专利名称：具有一个径向扩散器旁路的马达/风扇装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机械领域，具体地说涉及旁通马达/风扇装置。特别是，本发明涉及一种旁通马达装置，其中为工作空气提供了一个层状向外和向下的排出流道，大大地提高了该装置的效率。还设置了进气密封以提高该装置的效率。
背景技术：
目前，许多清洗设备易受潮。特别是，湿/干真空清洗器例如那些称为通用真空器和地毯除尘器在一种环境下工作，在该环境中从被清洁表面吸出的废屑以一种空气和水的混合物被汲出。为了防止充满湿气的空气进入真空发电马达，通常将旁通马达用在这些操作中。正如本领域中技术人员所述，旁通马达/风扇装置是这样一种风扇，即其中的由工作风扇产生的工作空气不通过马达，而是完全与马达隔离。马达本身可以具有一个独立的马达冷却风扇，该风扇将冷却空气抽吸通过马达衔铁及磁场。因此，工作空气和马达冷却空气完全占据不同的空间，而且不混合-除了在排放区域中可能出现之外。当马达冷却风扇和工作风扇都在同一轴上运转时，在一个旁通马达中容纳工作空气和马达冷却空气的室是彼此隔开并独立的，以便充满湿气的空气不会进入马达。
过去，旁通马达通常将一个工作空气风扇设置在马达/风扇轴的一端，风扇在一个风扇壳体中转动，该壳体有时称为护罩。所述壳体限定了一个风扇在其中工作的室。风扇壳体的一端设有一个空气入口，壳体的圆周或周边由若干间隔开的排出孔限定。进气孔与清洁装置中的一个真空室联通。通常，风扇壳体仅限定了一个风扇在其中旋转的室，且因此该室变成有压力的以使其中的空气总能找到其到排出口的通道。但是，对于这种类型的结构，风扇工作不是很有效。
本领域的哪些技术人员将认识到以前已知的旁通马达是非常无效的。风扇室的压力及空气从其的不直接排出引起内含空气流动的无效。因此，在包括充满湿气的空气的马达/风扇装置中存在对一种高效和安静旁通马达的需要。
改进旁通马达的一种方法被披露在受让给本发明申请人的、题目为“具有独立工作空气通道的旁通马达/风扇装置”的美国专利申请系列09/072,035中，并在此后用作参考文献。该申请披露了一种风扇端部支架，其以这样一种方式设置在工作空气风扇的底表面下方以便工作空气被移出并向下通过独立不同的排出孔，这些孔与风扇壳体和护罩的排出口对准。尽管这比以前的旁通马达/风扇改进了，但仍会出现紊流。因此，在现有技术中仍存在对提高用在马达/风扇装置中的旁通马达效率的需求。
本发明的披露根据前述，本发明的第一方面是提供一种旁通马达/风扇装置，其中工作空气通过逐渐扩张的均匀横截面叶片排出，从而提高效率。
本发明的另一方面是提供一种旁通马达/风扇装置，其中工作空气风扇被保持在由风扇端部支架的叶片所形成的一个风扇腔中，而且其中若干叶片被设置在非常接近工作空气风扇的排出口之处。
本发明的又一方面是提供一种旁通马达/风扇装置，如上所述，其中形成在叶片之间的一个通道逐渐扩张，接着其将废空气带入一个环形集中室中并通过风扇护罩的排出孔将空气排出。
本发明的又一方面是提供一种旁通马达/风扇装置，其中风扇护罩提供一种对数型排出区域，其逐渐增加其尺寸直到切向地排出。
本发明的又一方面是提供一种旁通马达/风扇装置，如上所述，其中风扇护罩的一个内表面接触各叶片顶边缘的至少一部分。
本发明的又一方面是提供一种旁通马达/风扇装置，如上所述，其中一个进气密封设置在护罩和工作空气风扇之间以直接将过渡入流空气导入工作空气风扇。
随着下面描述的进行，本发明的前述和其它方面将变得显然，而且可由一种旁通马达装置实现，其包括具有一个可转动轴的马达，一个固定到该可转动轴的工作空气风扇，一个具有一个进气小孔和至少一个排气孔的护罩，一个具有一个轴延伸通过的轴孔的端部支架，所述端部支架和护罩局部地包围工作空气风扇，其中工作空气风扇的旋转将空气通过进气小孔抽入并通过至少一个排气孔将空气排出，而且端部支架具有形成容纳工作空气风扇的一个风扇室的若干叶片以便通过工作空气风扇排出的空气通过所述叶片被再导向至少一个排气孔。
本发明的其它方面通过用于旁通马达装置的一个支架实现，其包括一个由马达轴旋转的锥形工作风扇，其中锥形工作风扇被局部地包围在一个护罩和所述支架之间，所述支架包括一个具有周边的底座、一个从周边延伸的肩部及若干从肩部延伸的叶片，所述若干叶片有利于通过锥形工作风扇排出护罩的空气的运动。
本发明还有一个目的通过一种电机风扇组件获得，该组件包括一个端部支架，其内穿过一个可旋转轴，还包括一个带有一入流孔眼的罩壳和若干排气孔，所述罩壳包围端部支架，一风扇连接于旋转轴，并可旋转地接收在端部支架与罩壳之间，在罩壳与风扇之间设置一入流密封件。
本发明的这些和其它目的及其优点通过下面结合附图的描述将变的显然，而且由此后所述和所要求的改进实现。
附图的简要描述为了完整地理解本发明的目的、技术和结构，将给出对相关附图的详细描述。
图1是由本发明的一种风扇和壳体结构构成的装置，而这些可以被安装到一个电动马达，为了便于表示，所述马达用虚线示出；图2是一个局部剖开的风扇/壳体装置正视图，其可以被安装到一个马达轴上；图3是一个风扇护罩的正视图，其一部分被通过虚线表示继续；图4是一个风扇护罩、一个工作空气风扇和一个端部支架的后视图；图5是一个沿图3中5-5线剖开的风扇壳体的放大视图，表示进气密封的第一种结构；图6是进气密封的另一实施例的平面图，其可以被用于图3所示的风扇壳体；图7是类似于图5的一个放大剖面图，表示安装到风扇壳体上的图6中的孔密封；图8是进气密封的另一实施例的放大剖面图；图9是图8所述密封实施例的平面图；图10是一个切向旁通马达/风扇装置的正视图，其中覆盖的护罩被局部地剖开。
实现发明的最件方式现在参照附图，特别是图1至4可以看到根据本发明制造的一种旁通马达/风扇装置总体上被标以标号10。装置10包括一个马达壳体12，和现有技术一样其承载一个接收电能并旋转轴14的电马达。若干固定器16围绕马达壳体12的周边设置以支承工作空气风扇装置，该装置总体上被标以标号20。所述固定器16在工作空气风扇装置20和壳体1 2之间形成一个间隙22以便容许冷却空气被抽吸通过马达壳体12。
工作空气风扇装置20具有三个主要元件一个扩散器端部支架，总体上被标以标号24；一个风扇26；及一个护罩，总体上被标以标号28。轴14通过扩散器端部支架24延伸并连接到风扇26。护罩28与端部支架24一起局部的包围风扇26。护罩28提供了一个居中地设置的工作空气进入小孔30以便工作空气被轴向地吸入风扇26，风扇然后径向地移动工作空气。
端部支架24包括形成一个外缘36的唇部34。一个斜肩38从外缘36到一个内缘40曲线地延伸。居中设置在内缘40中的是一个底座42。通过底座42延伸的是一个轴承/轴孔48，其容纳一个轴承套筒，在套筒中支承着轴14。
若干叶片52径向并曲线地从内缘40并沿着斜肩38的基本部分延伸。各叶片具有一个符合肩38形状的顶边缘54。换句话说，顶边缘54相对肩38的高度基本保持相同。各叶片具有一个邻近内缘的导引端56和一个邻近外缘36的尾端58。各叶片具有一个倒角60，其在叶片52和肩38之间提供一个平滑过渡。相邻叶片52在其间形成一个通道64，该通道逐渐从内缘朝向外缘膨胀工作空气流。当护罩20被固定到端部支架24上时，在尾端58和外缘36之间形成一个聚集室68。可以知道当固定到支架24上时，由尾端58形成的一个周边位于工作空气风扇26的外径和肩28的内径之间的中点附近。导引端56与底座42和内缘40一起形成一个风扇室46，该室尺寸能容纳风扇26的外周边。叶片58从风扇室46到聚集室68切向地成扇状分布。
工作空气风扇26包括一个平盘76和一个锥形盘78。盘76和78通过若干曲线风扇叶片80彼此连接，这和现有技术中相同。锥形盘78具有一个风扇小孔82，该小孔与进气小孔30对准。风扇叶片80与盘76和78的外周边一起形成风扇排气口84，它们均部在风扇26的周边。总得说来，这些口84可以被称为一个排气区域86。风扇26通过一个抵靠平的盘76的垫圈88和一个螺帽90连接到轴14上。
护罩28总体上是杯状的并包括一个锥形板94，该板具有一个向下延伸的侧壁96。护罩28被压配到端部支架24中。当然，可以使用紧固件等类似元件。当装配时，锥形板94和锥形盘78在其间形成一个间隙97。侧壁96设有若干护罩口98，它们取向在和叶片相同的曲线方向上。至少在它们相应的导引端56处锥形板94的下侧与顶边缘54紧密接触。因此，至少各通道64的一部分是一种完全封闭的通道。对于前述结构，排放区域或聚集室68的容积部分稍大于导引叶片58的排出区域。叶片58以一种径向形式终结，这和风扇26及护罩28的相同。当工作空气从风扇26排出时，它具有径向并直的成分，它们以一系列环形圈向朝向护罩口98的外缘38移动。这些空气“环形圈”然后通过口98被依次排出。
尽管不想由理论限定，但相信导引端56在朝口98移动空气中作大约95％的功。经过导引端的叶片结构不很重要，尽管需要它们提供一种无阻力的顺序排放。
现在参照图5，可以看到一个进气密封总体上被标以标号100。如图5所示，在一个实施例中，密封100包括通过若干铆钉104连接到护罩28上的一个垫圈102。该垫圈最好由尼龙制成，提供了一个连接到入口30周围护罩下侧的外边缘106。从该边缘延伸的是一个平的部分108。而从平的部分108向下延伸的是一个指状件110，其实际上与工作空气风扇26的锥形盘78接触。安装时，所述垫圈被“烙印”以便指状件110与小孔82尽可能接近。因此，风扇绕所述指状件自由旋转，而指状件和风扇盘78之间的间隙最小。
或者，如图6至7所示，进气密封100可以利用一个护罩内表面114，该表面具有一个连接到其上的密封圈116。密封圈116设有一种粘结材料118，移去衬120暴露出该材料。粘结部分然后被压到护罩内表面114上。可以看出，圈116的内径基本等于入口30的内径。在优选实施例中，密封圈116由Gore-Tex公司生产的膨胀的聚四氟乙烯制造。
在另一个替换例中，如图8和9所示，进气密封100可以利用护罩内表面114和一个保持环130。该环130的直径比小孔30的大并具有一个连接到护罩28的边缘132，连接方式最好是焊接。一个密封条134被切到与小孔30周围直径相等的长度，该条为膨胀的聚四氟乙烯的挤压长度。条134被设置在边缘132和小孔30之间。可以看到作为成形的结果一个唇部136围绕小孔延伸。密封条134舒适地位于唇部136和边缘132之间。为了定位所述条，棘爪138被打桩在边缘132周围。所述条被设计成至少能摩擦地啮合风扇盘78的尺寸。
在所有这些实施例中，密封100大大地减小或封闭了设在锥形盘78和内表面114之间的间隙97。换句话说，密封100使进入间隙97的工作气体最少。
现在描述装置10的操作。通常，马达壳体12中的马达被激励并旋转轴14。该轴又驱动风扇26旋转，而且工作气体被通过风扇装置20吸入。包含在工作气体装置20中的大大增强了工作气体的流通的特征包括进气密封100。进气小孔30和风扇小孔82如此对准以便空气被正常地吸入盘76和78之间的区域。为了使护罩中、特别是锥形盘78和护罩内表面114的内部表面之间的紊流最小，进气密封100防止工作气体直接进入该区域。因此，大部分工作气体通过风扇26吸入而且不进入风扇和护罩之间的区域。当风扇旋转时，工作空气被风扇叶片80捕获并排出排出区域86中的排出孔84。
本发明的另一个重要特点是所述若干叶片52与内缘40和底座42一起形成一个风扇26在其中旋转的风扇室46。叶片52的导引端56设置在排出区域86周围风扇26的外周边。实际上，各叶片具有一个顶边缘54，其高度等于或大于排出区域86的高度。因此，几乎工作气体从风扇排出口84一排出，就被偏转并被导引叶片56捕获并容纳在由相邻叶片52和护罩94形成的通道64中。由于至少一部分通道长度被护罩28的下侧覆盖，所以基本保持了工作空气的动量。然后工作空气被逐渐膨胀并沿斜肩38被向外向下引导。在基本具有相等径向距离的叶片52的尾端58，工作空气沉积到环形聚集室68中。空气绕室68向下循环并被压缩，然后通过护罩口98排出护罩28。
参照图10，本发明的一种变型可以采用一种切向排放旁通马达/风扇装置，其通常被标以标号210。装置210具有和装置10相同的许多结构特征，包括但不限定于具有若干曲线叶片214的一种风扇端部支架212。和其它实施例中相同，叶片124的一端被邻近地设置在风扇26的外周边周围。端部支架212的外周边是对数型的并从初始排放区域218经过逐渐扩张的排放区域219到切向排出口220逐渐增加尺寸。具有一个轴向入口的成型装配风扇壳体221装配在端部支架212上方。和其它实施例中相同，壳体221的内表面接触各叶片顶边缘的至少一部分。因此，叶片214之间的通道被局部地封闭在靠近风扇外边缘处。这大大有助于在工作气体排出风扇之后保持工作气体的动量。
对数形排出区域从离排出口最远的叶片到离排出口最近的叶片逐渐增大。例如，出口面积(离口220最远的导引叶片之间的容积)加上该面积的约5％产生排放区域218。邻近导引叶片排出区域的出口面积(加约5％)被加到前述面积上以形成对数形状。该结构大大有助于有效地使工作气体向口220移动。该装置210的操作几乎与装置10的相同，除了切向排放之外。装置210可以具有装置10所使用的任何进气密封实施例。
基于前面的描述，本发明的优点是显然的。特别是，紊流和与流经装置10、210的工作空气干扰的外部气流量被大大降低。特别是，工作空气被从风扇直接移动到径向扩散器区域/聚集室，其卸载风扇所造成的压力。然后空气逐渐慢下来并被循环到聚集室68中，然后被有效的排出护罩28。已经确定一旦空气离开小孔就会损失大量的驱动力。因此，为了使紊流最小并增加效率，已经确定当它由风扇产生时立即通过叶片捕获空气更有效。该空气然后被慢慢的膨胀，而且其压力在聚集室中降低以迫使空气从护罩口出去。而大多数现有技术的风扇提供的工作效率在27-37％之间，该新型设计已经证明至少有50％的效率。本文中所用的效率是马达效率和吹风机效率的因素，其中已经确定风扇壳体内的紊流/干扰大大减少通过其的气流，其使马达工作更剧烈并在系统中产生热及损失。在本发明中，损失被大大降低以提供一种长期耐用的马达装置和其它相关优点。
因此可以看到通过上面所提供的结构可以满足本发明的目的。而根据专利法规，仅提出并详细描述了本发明的最佳方式和优选实施例，但应该理解本发明并不局限于它们。因此，本发明的真正范围应该被限定在所附的权利要求中。
权利要求
1.一种旁通马达装置，包括一个具有一个可转动轴的马达；一个固定到所述可转动轴上的工作空气风扇；一个具有一个进气小孔和至少一个排气孔的护罩；一个具有一个所述轴延伸通过的轴孔的端部支架，所述端部支架和所述护罩局部地包围所述工作空气风扇，其中所述工作空气风扇的旋转将空气通过进气小孔抽入并通过至少一个排气孔将空气排出；所述端部支架具有形成容纳所述工作空气风扇的一个风扇室的若干叶片以便通过所述工作空气风扇排出的空气通过所述叶片被再导向至少一个排气孔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述端部支架具有一个向下倾斜的肩部，而且各所述叶片具有一个沿所述斜肩径向延伸的尾端，所述叶片之间形成通道，而且所述尾端和所述护罩在其间形成一个聚集室，在该室中在空气从所述至少一个排气孔排出之前收集空气。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述各叶片具有一个从所述导引端到所述尾端延伸的顶部边缘，而且其中所述肩部与所述顶部边缘的至少一部分接触以便封闭各所述通道的至少一部分。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述护罩具有分布在所述护罩周围的若干排气口。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述护罩具有一个单独的切向排气孔。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述若干叶片每个都具有一个尾端，其与所述护罩一起形成一个聚集室，所述聚集室向所述一个切向排气孔对数地延伸。
7.一种机动风扇装置，包括一个具有一个可转动轴从其穿过的端部支承；一个具有一个进气小孔和若干排气孔的护罩，所述护罩包围所述端部支承；连接到所述可转动轴的一个工作空气风扇，该风扇可转动地装在所述端部支承和所述护罩之间，其中所述工作空气风扇具有一个与所述进气小孔对准的风扇小孔；一个设置在所述护罩和所述风扇之间的进气密封，设置该密封是为了使工作空气从所述进气小孔到所述风扇小孔的流动最少。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述进气密封包括一个固定在所述进气小孔周围的垫圈，所述垫圈具有一个延伸到所述风扇小孔中的指状件。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述进气密封包括一个固定到所述护罩下侧和所述进气小孔周围的密封圈，所述密封圈使所述护罩下侧和所述工作空气风扇之间的间隙最小。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述密封圈是膨胀的聚四氟乙烯。
11.一种旁通马达装置，包括一个具有一个可转动轴的马达；一个固定到所述可转动轴上的工作空气风扇；一个具有一个进气小孔和至少一个排气孔的护罩；一个具有一个所述可转动轴延伸通过的轴孔的端部支架，所述端部支架和所述护罩局部地包围所述工作空气风扇，其中所述工作空气风扇的旋转将空气通过进气小孔抽入并通过至少一个排气孔将空气排出；所述端部支架具有若干向下并向外倾斜远离所述工作空气风扇朝向所述至少一个排气孔的叶片。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于当所述叶片离所述至少一个排气孔越近时，形成逐渐膨胀的通道。
全文摘要
一种旁通马达装置包括具有一个可转动轴的马达,一个固定到该可转动轴的工作空气风扇,一个具有一个进气小孔和至少一个排气孔的护罩。该装置包括一个具有一个轴延伸通过的轴孔的端部支架。所述端部支架和护罩局部地包围工作空气风扇,其中工作空气风扇的旋转将空气通过进气小孔抽入并通过至少一个排气孔将空气排出,而且端部支架具有形成容纳工作空气风扇的一个风扇室的若干叶片以便通过工作空气风扇排出的空气通过所述叶片被有效地再导向排气孔。可以在护罩和工作空气风扇之间设置一个进气密封以进一步增强工作空气流动。
文档编号H02K9/00GK1358939SQ01133888
公开日2002年7月17日 申请日期2001年11月16日 优先权日2000年11月16日
发明者D·B·芬肯宾德 申请人:埃米特克有限公司