离心风机蜗壳结构

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2024-03-12 17:07:57

权利要求书： 1.一种离心风机蜗壳结构，包括前板(1)、背板(3)及环壁围板(2)，前述前板(1)的中部开设有前进风孔(11)，前述背板(3)的中部开设有后进风孔(31)，前述环壁围板(2)以连续平滑过渡的扭曲面将所述前板(1)和背板(3)连接起来，并上端形成出风口，前述环壁围板(2)呈一整体型线，该整体型线起始端对应于蜗舌部位，终止端邻近出风口，其特征在于：所述的整体型线依次包括起始直线段(AB)、蜗舌圆弧段(BC)、对数螺旋线段(CD)、中间直线段(DE)、阿基米德螺旋线段(EF)、过渡圆弧段(GH)及终止直线段(HK)连接而成，并且，前述的起始直线段(AB)与蜗舌圆弧段(BC)、蜗舌圆弧段(BC)与对数螺旋线段(CD)、阿基米德螺旋线段(EF)与过渡圆弧段(GH)、过渡圆弧段(GH)与终止直线段(HK)均相切连接；

所述对数螺旋线段(CD)的起始点与前进风孔(11)的圆心连线形成起始连接线，该起始连接线与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交形成夹角为Φ1，满足50°≤Φ1≤85°；

所述对数螺旋线段(CD)的终止点与前进风孔(11)的圆心连线形成终止连接线，该终止连接线与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交形成夹角为Φ2，满足160°≤Φ2≤180°；

所述对数螺旋线段(CD)上各点到前进风孔(11)的圆心的连接线距离为R1，满足R1＝r(s1?x)Φ

×e ，其中r为前进风孔(11)的半径，s1为常数，与叶轮参数和额定流量有关，x为修正系数、0＜x≤0.15；在不同角度Φ下采用不同x值可得到多个R1值，并用样条曲线过渡拟合形成近似的对数螺旋线段(CD)，各点x值依次为x1、x2……xn?1、xn，满足关系式xn＝axn?1，a值范围在1～1.2，Φ为对数螺旋线段(CD)上各点到前进风孔(11)的圆心的连接线与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交形成夹角；

所述前板(1)下端弯折后与环壁围板(2)连接，弯折角度15°～75°。

2.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述的前进风孔(11)为圆形，所述起始直线段(AB)的长度小于等于前进风孔(11)的半径，并且，所述起始直线段(AB)的延长线与水平方向的夹角α，满足45°≤α≤90°。

3.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述中间直线段(DE)与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交呈90°，所述中间直线段(DE)的终止点到前进风孔(11)的圆心的连接线与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交形成夹角Φ3，满足180°<Φ3≤210°。

4.根据权利要求3所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述阿基米德螺旋线段(EF)采用修正后的阿基米德螺旋线方程，满足公式R2＝r+r(s2?t)Φ4，其中，s2为常数，与叶轮参数和额定流量有关，t为修正值，不同角度Φ4下采用不同的t值可得到多个R2值，并用样条曲线拟合成近似的阿基米德螺旋线段(EF)，Φ4为对阿基米德螺旋线段(EF)上各点到前进风孔(11)的圆心的连接线与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交形成夹角，阿基米德螺旋线段(EF)终止点对应的角度Φ4＝360°，各点t值依次为t1、t2……tn?1、tn，满足关系式tn＝btn?1，b值范围在1～1.2，0＜t≤0.2。

5.根据权利要求3所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述圆弧曲线端终止点到前进风孔(11)的圆心的连接线与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交形成夹角为Φ5，满足

360°<Φ5≤390°。

6.根据权利要求5所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述终止直线段(HK)的终止点与起始直线段(AB)的起始点齐平，所述终止直线段(HK)的终止点到前进风孔(11)的圆心的连接线与经过前进风孔(11)圆心的水平线相交形成夹角为Φ6，满足75°≤Φ6≤90°。

7.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述前进风孔(11)的圆心在背板(3)所在平面上的投影与后进风孔(31)的圆心重合，所述前进风孔(11)的半径与后进风孔(31)的半径等长。

8.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述背板(3)下端弯折后与环壁围板(2)连接，弯折角度15°～75°。

9.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述环壁围板(2)的下端开设有漏油孔(21)。

10.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳结构，其特征在于所述前板(1)围绕前进风孔(11)设置有导流圈(4)，该导流圈(4)的半径与后进风孔(31)的半径等长。

说明书：离心风机蜗壳结构技术领域[0001] 本发明涉及一种离心风机，尤其涉及离心风机的蜗壳，该离心风机主要应用于吸油烟机上。背景技术[0002] 离心风机以其吸力大、噪声低、结构紧凑等优点而在吸油烟机中得到了广泛引用。蜗壳是离心风机的核心部件之一，其作用是将离开叶轮的气体集中，导出至蜗壳出口，并将动压转变为静压。现有离心风机的蜗壳结构包括蜗壳顶板、蜗壳底板和连接蜗壳顶板、蜗壳底板的蜗壳围板，其中蜗壳顶板和蜗壳底板除蜗舌部位外其余型线一致。传统蜗壳设计一般按一元理论进行，有两个假设，即假设进口圆周上流动参数均匀分布并且蜗壳内气流动量矩不变，按一元理论设计的蜗壳型线通常为等角螺旋线。但实际上由于蜗壳形状非轴对称,特别是蜗舌的影响,在叶轮出口会形成一个非均匀的压力场,必然会使叶轮出口，即蜗壳进口流场不均匀。由于一元理论未考虑蜗壳周向平面内进口圆周流动参数的非均匀性与流场的影响，因而按此理论设计出来的蜗壳性能不佳，特别在高背压工作状态时恶化更为明显。此外，离心风机蜗壳出口附近安装有蜗舌，蜗舌的作用是将导向蜗壳出口的气体进行分流，防止部分气体在蜗壳内循环流动，蜗舌的形状及形式对离心风机风量、风压、效率以及噪音都有着重要影响。

[0003] 现有技术中也公开了各种离心风机的蜗壳结构，如专利号为ZL201110118687.5(授权公告号为CN102182707B)的中国发明专利所公开的《一种吸油烟机用离心风机及其蜗壳型线生成方法》，该蜗壳包括蜗壳顶板、蜗壳底板和蜗壳围板，蜗壳围板内侧型面的轮廓线为蜗壳型线，蜗壳型线由第一直线DE、第一圆弧线EF、第二圆弧线FG、螺旋线GH、第二直线段HI光滑过渡连接而成，虽然，蜗壳采用上述蜗壳型线后，有利于提高离心风机风量、风压、效率并降低气动噪音，但该蜗壳结构还是没有充分考虑蜗壳周向平面内进口圆周流动参数的非均匀性与流场的影响，还有待作进一步改进。[0004] 本申请人在这方面作了诸多研究，见专利号为ZL200610050640.9的中国发明专利《能双面进风的欧式油烟机的风机蜗壳结构》(授权公告号为CN100371645C)；专利号为ZL201510530944.4的中国发明专利《一种离心风机蜗壳》(授权公告号为CN105041722B)；还可以参考专利号为ZL201510254055.X的中国发明专利《一种离心风机蜗壳》(授权公告号为CN104847699B)，上述专利均是对组成蜗壳的环壁或盖板进行了优化设计，来提高流畅性，从而降低阻力和噪音的目的。发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种流畅性佳能降噪的离心风机蜗壳结构。[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种离心风机蜗壳结构，包括前板、背板及环壁围板，前述前板的中部开设有前进风孔，前述背板的中部开设有后进风孔，前述环壁围板以连续平滑过渡的扭曲面将所述前板和背板连接起来，并上端形成出风口，前述环壁围板呈一整体型线，该整体型线起始端对应于蜗舌部位，终止端邻近出风口，其特征在于：所述的整体型线依次包括起始直线段、蜗舌圆弧段、对数螺旋线段、中间直线段、阿基米德螺旋线段、过渡圆弧段及终止直线段连接而成，并且，前述的起始直线段与蜗舌圆弧段、蜗舌圆弧段与对数螺旋线段、阿基米德螺旋线段与过渡圆弧段、过渡圆弧段与终止直线段均相切连接。[0007] 所述的前进风孔为圆形，所述起始直线段的长度小于等于前进风孔的半径，并且，所述起始直线段的延长线与水平方向的夹角α，满足45°≤α≤90°。[0008] 所述对数螺旋线段的起始点与前进风孔的圆心连线形成起始连接线，该起始连接线与经过前进风孔圆心的水平线相交形成夹角为Φ1，满足50°≤Φ1≤85°；[0009] 所述对数螺旋线段的终止点与前进风孔的圆心连线形成终止连接线，该终止连接线与经过前进风孔圆心的水平线相交形成夹角为Φ2，满足160°≤Φ2≤180°；[0010] 所述对数螺旋线段上各点到前进风孔的圆心的连接线距离为R1，满足R1＝r×e(s1?x)Φ，其中r为前进风孔的半径，s1为常数，与叶轮参数和额定流量有关，x为修正系数、0＜x≤0.15；在不同角度Φ下采用不同x值可得到多个R1值，并用样条曲线过渡拟合形成近似的对数螺旋线段，各点x值依次为x1、x2……xn?1、xn，满足关系式xn＝axn?1，a值范围在1～

1.2，Φ为对数螺旋线段上各点到前进风孔的圆心的连接线与经过前进风孔圆心的水平线相交形成夹角。

[0011] 进一步，所述中间直线段与经过前进风孔圆心的水平线相交呈90°，所述中间直线段的终止点到前进风孔的圆心的连接线与经过前进风孔圆心的水平线相交形成夹角Φ3，满足180°<Φ3≤210°。[0012] 进一步，所述阿基米德螺旋线段采用修正后的阿基米德螺旋线方程，满足公式R2＝r+r(s2?t)Φ4，其中，，s2为常数，与叶轮参数和额定流量有关，t为修正值，不同角度Φ4下采用不同的t值可得到多个R2值，并用样条曲线拟合成近似的阿基米德螺旋线段，Φ4为对阿基米德螺旋线段上各点到前进风孔的圆心的连接线与经过前进风孔圆心的水平线相交形成夹角，阿基米德螺旋线段终止点对应的角度Φ4＝360°，各点t值依次为t1、t2……tn?1、tn，满足关系式tn＝btn?1，b值范围在1～1.2，0＜t≤0.2。[0013] 进一步，所述圆弧曲线端终止点到前进风孔的圆心的连接线与经过前进风孔圆心的水平线相交形成夹角为Φ5，满足360°<Φ5≤390°。[0014] 进一步，所述终止直线段的终止点与起始直线段的起始点齐平，所述终止直线段的终止点到前进风孔的圆心的连接线与经过前进风孔圆心的水平线相交形成夹角为Φ6，满足75°≤Φ6≤90°。[0015] 进一步，所述前进风孔的圆心在背板所在平面上的投影与后进风孔的圆心重合，所述前进风孔的半径与后进风孔的半径等长。[0016] 进一步，所述前板下端弯折后与环壁围板连接，弯折角度15°～75°。[0017] 进一步，所述背板下端弯折后与环壁围板连接，弯折角度15°～75°。[0018] 进一步，所述环壁围板的下端开设有漏油孔。[0019] 进一步，所述前板围绕前进风孔设置有导流圈，该导流圈的半径与后进风孔的半径等长。[0020] 与现有技术相比，本发明的优点在于：环壁围板采用优化后的对数螺旋线、阿基米德螺旋线和直线三种线型设计，合理搭配，增加直线段，并在尽可能少影响蜗壳内流场前提下做到更小的蜗壳宽度，使环壁围板整体型线更能符合气流流动的轨迹，从而降低噪音和压损，提高风量。附图说明[0021] 图1为实施例1结构示意图。[0022] 图2为图1中蜗壳结构示意图。[0023] 图3为图2的分解图。[0024] 图4为图2中前板的平面视图。[0025] 图5为图2中环壁围板的平面视图。[0026] 图6为图4的标注图。[0027] 图7为实施例2中前板的标注图。[0028] 图8为实施例3中前板的标注图。[0029] 图9为对比实施例中前板的标注图。具体实施方式[0030] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。[0031] 如图1所示，本实施例中的离心风机包括蜗壳10及设于蜗壳10内的风轮6及驱动风轮6转动的电机7。[0032] 如图2和图3所示，蜗壳10包括前板1、背板3及环壁围板2，前板1的中部开设有前进风孔11，背板3的中部开设有后进风孔31，环壁围板2以连续平滑过渡的扭曲面将前板1和背板3连接起来，并上端形成出风口，出风口上设有连接法兰5，环壁围板2呈一整体型线，该整体型线起始端对应于蜗舌部位，终止端邻近出风口。[0033] 前进风孔11的圆心在背板3所在平面上的投影与后进风孔31的圆心重合，前进风孔11的半径与后进风孔31的半径等长。前板1下端弯折后与环壁围板2连接，弯折角度15°～75°。背板3下端弯折后与环壁围板2连接，弯折角度15°～75°。环壁围板2的下端开设有漏油孔21。前板1围绕前进风孔11设置有导流圈4，该导流圈4的半径与后进风孔31的半径等长。

[0034] 结合图4所示，环壁围板2的整体型线依次包括起始直线段AB、蜗舌圆弧段BC、对数螺旋线段CD、中间直线段DE、阿基米德螺旋线段EF、过渡圆弧段GH及终止直线段HK连接而成，并且，起始直线段AB与蜗舌圆弧段BC、蜗舌圆弧段BC与对数螺旋线段CD、阿基米德螺旋线段EF与过渡圆弧段GH、过渡圆弧段GH与终止直线段HK均相切连接。[0035] 整体型线上的点前进风孔11的圆心连线形成连接线，该连接线与经过前进风孔11圆心的水平线相交形成夹角为Φ。整体型线上的点前进风孔11的圆心连线形成连接线为R。[0036] 起始直线段AB的长度小于等于前进风孔11的半径，并且，起始直线段AB的延长线与水平方向的夹角α，满足45°≤α≤90°。[0037] 对数螺旋线段CD的起始点，满足50°≤Φ≤85°；[0038] 对数螺旋线段CD的终止点，满足160°≤Φ≤180°；[0039] 对数螺旋线段CD上各点，满足R＝r×e(s1?x)Φ，其中r为前进风孔11的半径，s1为常数，与叶轮参数和额定流量有关，x为修正系数、0＜x≤0.15；在不同角度Φ下采用不同x值可得到多个R值，并用样条曲线过渡拟合形成近似的对数螺旋线段CD，各点x值依次为x1、x2……xn?1、xn，满足关系式xn＝axn?1，a值范围在1～1.2，[0040] 中间直线段DE与经过前进风孔11圆心的水平线相交呈90°，中间直线段DE的终止点，满足180°<Φ3≤210°。[0041] 阿基米德螺旋线段EF采用修正后的阿基米德螺旋线方程，满足公式R2＝r+r(s2?t)Φ4，其中t为修正值，不同角度Φ下采用不同的t值可得到多个R值，并用样条曲线拟合成近似的阿基米德螺旋线段EF，Φ为对阿基米德螺旋线段EF上各点到前进风孔11的圆心的连接线与经过前进风孔11圆心的水平线相交形成夹角，阿基米德螺旋线段EF终止点对应的角度Φ＝360°，各点t值依次为t1、t2……tn?1、tn，满足关系式tn＝btn?1，b值范围在1～1.2，0＜t≤0.2。[0042] 圆弧曲线端终止点，满足360°<Φ≤390°。[0043] 终止直线段HK的终止点与起始直线段AB的起始点齐平，终止直线段HK的终止点，满足75°≤Φ≤90°。[0044] 本实施例中蜗壳总体宽度为312mm，厚度为172mm，用于欧式吸油烟机。[0045] 结合图5和图6所示，环壁围板整体型线各点满足如下：[0046]角度半径mm 角度半径mm 角度半径mm 角度半径mm

?27° 115.88 60° 130.76 170° 153.60 260° 175.22

?20° 116.78 70° 132.67 180° 155.86 270° 177.78

?10° 118.23 75° 133.62 190° 158.16 280° 180.43

0° 119.75 114° 141.55 200° 160.49 286° 182.12

10° 121.54 120° 142.76 210° 162.85

20° 123.31 130° 144.87 220° 165.25

30° 125.13 140° 147.00 230° 167.70

40° 127.00 150° 149.17 240° 170.16

50° 128.87 160° 151.37 250° 172.67

[0047] 实施例2，本实施例中蜗壳总体宽度为312mm，厚度为172mm，用于欧式吸油烟机。环壁围板整体型线满足如图7所示，长度单位为mm。其他结构参考实施例1。[0048] 实施例3，本实施例中蜗壳总体宽度为312mm，厚度为172mm，用于欧式吸油烟机。环壁围板整体型线满足如图8所示，长度单位为mm。其他结构参考实施例1。[0049] 对比实施例，本实施例采用本申请人之前专利(ZL200610050640.9)的设计，环壁围板整体型线满足如图9所示，长度单位为mm。其他结构参考实施例1。[0050] 采用相同的叶轮和电机情况下，得到如下试验数据，见下表。[0051] 3案例最大风量m /min 噪音dB 最大静压Pa 全压效率％

原方案 14.5 55.8 298 27.4

实施例1 15.2 54.5 346 27

实施例2 14.8 54.8 352 27.5

实施例3 15.4 55.4 330 27.2

[0052] 可见，风量和最大静压提升明显，噪音降低显著，说明环壁围板整体型线更能符合气流流动的轨迹。