專利名稱：動力慣性驅(qū)動的雙向通風器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種藉慣性驅(qū)動進行熱傳遞的熱交換器及雙向通風換氣器。
本實用新型是在實用新型專利(申請?zhí)朇N91232036.2，于1992年12月16日授權(quán))的基礎(chǔ)上加以改進完成的。上述實用新型專利(以下稱作原型機)的兩個端面均為平面形狀，出風口部分為圓柱面形狀，這種型式的機芯在作高速旋轉(zhuǎn)時，由于實際氣體存在著粘性，在機芯兩個端面鄰近的氣體微團也隨機芯的高速旋轉(zhuǎn)而運動，這樣就在機芯的端面附近形成了低壓旋渦區(qū)。又由于機芯的每個通道繞軸作高速旋轉(zhuǎn)時，機芯對通道中的氣體就產(chǎn)生了很大的抽運作用。正是根據(jù)這種低壓旋渦區(qū)的存在以及通道抽運作用的結(jié)果，使得氣體連續(xù)不斷地通過機芯端面的進風口而進入通道，以達到實現(xiàn)雙向通風的目的。但是這種原型機的通風量有限，而要想大幅度地增大該機的通風量，通常所采取的措施是提高機芯的轉(zhuǎn)速。目前所使用的機芯轉(zhuǎn)速都在900－1500r.p.m.的范圍內(nèi)，當然要提高機芯的轉(zhuǎn)速，使其增大到2000r.p.m.以上，從現(xiàn)有技術(shù)上來說是完全可以實現(xiàn)的。然而在增大機芯轉(zhuǎn)速的同時，會使整機的噪聲急劇地增大，因此這種措施有很大的局限性。
原型機的機芯芯片的結(jié)構(gòu)是L形，這種芯片的制造工藝較為復(fù)雜。
另外，原型機上一律都采用外轉(zhuǎn)子電機做為驅(qū)動源，一般說來，使用外轉(zhuǎn)子電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝配工藝簡單和可縮小整機外形尺寸等優(yōu)點。但外轉(zhuǎn)子電機效率低，通常只有30％左右。例如，一個標稱功率為50W或80W的外轉(zhuǎn)子電機，它的輸出功率分別只有18W或25W。由于原型機上使用外轉(zhuǎn)子電機作為驅(qū)動源，所以只能是一機一芯(即在一個機芯只能配上一個電機)的整機配套方法。
本實用新型的一個目的是提供一種改進的、能大幅度提高通風量同時又不會使噪聲過份增大的雙向通風器。
本實用新型的另一個目的是提供一種機芯芯片制造工藝較簡的雙向通風器。
本實用新型的再一個目的是提供一種可采用一機多芯整機配套方法的雙向通風器。
本實用新型的目的是這樣來實現(xiàn)的這種動力慣性驅(qū)動熱交換、雙向通風器包括一個外殼、一個中空筒形機芯，機芯包括由芯片構(gòu)成的通道，一個旋轉(zhuǎn)軸，機芯兩端部的進風口，機芯側(cè)壁上相對兩端的出風口以及驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置。本實用新型的改進在于，在機芯的進風口和／或出風口處安裝有導(dǎo)流翅片。另一個改進是采用“∏”形或平波紋形芯片。再一個改進是采用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機作為驅(qū)動裝置。
下面將參照附圖詳細描述本實用新型的實施例。



圖1是本實用新型的一個實施例的局部透視圖，其中進風口處增添導(dǎo)流翅片機構(gòu)；圖2是本實用新型的另一個實施例的局部透視圖；圖3是用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機作為驅(qū)動源的組合機組平面排列的示意圖；圖4是用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機作為驅(qū)動源的組合機組曲面排列的示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中機芯結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖中附圖標記1代表機芯，它通常裝在一個外殼內(nèi)。機芯1可繞中心軸S旋轉(zhuǎn)，它是中空圓筒形，該圓筒有兩個相對的端面，即端面A和端面B，圓筒壁是由芯片構(gòu)成的通道組成。芯片從端面A縱向地延伸到端面B，芯片與芯片之間形成的通道有兩組進風口，它們分別開在端面A和端面B，并分別用附圖標記2a和2b表示。另外在圓柱壁面的兩個相對的端部分別設(shè)有出風口3b和3a，第一空氣流從進風口2a進入，沿通道流至相對中一端的出風口3a，然后從出風口3a排出；而從進風口2b進入的第二空氣流沿通道流到相對另一端的出風口3b，然后中從出風口3b排出?？諝獾牧魅牒团懦鍪怯捎隍?qū)動裝置，如電機帶動機芯轉(zhuǎn)動，并且由于實際氣體存在著粘性，所以在機芯兩個端面鄰近的氣體微團也隨著機芯高速旋轉(zhuǎn)而運動，這樣在機芯的端面附近形成了低壓旋渦區(qū)。而且機芯的每個通道的氣體入口半徑都小于出口半徑，所以當通道繞軸S作高速旋轉(zhuǎn)時，機芯對通道中的氣體就產(chǎn)生了很大的抽運作用，正是根據(jù)這種低壓旋渦區(qū)的存在以及通道抽運作用的結(jié)果，使得氣體連續(xù)不斷地通過機芯端面A和端面B的進風口(2a，2b)進入通道，以達到同時實現(xiàn)雙向通風的目的。另外，進風口方向相反的通道兩兩相鄰，即第一空氣流與第二空氣流的通道相鄰并互為逆向流動，這樣就達到了將兩種氣流進行熱交換的目的，例如可將室內(nèi)、室外的空氣進行熱交換。
芯片的形狀可以是“L”形，但“L”形芯片的制造工藝較復(fù)雜，因此本實用新型建議也可采用“∏”形或平直瓦棱形的芯片，這兩種芯片的制造工藝較簡單。芯片可軋制成云形波紋狀，這些云形波紋部分可占芯片面積的30－100％。芯片也可軋制成鋸齒形、凹凸形或上述各種形狀相互組合而成。芯片的粗糙形狀的周期、峰值高度可按一定規(guī)律排列或無規(guī)律地隨機排列。芯片一般由厚度為0.05－1.50mm的導(dǎo)熱材料軋制而成，比如可以是工業(yè)純鋁、鋁硅合金、鋁錳合金、工業(yè)純銅、黃銅、不銹鋼和具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的化學合成材料。
本實用新型的特征在于，在機芯進風口和／或出風口處增設(shè)導(dǎo)流翅片機構(gòu)。
圖1示出導(dǎo)流翅片4安裝在端面A的進風口2a處的情況，其中導(dǎo)流翅片的安裝角θ1大于30°、小于90°，最好在32°－45°之間，當θ1≤30°時，翅片阻擋了部分進風口2a的面積，使氣體不易進入機芯通道。當然，在端面B也可以以同樣方式安裝導(dǎo)流翅片4(圖中未示出)。翅片4可安裝在各個進風口處，也可以每隔一個、二個或三個進風口處安裝導(dǎo)流翅片4。導(dǎo)流翅片的作用在于，當機芯作高速旋轉(zhuǎn)時，這種翅片的作用就等同于離心式通風機的葉片。當機芯轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的能量通翅片傳遞給它周圍的氣體微團。于是機芯端蓋附近的氣體微團由于受到翅片力(壓力)的作用，產(chǎn)生了相對運動的遷移加速度、科氏加速度和向心加速度，使氣體微團連續(xù)受到加速，其結(jié)果是在機芯端部形成一個更為強大的低壓旋渦區(qū)。由于鄰近機芯端蓋進風口周圍氣體微團的加速運動，就使更多的氣體微團通過機芯進風口而進入到機芯通道中去。所以翅片就起到了連續(xù)不斷地向機芯內(nèi)強制送風的作用，以大大增加該機的通風量。
另一方面，也可在機芯出風口3b處增設(shè)導(dǎo)流翅片5。圖3中θ2為出風口3b的導(dǎo)流翅片5的安裝角。通常θ2大于90°，而一般以100°－120°范圍內(nèi)為宜。因θ2≤90°時，翅片起著阻擋出風的作用。由于機芯的高速旋轉(zhuǎn)，在出風口導(dǎo)流翅片周圍的氣體微團受到翅片力(壓力)的作用，使其不斷加速并向機芯外強制出風，從而增大了該機的通風量。另外，從出風口翅片的幾何形狀來看，它相當于機芯出風口3b的延伸。眾所周知，由于徑向尺寸的增大，則在機芯出風口周圍的氣體微團所受到的慣性力也隨之增大，從而也就增大了在機芯進風口和出風口鄰近的氣體微團之間的速度差值，加強了機芯通道的抽運作用。因此它和進風口翅片的作用一樣，同樣也可以使該機的通風量大大增加。從出風口翅片的形狀和安裝位置可以明顯地看出，出風口翅片和離心式通風機的前向葉片是完全相同的，因而它的作用也相同。
此外，可以在進風口和出風口處同時安裝導(dǎo)流翅片，這樣在不改變機芯尺寸的情況下可獲得更大的通風量。
為做對比試驗，我們同時做了兩個幾何尺寸完全相同的機芯，其一是保持原型；在另一個機芯端蓋的進風口處裝設(shè)了翅片。我們采用了同一個電機進行驅(qū)動，而且使用同一臺測試儀器，保持該儀器的靈敏度相同的條件下進行了對比試驗。其測試結(jié)果為未加進風口翅片時所測得的通風量Q1＝66.6m3／h(單向)；裝設(shè)進風口翅片后所測得的通風量Q2＝97.0m3／h(單向)。
上述的測試結(jié)果可以清楚地表明在機芯的外形尺寸保持不變的條件下，只是增添進風口翅片后就可以使該機的通風量增加50％左右。如將出風口翅片同時加裝后，其效果將更加顯著。采用此項措施以后，明顯增大了該機的通風量，不僅如此，也為該機的小型化提供了一條簡單、易行和十分可靠的途徑和方法。
在原型機上由于使用外轉(zhuǎn)子電機做為驅(qū)動源，所以只能是一機一芯(即在一個機芯上裝配一臺電機)的整機配套方法，本實用新型拓寬了這種方法，建議可采用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機6作為驅(qū)動源，這為一機二芯、三芯以及多芯排列配套整機提供了實現(xiàn)的基礎(chǔ)和可能。這種一機帶動多個機芯的機組有以下兩種排列形式其一是平面排列，即當所有機芯的軸線均在同一平面內(nèi)時，這種排列稱為平面排列，如圖3所示。其二是曲面排列，即當所有機芯的軸線排列在一圓柱面上或任意曲面上時，這種排列稱為曲面排列，如圖4所示。
在電機額定功率條件下，根據(jù)不同場所的需要，改變主傳動皮帶輪和從動皮帶輪的半徑比就可以達到改變機芯轉(zhuǎn)速的目的，并使之加速或減速。例如，在醫(yī)院病房、計算機房及辦公室等處可以進行減速，以使該機的噪聲降低到最低水平；另外在車站(輪船)候車室以及影、劇院等場所，這些地方人聲嘈雜，則可以加速，以加大該機的通風量。
由于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機6不像外轉(zhuǎn)子電機那樣可以安裝在機芯中空部分內(nèi)而使結(jié)構(gòu)緊湊，但采用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機6可提高電機效率并可實現(xiàn)一機多芯的整機配套方法。
本實用新型的機芯芯片應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，如工業(yè)純鋁、鋁硅合金、鋁錳合金、工業(yè)純銅、黃銅、不銹鋼和具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的化學合成材料等。另一方面，以機芯制作工藝要求為依據(jù)，應(yīng)將原型機所選用的材料厚度范圍從0.05－0.10mm拓寬為0.05－1.50mm厚為宜。另外，由于機芯為旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，進入熱交換通道的氣體微團受到慣性力的作用，使其靠近外圓周部分運動。因此，粗糙元也可以相應(yīng)地使其靠近外圓周部分分布，這樣就可以使熱交換器壁的一部分有粗糙元而另一部分沒有粗糙元，可使有粗糙元部分占總熱交換器壁面積的30－100％。
上面參照附圖描述了本實用新型的特定實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難理解，在本申請的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以作各種改進和變換。
權(quán)利要求1.一種動力慣性驅(qū)動的雙向通風器，由一個外殼，一個中空筒形機芯，機芯包括由芯片構(gòu)成的通道，一個旋轉(zhuǎn)軸、機芯相對兩端部的進風口，機芯側(cè)壁上相對兩端部的出風口以及驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置組成，其特征在于在機芯的進風口和/或出風口處安裝有導(dǎo)流翅片。
2.按照權(quán)利要求1所述的通風器，其特征在于所述進風口導(dǎo)流翅片的安裝角在30°－90°之間。
3.按照權(quán)利要求2所述的通風器，其特征在于所述安裝角在32°－45°之間。
4.按照權(quán)利要求1所述的通風器，其特征在于所述出風口導(dǎo)流翅片的安裝角大于90°。
5.按照權(quán)利要求4所述的通風器，其特征在于所述安裝角在100°－120°之間。
6.按照權(quán)利要求1所述的通風器，其特征在于所述驅(qū)動裝置為外轉(zhuǎn)子電動機。
7.按照權(quán)利要求6所述的通風器，其特征在于所述外轉(zhuǎn)子電動機安裝在機芯的中空部分內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求1所述的通風器，其特征在于所述驅(qū)動裝置為內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機。
9.按照權(quán)利要求1所述的通風器，其特征在于所述芯片為“L”形波紋芯片。
10.按照權(quán)利要求1所述的通風器，其特征在于所述芯片為“∏”形波紋芯片。
11.按照權(quán)利要求1所述的通風器，其特征在于所述芯片為平波紋芯片。
專利摘要一種動力慣性驅(qū)動熱交換、雙向通風器，包括一個外殼，一個中空筒形機芯，一個旋轉(zhuǎn)軸，機芯相對兩端部的進風口，機芯側(cè)壁上相對兩端部的出風口以及驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，在機芯的進風口和/或出風口處安裝有導(dǎo)流翅片。本設(shè)計可采用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，以實現(xiàn)一機多芯的整機配套方法。本設(shè)計在不增加機芯幾何尺寸的情況下大大提高通風量。
文檔編號F04D25/02GK2187691SQ9420205
公開日1995年1月18日 申請日期1994年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月1日
發(fā)明者黃祿萍, 段小江, 黃文生, 金瑞鑫, 高鴻亮 申請人:北京北大方正電氣公司