CN112539499A - 一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通风技术领域，且公开了一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，包括筒罩，所述筒罩的顶部设有风帽，所述风帽顶部的内壁固定连接有连杆，所述连杆延伸至筒罩的内腔中，所述连杆上转动套接有支杆，所述支杆远离连杆的一端固定连接在筒罩的内壁上，所述连杆的外部套接有套筒。本发明通过感应装置测量风帽的旋转速度，并将感应的电流经过调整输送至电磁铁中，利用电磁铁与轴向永磁铁产生的排斥力调整套筒的高度，使得套筒在风帽转速较大时，将风帽的旋转动能通过第二能量转换机构转化成锥形卷簧的弹性势能存储起来，同时降低风帽的转速，避免屋内在强制制冷或者制热的时室内的热量被大幅度排出。

Description

一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器

技术领域

本发明涉及通风技术领域，具体为一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器。

背景技术

无动力风机是利用自然界空气对流原理，将任何平行方向的空气流动，加速并转变为由下而上垂直的空气流动，达到提高室内通风换气效果。涡轮通风机是利用自然风力及室内外温差造成的空气热对流，推动涡轮旋转从而利用离心力和负压效应将室内不新鲜的热空气排出，弧形风叶是经过科学的计算的最佳结果，能严格保证工作状态下绝不会让遇水侵入。排风效率高，只要在不低于0.2公尺的微风或室内外温差超过0.5度，即可轻盈运转，有效的运作。

虽然无动力通风器能够达到转换屋内气体的作用，但是在冬夏两季，人们常常打开空调加速升高或者降低室内的温度，或者由于特殊的气候导致屋内外的温差过大，此时无动力风帽由于室内外温差的增大会加快旋转，而风帽的加速旋转又会促使空气流通，从而导致室内温度的大幅改变，而降低了空调的作用，影响室内人的生活质量；另外，在部分地域风力较小以致无缝、无动力风帽难以运转，因而降低了通风效果。

发明内容

针对背景技术中提出的现有无动力通风器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，具备自动调节转速的优点，解决了上述背景技术中提出的转速较大导致的室内温度降低较大以及风速较小导致的影响通风效果的问题。

本发明提供如下技术方案：一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，包括筒罩，所述筒罩的顶部设有风帽，所述风帽顶部的内壁固定连接有连杆，所述连杆延伸至筒罩的内腔中，所述连杆上转动套接有支杆，所述支杆远离连杆的一端固定连接在筒罩的内壁上，所述连杆的外部套接有套筒，所述连杆和套筒平键连接，所述套筒的外壁上分别设有主动齿轮和位于主动齿轮下方的压板，所述主动齿轮的中心轴为径向磁化的磁环，所述筒罩的内腔中设有位于主动齿轮两侧的第一能量转换机构和第二能量转换机构，所述第二能量转换机构和第一能量转换机构分别用于存储能量和释放能量，所述筒罩的内腔中设有用于测量风速的感应装置，所述感应装置电连接有电磁铁，所述套筒的底面上设有轴向永磁铁，所述电磁铁位于轴向永磁铁的正下方。

优选的，所述感应装置包括径向永磁体、感应线圈和电流调整器，所述径向永磁体固定安装在连杆上，所述感应线圈设置于筒罩的内壁上，所述感应线圈的线圈电性连接至电流调整器的输入端，所述电流调整器的输出端与电磁铁的输入端相连接。

优选的，所述第一能量转换机构包括固定架、从动杆、从动轮和传动轮，所述固定架固定在筒罩的内壁上，所述从动杆活动套接在固定架上，所述从动轮固定连接在从动杆的外壁上，所述传动轮固定安装在固定架的顶面，所述传动轮可分别与从动轮和主动齿轮相啮合。

优选的，所述传动轮包括轮叶、套轴和移动轴，所述轮叶固定在套轴的外壁上，所述套轴采用径向磁化的磁环制作且套轴与主动齿轮相互排斥，所述移动轴转动套接在套轴的内部，所述移动轴滑动连接在固定架上，所述移动轴和固定架的外壁上连接有复位弹簧。

优选的，所述第二能量转换机构与第一能量转换机构的结构相同，所述第二能量转换机构的下方设有单向棘轮组件，所述第一能量转换机构和第二能量转换机构之间连接有锥形卷簧，所述锥形卷簧为锥形卷簧。

优选的，所述第一能量转换机构的下方设置有棘齿轮和棘爪，所述棘爪的和第一能量转换机构之间连接有伸缩杆，所述压板与棘爪可接触。

优选的，所述棘齿轮呈环状，所述棘齿轮的内壁设有楔形卡块，所述从动杆上设有与楔形卡块相对应的楔形卡齿。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过感应装置测量风帽的旋转速度，并将感应的电流经过调整输送至电磁铁中，利用电磁铁与轴向永磁铁产生的排斥力调整套筒的高度，使得套筒在风帽转速较大时，将风帽的旋转动能通过第二能量转换机构转化成锥形卷簧的弹性势能存储起来，同时降低风帽的转速，避免屋内在强制制冷或者制热的时室内的热量被大幅度排出。

2、本发明通过在风帽转速超过正常范围时，将风帽的旋转动能通过第二能量转换机构转化成锥形卷簧的弹性势能，并在风帽的旋转速度降低至正常范围外时，通过第一能量转换机构将锥形卷簧的弹性势能转化成风帽的旋转动能，达到补偿风帽的转速的目的，提高该通风器的通风效果。

3、本发明通过使用可轴向收缩的锥形卷簧配合棘齿轮内壁上楔形卡块和从动杆外壁上楔形卡齿的相互卡接作用，使得锥形卷簧在旋转收缩至上限时，能够及时释放锥形卷簧的下端，防止锥形卷簧收缩超过其自身弹性范围之外导致损坏，达到保护锥形卷簧的目的，延长了锥形卷簧的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一能量转换机构的局部俯视结构示意图；

图3为本发明棘齿轮的结构示意图；

图4为本发明套筒俯视结构示意图。

图中：1、筒罩；2、风帽；3、连杆；4、支杆；5、感应装置；501、径向永磁体；502、感应线圈；503、电流调整器；6、电磁铁；7、轴向永磁铁；8、套筒；9、主动齿轮；10、压板；11、第一能量转换机构；1101、固定架；1102、从动杆；1103、从动轮；1104、传动轮；1040、轮叶；1041、套轴；1042、移动轴；1043、复位弹簧；12、第二能量转换机构；13、单向棘轮组件；14、锥形卷簧；15、棘齿轮；1501、楔形卡块；1502、楔形卡齿；16、棘爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，包括筒罩1，筒罩1的顶部设有风帽2，风帽2顶部的内壁固定连接有连杆3，连杆3延伸至筒罩1的内腔中，连杆3上转动套接有支杆4，支杆4远离连杆3的一端固定连接在筒罩1的内壁上，连杆3的外部套接有套筒8，连杆3和套筒8平键连接，即风帽2的转动可带动连杆3转动，继而带动套筒8旋转，而套筒8又可沿着连杆3上下移动，套筒8的外壁上分别设有主动齿轮9和位于主动齿轮9下方的压板10，压板10为圆形的板状，主动齿轮9包括中心轴和叶轮，主动齿轮9的中心轴为径向磁化的磁环，主动齿轮9的叶轮固定在中心轴的外壁上，主动齿轮9的中心轴的内壁贴在套筒8的外壁上，筒罩1的内腔中设有位于主动齿轮9两侧的第一能量转换机构11和第二能量转换机构12，第二能量转换机构12和第一能量转换机构11分别用于存储能量和释放能量，第二能量转换机构12和第一能量转换机构11的结构相同，第二能量转换机构12用于在风帽2旋转过快的时候降低风帽2的旋转速度并将风帽2的旋转的能量存储起来；第一能量转换机构11在风帽2旋转过低的时候释放之前存储的能量并转换成风帽2的旋转动能，增大风帽2的旋转速度；筒罩1的内腔中设有用于测量风速的感应装置5，感应装置5电连接有电磁铁6，套筒8的底面上设有轴向永磁铁7，电磁铁6位于轴向永磁铁7的正下方。

感应装置5包括径向永磁体501、感应线圈502和电流调整器503，径向永磁体501固定安装在连杆3上，感应线圈502设置于筒罩1的内壁上，感应线圈502的线圈电性连接至电流调整器503的输入端，电流调整器503的输出端与电磁铁6的输入端相连接，当径向永磁体501随着连杆3旋转时，间歇性改变通过感应线圈502的磁场强度的大小，因此感应线圈502中产生感应电流，电流进入电流调整器503中，电流调整器503中包含有整流模块，将感应电流调节呈直流电流并按照一定的比例通入到电磁铁6中，使得电磁铁6的磁场对轴向永磁铁7产生排斥力，排斥力与轴向永磁铁7上所受到的综合力平衡，因此可以通过轴向永磁铁7相对电磁铁6之间的距离值而获取风帽2的转速值。

第一能量转换机构11包括固定架1101、从动杆1102、从动轮1103和传动轮1104，固定架1101固定在筒罩1的内壁上，固定架1101起到支撑的作用，从动杆1102活动套接在固定架1101上，在该方案中，从动杆1102可相对于固定架1101转动和上下移动，从动轮1103固定连接在从动杆1102的外壁上，传动轮1104固定安装在固定架1101的顶面，传动轮1104可分别与从动轮1103和主动齿轮9相啮合，从动轮1103的上下宽度较大，当从动轮1103随着从动杆1102上升至最大限位时，传动轮1104依然可以与传动轮1104啮合。

传动轮1104包括轮叶1040、套轴1041和移动轴1042，轮叶1040固定在套轴1041的外壁上，套轴1041采用径向磁化的磁环制作且套轴1041与主动齿轮9相互排斥，移动轴1042转动套接在套轴1041的内部，移动轴1042滑动连接在固定架1101上，移动轴1042和固定架1101的外壁上连接有复位弹簧1043，当主动齿轮9随着套筒8下降至与传动轮1104相齐平时，由于主动齿轮9的中心轴和套轴1041的排斥作用，移动轴1042沿着固定架1101向远离主动齿轮9的一侧移动，从而使得轮叶1040和从动轮1103啮合，主动齿轮9的叶轮与轮叶1040也啮合。

第二能量转换机构12的下方设有单向棘轮组件13，第一能量转换机构11和第二能量转换机构12之间连接有锥形卷簧14，锥形卷簧14为锥形卷簧，单向棘轮组件13用于避免锥形卷簧14的上端倒转，锥形卷簧14由于其特殊的形状，在收缩的过程中，会轴向和径向收缩，当锥形卷簧14轴向收缩时，从动杆1102会随着锥形卷簧14上移，而当锥形卷簧14的轴向收缩的力度小于锥形卷簧14所受到的向下的拉力时，锥形卷簧14会向下移动。第一能量转换机构11的下方设置有棘齿轮15和棘爪16，棘爪16与棘齿轮15的作用使得棘齿轮15单向旋转，棘爪16保证锥形卷簧14在收缩存储能量的过程中保持稳定，不会倒转；当棘爪16与棘齿轮15错开后，棘齿轮15则开始旋转释放锥形卷簧14的弹性势能；棘齿轮15固定在固定架1101下方的一定位置，且棘齿轮15可旋转，棘爪16的和第一能量转换机构11之间连接有伸缩杆，压板10与棘爪16可接触，当压板10下移至棘爪16的上方后，会把棘爪16下压，使得棘爪16和棘齿轮15错位，棘齿轮15即可旋转，轮叶1040与棘爪16之间的距离即为主动齿轮9与压板10之间的距离；棘齿轮15呈环状，棘齿轮15的内壁设有楔形卡块1501，从动杆1102上设有与楔形卡块1501相对应的楔形卡齿1502，当锥形卷簧14轴向收缩至最大限度时，楔形卡块1501相对于楔形卡齿1502向上移动至上限位置，此时楔形卡块1501和楔形卡齿1502错位，楔形卡块1501不受楔形卡齿1502的阻碍作用，使得锥形卷簧14的下端可以自由旋转，从动杆1102的下端连接有重物块，而由于本身重力以及重物块的重力作用，锥形卷簧14的下端螺旋向下旋转直至楔形卡块1501重新卡在楔形卡齿1502处，锥形卷簧14的下端保持不动；上述方案用于避免锥形卷簧14过度旋转导致损坏，同时也使得锥形卷簧14可以存储一定的弹性势能供使用。

本发明的使用方法如下：

首先，当室内和室外的温度差处于正常范围时，风帽2的旋转速度处于正常范围，感应装置5所感应出的电流大小通入电磁铁6中后，电磁铁6与轴向永磁铁7的排斥力使得轴向永磁铁7上的主动齿轮9位于第一能量转换机构11和第二能量转换机构12之间；

其次，当室内温度远大于室外温度时，假设此时的温度差表明屋内进行强制制冷或制热，那么风帽2的转速大大增加，感应装置5的感应电流通入电磁铁6中后，电磁铁6与轴向永磁铁7的排斥力推动套筒8上移至主动齿轮9与第二能量转换机构12的传动轮1104接触，由于主动齿轮9与套轴1041的排斥力作用，移动轴1042向左侧移动使得轮叶1040与从动轮1103卡接，从而将主动齿轮9的旋转能量转化成锥形卷簧14的弹性势能，达到降低风帽2转速的目的；当锥形卷簧14旋转至最大限度时，锥形卷簧14下端连接的从动杆1102外壁上的楔形卡齿1502与棘齿轮15内壁上的楔形卡块1501错位，锥形卷簧14的下端得以释放，避免锥形卷簧14损坏，然后锥形卷簧14又在拉力的作用下伸长，使得楔形卡块1501与楔形卡齿1502重新卡接，上述方法可使得锥形卷簧14存储一定的弹性势能；

最后，当风帽2的旋转速度很低时，轴向永磁铁7下移至主动齿轮9与第一能量转换机构11的位置相对应，且此时压板10压住棘爪16并推动棘爪16向下移动至与棘齿轮15错位，而棘齿轮15、从动杆1102、从动轮1103由于不受棘爪16的阻碍，使得锥形卷簧14的下端不受阻碍，锥形卷簧14的下端旋转带动从动轮1103旋转，从动轮1103与轮叶1040啮合，轮叶1040与主动齿轮9啮合，从而带动连杆3旋转，提高连杆3的转速，提高室内的通风效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，包括筒罩(1)，所述筒罩(1)的顶部设有风帽(2)，所述风帽(2)顶部的内壁固定连接有连杆(3)，所述连杆(3)延伸至筒罩(1)的内腔中，所述连杆(3)上转动套接有支杆(4)，所述支杆(4)远离连杆(3)的一端固定连接在筒罩(1)的内壁上，其特征在于：所述连杆(3)的外部套接有套筒(8)，所述连杆(3)和套筒(8)平键连接，所述套筒(8)的外壁上分别设有主动齿轮(9)和位于主动齿轮(9)下方的压板(10)，所述主动齿轮(9)的中心轴为径向磁化的磁环，所述筒罩(1)的内腔中设有位于主动齿轮(9)两侧的第一能量转换机构(11)和第二能量转换机构(12)，所述第二能量转换机构(12)和第一能量转换机构(11)分别用于存储能量和释放能量，所述筒罩(1)的内腔中设有用于测量风速的感应装置(5)，所述感应装置(5)电连接有电磁铁(6)，所述套筒(8)的底面上设有轴向永磁铁(7)，所述电磁铁(6)位于轴向永磁铁(7)的正下方。

2.根据权利要求1所述的一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，其特征在于：所述感应装置(5)包括径向永磁体(501)、感应线圈(502)和电流调整器(503)，所述径向永磁体(501)固定安装在连杆(3)上，所述感应线圈(502)设置于筒罩(1)的内壁上，所述感应线圈(502)的线圈电性连接至电流调整器(503)的输入端，所述电流调整器(503)的输出端与电磁铁(6)的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，其特征在于：所述第一能量转换机构(11)包括固定架(1101)、从动杆(1102)、从动轮(1103)和传动轮(1104)，所述固定架(1101)固定在筒罩(1)的内壁上，所述从动杆(1102)活动套接在固定架(1101)上，所述从动轮(1103)固定连接在从动杆(1102)的外壁上，所述传动轮(1104)固定安装在固定架(1101)的顶面，所述传动轮(1104)可分别与从动轮(1103)和主动齿轮(9)相啮合。

4.根据权利要求3所述的一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，其特征在于：所述传动轮(1104)包括轮叶(1040)、套轴(1041)和移动轴(1042)，所述轮叶(1040)固定在套轴(1041)的外壁上，所述套轴(1041)采用径向磁化的磁环制作且套轴(1041)与主动齿轮(9)相互排斥，所述移动轴(1042)转动套接在套轴(1041)的内部，所述移动轴(1042)滑动连接在固定架(1101)上，所述移动轴(1042)和固定架(1101)的外壁上连接有复位弹簧(1043)。

5.根据权利要求1所述的一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，其特征在于：所述第二能量转换机构(12)与第一能量转换机构(11)的结构相同，所述第二能量转换机构(12)的下方设有单向棘轮组件(13)，所述第一能量转换机构(11)和第二能量转换机构(12)之间连接有锥形卷簧(14)，所述锥形卷簧(14)为锥形卷簧。

6.根据权利要求1所述的一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，其特征在于：所述第一能量转换机构(11)的下方设置有棘齿轮(15)和棘爪(16)，所述棘爪(16)的和第一能量转换机构(11)之间连接有伸缩杆，所述压板(10)与棘爪(16)可接触。

7.根据权利要求3或6所述的一种可自动调节转速的无动力屋顶通风器，其特征在于：所述棘齿轮(15)呈环状，所述棘齿轮(15)的内壁设有楔形卡块(1501)，所述从动杆(1102)上设有与楔形卡块(1501)相对应的楔形卡齿(1502)。

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