CN110219829B - 一种离心蜗壳出口结构 - Google Patents

Abstract

一种离心蜗壳出口结构，包括蜗壳及其出风口，出风口和蜗壳的连接处设置有过渡面，蜗壳左右两侧过渡面之间的间距朝出风口逐渐减少，以收窄出风口和蜗壳的连接处、且在蜗壳内形成一段加速风道。发明通过对风机出风口和蜗壳的连接处的收窄，在出风口端流道径向方向加速趋势增强，蜗壳内流道沿收窄壁面加速后，以解决原在出风口壁面表现出较大的涡区，而通过改变的出风口，流体往加速风道流向较大的出风口，即流体在加速风道逐渐加速后，进而流向较大的出风口，流体加速，以在出风口内形成加速流道，该加速流道后，使得径向方向动能的提升，有效减小原涡流范围，对涡流的发生出现较为明显的改观，最终表现为风机的改善风量及降低噪音。

Description

一种离心蜗壳出口结构

技术领域

发明涉及一种离心风扇，具体是一种离心蜗壳出口结构。

背景技术

离心风机工作原理：离心风机中哥氏力、离心力、横向压力及粘性力等相互作用，叶轮内的流动十分复杂，存在边界层分离、二次流、射流尾迹等不稳定流动现象。叶轮内部的不稳定流动，几何的非对称性，以及叶轮与蜗壳的动、静部件相对运动造成流道的相互影响决定了离心风机内部存在流动的非定常特性，而且这种非定常流动特性的存在正是造成损失能量、降低稳定性、产生噪声和振动的重要原因。

参见图6，常规蜗壳采用整体矩形风道设置，在出风口处壁面厚度和蜗壳左右两侧内壁面厚度表现为一致，而根据相关研究指导，在蜗壳壁面靠近蜗舌位置的压力脉动大于蜗壳其它位置，蜗舌附近各位置的沿周向压力脉动变化大，离叶轮较远蜗壳位置的压力脉动小且变化平缓。小流量工况下，靠近蜗舌处基频脉动变化剧烈，气流流动特性差。其表现特性为叶轮内部涡流的逐渐生成，在发展为一定程度后体现出现明显压力脉动，使得出风口处在靠近壁面层出现较大的气流分离，对风机主气流的流动造成较为明显的阻碍。使得风机整体风量噪音出现性能恶化。

中国专利文献号CN104564828A于2015.04.29公开一种用于扩大离心风机出口面积的降噪蜗壳，包括蜗舌、第一段圆弧、第二段圆弧、第三段圆弧、第四段圆弧以及出口直线段，各部分间光滑连接。在传统的不等边基方法作出近似螺旋线四段圆弧的基础上，第四段圆弧提前开口，相切的出口直线段较传统设计方案向气流旋绕反方向倾斜，使得蜗壳型线出口径向方向上的宽度比传统蜗壳出口宽度增大，增幅比高达45.3％。由于在不影响风机气动性能的情况下有效地增大了离心风机出口面积，使得离心风机出口能更好的与管网连接，并在一定程度上降低了离心风机噪音。该结构存在上述的不足。因此，有待进一步改进。

发明内容

发明的目的旨在提供一种结构设置合理、制作成本较低、改变流体速度，有效改变风机的风量及噪音，提高风机整体性能的离心蜗壳出口结构，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种离心蜗壳出口结构，包括蜗壳及其出风口，所述出风口和蜗壳的连接处设置有一个以上的过渡面，即蜗壳一侧或两侧设置有过渡面，蜗壳左右两侧过渡面之间的间距朝出风口逐渐减少，以收窄出风口和蜗壳的连接处、且在蜗壳内形成一段加速风道。流体进入蜗壳时，依次进入蜗壳的进风通道、加速风道和出风口，流体从进风通道进入逐渐收窄的加速风道时，流体的速度逐渐增加，速度增加的流体再进入较大的出风口，有效改变现有技术风机流体的流速，从而改善风机的风量及降低噪音。

所述蜗壳的进风通道、出风口分别和加速风道相互连通，加速风道的内径朝出风口逐渐减少，以逐渐增加流体在加速风道的速度。

所述蜗壳左右两侧面的距离H＞出风口的外径。

所述加速风道最大内径d≤蜗壳左右两侧面的距离H。

所述加速风道最小内径d1≤出风口的外径。

所述蜗壳左右两侧内壁面的间距为h，出风口的内径为A，0.6<A/h<1。

所述蜗壳内的叶轮直径为D，出风口和过渡面之间的水平距离为B， 0<B/D<1。

所述过渡面呈倾斜面或弧面；或者过渡面由倾斜面和弧面组合而成、且倾斜面和弧面分别设置有一个以上。

还包括设置在蜗壳内的叶轮外壳和离心风叶轮盘，所述离心风叶轮盘均布设置有若干个互为间隔设置的旋转导叶，旋转导叶设置有两段以上不同弯曲方向的圆弧段，相邻两个旋转导叶之间的空间在离心风叶轮盘上形成导流区域，以达到均匀离心风机的轴向进气。旋转导叶的做功来均匀离心风机叶片的轴向进气，即旋转导叶均匀离心风机叶片轴向进气的过程消耗能量；在同等的转速下，本发明的做功效率比现有离心风机的做功效率会降低。

所述旋转导叶包括相互连接的旋转导叶第一圆弧段和旋转导叶第二圆弧段；旋转导叶第一圆弧段和旋转导叶第二圆弧段的弯曲方向互为相反设置；旋转导叶第一圆弧段的弦长＞旋转导叶第二圆弧段的弦长；叶轮外壳上的离心叶片，旋转导叶第一圆弧段的弯曲方向和离心叶片旋转方向相反，旋转导叶第二圆弧段的弯曲方向和离心叶片旋转方向相同；所述旋转导叶一侧设置有旋转导叶进气面；旋转导叶进气面呈曲面设置、且由单段或多段圆弧曲线组成。

所述叶轮外壳的外侧面上竖直或倾斜设置有离心叶片、且叶轮外壳和离心风叶轮盘相互夹持离心叶片，离心叶片设置有若干个、且每个离心叶片互为间隔设置，相邻两个离心叶片在叶轮外壳的外侧面上形成出风区域，出风区域和导流区域相互连通；或者，所述叶轮外壳呈圆台状，所述离心叶片设置在叶轮外壳的端部，且离心叶片一端延伸至导流区域中。

所述旋转导叶的气流出口直径D1＞旋转导叶的气流进口直径D2、且D1 和D2之间的间隙T＝(D1-D2)/2，0.15≤T/旋转导叶的总弦长L≤0.6。

发明通过对风机出风口和蜗壳的连接处的收窄，在出风口端流道径向方向加速趋势增强，蜗壳内流道沿收窄壁面加速后，以解决原在出风口壁面表现出较大的涡区，而通过改变的出风口，流体往加速风道流向较大的出风口，即流体在加速风道逐渐加速后，进而流向较大的出风口，流体加速，以在出风口内形成加速流道，该加速流道后，使得径向方向动能的提升，有效减小原涡流范围，对涡流的发生出现较为明显的改观，最终表现为风机的改善风量及降低噪音。

附图说明

图1为发明一实施例离心蜗壳的立体结构示意图。

图2为发明一实施例离心蜗壳的平面结构示意图(俯视位置)。

图3为发明一实施例离心蜗壳的另一方位立体结构示意图。

图4为发明一实施例离心蜗壳的内部风道结构示意图。

图5为发明一实施例离心蜗壳的A/h与风量噪音的关系图。

图6为现有技术中离心蜗壳的立体结构示意图。

图7为本发明一实施例离心风扇的立体结构示意图。

图8为本发明一实施例离心风扇的平面结构示意图(俯视位置)。

图9为本发明一实施例旋转导叶的平面结构示意图(俯视位置)。

图10为本发明一实施例旋转导叶的立体结构示意图。

图11为本发明一实施例括叶轮外壳呈圆台形的结构示意图。

图12为本发明一实施例离心风扇的立体速度流线图。

图13为本发明一实施例离心风扇的进气区域速度云图。

图14为本发明一实施例离心风扇的叶轮中部附近速度云图。

图15为本发明一实施例离心风扇的叶轮轮盘附近速度云图。

图16为现有技术中离心风扇的立体结构示意图。

图17为现有技术中离心风扇的立体速度流线图。

图18为现有技术中离心风扇的进气区域速度云图。

图19为现有技术中离心风扇的叶轮中部附近速度云图。

图20为现有技术中离心风扇的叶轮中部附近速度云图。图中，1为蜗壳， 2为出风口，3为过渡面，4为加速风道，5为进风通道，A为出风口内径，B 为出风口和过渡面之间的水平距离，D为叶轮直径，H为蜗壳左右两侧面的距离，d为加速风道最大内径，d1为加速风道4最小内径，h为蜗壳左右两侧内壁面的间距；6为叶轮外壳，7为离心风叶轮盘，8为旋转导叶，8.1为旋转导叶第一圆弧段，8.2为旋转导叶第二圆弧段，8.3为旋转导叶进气面，9 为导流区域，10为离心叶片，11为出风区域。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对发明作进一步描述。

参见图1-图4，一种离心蜗壳出口结构，包括蜗壳1及其出风口2，出风口2和蜗壳1的连接处设置有过渡面3，蜗壳1左右两侧过渡面3之间的间距朝出风口2逐渐减少，以收窄出风口2和蜗壳1的连接处、且在蜗壳1 内形成一段加速风道4。

蜗壳1的进风通道5、出风口2分别和加速风道4相互连通，加速风道4 的内径朝出风口2逐渐减少，以逐渐增加流体在加速风道4的速度。

蜗壳1左右两侧面的距离H＞出风口2的外径。

加速风道4最大内径d≤蜗壳1左右两侧面的距离H。

加速风道4最小内径d1≤出风口2的外径。

参见图5，蜗壳1左右两侧内壁面的间距为h，出风口2的内径为A， 0.6<A/h<1。A/h＝1时，若在相同风量下，A/h＝1的噪音明显比较大。

蜗壳1内的叶轮直径为D，出风口2和过渡面3之间的水平距离为B， 0<B/D<1。

过渡面3呈倾斜面或弧面；或者过渡面3由倾斜面和弧面组合而成、且倾斜面和弧面分别设置有一个以上。

参见图7-图15。还包括设置在蜗壳1内的叶轮外壳6和离心风叶轮盘7，离心风叶轮盘7均布设置有若干个互为间隔设置的旋转导叶8，旋转导叶8 设置有两段以上不同弯曲方向的圆弧段，相邻两个旋转导叶8之间的空间在离心风叶轮盘7上形成导流区域9，以达到均匀离心风机的轴向进气，从而改善离心风机的气动音质。

旋转导叶8包括相互连接的旋转导叶第一圆弧段8.1和旋转导叶第二圆弧段8.2；旋转导叶第一圆弧段8.1和旋转导叶第二圆弧段8.2的弯曲方向互为相反设置；旋转导叶第一圆弧段8.1的弦长＞旋转导叶第二圆弧段8.2 的弦长；叶轮外壳6上的离心叶片10，旋转导叶第一圆弧段8.1的弯曲方向和离心叶片10旋转方向相反，旋转导叶第二圆弧段8.2的弯曲方向和离心叶片10旋转方向相同；所述旋转导叶8一侧设置有旋转导叶进气面8.3；旋转导叶进气面8.3呈曲面设置、且由单段或多段圆弧曲线组成。

叶轮外壳6的外侧面上竖直或倾斜设置有离心叶片10、且叶轮外壳6和离心风叶轮盘7相互夹持离心叶片10，离心叶片10设置有若干个、且每个离心叶片10互为间隔设置，相邻两个离心叶片10在叶轮外壳6的外侧面上形成出风区域11，出风区域11和导流区域9相互连通；或者，所述叶轮外壳6呈圆台状，所述离心叶片10设置在叶轮外壳6的端部，且离心叶片10 一端延伸至导流区域9中。

旋转导叶的气流出口直径D1＞旋转导叶的气流进口直径D2、且D1和D2 之间的间隙T＝(D1-D2)/2，0.15≤T/旋转导叶的总弦长L≤0.6。

参见图12，由于旋转导叶3具有旋转做功和均匀气流的作用，轮盘侧(特别是靠近蜗舌附近)总能量有一定的提高，到达轮盘侧流体的流量减少，并且到达轮盘侧的流体中相当一部分的流体并不从靠近蜗舌附近区域的叶轮处流出，有效减少该区域出风口2的流量，一定程度上均匀了整个出风口2区域的流场，音质得到改善。

参见图13-图15，本实施例的离心风扇由于存在旋转导叶8旋转做功和均匀气流的作用，相比图17-图20，不同回转截面处的速度云图差别明显减少，进气区域回转截面处气流流出蜗壳1后流量并没有迅速衰减，而在轮盘附近回转截面处气流流量有一定的减少。此外，轮盘侧的流场均匀性有明显的改善，流量并不集中在蜗舌区域。

离心风叶轮盘均布设置有若干个互为间隔设置的旋转导叶以解决离心风扇由于进气不均而造成音质偏差的问题。由于旋转导叶具有旋转做功和均匀进气的作用，使得不同回转截面的流场均匀性有很大的提高，从而有效的解决离心风扇由于进气不均而造成音质偏差的问题，达到改善音质的效果。

参见图16-图17，图16中为现有技术离心风扇的结构，从图17发现，流体流经现有技术离心风扇过程中，由于轮盘侧(特别是靠近蜗舌附近)总能量最低，绝大部分流体都经轮盘的一侧，进而靠近蜗舌附近区域的叶轮处流出，造成该区域蜗壳出口流量偏大，整个蜗壳出口区域流量很不均匀，音质偏差。

图17-图20为1250rpm时，现有技术离心风扇不同回转截面的速度云图，图12中现有技术离心风的进气区域回转截面处气流流出蜗壳后，流量衰减得很快，而在轮盘附近回转截面处气流流出蜗壳后，流量衰减则很慢，表明气流流经现有技术离心风扇的过程中，绝大部分的气流在轮盘附近流出。

参见图19-图20，现有技术离心风扇在轮盘侧的流场极不均匀，靠近蜗舌区域的流量很大，远离蜗舌区域流量很小，绝大部分流体从靠近蜗舌区域的叶片处经蜗壳流出。

整体来说，现有技术离心风机的叶片轴向进气不均匀分布，导致制约离心风机气动音质发生偏差。现有的一些结构在于降低离心风机的噪音，但并没有改善离心风机均匀进气的效果。

上述为发明的优选方案，显示和描述了发明的基本原理、主要特征和发明的优点。本领域的技术人员应该了解发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明发明的原理，在不脱离发明精神和范围的前提下发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种离心蜗壳出口结构，包括蜗壳(1)及其出风口(2)，其特征是所述出风口(2)和蜗壳(1)的连接处设置有一个以上的过渡面(3)，蜗壳(1)左右两侧过渡面(3)之间的间距朝出风口(2)逐渐减少，以收窄出风口(2)和蜗壳(1)的连接处、且在蜗壳(1)内形成一段加速风道(4)；还包括设置在蜗壳(1)内的叶轮外壳(6)和离心风叶轮盘(7)，所述离心风叶轮盘(7)均布设置有若干个互为间隔设置的旋转导叶(8)，旋转导叶(8)设置有两段以上不同弯曲方向的圆弧段，相邻两个旋转导叶(8)之间的空间在离心风叶轮盘(7)上形成导流区域(9)，以达到均匀离心风机的轴向进气；

旋转导叶(8)包括相互连接的旋转导叶第一圆弧段(8.1)和旋转导叶第二圆弧段(8.2)；旋转导叶第一圆弧段(8.1)和旋转导叶第二圆弧段(8.2)的弯曲方向互为相反设置；旋转导叶第一圆弧段(8.1)的弯曲方向和离心叶片(10)旋转方向相反，旋转导叶第二圆弧段(8.2)的弯曲方向和离心叶片(10)旋转方向相同；所述旋转导叶(8)一侧设置有旋转导叶进气面(8.3)；旋转导叶进气面(8.3)呈曲面设置、且由单段或多段圆弧曲线组成；

叶轮外壳(6)的外侧面上竖直或倾斜设置有离心叶片(10)、且叶轮外壳(6)和离心风叶轮盘(7)相互夹持离心叶片(10)，离心叶片(10)设置有若干个、且每个离心叶片(10)互为间隔设置，相邻两个离心叶片(10)在叶轮外壳(6)的外侧面上形成出风区域(11)，出风区域(11)和导流区域(9)相互连通；或者，所述叶轮外壳(6)呈圆台状，所述离心叶片(10)设置在叶轮外壳(6)的端部，且离心叶片(10)一端延伸至导流区域(9)中。

2.根据权利要求1所述离心蜗壳出口结构，其特征是所述蜗壳(1)的进风通道(5)、出风口(2)分别和加速风道(4)相互连通，加速风道(4)的内径朝出风口(2)逐渐减少，以逐渐增加流体在加速风道(4)的速度。

3.根据权利要求2所述离心蜗壳出口结构，其特征是所述蜗壳(1)左右两侧面的距离H＞出风口(2)的外径。

4.根据权利要求2所述离心蜗壳出口结构，其特征是所述加速风道(4)最大内径d≤蜗壳(1)左右两侧面的距离H；加速风道(4)最小内径d1≤出风口(2)的外径。

5.根据权利要求4所述离心蜗壳出口结构，其特征是所述蜗壳(1)左右两侧内壁面的间距为h，出风口(2)的内径为A，0.6<A/h<1。

6.根据权利要求4所述离心蜗壳出口结构，其特征是所述蜗壳(1)内的叶轮直径为D，出风口(2)和过渡面(3)之间的水平距离为B，0<B/D<1。

7.根据权利要求1所述离心蜗壳出口结构，其特征是所述过渡面(3)呈倾斜面或弧面；或者过渡面(3)由倾斜面和弧面组合而成、且倾斜面和弧面分别设置有一个以上。

8.根据权利要求1所述离心蜗壳出口结构，其特征是所述旋转导叶第一圆弧段(8.1)的弦长＞旋转导叶第二圆弧段(8.2)的弦长。

Images