一种可实现平面旋转的风管结构的制作方法

1.本实用新型涉及室内空间空气环境污染物处理技术领域，具体涉及一种可实现平面旋转的风管结构。


背景技术：

2.常见的集气罩有两种，分别为硬式吸气罩与软式吸气罩，硬式吸气罩，硬管采用pvc管道或铝管，旋转关节由硬塑料外壳和塑料密封圈以及锁紧连杆和旋钮组成，管道摆动和风罩方向调整由人力推动实现，依靠各关节塑料外壳和密封圈之间的摩擦力完成姿态位置锁定。软式吸气罩，系统中无硬管完全由软管组成，利用软管的伸缩性和可变性实现各个位置的调整。
3.目前现有的两种集气罩均存在转速过高时难以进行平滑的转向、旋转结构的结构强度不够高、容易产生结构形变、安全性得不到保障、使用寿命易受到影响、承载能力也不够高的问题。因此，提出一种可实现平面旋转的风管结构。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于：如何解决现有的两种集气罩均存在的旋转结构的结构强度不够高、容易产生结构形变、安全性得不到保障等问题，提供了一种可实现平面旋转的风管结构。
5.本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本实用新型包括内管、外管、两个轴承、轴承限位固定件，两个所述轴承间隔设置在所述内管、所述外管之间，所述内管与所述外管通过所述轴承转动连接，所述轴承限位固定件同时设置在所述内管、所述外管上，通过所述轴承限位固定件限定所述轴承的位置。
6.更进一步地，所述轴承套设在所述第二风管的外部，并与其键连接。
7.更进一步地，所述轴承限位固定件包括两个第一限位圈、两个第二限位圈，所述第一限位圈间隔平行设置在所述外管内壁上，所述第二限位圈间隔平行设置在所述内管外壁上。
8.更进一步地，其中一个所述轴承位于一个第一限位圈、一个第二限位圈之间，另一个所述轴承位于另一个第一限位圈、另一个第二限位圈之间。
9.更进一步地，所述风管结构还包括自润滑密封套圈，所述自润滑密封套圈设置在所第一风管下端开口处，用于起到包裹第一风管下端并填充第一风管和第二风管之间的间隙，与第二风管接触但不阻碍第二风管的运动，以此保证设备的整体密封性。
10.更进一步地，所述风管结构还包括基板，所述基板与所述外管连接，通过所述基板将所述外管连接到建筑物上。
11.更进一步地，所述外管与所述基板之间设置有多个加强三角块，所述加强三角块同时垂直于所述外管、所述基板设置。
12.更进一步地，所述基板上设置有多个预留吊装孔。
13.更进一步地，所述风管结构还包括驱动组件，所述驱动组件包括电机与减速自锁齿轮箱，所述电机与所述减速自锁齿轮箱连接，所述减速自锁齿轮箱通过齿轮与所述内管上设置的齿槽啮合传动。
14.本实用新型相比现有技术具有以下优点：该可实现平面旋转的风管结构，采用平面旋转机构，能够使产品更加坚固耐用，具有更长的使用寿命，同时提高设备运行的稳定性，在用户进行平面旋转操作时更加顺滑，阻力更小，且不会出现下端管道与基座发生相对弯曲形变的现象。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例一中多用途电动姿态调整集气罩伸直姿态下的结构示意图；
16.图2是本实用新型实施例一中多用途电动姿态调整集气罩弯曲姿态下的结构示意图；
17.图3是本实用新型实施例一中平面旋转机构的结构示意图；
18.图4是本实用新型实施例一中平面旋转机构的剖面图；
19.图5是本实用新型实施例一中弯曲关节机构的结构示意图；
20.图6是本实用新型实施例一中第四风管与末端直管的相结合示意图；
21.图7是本实用新型实施例一中直线伸缩机构的结构示意图；
22.图8是本实用新型实施例一中直线伸缩机构的局部结构示意图。
具体实施方式
23.下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
24.实施例一
25.本实施例提供一种技术方案：一种多用途电动姿态调整集气罩，包括第一风管1、第二风管2、第三风管3、第四风管4、喇叭形罩体5、平面旋转机构、弯曲关节机构、直线伸缩机构，所述第一风管1、所述第二风管2之间通过所述平面旋转机构转动连接，所述第二风管2、所述第三风管3之间通过所述弯曲关节机构连接，所述第三风管3、所述第四风管4之间通过所述直线伸缩机构连接，所述喇叭形罩体5与所述第四风管4之间通过所述弯曲关节机构连接。
26.所述平面旋转机构包括两个轴承14与轴承限位固定件，所述轴承14套设在所述第二风管2的外部上端，并与其键连接，所述轴承限位固定件同时设置在所述第一风管1、所述第二风管2上，通过所述轴承限位固定件限定所述轴承14的位置。
27.所述轴承限位固定件包括两个第一限位圈15、两个第二限位圈21，所述第一限位圈15间隔平行设置在所述第一风管1内壁，所述第二限位圈21间隔平行设置在所述第二风管2外壁上端。
28.其中一个所述轴承14位于一个第一限位圈15、一个第二限位圈21之间，另一个所述轴承14位于另一个第一限位圈15、另一个第二限位圈21之间，起到对轴承的限位固定作
用。
29.所述平面旋转机构还包括自润滑密封套圈13，所述自润滑密封套圈13设置在所第一风管1下端开口处，用于起到包裹第一风管1下端并填充第一风管1和第二风管2之间的间隙，与第二风管2接触但不阻碍第二风管2的运动，以此保证设备的整体密封性。
30.所述第一风管1上设置有基板11，所述第一风管1的上端与基板11焊接，通过基板11将所述第一风管1连接到建筑物上。
31.所述第一风管1与所述基板11之间设置多个加强三角块，所述加强三角块同时垂直于所述第一风管1、所述基板11设置，用于提高接缝处的机械强度。
32.所述基板11上设置有多个预留吊装孔111。
33.所述第一风管1上设置有与后端设备连接的输出管路12。
34.所述平面旋转机构还包括驱动组件，所述驱动组件包括第一电机与第一减速自锁齿轮箱，所述第一电机与所述第一减速自锁齿轮箱连接，所述第一减速自锁齿轮箱通过齿轮与所述第二风管2上设置的齿槽啮合传动，也可使用皮带或链条进行传动。
35.所述弯曲关节机构包括上外置关节骨架61、下外置关节骨架62、外置偏轴63、第二电机65、第二减速自锁齿轮箱64，所述第二电机65与所述第二减速自锁齿轮箱64连接，所述第二减速自锁齿轮箱64与所述外置偏轴63的一端连接，所述上外置关节骨架61设置在所述第二风管2上，所述下外置关节骨架62设置在所述第三风管3上，所述外置偏轴63的另一端同时贯穿所述上外置关节骨架61与所述下外置关节骨架62设置，并与所述下外置关节骨架62固定连接，与所述上外置关节骨架61转动连接。
36.所述弯曲关节机构包括软管，所述第二风管2与第三风管3通过所述软管连通，用于保证排气时气流方向。
37.所述外置偏轴63上设置有方键与平键，所述外置偏轴63通过方键与下外置关节骨架62固定连接，通过平键与所述第二减速自锁齿轮箱64连接。
38.所述软管为pvc铝箔双层复合软管。
39.所述直线伸缩机构包括上机架71、下机架72、丝杠螺母组件、传动齿轮箱73、第三电机77，所述上机架71设置在所述第三风管3的内部并与其固定连接，所述下机架72设置在所述第四风管4的内部并与其固定连接，所述上机架71、所述下机架72之间通过丝杠螺母组件连接，所述第三电机通过传动轴和联轴器将运动传递至传动齿轮箱73与所述丝杠螺母组件连接，用于驱动下机架72上下移动。
40.所述直线伸缩机构还包括导轨75，所述导轨75设置在所述上机架71上，所述下机架72的侧部与所述导轨75滑动连接。
41.所述直线伸缩机构还包括限位装置，所述限位装置包括最小缩进位置限位开关761、最大伸长位置限位开关762，通过所述最小缩进位置限位开关761限制第四风管4的最小缩进位置，通过所述最大伸长位置限位开关762限制第四风管4的最大伸长位置，所述最小缩进位置限位开关761、最大伸长位置限位开关762均与所述第三电机77电连接。
42.所述下机架72上设置有两个限位档杆721、722，用于在两端行程位置与最小缩进位置限位开关761、最大伸长位置限位开关762配合使用，控制第三电机77停转。
43.所述丝杠螺母组件包括丝杆741、螺母742，所述螺母742设置在所述下机架72上，所述丝杆741与所述螺母742螺纹连接，所述丝杆741与所述第三电机77的输出轴连接。
44.所述丝杆741为梯形丝杆。
45.所述第三风管3、所述第四风管4的接缝处设置有密封限位环。
46.所述集气罩还包括末端直管8，所述末端直管8一端与喇叭形罩体5固定连接，另一端与所述第四风管4通过一个弯曲关节机构(与第二、三风管间的关节结构一致，只是尺寸缩小，也设有电机)转动连接。
47.所述集气罩还包括通信模块与控制模块，所述第一电机、所述第二电机65与所述第三电机77均通过所述通信模块与所述控制模块通信连接，通信模块与各电机之间采用有线通信方式，通信模块与控制模块之间通信可采用无线或有线方式实现(电机这些执行机构通过电缆和控制箱连接，控制箱内整合无线接收模块，以此接收遥控器的控制信号)。
48.实施例二
49.本实施例的集气罩具备以下特点：
50.通过模块化设计实现针对不同应用环境的管材选择配装，并实现各个部件更便利的维护清理与检修；
51.通过选用不锈钢管材或其它抗腐蚀高强度材料代替现有技术产品中的pvc管道或波纹软管，同时所有管道拐弯处废弃传统的肘式壳体关节，采用外置骨架偏轴设计，在旋转基座处引入轴承和轴承座等机械结构，以此彻底改善上述产品中的操作困难、操控中的不受控摆动、整体或部分形变、使用寿命、使用安全、系统可靠性、排气管路密闭性、风量损失大等问题；
52.采用新型同轴风管伸缩设计使得本集气罩可在1～3个关节的条件上实现单台设备超大范围覆盖；
53.通过新型关节设计在实现不同风管间大角度伸展和蜷缩的同时，使每个关节的风量损失降低至一个等口径弯头的水平，并且在产品停止使用期间可以完全蜷缩收束，大大提高了空间利用率和美观度；
54.本集气罩已完全电器化(也为本集气罩自动化和智能化打下基础)，使用人员无需手动推拉设备便可实现对本设备的完全控制，也可根据实际需求实现与楼宇排风系统的关联控制或自动控制以及移动端和pc端的智能化控制；
55.本集气罩各关节处均有机械自锁功能，即使电器设备故障，各部件仍能始终锁定于故障前的角度位置，即使遭受处在设备负载范围内的外力作用仍能保证位置锁定不移动，有效提高了使用安全性；
56.本集气罩结构美观，用放停收，旋转基座部分可隐藏至吊顶内，美观大方。
57.本实施例的集气罩的具体方案如下：
58.1、各部分材料
59.硬管管材、关节骨架、内部结构部件均采用不锈钢管材或板材，依据使用环境可更换为不同型号的不锈钢材料或者使用其它钢材代替，根据各段负载大小依次降低管壁厚度或板材厚度，相邻硬管间关节折弯处管道采用pvc双层铝箔复合钢丝管(软管)，关节处外置偏转轴采用45号钢材并辅以采用淬火调直工艺，并结合下文中描述的摇臂关节结构设计和同轴直线伸缩风(硬管)管结构设计，实现了相对于现有产品结构强度大幅提高，可靠性极佳以及超长的产品寿命，同时有效限制了自重的增加。
60.2、平面旋转机构
61.本集气罩的旋转基座通过不锈钢外管与方形不锈钢基板焊接而成，在外管与基板垂直接缝处上设有三处加强三角块，仍通过焊接的方式以120
°
为间隔分别焊接于基板与外管垂直接缝处的三个方向上，为保证结构强度并能有效承受产品的运动负载，旋转基座上所有焊接部位均采用满焊工艺。
62.基板基本厚度为3mm，基本尺寸为300mm*300mm,基板上设有4个吊装孔，孔径为10mm，本集气罩将通过基板上4个吊装孔并配合市场上10mm的膨胀螺栓吊挂安装于混凝土现浇顶面上。本集气罩投产后其基板的材质、实际厚度、几何尺寸以及板上吊装孔的大小和数量将根据客户的实际使用需求对其中一个或多个标准进行适当调整。
63.本集气罩的平面旋转结构是布置在旋转基座上不锈钢外管与不锈钢内管之间，通过沿外管轴线方向上，上下各安装一个轴承以及配套结构实现本集气罩相对于现有技术产品更加坚固耐用，超长寿命的旋转结构，以及设备运行的稳定性，在用户进行平面旋转操作时更加顺滑，阻力更小，且不会出现下端管道与基座发生相对弯曲形变的现象。
64.本平面旋转结构包括两个轴承与轴承限位固定件，两个轴承间隔设置在不锈钢内管的上端，并与不锈钢内管通过键连接，轴承限位固定件设置在不锈钢外管的内壁和不锈钢内管的外壁上，用于限制两个轴承的位置，平面旋转结构还包括自润滑密封套圈，防尘垫圈设置在外管下端开口处，用于起到包裹外管下端并填充外管和内管之间间隙，与内风管接触但不阻碍内管的旋转运动，以此保证设备的整体密封性。
65.同时本平面旋转机构已为电动旋转结构打下基础，只需要安装电机和控制模块便能实现产品在平面旋转的电力驱动功能。可采用齿轮传动机构带动本平面旋转机构转动，具体的可在本平面旋转机构的不锈钢外管外部安装电机与减速自锁齿轮箱，电机与减速自锁齿轮箱连接，减速自锁齿轮箱的输出轴上设置有齿轮，不锈钢内管的表面开设有一圈齿槽，齿轮与齿槽啮合。
66.3、风管弯曲关节
67.本集气罩中相邻硬管间活动折弯处均采用外置关节骨架配合外置偏轴带动折弯处软管的收缩和弯曲来实现相邻段硬管的弯曲和摆动，同时保证管路系统密闭性以及在最大程度上降低本集气罩的管道风损。
68.本集气罩的风管弯曲关节包括两个外置关节骨架、两段硬质管、一段软管、外置偏轴、电机、减速自锁齿轮箱，硬质管分为两段，上方硬质管即平面旋转机构中的不锈钢内管，两段硬质管之间为软管的安装位置，下方的关节骨架与偏轴固定安装，无法进行相对转动，而偏轴贯穿在上方关节骨架的轴孔之中，偏轴可以和上方的关节骨架发生相对转动，偏轴转动则带动下方骨架和下方硬管发生以偏轴轴心为圆心的上下摇动的偏转运动，两端硬管之间的软管会由于硬管的位置变化而被迫伸缩和弯曲，从而实现本集气罩中风管系统在各个关节处可控的大范围的弯折功能。
69.由于采用外置关节骨架配合外置偏轴并辅以伸缩软管的关节结构设计，本集气罩中各关节无论处于运动还是静止状态，其由设备自重和部件转动造成的负载均由硬管、关节骨架、偏轴此三个部件共同承受，而关节中的软管只负责改变设备中管道方向，保证排气时气流方向，相较于现有产品本集气罩中各相邻管道间关节处拥有10
°
～180
°
的摆动范围，管道间可以参照人的手臂，既可以蜷缩靠拢，也可以伸展成同轴一线，同时在任意位置角度位置均能实现自锁，且结构强度非常高，可靠性极佳，即使出现于设备自重等同的外力扰动
也不会改变自锁位置或出现结构性损坏以及形变或不受控的摆动。
70.软管采用pvc铝箔双层复合软管，此种软管寿命长，拉伸量大，外形美观，软管应用总长被严格限制，其最大拉伸长度略大于安装位置处对应关节处最大折弯角度时外弧弧长，结合外置骨架和偏轴的结构，大大压缩了软管的使用量，且有效保证了每个折弯处气路压损只相当于一个硬质弯头，大幅降低了产品整体风量损失。
71.外置偏轴采用45号钢经数控整体切削后淬火而成，外置偏轴本身机械强度高，转动精度好，其轴上由数控机床加工而来的方键与平键使均与关节骨架以及减速器(减速自锁齿轮箱)为紧配合，使得本集气罩关在进行各节管道的角度位置调整时其中关节骨架和管道部分上下摆动时有更好的稳定性和可靠性以及定轴性。而由于偏轴的空间位置位于管道外径之外，故称为偏轴，皆因此种结构才能赋予相邻管道间0
°‑
180
°
的搬动范围。其中本集气罩中所使用的电机均为24v直流电机。
72.4、同轴直线伸缩风(硬管)管
73.本集气罩中为增大风口的调整范围，拓宽产品的使用范围，且不增加设备内的关节数量，提高产品结构的紧凑性，引入了硬质伸缩风管，此结构既可以具备软管的超大伸缩性又具备硬质分管的结构刚性和视觉美观性以及长寿命特性。
74.本风管伸缩结构完全内置，既保证了结构紧凑性和结构强度，同时也确保使用安全性以及产品美观度，伸缩结构可根据客户需求由电力驱动(遥控或自控)或手动操作达成伸缩功能，伸缩幅度也可根据用户需求进行调整，通过采用不锈钢螺纹丝杆结构实现了刚性风管的伸长与收缩，且在任何驱动模式下均可在任意位置上的定位自锁，并在最小缩进位置与最大伸长位置上均设有限位装置，确保该伸缩结构永远不会超过其设计最大行程。
75.该螺纹丝杆，采用304不锈钢材质，整体为梯形多头梯形丝杆，机械强度好，寿命长，耐磨且阻尼小。
76.本同轴直线伸缩风管包括丝杆螺母结构、机架、导轨、外管(即风管弯曲关节中的下方硬质管)、内管，内管在丝杆、机架、导轨的共同作用下实现了相对于外管同轴轴向直线运动(伸缩运动)，其整体内部机械结构均采用中空设计，轴向投影面积只占到管道横截面积的5％
‑
10％，在实现伸缩结构紧凑设计的同时对伸缩段管道内风损影响几乎可以忽略。
77.在电力驱动模式下，丝杆与传动齿轮箱连接通过传动轴和联轴器与电机连接，通过电机驱动转动。
78.在伸缩段内管与外管接缝处，因外管与内管会发生轴向相对运动，相对运动时内、外管的轴线必须在空间上重合，且伸缩段本质上也是一种硬质风管必须考虑管道密闭性，故接缝处选用以尼龙为基材经机械加工而得到的密封限位环，在解决上述所有问题的同时兼具拆卸简单，外形美观，并拥有自润滑性，配合伸缩管其它部件完美实现了相较于市场中现有产品(目前市场上现有通风产品没有这样的设计)更大的伸缩行程、更便捷灵活的操作、更优秀的管道密闭性、更好的机构强度、更长的产品寿命。
79.5、电器化及其控制
80.本集气罩中所有机械结构均实现了电器化设计，其中平面旋转机构、管道上各个关节、伸缩风管、风量调节阀，所有设计管道姿态调整，风口位置变化的活动机构均由电力驱动(也可根据客户需求调整配置，实现部分或全部手动)，且本集气罩电器部分均使用24v直流供电，各个动作部位驱动电机基础配置为普通直流电机，也可根据实际需求更换为步
进电机或伺服电机，以实现更高的动作速度和动作精度要求，同时满足自动化控制或智能化控制对执行机构的要求。
81.本集气罩默认采用无线遥控的方式进行控制，操作人员无需直接对设备本身进行手动的推拉摇移操作，每台设备单独配备遥控器一个，使用者只需通过遥控器便可对设备进行任何设计范围内的姿态和位置调整。
82.本集气罩也可根据实际需求变换控制方式，因为本集气罩已在兼容手动操作的模式下完全实现电器化，故可以通过更换配套控制电箱内的电器模块和执行电机以及配套电路来实现自动控制、智能控制、移动段控制、蓝牙控制、pc端控制、中控控制与建筑暖通系统进行关联控制。
83.本集气罩的设备终控箱，接受控制信号，将220v/ac转换为24v/dc,根据控制信号对设备发出动作指令，其内部电路模块可根据使用需求灵活更换已达成实现不同功能需求的目标。
84.本集气罩的设备终控箱，用于接受控制信号，将220v/ac转换为24v/dc,根据控制信号对设备发出动作指令，其内部电路模块可根据使用需求灵活更换已达成实现不同功能需求的目标。
85.需要说明的是，本实施例的减速自锁齿轮箱均为s系列蜗轮蜗杆齿轮减速机或nmrv系列的涡轮蜗杆减速机。
86.6、模块化
87.本集气罩中所有部件和子系统均可在设备整体吊装完成后进行独立更换和拆卸，大大方便了人员对设备进行调试、清洁和检修，同时也可根据应用环境实际需求灵活调整各个部件的功能和大小，无论机械结构还是电器控制部分均能按照使用者要求进行订制化搭配。
88.7、安全保险机构
89.设备用电为24v直流电，高压电不直接驱动设备，有效保证了用电安全；
90.所有关节转动机构均由自锁功能，一旦定位无法改变位置，即使电器系统失效或者收到设计负载范围内的外力冲击，各个关节位置也不会改变；
91.集气罩的管道内部设有保险绳，保险绳直接和外部碰撞螺栓以及关节骨架连接，即使旋转基座螺丝脱落或焊点失效设备不会立刻脱落。
92.综上所述，上述实施例的多用途电动姿态调整集气罩，首先，通过使用机械性能更好的材料并结合新的旋转、外置关节等机械结构实现了相对于现有产品较长的使用寿命、优秀的整体设备强度(不会出现形变、摆动、乱晃等现象)，更美观的设备外形，同时也为此类设备实现完全电器化，并可通过无线遥控进行位置和姿态调整奠定了基础；其次，通过在旋转基座的平面旋转机构中引入轴承和与轴承配套的机械结构，实现了相对于现有产品无论下段负载(设计承载范围内)有多重，转速如何都能进行平滑的转向，旋转结构的结构强度大幅提高，不会产生结构形变，安全性得到保障，使用寿命非常长，承载能力得到空前提高，使其产品下段可以安装更长的管道和更多的关节，更能兼容更多功能需求；并且通过外置偏轴、关节骨架、硬质伸缩风管的结构搭配实现了相对于现有产品，如硬式吸气罩单纯依靠关节的活动性，既增大产品的风口的调整范围，避免了只能单纯增加关节数量但关节数量又受到设备本身材料和结构强度以及关节处风量损失的限制而进入相互矛盾却无法维
持产品性能的处境，或如软式吸气罩完全依靠软管的伸缩性，既完全依靠软管的大幅度伸缩和弯曲拉伸来实现单台产品的大范围使用覆盖，但软管的强度低、伸缩形变过大、整体管道下坠、接头处易开裂、须手动扶正、寿命短、外观较差、风损严重，只能应用于风量需求小，使用周期短的环境，本集气罩实现了同样的关节数量更大的活动范围和姿态调整量，并且每个关节的风量损失只有现有产品所用关节的一半，同时还兼容了软管优异的伸缩量与弯折性，但软管存在的问题却被完全排除；还可以实现全面电器化，只有电器化可以采用除手动操控外的控制模式，如此相对于现有产品，本集气罩可以实现无线遥控、有线控制、自动化控制、智能化控制更可以兼容建筑的楼宇控制系统等，大大提高了设备的调整进度、调整速度以及使用便捷性，降低了操作人员的负担，有效地排除了大部分人为因素，提高了使用人员的安全性和设备的可靠性以及使用寿命。
93.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。