CN105736469B - 风机、风机蜗壳及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风机、风机蜗壳及空调器，风机蜗壳包括底板；侧板，与底板连接，底板和侧板之间形成风道，风道的出口处具有扩压段，侧板包括对应于扩压段的第一侧板和第二侧板；其中，第二侧板与底板所在平面形成锐角夹角。将扩压段中第二侧板倾斜一定的角度，增大了流体在风机壳体内流动的空间，减小了气体进入风机内产生的湍流，从而实现降低噪音的目的。

Description

风机、风机蜗壳及空调器

技术领域

本发明涉及空调设备技术领域，具体而言，涉及一种风机、风机蜗壳及空调器。

背景技术

现有技术中，风机的空气动力噪音主要由旋转噪声和涡流噪声组成。风机的旋转噪声是由于风机上均匀分布的风叶打击周围的气体介质引起周围气体压力脉动而产生的噪音。而旋转噪声对风机噪声总值贡献量较大，降低风机的旋转噪音成了风机及空调设备技术领域的当务之急。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风机、风机蜗壳及空调器，以解决现有技术中风机流体流动空间小的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种风机蜗壳，包括：底板；侧板，与底板连接，底板和侧板之间形成风道，风道的出口处具有扩压段，侧板包括对应于扩压段的第一侧板和第二侧板；其中，第二侧板与底板所在平面形成锐角夹角。

进一步地，第二侧板靠近底板的一侧与第一侧板之间的距离大于第二侧板远离底板的一侧与第一侧板之间的距离。

进一步地，锐角夹角为θ，其中，85°≤θ≤89°。

进一步地，侧板还包括围板和蜗舌，围板和蜗舌设置于第一侧板和第二侧板之间，第一侧板与围板连接，第二侧板与蜗舌连接。

进一步地，围板在底板上的投影的蜗壳型线包括阿基米德曲线和对数曲线。

进一步地，阿基米德曲线的方程为：r＝a*theta+120，theta＝t*270°，其中，r为风机蜗壳的半径，单位为mm；theta为阿基米德曲线的起点至终点之间的风机蜗壳的横截面的圆心角，单位为度；t为角度变化系数，t∈[0.1]；a为常数。

进一步地，对数曲线的方程为：r＝exp(a*theta)+119；theta＝t*330°；其中，r为风机蜗壳的半径，单位为mm；theta为对数曲线的起点至终点之间的风机蜗壳的横截面的圆心角，单位为度；t为角度变化系数，t∈[0.1]；a为常数。

进一步地，蜗舌的一端与第二侧板相连接，蜗舌的另一端与围板相连接，蜗舌朝向风道的表面为弧形面，蜗舌为等截面结构。

进一步地，蜗舌包括与第二侧板相连接的导流段，导流段朝向风道的表面与第二侧板朝向风道的表面位于同一个平面内。

进一步地，蜗壳型线包括：第一圆弧段，第一圆弧段的一端与蜗舌在底板上的投影线相连接；第二圆弧段，第二圆弧段的一端与第一圆弧段的另一端相连接，第二圆弧段的另一端与阿基米德曲线的第一端相连接。

进一步地，蜗壳型线还包括：第三圆弧段，第三圆弧段的一端与阿基米德曲线的第二端相连接，第三圆弧段的另一端与对数曲线的第一端相连通。

进一步地，蜗壳型线还包括：第四圆弧段，第四圆弧段的一端与对数曲线的第二端相连接；直线段，直线段的一端与第四圆弧段的另一端相连接：第五圆弧段，第五圆弧段的一端与直线段的另一端相连接，第五圆弧段的另一端与第一侧板在底板上的投影相连接。

进一步地，直线段的长度为h，h＝2*R4*sin18°，其中，R4为第五圆弧段的曲率半径。

进一步地，R1：R2：R3：R4＝135.23:175.06:199.41:170.65，其中，R1为第一圆弧段的曲率半径；R2为第二圆弧段的曲率半径；R3为第三圆弧段的曲率半径；R4为第五圆弧段的曲率半径。

根据本发明的另一方面，提供了一种风机，包括风机蜗壳，风机蜗壳为上述的风机蜗壳。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括风机，风机为上述中的风机。

应用本发明的技术方案，风机蜗壳包括底板和侧板。侧板与底板连接，底板和侧板之间形成风道，风道的出口处具有扩压段，侧板包括对应于扩压段的第一侧板和第二侧板。其中，第二侧板与底板所在平面形成锐角夹角。将扩压段中第二侧板倾斜一定的角度，增大了流体在风机壳体内流动的空间，减小了气体进入风机内产生的湍流，从而实现降低噪音的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的风机的蜗壳型线实施例的结构示意图；

图2示出了具有本发明的风机的结构示意图；

图3示出了具有本发明的风机蜗壳的结构示意图；

图4示出了图2中风机的俯视图；

图5示出了图3中风机的立体图；以及

图6示出了图5中风机的爆炸结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、底板；20、第一侧板；30、第二侧板；40、扩压段；50、围板；60、蜗舌；61、凸出部；610、弧形面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，根据本发明的一个具体实施例，提供了一种风机蜗壳。该风机蜗壳包括底板10和侧板。侧板与底板10连接。底板10和侧板之间形成风道，风道的出口处具有扩压段40。侧板包括对应于扩压段40的第一侧板20和第二侧板30。其中，第二侧板20与底板10所在平面形成锐角夹角。

在本实施例中，将扩压段40中第二侧板30倾斜一定的角度，增大了流体在风机壳体内流动的空间，减小了气体进入风机内产生的湍流，减小离心蜗壳内的风量衰减量，实现降低噪音的目的。

进一步地，侧板还包括围板50和蜗舌60，围板50和蜗舌60设置于第一侧板20和第二侧板30之间，第一侧板20与围板50连接，第二侧板30与蜗舌60连接。第二侧板30靠近底板10的一侧与第一侧板20之间的距离大于第二侧板30远离底板10的一侧与第一侧板20之间的距离。即第二侧板30朝向第一侧板20一侧倾斜设置，倾斜的锐角夹角为θ，其中，85°≤θ≤89°。这样设置保证了靠近底板10一侧的风机出风口宽度大于靠近风机进风口侧的出风口的宽度。这样设置进一步使得风机的进风口处的风压得到减小，继而使得出风口处的风压相对的得到减小，继而增大了流体再蜗壳风道内的流动空间，有效减小气体进入离心风机内产生湍流和减小了蜗壳内的风量衰减量，实现了降低风机噪音的目的。

蜗壳的围板50与蜗壳底部即底板10组成一个整体的结构。蜗壳的围板50的线型即蜗壳型线底部的蜗壳型线。如图1所示，围板50在底板10上的投影的蜗壳型线报直线段AB、圆弧段BC、第一圆弧段CD、第二圆弧段DE、阿基米德曲线EF、第三圆弧段FG、对数曲线GH、第四圆弧段HI、直线段IJ、第五圆弧段JK、直线段KL以及直线段LA。其中，直线段AB为第二侧板30在底板10上的投影线，圆弧段BC为风机蜗舌60在底板10上的投影线，从线段的起始点可以得出，第一圆弧段CD的一端与蜗舌60在底板10上的投影线相连接。第二圆弧段DE的一端与第一圆弧段CD的另一端相连接，第二圆弧段DE的另一端与阿基米德曲线EF的第一端相连接。第三圆弧段FG的一端与阿基米德曲线EF的第二端相连接，第三圆弧段FG的另一端与对数曲线GH的第一端相连通。第四圆弧段HI的一端与对数曲线GH的第二端相连接；直线段IJ，直线段IJ的一端与第四圆弧段HI的另一端相连接：第五圆弧段JK，第五圆弧段JK的一端与直线段IJ的另一端相连接，第五圆弧段JK的另一端与第一侧板20在底板10上的投影相连接。图中的A’、B’、C’、D’、E’、F’、G’、H’、I’、J’、K’、L’分别为围板50上的A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L在底板10上的投影点。

如图1所示，以风叶圆心o为原点，建立平面直角坐标系，以x轴开始，第一圆弧段CD起止角度为78°～91°。第二圆弧段DE起止角度为91°～120°。阿基米德螺曲线EF起止角度为120°～260°。第三圆弧段FG起止角度为260°～281°。对数曲线GH起止角度为281°～338°。第四圆弧段HI起止角度为338°～354°。直线段IJ起止角度为354°～15°，当然，直线段的长度也可以为h，h＝2*R4*sin18°，其中，R4为第五圆弧段的曲率半径。圆弧段JK起止角度为15°～24°。

如图1所示，作出直线段AL，然后找到第一圆弧段圆弧线CD、第二圆弧段DE、第三圆弧段FG、第五圆弧段JK的圆心a、b、c、d和风叶圆心o。圆心a、b、c、d相对于风叶圆心o的坐标为-0.67，-5.96、10.37，-45.24、28.06，50.83、6.76，54.79。然后以a、b、c、d为圆心画弧，各弧线的曲率半径之比是：R1：R2：R3：R4＝135.23：175.06：199.41：170.65。其中，R1为第一圆弧段CD的曲率半径；R2为第二圆弧段DE的曲率半径；R3为第三圆弧段FG的曲率半径；R4为第五圆弧段JK的曲率半径。将作出的圆弧线与对数螺旋线相拟合。蜗壳型线的组成分为圆弧线CD、DE、FG、JK和阿基米德曲线EF、对数螺旋线GH、圆弧段HI以及直线段IJ。分别以A、L为起点，作圆弧段BC和圆弧段JK的切线为直线LK和直线AB。如图1中所示，蜗壳顶部的蜗壳型线是由直线A’B’、圆弧B’C’、圆弧C’D’、圆弧D’E’、阿基米德曲线E’F’、圆弧F’G’、对数螺旋线G’H’、圆弧段H’I’、直线段I’J’、圆弧J’K’、直线K’L’、直线L’A’。这些线型的组成与蜗壳底部的线型是一致的。由于扩压段40的侧板倾斜一定角度，在型线上表示为直线A’B’平移一定的距离，直线L’A’距离对应着减短，即直线段L’A’、A’B’和圆弧B’C’在底部投影的型线不同，即投影不重合。其中，圆弧BC的半径与B’C’的半径相同，即由于第二侧板30倾斜导致与其相连接设置的蜗舌60也相应的倾斜了相同的角度，即将扩压段40的第二侧板30向底板10倾斜了一定的角度，该角度为锐角，可以很大程度减小气体进入离心风机内产生湍流，减小离心蜗壳内的风量衰减量，实现降低噪音的目的。

优选地，阿基米德曲线的方程为：r＝a*theta+120，theta＝t*270°。其中，r为风机蜗壳的半径，单位为mm。theta为阿基米德曲线的起点至终点之间的风机蜗壳的横截面的圆心角，单位为度。t为角度变化系数，t∈[0.1]。a为常数，且a＝0.120。对数曲线GH的方程为：r＝exp(a*theta)+119，theta＝t*330°。其中，r为风机蜗壳的半径，单位为mm。theta为对数曲线的起点至终点之间的风机蜗壳的横截面的圆心角，单位为度。t为角度变化系数，t∈[0.1]。a为常数，且a＝0.0131。这样设置能够进一步地有效减小离心蜗壳内的风量衰减量，使得该风机蜗壳具有更好的降低噪音的作用。需要说明的是“起点”和“终点”指的是阿基米德曲线或对数曲线上的某一点至其另外一点之间的蜗壳型线，即可以理解为部分蜗壳与蜗壳圆心的连线在蜗壳底板10的部分投影的横截面的圆心角。角度变化系数t为：当蜗壳型线为一个圆周周期时即360°时t为1，当t小于一个圆周时t为小数。

现有技术中通常是直接倾斜将蜗舌60进行倾斜，即改变圆弧BC和B’C’的半径来实现蜗壳的倾斜，或者是将蜗舌60分为两个部分实现等圆弧斜蜗舌。而在本实施例中，蜗舌60的一端与第二侧板30相连接，蜗舌60的另一端与围板50相连接，蜗舌60朝向风道的表面为弧形面610，蜗舌60为等截面结构，即从风机的进风侧朝向风机的出风侧，即如图1所示，垂直于纸面的方向上，蜗舌60为等截面结构，即圆弧BC和B’C’的半径相等。即通过扩压段40的倾斜带动蜗舌60产生一定的倾斜，蜗舌60采用圆锥弧的结构来保证蜗壳顶部与底部的圆弧半径相等。不仅实现了斜蜗舌，还实现了等圆弧结构蜗舌，该斜蜗舌结构能够最大程度的发挥斜蜗舌的控制风量、风压、效率，有效的降低了风机中产生的噪音。

优选地，蜗舌60包括与第二侧板30相连接的导流段，导流段朝向风道的表面与第二侧板30朝向风道的表面位于同一个平面内。这样设置减少了位于风道内的蜗舌60的导风面对出风的阻力，有效的增加风机的出风性能。

如图3至图6所示，根据本发明的另一个实施例，提供了一种风机，包括风机蜗壳，风机蜗壳为上述实施例中的风机蜗壳。该风机为离心风机，风机蜗壳包括蜗壳本体和蜗舌60，蜗壳本体是由蜗壳顶板、底板10和围板50构成，蜗壳的围板50是连接蜗壳底板10和蜗壳顶板。蜗壳本体与蜗舌60构成风道，蜗舌60向风道内凸出以形成凸出部61，蜗舌60具有外沿线，外沿线是由蜗舌60与蜗舌朝向的壁面距离最短的点组成。外延线为整体斜线。蜗壳的围板50是由平面、圆弧面、螺旋面组成，螺旋面为对数螺旋面。

本实施例中利用多段圆弧线、螺旋线组成蜗壳型线并采用斜蜗舌的结构，来实现减小轮廓直径。有效控制气流在流经蜗壳过程中的分离和回流，使得气流沿程的静压损失小，保证了风机的较高效率，有利于提高离心风机的风量、风压和降低气动噪声。

在本实施例中，将蜗壳型线分为五段圆弧、两段对数螺旋线和三段直线以及蜗舌60部分的倒圆角圆锥弧。在原有的对数螺旋线的基础上，在开合程度大的位置上逐段用圆弧线来代替，各段的圆弧线的直径成一定的比例，进一步减小了蜗壳型线的轮廓直径，优化了蜗壳结构以及对风机风量的控制。该蜗舌结构不同于现有技术中的等R或者不等R实现斜蜗舌的结构，通过扩压段40倾斜了一定的角度，从而使得蜗舌60部分是采用上下相等的圆锥弧倒角实现倾斜蜗舌的结构，既保证了上下圆角相等的结构优势，又实现了蜗舌60的倾斜结构。这样的蜗壳结构简单合理、设计巧妙、方便实用，可以提高离心风机的风量、风压、效率和有效降低风机噪音的作用。

上述实施例中的风机还可以用于空调技术领域，即根据本发明的另一实施例，提供了一种空调器，该空调器包括风机，该风机为上述实施例中的风机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种风机蜗壳，其特征在于，包括：

底板(10)；

侧板，与所述底板(10)连接，所述底板(10)和侧板之间形成风道，所述风道的出口处具有扩压段(40)，所述侧板包括对应于所述扩压段(40)的第一侧板(20)和第二侧板(30)；其中，所述第二侧板(30)与所述底板(10)所在平面形成锐角夹角；

所述侧板还包括围板(50)和蜗舌(60)，所述围板(50)和所述蜗舌(60)设置于所述第一侧板(20)和第二侧板(30)之间，所述第一侧板(20)与所述围板(50)连接，所述第二侧板(30)与所述蜗舌(60)连接；

所述蜗舌(60)的一端与所述第二侧板(30)相连接，所述蜗舌(60)的另一端与所述围板(50)相连接，所述蜗舌(60)朝向风道的表面为弧形面(610)，所述蜗舌(60)为等截面结构；

所述围板(50)在所述底板(10)上的投影的蜗壳型线包括阿基米德曲线(EF)和对数曲线(GH)；

所述阿基米德曲线(EF)的方程为：

r＝a*theta+120，

theta＝t*270°，

其中，

r为所述风机蜗壳的半径，单位为mm；

theta为所述阿基米德曲线(EF)的起点至终点之间的所述风机蜗壳的横截面的圆心角，单位为度；

t为角度变化系数，t∈[0.1]；

a为常数。

2.根据权利要求1所述的风机蜗壳，其特征在于，所述第二侧板(30)靠近所述底板(10)的一侧与所述第一侧板(20)之间的距离大于所述第二侧板(30)远离所述底板(10)的一侧与所述第一侧板(20)之间的距离。

3.根据权利要求2所述的风机蜗壳，其特征在于，所述锐角夹角为θ，其中，85°≤θ≤89°。

4.根据权利要求1所述的风机蜗壳，其特征在于，所述对数曲线(GH)的方程为：

r＝exp(a*theta)+119；

theta＝t*330°；

其中，

r为所述风机蜗壳的半径，单位为mm；

theta为所述对数曲线(GH)的起点至终点之间的所述风机蜗壳的横截面的圆心角，单位为度；

t为角度变化系数，t∈[0.1]；

a为常数。

5.根据权利要求1所述的风机蜗壳，其特征在于，所述蜗舌(60)包括与所述第二侧板(30)相连接的导流段，所述导流段朝向所述风道的表面与所述第二侧板(30)朝向所述风道的表面位于同一个平面内。

6.根据权利要求1所述的风机蜗壳，其特征在于，所述蜗壳型线包括：

第一圆弧段(CD)，所述第一圆弧段(CD)的一端与所述蜗舌(60)在所述底板(10)上的投影线相连接；

第二圆弧段(DE)，所述第二圆弧段(DE)的一端与所述第一圆弧段(CD)的另一端相连接，所述第二圆弧段(DE)的另一端与所述阿基米德曲线(EF)的第一端相连接。

7.根据权利要求6所述的风机蜗壳，其特征在于，所述蜗壳型线还包括：

第三圆弧段(FG)，所述第三圆弧段(FG)的一端与所述阿基米德曲线(EF)的第二端相连接，所述第三圆弧段(FG)的另一端与所述对数曲线(GH)的第一端相连通。

8.根据权利要求7所述的风机蜗壳，其特征在于，所述蜗壳型线还包括：

第四圆弧段(HI)，所述第四圆弧段(HI)的一端与所述对数曲线(GH)的第二端相连接；

直线段(IJ)，所述直线段(IJ)的一端与所述第四圆弧段(HI)的另一端相连接：

第五圆弧段(JK)，所述第五圆弧段(JK)的一端与所述直线段(IJ)的另一端相连接，所述第五圆弧段(JK)的另一端与所述第一侧板(20)在所述底板(10)上的投影相连接。

9.根据权利要求8所述的风机蜗壳，其特征在于，所述直线段(IJ)的长度为h，h＝2*R4*sin18°，其中，所述R4为所述第五圆弧段(JK)的曲率半径。

10.根据权利要求9所述的风机蜗壳，其特征在于，

R1：R2：R3：R4＝135.23:175.06:199.41:170.65，其中，

所述R1为所述第一圆弧段(CD)的曲率半径；

所述R2为所述第二圆弧段(DE)的曲率半径；

所述R3为所述第三圆弧段(FG)的曲率半径；

所述R4为所述第五圆弧段(JK)的曲率半径。

11.一种风机，包括风机蜗壳，其特征在于，所述风机蜗壳为权利要求1至10中任一项所述的风机蜗壳。

12.一种空调器，其特征在于，包括风机，所述风机为权利要求11中所述的风机。