CN104154009B - 离心式风轮多级增压吸风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离心式风轮多级增压吸风机，包括壳体、电机和离心风轮组，所述离心风轮组至少有二级，所述离心风轮组至少包括第一级离心风轮和第二级离心风轮，所述电机设置在所述壳体上，所述电机的转轴沿其轴向依次与所述第二级离心风轮、第一级离心风轮连接，所述前后两级离心风轮之间设置静止进风通道。本发明的有益效果是：电机通过转轴带动离心风轮组旋转，由前级离心风轮旋转，风从其吸风口吸入、旋转做功后离心抛出，再经导风构件导风作用，风由风道进入本级静止进风通道，又由后级离心风轮吸风口吸入经旋转做功并离心抛出，依次类推，形成多级增压吸风，显著增强风机吸风吸力。

Description

离心式风轮多级增压吸风机

技术领域

本发明涉及吸风机，尤其涉及离心式风轮多级增压吸风机。

背景技术

当今，随着空气污染、雾霾逐年加重，人们对室内空气的净化需求，越来越高

家用或商用空气处理器具或设备，如家用空气净化机，工作原理是，器具中的吸风机，对腔体内空气进行负压抽动并向外排送 ，使腔体中的空气在器具中透过具有一定致密度的过滤层和/或吸附层，以将空气中的颗粒物截留与吸附，达到对空气过滤和净化目的，所述吸风机，此前，均采用交流异步电动机驱动、离心风叶形式的风机，此种风机的缺陷是，运行能满足风量要求，但吸力低，使空气透过具备一定致密度的过滤层的渗透性差，因而，采用该类风机结构的空气净化产品，采用的过滤层不得不薄且不致密，最终导致产品对室内空气的真正净化清新作用差。

目前，有采用最新技术的无刷直流电机作为驱动的离心吸风机用于清新机产品中，结构各异，通过线性调节转速以达到对吸风风压的调节。但在同样功耗下吸风机吸风负压不高，吸力较差，以致很多可用于净化空气的吸附材料无法使用，净化器具所应用的吸附材料薄或不致密，影响净化产品的空气净化能力。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种吸力较强的离心式风轮多级增压吸风机。

本发明提供了一种离心式风轮多级增压吸风机，包括具有中空腔体的壳体、电机和设置在所述中空腔体内的离心风轮组，所述离心风轮组至少有二级，所述离心风轮组至少包括第一级离心风轮和第二级离心风轮，所述电机设置在所述壳体上，所述电机连接有转轴，所述转轴沿其轴向依次与所述第二级离心风轮、第一级离心风轮连接，所述第一级离心风轮包括第一级离心风叶、第一级挡风端板和第一级导风端板，所述第一级离心风叶至少有三片并绕所述转轴的周向间隔设置，所述第一级导风端板设有第一级吸风口，所述第一级离心风叶的一端与所述第一级挡风端板连接，所述第一级离心风叶的另一端与所述第一级导风端板连接，所述第二级离心风轮包括第二级离心风叶、第二级挡风端板和第二级导风端板，所述第二级离心风叶至少有三片并绕所述转轴的周向间隔设置，所述第二级导风端板设有第二级吸风口，所述转轴与所述第二级挡风端板连接并穿过所述第二级吸风口，所述第二级离心风叶一端与所述第二级挡风端板连接，所述第二级离心风叶的另一端与所述第二级导风端板连接，所述壳体内设有导风构件，所述导风构件具有筒状空腔，所述导风构件的筒状空腔的内壁为在所述转轴的径向圆周上沿所述转轴的旋转方向呈渐开线扩张，所述导风构件设有导风斜面，所述导风斜面为在所述转轴的轴向上呈螺旋上升的螺旋渐开线状，除第二级离心风轮外，第一级离心风轮放置在本级的导风构件中。第一级离心风轮与第二级离心风轮之间的空间与所述壳体围合形成静止进风道，第一级风轮旋转甩出的风，经与本级风道构件的作用，轴向运动并旋进本级风轮之后的静止进风道中，经由所述静止进风道，再被第二级风轮吸风口吸入，第二级离心风轮作为末级离心风轮，直接将风从侧壁设有排风口的外壳中离心甩出外，当本方案作为大于两级风轮增压的结构时，各级结构依次类推。

作为本发明的进一步改进，所述壳体与所述导风构件为一体设置或者分体设置。

作为本发明的进一步改进，所述导风构件设有至少一道导风斜面，所述导风构件至少有一片。

作为本发明的进一步改进，所述第一级离心风叶、第二级离心风叶均为渐开线式叶片，所述第一级挡风端板、第一级导风端板、第二级挡风端板、第二级导风端板均垂直于所述转轴，所述第一级导风端板、第一级挡风端板、第二级导风端板、第二级挡风端板沿所述转轴的轴向逐渐靠近所述电机，所述转轴沿其轴向依次与所述第二级挡风端板、第一级挡风端板连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一级导风端板、第二级导风端板均为中心与所述转轴的轴线相重合的圆环状，所述第一级吸风口为所述第一级导风端板的内圆部分，所述第二级吸风口为所述第二级导风端板的内圆部分。

作为本发明的进一步改进，所述第一级挡风端板为圆形，所述第一级挡风端板的直径与第一级导风端板的外圆直径相同，所述第二级挡风端板为圆形，所述第二级挡风端板的直径与第二级导风端板的外圆直径相同，所述第二级挡风端板的直径大于所述第一级挡风端板的直径。

作为本发明的进一步改进，所述壳体为圆筒状，所述壳体远离所述电机的一端设有吸风口，所述壳体靠近所述电机的一端设有排风口。

作为本发明的进一步改进，所述壳体包括第一壳体、第二壳体和电机安装板，所述第一壳体、第二壳体相对接，所述第一壳体、第二壳体均为圆筒状，所述电机安装板与所述第二壳体连接，所述电机设置在所述电机安装板上，所述排风口设置在所述第二壳体的侧壁上，所述排风口至少有三片并绕所述转轴的周向间隔设置，所述排风口的口部设有弧形风罩。

作为本发明的进一步改进，所述离心风轮组包括第一级离心风轮、第二级离心风轮、第三级离心风轮……第N级离心风轮，其中每二级离心风轮之间设有一个所述静止进风道，所述静止进风道设置在下一级离心风轮外壳进风口端面上，所述进风口口径等于下一级离心风轮的进风口口径，所述静止进风道的外径小于或等于同级离心风轮的外径。

作为本发明的进一步改进，所述静止进风道的风道间隔数量等于同级离心风轮的离心叶片数量或是后者数量的二分之一，所述静止进风道的风道间隔形状为渐开线式风道间隔并相似或等同于同级离心风轮各离心叶片之间的风道间隔，。

本发明的有益效果是：电机通过转轴带动离心风轮组旋转，由前级离心风轮旋转，风从其吸风口吸入、旋转做功后离心抛出，再经导风构件导风作用，风由风道进入本级静止进风通道，又由后级离心风轮吸风口吸入经旋转做功并离心抛出，依次类推，形成多级增压吸风，显著增强风机吸风吸力。

附图说明

图1是本发明一种离心式风轮多级增压吸风机的分解结构示意图；

图2是本发明一种离心式风轮多级增压吸风机的结构示意图；

图3是本发明一种离心式风轮多级增压吸风机的离心风轮组的结构示意图；

图4是本发明一种离心式风轮多级增压吸风机的第一级离心风叶的结构示意图；

图5是本发明一种离心式风轮多级增压吸风机的导风构件的结构示意图；

图6是本发明一种离心式风轮多级增压吸风机的第二壳体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

图1至图6中的附图标号为：第一壳体1；导风构件2；导风斜面21；筒状空腔的内壁22；离心风轮组3；第一级离心风轮31；第一级导风端板311；第一级离心风叶312；第一级挡风端板313；第二级离心风轮32；第二级导风端板321；第二级离心风叶322；第二级挡风端板323；转轴33；第二壳体4；排风口41；弧形风罩42；电机安装板5；电机6。

如图1至图6所示，一种离心式风轮多级增压吸风机，包括具有中空腔体的壳体、电机6和设置在所述中空腔体内的离心风轮组3，所述离心风轮组3至少有二级，本发明可以优选二级、三级、四级甚至更多级，所述离心风轮组3至少包括第一级离心风轮31和第二级离心风轮32，所述电机6设置在所述壳体上，所述电机6连接有转轴33，所述转轴33沿其轴向依次与所述第二级离心风轮32、第一级离心风轮31连接，所述第一级离心风轮31包括第一级离心风叶312、第一级挡风端板313和第一级导风端板311，所述第一级挡风端板313为不透风的实心端板，所述第一级离心风叶312至少有三片并绕所述转轴33的周向间隔均匀设置，所述第一级导风端板311设有第一级吸风口，所述第一级离心风叶312靠近所述电机6的一端与所述第一级挡风端板313连接，所述第一级离心风叶312远离所述电机6的一端与所述第一级导风端板311连接，所述第二级离心风轮32包括第二级离心风叶322、第二级挡风端板323和第二级导风端板321，所述第二级挡风端板323为不透风的实心端板，所述第二级离心风叶322至少有三片并绕所述转轴33的周向间隔设置，所述第二级导风端板321设有第二级吸风口，所述转轴33与所述第二级挡风端板323连接并穿过所述第二级吸风口，所述第二级离心风叶322靠近所述电机6的一端与所述第二级挡风端板323连接，所述第二级离心风叶322远离所述电机6的一端与所述第二级导风端板321连接，所述第一级离心风轮31、第二级离心风轮32之间的空间与所述壳体围合形成静止进风道。

如图1至图6所示，所述壳体内设有导风构件2，所述导风构件2具有筒状空腔，所述导风构件2的筒状空腔的内壁22为在所述转轴33的径向圆周上沿所述转轴33的旋转方向呈渐开线扩张，所述导风构件2设有导风斜面21，所述导风斜面21为在所述转轴33的轴向上呈螺旋上升的螺旋渐开线状，第一吸风口、导风构件2的内壁与第一级离心风轮31的外壁之间、第二吸风口连通形成静止进风道。

如图1至图6所示，所述离心风轮组3设置在所述导风构件2的筒状空腔内。

如图1至图6所示，所述壳体与所述导风构件2为一体设置或者分体设置。

如图1至图6所示，所述导风构件2设有至少一道导风斜面21，所述导风构件2可以设置多道导风斜面21，所述导风构件2至少有一片，所述导风构件2可以设置多片。

如图1至图6所示，所述第一级离心风叶312、第二级离心风叶322均为渐开线式叶片，所述第一级挡风端板313、第一级导风端板311、第二级挡风端板323、第二级导风端板321均垂直于所述转轴33，所述第一级导风端板311、第一级挡风端板313、第二级导风端板321、第二级挡风端板323沿所述转轴33的轴向逐渐靠近所述电机6，所述转轴33沿其轴向向远离所述电机6的方向依次与所述第二级挡风端板323、第一级挡风端板313连接。

如图1至图6所示，所述第一级导风端板311、第二级导风端板321均为中心与所述转轴33的轴线相重合的圆环状，所述第一级吸风口为所述第一级导风端板311的内圆部分，所述第二级吸风口为所述第二级导风端板321的内圆部分。

如图1至图6所示，所述第一级挡风端板313为圆形，所述第一级挡风端板313的直径与第一级导风端板311的外圆直径相同，所述第二级挡风端板323为圆形，所述第二级挡风端板323的直径与第二级导风端板321的外圆直径相同，所述第二级挡风端板323的直径大于所述第一级挡风端板313的直径。

如图1至图6所示，所述壳体优选为圆筒状，所述壳体远离所述电机6的一端设有吸风口，所述壳体靠近所述电机6的一端设有排风口41。

如图1至图6所示，所述壳体包括第一壳体1、第二壳体4和电机安装板5，所述第一壳体1、第二壳体4相对接，所述第一壳体1、第二壳体4均为圆筒状，所述电机安装板5与所述第二壳体4连接，所述电机6设置在所述电机安装板5上，所述排风口41设置在所述第二壳体4的侧壁上，所述排风口41至少有三片并绕所述转轴33的周向间隔设置，所述排风口41的口部设有弧形风罩42。

如图1至图6所示，电机6置于壳体之外，所述电机6采用控制电路驱动方案优化的无刷直流电机，以使电机6在特定负载工况和运行工作点下，输出效率较高而电磁噪音最小。

电机通过转轴带动离心风轮组旋转，在第一级离心风叶的作用下，风从第一级吸风口吸入并离心抛出，在第二级离心风叶的作用下，风经过静止进风道由第二级吸风口吸入并离心抛出，形成多级增压吸风，增强了吸力。

如图1至图6所示，在壳体的中空腔体内，于电机6的驱动轴（即转轴33）上，设置多级离心风轮以使各风轮同轴同速旋转，形成多级风轮驱动吸风；所述各级离心风轮的离心风叶叶片均为相同轨迹段的渐开线式叶片且数量相同，以提高各级风轮同轴同速运行时的气流逐级加压的效率并减小振动和噪音。

如图1至图6所示，除最末级的离心风轮通过旋转将气流通过出风道直接离心甩出外，针对其余各级风轮，在轴向上、离心风轮组3壳体之间，设置一特定的导风构件2，所述导风构件2，其形状为，外壁与风机外壳紧密联结，内腔为在风机径向圆周上沿风轮旋转方向呈渐开线扩张、在风机轴向上呈螺旋上升至本级风轮静止风道部件处的螺旋渐开线式风道构件。

如图1至图6所示，通过该导风构件2的设置，可使本级离心风轮与导风构件2之间构成一特殊风道，依靠该风道，使经离心风轮旋转压缩、于风轮径向圆周上甩出的离心旋转气流，先通过渐开线式风道的圆周径向压缩、再被旋转推入导风构件2的导风斜面21上，使气流在旋转的同时，沿导风斜面21轴向运动，最后被推入静止风道中，被下一级离心风轮进风口吸入，进入下一级同类压缩。

如图1至图6所示，作为所述风道构件的扩展设计应用，在同一级压缩风道中，考虑由不同压缩间隙并列构成，导风构件2的筒状空腔的内壁22亦可由多条渐开线台阶构成，以形成渐开线式台阶风道。

所述离心风轮组3包括第一级离心风轮31、第二级离心风32轮、第三级离心风轮……第N级离心风轮，其中每二级离心风轮之间设有一个所述静止进风道，所述静止进风道的中间进风口口径等于下一级离心风轮的进风口口径，所述静止进风道的外径小于或等于同级离心风轮的外径。

所述静止进风道的数量等于同级离心风轮的离心风叶的数量或者是同级离心风轮的离心风叶的数量的二分之一，所述静止进风道为渐开线式风道间隔。

如图1至图6所示，本发明提供的一种离心式风轮多级增压吸风机，其所有部件可由非金属塑料制成，也可由金属材料制成，通过所述导风构件2的设置，使吸风机由离心风轮压缩出的、在风轮径向方向旋转运动的气流，其径向旋转动能不是直接撞击壳体从而损失风能压头，而是逐渐被转化为轴向运动动能导入下一级被再压缩。从风机外部风扇特性来看，则显著提高了吸风机吸风端的吸气压力。通过试验测试比较，同一吸风机在相同转速运行情况下，设置所述导风构件2后，吸气端口最大静压力可增大30%左右。

吸风机吸气口最大静压力的增大，意味着吸风机在正常运行时，进风风速显著增大。当本发明提供的一种离心式风轮多级增压吸风机应用于空气净化器产品中时，因吸气压力大，可使净化器产品应用更加致密或更厚的过滤材料，从而，大大提高空气净化器的净化能力。

本发明提供的一种离心式风轮多级增压吸风机，优选设计为两级离心风轮增压，第一级离心风轮31外径为Φ130mm，进气口径为即吸风机吸气端口径为Φ80mm，第一级离心风叶312数量为12片；第二级离心风轮32外径为Φ150mm，进气口径为即吸风机吸气端口径为Φ90mm，第二级离心风叶322数量同样为12片；第一级离心风轮31与壳体之间通过导风构件2形成渐开线式螺旋风道，渐开线压缩始点间隙为5mm；静止进风道部件进风道形状为类同离心风轮叶片渐开线，风道数量为6。壳体外径为Φ185mm；各部件均为金属制部件，实施例吸风能力试验测试数据：在无刷直流电机驱动功率为40W，驱动转速为4000rpm驱动下，吸风机进风端口风速20m/s,吸风机最大静压力为10CM水柱。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：包括具有中空腔体的壳体、电机和设置在所述中空腔体内的离心风轮组，所述离心风轮组至少有二级，所述离心风轮组至少包括第一级离心风轮和第二级离心风轮，所述电机设置在所述壳体上，所述电机的转轴沿其轴向依次与所述第二级离心风轮、第一级离心风轮连接，所述第一级离心风轮包括第一级离心风叶、第一级挡风端板和第一级导风端板，所述第一级离心风叶至少有三片并绕所述转轴的周向间隔设置，所述第一级导风端板设有第一级吸风口，所述第一级离心风叶的一端与所述第一级挡风端板连接，所述第一级离心风叶的另一端与所述第一级导风端板连接，所述第二级离心风轮包括第二级离心风叶、第二级挡风端板和第二级导风端板，所述第二级离心风叶至少有三片并绕所述转轴的周向间隔设置，所述第二级导风端板设有第二级吸风口，所述转轴与所述第二级挡风端板连接并穿过所述第二级吸风口，所述第二级离心风叶一端与所述第二级挡风端板连接，所述第二级离心风叶的另一端与所述第二级导风端板连接，所述壳体内设有导风构件，所述导风构件具有筒状空腔，所述导风构件的筒状空腔的内壁为在所述转轴的径向圆周上沿所述转轴的旋转方向呈渐开线扩张，所述导风构件设有导风斜面，所述导风斜面为在所述转轴的轴向上呈螺旋上升的螺旋渐开线状，所述第一级离心风轮、第二级离心风轮之间的空间与所述壳体设有静止进风道。

2.根据权利要求1所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述壳体与所述导风构件为一体设置或者分体设置。

3.根据权利要求1所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述导风构件设有至少一道导风斜面，所述导风构件至少有一片。

4.根据权利要求1所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述第一级离心风叶、第二级离心风叶均为渐开线式叶片，所述第一级挡风端板、第一级导风端板、第二级挡风端板、第二级导风端板均垂直于所述转轴，所述第一级导风端板、第一级挡风端板、第二级导风端板、第二级挡风端板沿所述转轴的轴向逐渐靠近所述电机，所述转轴沿其轴向依次与所述第二级挡风端板、第一级挡风端板连接，所述第一级导风端板、第二级导风端板均为中心与所述转轴的轴线相重合的圆环状，所述第一级吸风口为所述第一级导风端板的内圆部分，所述第二级吸风口为所述第二级导风端板的内圆部分，所述第一级挡风端板为圆形，所述第一级挡风端板的直径与第一级导风端板的外圆直径相同，所述第二级挡风端板为圆形，所述第二级挡风端板的直径与第二级导风端板的外圆直径相同，所述第二级挡风端板的直径大于所述第一级挡风端板的直径。

5.根据权利要求4所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述壳体为圆筒状，所述壳体远离所述电机的一端设有吸风口，所述壳体靠近所述电机的一端设有排风口。

6.根据权利要求1所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述离心风轮组包括第一级离心风轮、第二级离心风轮、第三级离心风轮……第N级离心风轮，其中每二级离心风轮之间设有一个所述静止进风道，所述静止进风道的中间进风口口径等于下一级离心风轮的进风口口径，所述静止进风道的外径小于或等于同级离心风轮的外径。

7.根据权利要求6所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述静止进风道的风道间隔数量等于同级离心风轮的离心风叶的数量或者是同级离心风轮的离心风叶的数量的二分之一。

8.根据权利要求6所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述静止进风道的风道间隔形状为渐开线式风道间隔。

9.根据权利要求8所述的离心式风轮多级增压吸风机，其特征在于：所述静止进风道的风道间隔形状相似或等同于同级离心风轮各离心叶片之间的风道间隔。