CN110873074B - 一种导风圈和风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导风圈和风机，其中，导风圈的吹出侧具有扩张的风道，所述风道的截面由第一截面扩张至第二截面，所述第一截面为圆形截面，所述第二截面为圆形截面或多边形截面；所述第一截面至所述第二截面具有至少两个过渡的曲面，以形成所述风道的壁面，所述至少两个过渡的曲面中，相邻两曲面的切平面的夹角为钝角。本发明中，由于导风圈的风道从第一截面至第二截面具有至少两个过渡的曲面，且相邻两曲面的切平面的夹角为钝角，这样，气流在经过该导风圈的风道时，气流角度改变较小，能够减小局部低速涡流损失。在相同的转速条件下，相比于现有台阶导风圈，本发明的风量和静压效率均得以提高。

Description

一种导风圈和风机

技术领域

本发明涉及风机技术领域，尤其涉及一种导风圈和风机。

背景技术

风机一般设置有导风圈，导风圈一般具有扩散段，该扩散段一般位于风机叶轮后的出口流道部分，其作用是把叶轮后出口气流的动能转化成压力能。经过出口扩散段的扩压作用，能减少动压导致的压力损失，提高风机导风圈的效率。

现有导风圈的结构如图1所示，导风圈10的扩散段11设置70°的台阶12，气流经扩散段11流出时，在台阶12处容易导致局部的低速涡流损失，这使得导风圈系统的效率降低。

可见，现有导风圈存在效率较低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种导风圈和风机，以解决现有导风圈存在效率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种导风圈，所述导风圈的吹出侧具有扩张的风道，所述风道的截面由第一截面扩张至第二截面，所述第一截面为圆形截面，所述第二截面为圆形截面或多边形截面；

所述第一截面至所述第二截面具有至少两个过渡的曲面，以形成所述风道的壁面，所述至少两个过渡的曲面中，相邻两曲面的切平面的夹角为钝角。

在一些实施例中，所述第二截面由一圆柱面切割一正方形截面而形成；

所述正方形截面的边长大于或者等于所述第一截面的直径，所述圆柱面的直径大于所述第一截面的直径，且小于所述正方形截面的对角线长度。

在一些实施例中，所述圆柱面的直径大于所述第一截面的直径，且小于或等于所述正方形截面的边长，所述第二截面为圆形截面。

在一些实施例中，所述圆柱面的直径大于所述正方形截面的边长，且小于所述正方形截面的对角线长度；

所述第二截面为八边形截面，所述八边形截面由所述正方形截面被切割后的直线边和所述圆柱面的弧形边顺次连接形成。

在一些实施例中，所述圆柱面与所述正方形截面同轴。

在一些实施例中，所述圆柱面和所述正方形截面均与所述第一截面同轴。

在一些实施例中，所述正方形截面的各边分别对应所述第一截面的一圆弧段，所述正方形截面的每条边至对应的圆弧段之间分别具有过渡的第一子曲面；

所述第一子曲面被所述圆柱面切割后形成第二子曲面，且所述圆柱面的切割面与所述第二子曲面相交形成第三子曲面；

所述第二子曲面与所述第三子曲面共同形成所述风道的壁面。

在一些实施例中，所述正方形截面的各边分别对应所述第一截面的四分之一圆弧段。

在一些实施例中，所述正方形截面的四条边所对应的四个第二子曲面中，至少一个第二子曲面具有垂直的平面部分和过渡至所述第一截面的曲面部分。

在一些实施例中，所述风道的壁面为光滑的曲面。

在一些实施例中，所述风道沿轴向的高度与所述第一截面的直径的比值大于0.01。

在一些实施例中，所述正方形截面的边长与所述第一截面的直径的比值大于1且小于10。

第二方面，本发明实施例提供了一种风机，包括叶轮和第一方面中的任一种导风圈。

本发明实施例中，由于导风圈的风道从第一截面至第二截面具有至少两个过渡的曲面，且相邻两曲面的切平面的夹角为钝角，这样，气流在经过该导风圈的风道时，气流角度改变较小，能够减小局部低速涡流损失。在相同的转速条件下，相比于现有台阶导风圈，本发明实施例的风量和静压效率均得以提高。

附图说明

图1是现有台阶导风圈的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的导风圈的结构示意图之一；

图3是本发明实施例提供的导风圈的结构示意图之二；

图4是本发明实施例提供的导风圈的结构示意图之三；

图5是本发明实施例提供的导风圈的结构示意图之四；

图6是本发明实施例的导风圈与现有台阶导风圈的性能对比图之一；

图7是本发明实施例的导风圈与现有台阶导风圈的性能对比图之二；

图8是本发明实施例的导风圈与现有台阶导风圈的性能对比图之三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3至图5所示，本发明实施例提供一种导风圈20，该导风圈20可适用于风机，例如轴流风机，导风圈20的吹出侧具有扩张的风道21，风道21的截面由第一截面211扩张至第二截面212，第一截面211为圆形截面，第二截面212为圆形截面或多边形截面，其中，图3示出了第二截面212为圆形截面的实施方式，图4和图5分别示出了第二截面212为多边形截面的两种实施方式；

第一截面211至第二截面212具有至少两个过渡的曲面，以形成风道21的壁面213，在上述过渡的曲面中，相邻两曲面的切平面的夹角为钝角。

需要说明的是，本发明实施例中所涉及的多边形截面，可以由直线边围合形成，也可以由弧形边围合形成，还可以由直线边和弧形边围合形成。

可以理解的，本发明实施例的导风圈20除了具有扩张的风道21之外，还具有与风道21邻接的装配段22，该装配段22为风机的叶轮提供装配空间，该装配段22一般设置为图2所示的圆筒形。导风圈20还可以具有底座23等其他所需要的部分，本发明实施例中，装配段22和底座23均可以与现有导风圈的结构相同，对此不做具体描述。

这里，第一截面211可以是风道21与装配段22相连接处的截面，风道21与装配段22相连接处可以视为风道21的起始部位。

本发明实施例中，由于导风圈的风道从第一截面至第二截面212具有至少两个过渡的曲面，且相邻两曲面的切平面的夹角为钝角，这样，气流在经过该导风圈的风道21时，气流角度改变较小，能够减小局部低速涡流损失。在相同的转速条件下，相比于现有台阶导风圈，本发明实施例的风量和静压效率均得以提高。

在一些实施例中，从第一截面211至第二截面212过渡的曲面包括各种光滑曲面，即风道21的壁面为光滑的曲面，但并不限于光滑曲面。风道21的壁面为光滑的曲面时，可减小气流流阻，从而可进一步提高导风圈的效率。

在一些实施例中，如图2所示，第二截面212由一圆柱面30切割一正方形截面214而形成；正方形截面214的边长大于或者等于第一截面211的直径，圆柱面30的直径大于第一截面211的直径，且小于正方形截面214的对角线长度。

该实施例中，由于正方形截面214的边长大于或者等于第一截面211的直径，因此，风道21在该正方形截面214所在部位的口径大于风道21在该第一截面211所在部位的口径，为了能够实现对正方形截面214的切割，圆柱面30的直径应大于第一截面211的直径，且小于正方形截面214的对角线长度。

为了提高风道21对叶轮出口气流的扩压作用，可适当增大风道21的扩张度，因此，该实施例中，进一步的，正方形截面214的边长大于第一截面211的直径。

在一些实施例中，如图3所示，圆柱面30的直径大于第一截面211的直径，且小于或等于正方形截面214的边长，第二截面212为圆形截面。

在一些实施例中，如图4和图5所示，圆柱面30的直径大于正方形截面214的边长，且小于正方形截面214的对角线长度；

第二截面212为八边形截面，即风道21的截面由第一截面211扩张至八边形截面，八边形截面由正方形截面214被切割后的直线边和圆柱面30的弧形边顺次连接形成。

在一些实施例中，圆柱面30与正方形截面214同轴。进一步的，圆柱面30和正方形截面214均与第一截面211同轴。

在一些实施例中，如图2所示，正方形截面214的各边分别对应第一截面211的一圆弧段，正方形截面214的每条边至对应的圆弧段之间分别具有过渡的第一子曲面2131，这样，从第一截面211至正方形截面214具有四个第一子曲面2131，每个第一子曲面2131的尺寸、形状等参数可以相同，也可以不同。采用图2中示出的圆柱面30对正方形截面214进行切割时，该圆柱面30对四个第一子曲面2131均进行切割。如图3和图4所示，四个第一子曲面2131被圆柱面30切割后形成四个第二子曲面2132，且圆柱面30的切割面与四个第二子曲面2132相交分别形成四个第三子曲面2133。这样，四个第二子曲面2132与四个第三子曲面2133共同形成如图3和图4所示的风道21的壁面。

进一步的，正方形截面214的各边分别对应第一截面211的四分之一圆弧段。这样，正方形截面214的各边分别对应相等长度的圆弧段，每个第一子曲面2131的尺寸、形状等参数均可以相同，所形成的风道21的壁面具有对称性，能够提高导风圈对气流扩压的均衡性。

在一些实施例中，如图5所示，正方形截面214的四条边所对应的四个第二子曲面2132中，至少一个第二子曲面2132具有垂直的平面部分21321和过渡至第一截面211的曲面部分21322。该实施例中，垂直的平面部分21321可以作为安装平面，可以在相对的两个第二子曲面2132上进行上述设置，以形成相对的两个安装平面。这样，风道21的出口可以根据风机的机型进行适应性地调整，以使导风圈更便于安装。

在一些实施例中，风道21沿轴向的高度与第一截面211的直径的比值大于0.01。

在一些实施例中，正方形截面214的边长与第一截面211的直径的比值大于1且小于10。

以下通过一个具体实施例，实测相同转速下，采用本发明实施例中的导风圈与采用现有台阶导风圈，风机性能曲线对比。

该实施例中，导风圈的各尺寸如下：第一截面的直径D0＝544mm，风道沿轴向的高度H＝92.2mm，正方形截面的边长W＝640mm，圆柱面的直径D＝680mm。H/D0＝0.17，W/D0＝1.18。

图6示出了转速为800rpm(Revolutions Per Minute，转每分)的情况下，本发明实施例的导风圈(图5中命名为“新结构”，下同)和现有台阶导风圈(图5中命名为“台阶结构”，下同)的性能对比。

图7示出了转速为1000rpm的情况下，本发明实施例的导风圈和现有台阶导风圈的性能对比。

图8示出了转速为1200rpm的情况下，本发明实施例的导风圈和现有台阶导风圈的性能对比。

表1示出了上述三种转速下，两种导风圈的P-Q线和流阻线的相交点(整机工况处)的风量和静压效率对比数据。其中，在转速为800rpm的情况下，本发明实施例的导风圈，风量和静压效率分别提高了4.5％和2.6％。在转速为1000rpm的情况下，风量和静压效率分别提高了2.8％和1.5％。在转速为1200rpm的情况下，风量和静压效率分别提高了2.8％和0.8％。

表1工况点的性能对比

通过上述性能对比可知，在相同的转速条件下，相比于现有台阶导风圈，本发明实施例的风量和静压效率均得以提高。

本发明实施例还涉及一种风机，该风机包括叶轮和导风圈，叶轮装配于导风圈的装配段，该装配段为圆筒形，叶轮的旋转轴与装配段的中心轴重合。该风机可以为轴流风机。其中，上述实施例提供的任一种导风圈可以作为该风机的导风圈，且能够达到相同的有益效果，为避免重复，对此不作赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种导风圈，所述导风圈的吹出侧具有扩张的风道，其特征在于，所述风道的截面由第一截面扩张至端部的第二截面，所述第一截面为圆形截面，所述第二截面为圆形截面或多边形截面；

所述第一截面至所述第二截面具有至少两个过渡的曲面，以形成所述风道的壁面，所述至少两个过渡的曲面中，相邻两曲面的切平面的夹角为钝角，

所述第二截面由一圆柱面切割一正方形截面而形成；

所述正方形截面的边长大于或者等于所述第一截面的直径，所述圆柱面的直径大于所述第一截面的直径，且小于所述正方形截面的对角线长度，

所述正方形截面的各边分别对应所述第一截面的一圆弧段，所述正方形截面的每条边至对应的圆弧段之间分别具有过渡的第一子曲面；

所述第一子曲面被所述圆柱面切割后形成第二子曲面，且所述圆柱面的切割面与所述第二子曲面相交形成第三子曲面；

所述第二子曲面与所述第三子曲面共同形成所述风道的壁面。

2.根据权利要求1所述的导风圈，其特征在于，所述圆柱面的直径大于所述第一截面的直径，且小于或等于所述正方形截面的边长，所述第二截面为圆形截面。

3.根据权利要求1所述的导风圈，其特征在于，所述圆柱面的直径大于所述正方形截面的边长，且小于所述正方形截面的对角线长度；

所述第二截面为八边形截面，所述八边形截面由所述正方形截面被切割后的直线边和所述圆柱面的弧形边顺次连接形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的导风圈，其特征在于，所述圆柱面与所述正方形截面同轴。

5.根据权利要求4所述的导风圈，其特征在于，所述圆柱面和所述正方形截面均与所述第一截面同轴。

6.根据权利要求1所述的导风圈，其特征在于，所述正方形截面的各边分别对应所述第一截面的四分之一圆弧段。

7.根据权利要求1所述的导风圈，其特征在于，所述正方形截面的四条边所对应的四个第二子曲面中，至少一个第二子曲面具有垂直的平面部分和过渡至所述第一截面的曲面部分。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的导风圈，其特征在于，所述风道的壁面为光滑的曲面。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的导风圈，其特征在于，所述风道沿轴向的高度与所述第一截面的直径的比值大于0.01。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的导风圈，其特征在于，所述正方形截面的边长与所述第一截面的直径的比值大于1且小于10。

11.一种风机，其特征在于，包括叶轮和如权利要求1至10中任一项所述的导风圈。