此使流体通过扇叶的长宽方向的路径不同、流速不同而产生压力差。

优选凹形通道5为上小下大的形状，即开口处小、而其内部大，并凹入背风面壳体表面内，凹形通道从叶根到叶尖的整个长度方向上经过，使凹形通道开口形成长条形状与迎风面壳体表面相平，其作用使流体顺利从凹形通道上部较窄的开口501进入其内较大的空间并能顺利从中通过。

风扇工作时，转轴2带动扇叶3高速旋转，当流体从扇叶迎风面宽度方向经过而绕到背风面时，由于背风面在长度方向从叶根到叶尖均布多个凹形通道5，使流体沿多个凹形通道5内通过，从而使流体从背风面的长度方向经过。

因为风扇高速旋转产生极强的离心力，把风扇的流体瞬间从内向外方向高速抛出，而凹形通道与离心力产生极强牵引力的流体运动方向一致，因此在离心力的作用下很容易使流体从多个凹形通道5内通过，由于多个凹形通道5的长条形状的开口与背风面壳体表面相通，由此使流体从多个凹形通道经过，也就从背风面壳体的整个表面的长度方向经过，因此，在背风面壳体表面形成高速流体层303。

在离心力的作用下因凹形通道5的形状为上小下大很容易使流体从中经过，因此、流体通过扇叶背风面的整个长度方向经过，比从迎风面的宽度方向经过更长的路径，产生更快的流速，从而在整个背风面因均布的多个凹形通道5形成高速流体层303。

因此，流体从风扇背风面长度方向经过的路径与从迎风面宽度方向经过的路径之间，因路径不同，流速不同而产生压力差，于是迎风面的低流速产生的高压力必然向背风面高流速产生的低压力转移压力差，而迎风面和背风面之间流体经过的路径相差多大，流速相差过大，产生的压力差就有多大，而压力差就是推动力，从而使风扇在压力差推动下更快的转动。

凹形通道与离心力产生极强牵引力的流体运动方向一致，在离心力产生极强牵引力的作用下，使流体更容易通过均布的多个凹形通道从叶尖处向外高速抛出，由此在整个背风面上形成高速流体层303产生的高流速且低压力，与迎风面从宽度方向经过产生的低流速且高压力之间，因路径不同、流速不同，而产生从前向后方向的更大的压力差的推动力来源。

进一步地，去掉凹形通道5；在整个背风面壳体表面上面，从叶根到叶根尖距离的长度方向设置多个均布的凸形通道6,使流体从背风面壳体的整个表面的长度方向经过，而形成高速流体层303产生的高流速且低压力，与迎风面从宽度方向经过产生的低流速且高压力之间，因路径不同、流速不同而产生更大的压力差。

进一步地，在背风面壳体从叶根到叶根尖的长度方向上设置多个凸形通道6和/或凹形通道5；未画图、这是本领域常见技术，从而在整个迎风面的壳体上形成高速流体层303。

进一步地，优选在凸形通道6和凹形通道5内设有凹凸于表面的扰流面13；进而优选在凸形通道6和凹形通道5内的底部表面，设有凹凸于表面的扰流面13来延长更多流体通过的路径，使迎风面与背风面之间流速不同而产生更大的压力差推动力。

进一步地，优选凸形通道6和凹形通道5为弧形通道，因为在背风面壳体从叶根到叶根尖的长度方向上形成的弧形通道，如图1的上部所示的一种结构：多个弧形在长度方向构成的弧形通道，可以延长更多流体通过的路径。

如图1的下部所示的另一种结构：一个弧形在长度方向构成的弧形通道，其弧形通道与扇叶边缘的形状相同，尤其针对较宽叶面的扇叶，其多个均布背风面上很大弧形的弧形通道与扇叶边缘的形状相同，可以延长更多流体通过的路径，由此使迎风面与背风面之间产生更大的压力差推动力。

通过的吸气或排气来产生压力的传统设备，很难再产生更高的压力，其原因是传统风扇的流体从各扇叶的迎风面和背风面的宽度方向经过，而传统风扇没有本发明所述扇叶在迎风面和背风面的长宽方向之间，因流体经过的路径不同，流速不同而产生的压力差推动力。

所以本发明在不增加额外动力的前提下，通过压力差使各种压力设备产生的压力和推动力显著提高，由此产生比传统风扇更大的推动力。

而传统家用风扇在较慢风速时人体没感觉，而较快风速吹向人体又感觉难受，且较快风速对身体也不好。

本发明通过风扇迎风面和背风面流速不同而产生压力差，使风扇周围的高压力向低压力转移压力差，而使得周围的空气在压力差的作用下产生更大范围的流动，不同于传统风扇的高风速吹向人体又感觉难受，而压力差产生的空气流动尤其适合人体的皮肤感应，因人的皮肤对压力差产生的气压变化很敏感，因此，通过压力差产生的空气流动，从而达到很好的消暑降温的效果。

请参照图1-3，本发明的实施例二为：

与实施例一不同之处在于，在各扇叶3的迎风面301和背风面302之间通过均布的多个通气口4相通。

传统风扇产生的流体阻力是最大的能源消耗，而实际的能源利用率很低；而人们面对风扇如此低的能源利用率，迄今为止，还没有一种有效的解决办法。

在本实施例中从减少流体阻力中节约了能源，换句话说节约多少能源，就获得多少的压力差推动力。

具体的，扇叶3壳体在迎风面301和背风面302之间通过多个均布的通气口4相连通，由于迎风面是压力面，承受大部分的流体压力，而背风面是吸力面承受的流体压力不多，因此，流体从迎风面壳体的宽度方向经过产生的低流速且高压力的流体，与流体从背风面从长度方向经过的高速流体层303产生的高流速且低压力之间，因路径不同、流速不同而产生多倍的压力差；而迎风面产生的高压力的流体在压力差的作用下，必然通过均布的多个通气口4向背风面的高速流体层303转移其承受的大部分的流体压力，于是使扇叶的流体阻力减少。

而迎风面通过均布的多个通气口4向背风面转移多少压力差，就使压力面的迎风面上自身承受的流体压力减少多少，而多倍压力差很容易使迎风面的部分、大部分、甚至更多的流体压力、必然通过均布的多个通气口4向背风面转移压力差，使背风面承受的流体压力显著的减少，从而使风扇的流体阻力显著减少。

进一步地，所述扇叶壳体在迎风面和背风面之间的:前部、中部、后部、或所需的局部或整体通过多个通气口相连通。

传统风扇通过吸气或排气来产生压力的设备，流体阻力是最大的能源消耗，因此实际能源利用率非常低，而仅依靠吸气或排气也很难产生更高的压力。

而本发明风扇压力面的迎风面承受的大部分高压力的流体阻力，在压力差的作用下通过多个均布的通气口4向背风面低压力转移压力差，显而易见，迎风面通过多个均布的通气口4向背风面转移多少流体压力，就减少多少流体阻力，因此、本发明是通过减少流体阻力来产生更大的推动力。

传统风扇的最大的能源消耗是流体阻力。因此，本发明在不增加额外动力的前提下、产生比传统风扇更大的推动力，使各种压力设备的推动力显著提高。

请参照图1-4，本发明的实施例三为：

与实施例一、二不同之处在于：上述扇叶的凹形通道5和凸形通道6为开放式的通道；而本实施例为封闭式的流体通道。

在风扇的各扇叶3内部设有流体通道7；所述流体通道7与扇叶背风面302均布的多个第一通气口9相通，流体通道与扇叶壳体的最远端，即扇叶壳体后部端面的尾部的排气口12相通，把从扇叶长度方向经过流体通道7内的流体从排气口12向外部排出；在流体通道7内设有延长流体通过路径的扰流装置11；迎风面301和背风面302之间通过均布的多个通气管8相通和/或迎风面多个第二通气口10与扇叶内部的流体通道7相通。

第一通气口9的进气面积大于第二通气口10和通气管8的进气面积，甚至大于很多。

本发明的扰流装置11为：凹凸于表面的扰流面13、螺旋扰流面或螺旋扰流条，来延长流体从流体通道7通过的路径。

进一步地，优选扰流装置11为凹凸于表面的扰流面设在流体通道7内,或流体通道内的四周内壁形成螺旋扰流面，扰流装置11使流体通道7内流体的流速快于扇叶3的背风面302上经过的流速，而更多的快于迎风面301上经过的流速。

进一步地，优选扰流装置11为条形的、外表面为螺旋形的多个螺旋扰流条均布在桨叶长度方向的流体通道内，使流体围绕其周围一圈又一圈的经过，因为螺旋形的特殊形状，至少可以延长比原来10多倍流体通过的路径。

由于扇叶3的流体通道7内设有扰流装置11来延长10多倍流体通过的路径，使流体通道内的流速加快，而扇叶高速转动产生极大离心力，把经过风扇周围的流体瞬间从风扇内向外方向高速抛出，而流体通道7与离心力产生极强牵引力的流体运动方向一致，因此在离心力产生极强牵引力的作用下，使流体瞬间经过设有扰流装置11的流体通道7从尾部的排气口12向外部把流体高速排出。

而排气口12设在扇叶的叶尖在位于旋转方向的相反一侧，因此多个扇叶同时、同方向、在扇叶的叶尖在位于旋转方向的相反一侧的排气口，排出更快于风扇速度的高速流体，从而产生一定的推动力来驱动扇叶更快的转动。

因为流体通道7与离心力产生极强牵引力的流体运动方向一致，在离心力产生极强牵引力的作用下，把背风面302的多个第一通气口9附近的流体高速的吸入流体通道内，使背风面302的各第一通气口9附近的流体、进而整个背风面上和流体通道7内的流体形成两层相通的、流速大致相同的高速流体层303，背风面302高速流体层303产生的高流速与迎风面301的低流速之间，产生10多倍的压力差，而10多倍的压力差使迎风面301低流速产生大部分的高压力，必然通过均布的多个第二通气口10和/或通气管8向背风面的高速流体层303转移压力差，从而形成从迎风面向背风面方向的压力差推动力，驱动风扇更快的转动。

因此，本发明在不增加额外动力前提下，通过减少流体阻力使扇叶的推动力显著提高。

扇叶在高速转动中迎风面和背风面直接承受全部的压力，所以必然要消耗相应的能耗来克服流体阻力，因此，扇叶在高速转动中产生的流体阻力几乎是影响动力装置的最大能源消耗。

因此，合理设计迎风面上多个通气管8以及第二通气口10与背风面的高速流体层303相通的关系，使迎风面的大部分流体压力很容易通过通气管和/或第二通气口，向背风面的高速流体层转移更多的流体压力，从而使迎风面上大部分的流体阻力向背风面转移，而显著的减少迎风面的流体阻力。

进而，合理设计背风面的第一通气口9与流体通道7和排气口12之间的关系，进而形成高速流体层303的关系；进而充分利用好迎风面上承受的高压力必然向背风面的低压力转移压力差的关系；从而使迎风面和背风面上的流体压力显著的减少，进而使风扇产生的流体阻力显著的减少。

本发明通过压力差把迎风面和背风面不同的流体压力，改变为同一方向的流体压力，使迎风面的高压力向背风面的低压力转移压力差而产生推动力；换句话说，本发明从减少流体阻力中获得更大的推动力来源。

迎风面上产生的高压力必然向背风面的低压力转移压力差，这是自然规律。

而流体经过背风面与迎风面之间的路径相差越大、产生的压力差越大，节能效果就越大。

本发明的实施例四为：

请参照图1-5，与上实施例1-3不同之处在于：本实施例为转轴2连接的一级或多级风扇；在至少一级风扇的扇叶背风面设有高速流体层303，使至少一级风扇在迎风面和背风面之间因流速不同而产生多倍的压力差，然后至少一级风扇经过逐级累加后，共同产生更大推动力。

优选扇叶的背风面在宽度方向分为左右两侧面，在旋转方向的同一侧面的叶面宽度的1/2或1/3左右区域，设有高速流体层303，尤其使叶面较宽的扇叶在左右两侧面之间因流速不同产生压力差，使扇叶旋转方向相反一侧面产生的高压力，向旋转方向相同一侧面产生的低压力转移压力差而产生更大的推动力。

进一步地，在扇叶背风面壳体的后半部至叶尖区域上设有高速流体层303和/或扇叶转动方向同一侧面的区域上设有高速流体层303，与迎风面之间产生压力差推动力。

进一步地，上述实施例1-4中，在所述扇叶背风面壳体的前部、中部、后部、侧部、或所需的局部或整体，设有所述的高速流体层303与迎风面之间产生压力差推动力。

综上所述，本发明提供的风扇具有从减少流体阻力中获得更大压力差推动力和能源利用率高的优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种风扇，包括转轴和多个设置于转轴上的扇叶，所述扇叶包括壳体，其特征在于:所述扇叶壳体在迎风面上沿叶根至叶尖的长度方向设有多个开放的通道，所述通道为凹形通道和/或凸形通道，所述凹形通道于壳体表面向下凹陷，所述凸形通道于壳体表面向上凸起，使流体经过桨叶迎风面长度和背风面宽度方向之间因流速不同而产生压力差。

2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于：所述凹形通道的开口的面积小于所述凹形通道的凹陷在壳体底面的面积。

3.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于：所述凹形通道的开口与壳体的表面相平。

4.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于：还包括凹凸于表面的扰流面来延长流体通过的路径，所述扰流面设置于所述凸形通道或凹形通道内。

5.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于：所述凸形通道或凹形通道为弧形通道来延长更多流体通过的路径。

6.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于：所述弧形通道的弧度与扇叶的边缘弧形状相同。

7.一种风扇，包括转轴和多个设置于转轴上的扇叶，所述扇叶包括壳体，其特征在于:所述在扇叶背风面壳体上沿叶根至叶尖的长度方向设有多个开放的通道，所述通道为凹形通道和/或凸形通道，所述凹形通道于壳体表面向下凹陷，所述凸形通道于壳体表面向上凸起，所述扇叶的迎风面和背风面之间通过多个通气口相通。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的风扇，其特征在于:所述凸形通道或凹形通道与扇叶的壳体形成封闭的流体空间，所述扇叶的尾部设有排气口，所述扇叶的背风面设有多个第一通气口，所述排气口和第一通气口分别与所述封闭的流体空间相通；所述扇叶的迎风面和背风面之间通过多个通气管相通和/或所述扇叶的迎风面上设有多个第二通气口且通过第二通气口与所述封闭的流体空间相通。

9.根据权利要求8所述的风扇，其特征在于:还包括多个通气口和/或多个通气管，所述扇叶的迎风面和背风面之间通过多个通气管相通。

10.根据权利要求9所述的风扇，其特征在于:所述第一通气口的进气面积大于第二通气口和通气管的进气面积。