CN108431426A - 轴流式风扇鼓风机 - Google Patents

Abstract

一种鼓风机，包括动力供应单元，其经由联接到多个风扇级的输入轴驱动地联接到包括该多个风扇级的风扇组件。每个风扇级包括壳体、多个静叶和包括从轮毂径向延伸的叶片的风扇。该多个风扇级不相同，并且包括具有不同特性(诸如轮毂直径、叶片长度、轴向叶片宽度、叶片扭转和/或叶片定向)的风扇。例如，风扇轮毂的直径可随着向下游方向移动而增加。另外，风扇组件可以是独立的单元或附件，其具有从风扇组件突出的输入轴，该输入轴被配置为联接到用于操作风扇组件的通用动力供应单元。

Description

轴流式风扇鼓风机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月12日提交的申请号为62/174,561的共同未决的美国临时专利的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及轴流式风扇鼓风机，以及更具体地涉及具有多个风扇级的轴流式风扇鼓风机。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种鼓风机，其包括支撑马达的主壳体，联接到主壳体并且可操作地联接到马达的风扇组件。风扇组件包括第一风扇级和第二风扇级，第一风扇级包括具有第一多个静叶(stationary vane)的第一壳体部分和具有从第一轮毂径向向外延伸的第一多个叶片(blade)的第一风扇，第二风扇级联接到第一风扇级并且包括具有第二多个静叶的第二壳体部分和具有从第二轮毂径向向外延伸的第二多个叶片的第二风扇。第二风扇级与第一风扇级不同。鼓风机还包括至少部分地限定在主壳体内的空气入口和由联接到风扇组件的锥形空气出口限定的空气出口。

在另一方面，本发明提供一种鼓风机附件，其包括可操作地联接到风扇组件的可旋转输入轴。风扇组件包括第一风扇级和第二风扇级，第一风扇级包括具有第一多个静叶的壳体部分和具有从第一轮毂径向向外延伸的第一多个叶片的第一风扇，第二风扇级联接到第一风扇级并且包括具有第二多个静叶的壳体部分和具有从第二轮毂径向向外延伸的第二多个叶片的第二风扇。第二风扇级与第一风扇级不同。鼓风机附件还包括由联接到风扇组件的锥形空气出口限定的空气出口。

在另一方面，本发明提供一种鼓风机，其包括支撑马达并至少部分地限定空气入口的主壳体，以及从空气入口下游联接到主壳体并且可操作地联接到马达的风扇组件。风扇组件包括第一风扇级、第二风扇级和第三风扇级，第一风扇级包括联接到主壳体并具有第一多个静叶的第一壳体部分和具有从第一轮毂径向向外延伸的第一多个叶片的第一风扇，第二风扇级联接到第一风扇级并且包括具有第二多个静叶的第二壳体部分和具有从第二轮毂径向向外延伸的第二多个叶片的第二风扇，第三风扇级联接到第二风扇级并且包括具有第三多个静叶的第三壳体部分和具有从第三轮毂径向向外延伸的第三多个叶片的第三风扇。第一风扇、第二风扇和第三风扇均不相同。鼓风机还包括设置在风扇组件下游的锥形空气出口。

通过参考以下详细描述和附图，本发明的其它特征和方面将变得显而易见。

附图说明

图1是轴流式风扇鼓风机的透视图。

图2是图1所示的轴流式风扇鼓风机的鼓风机风扇组件的透视图。

图3是图1所示的轴流式鼓风机的分解视图。

图4是图2所示的鼓风机风扇组件的侧视图，其中外部壳体部分被移除。

图5是图2所示的风扇组件的多个风扇的透视图。

图6是鼓风机风扇组件的壳体的透视图。

图7是图1所示的轴流式风扇鼓风机的横截面视图。

图8是另一个鼓风机风扇组件的分解视图。

图9是图8所示的鼓风机风扇组件的入口壳体的透视图。

图10是另一个轴流式风扇鼓风机的透视图。

图11是图10所示的轴流式风扇鼓风机的分解视图。

图12是鼓风机风扇组件的侧视图，其中外部壳体部分被移除。

图13是根据本发明的一种结构的、图12所示的鼓风机风扇组件的多个风扇的透视图。

图14是鼓风机风扇组件的壳体的透视图。

图15是图10所示的轴流式风扇鼓风机的横截面视图。

图16是根据本发明另一实施例的鼓风机风扇组件的分解视图。

图17是图16所示的鼓风机风扇组件的入口壳体的透视图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用上并不限于在以下描述中阐述或在以下附图中示出的部件的结构和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解的是，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而并不应当被认为是限制性的。

图1示出根据本发明的一种结构的轴流式风扇鼓风机10。轴流式风扇鼓风机10包括动力单元组件20，其可操作地联接到包括多个风扇级54的鼓风机风扇组件50。在所示的实施例中，鼓风机风扇组件50包括四个风扇级54。但是，在其它实施例中，鼓风机风扇组件50可包括两个或更多个风扇级54。如在下面将更详细地描述的那样，轴流式风扇鼓风机10被配置为使用风扇级54来产生定向气流，其中每个级54具有包括特定特性的风扇100。

继续参考图1，动力单元组件20包括支撑在具有空气入口28和手柄32的主壳体24内的马达(未示出)。手柄32包括抓持部36，抓持部36具有可操作地联接到马达的触发器40。马达可以是电动(AC或DC)马达或气动马达，其包括联接到鼓风机风扇组件50的输入轴52的可旋转输出轴。

图2和图3示出鼓风机风扇组件50，其联接(或任选地可拆卸地联接)到动力单元组件20并且包括多个风扇级54、空气引导组件58和定向空气出口62。在所示的实施例中，风扇级54联接到动力单元组件20，并且空气引导组件58设置在风扇级54和定向空气出口62之间并且联接到风扇级54和定向空气出口62。

定向空气出口62包括联接到空气引导组件58的第一端部66和相对于第一端部66优选地成锥形的第二端部70。定向空气出口62经由设置在定向空气出口62的第一端部66上的至少一个联接构件74可拆卸地联接到空气引导组件58。在这种结构中，联接构件74被示出为卡口联接件(bayonet coupling)，其具有位于定向空气出口62上的大体L形的槽74a以及位于空气引导组件58上被配置成适配在L形槽74a中的突起部。然而，已经预期的是，其它联接特征也是可用的。

空气引导组件58包括围绕导锥82(图3和图4)周向设置的大体锥形的壳体78，其中锥形壳体78和导锥82的每个都例如通过一组紧固件90联接到包括相邻的风扇级54的壳体112。锥形壳体78从导锥82径向间隔开以形成从多个风扇级54延伸到定向空气出口62的气流通道。通常而言，空气引导组件58被配置成有助于在定向空气出口62处产生高速的、大体上层流的气流。

参考图3-图6，每个风扇级54包括风扇100，其具有轮毂104和联接到轮毂104的多个叶片108。每个叶片108限定从一起协作以限定环形流动区域的每个轮毂104的中心测得的内径d和外径D。相邻级54的轮毂104彼此固定地附接并且联接到马达，以使得马达的操作转动轮毂104和叶片108。在所示的结构中，每个级54的叶片108的外径D相等(加或减10％)，而每个级54的内径d在鼓风机流动的方向上增加。因此，当装置作为鼓风机操作时，环形流动面积沿流动方向减小。

每个风扇级包括壳体112，其中每个壳体112具有大体上相同的外径(图2和图3)。通过使用任何合适的附接装置，壳体112被彼此联接。如图6中所示，每个壳体112包括一组静导叶116，其形成为壳体112的一部分或附接到壳体112。导叶116被布置成接收来自上游旋转叶片108的空气流并将空气重新定向以使其流向下一排旋转的叶片108。备选地，风扇级壳体112可被形成为延伸多个级54的整个长度的两件式壳体。

继续参考图4，鼓风机风扇组件50的输入轴52延伸穿过最靠近动力单元组件20的风扇100或轮毂104，并固定地联接到最靠近动力单元组件20的风扇100或轮毂104。每个风扇100也通过一组紧固件联接到相邻的风扇100，从而将风扇100相对于彼此可旋转地固定。由此，每个风扇100将在输入轴52旋转时以相同的速度旋转。在其它结构中，输入轴52可仅部分地延伸通过风扇100，或者可连接到除了最靠近动力单元组件20的风扇100之外的一个风扇100，或连接到多个风扇100。

参考图4和图5，每个风扇100具有变化的特性。在所示的实施例中，每个风扇100包括具有不同直径的轮毂104，其中每个风扇的轮毂直径沿鼓风机流动的方向增加。此外，每个风扇100的叶片108的长度随着轮毂直径的增加而成比例地减小，以保持各个级54的叶片108具有相似的外径D。此外，每个风扇100上的叶片108的数量沿着鼓风机流动的方向增加，同时用于不同的级54的叶片的扭转量、轴向宽度、节距和定向也改变。应当指出的是，虽然示出了对应于相对位置的风扇100的变化特性的具体示例，但是其它结构也是可能的，并且其它风扇特性也可以改变。

在操作中，使用者致动触发器40以操作马达来使得输出轴旋转，输出轴又使得鼓风机风扇组件50的输入轴52旋转，从而导致每个风扇100的旋转。如图7中的流线所示，风扇的旋转导致通过主壳体24中的入口28吸入空气，并且引导空气通过每个风扇级54以增加空气压力。空气然后进入空气引导组件58，空气引导组件58用作会聚喷嘴，以当空气通过在锥形壳体78和导锥82之间的流动而朝向定向空气出口62移动时，将空气压力转换成更高的速度。最后，空气流动通过定向空气出口62，以高速及大体层流离开。

在图8中所示的鼓风机组件250的替代实施例中，鼓风机风扇组件包括邻近于入口壳体256设置的三个风扇级254，其中每个风扇级254包括风扇级壳体312，其具有一组静导叶316和可旋转地联接到壳体316的风扇300。鼓风机组件250以及因此每个风扇级254具有与上面参考图1-图7所述的那些基本类似的特性。然而，在这种结构中，鼓风机风扇250的入口壳体256包括一组静导叶258，其从中心轮毂262径向向外延伸并且位于第一旋转风扇300的上游(图9)。入口壳体256在一端部上联接到多个风扇级254，以及在另一端部上联接到动力单元组件20或其它气流产生源。

图10示出根据本发明另一实施例的轴流式风扇鼓风机410。轴流式风扇鼓风机410包括动力单元组件420，其可操作地联接到包括多个风扇级454的鼓风机风扇组件450。在该实施例中，鼓风机风扇组件450包括四个风扇级454。如将在下面更详细地描述的那样，轴流式风扇鼓风机410被配置成使用风扇级454产生定向气流，其中每个级454具有包括特定特性的风扇500。

继续参考图10，动力单元组件420包括支撑在具有空气入口428的主壳体424内的马达422，手柄432和燃料箱426。手柄432包括抓持部436，其具有可操作地联接到马达的触发器440。所示的马达422是气动马达，并且包括可旋转的输出轴，其联接到鼓风机风扇组件450的输入轴452。然而，在其它实施例中，马达422可以是电动马达(AC或DC)。

图11示出鼓风机风扇组件450，其联接(或任选地可拆卸地联接)到动力单元组件420并且包括多个风扇级454、空气引导组件458和定向空气出口462。在所示的实施例中，风扇级454联接到动力单元组件420，并且空气引导组件458设置在风扇级454和定向空气出口462之间并且联接到风扇级454和定向空气出口462。

定向空气出口462包括联接到空气引导组件458的第一端部466和相对于第一端部466优选地成锥形的第二端部470。定向空气出口462经由设置在定向空气出口462的第一端部466上的至少一个联接构件474可拆卸地联接到空气引导组件458。在这种结构中，联接构件474被示出为卡口联接件，其具有位于定向空气出口462上的大体L形的槽474a以及位于空气引导组件458上被配置成适配在L形槽474a中的突起部。然而，已经预期的是，其它联接特征也是可用的。

空气引导组件458包括围绕导锥482周向设置的大体锥形壳体478(图11)，其中每个锥形壳体478和导锥482例如通过一组紧固件490被联接到包括相邻风扇级454的壳体512。锥形壳体478从导锥482径向间隔开以形成从多个风扇级454延伸到定向空气出口462的气流通道。通常而言，空气引导组件458被配置成有助于在定向空气出口462处产生高速的、大体上层流的气流。

参考图11-图14，每个风扇级454包括风扇500，其具有轮毂504和联接到轮毂504的多个叶片508。每个叶片508限定从一起协作以限定环形流动区域的每个轮毂504的中心测得的内径d和外径D。相邻级454的轮毂504彼此固定地附接并且联接到马达，以使得马达的操作转动轮毂504和叶片508。在所示的结构中，每个级454的叶片508的外径D相等(加或减10％)，而每个级454的内径d在鼓风机流动的方向上增加。因此，当装置作为鼓风机操作时，环形流动面积沿流动方向减小。

每个风扇级包括壳体512，其中每个壳体512具有大体上相同的外径(图11)。通过使用任何合适的附接装置，壳体512被彼此联接。如图14中所示，每个壳体512包括一组静导叶516，其形成为壳体512的一部分或附接到壳体512。导叶516被布置成接收来自上游旋转叶片508的空气流并将空气重新定向以使其流向下一排旋转的叶片508。备选地，风扇级壳体512可被形成为延伸多个级54的整个长度的两件式壳体。

继续参考图12，鼓风机风扇组件450的输入轴452延伸穿过最靠近动力单元组件420的风扇500或轮毂504，并固定地联接到最靠近动力单元组件420的风扇500或轮毂504。每个风扇500也通过一组紧固件联接到相邻的风扇500，从而将风扇500相对于彼此可旋转地固定。因此，每个风扇500将在输入轴452旋转时以相同的速度旋转。在其它结构中，输入轴452可仅部分地延伸通过风扇500，或者可连接到除了最靠近动力单元组件420的风扇500之外的一个风扇100，或连接到多个风扇500。

参考图12和图13，每个风扇500具有变化的特性。在所示的实施例中，每个风扇500包括具有不同直径的轮毂504，其中每个风扇的轮毂直径沿鼓风机流动的方向增加。此外，每个风扇500的叶片508的长度随着轮毂直径的增加而成比例地减小，以保持各个级454的叶片508具有相似的外径D。此外，每个风扇500上的叶片508的数量沿着鼓风机流动的方向增加，同时用于不同的级454的叶片的扭转量、轴向宽度、节距和定向也改变。在一个具体示例中，叶片508的轴向宽度可沿着鼓风机流动的方向减小，并且叶片扭转可在鼓风机流动的方向上增加。应当指出的是，虽然示出了对应于相对位置的风扇500的变化特性的具体示例，但是其它结构也是可能的，并且其它风扇特性也可以改变。

在操作中，使用者启动马达422(例如，使用拉动启动线，电子启动器等)并且致动触发器440以操作马达422从而使得输出轴旋转，输出轴又使得鼓风机风扇组件450的输入轴452旋转，从而导致每个风扇500的旋转。如图15中的流线所示，风扇的旋转导致通过主壳体424中的入口428吸入空气，并且引导空气通过每个风扇级454以增加空气压力。空气然后进入空气引导组件458，空气引导组件458用作会聚喷嘴，以当空气通过在锥形壳体478和导锥482之间的流动而朝向定向空气出口462移动时，将空气压力转换成更高的速度。最后，空气流动通过定向空气出口462，以高速及大体层流离开。

在图16中所示的鼓风机风扇组件650的替代实施例中，鼓风机风扇组件被构造为鼓风机风扇附件。也就是说，鼓风机风扇组件650是被构造成适于附接到通用的动力源或马达的独立组件。鼓风机风扇组件650包括邻近于入口壳体656设置的三个风扇级654，其中输入轴660从入口壳体656突出。输入轴660包括在输入轴660的暴露端部上的联接构件664，其被构造成将鼓风机风扇组件650可操作地联接到动力源(例如，类似于先前描述的实施例中的马达422)。在相对的端部上，输入轴660可操作地联接到至少一个风扇级654。

每个风扇级654包括风扇级壳体612，其具有一组静导叶616和可旋转地联接到壳体616的风扇600。鼓风机组件650以及因此每个风扇级654具有与上面参照图1-图7和图10-图16所述的那些基本相似的特性。然而，在这种结构中，鼓风机风扇650的入口壳体656包括形成在位于第一旋转风扇600上游的入口壳体656上的空气入口658(图17)。入口壳体656在一端部上联接到多个风扇级654，以及在另一端部上联接到动力单元组件20或其它气流产生源。

鼓风机风扇组件50,250,450,650可用在鼓风机(例如，动力单元组件20)之外的其它应用中。例如，风扇级54,254,454,654可并入到HVAC或冷却系统、空气干燥系统、加湿器、泵、工业排气系统、医疗装置(例如，抽吸设备)、车间灰尘收集系统、喷砂器、喷枪、用于农业收割的空气卷轴、或商用谷物/种子撒布机等内。因此，风扇级54,254,454,654可被构造成产生吸力而不是定向气流。在这样的结构中，风扇级可操作以将空气沿与图7中所示的流线相反的方向引导(例如，用作真空/吸气)。设计的其它方面将基本上类似于上述那些。

如以上所述的那样，各种实施例中的每一个都包括多个风扇级，其中每个前进的级的叶片会有改变。具体地，当沿鼓风机流动的方向移动时，每个级的叶片的轴向宽度变窄。此外，每个叶片的扭转量在鼓风机流动方向上减小。最后，在每个级中的叶片的总数量在鼓风机流动的方向上增加。应当指出的是，在一些结构中，这些参数中的一些或全部对于两个相邻的排而言可以被保持相同。

本文相对于一个实施例描述和示出的任何特征同样适用于本文所描述的任何其它实施例，其并不应仅被限于描述该特征的那个实施例。

本发明的各种特征在所附权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种鼓风机，其包括：

马达；

支撑所述马达的主壳体；

联接到所述主壳体并且可操作地联接到所述马达的风扇组件，所述风扇组件包括：

第一风扇级，所述第一风扇级包括第一壳体部分和第一风扇，所述第一壳体部分具有第一多个静叶，所述第一风扇具有从第一轮毂径向向外延伸的第一多个叶片；

第二风扇级，所述第二风扇级联接到所述第一风扇级并且包括第二壳体部分和第二风扇，所述第二壳体部分具有第二多个静叶，所述第二风扇具有从第二轮毂径向向外延伸的第二多个叶片，所述第二风扇级与所述第一风扇级不同；

至少部分地限定在所述主壳体内的空气入口；以及

联接到所述风扇组件的锥形空气出口。

2.根据权利要求1所述的鼓风机，其中所述第一轮毂的直径小于所述第二轮毂的直径。

3.根据权利要求1所述的鼓风机，其中所述第一多个叶片中的每个叶片的长度大于所述第二多个叶片中的每个叶片的长度。

4.根据权利要求1所述的鼓风机，其中所述第一多个叶片包括第一数量的叶片，所述第二多个叶片包括不同于所述第一数量的第二数量的叶片。

5.根据权利要求1所述的鼓风机，其中所述第一风扇和所述第二风扇是不相同的。

6.根据权利要求1所述的鼓风机，其中所述第一风扇和所述第二风扇的每个叶片包括叶片长度、叶片宽度、叶片扭转和叶片节距，并且其中第一风扇和第二风扇上的以下一个或多个不同：叶片长度、叶片宽度、叶片扭转和叶片节距。

7.一种鼓风机附件，其包括：

可围绕轴线旋转的输入轴；

可操作地联接到所述输入轴的风扇组件，所述风扇组件包括：

第一风扇级，第一风扇级包括具有第一多个静叶的壳体部分和具有从第一轮毂径向向外延伸的第一多个叶片的第一风扇；

第二风扇级，所述第二风扇级联接到所述第一风扇级并且包括具有第二多个静叶的壳体部分和具有从第二轮毂径向向外延伸的第二多个叶片的第二风扇，所述第二风扇级与所述第一风扇级不同；

联接到所述风扇组件的锥形空气出口。

8.根据权利要求7所述的鼓风机附件，其中所述第一轮毂的直径小于所述第二轮毂的直径。

9.根据权利要求7所述的鼓风机附件，其中所述第一多个叶片中的每个叶片的长度大于所述第二多个叶片中的每个叶片的长度。

10.根据权利要求7所述的鼓风机附件，其中所述第一多个叶片包括第一数量的叶片，所述第二多个叶片包括不同于所述第一数量的第二数量的叶片。

11.根据权利要求7所述的鼓风机附件，其中所述第一风扇和所述第二风扇是不相同的。

12.根据权利要求7所述的鼓风机附件，其中所述第一风扇和所述第二风扇的每个叶片包括叶片长度、叶片宽度、叶片扭转和叶片节距，并且其中在第一风扇和第二风扇上的以下一个或多个不同：叶片长度、叶片宽度、叶片扭转和叶片节距。

13.一种鼓风机，其包括：

马达：

支撑所述马达并至少部分地限定空气入口的主壳体；

从空气入口下游联接到所述主壳体并且可操作地联接到所述马达的风扇组件，所述风扇组件包括：

第一风扇级，所述第一风扇级包括第一壳体部分和第一风扇，所述第一壳体部分联接到所述主壳体并具有第一多个静叶，所述第一风扇具有从第一轮毂径向向外延伸的第一多个叶片；

第二风扇级，所述第二风扇级联接到所述第一风扇级并且包括第二壳体部分和第二风扇，所述第二壳体部分具有第二多个静叶，所述第二风扇具有从第二轮毂径向向外延伸的第二多个叶片；

第三风扇级，所述第三风扇级联接到所述第二风扇级并且包括第三壳体部分和第三风扇，所述第三壳体部分具有第三多个静叶，所述第三风扇具有从第三轮毂径向向外延伸的第三多个叶片；

其中所述第一风扇、所述第二风扇和所述第三风扇均不相同；

设置在所述风扇组件下游的锥形空气出口。

14.根据权利要求13所述的鼓风机，其中所述第三轮毂的直径大于所述第二轮毂的直径和所述第一轮毂的直径。

15.根据权利要求14所述的鼓风机，其中所述第二轮毂的直径大于所述第一轮毂的直径。

16.根据权利要求13所述的鼓风机，其中所述第三多个叶片包括第三数量的叶片，所述第二多个叶片包括第二数量的叶片，并且所述第一多个叶片包括第一数量的叶片，并且第三数量的叶片大于所述第二数量的叶片和所述第一数量的叶片中的每一个。

17.根据权利要求16所述的鼓风机，其中所述第二数量的叶片大于所述第一数量的叶片。

18.根据权利要求13所述的鼓风机，其中所述第一壳体部分、所述第二壳体部分和所述第三壳体部分各自具有大体相同的直径。

19.根据权利要求13所述的鼓风机，其中所述第一多个叶片中的每个叶片的轴向宽度大于所述第二多个叶片和所述第三多个叶片中的每个叶片的轴向宽度。

20.根据权利要求13所述的鼓风机，其中所述第一多个叶片中的每一个具有与所述第二多个叶片和所述第三多个叶片不同的定向。