CN108953231A - 一种离心风机的集流器进风口装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心风机的集流器进风口装置，所述集流器上包括有弧形面，所述弧形面上设置有导流单元，所述导流单元与弧形面固定连接为一体，弧形面的最高点与导流单元相切；优化的进风口集流器不会对风机气动性能产生较大的影响，且结构相对简单，易于加工成形；进风口集流器中的可替换导流单元部件可根据离心风机噪声特性进行选取，并优化其结构参数。导流单元作为可更换部件，具有使用方便的特性。

Description

一种离心风机的集流器进风口装置
技术领域
本发明属于离心风机领域，具体来说涉及到一种离心风机的集流器进风口装置，可应用于工厂、冷却塔、车辆，家庭等的通风系统、风洞风源和气垫船的充气与推进以及航空航天的舱间风机等。
背景技术
离心风机集流器通常安装在进风口区域，可加速此区域的气流，并在风机进风口处形成均匀的速度场与压力场，以降低流动损失提高风机效率。集流器作为离心风机重要的辅助部件，其结构形式不仅影响其气动性能，而且也会对噪声特性产生影响。目前常用的形式有四种，即圆筒形、圆锥形、圆弧形以及喷嘴形，且截面均为圆形。这四类集流器的气流流经面常加工成光滑面，其目的是使此区域产生均匀的气流。目前，研究学者对不同形式的集流器展开了相关研究工作，其中大量工作集中在改变上述四种类型的结构参数对气动性能的影响，如调集流器整扩张角、集流器长度以及直径等参数。通过优化设计后，对气动性能影响较为显著，但对噪声的降低效果却不明显；同时，对椭圆形集流器也开展了相关研究工作，通过优化其结构参数，在提高气动性能的前提下能取得1.2~1.5dB降噪量。
集流器的主要目的是引导外部气流进入风机内部，此时在进风口区域将产生紊乱的大尺度气流涡，从而滋生出风机的噪声。同时，随着离心风机叶轮的旋转速度的提高，此区域也会形成气流分离现象，产生强烈的噪声。上述提到的集流器结构，主要是基于提高风机气动性能而提出的措施，并可抑制气流分离，从而降低了气动噪声。但是，进风口区域存在的大尺度紊乱气流涡，是产生离心风机气动噪声的主要原因之一。为此，本发明所采取的降噪装置，其目的在于把大尺度涡打碎为小尺度涡，从而抑制此区域气动噪声的产生。
发明内容
本发明的目的是在不明显增加离心风机重量以及不影响气动性能前提下，提出一种降噪性能优良的进风口集流器。相比传统进风口集流器，此发明不仅能明显降低离散噪声，而且能有效抑制宽频噪声的产生，总声压级能取得将近2dB的降噪量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种离心风机的集流器进风口装置，所述集流器上包括有弧形面，所述弧形面上设置有导流单元，所述导流单元与弧形面固定连接为一体，弧形面的最高点与导流单元相切。
在上述技术方案中，所述弧形面的弧度范围根据噪声特性可以进行调节。
在上述技术方案中，所述导流单元由若干个单元组成的一体结构，所述单元的外形由离心风机气动性能与声学特性决定，相邻两个单元之间的距离根据离心风机噪声特性可调。
在上述技术方案中，所述单元可以为凸出结构和内凹结构中的任一结构，凸出结构包括有三角弧形单元、锯齿单元和契形单元，内凹结构为槽形单元。
在上述技术方案中，所述凸出结构为若干个三角弧形单元组成时，每一个的三角弧形单元的高度与宽度以及气流流过的表面弧度可以根据离心风机噪声特性进行调整。
在上述技术方案中，所述凸出结构为若干个锯齿单元组成时，锯齿角度与锯齿高度根据离心风机噪声特性可调，且锯齿面与进风口轴向垂直。
在上述技术方案中，所述槽形单元沟槽深度、沟槽宽度以及沟槽方向与风机进风口轴向的夹角可根据离心风机噪声特性进行调整。
在上述技术方案中，所述契形单元的弧形高度与弧形角度均可调整。
在上述技术方案中，导流单元为三角弧形单元、锯齿单元、契形单元和槽形单元任一一种单元时，均沿着集流器弧形面周向上均匀设置。
在上述技术方案中，所述导流单元与弧形面之间通过铆接或螺钉连接，集流器与离心风机的外壳之间通过螺钉连接，且集流器与外壳之间密封连接。
上述方案采用的降噪原理为：离心风机在运行时，大量气体将通过集流器从进风口进入风机内部。此时在进风口集流器弧形区域将产生一个气流紊乱的大尺度涡流区，并伴随着气流分离现象的产生。同时，气流涡与风机内部壳体，也将形成强烈的气固强耦合效应。上述两者共同作用，将产生离散与宽频离散噪声。通过在进风口区域设置新型集流器，使此区域的大尺度涡变为小尺度涡以及抑制了气流分离，从而实现降低气动噪声的目的。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、优化的进风口集流器不会对风机气动性能产生较大的影响，且结构相对简单，易于加工成形；
2、进风口集流器中的可替换导流单元部件可根据离心风机噪声特性进行选取，并优化其结构参数。导流单元作为可更换部件，具有使用方便的特性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图 1为进风口集流器在离心风机中的安装结构图；
图 2为进风口集流器结构图；
图 3为三角弧形导流单元与集流器安装轴测图；
图 4为三角弧形导流单元与集流器安装二维示意图；
图 5为锯齿导流单元与集流器安装示意图；
图 6为槽形导流单元与集流器安装示意图；
图 7为契形导流单元与集流器安装示意图；
图 8为四种实施例在某离心风机上的降噪效果噪声频谱图；
其中：1是集流器，2是导流单元，3是弧形面，2-1是三角弧形导流单元，2-2是锯齿导流单元，2-3是槽形导流单元，2-4是契形导流单元；
其中图8中带有颜色的线条仅仅用来区分不同导流单元的噪声频谱，没有实际含义。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
如图1 所示，是常规的离心风机的结构示意图，离心风机中集流器的内表面为光滑面，通过高速旋转将气流吸进风机内部叶轮中心部位，使叶轮旋转时有足够的气流排出出风口。
如图2所示为了实现降噪的目的，本发明中采用将原有的集流器内表面的形状作出改变设计为弧形面，并在弧形面上增加导流单元，导流单元与弧形面固定连接为一体，弧形面的最高点与导流单元相切，从而实现降噪的目的。
实施例一
如图3所示，导流单元设计成三角弧形结构，如图4所示整个一圈导流单元的截面与弧形面完全相切连接，通过螺钉或者铆接为一体，弧形面和三角弧形单元的气流经过面为平面，及弧度为0°，靠近进风口区域与集流器端面平齐。
实施例二
如图5所示，导流单元设计成锯齿结构，由若干个锯齿面均匀分布在同一周向上，锯齿面与离心风机进风口轴线垂直，并与集流器端面平齐，两者通过螺钉或铆钉连接。锯齿角度与锯齿高度根据离心风机噪声特性可调；本实例锯齿高度为10mm，锯齿角度为30o，锯齿与锯齿间的距离为20mm，锯齿数量为22个，锯齿厚度为5mm。
实施例三
如图6所示，导流单元设计成内凹的槽型结构，由若干个槽均匀分布在同一周向上，槽形单元长度方向与离心风机进风口轴线方向形成的角度为10°，两者通过螺钉或铆钉连接。槽形单元沟槽深度、沟槽宽度以及沟槽方向与风机进风口轴向的夹角可根据离心风机噪声特性进行调整；本实例槽形单元深度为10mm，宽度为10mm，槽形单元之间的间距为20mm，槽形单元数量为22个。
实施例四
如图7所示，导流单元设计成契形结构，由若干个契形单元均匀分布在同一周向上，契形单元长度方向与离心风机进风口轴线方向形成的角度为10o，两者通过螺钉或铆钉连接；所述契形单元的弧形高度与弧形角度均可调整。本实例槽形单元宽度为10mm，槽形单元之间的间距为20mm，槽形单元数量为22个。
上述四个实施例的降噪效果如图8所示，其实际降噪效果明显大于传统离心风机的噪声效果。
在单列单元的设计中，无论上述的哪一种导流单元结构，相关结构参数与组合均可根据离心风机的噪声特性进行调整，如改变锯齿导流单元的锯齿高度、角度等。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种离心风机的集流器进风口装置，所述集流器上包括有弧形面，其特征在于所述弧形面上设置有导流单元，所述导流单元与弧形面固定连接为一体，弧形面的最高点与导流单元相切。
2.根据权利要求1所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述弧形面的弧度范围根据噪声特性可以进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述导流单元由若干个单元组成的一体结构，所述单元的外形由离心风机气动性能与声学特性决定，相邻两个单元之间的距离根据离心风机噪声特性可调。
4.根据权利要求3所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述单元可以为凸出结构和内凹结构中的任一结构，凸出结构包括有三角弧形单元、锯齿单元和契形单元，内凹结构为槽形单元。
5.根据权利要求4所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述凸出结构为若干个三角弧形单元组成时，每一个的三角弧形单元的高度与宽度以及气流流过的表面弧度可以根据离心风机噪声特性进行调整。
6.根据权利要求4所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述凸出结构为若干个锯齿单元组成时，锯齿角度与锯齿高度根据离心风机噪声特性可调，且锯齿面与进风口轴向垂直。
7.根据权利要求4所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述槽形单元沟槽深度、沟槽宽度以及沟槽方向与风机进风口轴向的夹角可根据离心风机噪声特性进行调整。
8.根据权利要求4所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述契形单元的弧形高度与弧形角度均可调整。
9.根据权利要求4-8任一所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于导流单元为三角弧形单元、锯齿单元、契形单元和槽形单元任一一种单元时，均沿着集流器弧形面周向上均匀设置。
10.根据权利要求1所述的一种离心风机的集流器进风口装置，其特征在于所述导流单元与弧形面之间通过铆接或螺钉连接，集流器与离心风机的外壳之间通过螺钉连接，且集流器与外壳之间密封连接。
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