CN215566754U - 冷却风扇和噪音产生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冷却风扇和噪音产生装置，其中，鼓风扇的气流可以在冷却空气模式和噪音模式之间调整，冷却空气模式中冷却空气自由流向周围环境，噪音模式中气流部分限制或完全限制以产生不同等级舒适的背景噪音。风扇的气流可以在不受限制气流、部分限制气流和完全限制气流的等级和组合之间划分或分开以产生或不产生额外的背景噪音的情况下生产各种冷却气流。穿孔的圆筒围绕风扇以形成腔室，在气流可以其中以各种频率共振并增幅借由将圆筒绕着风扇旋转以选择的噪音等级。

Description

冷却风扇和噪音产生装置

技术领域

本申请总体上关于用于选择性以风扇提供冷却且清净的气流并且用于调整气流以产生令人愉悦且舒缓的背景噪音的方法和装置，所述噪音例如白噪音、以及气流和噪音的组合。

背景技术

本申请已开发出一种紧凑的风扇驱动气流系统，其产生气流并将气流引导过各种使用者可选的流路以向周围环境提供冷却气流，并且产生各种频率、强度和能阶的背景噪音。变速风扇产生的气流借由选定的气流限制幅度，以向周围环境产生自由气流、或在基本受限的音箱内产生共振。

一些受限的空气通道会产生形状和强度不同的宽带噪音。受限的气流条件下会产生背景噪音。由于用户对气流限制程度的调整，系统产生的噪音频谱会有所不同，以适应使用者的散热需求和背景噪音偏好。

可以借由改变驱动风扇的马达的速度以增加或减少气流产生的噪音量。例如，可以使用具有默认可选速度的交流马达或具有使用者控制的可变速度的直流马达以改变风扇产生的声级。

实用新型内容

在一个实施例中，风扇固定在基座上，并且被固定在基座上的风扇壳体围绕。风扇壳体具有排气口，其将气流径向向外引导至外壳。外壳也固定在基座上并且具有出气开口，其与风扇壳体的排气口轴向和径向对齐。

可移动圆筒，例如可旋转圆筒，其安装在基座上并位于固定的风扇壳体和固定的外壳之间。形状和大小不同的与周围隔开的噪音产生孔穿过圆筒生成。当圆筒相对于风扇壳体和外壳旋转时，圆筒中的不同孔位于风扇壳体上排气口的前面。当风扇的气流流过不同的孔时，会产生不同类型的背景噪音。

附图说明

图式中：

图1是根据本申请构造的组合风扇和噪声产生装置的代表性实施例的右前侧立体图；

图2是图1的装置的右后侧立体图；

图3a是图1的装置的前视图；

图3b是图1的装置的后视图；

图4是图1的装置的分解立体图；

图5是根据图1的装置设置的鼓风扇和圆筒的部分分解立体图；

图6是图5所示的鼓风扇的分解立体图；

图7是沿图3a的剖面线7-7截取的剖视图；以及

图8a和8b显示气流调节机构的替代实施例。

在图式的各个视图中，相同的参考编号表示相同或相似的部分。

具体实施方式

图1至图7显示紧凑型多功能冷却风扇和噪音产生系统10的构造和操作的示例。从图1和图2开始，系统10包含支撑在基座14上的外壳12。外壳12包含前壳体部分16、后壳体部分18和一对壳体侧壁22和24。

在一实施例中，基座14的占地面积可以紧凑，其为大约五英寸乘五英寸，其中外壳的顶部到基部的底部的高度大约为八又二分之一英寸。当然，也可以是其他尺寸和形状。

使用者控制器30设置在基座14的前部，用于控制位于外壳12内的风扇。风扇将在下文更详细的描述。控制器30可以打开和关闭风扇，并且可以选择风扇的运转速度。控制电路31(图4)以公知的方式提供可选择速度的控制。

在一个实施例中，系统10可以设置有常见的风扇摆动功能，其可以由用户控制器30之一以选择。如下文所述，可以借由将旋钮32旋转以进一步控制系统10的机械运作。

旋钮32设置在外壳12的外部，例如在外壳12的顶部34上。旋钮32可以旋转，以调整和选择通过系统10的各种气流流路和各种气流限制的幅度。

图1和图3a显示前壳体部分16，其设置矩形的前出气开口36，所述前出气开口36被前格栅40部分覆盖。在图3a中，显示前出气开口36处于未受阻挡或完全打开的位置，以最小化从外壳12内到周围环境的气流阻力。

通过前出气开口36的气流可以从如图3a和图7所示的未受阻挡位置，变为部分受阻挡、甚至大致上或实际上完全受阻挡的位置，其大致上限制或阻挡气流离开外壳16。亦即，借由将旋钮32旋转，使用者可以选择性地向周围环境提供全部气流，或者逐渐限制或阻挡气流通过前出气开口36离开外壳12。

图3b显示后壳体部分18位于与图1和图3a所示相同的操作配置的位置。在此位置，对流入、通过和流出外壳12的气流的阻力被最小化。

如图4所示，具有圆柱侧壁48的双向可移动圆筒46借由将旋钮32绕中心轴45旋转以选择性驱动和可调整地旋转。如本申请所用，术语“轴向”、“径向”和“圆周”是参考中心轴线45。旋钮32上的凸片44(图7)延伸过外壳12的顶部34，并固定在圆筒46顶部的插槽47中。

可旋转圆筒46设置在外壳12内，用于控制通过前出气开口36排出的气流量，并且还可以控制进入外壳12内的气流量。圆筒46进一步用作外壳或音箱，其有助于圆筒和外壳12内的共振和放大噪音。

在图4中，圆筒46定位以允许气流从外壳12内基本上自由不受限制地排出到周围环境中。当圆筒46从其在图4中的位置向左或向右旋转180度时，圆筒46定位以基本上限制或阻挡气流直接进入外壳12以及从外壳12内直接排出到周围环境。

在图1至图7中，系统10及其相应部件的位置和排列使圆筒46几乎没有阻挡空气直接从固定的前出气开口36排出。当圆筒46从图5所示的位置旋转时，圆筒46的不同的实心部分和穿孔部分与前出气开口36对齐并对准，以限制或大致上或完全阻挡气流直接通过前出气开口36而排出。

如图2和图3b所示，外壳12的后部18包含上吸气开口50和下吸气开口54。如图3b进一步所示，圆筒46已经旋转以允许气流自由进入吸气开口50和54。在此位置，如下文更全面描述的，进气流可以直接通过圆筒46顶部和底部的对齐互补开口78和80。

为了限制流进和穿过外壳12的气流，圆筒46可以旋转以阻挡或限制气流通过上吸气开口50和下吸气开口54直接流入圆筒46。当从图4和5所示位置旋转180度时，圆筒46的前部的上固体外表面部分51和下固体外表面部分53(图5)可以紧密面对并且与上吸气开口50和下吸气开口54重迭，以限制上吸气开口50和下吸气开口54。

图5和图7所示的视图更全面揭露圆筒46，并且更全面理解其操作。为了清楚起见，在图5中外壳12和基座14已被移除。所示的圆筒46由前圆筒部分68和后圆筒部分72构成。圆筒46与鼓风机壳体90同心与滑动旋转配合，并且围绕并抵靠鼓风机壳体90。

鼓风机壳体90围绕马达驱动风扇，例如，具有垂直延伸的矩形叶片或扇叶64的径向式离心鼓风扇63。叶片64以常规方式安装在鼓风机叶轮66上以形成离心式叶轮。

如图5进一步显示，前圆筒部分68具有矩形圆筒排气开口70，其尺寸和形状与前壳体部分16中的出气开口36相对应。图示的上吸气开口78(图7)和下吸气开口80(图5和图7)，其借由圆筒46的后部72形成。通过图7中的吸气开口80和图6的分解图可见电动马达74，其连接鼓风机叶轮66并使鼓风机叶轮66旋转。

圆筒46中的上吸气开口78和下吸气开口80的尺寸和形状与穿过外壳12的后部18形成的上吸气开口50和下吸气开口54的尺寸和形状大致相同。尽管图中显示矩形的气流开口，可以由其他互补且对齐的形状的方式达到类似的效果。

圆筒46的上吸气开口78和下吸气开口80可以旋转为与外壳12的后部18上的相应的上吸气开口50和下吸气开口54直接垂直(轴向)对齐和沿圆周对齐。借由改变圆筒46的上吸气开口78和下吸气开口80与外壳12的上吸气开口50和下吸气开口54的对齐程度，可以依需求改变从周围环境直接进入圆筒的空气量，以改变系统10产生的噪音和气流的类型。

如图5进一步所示，各种图案或数组的孔、狭缝和/或穿孔84，例如矩形、椭圆形、D形或其他形状的小孔，穿过圆筒46的前部68和/或后部72而形成。圆筒46的圆柱侧壁中的孔84可以旋转到多个用户选择的圆周位置，以改变由风扇系统10产生的宽带噪音的强度和噪音形状。

例如，如图5所示，几组或几群的较小的圆孔84穿过前圆筒部分68和后圆筒部分72上的左圆柱侧壁部分86和右圆柱侧壁部分88而形成，以提供由系统10产生的噪音的变化和选择。圆筒46的后表面72和侧壁86和88上的一些孔84的图案以行列排列。然而，许多其他模式可以用来改变系统10产生的宽带噪音。

图5和图7显示圆筒46的内圆柱壁91与风扇壳体例如鼓风机壳体90的上径向凸缘96和下径向凸缘98上的径向外部圆形表面部分92之间的相对位置和滑动接合。此旋转的滑动接合或滑动接触形成弱的或松散的流体密封件94(图7)，其限制气流并将气流引导至各个流路，如下文进一步所述。

当圆筒46从图5和图7所示的位置旋转四十五度时，圆筒46逐渐限制或阻挡气流自由离开前圆筒开口70，并且通过圆筒46其中一个以上的孔84将气流从鼓风机壳体90引导到周围。

图5和图6显示鼓风机壳体90的前部93和后部95围绕鼓风机叶轮66，其中为了清楚起见，圆筒46和外壳12从图5中移除，并且外壳体12从图6中移除。

一对气流引导壁100和102从鼓风机壳体90的圆柱侧壁110径向向外延伸。引导壁100和102也在形成在鼓风机壳体90的圆柱侧壁110中的排气口108的相对侧上的上径向凸缘96和下径向凸缘98之间垂直延伸。

在图1至图7所示的实施例中，排气口108可以是鼓风机壳体90中的一个或单一排气口。此提供直接朝向外壳12上的前出气开口36吹出的单一强气流。

气流引导壁100和102以及在引导壁100和102之间延伸的上径向凸缘96和下径向凸缘98的部分或区段114和116，其界定或形成短的排气管120(图7)，以将来自鼓风机叶轮66的气流径向向外引导向周围的圆筒46。气流引导壁100和102的外部垂直边缘118定位成与滚筒46的内圆柱壁91滑动接合，并且与上径向凸缘96和下径向凸缘98上的圆形表面部分92配合，以在排气管120内保持气流并引导气流通过圆筒46的所选部分。

鼓风机壳体90上的圆形表面部分92和外部垂直边缘118(图5)界定矩形密封表面，在圆筒46旋转时，滚筒46的可旋转内圆柱壁91抵靠着矩形密封表面松动地摩擦并滑动。这种松动的旋转接触形成松动的或弱的滑动气流密封。

矩形密封表面的尺寸大约等于或略大于矩形圆筒开口70的尺寸，以有效地将来自鼓风机叶轮66的气流径向向外引导过圆筒开口70和/或通过圆筒46中的孔84。

如图6和7所示，鼓风机壳体90的后部95上的上径向凸缘96和下径向凸缘98与垂直的挡板117配合以形成矩形滑动密封表面，其类似上述鼓风机壳体90的前部93上形成的矩形滑动密封表面。然而，此密封表面从鼓风机壳体90的圆柱侧壁110的实心部分开始并围绕实心部分径向延伸，因此，来自周围环境的气流仅通过鼓风机外壳顶部和底部的圆形开口142和144进入鼓风机外壳，并通过排气管120离开鼓风机外壳。

在图7中，显示上径向凸缘96和下径向凸缘98与圆筒46的内圆柱壁91旋转摩擦或滑动接触。图7进一步显示圆筒46与鼓风机壳体90同心地安装。

图3a和图7显示鼓风机壳体90的排气口108和排气管120，其直接朝向并面对外壳12上的出气开口36。当圆筒开口70在排气管120和前出气开口36之间圆周地对齐并位在两者之间时，这种对齐提供通过排气管120并且流出到周围环境的基本上不受限制的气流。图3a和图7进一步显示圆筒46的位置，圆筒46插入鼓风机壳体90和外壳12之间以使空气自由地流向周围环境。

当系统10配置以向周围环境产生最大冷却气流时，排气口108、排气管120和圆筒开口70的开口的形状和大小如图7所示在鼓风机壳体90和外壳12之间对齐，以形成通畅的径向流路，其使乱流最小化。相对的，当系统10定位以产生宽带噪音时，例如当圆筒46从图3a和图7所示的位置沿任一方向旋转最多180度时，通过孔84产生乱流的空气以产生选定的声音和噪音等级。

再次，当主要用作冷却风扇时，如图3a和7所示，鼓风机壳体90上的排气口108和排气管120轴向、径向和圆周向与圆筒开口70和前出气开口36对齐，以允许气流基本上不受限制的通过圆筒46和外壳12进入周围环境。

在一实施例中，鼓风机壳体90和排气管120并列地与外壳12上的前出气开口36在轴向和圆周向永久固定。圆筒46可旋转地安装在鼓风机壳体90和外壳12之间，如图7进一步所示。

如上文所述，圆筒46在鼓风机壳体90上的排气口108和前出气开口36之间旋转。图7所示的圆筒46的位置，在鼓风机壳体90与周围环境之间形成基本上不受限制的流路，其由流路箭头122描绘。当圆筒46旋转离开此非限制位置时，流向周围环境的空气会越来越受限制，直到鼓风机壳体90的排气管120被圆筒46封闭为止。

当圆筒46的开口70旋转，而远离与排气管120的径向外边缘对齐，并从无限制的打开位置旋转到逐渐受限制的位置，排出排气管120的气流流过开口70和孔84并在其间分配，并通过前出气开口36通向环境，从而提供自由气流和受限气流的组合。当圆筒46进一步旋转时，通过前出气开口36流向周围环境的空气流过孔84而不通过开口70，以提供完全受限的气流。

不受限制的气流和受限制的气流的组合产生各种所需的噪音量，并让使用者在选定的圆筒位置选择优选的噪音类型。当圆筒46中的开口70旋转过排气管120时，可以产生流入外壳12内部的气流，其开始产生和谐地共振，从而提供额外的噪音特性。

图5、图6和图7进一步显示在圆筒46底部上的径向舌部124之间旋转连接的圆形舌部和凹槽，以及设置在风扇接板128上的凹槽圆环126。风扇接板128安装在基板132的顶部上，其安装在基座14的顶部上。

可以由上摆动轴承134和下摆动轴承136(图4)的形式在基座14和基板132之间提供旋转连接和/或摆动连接。摆动轴承134和136嵌套在形成在基座14中的环形插槽135内。

如果是摆动连接，摆动偏移臂137由安装在基座14的下侧的摆动马达138驱动。偏移臂137接合基板132中的插槽，从而当偏移臂137被马达138旋转时，使板132相对于基座摆动。摆动连接允许外壳12、圆筒46、鼓风机壳体90和风扇63在基座14的顶部一体的旋转或枢转和摆动。基座14的底部139下方的支脚140固定并支撑整个系统10。

图6和图7显示在鼓风机壳体90的顶部中圆形开口142的形式的第一进气口，借由鼓风机叶轮66上的旋转叶片64抽吸使空气通过第一吸气开口而吸气。空气也抽吸过第二进气口而吸气，第二进气口以圆形开口144的形式位于鼓风机壳体90底部(图5、6和7)。

根据圆筒46的选定位置，可以界定穿过外壳12的各个流路。如图7中的流路箭头122所示，周围环境空气通过周围环境进气口50和54吸入外壳12中。然后，空气通过圆筒46中的吸气开口78和80并通过腔室150(如下文所述)吸入风扇壳体90中的第一进气口142和第二进气口144。

然后，空气由风扇63通过风扇排气口108和排气管120径向向外吹。此时，空气可以通过外壳12中的圆筒排气开口70和前出气开口36直接排放到环境中。

然而，如上文所述，圆筒46可以旋转，以使离开风扇排气管120的空气可以离开外壳12，其通过部分通过圆筒排气开口70和部分通过孔84所界定的流路的组合，或仅通过孔84。在一种操作模式中，由于周围空气被阻止进入外壳12，几乎没有空气离开外壳12，并且由于空气在腔室150(如下文所述)回旋，几乎没有空气离开外壳12。

进一步如图7所示，鼓风机壳体90的内部界定共振气流腔室150，其位在鼓风机壳体90的顶部与外壳12的顶部34或顶板之间以及在鼓风机壳体90的底部与基座14的顶部之间的空间。当圆筒46旋转以借由限制来自排气管120的气流以限制通过前出气开口36的气流时，可在腔室150内产生回旋气流，并且其开始共振。

腔室150中的此旋转气流会产生所需的噪音，其会在腔室150中增幅。当使用者旋转圆筒46时，腔室150内产生的噪音的形状和强度调整到适合使用者目的和喜好的程度。

图8a和图8b显示产生期望的流量和噪音特性的气流量调整机构的替代实施例。可移动壁160包含孔84，其可以是多种形状、尺寸和图案。可移动壁160位于排气管120和出气开口36附近，并且可以相对排气管120和出气开口36移动。

如图所示，可移动壁160可沿方向162滑动，并且可以部分或完全覆盖排气管120和出气开口36。因此，具有可移动圆筒46的类似效果和功能的多个气流配置是可能的。尽管方向162显示为水平，但是本申请不限于此，可以预期方向162可以垂直或旋转运动。

其他变型在本申请的概念内。因此，尽管本申请易于进行各种修改和替代结构，但是上面已经详细描述了其某些实施例。然而，应当理解的是，本申请无意限制在所揭露的一种以上特定形式，相对的，其目的是涵盖落入所附权利要求所界定的本申请概念和范围内的所有修改、替代结构和等效物。

本申请要求2020年5月21日提交序列号为63/028,060的美国临时专利申请案，其专利申请的全部内容借由引用合并于此。

Claims (10)

1.一种冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，包括：

一风扇，包括：

一风扇壳体壁；

至少一风扇进气口，其位在所述风扇壳体壁中；

一风扇排气口，其位在所述风扇壳体壁中；

一离心叶轮，其位于所述风扇壳体中；

一马达，其连接所述叶轮并使所述叶轮旋转；

一可移动壁，包括：

一表面；

多个孔，其位在所述表面中；

一气流，其由所述离心叶轮的旋转而产生，所述气流吸入所述风扇壳体壁中的所述至少一个风扇进气口中，并且随后通过所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口排出；

其中，所述可移动壁相对于所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口移动，并且可以定位成在所述风扇壳体壁上完全覆盖、部分覆盖或不覆盖所述风扇排气口；以及

其中，能够根据所述可移动壁的位置相对于所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口的位置产生多种空气输送配置，藉此改变由所述冷却风扇和噪音产生装置产生的噪音特性。

2.根据权利要求1所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，所述可移动壁以滑动方式相对所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口移动。

3.根据权利要求1所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，所述可移动壁进一步包括可旋转圆筒，其包括：

一圆筒壁，其界定一内部空间；

至少一个吸气开口，其位于所述圆筒壁中；

一前圆筒排气开口，其位于所述圆筒壁中；

多个孔，其位于所述圆筒壁中；

并且其中，所述风扇至少部分设置在所述内部空间内，并且所述可旋转圆筒相对所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口旋转。

4.如权利要求3所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，进一步包括所述多种空气输送配置中的第一种，其中，所述可旋转圆筒的位置将所述圆筒壁中的所述前圆筒排气开口对准所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口。

5.如权利要求3所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，进一步包括所述多种空气输送配置中的第二种，其中，所述可旋转圆筒的位置将所述风扇壳体壁中的所述多个孔对准所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口，并且其中，所述圆筒壁中的所述前圆筒排气开口没有任何部分对准所述风扇排气口。

6.如权利要求3所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，进一步包括所述多种空气输送配置中的第三种，其中，可旋转圆筒的位置将所述圆筒中的所述多个孔其中至少一个以及所述圆筒壁中的所述前圆筒排气开口的至少一部分对准所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口，并且其中所述气流通过所述前圆筒排气开口并且通过所述多个孔其中至少一个。

7.如权利要求3所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，进一步包括一外壳，其包括：

一外壳壁；

一进气开口，其位于所述外壳壁中；

一出气开口，其位于所述外壳壁中；

其中，所述可旋转圆筒和所述风扇设置在所述外壳内，并且所述风扇壳体壁中的所述风扇排气口和所述外壳壁中的所述出气开口对齐相对彼此的固定位置，并且所述可旋转圆筒相对所述风扇排气口以及所述出气开口旋转。

8.如权利要求7所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，进一步包括一基座，其中所述外壳、所述风扇壳体以及所述可旋转圆筒可旋转地安装在所述基座上。

9.如权利要求7所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，进一步包括一可旋钮，其设置在所述外壳上并连接所述可旋转圆筒，以在所述外壳内旋转所述可旋转圆筒。

10.如权利要求7所述的冷却风扇和噪音产生装置，其特征在于，进一步包括一气流流路，所述气流流路将空气引导进入并通过所述外壳，其中，所述风扇将空气通过所述进气开口、通过所述可旋转圆筒中的所述吸气开口并且进入所述风扇壳体中的所述风扇进气口，将空气抽吸进所述外壳中，并且其中，所述风扇将空气从所述风扇壳体中吹过风扇排气口、吹进并吹过所述可旋转圆筒中的所述排气开口和/或所述可旋转圆筒中的所述噪音产生孔其中至少一个，然后朝向所述外壳中的所述出气开口。

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