CN110145493A - 一种用于吸油烟机的离心风机蜗壳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于吸油烟机的离心风机蜗壳包括出风口和用以容置叶轮的空腔，蜗壳内壁在邻近出风口处具有蜗舌，且蜗壳的型线包括起始线AP和结束线HG，起始线AP和结束线HG之间设有相对于叶轮的圆心偏心设置的圆弧段PE，圆弧段PE的起始点P点位于蜗舌处，且该圆弧段PE上具有能与叶轮外圆周之间形成最小间隙的位置点D，点D与叶轮圆心O的连线OD与经过O点的水平线在邻近出风口一侧所成的夹角为θ₀，θ₀∈(90°，170°]。在保留浅蜗舌或者内凹蜗舌的同时，PE段偏心设置实现了蜗壳与叶轮间隙的偏转变化，并通过偏转角度θ₀改变最小间隙处与蜗舌处之间的位置，以利用到蜗舌处的大转弯，减少气流在最小间隙处的冲击所导致的油气分离及积累，进而减小后续油污在蜗舌处的积累。

Description

一种用于吸油烟机的离心风机蜗壳

技术领域

本发明涉及风机领域，具体涉及一种用于吸油烟机的离心风机蜗壳。

背景技术

家用的吸油烟机利用离心风机实现将含油空气抽出厨房而排放到公共烟道或直接排出室外，其中，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应用。

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包括前盖板、后盖板及连接前盖板和后盖板的环壁围板，其中蜗壳顶板和蜗壳底板除蜗舌部位外其余型线一致，离心风机蜗壳出口附近安装有蜗舌，蜗舌的作用是将导向蜗壳出口的气体进行分流，防止部分气体在蜗壳内循环流动，蜗舌的形状及形式对离心风机风量、风压、效率以及噪音等有者重要的影响。而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。

本申请人在先申请专利号为CN201720594983.5(授权公告号为CN206957987U)的中国实用新型专利《一种离心风机蜗壳》，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，该蜗壳的设计通过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，然而吸油烟机实际使用环境下，由于介质为油烟气流，蜗舌截留时容易使得油烟分离，油脂积累流动到蜗舌最低点，特别是天气冷的时候最为明显，长时间使用油滴聚集积累并干后容易在蜗舌处形成固体滴，从而使得蜗舌与叶轮间隙变小，容易导致噪声明显增大，甚至产生啸叫声；而普通浅舌或者内凹蜗舌虽然在一定程度上可以减少油脂积累，但实际间隙也增大了，使得最大静压和用户实际流量都有下降。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种通过改变叶轮与蜗壳的最小间隙处距离蜗舌的位置，从而减小气流在最小间隙处冲击进而达到减小油气分离及积累目的的用于吸油烟机的离心风机蜗壳。

本发明所要解决的第二个技术问题是，提供一种减小气流回流的同时达到降低噪音目的的离心风机蜗壳。

本发明所要解决的第三个技术问题是，提供一种在保持蜗壳左右尺寸缩小的同时能提高蜗壳内部气流通过的流畅度的离心风机蜗壳。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于吸油烟机的离心风机蜗壳，包括出风口和用以容置叶轮的空腔，所述蜗壳在邻近出风口处具有向叶轮方向凸出的蜗舌，且该蜗壳的型线包括位于型线一端并对应于蜗舌部位的起始线AP和位于型线另一端的结束线HG，其特征在于：所述起始线AP和结束线HG之间设有相对于叶轮的圆心偏心设置的圆弧段PE，所述圆弧段PE的起始点P点位于所述蜗舌处，且该圆弧段PE上具有能与叶轮外圆周之间形成最小间隙的位置点D，点D与叶轮圆心O的连线OD与经过O点的水平线在邻近出风口一侧所成的夹角为θ₀，θ₀∈(90°，170°]。

为了达到减小气流冲击的同时减小油气分离，所述圆弧段PE的圆心的横坐标为X，纵坐标为Y，该圆弧段PE的半径为R₃，其中，X/R₂∈[-0.4,-0.02]，Y/R₂∈[-0.4,-0.02]，R₂/R₃∈[0.55,0.8]，R₂为叶轮外径。因为从蜗壳及叶轮设计及匹配的角度，PE段为了实现蜗壳叶轮间隙的偏转变化，将最小间隙进行相对可靠的控制，故将X、Y的坐标偏移和半径变化也都统一到R₂这个基础上，若X、Y偏移量太大会导致局部间隙变小；偏移量太小，减小气流冲击的效果不明显。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述连线OD与叶轮外圆周的交点为N，点P与叶轮圆心O的连线OP与叶轮外圆周的交点为M，N点与D点之间的距离ND＝t，OD＝t+R2，MP＝k*t，连线OD与经过O点的水平线所成的夹角为θ₀，其中，ND≤MP，R2为叶轮外径，t为蜗壳与叶轮外圆周之间的实际设计间隙，t/R₂∈[0.02,0.15]，k∈[1,4]，圆心O点为定点，蜗壳与叶轮的最小间隙关系到叶轮出流气流的分离与收集，当t/R₂比值小于0.02时，相对间隙越小，气流回流少，但是噪声会明显增加甚至啸叫声；而当t/R₂比值大于0.15时，相对间隙越大，但是气流回流越多，泄露损失越大，需要综合考虑噪声、泄露、回流等诸多因素。

为了提高抗阻力性同时适应大流量工况，所述连线OP与连线OD之间所成的夹角为θ₀-ω，其中，ω为连线OP与过叶轮圆心O的水平线在邻近出风口一侧所成的夹角，ω∈[40°,90°]。蜗舌位于蜗壳邻近出风口的位置，在ω角度大于90°时，出口过大容易的导致蜗壳有效收集段减少，即蜗壳收集气流能力降低、气流从叶轮出来后蜗壳将此气流动压转化为静压的能力下降，整个风机系统的抗阻力变差；若ω角度小于40°，容易导致出口太小，蜗壳收集好的气流出去时候因出口太小被自身截流，流动阻力增加，无法适应大流量工况工作，ω角度在此范围内综合了蜗壳动静压转化、出口阻力等诸多因素及吸油烟机要适应高阻力及大流量等多工况。

为了有助于整体降噪，所述蜗壳的型线还包括与圆弧段PE相连的直线段EF和与直线段EF相连的螺旋线FG，所述螺旋线FG为扩张角变化的变角对数螺旋线。螺旋线FG采用了变角度，可以更加方便的控制不同角度区域的扩张度，使得叶轮出口气流的动压转静压回收能力增加，部分区域的扩张度变化还有助于整体降噪。

优选地，所述螺旋线FG的极半径其中，可变扩张角α₁和α₂都∈[3,9],且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，α₁为F的扩张角，α₂为G点的扩张角，为可变螺旋线对应包角度，θ为螺旋线FG上任意点的极坐标角度变量。

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：所述直线段EF的E点和F点分别位于经过叶轮中心O点的水平线OJ的上下两侧，且直线段EF垂直于水平线OJ。

为了降低蜗壳型线对离心风机性能的影响，所述直线段EF上的J点与叶轮圆心O之间的距离L与叶轮外径R₂的关系为：L/R₂∈[1.1,1.7]。这样，改善了蜗壳内部气流收集与通过的流畅度，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，降低了气动噪音。

与现有技术相比，本发明的用于吸油烟机的离心风机蜗壳在保留浅蜗舌或者内凹蜗舌不容易因为油脂积累产生啸叫声特点的同时，PE段相对叶轮圆心偏心设置，实现了蜗壳与叶轮间隙的偏转变化，并通过圆弧段PE上最小间隙处D点偏转角度θ₀的设计，改变最小间隙处与蜗舌处之间的位置，由此在油烟气流经过圆弧段PE时，能够利用在圆弧段PE的最小间隙处到蜗舌处的大转弯，减少气流在最小间隙处的冲击导致的油气分离及积累，进而减小后续油污在蜗舌处的积累，此外，还能在噪音不增加的同时提升静压和效率；而直线段EF的设计，减小了蜗壳左右尺寸，改善了蜗壳内部气流收集与通过的流畅度，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，降低了气动噪音。

附图说明

图1为本发明实施例的蜗壳的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明实施例的蜗壳型线的结构示意图。

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。

如图1至图3所示，本发明实施例的用于吸油烟机的离心风机蜗壳包括前盖板11、后盖板12及连接前盖板11和后盖板12之间的环壁围板13，上述的前盖板11、后盖板12及环壁围板13围合形成顶部具有出风口1a的空腔1b，该空腔1b用于容置叶轮，出风口1a位于蜗壳的顶部，且蜗壳内壁在邻近出风口1a的位置具有向空腔1b内凸出的蜗舌131，蜗舌131相对于蜗壳外壁向内凹陷，即为浅蜗舌或者内凹蜗舌，且该蜗舌131形成在环形围板13上，环壁围板13呈整体型线，蜗舌131位于环形围板内壁型线的起始位置，该型线包括位于型线一端并对应于蜗舌131部位的起始线AP和位于型线另一端的结束线HG，起始线AP和结束线之间依次设有圆弧段PE、直线段EF及螺旋线FG，其中，圆弧段PE相对于叶轮的圆心O偏心设置、并与起始线AP相连接，圆弧段PE的起始点P点位于蜗舌131处，P点随蜗舌131半径大小及蜗舌131的位置变化而变化，且该圆弧段PE上具有能与叶轮外圆周之间形成最小间隙的位置点D，点D与叶轮圆心O的连线OD与经过O点的水平线在邻近出风口一侧所成的夹角为θ₀，θ₀∈(90°，170°]，圆心O为定点，即位置不变。

上述PE段相对叶轮圆心偏心设置，实现了蜗壳与叶轮间隙的偏转变化，并通过圆弧段PE上最小间隙处D点偏转角度θ₀的设计，改变最小间隙处与蜗舌处之间的位置，由此在油烟气流经过圆弧段PE时，能够利用在圆弧段PE的最小间隙处到蜗舌处的大转弯，也即是利用油烟气流经过大转弯的行程变化，减少气流在最小间隙处的冲击导致的油气分离及积累，进而减小后续油污在蜗舌处的积累，此外，还能在噪音不增加的同时提升静压和效率。

圆弧段PE的圆心的横坐标为X，圆心的纵坐标为Y，该圆弧段PE的半径为R₃，其中，X/R₂∈[-0.4,-0.02]，Y/R₂∈[-0.4,-0.02]，R₂/R₃∈[0.55,0.8]，R₂为叶轮外径。PE段为了实现蜗壳与叶轮之间的间隙的偏转变化，为了将最小间隙进行相对可靠的控制，估将X、Y的坐标偏移和半径变化统一到R₂基础上，若X、Y偏移量太大会导致局部间隙变小；偏移量太小，减小气流冲击的效果不明显。

如图3所示，点D与叶轮圆心O的连线OD与叶轮外圆周的交点为N，点P与叶轮圆心O的连线OP与叶轮外圆周的交点为M，N点与D点之间的距离ND＝t，OD＝t+R₂，MP＝k*t，连线OD与经过O点的水平线所成的夹角为θ₀，其中，ND≤MP，t为蜗壳与叶轮外圆周之间的实际设计间隙，t/R₂∈[0.02,0.15]，k∈[1,4]。此外，连线OP与连线OD之间所成的夹角为θ₀-ω，其中，ω为连线OP与过叶轮圆心O的水平线在邻近出风口一侧所成的夹角，ω∈[40°,90°]，圆心O为定点。蜗舌位于邻近蜗壳出风口的位置，在ω角度大于90°时，会使得P点离出风口的距离增大，即气流出口过大，将容易导致蜗壳有效收集段减少，即蜗壳收集气流能力降低、气流从叶轮出来后蜗壳将此气流动压转化为静压的能力下降，整个风机系统的抗阻力变差；若ω角度小于40°，容易导致出口太小，蜗壳收集好的气流出去时候因出口太小被自身截流，流动阻力增加，无法适应大流量工况工作，ω角度在此范围内综合了蜗壳动静压转化、出口阻力等诸多因素及吸油烟机要适应高阻力及大流量等多种工况。

本实施例中，螺旋线FG与直线段EF相连，螺旋线FG为扩张角变化的变角对数螺旋线。螺旋线FG采用了变角度，可以更加方便的控制不同角度区域的扩张度，使得叶轮出口气流的动压转静压回收能力增加，部分区域的扩张度变化还有助于整体降噪。具体地，螺旋线FG的极半径其中，可变扩张角α₁和α₂都∈[3,9],且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，α₁为F的扩张角，α₂为G点的扩张角，为可变螺旋线对应包角度，θ为螺旋线FG上任意点的极坐标角度变量。

如图3所示，直线段EF与圆弧段PE相连，并且直线段EF的E点和F点分别位于经过叶轮中心O点的水平线OJ的上下两侧，且直线段EF垂直于水平线OJ，直线段EF上的J点与叶轮圆心O之间的距离L与叶轮外径R₂的关系为：L/R₂∈[1.1,1.7]。直线段EF与水平线OJ垂直设计，改善了蜗壳内部气流收集与通过的流畅度，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，降低了气动噪音。

Claims (8)

1.一种用于吸油烟机的离心风机蜗壳，包括出风口和用以容置叶轮的空腔，所述蜗壳内壁在邻近出风口处具有向空腔内凸出的蜗舌，且所述蜗壳的型线包括位于型线一端并对应于蜗舌部位的起始线AP和位于型线另一端的结束线HG，其特征在于：所述起始线AP和结束线HG之间设有相对于叶轮的圆心偏心设置的圆弧段PE，所述圆弧段PE的起始点P点位于所述蜗舌处，且该圆弧段PE上具有能与叶轮外圆周之间形成最小间隙的位置点D，点D与叶轮圆心O的连线OD与经过O点的水平线在邻近出风口一侧所成的夹角为θ₀，θ₀∈(90°，170°]。

2.根据权利要求1所述的用于吸油烟机的离心风机蜗壳，其特征在于：所述圆弧段PE的圆心的横坐标为X，纵坐标为Y，该圆弧段PE的半径为R₃，叶轮外径为R₂，其中，X/R₂∈[-0.4,-0.02]，Y/R₂∈[-0.4,-0.02]，R₂/R₃∈[0.55,0.8]。

3.根据权利要求1或2所述的用于吸油烟机的离心风机蜗壳，其特征在于：所述连线OD与叶轮外圆周的交点为N，点P与叶轮圆心O的连线OP与叶轮外圆周的交点为M，N点与D点之间的距离ND＝t，OD＝t+R₂，MP＝k*t，连线OD与经过O点的水平线所成的夹角为θ₀，其中，ND≤MP，R₂为叶轮外径，t为蜗壳与叶轮外圆周之间的实际设计间隙，t/R₂∈[0.02,0.15]，k∈[1,4]。

4.根据权利要求3所述的用于吸油烟机的离心风机蜗壳，其特征在于：所述连线OP与连线OD之间所成的夹角为θ₀-ω，其中，ω为连线OP与过叶轮圆心O的水平线在邻近出风口一侧所成的夹角，ω∈[40°,90°]。

5.根据权利要求3所述的用于吸油烟机的离心风机蜗壳，其特征在于：所述蜗壳的型线还包括与圆弧段PE相连的直线段EF和与直线段EF相连的螺旋线FG，所述螺旋线FG为扩张角变化的变角对数螺旋线。

6.根据权利要求5所述的用于吸油烟机的离心风机蜗壳，其特征在于：所述螺旋线FG的极半径其中，可变扩张角α₁和α₂都∈[3,9],且α₁≥α₂，调节项s∈[-0.5，0.5]，r∈[-5，5]且r≠1，α₁为F的扩张角，α₂为G点的扩张角，为可变螺旋线对应包角度，θ为螺旋线FG上任意点的极坐标角度变量。

7.根据权利要求5所述的用于吸油烟机的离心风机蜗壳，其特征在于：所述直线段EF的E点和F点分别位于经过叶轮中心O点的水平线OJ的上下两侧，且直线段EF垂直于水平线OJ。

8.根据权利要求7所述的用于吸油烟机的离心风机蜗壳，其特征在于：所述直线段EF上的J点与叶轮圆心O之间的距离L与叶轮外径R₂的关系为：L/R₂∈[1.1,1.7]。