CN109469645A - 一种离心风机蜗壳 - Google Patents

Abstract

一种离心风机蜗壳，包括前盖、后盖和连接在前盖与后盖之间的环壁，该蜗壳的蜗壳型线包括位于型线一端的起始线AC和位于型线另一端的结束线MN，起始线AC和结束线MN均邻近风机出风口，其特征在于：该蜗壳型线还包括有扩张角不变的第一螺旋线CD和扩张角渐缩的第二螺旋线EM，第一螺旋线CD与起始线AC相连，第二螺旋线EM与结束线MN相连，并且，环壁在风机出风口的外侧边的前后宽度大于内侧边的前后宽度。本发明的优点在于：该离心风机蜗壳通过截面变换将蜗壳左右尺寸转换到前后尺寸变化中，改善了蜗壳内部气流收集与通过的流畅度，较大的提升最大静压和有效风量段的静压，实现了在小尺寸下达到大蜗壳效果，提升用户体验。

Description

一种离心风机蜗壳

技术领域

本发明涉及一种风机，尤其是涉及一种离心风机蜗壳。

背景技术

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。

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ZL 201110118687.5(授权公告号为CN 102182707 B)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，而且蜗壳的左右尺寸相对比较大，影响产品外形尺寸，通常地，蜗壳左右尺寸都需要通过局部修改或者切除来满足安装需求，但是，由此容易导致流动损失加剧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种能用蜗壳前后尺寸来补偿蜗壳左右尺寸变小而导致的流动损失的离心风机蜗壳。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该离心风机蜗壳，包括前盖、后盖和连接在前盖与后盖之间的环壁，该蜗壳的蜗壳型线包括位于型线一端的起始线AC和位于型线另一端的结束线MN，所述起始线AC和结束线MN均邻近风机出风口，其特征在于：该蜗壳型线还包括有扩张角不变的第一螺旋线CD和扩张角渐缩的第二螺旋线EM，所述第一螺旋线CD与起始线AC相连，所述第二螺旋线EM与结束线MN相连，并且，所述环壁在风机出风口的外侧边的前后宽度大于内侧边的前后宽度。

优选地，所述风机出风口的截面呈等腰梯形，且所述环壁在风机出风口的外侧边为长边构成该等腰梯形的长边，环壁在风机出风口的内侧边构成该等腰梯形的短边。这样，蜗壳环壁在前后方向的变化可以更好地补充蜗壳因左右尺寸变小而导致的流动损失。

为了避免叶轮出口气流在轴向方向形成的二次流所带来的旋涡和损失，在所述蜗壳的内部设有隔板，所述隔板与前盖、后盖相互平行。

作为一种优选方案，所述的第一螺旋线CD的D点与第二螺旋线EM的E点相互重合。这样，起始线AC和结束线MN之间仅包含有第一螺旋线CD和第二螺旋线EM。

进一步优选，所述第一螺旋线CD的极半径R_CD定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，扩张角α∈[3°,8°]，θ₀为第一螺旋线CD的D点的起始角度，且θ₀∈[60°，180°]，θ为第一螺旋线CD上任意点的极坐标角度变量，所述第二螺旋线EM的极半径R_EM定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，可变扩张角α₁∈[3°,8°],α₂∈[3°,8°]且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，θ为第二螺旋线EM上任意点的极坐标角度变量，α₁为D点的扩张角，α₂为M点的扩张角，为第二螺旋线EM的包角。

进一步优选，所述环壁在风机出风口的外侧边的前后宽度W与环壁在风机出风口的内侧边的前后宽度W₀之间满足其中，S为调节系数且满足S∈[0.7,1.3]，W/W₀∈(1,1.5]。

作为另一种优选方案，所述第一螺旋线CD的D点与第二螺旋线EM的E点不相互重合，并且，D点位于经过蜗壳中心点O的水平线OH的上方，E点位于经过蜗壳中心点O的水平线OH的下方。这样，起始线AC和结束线MN之间包含有第一螺旋线CD、第二螺旋线EM以及位于第一螺旋线CD与第二螺旋线EM之间的DE，即蜗壳的右侧部相当于进行了局部切除。

进一步优选，所述第一螺旋线CD的极半径R_CD定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，扩张角α∈[3°,8°]，θ₀为第一螺旋线CD的D点的起始角度，且θ₀∈[160°，180°)，θ为第一螺旋线CD上任意点的极坐标角度变量，所述第二螺旋线EM的极半径R_EM定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，可变扩张角α₁∈[3°,8°],α₂∈[3°,8°]且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，θ为第二螺旋线EM上任意点的极坐标角度变量，α₁为E点的扩张角，α₂为M点的扩张角，为第二螺旋线EM的包角。

为了使蜗壳右侧部切除后对风机性能的影响降低到最小，所述E点与蜗壳中心点O之间的连线OE与所述水平线OH之间的夹角ω满足0<ω≤25°。

进一步优选，所述环壁在风机出风口的外侧边的前后宽度W与环壁在风机出风口的内侧边的前后宽度W₀之间满足其中，S为调节系数且满足S∈[0.7,1.3]，W/W₀∈(1,1.5]。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该离心风机蜗壳该蜗壳型线还包括扩张角不变的第一螺旋线CD和扩张角渐缩的第二螺旋线EM，且蜗壳环壁在风机出风口的外侧边的前后宽度大于内侧边的前后宽度，这样，通过截面变换将蜗壳左右尺寸转换到前后尺寸变化中，改善了蜗壳内部气流收集与通过的流畅度，较大的提升最大静压和有效风量段的静压，实现了在小尺寸下达到大蜗壳效果，提升用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一的蜗壳所对应的蜗壳型线示意图；

图3为本发明实施例二的蜗壳所对应的蜗壳型线示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：

如图1和图2所示，以图1中箭头F所示方向为前向，本实施例中的离心风机蜗壳包括前盖1、后盖2和连接在前盖与后盖之间的环壁3，该蜗壳的蜗壳型线包括位于型线一端的起始线AC和位于型线另一端的结束线MN，起始线AC包括邻近风机出风口4的直线AB和对应于蜗舌部位的曲线BC，结束线MN邻近风机出风口4，该蜗壳型线还包括依次连接在起始线AC于结束线MN之间的第一螺旋线CD、切边DE和第二螺旋线EM。第一螺旋线CD的D点与第二螺旋线EM的E点不相互重合，D点位于经过蜗壳中心点O的水平线OH的上方，E点位于经过蜗壳中心点O的水平线OH的下方，并且，E点与蜗壳中心点O之间的连线OE与水平线OH之间的夹角ω满足0<ω≤25°本实施例中的第一螺旋线CD的扩张角保持不变，第二螺旋线EM的扩张角渐缩。具体地，第一螺旋线CD的极半径R_CD定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，扩张角α∈[3°,8°]，θ₀为第一螺旋线CD的D点的起始角度，且θ₀∈[160°，180°)，θ为第一螺旋线CD上任意点的极坐标角度变量，第二螺旋线EM的极半径R_EM定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，可变扩张角α₁∈[3°,8°],α₂∈[3°,8°]且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，θ为第二螺旋线EM上任意点的极坐标角度变量，α₁为E点的扩张角，α₂为M点的扩张角，为第二螺旋线EM的包角。以图2中E点的扩张角为例，说明如下，L1垂直于OE，L2与第二螺旋线EM相切于E点，则L1与L2之间的夹角α₁即为蜗壳型线在E点的扩张角。

为了补偿蜗壳左右尺寸变小而导致的流动损失，该离心风机蜗壳的环壁3在风机出风口4的外侧边的前后宽度大于内侧边的前后宽度。且上述外侧边的前后宽度W与上述内侧边的前后宽度W₀之间满足其中，S为调节系数且满足S∈[0.7,1.3]，W/W₀∈(1,1.5]。

本实施例的风机出风口4的截面呈等腰梯形，且环壁3在风机出风口4的外侧边为长边构成该等腰梯形的长边，环壁3在风机出风口4的内侧边构成该等腰梯形的短边。当然，风机出风口4的截面也可以不是等腰梯形，比如，在轴向方向进行变截面补偿时，可以单独往环壁的前侧或者后侧增加尺寸，也可以往环壁的前侧和后侧同时增加尺寸，但增加的尺寸可以不同。

另外，由于蜗壳轴线方向(前后方向)增加尺寸使得靠近出口侧蜗壳形成狭长的矩形截面，叶轮出口气流在轴线方向会形成二次流，会引起较大损失，因此，在蜗壳的内部设有用来对蜗壳横向流道进行分流的隔板5，且隔板5与前盖1、后盖2相互平行。设置隔板5后，可以对蜗壳横向流道进行分流以避免二次流带来的漩涡和损失。

该离心风机蜗壳型线设计时考虑了蜗壳进气周向不均匀性，通过将起始线AC与结束线MN之间的蜗壳型线设计成依次连接的第一螺旋线CD、切线DE和第二螺旋线EM，第一螺旋线CD为等角螺旋线，第二螺旋线EM为扩张角渐缩的变角螺旋线，切线DE相当于蜗壳右侧部进行局部切除，从而使蜗壳的左右尺寸进一步缩小，改善了蜗壳内部气流收集与通过的流畅度，明显提升了最大静压和有效风量段的静压，实现了在小尺寸下达到大蜗壳效果，同时降低了气动噪声，提升了用户体验。并且，通过蜗壳轴向方向的变截面补充，可以减少因蜗壳左右尺寸变小和局部切除而导致的流动损失。

实施例二：

如图3所示，本实施例的蜗壳型线中的第一螺旋线CD的D点与第二螺旋线EM的E点相互重合，即第一螺旋线CD与第二螺旋线EM直接相连。

此外，第一螺旋线CD的极半径R_CD定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，扩张角α∈[3°,8°]，θ₀为第一螺旋线CD的D点的起始角度，且θ₀∈[60°，180°]，θ为第一螺旋线CD上任意点的极坐标角度变量，第二螺旋线EM的极半径R_EM定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，可变扩张角α₁∈[3°,8°],α₂∈[3°,8°]且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，θ为第二螺旋线EM上任意点的极坐标角度变量，α₁为D点的扩张角，α₂为M点的扩张角，为第二螺旋线EM的包角。

同样地，为了补偿蜗壳左右尺寸变小而导致的流动损失，该离心风机蜗壳的环壁3在风机出风口4的外侧边的前后宽度大于内侧边的前后宽度。且上述外侧边的前后宽度W与上述内侧边的前后宽度W₀之间满足其中，S为调节系数且满足S∈[0.7,1.3]，W/W₀∈(1,1.5]。

本实施例的蜗壳的其余结构与实施例一相同，在此不再展开描述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，可以对本发明进行多种改型或改进，这些均被视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心风机蜗壳，包括前盖(1)、后盖(2)和连接在前盖与后盖之间的环壁(3)，该蜗壳的蜗壳型线包括位于型线一端的起始线AC和位于型线另一端的结束线MN，所述起始线AC和结束线MN均邻近风机出风口(4)，其特征在于：该蜗壳型线还包括有扩张角不变的第一螺旋线CD和扩张角渐缩的第二螺旋线EM，所述第一螺旋线CD与起始线AC相连，所述第二螺旋线EM与结束线MN相连，并且，所述环壁在风机出风口(5)的外侧边的前后宽度大于内侧边的前后宽度。

2.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述风机出风口(4)的截面呈等腰梯形，且所述环壁(3)在风机出风口(4)的外侧边为长边构成该等腰梯形的长边，环壁(3)在风机出风口(4)的内侧边构成该等腰梯形的短边。

3.根据权利要求1所述的离心风机蜗壳，其特征在于：在所述蜗壳的内部设有隔板(5)，所述隔板(5)与前盖(1)、后盖(2)相互平行。

4.根据权利要求1或2或3所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述的第一螺旋线CD的D点与第二螺旋线EM的E点相互重合。

5.根据权利要求4所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述第一螺旋线CD的极半径R_CD定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，扩张角α∈[3°,8°]，θ₀为第一螺旋线CD的D点的起始角度，且θ₀∈[60°，180°]，θ为第一螺旋线CD上任意点的极坐标角度变量，所述第二螺旋线EM的极半径R_EM定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，可变扩张角α₁∈[3°,8°],α₂∈[3°,8°]且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，θ为第二螺旋线EM上任意点的极坐标角度变量，α₁为D点的扩张角，α₂为M点的扩张角，为第二螺旋线EM的包角。

6.根据权利要求5所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述环壁(3)在风机出风口(4)的外侧边的前后宽度W与环壁在风机出风口的内侧边的前后宽度W₀之间满足其中，S为调节系数且满足S∈[0.7,1.3]，W/W₀∈(1,1.5]。

7.根据权利要求1或2或3所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述第一螺旋线CD的D点与第二螺旋线EM的E点不相互重合，并且，D点位于经过蜗壳中心点O的水平线OH的上方，E点位于经过蜗壳中心点O的水平线OH的下方。

8.根据权利要求7所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述第一螺旋线CD的极半径R_CD定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，扩张角α∈[3°,8°]，θ₀为第一螺旋线CD的D点的起始角度，且θ₀∈[160°，180°)，θ为第一螺旋线CD上任意点的极坐标角度变量，所述第二螺旋线EM的极半径R_EM定义为：其中，R₂为叶轮外径，t为叶轮外圆周与蜗舌顶端的设计间隙，且t/R₂∈[0.01,0.15]，可变扩张角α₁∈[3°,8°],α₂∈[3°,8°]且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，θ为第二螺旋线EM上任意点的极坐标角度变量，α₁为E点的扩张角，α₂为M点的扩张角，为第二螺旋线EM的包角。

9.根据权利要求8所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述E点与蜗壳中心点O之间的连线OE与所述水平线OH之间的夹角ω满足0<ω≤25°。

10.根据权利要求8所述的离心风机蜗壳，其特征在于：所述环壁(3)在风机出风口(4)的外侧边的前后宽度W与环壁在风机出风口的内侧边的前后宽度W₀之间满足其中，S为调节系数且满足S∈[0.7,1.3]，W/W₀∈(1,1.5]。