一种双层双向风轮、风机壳体、风机及浴霸的制作方法

1.本发明涉及一种风机，尤其涉及一种双层双向风轮、风机壳体，以及包含该风轮和风机壳体的风机及浴霸，属于气体输送及利用技术领域。


背景技术：

2.风机是一种气体压缩和气体输送的设备，将旋转的机械能转换成气体压力能和动能，并将气体输送出去。按气流进入风轮后流动的方向可以将风机分为离心式风机、轴流式风机和斜流式(混流式)风机。其中，离心式风机是指气流轴向进入风机的叶轮后主要沿径向流动。离心式风机的优点之一是能够产生风压。
3.离心式风机的蜗壳，具有收集气体并使气体的部分动能转变为压能，建立风压，使风机的出风达到一定的速度，即风速。因此，传统的离心式风机的蜗壳，一般可以分为建压区和释放区。风机壳体的设计，需要考虑风轮的出风方向与壳体壁之间的夹角，理想状态下，该夹角为0度，从风轮中出来的气体与壳体之间没有撞击，气体的压能没有损失，同时，也不会产生噪音。但是，在实际使用的过程中，为了达到某些实用的目的，如对风机出风方向的要求，风机壳体起到对气体的导向作用，气体与壳体之间存在一定的撞击与能量损耗。
4.另一方面，随着生活品质的提高，人们对含有风机的各类空气调节装置的要求也逐渐提高，环形均速出风即为其中之一。虽然从理论上讲，将这类装置的出风口设置为环形即可实现环形出风，但是，由于从风机中出来的气体经过壳体的建压及释放，其出风方向是固定的，仅仅将出风口设置为环形而实现的所谓“环形出风”，在出风口不同位置处的风压差别非常大，靠近风机出风方向的出风口风压大，而远离风机出风方向的出风口风压小。没有真正实现环形、均压出风。为此，需要对风机的壳体进行设计。
5.此外，对风机结构紧凑的要求和功能多样的要求也越来越高。由于安装部分高度上的限制，要求风机具有尺寸尽可能小的厚度；在功能的要求上，在满足空气室内循环功能后，人们往往要求室内空气与室外空气进行循环。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题的任一一个，本发明首先提供了一种双层双向风轮，可提供不同方向的聚风面，从而在不同的转动方向时提供不同方向的出风。
7.本发明的另一方面，还提供一种双层双向风机壳体，有效地将风轮中的出风进行导向和分配，使其均匀均压地分布；并尽可能地减少风压损失。
8.本发明的再一方面，还提供了一种包含了所述风轮、风机壳体的双层双向风机，以及包含所述双层双向风机的浴霸及空气净化装置。
9.为此，本发明采用如下技术方案：
10.一种双层双向风轮，包括本体以及设置在本体上的若干叶片，每一所述叶片均形成弧形的聚风面，其特征在于：每一所述叶片包括沿风轮高度方向设置的第一叶片和第二叶片，所述第一叶片的聚风面与第二叶片的聚风面反向地设置。
11.通过在风轮高度方向设置具有反向聚风面的第一叶片和第二叶片，形成双层双向风轮，从而当风轮正向旋转和反向旋转时，可以分别形成不同方向的出风，配合壳体的设计，在一套风轮和电机结构配置下，可以形成两套气体循环路径，满足室内以及室内/室外气体循环的需求；且当其中的一层叶片(第一叶片或第二叶片)工作时，另一层叶片不会反向做工消耗能量，风轮具有更高的能量转换效率。
12.进一步地，所述第一叶片的底边与第二叶片的顶边位于同一水平线上，第一叶片与第二叶片的高度比为1:0.5～2。
13.当其中的一层叶片(第一叶片或第二叶片)工作时，另一层叶片不会反向做工消耗能量，风轮具有更高的能量转换效率；同时，同时，设置第一叶片和第二叶片的高度比例，可以调节风轮在不同方向上的做功量与出风量，便捷、高效。
14.本发明的另一方面，还提供一种双层双向风机壳体，在所述壳体内形成可容纳风轮的空间，所述风机壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体罩设于第一叶片的外周，所述第二壳体罩设于第二叶片的外周，在所述第一壳体内设置有若干组导风组件，若干组导风组件沿第一壳体周向分布，每一组导风组件至少包括一块第一组件，所述第一组件呈板状，具有导向面和螺线面，导风组件的末端与风机的第一出风口对应；所述第二壳体形成螺旋状的第二风道，第二壳体的末端形成风机的第二出风口。
15.通过设置第一壳体和第二壳体，分别形成不同的气体循环路径，可以满足室内以及室内/室外气体循环的多种需求，可加速目标空间的气体流通和转换；导风组件的螺线面，构成风轮径向出风方向上的阿基米德螺线面，将风轮中的径向出风，在转换为轴向出风的过程中进行建压，并逐步平缓地得到释放，最终在第一出风口处形成具有均匀风压的轴向出风。
16.进一步地，所述的一组导风组件还包括一块第二组件，所述第二组件整体上呈锲形，具有导向板和螺线板，在所述导向板上形成导向面，在所述螺线板上形成螺线面，所述导向板和螺线板呈一定夹角地设置。根据壳体的不同形状，通过设置导向板和螺线板的夹角，将从叶片中出来的气流进行有序的分道和建压，减少气流与导风组件之间的摩擦力，从而提高第一出风口处的单位出风量和风速；从而实现风机应用于不同形状的壳体(如正方形、矩形)时的均速均压出风。
17.进一步地，所述的一组导风组件包括一块第一组件和一块第二组件，若干组导风组件等间距地分布在第一壳体内。第一组件第二组件配合，从而在第一壳体内形成若干个风道结构，在每一风道结构中，均形成建压区(螺线面)和失压区(导向面)，从而在壳体内均匀地分布气流、均匀地建立风压，进一步保证风机应用于不同形状的壳体(如正方形、矩形)时均能均速均压出风。
18.进一步地，所述第一壳体呈由上端面至下端面逐渐变大的喇叭形，第一壳体的各侧壁呈圆弧形。当气流从第一叶片被甩出时，由第一壳体的圆弧形侧壁进行承接和导向，减少气流与侧壁之间的撞击，从而减少能量的损耗，降低噪音。
19.进一步地，所述第一壳体的下端低于风轮第一叶片的下端。延长第一壳体与气流的接触曲线，增加接触面积；使风机的出风在改变方向时风向的变换更加自然、流畅，减少能量的损耗，同时降低噪音。
20.进一步地，所述第二风道具有建压区和释放区，由建压区至释放区，风道的截面逐
渐变大，至第二风道末段截面积维持不变且与第二出风口的截面积相等。满足气流的建压及以稳定的气压输出的要求。
21.本发明的再一方面，还提供一种双层双向风机，包含前述的风轮及前述的风机壳体，所述风轮容纳于风机壳体内，还包括：电机，与风轮连接并可正向和反向地驱动所述风轮转动；面板，罩设在所述第一壳体端，在所述面板上形成进风口和呈环形分布的第一出风口；罩壳，罩设在所述第二壳体端，所述罩壳具有开口容纳所述第二壳体的第二出风口。
22.本发明的风机，当电机绕一个方向转动时，第一叶片工作并在第一出风口形成均压的出风；当电机反向转动时，第二叶片工作并在第二出风口形成出风；结构设计巧妙，工作效率高。
23.本发明的再一方面，还提供一种浴霸，其特征在于，包含前述的双层双向风机，在所述第一出风口设置有电发热元件。在第一出风口形成均速均压的热气流。
24.本发明具有如下有益效果：
25.1、通过在风轮上设置具有反向聚风面的第一叶片和第二叶片，当风轮正向旋转和反向旋转时，可以分别形成不同方向的出风，配合壳体的设计，可以形成两套气体循环路径，满足室内以及室内/室外气体循环的需求。
26.2、通过在第一壳体内设置沿壳体周向分布的导风组件，导风组件具有螺线面和导向面，将风轮中的径向出风，在转换为轴向出风的过程中进行建压，并通过导向面逐步平缓地得到释放，将从风轮的第一叶片输送出来的气流进行引导和输送，最终在第一出风口处形成环形、具有均匀风压的轴向出风；同时，通过导风组件角度的设计以及导风组件中螺线面和导向面夹角的设计，使气流在进入螺线面和导向面时，与螺线面和导向面之间的夹角接近于0(即：接近于平行)，从而减少气流与壳体之间的撞击，减少风压的损失，同时降低风机的噪音。
27.3、通过设置第二壳体，可以形成区别于第一壳体形成的气体循环路径的第二套气体循环路径，实现室内以及室内/室外气体循环的需求，加速目标空间的气体流通和转换；一个风机解决现有技术中由两个风机完成的任务，可有效地降低成本，同时风机结构更加紧凑，体积小。
28.4、本发明应用范围广泛，可应用于风机，以及包含风机的各类装置，如浴霸，换气装置，空气净化装置等。
29.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
30.图1本发明中风轮的结构示意图；
31.图2a为一个传统结构的风轮绕一个方向转动的示意图；
32.图2b图2a中风轮转速在800转/秒时，风轮不同高度上的出风量(m3/s)；
33.图2c图2a中风轮转速在1200转/秒时，风轮不同高度上的出风量(m3/s)；
34.图3a本发明的风轮绕一个方向转动的示意图；
35.图3b图3a中风轮转速在800转/秒时，风轮不同高度上的出风量(m3/s)图4a本发明的风轮绕另一个方向转动的示意图；
36.图4b图4a中风轮转速在800转/秒时，风轮不同高度上的出风量(m3/s)
37.图5为本发明的风机的结构示意图；
38.图6为本发明的风机的又一结构示意图；
39.图7为本发明的风机的爆炸图；
40.图8为图5的a-a向剖视图；
41.图9为本发明的外壳体及导风组件的结构示意图；
42.图10为本发明中第二壳体的示意图；
43.图11为本发明一种结构的风机在一种工作状态下的气体流向示意图；
44.图12为本发明一种结构的风机在另一种工作状态下的气体流向示意图；
45.图13为本发明另一种结构的风机在一种工作状态下的气体流向示意图；
46.图14为本发明另一种结构的风机在另一种工作状态下的气体流向示意图；
47.图中，风轮100，本体101，叶片102，第一叶片103，第二叶片104，聚风面105；
48.第一壳体201，内壳体201a、外壳体201b，第二壳体202，导风组件203，第一组件204，第二组件205，导向面206，螺线面207，导向板208，螺线板209，第二出风口210；
49.风机300，双向电机301，面板302，进风口303，第一出风口304，罩壳305，ptc发热组件306；
50.安装板400。
具体实施方式
51.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
52.实施例1：
53.如图1所示，本实施例提供一种双层双向风轮100，包括本体101以及设置在本体上的若干叶片102，每一所述叶片均形成弧形的聚风面105。叶片102包括第一叶片103和第二叶片104，第一叶片103和第二叶片104具有方向相反的聚风面105。此处所谓的“相反”，可以指聚风面反向地设置，也可以指聚风面之间呈一定夹角地设置。
54.在本实施例中，每一叶片102，沿风轮高度方向，分为第一叶片103和第二叶片104，即：每一叶片在高度上均分为两段，上段为第一叶片103，下段为第二叶片104。第一叶片和第二叶片数量相等且在宽度上具有相同的尺寸。第一叶片103的底边与第二叶片104的顶边位于同一水平线上。
55.在高度方向上，可以根据对不同方向出风量的要求，设置第一叶片103和第二叶片104的高度比，如1:1、1:2、1:0.5、1:0.8、1:3等。在本实施例中，第一叶片103和第二叶片104具有相同的高度。
56.本实施例的双层双向风轮100，具有聚风面方向相反的第一叶片和第二叶片，实现进风能量效率的最大化，具体地，当第一叶片103工作时，第二叶片104不进风，不消耗进风能量，风量全部进入第一叶片，使得进风能量完全为第一叶片工作时所需进风能量；同理，第二叶片104工作，第一叶片103不消耗进风能量，风量全部进入第二叶片，进风能量完全为第二叶片工作时所需进风能量。降低了风轮能量的消耗，提高工作叶片的工作效率。
57.经申请人研究发现，风轮在高速旋转时，风轮叶片在不同高度方向上的出风能量并不相同，由于离心作用，出风主要集中在出风风轮的底部，且风轮的转速越高，出风量就
越往出风风轮的底部集中。因此，传统风机试图中通过增加风轮的高度来增加风机的出风量，其效果并不明显，尤其是在高转速的情形下，效果尤其不好。图2a示出了一个风轮绕一个方向转动的示意图，该风轮的叶片具有同一方向的聚风面；图2b和图2c分别示出了该风轮在转速为800转/秒和1200转/秒时，风轮不同高度上的出风量(m3/s)。这就解释了为什么传统风机通过增加风轮的高度并不能带来出风量的显著增加。
58.本发明的双层双向风轮100，具有聚风面方向相反的第一叶片和第二叶片，实现进风能量效率的最大化。当电机正向转动时，第一叶片工作，出风主要集中在第一叶片的底部，第二叶片不聚风，不产生出风，不消耗进风能量；如图3a，3b所示。当电机反向转动时，第二叶片工作，出风主要集中在第二叶片的顶部，第一叶片不聚风，不产生出风，不消耗进风能量，如图4a，4b所示。由于前述离心风机出风量分布的特点，一个风轮上，设置聚风面相反的叶片，可以使风轮的出风分别集中与风轮的底部和顶部，其出风效率与相同高度的传统风轮相当。以高度为60mm的风轮为例，传统具有同一方向聚风面叶片的风轮，在800转/秒的转速下，其出风量为1个单位，本发明的风轮，在同样转速下，出风量达到0.8-0.9。由于叶片高度而损失的出风量，可以适当地通过提高转速来弥补。因此，本发明的风轮可以实现：一个风轮，使用同一个电机，完成两个方向上的出风，且不额外增加风轮厚度达到相同的出风效果，工作效率高。
59.实施例2：
60.如图5-10所示，本实施例提供一种双层双向风机壳体，在所述壳体内形成可容纳风轮的空间，所述风机壳体包括第一壳体201和第二壳体202；在具体的应用例中，第一壳体201和第二壳体202可分别套设在一个风轮轴向方向上的不同高度位置处。在一种具体的应用例中，本实施例的风机壳体应用于实施例的风轮100，此时，第一壳体罩201设于第一叶片103的外周，所述第二壳体202罩设于第二叶片104的外周。
61.如图7，图8所示，第一壳体201呈由上端面至下端面逐渐变大的喇叭形，第一壳体的内侧壁呈圆弧形。在一个具体的实施例中，第一壳体201末端的截面可以为方形，在另一个具体的实施例中，第一壳体201末端的截面也可以为圆形。此处，定义第一壳体201朝向风机面板的一端为为第一壳体的末端，如图7所示。
62.在第一壳体201内设置有若干组导风组件203，若干组导风组件203沿第一壳体周向分布，导风组件的末端与风机的第一出风口对应，即：导风组件将从风轮中甩出的气流导至风机的第一出风口。根据第一壳体的具体形状，导风组件203可以有不同的配置：当第一壳体为圆形时，即形成圆形的风机或浴霸、空气净化装置等时，可以仅仅包括第一组件204，若干个第一组件204沿着圆形的第一壳体周向等间距地分布；当第一壳体为正方或长方形时，即形成正方或长方形的风机或浴霸、空气净化装置等时，导风组件203采用第一组件204与第二组件205的组合，若干组导风组件203沿着方形的第一壳体周向等间距地分布，在需要调整气流方向处，如方形壳体的四个直角附近，设置第二组件205，并通过调整第二组件中导向板和螺线板的夹角，调整位于其上的导向面和螺线面的角度，从而调整气流方向。
63.如图9所示，第一组件204呈板状，具有两个面，分别为导向面206和螺线面207；第二组件205整体上呈锲形，具有导向板208和螺线板209，在所述导向板上形成导向面206，在所述螺线板上形成螺线面207，所述导向板和螺线板呈一定夹角地设置。导风组件中，导向面的作用主要为对气流进行分道，从而最终在风机的第一出风口处形成环形、均匀的出风；
螺线面的作用主要为对气流进行增压和分道，从而保证第一出风口处形成环形、均匀的出风，并保证风速。
64.根据壳体的不同形状，通过设置导向板和螺线板的夹角，将从叶片中出来的气流进行有序的分道和建压，减少气流与导风组件之间的摩擦力，从而提高第一出风口处的单位出风量和风速；从而实现风机应用于不同形状的壳体(如正方形、矩形)时的均速均压出风。
65.作为一种具体的实施方式，如图7所示，第一壳体201可以包括依次套设的内壳体201a、外壳体201b，在外壳体201b朝向内壳体的一侧设置上述导风组件203，在外壳体201b的四周形成一圈出风口，该出风口的位置与风机的第一出风口对应。这样，在各导风组件203与内壳体201a及外壳体201b之间形成相应的风道，从风轮中输送出来的气流，经过导风组件203，进入相应的风道，并经该些风道的建压与释放，最终从风机的第一出风口平稳、均压地输出。导风组件203与内壳体201a及外壳体201b之间形成的若干风道，以符合阿基米德螺线的蜗壳(或蜗壳的一部分)的形式建立，从而每一个所述的风道均具有建压区和释放区，从而将风轮中的径向出风，在转换为轴向出风的过程中进行建压，并逐步平缓地得到释放，最终在第一出风口处形成具有均匀风压的轴向出风。
66.在一个优选的实施例中，如图8所示，第一壳体201在高度方向上具有较大的尺寸，具体地，第一壳体201的下端低于套设于其内的风轮的下端。这样，可以使第一壳体201具有更长的气流输送路径。当离心风轮的径向出风需要转换成轴向出风时，经由第一壳体201内的导风组件203与内壳体201a之间形成相应的风道，以及，第一壳体201的圆弧形侧壁后，径向出风变为轴向出风，气流被很好的承接、输送并转向，可大幅度减少风机因改变风向所带来的撞击和摩擦，从而极大地提高工作效率，减少风速的损失，同时降低噪音。噪音可以来自于气流自身输送过程中形成的扰流、涡流以及与壳体的撞击，本技术通过壳体的设计，使气流与壳体之间的撞击及摩擦降到最低，从而一方面可以减少气流能量的损失，一方面可以极大的降低噪音，提高风轮的工作效率。
67.如图10所示，第二壳体202罩设于第二叶片104的外周，其形状为螺旋状的蜗壳形状，蜗壳内为第二风道，第二壳体的末端形成风机的第二出风口210。为了提高蜗壳腔内的体量及容量，在第二壳体202的尺寸设计上，径向尺寸在以阿基米德螺线展开的同时，其轴向的尺寸也逐渐的变大，即在轴向方向上亦可随着径向方向上的阿基米德渐开线逐渐展开至出风口，以增加第二壳体的气体容量，以便确保出风口有足够的风量、风速及风压。第二壳体202内为第二风道，第二风道具有建压区和释放区，由建压区至释放区，风道的截面逐渐变大，至风道末端截面积维持不变且与第二出风口210的截面积相等。
68.实施例3：
69.如图5，图6，图7，图8所示，本实施例提供一种双层双向风机300，包含实施例1所述的风轮100及实施例2所述的风机壳体，所述风轮100容纳于风机壳体内，还包括：双向电机301，与风轮100连接并可正向和反向地驱动所述风轮转动；面板302，罩设在所述第一壳体端。在本实施例中，风机为下沉式结构，即：风机的面板302低于风机的安装板400，如图5,6,8中所示，所述安装板400与安装面(如吊顶板)处于同一水平面，从而在风机的侧面，面板302的上方形成进风口303。
70.如图13、14所示，在其他的实施例中，也可以在风机的面板上形成进风口303，具体
地，可以在面板的中部或四周形成进风口。
71.在面板302上形成呈环形分布的第一出风口304；所述风机300还包括罩壳304，罩设在所述第二壳体端，所述罩壳具有开口容纳所述第二壳体的第二出风口210。
72.本实施例的双层双向风机，其工作过程和工作原理如下：
73.如图11所示，当电机正向转动，风轮的第一叶片103工作，空气沿图中箭头所示流动，从风机的进风口进入风机的罩壳内，随后沿第一叶片103的径向甩出，经由风机的第一壳体201承接、输送并转向，最后，在风机的第一出风口形成均匀、均压的出风。此工作模式对应风机的吹风工作模式，此时，如在风机的出风口处设置电加热元件，如ptc发热组件306，则可形成热风，作为浴霸类产品。
74.如图12所示，当电机反向转动，风轮的第二叶片104工作，空气沿图中箭头所示流动，从风机的进风口进入风机的罩壳内，随后沿第二叶片104的径向甩出，经由风机的第二壳体202，在第二壳体内经建压后释放，最后在风机的第二出风口形成出风。此工作模式对应风机的换气工作模式。
75.同样地，在面板上形成进风口的情形下，如图13,14所示其工作过程与工作原理相同，在此不赘述。
76.可以看出，本发明的双层双向风机，仅使用一个电机、一个风轮，可以实现吹风和换气的两种功能，且能量损耗小、风机效率高，产品结构紧凑。
77.实施例4：
78.本实施例提供一种浴霸，包含实施例3所述的双层双向风机300，在所述第一出风口304处设置有电发热元件，如ptc发热组件306，从而在在第一出风口304形成均速均压的热气流。