CN117751247A - 导流器辅助混流式吊扇 - Google Patents

Abstract

旋流式吊扇具有四个主要元件。它们是：圆柱形扩散器、导流器、固定外壳和安全盘。当风扇旋转时，环境空气从中心吸入。由导流器吸入的空气在封闭空间内进一步被激发。空气的流速就会增加。将带电的空气推入旋转圆柱形扩散器的众多螺旋隔室中。最后，圆柱形扩散器将空气输送到空间中。所有这些特征共同提供了非常高效的气流漩涡，噪音更小，舒适度更高。此外，还发现在工作以及制造方面都具有很高的成本效益。

Description

导流器辅助混流式吊扇

技术领域

本发明涉及吊扇领域。更具体地，旋流式吊扇具有旋转扩散器、导流器和固定外壳，以在封闭空间内提供均匀的热分布。

背景技术

带有叶片的常规吊扇是大多数住宅建筑的基本特征。它还应用于其他领域：工业、仓库、办公室、后勤办公室、服务器机房等。吊扇主要用于提高热舒适感、改善空气分布、提高空气质量、节约成本和能源。

为了获得热舒适感，人类很早就开始使用吊扇。热舒适感不过是在温暖的环境中通过强制气流降低皮肤温度。空气在皮肤上流动带走了来自身体的热量从而带来舒适感。

然而，传统吊扇的舒适区域是有限的。这意味着越靠近空气送风区域的人可以获得最大的舒适度，而当人远离空气送风区域时，根据距离的远近，所带来的舒适感要么最低，要么为零。

因此，供暖、通风和空调(HVAC)系统应运而生。它们致力于为整个房间或在该方案下覆盖的区域提供均匀空气温度。然而，与吊扇相比，其能量消耗相对较高。

吊扇的另一个作用是提供与空调系统平行的空气分布，使封闭空间内的温度分布均匀。为了获得可接受的内部空气质量(IAQ)，通风需要外部空气。假设外部空气质量良好。然而，大部分情况下，环境空气质量是有问题的。通风空气处理不当会使得IAQ更糟。

在这种情况下，吊扇的有效使用可减少环境空气的输入。尽管传统的吊扇能提供更好的空气分布和IAQ，但是仍然缺乏理想的效果。由于其对空气送风区域的限制，因此需要一些技术进步。

现有的现有技术描述了各种吊扇，但都没有公开本发明。本发明解决了用户目前面临的三个关键挑战。到目前为止，相关技术还没有揭示出任何更好的解决方案。首先，需要使用吊扇将热分布降至可接受的范围内。这将提高空间利用率和电子设备的安全性。其次，吊扇通过消除封闭空间内的陈腐空气和滞留空气来提供更好的内部空气质量。第三，吊扇最重要的特性是尽可能让人感到舒适。如果强制空气直接接触皮肤或工作面/桌子，就无法达到这一目的。

将按照与本发明的相关性顺序进行讨论现有技术。

US5192182，噪声较少的风扇：该现有技术由紧密间隔的多个可旋转的圆柱形圆盘组成。当圆盘高速旋转时，圆盘内夹带的空气在离心力的作用下向外排出。现有技术适用于降低重型叶片式风扇的噪声水平，并配有重型驱动马达(即40HP马达等或类似设备)，这对于本发明是不切实际的。

US7614250B2具有空气引导件的离心式风扇：该现有技术涉及一种用于吊顶空调的离心式风扇。还公开了一种旋转中心轮毂和多个叶片。轮毂上具有孔，用于引导一定量的空气在马达附近流动，以带走马达周围的热量。剩余的空气则被向下抛回。现有技术的应用有助于降低电机的温度。然而，现有技术不足以改善内部空气质量或温度分布，无法达到更好的吊扇的预期效果。

US10352325B2层流径向吊扇：该现有技术使用5至8个实心圆盘。圆盘被固定到固定电机并沿其中心轴旋转。现有技术公开了圆盘和具有凹面的锥形中心柱之间的空隙，以帮助层流。空隙中可选择包含多个命名为叶片的空气导流器。空气被吸入并甩出，不会产生任何湍流。层流吊扇需要不断改进，以便实现均匀的温度分布、更好的内部空气质量和最佳的人体舒适度。

CN111442379层流风扇和吊顶式空调室内机：该现有技术提供一种用于吊顶式空调室内机的层流风扇。具有多个环形盘，环形盘间隔平行设置，固定连接并设置共线轴；电机用于驱动多个环形盘转动，以将外界空气从多个环形盘的一个轴向侧吸入多个环形盘的径向中心区域，并将外界空气沿多个环形盘的径向吹出；环形盘的表面至少有部分设置有多个球形凸起，以增强湍流并减小层流风扇的固有噪音。尽管这是一种改进，但间隔开的球形凸起在将层流转化成湍流时范围有限。这种现有技术被安装在空调室内机的封闭壳体内。它不适合作为吊扇独立使用。多个环形盘的布置具有许多缺点。随着圆盘的数量增加，系统振动也会提高。另一个缺点是随着环形圆盘的数量增加，制造和组装成本也会增加。

CN210013837层流风扇：该现有技术提供一种层流风扇。还包括多个平行间隔布置且具有相同中心轴线的环形圆盘。具有与其他各种现有技术类似的局限性。关于吊扇的现有技术有许多难题需要解决。

本发明试图解决现有技术中所面临的挑战。以上发明和专利中，无论是单独使用还是组合使用，都没有提出本发明。因此，需要一种高效且成本效益高的装置和方法来解决现有技术中突出的挑战。本发明为现有技术的技术进步提供了一种简单而优雅的解决方案，同时也具有成本效益。本发明的目的和其它优点将从描述中显而易见。

发明内容

本发明克服了现有技术中存在的问题，即较高的输出和投送以及适当的空气混合，从而在更短的时间内达到整个空间的均匀温度。包括圆柱形扩散器、导流器和固定外壳。圆柱形扩散器具有中心安装盘、双曲面毂和多个螺旋隔室。中心安装盘是马达和导流器的连接平台。双曲面毂上设置有多个渐开线网，导流器具有多个叶片。导流器的叶片和渐开线网两者均匀对齐，由此形成连续的气流通道以将空气吸入圆柱形扩散器。螺旋隔室围绕双曲面毂的外周边呈有利阵列排列。具有多个中心开口的固定外壳与马达的固定元件固定连接。

中心开口允许环境空气进入风扇内部。固定外壳在圆柱形扩散器的渐开线网和固定外壳通道之间产生封闭空间。当圆柱形扩散器-导流器开始以最佳速度旋转时，环境空气被吸入。由导流器吸入的空气在这个封闭空间内进一步被激发。空气的流速就会增加。将带电的空气推入旋转圆柱形扩散器的众多螺旋隔室中。最后，圆柱形扩散器将空气输送到空间中。所有这些特征共同提供了非常高效的气流漩涡，噪音更小，舒适度更高。本发明具有的部件数量更少。由此可见，采用本发明可以在封闭空间内实现近乎均匀的室温。本发明在工作和制造方面也具有成本效益。通过进一步阅读以下说明书和附图，本发明的这些特征和其它特征就会一目了然。

附图说明

参照以下对优选实施例和附图的详细描述，可以最好地理解本发明为实现上述和其它目的而采用的结构和技术手段，其中，

图1示出了本发明的分解图；

图2A示出了从底部观察本发明的圆柱形扩散器的示意图；

图2B示出了从顶部观察圆柱形扩散器的示意图；

图2C示出了从底部观察圆柱形扩散器的局部剖视图，显示了螺旋隔室；

图2D示出了圆柱形扩散器中间的渐开线网的仰视图；

图2E示出了圆柱形扩散器的横截面视图；

图3A示出了螺旋隔室的示意图；

图3B示出了圆柱形扩散器的正视图；

图3C示出了螺旋隔室的均匀阵列；

图3D示出了螺旋隔室的径向异相阵列；

图3E示出了螺旋隔室的轴向上升阵列；

图3F示出了螺旋隔室的轴向下降阵列；

图4A示出了从底部观察导流器的示意图；

图4B示出了从顶部观察导流器的示意图；

图5A示出了从底部观察固定外壳的示意图；

图5B示出了从顶部观察固定外壳的示意图；

图5C示出了固定外壳的仰视图；

图5D示出了固定外壳的横截面视图；

图6A示出了本发明的仰视图；

图6B示出了本发明的横截面视图；

图7示出了固定外壳和安全盘的分解图；

图8A示出了从底部观察固定外壳的另一实施例的示意图；

图8B示出了从顶部观察固定外壳的另一实施例的又一示意图；

图8C示出了固定外壳的另一实施例的示意图；以及

图8D示出了固定外壳和固定盖的详细分解图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于构造吊扇的新方法。这有助于在受限空间内实现近乎均匀的温度分布、改善内部空气质量和提高人体舒适度。

当然，较重的冷空气位于在任何给定空间的底部，而较热的空气位于顶部。常规风扇总是从顶部推动空气。这意味着热空气是被逆向强制吹出的。

在本发明中，漩涡效应在本发明的轴向方向上从底部朝向中心抽吸空气；空气在本发明中被激发并沿径向方向输送到空间。工作原理从以下描述中显而易见。

参考图1至图6，本发明的旋流式吊扇通常由附图标记10表示。如图1所示，为旋流式吊扇(10)的分解图。

如图1、图2A-图2F、图3A-图3F、图4A-图4B、图5A-图5D和图6A-图6B所示，旋流式吊扇(10)包括具有中心安装盘(120)的圆柱形扩散器(100)，中心安装盘(120)具有相对的上表面(122)和下表面(124)，所述上表面(122)适于固定安装马达(50)的旋转元件(52)，所述圆柱形扩散器(100)还具有从中心安装盘(120)的上表面(122)向上延伸的双曲面毂(140)，所述双曲面毂(140)具有相对的上表面(142)和下表面(144)，所述下表面(144)具有从径向排列且向外突出的多个渐开线网(148)，所述圆柱形扩散器(100)还具有围绕所述双曲面毂(140)径向向外延伸的多个螺旋隔室(170)，每个螺旋隔室(170)都具有左螺旋表面(176)、右螺旋表面(178)、顶表面(172)和底表面(174)，多个螺旋隔室中，所述螺旋隔室(170)在两个径向相对的外圆柱形表面(192)和内圆柱形表面(194)以及两个轴向相对的上表面(196)和下表面(198)的边界内，在径向方向(182)和轴向方向(184)端对端地一体堆叠成三维阵列(180)。

螺旋或基本弯曲的轮廓表面(176,178)增强了涡流并破坏了通常的层流。多个螺旋隔室(170)的主要目的是为流出的空气提供最大的能量和涡流，从而使得空气在封闭空间(103)内保持稳定并且在较短的时间内达到均匀的温度。

螺旋隔室(170)的三维阵列(180)选自由均匀阵列(182)、径向异相阵列(184)、轴向上升阵列(186)、轴向下降阵列(188)及其任何组合组成的组。三维阵列(180)可以根据要求有选择性地部署。需要解决部署本发明(10)的空间的具体要求。

例如，如果部署本发明(10)的空间在天花板表面上固定了加热元件，那么就可以有效地使用轴向下降阵列(188)。

类似地，三维阵列(180)可以根据本发明(10)的部署空间来有利地配置。

圆柱形扩散器(100)通过近净成形制造工艺由单件式结构整体制成。近净成形制造工艺是模制工艺、铸造工艺、增材制造工艺、3D打印方法以及类似工艺，在这些工艺中，生产的进一步后处理是非常小的或可以忽略不计的。

用于固定所述圆柱形扩散器(100)和所述马达(50)的旋转元件(52)的安装装置选自由螺钉、螺栓、焊接、粘合剂及其组合组成的组。

如图4A-图4B所示，导流器(200)具有外表面(212)和内表面(214)。导流器(200)的外表面(212)具有从径向排列和向外突出的多个螺旋叶片(222)。所述导流器的内表面(214)以从圆柱形扩散器(100)向下延伸的方式固定到所述圆柱形扩散器的下表面(124)。导流器(200)的多个螺旋叶片(222)和圆柱形扩散器(100)的多个渐开线网(148)均匀对齐，由此形成连续的气流通道以在由马达整体驱动的同时吸入空气。这意味着圆柱形扩散器(100)和导流器(200)作为一个整体旋转。

另外，圆柱形扩散器(100)和导流器(200)可以使用任何一种近净成形制造工艺作为单个元件整体制成。

多个螺旋叶片(222)的目的是用作升压器以增加进入空气的能量并破坏通常如现有技术中所见的一般层流。

当圆柱形扩散器(100)和导流器(200)高速旋转时，会不断地将空气抛向室外从而产生真空。因此，可以连续抽吸进入的空气。如此处所解释的元件的独特组合提供了有效的漩涡流。

导流器(200)与圆柱形扩散器(100)的固定方式选自由一体式卡扣锁、螺钉、螺栓、焊接、粘合剂及其组合组成的组。导流器(200)通过近净成形制造工艺由单件式结构整体制成。

如图5A-5D所示，固定外壳(300)具有基本平面的入口圆盘(310)。入口圆盘具有相对的上表面(312)和下表面(314)。其中形成多个开口(316)以允许环境空气进入。固定外壳(300)还具有半环形环(320)和弯曲环形圆盘(340)。半环形环(320)从入口圆盘(310)向上延伸。弯曲环形圆盘(340)围绕半环形环(320)的外周径向向外延伸。固定外壳(300)通过近净成形制造工艺由单件结构整体制成。固定外壳(300)与马达(54)的固定元件可拆卸地连接在一起，从而使固定外壳保持静止。固定外壳(300)与马达(50)的固定元件的固定方式选自由螺钉、螺栓、焊接、粘合剂及其组合组成的组。

参考图6A-6B，圆柱形扩散器(100)、导流器(200)和固定外壳(300)的元件的组装在实现本发明(10)的目标中起着至关重要的作用。

固定外壳(300)是本发明(10)的另一独特特征。如图6A-B所示，当固定外壳(300)和圆柱形扩散器(100)组装在一起时，会形成非常狭窄的封闭空间(103)。随着圆柱形扩散器(100)-导流器(200)组件开始以最佳速度旋转时，环境空气被吸入。进入的空气被困在狭窄的封闭空间(103)内并有短暂的停顿。

由导流器(200)强制抽吸并滞留在狭窄的封闭空间(103)内的空气进一步被激发。双曲面的下表面(124)、多个渐开线网(148)和半环形环(320)的弯曲环形上表面(322)的组合作用是搅拌和混合被滞留的空气。空气的速度得到增加。这进一步增强了漩涡能量。

被激发的空气被推入旋转圆柱形扩散器(100)的多个螺旋隔室(170)中。

最后，圆柱形扩散器(100)将完全增压的空气输送到安装本发明(10)的空间。所有这些特征共同提供了非常高效的气流漩涡，噪音更，舒适度更高。如图7所示，固定外壳(300)还包括适于隐藏半环形环(320)的可选安全盘(500)，以及用于将所述安全盘可拆卸地固定在固定外壳(300)的装置。安全盘(500)通过近净成形制造工艺由单件式结构整体制成。用于将所述安全盘(500)可拆卸地固定到固定外壳(300)的固定件选自由一体式卡扣锁、螺钉、螺栓、焊接、粘合剂及其组合组成的组。

本发明的部件数量更少。由此可见，通过采用本发明(10)，在封闭空间内可实现接近均匀的室温。本发明在工作以及制造方面也具有成本效益。

本发明(10)以一种更有利的方式完全扰乱了正常的空气气流，从而在任何使用本发明的地方实现了在更短时间内接近均匀温度的目标。

其他优选实施例

在另一优选实施例中，如图8A-8D所示，固定外壳(300)的半环形环(320)具有相对的上表面(322)和下表面(324)，其中多个凹穴(330)形成于所述下表面(324)中。多个凹穴(330)具有相对的上表面(332)和下表面(334)，其中形成多个开口(336)以允许高速气流通过。凹穴可拆卸地盖上固定盖(400)，以形成封闭空间。用于将所述固定盖(400)可拆卸地固定到圆柱形扩散器(100)的固定件选自由一体式卡扣锁、螺钉、螺栓、焊接、粘合剂及其组合组成的组。固定盖(400)通过近净成形制造工艺整体由单件式结构制成。

由凹穴形成的封闭空间可用于放置空气清新剂和其他所需的扩散介质。当风扇处于工作状态时，由于凹穴中的空气强制循环，空气得到消毒。然后，经过消毒的空气通过螺旋隔室(170)进入所需的空间。

Claims (10)

1.一种旋流式吊扇(10)，其特征在于，包括：

一个具有中心安装盘(120)的圆柱形扩散器(100)，所述中心安装盘(120)具有相对的上表面(122)和下表面(124)，所述上表面(122)适于固定安装马达(50)的旋转元件(52)，所述圆柱形扩散器还具有从所述中心安装盘(120)的上表面(122)向上延伸的双曲面毂(140)，所述双曲面毂(140)具有相对的上表面(142)和下表面(144)，所述下表面(144)具有从径向排列且向外突出的多个渐开线网(148)，所述圆柱形扩散器还具有围绕所述双曲面毂(140)径向向外延伸的多个螺旋隔室(170)，多个螺旋隔室中的每个所述螺旋隔室(170)都具有左螺旋表面(176)、右螺旋表面(178)、顶表面(172)和底表面(174)，多个螺旋隔室中，所述螺旋隔室(170)在两个径向相对的外圆柱形表面(192)和内圆柱形表面(194)以及两个轴向相对的上表面(196)和下表面(198)的边界内，在径向方向(182)和轴向方向(184)端对端地一体堆叠成三维阵列(180)；

一个具有外表面(212)和内表面(222)的导流器(200)，所述外表面(212)具有径向排列和向外突出的多个螺旋叶片(214)，所述导流器的内表面(212)固定在所述圆柱形扩散器的下表面(124)，所述导流器(200)从所述下表面延伸，所述导流器(200)的多个螺旋叶片(222)和所述圆柱形扩散器(100)的多个渐开线网(148)均匀对齐，由此形成连续的气流通道以吸入空气，同时由马达整体驱动；

一个具有基本平面的入口圆盘(310)的固定外壳(300)，所述入口圆盘具有相对的上表面(312)和下表面(314)，其中形成多个开口(316)，由此允许环境空气进入，所述上表面(312)适于固定安装所述马达(50)的固定元件(54)，所述固定外壳(300)还具有从入口圆盘(310)向上延伸的半环形环(320)，以及围绕所述半环形环(320)的外周径向向外延伸的弯曲环形圆盘(340)。

2.根据权利要求1所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述螺旋隔室(170)的三维阵列(180)选自均匀阵列(182)、径向异相阵列(184)、轴向上升阵列(186)、轴向下降阵列(188)及其任何组合组成的组。

3.根据权利要求1所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述圆柱形扩散器(100)由单件式结构整体制成。

4.根据权利要求1所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述导流器(200)由单件式结构整体制成。

5.根据权利要求1所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述固定外壳(300)由单件式结构整体制成。

6.根据权利要求1所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述固定外壳(300)的所述半环形环(320)具有相对的上表面(322)和下表面(324)，所述下表面(324)上形成有多个凹穴(330)。

7.根据权利要求6所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述多个凹穴(330)利用固定盖(400)可拆卸地固定，从而形成封闭空间。

8.根据权利要求6所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述多个凹穴(330)具有相对的上表面(332)和下表面(334)，其中形成多个开口(336)，由此允许高速气流通过。

9.根据权利要求7所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述固定盖(400)由单件式结构整体制成。

10.根据权利要求1所述的旋流式吊扇，其特征在于，所述固定外壳(300)还包括可拆卸地安全盘(500)，适于隐藏半球形环(320)。