CN107514394A - 风机壳及具有其的贯流风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风机壳，包括蜗壳、蜗舌，蜗舌包括连接的第一曲面段以及第二曲面段；所述第一曲面段为邻近所述出风口并且向贯流风机的叶轮的方向凸出曲面段；所述第二曲面段为邻近所述进风口并且相对于所述叶轮的方向凹陷的曲面段；所述第一曲面段的曲率半径为所述叶轮的直径的0.2～0.3倍。上述风机壳的蜗舌结构，第二曲面段能够设置较大的第一曲面段的曲率半径。第一曲面段的曲率半径较大，能够有效减小气流在蜗舌出的冲击，有效控制贯流风机内部流场的偏心涡，提高风机效率。

Description

风机壳及具有其的贯流风机

技术领域

本发明涉及贯流风机技术领域，特别是涉及一种风机壳及具有其的贯流风机。

背景技术

贯流风机又叫横流风机，叶轮为多叶式、长圆筒形，具有前向多翼形叶片。叶轮旋转时，气流从叶轮敞开处进入叶栅，穿过叶轮内部，从另一面叶栅处排出，形成工作气流。是空调室内机及空气幕等使用率最广的风机，其结构简单，适于装载在扁平形或细长形的整机结构中，具有动压高，能够形成扁平而高速的气流，送风距离远等特点。但是贯流风机内部流场非常复杂，气流速度场是非稳定的，在叶轮内存在一个偏心涡，偏心涡的存在，使叶轮输出端产生循环流，在偏心涡外，叶轮内的气流流线呈圆弧形。蜗舌对贯流风机内部流场有着极其重要的作用。传统地，如图1所示，贯流风机蜗舌大多采用一段圆弧加直板结构，该结构相当于对回流采用单点控制，对贯流风机内部偏心涡的控制不合理，导致贯流风机效率普遍偏低；同时，蜗舌采用收缩型流道的结构，对于气流而言，极易产生内部涡流，导致风机宽频噪声过大；收缩型流道，气流的急剧变化，也使风机极易产生“哨声”，对风机的音质有重大影响。

发明内容

基于此，有必要针对传统的蜗舌对偏心涡控制不合理，导致贯流风机效率偏低的问题，提供一种风机壳及具有其的贯流风机。

本发明提供的一种风机壳，包括蜗壳、蜗舌、由所述蜗壳以及所述蜗舌组成的进风口以及出风口，所述蜗舌包括连接的第一曲面段以及第二曲面段；

所述第一曲面段为邻近所述出风口并且向贯流风机的叶轮的方向凸出曲面段；

所述第二曲面段为邻近所述进风口并且相对于所述叶轮的方向凹陷的曲面段；

所述第一曲面段的曲率半径为所述叶轮的直径的0.2～0.3倍。

在其中的一个实施例中，当所述叶轮的直径小于等于100mm时，所述第一曲面段的曲率半径为所述叶轮的直径的0.2～0.25倍；

当所述叶轮的直径大于100mm时，所述第一曲面段的曲率半径为所述叶轮的直径的0.2～0.3倍。

在其中的一个实施例中，所述第一曲面段临近所述出风口的一端的切线为第一曲面切线，所述叶轮与所述蜗舌最接近处的切线为叶轮切线，所述第一曲面切线与所述叶轮切线的夹角为77°～89°。

在其中的一个实施例中，所述第一曲面切线与所述叶轮切线的夹角为81°。

在其中的一个实施例中，所述第一曲面段的圆心角为57°～73°。

在其中的一个实施例中，所述第二曲面段与所述叶轮之间具有第一间隙，所述第二曲面段的曲率半径为所述叶轮的半径与所述第一间隙的宽度之和。

在其中的一个实施例中，当所述叶轮的直径小于等于100mm时，所述第一间隙的宽度为1.5～3mm；

当所述叶轮的直径大于100mm时，所述第一间隙的宽度为所述叶轮的直径的0.03～0.075倍且所述第一间隙的宽度不大于10mm。

在其中的一个实施例中，所述第二曲面段为与所述叶轮同心的第二圆弧段。

在其中的一个实施例中，所述第二圆弧段的圆心角为33°～38°。

在其中的一个实施例中，所述蜗舌还包括第三曲面段，所述第三曲面段用于连接所述第一曲面段与所述第二曲面段，所述第三曲面段为向叶轮方向凸出的曲面段。

在其中的一个实施例中，所述第三曲面段的曲率半径为5～10mm，所述第三曲面段的圆心角为25°～44°。

在其中的一个实施例中，所述蜗舌还包括引流段，所述引流段连接在所述第二曲面段邻近所述进风口的一端。

在其中的一个实施例中，所述蜗舌还包括第四曲面段，所述第四曲面段用于连接所述第二曲面段与所述引流段，所述第四曲面段为向叶轮方向凸出的曲面段。

在其中的一个实施例中，所述第四曲面段的曲率半径为5～10mm，所述第四曲面段的圆心角为44°～48°。

在其中的一个实施例中，所述引流段为与所述第四曲面段相切的平面段。

在其中的一个实施例中，所述蜗舌还包括导流段，所述导流段连接在所述第一曲面段邻近所述出风口的一端。

在其中的一个实施例中，所述导流段为与所述第一曲面段相切的平面段。

在其中的一个实施例中，所述导流段与所述蜗壳形成出风口的风道，所述出风口风道逐步收缩。

在其中的一个实施例中，所述蜗舌与所述蜗壳距离最近的点为蜗舌近点，所述蜗壳与所述蜗舌距离最近的点为蜗壳近点；

所述蜗舌近点以及所述蜗壳近点以所述叶轮中心为顶点的夹角为140°～165°。

本发明还提供了一种贯流风机，所述贯流风机包括如上所述的风机壳。

上述风机壳的蜗舌结构，第二曲面段是邻近进风口并且相对于叶轮的方向凹陷的曲面段，从而能够设置较大的第一曲面段的曲率半径。第一曲面段的曲率半径较大，能够有效减小气流在蜗舌出的冲击，有效控制贯流风机内部流场的偏心涡，提高风机效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有贯流风机的风机壳截面示意图；

图2为本发明用于贯流风机的风机壳截面示意图；

其中，10-蜗舌；20-蜗壳；30-叶轮；

AB-导流段；BC-第一曲面段；CD-第三曲面段；DE-第二曲面段；EF-第四曲面段；FG-引流段；O-叶轮中心；H-蜗壳近点；L1-第一间隙的宽度。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的风机壳及具有其的贯流风机进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1所示，传统地贯流风机蜗舌大1多采用一段圆弧B’D’加直板A’B’以及直板D’G’的结构，该结构相当于对回流采用单点控制，对贯流风机内部偏心涡的控制不合理，导致贯流风机效率普遍偏低；同时，蜗舌1与叶轮3最接近点D’以及蜗壳2与叶轮3最接近点H’以叶轮中心O’为顶点的夹角∠D’O’H’的角度较小，形成收缩型流道的结构，对于气流而言，极易产生内部涡流，导致风机宽频噪声过大；收缩型流道，气流的急剧变化，也使风机极易产生“哨声”，对风机的音质有重大影响。

请参阅图2所示，本发明一实施例的风机壳包括蜗壳20以及蜗舌10。蜗壳20与蜗舌10共同形成风道以及进风口以及出风口，图中箭头方向分别表示进风方向以及出风方向。蜗舌10包括依次连接的引流段FG、第四曲面段EF、第二曲面段DE、第三曲面段CD、第一曲面段BC以及导流段AB。

其中，第一曲面段BC为邻近出风口并且向贯流风机的叶轮的方向凸出曲面段，第二曲面段DE为邻近进风口并且相对于叶轮的方向凹陷的曲面段。第一曲面段的曲率半径为叶轮的直径的0.2～0.3倍。上述风机壳的蜗舌10结构，第二曲面段DE是邻近进风口并且相对于叶轮的方向凹陷的曲面段，从而能够设置较大的第一曲面段BC的曲率半径。第一曲面段BC是蜗舌10的重要部件，第一曲面段BC的曲率半径较大，能够有效减小气流在蜗舌10出的冲击，有效控制贯流风机内部流场的偏心涡，提高风机效率。

作为一种可选实施方式，当叶轮的直径小于等于100mm时，第一曲面段BC的曲率半径为叶轮的直径的0.2～0.25倍；当叶轮的直径大于100mm时，第一曲面段BC的曲率半径为叶轮的直径的0.2～0.3倍。

进一步地，第一曲面段BC的曲率半径相对于不同直径的叶轮具有不同程度的倍数，能够使第一曲面段BC与叶轮更匹配，更有效控制贯流风机内部流场的偏心涡，提高风机效率。

现有贯流风机往往采用直板结构与第一曲面段BC相连，直板结构与叶轮之间的间隙不好控制。间隙过小导致安全隐患，间隙过大则导致风机效率降低，风机功率增加，结构稳定性差，性能波动大。而在本发明中，第二曲面段DE是邻近进风口并且相对于叶轮的方向凹陷的曲面段，能够更好地控制与叶轮之间的间隙，结构稳定，性能波动性小，能够提高风机效率，降低风机功率。

可选地，第一曲面段BC的曲率半径为叶轮的直径的0.24倍，可取整数。第一曲面段BC的曲率半径选为叶轮的直径的0.24倍，既可以适用于叶轮直径不大于100mm的情况，又可适用于叶轮直径大于100mm的情况，是一个较优选的方案。

作为一种可选实施方式，定义第一曲面段BC临近出风口的一端的切线为第一曲面切线，叶轮与蜗舌10最接近处的切线为叶轮切线，第一曲面切线与叶轮切线的夹角为77°～89°。请继续参阅图2所示，在一个具体实施例中，导流段AB与第一曲面段相切，即导流段AB的截面线与第一曲面切线重合。叶轮与蜗舌最接近点标示为J，则过该点的切线MN与第一曲面切线相交于点I，∠BIJ即表示为第一曲面切线与叶轮切线的夹角。

由于第二曲面段DE是邻近进风口并且相对于叶轮的方向凹陷的曲面段，从而能够设置较大的第一曲面切线与叶轮切线的夹角，进而使风机壳内的风道呈扩散型流道，贯流风机的风道在蜗舌10位置的空间更大，气流在流经叶轮后，在蜗舌10位置受到的冲击更小，流速更低，有效降低噪声，并避免产生“哨声”，改善贯流风机音质，同时降低贯流风机的功率，提高风机效率。

可选地，第一曲面切线与叶轮切线的夹角为81°，能够使气流在形成的扩散型流道中的流动阻力更小，冲击更小，流动更加流畅，提高效率以及降低噪声。

作为一种可选实施方式，第一曲面段BC的圆心角为57°～63°。在该圆心角范围内，第一曲面段BC的截面弧长更有利于减小气流在蜗舌10受到的冲击，有效控制偏心涡，提高风机效率。可选地，第一曲面段BC的圆心角可以是61°、64°或66°。

作为一种可选实施方式，第二曲面段DE与叶轮之间具有第一间隙，第二曲面段DE的曲率半径为叶轮半径与第一间隙的宽度L1之和。第二曲面段DE具有相对于叶轮的方向凹陷的曲面段，从而能够有效控制第一间隙，在有效防止回流，提高风机效率的同时，能够减小叶轮与蜗舌10之间的摩擦碰撞的风险。

作为一种可选实施方式，当叶轮直径小于等于100mm时，第一间隙的宽度L1为1.5～3mm；当叶轮直径大于100mm时，第一间隙的宽度L1为叶轮直径的0.03～0.075倍且第一间隙的宽度L1不大于10mm。第一间隙的宽度L1根据叶轮直径的大小适应性地进行调整，并控制第一间隙的宽度L1不过大，既能够有效防止回流、提高风机效率，又能够更好地减小叶轮与蜗舌10摩擦碰撞的风险。

例如，当叶轮直径小于等于100mm时，第一间隙的宽度L1可以是2mm。又如，当叶轮直径大于100mm时，第一间隙的宽度L1可以是叶轮直径的0.05倍，可取整数，并控制第一间隙的宽度L1不大于10mm。

作为一种可选实施方式，第二曲面段DE为与叶轮同心的第二圆弧段。此时，第二圆弧段的曲率半径为叶轮半径与第一间隙宽度L1之和。第二圆弧段为与叶轮同心的圆弧结构，能够更好地控制第一间隙的宽度L1，使贯流风机结构更为稳定，性能波动性更小，以及更进一步降低叶轮与蜗舌10之间的摩擦碰撞的风险。

作为一种可选实施方式，第二圆弧段的圆心角为33°～38。在该圆心角范围内，第二圆弧段的截面具有更为与叶轮匹配的弧长，并能够更好地与第一曲面段BC匹配，控制偏心涡，提高风机效率。具体的，在实施例中，第二圆弧段的圆心角为33°、35.2°或36°。

作为一种可选实施方式，蜗舌10还包括第三曲面段CD，第三曲面段CD用于连接第一曲面段BC与第二曲面段DE，第三曲面段CD为向叶轮方向凸出的曲面段。第三曲面段CD用于连接第一曲面段BC和第二曲面段DE，使蜗舌10从第二曲面段DE向第一曲面段BC之间的过渡更加平滑，减小第二曲面段DE与第一曲面段BC连接角度变化对内部流场的不良影响。进一步地，第三曲面段CD能够辅助第一曲面段BC防止回流，提高风机效率，更进一步地，还有利于蜗舌10的加工成型简便以及美观。

作为一种可选实施方式，第三曲面段CD的曲率半径为5～10mm，第三曲面段CD的圆心角为25°～44°，能够使第一曲面段BC与第二曲面段DE的平滑过渡具有更优异的效果。可选地，第三曲面段CD的圆心角可以是32.6°、36°或38°。

作为一种可选实施方式，蜗舌10还包括引流段FG，引流段FG连接在第二曲面段DE邻近进风口的一端。蜗舌10引流段FG与蜗壳20的进风口段共同构成风道的进风口，该进风口能够对气流进入风道起到导向作用，使气流定向汇集入风道。

作为一种可选实施方式，第四曲面段EF用于连接第二曲面段DE与引流段FG，第四曲面段EF为向叶轮方向凸出的曲面段。第四曲面段EF用于连接第二曲面段DE和引流段FG，使蜗舌10从第二曲面段DE向引流段FG之间的过渡更加平滑，减小第二曲面段DE与引流段FG连接角度变化对内部流场的不良影响，并且更有利于蜗舌10的加工成型简便以及美观。

作为一种可选实施方式，第四曲面段EF的曲率半径为5～10mm，第四曲面段EF的圆心角为45°～48°，能够使第二曲面段DE与引流段FG的平滑过渡具有更优异的效果。可选地，第四曲面段EF的圆心角可以使45°、36°或47.3°。

作为一种可选实施方式，引流段FG为与第四曲面段EF相切的平面段。气流流经时平滑无阻碍，能够提高风机效率。蜗舌10引流段FG与蜗壳20的进风口段形成的进风口呈喇叭状，能够汇集更多的空气进入风道，进一步地提高风机效率。并且气流由于引流段FG的导向更多地邻近蜗壳20侧地进入风道，增大内部流畅非偏心涡处的流速，能够更加高效地提高风机效率。

作为一种可选实施方式，蜗舌10还包括导流段AB，导流段AB连接在第一曲面段BC邻进出风口的一端。蜗舌10导流段AB与蜗壳20的出风口段共同构成风道的出风口，该出风口能够对气流进出风道具有导向作用，使气流定向流出风道。

作为一种可选实施方式，导流段AB为与第一曲面段BC相切的平面段。导流段AB与第一曲面通过相切的设置平滑过渡，气流流经时平滑无阻碍，能够更进一步减小气流的冲击，控制偏心涡的位置，提高风机效率。

可选地，导流段AB与蜗壳20形成出风口的风道，出风口风道逐步收缩。使气流通过蜗舌10后，流道均匀收窄，呈加速流道，使动压增加，更进一步增强了贯流风机动压大的特点。

作为一种可选实施方式，蜗舌10与蜗壳20距离最近的点为蜗舌近点，蜗壳20与蜗舌10距离最近的点为涡壳近点；蜗舌近点以及蜗壳近点H以叶轮中心O为顶点的夹角为140°～165°。在该角度范围内，蜗舌10与蜗壳20能够形成更为优异的扩散型流道，能够控制偏心涡位置以及偏心涡大小，提高风机效率，并能减小气流冲击，降低风机噪声。例如，蜗舌近点以及蜗壳近点H以叶轮中心O为顶点的夹角可以是153°。

本发明第二大方面还提供了一种贯流风机，包括上述实施方式的风机壳。由于上述风机壳具有上述技术效果，具有上述风机壳的贯流风机也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

本发明上述风机壳，装配匹配的叶轮后，进行了手板验证。在风量2300m3/h的条件下进行测试，现有贯流风机的测定功率为206W，本发明实施例的贯流风机的测试功率为167.5W，相比于现有贯流风机效率提升约5％；现有贯流风机的测试噪声为59.3dB(A)，本发明实施例的贯流风机的测试噪声为54.2dB(A)，相比于现有贯流风机噪声降低5dB(A)。此外，通过噪声频谱曲线发现，现有贯流风机尖峰噪声最大值为47.2dB(A)，本发明实施例的贯流风机尖峰噪声最大值36.8dB(A)，相比于现有贯流风机降低约10dB(A)，本发明实施例的贯流风机能够有效改善音质。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种风机壳，包括蜗壳(20)、蜗舌(10)、由所述蜗壳(20)以及所述蜗舌(10)组成的进风口以及出风口，其特征在于，所述蜗舌(10)包括连接的第一曲面段以及第二曲面段；

所述第一曲面段为邻近所述出风口并且向贯流风机的叶轮的方向凸出曲面段；

所述第二曲面段为邻近所述进风口并且相对于所述叶轮的方向凹陷的曲面段；

所述第一曲面段的曲率半径为所述叶轮的直径的0.2～0.3倍。

2.根据权利要求1所述的风机壳，其特征在于，当所述叶轮的直径小于等于100mm时，所述第一曲面段的曲率半径为所述叶轮的直径的0.2～0.25倍；

当所述叶轮的直径大于100mm时，所述第一曲面段的曲率半径为所述叶轮的直径的0.2～0.3倍。

3.根据权利要求1所述的风机壳，其特征在于，所述第一曲面段临近所述出风口的一端的切线为第一曲面切线，所述叶轮与所述蜗舌(10)最接近处的切线为叶轮切线，所述第一曲面切线与所述叶轮切线的夹角为77°～89°。

4.根据权利要求3所述的风机壳，其特征在于，所述第一曲面切线与所述叶轮切线的夹角为81°。

5.根据权利要求1所述的风机壳，其特征在于，所述第一曲面段的圆心角为57°～73°。

6.根据权利要求1所述的风机壳，其特征在于，所述第二曲面段与所述叶轮之间具有第一间隙，所述第二曲面段的曲率半径为所述叶轮的半径与所述第一间隙的宽度之和。

7.根据权利要求6所述的风机壳，其特征在于，当所述叶轮的直径小于等于100mm时，所述第一间隙的宽度为1.5～3mm；

当所述叶轮的直径大于100mm时，所述第一间隙的宽度为所述叶轮的直径的0.03～0.075倍且所述第一间隙的宽度不大于10mm。

8.根据权利要求7所述的风机壳，其特征在于，所述第二曲面段为与所述叶轮同心的第二圆弧段。

9.根据权利要求7所述的风机壳，其特征在于，所述第二圆弧段的圆心角为33°～38°。

10.根据权利要求1所述的风机壳，其特征在于，所述蜗舌(10)还包括第三曲面段，所述第三曲面段用于连接所述第一曲面段与所述第二曲面段，所述第三曲面段为向叶轮方向凸出的曲面段。

11.根据权利要求10所述的风机壳，其特征在于，所述第三曲面段的曲率半径为5～10mm，所述第三曲面段的圆心角为25°～44°。

12.根据权利要求1所述的风机壳，其特征在于，所述蜗舌(10)还包括引流段，所述引流段连接在所述第二曲面段邻近所述进风口的一端。

13.根据权利要求12所述的风机壳，其特征在于，所述蜗舌(10)还包括第四曲面段，所述第四曲面段用于连接所述第二曲面段与所述引流段，所述第四曲面段为向叶轮方向凸出的曲面段。

14.根据权利要求13所述的风机壳，其特征在于，所述第四曲面段的曲率半径为5～10mm，所述第四曲面段的圆心角为44°～48°。

15.根据权利要求13所述的风机壳，其特征在于，所述引流段为与所述第四曲面段相切的平面段。

16.根据权利要求1至15任意一项所述的风机壳，其特征在于，所述蜗舌(10)还包括导流段，所述导流段连接在所述第一曲面段邻近所述出风口的一端。

17.根据权利要求16所述的风机壳，其特征在于，所述导流段为与所述第一曲面段相切的平面段。

18.根据权利要求16所述的风机壳，其特征在于，所述导流段与所述蜗壳(20)形成出风口的风道，所述出风口风道逐步收缩。

19.根据权利要求16所述的风机壳，其特征在于，所述蜗舌(10)与所述蜗壳(20)距离最近的点为蜗舌近点，所述蜗壳(20)与所述蜗舌(10)距离最近的点为蜗壳近点；

所述蜗舌近点以及所述蜗壳近点以所述叶轮中心为顶点的夹角为140°～165°。

20.一种贯流风机，其特征在于，所述贯流风机包括如权利要求1至19任意一项所述的风机壳。