CN1573125A - 气流增加的倒圆的鼓风机外壳 - Google Patents

气流增加的倒圆的鼓风机外壳 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种鼓风机外壳。该鼓风机外壳包括：一鼓风机外壳围绕其定向的轴线；一允许流体沿鼓风机外壳的轴向进入的入口；一沿径向排出流体的鼓风机外壳的排放出口；一沿轴向延伸并位于出口附近的鼓风机外壳的截断；以及，一从截断延伸到出口的流体流动路径。流体流动路径沿径向向内通向轴线，以便从入口接受流体。流体流动路径具有一逐渐增加的横截面积，而流体流动路径沿径向和轴向交替地扩展。

Description

气流增加的倒圆的鼓风机外壳
技术领域
本发明涉及用于离心式风机的改进的鼓风机外壳。具体来说，本发明构思了一种鼓风机外壳，相对于现有的鼓风机，它的最大径向和轴向尺寸基本上独立于排出路径内的增加的截面面积，由此，在同样的实体尺寸下，能提供既增加风量又靜音的鼓风机。
背景技术
现有的鼓风机，诸如在授予Moore等人的美国专利5,279,515中所示的，它包括一涡管形外壳，该外壳从一截断处(cutoff)起以一连续地和光顺地增加的径向尺寸从该截断处延伸至一排放出口。该涡管形外壳被一对侧壁包围而围出一鼓风机，并形成一排放腔。该排放腔位于鼓风机周缘的外面，而在涡管形外壳和侧壁的内侧。该排放腔的特点在于连续增加的横截面，它基本上由涡管外壳离周缘沿径向扩展形成。该排放腔由一在垂直于鼓风机轴线的平面内的一矩形占据面积限定，并在彼此间隔约90°的部位处具有与涡管形外壳相切的边缘。授予Smiley，III的美国专利5,570,996示出了一种变体，其中，涡管形外壳具有一在涡管外壳扩展部分前面的等半径的正投影部分。
人们希望增加排放腔的横截面积，同时减小其表面积而不增加矩形的占据面积。
发明内容
本发明的一个目的、特征和优点是改进现有的鼓风机。
本发明的另一个目的、特征和优点是提供一鼓风机外壳，它随着外壳从截断处前进到排放出口，相对于鼓风机轴线沿径向或轴向不总是连续地扩展。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一鼓风机，它随着外壳从截断处前进到排放出口，交替地增加径向和轴向尺寸。本发明的另一个目的、特征和优点在于，当沿径向和轴向尺寸扩展的该种变化发生时，排放腔的截面面积从截断处到排放出口连续地和光顺地扩展。
本发明的一个目的、特征和优点是实现与现有技术外壳相同的扩展而具有较小的表面积。本发明的另一个目的、特征和优点是相对于现有技术的外壳减少材料、成本和通风阻力。
本发明提供的鼓风机外壳包括：一入口；一出口；一截断；以及，一包括入口、出口和截断的外壳。该外壳以第一横截面形状从截断延伸到出口。外壳的至少一第一异常部分从第一横截面形状变化到第二横截面形状，然后，恢复到第一横截面形状。
本发明还提供的鼓风机外壳包括：一轴线，该鼓风机外壳围绕它定向；一允许流体沿鼓风机外壳的轴向进入的入口；一沿切向排出流体的鼓风机外壳的排放出口；一沿轴向延伸并位于出口附近的鼓风机外壳的截断；以及一从截断延伸到出口的流体流动路径。流体流动路径沿径向向内通向轴线，以便从入口接受流体，而流体流动路径具有一逐渐地增加的横截面面积。流体流动路径沿径向和轴向方向交替地扩展。
本发明还提供的一空气流动路径包括：一轴线；一绕轴线定向的外壳；绕外壳内的轴线对中的至少一第一入口；一外壳内的出口；以及，一在入口与出口之间的空气流动路径。该空气流动路径包括：一入口部分，其中，空气流动大致平行于轴线；一鼓风机部分，其中，空气流动垂直于轴线；以及，一涡管部分，其中，空气流动沿切向增加的路径围绕轴线形成螺旋。一外壳形成入口和出口，并具有一封闭空气流动路径的空气流动路径部分。空气流动路径部分具有从径向定向到轴向的第一和第二横截面形状。各形状具有一径向和一轴向尺寸。第一横截面形状的径向尺寸正比于被形状包围的面积而增加。第二横截面形状的轴向尺寸正比于被形状包围的面积而增加。
本发明另外还提供的一鼓风机外壳包括：一空气流动路径；以及，一围绕该空气流动路径布置并形成流动路径的外壳。外壳具有呈第一形状的空气流动路径的第一横截面部分。外壳具有呈几何上截然不同于第一形状的第二形状的空气流动路径的第二横截面部分。此外，随着外壳从其截断前进到排放出口，它可采用进一步不同的形状来包围其连续地延伸的横截面面积。
本发明另外还提供的一空气移动装置，它包括：一移动空气用的鼓风机以及一围绕鼓风机布置的外壳。鼓风机包括一鼓风机入口和鼓风机出口。外壳具有一用来提供空气到鼓风机入口的外壳入口和一用来从鼓风机出口接受空气的外壳出口。外壳形成一从鼓风机出口到外壳出口的空气流动路径。空气流动路径具有一横截面面积，它从外壳截断到外壳出口逐渐地增加。外壳具有一第一径向部分，其中，外壳沿径向扩展，而保持沿轴向不变。空气流动路径还包括随着轴向扩展加速而径向扩展减慢的部分，以及随着径向扩展加速而轴向扩展减慢或相反的其它部分。
此外，本发明还提供一引导空气从鼓风机排放入口到鼓风机排放出口的方法，该方法包括如下的诸步骤：一排出外壳从排放入口延伸到排放出口；对排出外壳提供一第一横截面形状；对排出外壳提供一第二横截面形状，其中，第二横截面形状不同于第一横截面形状；增加排出外壳的径向尺寸，其中，设置第一横截面形状；以及，保持或降低排出外壳的径向尺寸，其中，设置第二横截面形状。
附图说明
图1是传统鼓风机的立体图；
图2是本发明改进的鼓风机的第一优选实施例的立体图；
图3是图1和2的各个鼓风机的排出空气流动路径的横截面面积的视图；
图4示出沿线″4-4″截取的图2的改进的鼓风机的一半；
图5是观察鼓风机外壳内部的图4的鼓风机的立体图；
图6是图4的鼓风机外壳的外面的立体图；
图7是离截断的距离对径向和轴向距离的曲线图；
图8是本发明改进的鼓风机的第二优选实施例的立体图；
图9A是沿图8的线″9A-9A″截取的截面图；
图9B是沿图8的线″9B-9B″截取的截面图；
图10A是沿图8的线″10A-10A″截取的截面图；
图10B是沿图8的线″10B-10B″截取的截面图；
图11是本发明的第二优选实施例的立体图；
图12A和12B是分别沿图11的线″12A-12A″和″12B-12B″截取的截面图；以及
图13A和13B是分别沿图11的线″13A-13A″和″13B-13B″截取的截面图。
具体实施方式
1示出一传统的鼓风机10。鼓风机10绕轴线12定向，并大致地由金属板或模制的塑料形成。一入口14绕轴线定向，并允许诸如空气的流体如箭头16所示地进入到鼓风机外壳内。设置一通向入口14的倒圆的进口18，以光顺空气的流动。一离心式鼓风机20围绕轴线12定向并与其沿径向间隔，该鼓风机从入口14接受空气，将空气转向到垂直方向，并推动空气通过鼓风机20的叶片22进入到排放腔或路径24内。排出路径24在截断26开始，如箭头28所示，围绕鼓风机20沿扩展的涡管形路径27前进。外壳10包括一对端板30和一包围排放腔24的螺旋部分32。涡管部分32相对于轴线12沿径向连续地扩展，以使靠近截断26的空气流动路径27中的径向尺寸34小于靠近外壳10的出口40的空气流动路径27中的径向尺寸。基本上来说，现有技术的涡管型鼓风机的特点在于：随着排放腔24从截断26前进到出口40，排放腔24连续地沿径向扩展。鼓风机的横截面占据面积42在垂直于轴线12的一平面内显示为一盒，并包围鼓风机外壳10。占据面积42在切线I、II和III处接触涡管部分。这些切线I、II和III相对于轴线12彼此间隔90°。
鼓风机外壳10具有一由占据面积42限定的横截面面积，其中，该面积位于垂直于轴线12的平面内。
本发明的一个特征涉及增加排放腔的横截面积，而不增加占据面积的大小。基本上，这可通过在切线I、II和III附近沿轴向扩展鼓风机外壳而实现。对于本发明来说，箭头R表示径向方向，而箭头A表示轴向方向。
图2示出本发明改进的鼓风机外壳70的第一优选实施例。鼓风机外壳70绕轴线72定向，使入口74围绕轴线72沿径向布置，而鼓风机76与轴线72沿径向间隔。对于本发明来说，术语“鼓风机”还包括风扇、叶轮和其它的流体移动装置。鼓风机76通过一电机(未示出)围绕轴线72转动，并沿轴向通过入口74拖曳空气，然后，将空气转向到垂直于轴线72的径向方向，以使空气通过鼓风机76移动到排放腔80内。在排放腔80内的一排出空气流动路径82，在截断84处开始，并围绕鼓风机82前进到一排放出口90。
与传统鼓风机相同，排出空气流动路径82连续地扩展。然而，与传统鼓风机不同，如轴向扩展92、94的面积所示，排出空气流动路径82沿径向方向扩展与沿轴向方向扩展之间交替变化，如轴向扩展92、94的面积所示，其中，鼓风机外壳70相对于轴线72沿轴向扩展，所述面积较佳地位于大致与传统鼓风机的切线I和II相同的区域内。轴向扩展92、94的这些区域允许排出的空气流动路径82的横截面积以比传统的鼓风机的排出空气流动路径24的对应的横截面积快的速率增加。
这种对比用图示方法示于图3中。图3是这样一曲线图100：显示为纵坐标102的排出的空气流动路径82对于显示为横坐标104的排出空气流动路径82的横截面积的曲线。对于图1的传统的鼓风机的排出空气流动路径24的横截面积显示为线24X。本发明的改进的鼓风机的排出空气流动路径82的略微增加的横截面积显示为线82X。改进的总体结果在于：排出空气流动路径82X的横截面积大于类似的排出空气流动路径24，允许较大体积的空气在相同的占据面积42内移动。
为了便于制造，鼓风机外壳70通常由‘塑料’形成部分A和B，它们大致地相对于一径向平面110镜面对称。这些半部A和B在图4-6中显示为半部A。参照图2和4-6，从图中可见，排放腔80在截断84处开始，并包括一径向扩展部分120，它以离轴线72的连续的径向率从截断延伸，直到代表占据面积42的一部分的线122接触成如外壳172中的过渡部分124所示那样。在线124横截面积变化为不同的几何形，其中，平行于轴线72的轴线尺寸扩展，而同时径向尺寸略微下降。横截面积继续以如图3的曲线图中的线82X表示的恒定的速率增加。一旦过渡线126到达，表示外壳70将停止与线122接触，径向扩展在区域128内恢复扩展，直到一代表占据面积42的线130在线132处接触为止。在此点轴向扩展又在区域96内开始，以使排放腔的横截面积继续连续地和光顺地扩展(如图3的线82X所示)。与占据面积线130的接触终止在线134处，而外壳返回到从线134到排放腔90走向的区域138内的继续的径向扩展。
图7是一曲线图150，其中，离截断的排放腔内的距离显示为纵坐标152，而轴向的和径向的距离显示为横坐标154。线156示出图1的现有技术的鼓风机的恒定的径向扩展。线160示出图2的鼓风机的径向扩展。应注意：半径在区域92、94内实际缩短。线162示出除了区域92、94之外轴向尺寸基本上不变，其中区域92、94的扩展与径向尺寸的减小成反比。
图8示出本发明的第二优选实施例，其中，利用两个不同的形状来提供一横截面积增加的排出路径。这些形状分别示于图9和10中，前者为大致的椭圆形，而后者为大致的矩形。
图8包括一根据本发明的改进的鼓风机外壳200。鼓风机外壳200围绕轴线202定向，使入口204围绕轴线202沿径向布置，而鼓风机206沿径向与轴线202间隔。鼓风机206通过一电机(未示出)围绕轴线202转动，并沿轴向通过入口204拖曳空气，然后，将空气转向到垂直于轴线202的径向，以使空气通过鼓风机206移动到排放腔208内。在排放腔208内的一排出空气流动路径210在截断212处开始，并围绕鼓风机210前进到一排放出口214。
与传统鼓风机相同，排出空气流动路径212具有一连续地扩展的横截面积。然而，与传统鼓风机不同，排出空气流动路径210在沿如图9所示的第一横截面形状220与沿如图10所示的第二横截面形状222之间交替地变化。第一形状220较佳地是椭圆形或卵形，而第二形状222较佳地是矩形(较佳地带有倒圆的角230)，或横截面积大于对应椭圆形或卵形的其它任何形状。鼓风机外壳200相对于轴线202以第二形状222扩展的扩展部分224的面积较佳地大致位于与传统的鼓风机的切线I和II相同的区域内。这些具有第二形状的222的扩展部分224的面积允许排出空气流动路径210的横截面积以与使用第一形状220的排出空气流动路径210的对应的横截面积226相同的速率增加，即使扩展部分224的面积在径向尺寸不增加。面积224在角230处沿轴向扩展，而面积226沿径向扩展。
本说明书所描述的是一用于离心式风扇等的鼓风机外壳，它对同样的占据面积提供一较大的排放腔。本技术领域内的技术人员将会认识到对此鼓风机还可有许多改进和改型，包括横截面形状的变化。这样的改型包括使用在第二实施例中的其它的形状，还包括使用各种材料来形成鼓风机。所有这些改型和改进在本发明主张的精神和范围内加以构思和丰富。
要求在美国通信专利中得到保护的内容在下列权利要求书中予以阐述。

Claims (41)

1.一种鼓风机外壳包括：
一入口；
一出口；
一截断；
一包括入口、出口和截断的外壳，该外壳以第一横截面形状从截断延伸至出口；
外壳的至少一第一异常部分从第一横截面形状变化到第二横截面形状，然后恢复到第一横截面形状。
2.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，入口具有一围绕一轴线对中的定向，还包括一第二异常部分，相对于轴线与第一异常部分间隔90°，它从第一横截面形状过渡到第三横截面形状，然后恢复到第一横截面形状。
3.如权利要求2所述的外壳，其特征在于，第一和第二异常部分沿径向收缩，而沿轴向增加。
4.如权利要求3所述的外壳，其特征在于，第一和第二异常部分包括一垂直于轴线的平面部分。
5.如权利要求4所述的外壳，其特征在于，外壳的横截面积从截断到出口恒定地扩展。
6.如权利要求2所述的外壳，其特征在于，第一横截面形状是大致的矩形，第二横截面形状是大致的卵形或椭圆形。
7.如权利要求2所述的外壳，其特征在于，第一横截面形状是大致的椭圆形，第二横截面形状是矩形。
8.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，第一异常部分沿径向收缩而沿轴向增加。
9.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，第一横截面形状是大致的矩形，第二横截面形状是大致的卵形或椭圆形。
10.如权利要求9所述的外壳，其特征在于，外壳的横截面积从截断到出口恒定地扩展。
11.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，第一横截面形状是大致的椭圆形，第二横截面形状是大致的矩形。
12.如权利要求11所述的外壳，其特征在于，外壳的横截面积从截断到出口恒定地扩展。
13.一种鼓风机外壳包括：
一鼓风机外壳围绕其定向的轴线；
一允许流体沿鼓风机外壳的轴向进入的入口；
一沿切向排出流体的鼓风机外壳的排放出口；
一沿轴向延伸并位于出口附近的鼓风机外壳的截断；
一从截断延伸到出口的流体流动路径，其中，流体流动路径沿径向向内通向轴线，以便从入口接受流体；
流体流动路径具有一逐渐增加的横截面积，流体流动路径沿径向和轴向交替地扩展。
14.如权利要求13所述的外壳，其特征在于，当沿轴向扩展时流体流动路径沿径向收缩。
15.如权利要求14所述的外壳，其特征在于，流体流动路径保持恒定的轴向尺寸而沿径向扩展。
16.如权利要求15所述的外壳，其特征在于，流体流动路径具有一第一横截面形状，而沿径向扩展，具有一第二横截面形状而沿轴向扩展。
17.如权利要求16所述的外壳，其特征在于，第一横截面形状是大致的矩形，第二横截面形状是大致的椭圆形或卵形。
18.如权利要求16所述的外壳，其特征在于，第一横截面形状是大致的椭圆形，第二横截面形状是大致的矩形。
19.一空气流动路径包括：
一轴线；
一绕轴线定向的外壳；
绕外壳内的轴线对中的至少一第一气流入口；
一外壳内的气流出口；
一在入口与出口之间的空气流动路径，空气流动路径包括：一入口部分，其中，空气流动大致平行于轴线；一鼓风机部分，其中，空气流动垂直于轴线；以及，一涡管部分，其中，空气流动沿大致切向增加的路径围绕轴线形成螺旋；
一外壳形成入口和出口，并封闭空气流动路径，空气流动路径具有在平行于轴线的平面内定向的至少第一和第二横截面形状，各形状具有一径向尺寸和一轴向尺寸；
其中，第一横截面形状的径向尺寸增加，是空气流动路径中靠近出口的第一横截面形状的函数；以及
其中，第二横截面形状的轴向尺寸增加，是空气流动路径中靠近出口的第二横截面形状的函数。
20.如权利要求19所述的空气流动路径，其特征在于，在整个空气流动路径中，第一横截面形状的轴向尺寸是恒定的。
21.如权利要求20所述的空气流动路径，其特征在于，空气流动路径具有一横截面面积，它从开始到出口逐渐地增加。
22.如权利要求19所述的空气流动路径，其特征在于，第二横截面形状的轴向尺寸的增加程度应是这样：独立于径向尺寸，保持横截面积逐渐地增加。
23.一种鼓风机外壳包括：
一截断；
一出口；
一轴线；
一空气流动路径，它具有在截断处开始、在出口处结束以及在其间增加的横截面积；
一围绕空气流动路径布置并形成流动路径的外壳；
外壳具有空气流动路径的至少一第一部分，它相对于轴线沿径向尺寸增加；
外壳具有空气流动路径的一第二横截面部分，它相对于轴线沿轴向尺寸增加。
24.如权利要求23所述的鼓风机外壳，其特征在于，外壳包括连接第一和第二部分的至少一个过渡部分。
25.如权利要求24所述的鼓风机外壳，其特征在于，第一部分的轴向尺寸相对于轴线是恒定的。
26.如权利要求25所述的鼓风机外壳，其特征在于，空气流动路径的第二部分的径向尺寸相对于轴线不是正比于横截面面积而增加。
27.如权利要求26所述的鼓风机外壳，其特征在于，第一部分具有一横截面形状，在沿与轴线相交的平面截取时该横截面呈矩形。
28.如权利要求27所述的鼓风机外壳，其特征在于，第二部分具有一横截面形状，它是大致的椭圆形。
29.如权利要求26所述的鼓风机外壳，其特征在于，第二部分具有一横截面形状，它是大致的椭圆形。
30.如权利要求29所述的鼓风机外壳，其特征在于，第一部分具有一横截面形状，在沿与轴线相交的平面截取时该横截面呈矩形。
31.一种空气移动装置包括：
一移动空气并包括一鼓风机入口和一鼓风机出口的鼓风机；
一围绕鼓风机布置的外壳，该外壳具有一用来提供空气到鼓风机入口、截断的外壳入口，以及一用来从鼓风机出口接受空气的外壳出口，外壳形成一从鼓风机出口到外壳出口的空气流动路径，其中，该空气流动路径具有一横截面积，它从外壳截断到外壳出口逐渐地增加，其中，外壳具有一第一径向部分，其中，外壳沿径向正比于横截面积扩展而保持沿轴向不变；以及
其中，空气流动路径包括一第一随从轴向部分，它不沿径向扩展，但确实沿轴向扩展。
32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，从空气流动路径的开始，第一轴向部分顺次地随从第一径向部分。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，还包括一在空气流动路径内随从第一轴向部分的第二径向部分，其中，空气流动路径的径向部分沿径向尺寸正比于横截面积扩展，而沿轴向尺寸保持不变。
34.如权利要求33所述的装置，其特征在于，包括一在空气流动路径内随从第二径向部分的一第二轴向部分，其中，第二轴向部分不沿径向尺寸扩展，但确实沿轴向尺寸扩展。
35.如权利要求34所述的装置，其特征在于，包括一在空气流动路径内随从第二轴向部分的一第三径向部分，其中，第三径向部分沿径向尺寸扩展，但沿轴向尺寸保持不变。
36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，轴线绕鼓风机入口对中。
37.一种将空气从鼓风机排放入口引导到鼓风机排放出口的方法，该方法包括如下的诸步骤：
一排出外壳从排放入口延伸到排放出口；
对排出外壳提供一第一横截面形状；
对排出外壳提供一第二横截面形状，其中，第二横截面形状不同于第一横截面形状；
增加排出外壳的径向尺寸，其中，设置第一横截面形状；以及
保持或降低排出外壳的径向尺寸，其中，设置第二横截面形状。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括恒定地增加从排放入口到排放出口的排出外壳的横截面积。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，第一横截面形状是大致的矩形，第二横截面形状是大致的椭圆形。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，第一横截面形状是大致的椭圆形，第二横截面形状是矩形。
41.如权利要求37所述的方法，其特征在于，鼓风机绕轴线对中，而排出外壳包括平行于轴线的至少一个平面部分。
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