抽气机和排气机的改进的制作方法

专利名称:抽气机和排气机的改进的制作方法
本发明是关于抽气机和排气机的，尤其是对固定在墙管，窗框或其他板状支承物上的抽气机和排气机的。
上述抽气机和排气机的显著特点是众所周知的，一般分成两类。第一类有一个电动马达驱动的风扇，用于抽吸空气、混浊气体等;第二类有一个不用动力的自转风扇，使用时由于安装抽气或排气装置所在的窗框、镶板等一类支承物两面的空气压力差，形成通过抽气、排气装置的气流，驱动风扇转动，第三类是百叶窗形或方形开口镶板，用于清洁通风口。第一类装置性能尚好，缺点是较笨重，造价昂贵，较难安装，且耗能较多。而第二类装置，虽然消除了前述的第一类装置的大部分缺点，但总的说来，其严重的缺陷是效能较差。自动旋转风扇主要用来分散开流经通风装置的空气，从而多少地降低了气流的集中程度，因为如果通风装置是一个不受风扇阻挡的完全敞开的孔道，就可能产生前述的集中气流。第三类装置仅提供一个完全敞开的孔道，使空气随意向任何一方流动。这些缺陷通常使排气机缺乏机动性或是移动麻烦。
本发明的目的就是要提供一种永久性的或可关闭的抽气机或排气机，它不需要附属电力的或他种动力装置，同时具有较好的效能，通风良好，避免上述缺陷。
本发明的一个方面，就是提供一种适于固定在墙壁、管道、窗框或其他板状支承物上的孔道的抽气或排气装置，它包含有第一部件，用于固定于墙壁及其他类似支承物，它限定抽气机的孔道使之与墙壁或其他类似支承物上的孔道对齐。和一个第二部件，它与第一部件相隔，位于通过该孔道的中轴方向上，与该孔道相对。该第二部件和第一部件相互装配在一起，这样气流从建筑物的外部冲击该抽气机就能从室内抽吸空气，混浊气体及其他气态物质进入流经上述墙管、管道、窗框及其他支承物上的上述孔道的气流。
本发明的原理是安装于建筑物上的排气装置利用建筑物外部的风流的能量把建筑物内不流动的，混浊的，雾滴状的气体抽出。
本发明的另一方面，提供的抽气或排气装置包含有一个第一部件，用于固定于墙壁、管道、窗框，或其他支承物，限定抽气装置的孔道，使之与墙壁、管道、窗框及其他支承物上的孔道对齐。此抽气装置还有第二部件，与第一部件隔开，在通过该孔道中央的中轴的方向上，与该孔道相对。该第二部件与第一部件相互装配在一起。在上述中轴的直径两端相对的位置上，有两块薄片或带条，经向向外，伸展在第一部件和第二部件之间，每块薄片的宽度与长度都大于其厚度，该宽度和长度所在的平面上，大致垂直于从上述中轴到薄片的半径。
下面用附图配合，具体说明本发明。
图1是安装于窗框的，体现本发明的抽气机垂直剖视图;
图2是从窗框外部观察图1的装置所得的正视图;
图3是该装置的俯视平面图;
图4是从窗框内部看该装置的正视图(缺了一部分);
图5是该装置的侧视图;
图6是从窗框外部看该装置的金属内盖的正视图;
图7与图1相似，是本发明另一实施例的垂直剖面图;
图8是图7的Ⅷ-Ⅷ线上的剖视图;
图9是一个安装支架的透视图;
图10显示了利用图9所示的支架安装图7和图8的装置的部分正视图;
图11是一个墙壁接合器的透视图;
图12说明建筑物的拱腹及墙交接处的透视;交接处装有一支架，安装在支架上是图7-8的抽气装置;
关于图1-6的抽气机装置有一个第一部件，它固定在窗框20上，包括有一大体圆形的安装板10，该板接合窗框20的内接面，围绕着窗框的孔道21。以及一个金属内盖12，用于接合窗框的外表面。板10有一个大体上平滑的外周部分和一个圆形中孔11。沿着金属盖12的周边或边缘，密封垫22接合窗框20，並被夹在内盖12和窗框20之间。
凸耳13从圆孔11的边缘向内突出，具有孔眼，螺丝15通过孔眼旋进连接在支柱17内的金属嵌块，从而同盖12构成一个整体。这样窗框20和密封垫22就被夹在板10和内盖12之间，密封垫22被压缩的程度由凸耳13与支柱17结合的松紧程度所控制。
这样内盖12通过螺丝15固定其相对于装配板10的位置;而板10和12的位置相对于窗框所在的平面的位置通过密封垫22与窗框20的摩擦接合而固定。
内盖12有一个近似平面的主要部分24，从24四周伸出护罩24a(看图3和图5)，24a的自由边缘围绕着墙孔21与窗框的外表面接合。
护罩24a在装置的上端厚于其下端，这样24的中央平面相对于窗框20的平面略为倾斜，向上倾离窗框20。图6清楚表明，内盖12的中央部部分24中有一个圆形中孔13，在内盖的垂直方向的直径上有一个整体的筋。
外盖34，形似碟板，由盖12上的四根支柱36支撑，因而和窗框20隔开。外盖34，内盖12和装配板10都有近似正方形的外形和桶状的侧边。当然亦可采用其他合适的形状。外盖34的外缘位于一个平面，称为34的中央平面。该平面与内盖12的主要部分24的中央平面大致平行，支柱36与这些平面成垂直，并装在34和12相应的各个角上。板盖34内有一中央圆孔35，撑条37垂直地跨过该圆孔的直径。外盖34的凹面对着内盖12。
位于外盖34和内盖12之间的是部件38，它大致呈双凸镜状，直径大于12和34中的圆孔13和35，外表为椭圆形。部件38由垂直于上述平面的旋转对称轴支承，依靠38两侧突出的中心轴40、41，穿过24和36的中央。中心轴40、41的外端分别由37和26上的轴承承托。部件38的中央平面垂直于其中轴，而部件38的外缘位于该中央平面上。部件38的中央平面与外盖34和内盖12的中央平面相互平行。
部件38有2个相对的圆碟状外壳或顶幅，两圆碟状外壳的凹面相对地固定在一起。向着内盖12的外壳39的弯曲度可能浅于和不及外壳43的弯曲度明显，以下称39为浅帽，43为深帽。
进一步说明中心轴杆40、41的轴承。轴杆40，41的外端成圆锥形，圆锥端分别由环形制件46承接，固定于各自撑条上的。如图所示，承接轴杆40的制件46固定于撑条37的中央突出部，而承接轴杆41的制件46固定于撑条26的突出部。
下面再作进一步说明。板10有一个盖子50，当盖子处于关闭位置时，能有效地阻止气流通过板10上的孔道11。然而，若是盖子50开启，抽气机的工作方式如下。
任何气流至少有一个同部件38及12和34的中分平面相互平行的实际分气流，这个分气流因而大致也与窗框20的垂直平面相平行。也就是说，这个分气流也就会与安装窗框的建筑物的墙壁平行，于是在抽气机的周围，气流就全通过内盖12的主要部分24和34之间的空间，从外盖34一侧的外缘部分经过其直径流到对面的外缘。气体这样流过，必然经过凸镜状体38，由于内盖12和外盖34的同向及相对的表面的形状，通过文杜里效应，在内盖12的中间孔道中产生气流，气压显著下降，于是室内的空气被抽进流经内盖12和外盖34之间的气流，横过部件38的中轴。甚至当抽气机所在的窗口的外面的普通气压在瞬间大于室内抽气机旁的气压时，也会产生这种效果，这样通过抽气机进入室内的气流就减到最少。
任何至少有一个显著分气流进入中孔35的气流，由于文杜里椭圆38的作用，穿过内盖12和外盖34之间的空间(见图3)，转变为上述低压气流。
紧绕中孔13(见图6)的内盖12的前壁24的区域25，其期向部件的那面呈凹形碟状，此特点经证实对提高抽气机的效能具有重要意义。
如图1和4所示，盖体50由2个相叠而套合在一起的圆形碟状板54和56组成，板54可拆卸地固定在板10上，板56安装得使其可以相对于板54绕它们的公共中轴旋转有限的角度。板54与56都各有一组相似的孔道58(见图4)。当板56转到一个与板54相应的限制角度的位置时，板56上的孔道58与板54上的孔道58对齐，让气流通过中孔11流过通风装置，当板56转到另一个与54相应限制的角度位置上时，板56上的孔道58与板54上的孔道58完全不对应，相错开。由于板54和56相对的表面部分的孔道，一个紧接一个，通过盖体50的气流通道便基本上堵塞了。
板54有一个大体为圆柱状的周壁，该周壁有一环形凸缘57，从自由边向外突出，固定于环肋60里。环肋60从板10的面上伸出，与窗框20相隔开。
板54通过一个卡口装置和板10固定在一起。该卡口装置由板10突出的凸耳62以及板54边缘向内突出的凸耳64组成。62和64互补地楔合在一起。沿着轴向移动板54(以及同它在一起的板56)至环肋60内的装置，使凸耳64和62不对正，然后旋转板54，使凸耳64的周边卡在凸耳62之后，从而将板54固定在板10上。凸耳64和62的轴向对应表面通过部分螺旋的方式相互贴合，该接触面相对于板54、56和中孔11的中轴来说，是倾斜的。通过旋转板54，可使之牢牢地吸附于板10上，利用这种摩擦力，可以阻止板54在反向力的作用下反向旋转。但如果施加足够的外力克服这种摩擦力，可以随时用人手将板54从板10上拆卸下来。
在所示装置中，板56有一中心轴颈，是纵向开口的短管66，该管与板56构成一体，而管66扣在板54的轴承内。轴承由套管68组成，68与板54连成一体。但最好推荐将板56的外壁作为板54外壁的轴承颈。如图4所示，板56相对于板54的旋转运动通过附在组件72上的索带70来实现，72设在板56的外壁的外部，即其直径两端相对的位置上。
板56相对于板54的旋转角度可通过如在板56的外壁内部的一个向内伸出的拱座(图中未示出)来控制，该拱座的圆周活动限制在板54的外壁的两个向外突出的拱座之间(图中未示)，或者用相反的办法亦可。
部件38也可配上涡轮翅片(未表示)，和(或)在部件38上的浅幅和深幅之间装上完整涡轮叶，叶片的旋转便会使部件38旋转。在这种情况下，轴承46便当然支承38整体绕着其轴旋转。这些特点虽不会提高抽气机的效能，可也不会显著地降低其效能，但对抽气机的用户和潜在用户可能具有吸引力。因此，在优先选择的型式中，无需让部件38旋转，实际上可以对它实行固定地支承而使它不作相对于盖12和34的旋转运动。
附图所说明的抽气机几乎可以利用各个方向的气体来抽吸安装了抽气机的建筑物内部不流通的空气、浊烟、雾滴状气体等等，而将从抽气机流入室内的气流、尘土降低到最小的限度。
上述排气机还有一大优点，就是造价较低。
还有一新的更优的变型，在图7-12中进一步说明，其中与图1-6中相似的零件其标号相同，外盖34无中孔35。虽然图7-12变型的外盖34的整体形状与图1-6中的外盖34基本上是一样的，但图1-6变型有中孔的位置，在图7-12的变型中被一个大致无孔隙的平壁135所代替，在135的内表面，有一中空的，同135做成一体的轴套146，支承椭圆体38的轴杆的一端。图7-12的变型中，椭圆体38的外部平滑无翅片和其他隆起物，在工作中不旋转，因此部件38的安装无需考虑让其旋转。而部件38做成两个模制半壳形，每个在其凸面各有一个连成一体的轴端，在凹面各有一个管形轴，当两个半壳安装在一起，上述管形轴的部分也紧紧套在一起，如图7所示。当气流与抽气装置成一定的入射角度时，封闭形的外盖34证实有助于提高抽气机效能。板12与34之间的间隔最好小于板12的孔道13的半径。
在图7-12的变型中，抽气装置直径的两对侧亦各有薄片或平板140，两薄片相对的两个主面分别伸展在两个平行的垂直面上，並处于通过部件38轴心的同一水平直径上。每一薄片140都从内盖12的边缘伸到外盖34的边缘;每一薄片的横向长度，即垂直于部件38中轴的长度显著地小于它的纵向长度，即与部件38的轴平行的长度。使用薄片140证实可提高横向通过装置並平行于安装轴抽气机的窗框及其他承托物的平面的气流的抽吸力，又可阻止这种气流从抽气机进入室内。每个薄片140垂直于中轴的宽度应以内盖24的孔道13的直径的10%-40%为好，最好是取孔道13直径的20-25%。
例如，孔道13的直径为150mm，每个薄片140的宽度可为25-50mm，但更可取的是35mm。
还可以注意到，在图7-12的变型中，部件38的中央平面，即部件38整体的凸镜形部分，比图1-6所示的部件，安装得更接近外盖34，而较远离内盖12。这也证实有助于提高装置的效能。
在两类装置间，还有一些更小的差异。
在图1-6的装置中，内盖12的外表面的平面和外盖34的边缘微微倾向内盖12的边缘，因而也就倾斜向安装12的窗框及其他承托物。而图7-12所示的装置並无这种倾斜。
在图7-12的装置中，部件38安装得较近外盖34，而离内盖12稍远。
还有不同的是，在图1-6的装置中，椭圆部件38的轴心的内端是由横跨内盖12直径的撑杆26上的突出部30所支承，而在图7-12的变型中，如图8所示，部件38的轴心内端由管形轴套130支承。130从一个百叶栅结构132伸出並与132组成一体，132处于内盖12的孔道，且与内盖12形成一体。
所述之抽气机可以不安装在窗框，而装于墙壁上。为此特提供另一种安装设备，它包括一个单独组成的墙支架160(看图9的透视图)，支架有狭孔162、163，以便通过螺丝164，把支架固定于墙上。支架160上侧有凹陷166，用于承接从内盖12的缘的上部内表向下伸出的凸块168。凹陷166终止于支架离墙的一侧的垂直隔167。
支架160固定于墙壁上，内盖12及抽气机的外部就可简单地挂在支架上，这样凸块168就插在垂直壁167后面的凹陷166里。凸块168与垂直壁167的接合面是倾斜的，这样就可使抽气机的重量使支架紧贴墙壁。支架160下侧有一槽口170以便通过上部支柱17。图10是一个朝向安装抽气机的墙壁的剖视图，表示出支架160及凸块168插在凹陷166内。
一个(图中未示)穿过内盖12下部边缘洞孔180的固定螺丝，使内盖边缘的下部紧靠墙壁，同时防止抽气机脱离支架160。
在某些情况下，墙壁的表面或砌墙的材料不适于按上述方法直接把抽气机安装上去。
在这种情况下，可利用图11的透视圈所示的接合器。接合器有一个实际上中空的顶盖200(如图所示，其状如切去顶部的金字塔)，适应于固定在墙上的通道上，用螺柱等一类的零件穿过毗邻盖缘的洞孔202，使盖缘墙壁接合。盖的平端面204，平行並突出于墙壁，其间有一孔道206正好与内盖12的中孔相配。如图所示，一个完整的栅格复盖孔道206上，栅格的一部分与洞孔208一起、与内盖12上的洞对齐，以便螺栓旋入，把抽气机固定在板壁204上。顶盖200的板壁204的外表面突起一卷边210，当抽气机固定于接合器200时，卷边210接合内盖12的缘部的自由边。
图12所示，为一接合器的变型，用于把抽气机安装于建筑物的拱腹，该图还显示图7和8的抽气装置与此种接合器的装接。
在此变型中，接合器的前壁204终止于接合器上端的一水平边缘，以便和拱腹216接合，同时顶盖倾斜的垂侧面218亦终止于其上端一水平边缘，也和拱腹216接合。顶盖的边缘与墙壁接合如前所述。在此情况下，连通接合器里面的空间与建筑物内的空间的孔道可在接合器所复盖的墙壁钻鑿。
在图1-6的一种未表示出来的变型中，一旦板54作相对于板10的旋转，使板54固定于板10上，板53就被板10壁的某一部分所形成的一弹性扣限制。不能作相反方向旋转。此弹性扣位于该壁的一个U形槽内，这部分形成一个弹性杆，在其活动端有一爪形组件，和板54的缘边一槽口相互配合。爪形组件的一端有一斜面，以便在板54旋进其最终的固定位置时，该组件和弹性杆可弹性地移出通道，直到爪弹簧返回板54缘部的槽12。然而为将板54拆离板10，使板54作反向转动，需用手力将此弹性杆向内移动。
上述抽气机，特别是图7-12所说明的抽气机可以单方向抽气，无噪声，无运动机件，而完全可以控制。
本抽气机根据文杜里原理，利用正常的横过和穿进装置的风流而进行工作。室外的空气运动，无论多么微弱，也会产生吸力。室外的空气几乎不会绝对静止，风速很少低于5英里/小时(8公里/小时)，平均风速多为3.5-18英里/小时(5.5-29.5公里/小时)，抽气机几乎可以不停地工作。该抽气机的设计可防止气流通过抽气机倒流回室内。
当然，抽气机的运转依赖于风速。至于自然的风速，人们不可能对所有地区都给予明确的划定，因为自然界的风速是起伏多变的。
北欧的平均风速高于南欧，因为风速随着地面、建筑及植被的摩擦而减低。在山顶上风速增大，而邻近的低地风速减低。
风速通常在无障碍的开阔地用风速表测定。风速表头应置于离地面32英尺(10米)的地方。
表1是英国气象局在白克郡布列克奈尔所记录的风速资料总结，这些资料是牛津郡布里日诺顿气象站十年时间里的纪录。
由表可知，在测定所在的条件下，75%的时间里，风速在3.5-18英里/小时(5.5-29.5公里/小时)的范围内。建筑物周围的风速和方向复杂多变，但表内的资料表明，上述抽气机的风源並不缺乏。
图7-12的抽气机已经过牛津郡哈维尔实验室的热传递和流体流动处(HTFS)作出性能评价。
已实施了一项试验计划，就是以各动模拟风速从不同角度冲击抽气机。在实验中，抽气机安装在一块作为模拟墙壁的板块的合适的孔道上。抽气机的内侧或尾部附有一短管，即在代表室内的一侧上。短管的中轴线伸延大体上垂直于模拟墙壁的平面，短管的直径与抽气机的内直径基本吻合。在实验中，作为模拟风的气流，以不同的速率，不同的入射角流向固定在模拟墙“外例”的抽气机。室外气流的速率用标準转叶式风速表测定(100mm直径)。抽气机的空气抽吸量用置于槽内的25mm直径的微型风速表测定。测定结果见表Ⅱ。
这里所指的入射角是模拟风的方向与模拟墙平面之间的夹角。在全部试验中，空气的温度和相对湿度经过测定，因而可算出空气的总流量。
由于难于模拟野外条件，这些结果都是根据实验室风洞的测试得出来的。
由于安装情况和建筑物周围的气流很复杂，实际的运转会有所不同。然而测定的资料表明此抽气机的潜力。
抽气机的性能随着模拟风速不同而不同，试验结果表明，气流速度为3.0米/秒时(6.7英里/小时)(10.8公里/小时)，空气的抽吸量约14.8米3/小时(521立方英尺/小时)。气流速度为15.5米/秒时(35英里/小时)(55.8公里/小时)，空气的抽吸量约达70.8米3/小时(2497.立方英尺/小时)。
抽吸率可用更新一特定大小的房间的全部空气所需时间来表达。
例如，一个善通标準的厨房，容积为706呎3(20米3)。
当风速为35英里/小时时(15米/秒)(55.8公里/小时)，抽气机的平均性能为每十七分钟换完全部空气。
当风速为20英里/小时时(9.0米/秒)(32.4公里/小时)，时间增至30分钟;风速为6.7英里/小时(3.0米/秒)(10公里/小时，时间为81分钟。
气流的入射角不佳时，中等的风速20英里/小时(9米/秒)(32.4公里/小时及90°时)，全部换气时间为46分钟，当入射角为0°时(即风流平行于墙壁)，所需的更换空气的时间可降至20分钟。
图7-12所述之抽气机很适合和煤气用具一起使用。煤气用具需有单向的抽风条件，又不至于吸抽的风流太大对管道燃气的流动产生不利的影响。
权利要求
1.一台固定于墙壁，管道，窗框及其他板状支承物的孔道上的抽气机或排气机，其特点是，该装置包括一个第一部件，用于固定在墙壁和其他类似支承物上，它限定装置上的孔道使之与墙上或其他类似支承物上的孔道对齐；该装置还有第二部件与第一部件隔开，位于通过该孔道中央的中轴方向上，相对于该孔道，第二部件同第一部件相互装配在一起，这样气流从建筑物外部冲击该抽气机时就会通过上述墙壁、管道、窗框及其支承物上的上述孔道，把空气、混浊气体及其他气态物质吸进上述气流。
2.一台抽气机或排气机，其特点是，它包括一个固定于墙壁、管道、窗框或其支承物的第一部件，它限定一孔道使之与墙壁或其他类似支承物上的孔道对齐。抽气机还有第二部件与上述第一部件相隔开，位于通过上述孔道的中轴的方向上，与该孔道相对。该第二部件与上述第一部件相互装配在一起。在上述中轴线直径相对的位置上，有两块薄片或带条伸展在上述第一和第二部件间，径向向外。每块片的宽度与长度显著大于其厚度，该宽度与长度所在的平面，大致垂直于从上述中轴到薄片的半径。
3.按权利要求
1或7所述的抽气或排气机，其特点是，其中的第一部件与第二部件的空间小于上述孔道的半径，而上述薄片或带条的宽度是上述孔道直径的10%-40%。
4.按权利要求
2所述的抽气机或排气机，其特点是，它的每一块上述薄片的宽度是上述孔道直径的20%-25%。
5.权利要求
4所述的抽气机或排气机，其特点是，它的上述孔道的直径为150mm，而上述每一薄片的宽度是35mm。
6.权利要求
1至5中的任何一项所述的抽气机或排气机，其特点是，它的上述第二部件是无孔隙的。
7.权利要求
1至6项中任何一项所述的抽气机或排气机，其特点是，它包括一个置于上述第一部件和第二部件之间的中间部件，上述第一部件、第二部件在该轴上的径向外伸的范围超过中间部件的外伸范围。
8.权利要求
12所述的抽气机或排气机，其特点是，它的上述中间部件与上述第二部件的距离近于与上述第一部件的距离。
9.权利要求
7或8所述的抽气机或排气机，其特点是，它的上述中间部件是一个圆形的大体为凸透镜状的部件。
10.上述权利要求
中的任何一项所述的抽气机或排气机，其特点是，它与一中空碟形盖接合器组合，接合器用缘部与墙壁或拱腹连接处接合，碟形盖有一大体平整的中部，其上有一中孔，排气机固定在该接合器的中部，並在上述接合器的外侧，排气机的上述孔道与接合器的上述孔道对齐。
11.一台用图1-6之附图作参照和表示的基本如前所述的抽气或排气装置。
12.一台用图7-8附图作参照和表示的基本如前所述的抽气或排气装置。
13.如权利要求
10所述的和图10和11之附图作参照和表示的描述的组合。
14.本文所述的任何新的特征或特征的组合。
专利摘要
装于墙壁、管道、窗框等孔道中的抽或排气装置有大致上圆形的第一部件(12)，用以固定于窗框等支承物上并使各自的孔道对齐。外盖(34)被由部件(12)四周伸出的四根支柱(36)支承，位于离窗框等支承物较远的一侧。一圆形凸透镜状的中间部件，其中部被支承于部件(12)和(34)之间。窗框外部的气流冲击抽气机，在部件(12)的孔道和窗框周围造成一低压区，从而把窗内的混浊气体通过上述孔道抽出。
文档编号F04D25/12GK85101955SQ85101955
公开日1987年1月17日 申请日期1985年4月1日
发明者尼尔·罗伯特·戴维斯, 罗宾·约翰·贝里曼, 乔治·约翰·帕尔默 申请人:特伯·文塔纳有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan