具备双风道切换的风机集成系统及其风道切换方法与流程

本发明涉及供风设备领域，具体地说是一种具备双风道切换的风机集成系统及其风道切换方法。

背景技术：

充气式游乐设备制造技术日趋成熟，蕴含各式造型和炫丽外表的充气产品充斥售卖和游乐市场，常见的有公园中摆放的充气儿童乐园、充气滑梯、充气卡通造型等，该类充气式娱乐设施不仅可让孩子们在玩耍过程中身体素质得以有效锻炼，而且其可满足多人玩耍的特点能够强烈促进孩子们之间的交流和沟通，有利于培养他们乐观开朗的性格，因而极易被广大儿童和儿童家长所认可，同时充气式游乐设备的摆放只需一块平整底面即可，搭建简单且收纳方便，摆放时也不会对地面造成损伤，因而也受到越来越多商家的追捧。

但传统式充气结构的展示方式仅仅依靠华丽吸睛的静态造型吸引观赏者，每一代新型产品的更新和推出也往往是借助单独的外型改变和色彩渲染，可谓是换汤不换药，产品的玩法等依旧没变，而随着人们物质生活的丰富和日益增长的精神文化需求的需要，各式造型的设备已渐失新奇性并逐渐显现出单调感，儿童对各种新造型也多见怪不怪，缺乏浓厚的兴趣，种种迹象说明这种传统的外观设计方式已渐不可取，设计师必须拓宽设计领域，并结合充气产品功能的多样性和玩法的多变性，从而开拓充气产品新的设计方向。

为突破日益匮乏的设计素材瓶颈，打破充气结构的静态造型从而实现传统充气结构的动静结合，能够为沉闷的造型结构带来活力与新意，进而二次焕发充气结构的魅力吸引，不失为一种创新的设计方式。

而充气结构动态动作的实现常规实现方法是依靠机械组件的带动，而机械组件由于构造复杂、质量大往往难以实现与充气结构的良好结合，且由机械式组件带动的动作比较僵硬，噪音也较大；通过改变充气结构的充气状态，从而借助气流的控制实现对气流支撑的气膜外型的改变，能够在实现充气结构动态动作的同时有效克服机械组件存在的诸多缺陷，使得动作控制自然流畅，且简化了产品结构，避免了机械组件存在的安装限制、控制的僵硬感和使用安全隐患。

众所周知，充气结构的主要支撑载体是内部所充入的气体，通过向充气式游乐设备内部一直充气，形成设备内压，使充气式游乐设备整体结构膨胀形成支撑力。当向结构内充入气体时，气膜膨胀扩展，当由结构内抽出气体时，气膜收缩塌陷，利用向气膜内周期性地充入和抽出气体，可以实现气膜的膨胀和收缩运动，再借助充气结构特殊的膜材边线构造从而实现充气结构某个部位或整体的运动造型。比如设计一款动物尾巴的动态充气造型，当向尾巴部分充入气体时，尾巴会扬起，当从尾巴部分抽出气体时，尾巴会垂下，通过周期性地向尾巴部分充气和抽气即可实现尾巴部分的上下动态摆动。

为方便产品展示，通常情况下，我们需要保持充气结构产品整体处于静态而某些部位呈现为动态。而单件充气结构产品既要保持整体的充气气压稳定又要实现某个部位的膨胀收缩运动，即充气结构内既要持续供风供气又要在整体供风的同时在某个所需部位周期性地抽风抽气，其中势必存在着一定的冲突，单台风机受自身结构与功能限制而无法满足充气结构对于上述多种供风方式的需求，通常需要通过布置多条独立风道和采用不同功能的风机单独控制供风抽风以解决上述问题，而独立风道的开设势必要考虑充气结构内部膜材的密封布置和粘接拼接，不同风机的安装位置及线路的进出方式也需全面考虑布排，从而为充气结构的设计和安装造成极大困扰，结构设计的整体成本也较高。

技术实现要素：

基于以上种种问题和设计缺陷，本发明的目的旨在提出一种具备双风道切换的风机集成系统及其风道切换方法，该风机集成系统可以通过调整风道实现单台风机对于多种供风方式的切换，而无需复杂的独立风道和多风机布置，具备集约节能、质量轻、安装模块化、动作可智能化调控的特点，能够解决充气结构风道设计和安装调控带来的困难，从而为设计和制造复杂会动充气造型提供新的技术方案。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种具备双风道切换的风机集成系统，包括：蜗壳，所述蜗壳具有进风口和出风口；风机组件，所述风机组件设在所述蜗壳内；吸气管路，所述吸气管路的末端与蜗壳的进风口连通；充气管路，所述充气管路的起始端与蜗壳的出风口连通，充气管路的末端设置有第一出气口；风道切换管路，所述风道切换管路连接设置于吸气管路的起始端和充气管路的管道侧壁之间，风道切换管路的起始端和末端分别设置有第一进气口和驱动控制电机，风道切换管路沿轴向依次在侧壁上开设有径向的第一通风口、第二通风口和第三通风口，第一通风口与吸气管路的起始端相连，第三通风口与充气管路的管道侧壁相连贯通，第二通风口位于第一通风口与第三通风口之间且与外界连通；风道切换控制组件，所述风道切换控制组件包括密封嵌设于风道切换管路中的第一活塞挡板、第二活塞挡板以及横向贯穿连接两活塞挡板的连杆，驱动控制电机通过连杆驱动两活塞挡板在风道切换管路内沿轴向同步滑移。

作为一种优选方案，还包括集成箱体，所述集成箱体罩设于风机集成系统外部，集成箱体表面上开设有用于穿插第一进气口、第一出气口和第二通风口的安装孔。

作为一种优选方案，所述蜗壳及各管路间的连接均采用密闭连接以保证各空气流通通道不受外界进气或漏气的影响。

作为一种优选方案，所述风机组件可选用离心风机或轴流风机，根据充气结构对供风压力的具体需求可选用不同规格和不同类型的风机组件。

作为一种优选方案，所述驱动控制电机上连接设置有主控plc装置，主控plc装置根据设定的程序并通过驱动控制电机自动调控活塞挡板的运动。

作为一种优选方案，所述风道切换管路中的三个径向通风口等间距开设，第一活塞挡板和第二活塞挡板的相对位置保持恒定且两活塞挡板的间隔距离等于两相邻通风口的外缘距离。

作为一种优选方案，所述风道切换管路内安装驱动控制电机的末端进行密封设置以保持风道切换管路内的密封性良好。

一种具备双风道切换的风机集成系统的风道切换方法，包括以下步骤：

（1）开启第一风道：驱动控制电机驱动第一活塞挡板位于第一通风口和第二通风口之间，并驱动第二活塞挡板位于第三通风口和风道切换管路末端之间，此时第一进气口、蜗壳进风口、蜗壳出风口、第一出气口导通以构造出第一空气流通通道，且第一进气口、蜗壳进风口、蜗壳出风口、第二通风口导通以构造出第二空气流通通道；

（2）开启第二风道：驱动控制电机驱动第一活塞挡板位于第一进气口和第一通风口之间，并驱动第二活塞挡板位于第二通风口和第三通风口之间，此时第二通风口、蜗壳进风口、蜗壳出风口、第一出气口导通以构造出第三空气流通通道。

当风机集成系统的第一空气流通通道导通时，空气由第一进气口吸入，经第一出气口输出，此时第一进气口充当抽气口，第一出气口充当充气口；

当风机集成系统的第二空气流通通道导通时，空气由第一进气口吸入，经第二通风口输出，此时第一进气口充当抽气口，第二通风口充当充气口；

当风机集成系统的第三空气流通通道导通时，空气由第二通风口吸入，经第一出气口输出，此时第二通风口充当抽气口，第一出气口充当充气口。

综上，当第一风道开启时，第二通风口和第一出气口均可充当充气口，实现了单风机的双通道充气功能；当第二风道开启时，第二通风口充当抽气口，第一出气口充当充气口，实现了单风机的同时充气和抽气功能；因为在风道切换过程中，第一出气口始终充当充气口，而第二通风口既可充当充气口又可充当抽气口，因此，只需借助驱动控制电机进行周期性的风道切换，即可实现利用同一台风机在保持整体充气供风的同时进行某一部位周期性的抽气抽风，从而为充气结构的动态造型控制提供解决途径。

有益效果：

1、本发明制备的风机集成系统通过设置双风道切换系统，实现了单台风机对应多种供风形式的切换，且可在同一期间实现送风与抽风并行运行的供风方式，为充气结构动态造型的设计解决了技术瓶颈。

2、本发明制备的风机集成系统利用单台风机同时实现对充气和抽气的控制，省略了充气和抽气独立风道的布置，从而优化了供气装置安装结构，提升了风机使用效率，降低了能耗和风机安装成本。

3、本发明制备的风机集成系统结构简单，各组件和管路均可实现模块化安装，便于拆卸和更换维修，通过活塞挡板等组件进行风道的切换控制使得风道的切换过程较为缓和而不突兀，从而使得充气结构的动态效果较为自然。

4、本发明制备的风机集成系统整体集成于一箱体中，占地较小，通过主控plc装置的程序设定保证了控制的精密性，同时采用活塞挡板和连杆推送的切换方式降低了设备运行和风道切换的噪音。

附图说明

图1为风机集成系统开启第一风道的结构示意图；

图2为风机集成系统开启第二风道的结构示意图；

附图说明：1、集成箱体，2、蜗壳，3、风机组件，4、吸气管路，5、充气管路，6、风道切换管路，7、第一出气口，8、第一进气口，9、驱动控制电机，10、第一通风口，11、第二通风口，12、第三通风口，13、第一活塞挡板，14、第二活塞挡板，15、连杆。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步的详述。

在本发明附图及实施例的描述当中，需要理解的是术语“第一”、“第二”仅用于描述目的和区别独立性，而不能理解为指示或暗示相对重要性，且除非另有明确规定和特殊限定外；术语“安装”、“相连”、“连通”应做广义理解，即可以理解为固定连接，也可等同理解为可拆卸连接、一体式连接、电连接，或者通过中间媒介间接相连，抑或是两个元件内部的贯通连通等。对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在关于本发明的描述中，除另有说明外，“多个”的含义均指两个或两个以上。

实施例：

本发明提供的具备双风道切换的风机集成系统结构示意图如图1、图2所示，包括集成箱体1，集成箱体1罩设于风机集成系统外部，主要起到保护箱体内各组件的作用；集成箱体1内设置有包括蜗壳2，蜗壳2为中空密封壳体结构，其外表面两端开设有进风口和出风口；蜗壳2内部固定安装有风机组件3，根据具体使用场合对风机规格的不同要求，风机组件3可选用离心式风机或轴流风机等多种类型和多种规格的风机装置；蜗壳2的进风口处连接安装有吸气管路4，蜗壳2的出风口处连接安装有充气管路5，充气管路5的末端设置有第一出气口7；在吸气管路4的起始端和充气管路5的管道中段侧壁之间连接安装有风道切换管路6，风道切换管路6为中空管体结构，风道切换管路6的起始端开设有与外界连通的第一进气口8，风道切换管路6的末端设置有驱动控制电机9，驱动控制电机9的安装管道末端进行密封处理以保证风道切换管路6内的密封性良好；风道切换管路6沿轴向依次在管道侧壁上开设有径向的第一通风口10、第二通风口11和第三通风口12，第一通风口10与吸气管路4的起始端相连，第三通风口12与充气管路5的管道侧壁相连贯通，第二通风口11位于第一通风口10与第三通风口12之间且与外界连通；风道切换管路6的管道内密封嵌设有第一活塞挡板13、第二活塞挡板14以及横向贯穿连接两活塞挡板的连杆15，连杆15一端贯穿连接两活塞挡板以起到连接支撑作用，另一端固定与驱动控制电机9相连，第一活塞挡板13、第二活塞挡板14以及连杆15共同组成风道切换控制组件，驱动控制电机9通过连杆15可驱动两活塞挡板在风道切换管路6内沿轴向同步滑移。

在该风机集成系统中，与外界连通的通风孔共有3个，即第一进气口8、第一出气口7和第二通风口11，相对应地，在集成箱体1表面上也开设有用于穿插以上3个通风孔的安装孔，为确保集成系统中的空气流通通道不受外界进气或漏气的影响，除以上3个通风孔外，其它各管路间均采用密闭连接。

为方便该集成系统实现对于不同风道之间的切换，在驱动控制电机9上连接设置有主控plc装置，主控plc装置根据设定的程序并通过驱动控制电机9自动调控活塞挡板在风道切换管路6管道内的运动，同时，三个径向通风口采取等间距开设的布置方式，第一活塞挡板13和第二活塞挡板14的相对位置保持恒定且两活塞挡板的间隔距离等于两相邻通风口的外缘距离。

在进行具体的双风道切换时，通过以下步骤实现：

（1）开启第一风道：驱动控制电机9驱动第一活塞挡板13位于第一通风口10和第二通风口11之间，并驱动第二活塞挡板14位于第三通风口12和风道切换管路6末端之间，此时第一进气口8、蜗壳进风口、蜗壳出风口、第一出气口7导通以构造出第一空气流通通道，且第一进气口8、蜗壳进风口、蜗壳出风口、第二通风口11导通以构造出第二空气流通通道；

（2）开启第二风道：驱动控制电机9驱动第一活塞挡板13位于第一进气口8和第一通风口10之间，并驱动第二活塞挡板14位于第二通风口11和第三通风口12之间，此时第二通风口11、蜗壳进风口、蜗壳出风口、第一出气口7导通以构造出第三空气流通通道。

当风机集成系统开启第一风道时，第一空气流通通道和第二空气流通通道同时导通，外界空气由第一进气口8被吸入风道切换管路6，并分别经由第一出气口7和第二通风口11吹出，第一出气口7和第二通风口11的出风口连接充气结构，此时，第一出气口7和第二通风口11均可充当充气口，并同时为充气结构进行充气；

当风机集成系统开启第二风道时，第三空气流通通道导通，空气由第二通风口11被吸入，经第一出气口7吹出，此时，第二通风口11充当抽气口，第一出气口7充当充气口，由于第一出气口7和第二通风口11均连接充气结构，所以第一出气口7保持对充气结构充气，而第二通风口11变为对充气结构抽气，进而实现了使用同一台风机实现充气和抽气同步进行的功能。

当风机集成系统再次切换至第一风道时，第一出气口7保持充气功能不变，第二通风口11再次由抽气功能变化为充气功能；当风道周期性反复切换时，第一出气口7的充气功能保持不变，而与此同时第二通风口11周期性切换为抽气充气。

因此，当需要保持充气结构整体气压稳定的同时实现某个部位的动态造型，只需首先将第一出气口7连接充气结构的整体气室，而同时将第二通风口11连接至动态造型部分的气室，然后借助驱动控制电机9进行周期性的双风道切换，即可实现利用同一台风机在保持整体充气供风的同时进行某一部位周期性的抽气抽风，从而为充气结构的动态造型控制提供解决途径。

此外，当有多个充气结构或充气结构有多个部位均需要实现动态造型时，可在第二通风口11和第一出气口7的末端发散出多个分管路，或在风道切换管路上增加开设通风口数量，以实现对多个充气结构或充气结构多个部位的联动控制。

涉及实施例的现场具体应用时，作为本发明的拓展，实施例中的风道切换组件并不限于活塞挡板和连杆装置，根据具体使用场合亦可使用电磁阀、通风阀等多种形式的控制组件，控制方式也可实现自动和手动切换，各管道的布置与走向应在不偏离基本结构的前提下根据具体布局需要而定，各组件规格与型号的选取不加以限定且应以不影响系统整体的功能为前提。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型、替换和改进，均应落入本发明的保护范围。