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多级压气式高速空气循环扇的制作方法

发布时间:2025-06-20 12:40人气:

  循环扇是近年来的热门风扇设计,它采用了更加高速的送风系统,并且增加了风筒设计,使得送风距离相比于传统的家用电扇,距离更长,风力更为集中。

  它的作用也从传统的家用风扇直接对人吹,改成了在室内封闭环境中形成空气对流循环系统,特别是结合空调冷风系统后,会大大增加空调的制冷送风距离,加快室内环境的空气对流,使人感到舒适和凉爽。

  但目前循环扇的设计,还是传统的风扇电机系统,从早期的交流电机改进为控制效果更好的无刷直流电机,扇叶结构和空气增压方式并没有重大的改变。人们也在不断尝试在风扇领域增加更多的技术创新。

  航空发动机的设计一直是国之重器,现在的航空发动机有离心式和轴流式,现在主要都是轴流式,主体结构包括压气机,燃烧室,涡轮,尾喷管等。它的基本原理是:空气从最前面的风扇处入后,分为两路,一路直接从外涵道排出,产生推力,一路进入压气机,经多级压气机风扇的压缩,产生部分推力,气体体积减小,压力升高,继续流入燃烧室;燃烧室内点燃燃油和压缩空气的混合物,气体加热膨胀做功。推动涡轮旋转(产生阻力);涡轮通过转轴带动风扇和压气机转动,继续吸入并压缩空气;燃气推动涡轮旋转之后排出,产生部分推力。压气机是航空发动机的核心部分之一,它能产生极为强大的气流压缩效果。但是它的工作环境和我们常用的家用送风环境差异很大。目前市场上并没有采用压气机模式及设计理念的风扇创新。

  本发明所要解决的技术问题是:提供一种多级压气式高速空气循环扇,它结合了航空发动机的压气机机构,使得送风效果大大增强。

  本发明解决上述问题采用的技术方案为:一种多级压气式高速空气循环扇,其扇头部分包括外罩,进风口,电机和出风口,其特征在于:所述进风口后分为多级空气压缩腔,至少包括初级空气压缩腔和末级空气压缩腔,轴切面的气路所通过横截面积越来越小;从初级空气压缩腔到末级空气压缩腔,扇叶驱动轮的转速越来越快;所述电机后置在出风口附近或外罩的中间位置,各级空气压缩腔位于进气口和电机之间,且环绕电机外围或电机的主轴设置。

  所述多级空气压缩腔还包括中级空气压缩腔,中级空气压缩腔包含有一组或多组通过减速后的扇叶驱动轮,采用多组扇叶驱动轮时,按照出风方向,各扇叶驱动轮的转速越来越快。

  所述电机的主轴上通过行星齿轮减速机构与初级空气压缩腔、中级空气压缩腔的叶片驱动轮相连,末级空气压缩腔的扇叶驱动轮直接与电机主轴花键相连。

  所述中级到末级空气压缩腔的叶片驱动轮上采用设置分布密度逐渐增加、叶片尺寸逐渐缩小的直立斜切式叶片。

  所述叶片驱动轮与电机的主轴之间采用的行星传动结构,叶片驱动轮的内部设置有行星齿轮中的外轮,电机主轴通过花键驱动太阳轮,行星保持架与外罩之间固定连接,行星轮相对位置不变,通过太阳轮和外轮的齿比进行减速,并且驱动叶片驱动轮转动。

  所述末级空气压缩腔之后的外罩有变径段,变径段中外罩的直径在延伸至出风口方向缩小,将末级压缩腔吹出的空气进一步聚集,提高空气压缩比。

  所述出风口前设置有螺旋引流器,螺旋引流器上均布有螺旋引流槽,螺旋引流器低速转动,结合和外罩内壁上的螺纹风曹,使得出风以螺旋方式离开出风口,进一步增加出风距离。

  与现有技术相比,本发明的优点在于:它是一种能够产生高压风力,具有长程送风能力的高速空气循环扇,它采用了类似航空涡扇发动机所采用的压气机结构,利用多级扇叶对空气进行持续加速。

  而且它根据气流流速的不同,在从初级压缩器到末级空气压缩腔之间采用了横截面由大到小的设计,巧妙隐藏了电机的位置设计。使得其环形出风结构,能够产生急速风力,风力投射距离大大增加。

  它利用了行星减速结构,通过同一转轴,产生不同的减速效果,来满足初级到末级叶片驱动轮转速不同的要求。同一性好,结构相对简单。

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  在出风口处,利用风筒的指向性长度,本发明进一步增加了螺旋气流产生机构,它由与电机转轴通过减速器后相连的螺旋引流器与外罩内壁上的螺旋气槽相结合,使得出风结构变为螺旋式出风。具有更好的送风,加速室内空气循环和对流的效果。

  它的电机设置在风路上,并在末级压缩腔的叶片驱动轮上开设有散热孔,有利于高速电机自行散热。

  其中1为外罩,2为进风口及进风口的遮挡罩,3为初级叶片驱动轮,4为初级行星减速机构,5为中级叶片驱动轮,6为中级行星减速机构,7为末级叶片驱动轮,8为电机,9为电机安装支架,10为辅助进风孔,11为外罩的变径段,12为螺旋引流器,13为减速器,14为行星保持架,15为行星轮,16为出风口及出风口遮挡罩。

  一种多级压气式高速空气循环扇,本发明主要提供其扇头部分的结构,其摆头结构,俯仰角度调节结构和支架及控制台部分与现有技术类似,不包含发明创新点。

  该扇头部分包括外罩,进风口,电机和出风口,其出风口处还设计了螺旋引流机构。

  所述外罩内被分为两部分,一部分为进风空气增速部分,由进风口到末级叶片驱动轮之间;另一部分为出风指向性调节部分,由一个外罩所形成的风洞结构所组成。

  进风口后分为多级空气压缩腔,从初级空气压缩腔,中级空气压缩腔到接近出风口的末级空气压缩腔之间,轴切面的气路所通过横截面积越来越小;从初级到末级空气压缩腔之间,扇叶的转速越来越快。

  所述电机后置在出风口附近或外罩的中间位置,各级空气压缩腔位于进气口和电机之间。电机外侧为末级叶片驱动轮。

  所述电机的主轴上通过行星齿轮减速机构与初级空气压缩、中级空气压缩腔的叶片驱动轮相连,其中初级叶片驱动轮的减速效果最强,提供较大的扭矩,将进风口所吸入的空气经过宽体式涡旋叶片进行一级加速。中级叶片驱动轮的转速高于初级叶片驱动轮,相应地它的叶片由传统的宽体式涡旋叶片,改成了直立斜切式叶片。该设计能产生更强的吸力,进一步加速中级压缩强内的空气流动速度。

  中级空气压缩腔可以设置一组叶片驱动轮,也可以设置多组转速逐级递增的多组叶片驱动轮,逐级提高风速。

  所述叶片驱动轮与电机的主轴之间采用的行星传动结构,叶片驱动轮的内部即为行星齿轮中的外轮,电机主轴驱动太阳轮,行星保持架与外罩之间固定连接,行星轮相对位置不变,通过太阳轮和外轮的齿比差进行减速。

  末级叶片驱动轮直接利用了电机的高转速,不再设立行星减速机构,它由电机主轴直接驱动转动,速度最快。叶片驱动轮排列有一层或多层直立斜切式叶片,图中为三层叶片,它和中级叶片驱动轮均采用了航空发动机的压气机叶片轮结构,能提供多级加速后的强劲风力。

  本发明至少包含初级空气压缩腔和末级空气压缩腔,可以增设一级或者多级中级压缩腔,各级压缩腔之间扇叶驱动的转速逐级增加,相对行星减速机构的减速比越来越低。使空气在风扇的外罩内流动速度逐级增加,最终达到很高的出风速度,能大大延长送风距离,提高出风的指向性。

  为了进一步提高出风压力,所述末级空气压缩腔之后的外罩有变径段,变径段中外罩的直径开始缩小,使得空气流经的环形通道,内外径尺寸缩小,将风力进一步聚集提高出风风速。利用出风口的风洞效应,产生指向性较好,风力集中的出风效果。

  作为优选,在出风口前设置有螺旋引流器,该结构选用了双向轴高速电机,主轴朝向进风口作为叶片驱动轮的驱动轴,尾轴朝向出风口,尾轴通过减速器后,链接有螺旋引流器。

  螺旋引流器上均布有螺旋引流槽,螺旋引流低速转动,螺旋引流槽和外罩内壁上的螺纹风槽相结合,使得出风以慢速螺旋方式离开出风口,使得出风具有波动感,能提高室内空气循环的扩散效果。

  作为优选,所述外壳的侧壁上,特别是中级空气压缩腔位置,开设有少量倾斜的辅助进风孔,该辅助进风孔朝向出风口方向倾斜设计,在中级空气压缩腔有高速气流通过时,通过辅助进风孔能吸入更多的空气,增强循环扇的空气流量。

  作为优选,末级空气压缩腔的叶片驱动轮上开设有散热孔,该散热孔能将少量风力引入电机外壳上的气槽,提高电机的散热能力。


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