CN110905858B - 一种吸油烟机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸油烟机，包括风机架和设置在风机架内的风机系统，风机系统包括蜗壳和叶轮，风机架内设置有消涡降噪器，消涡降噪器为一个柱体，消涡降噪器具有位于底部的迎风壁面、位于侧面的导流壁面和位于顶部的气流分离壁面，两个迎风壁面的一端互相连接、另一端分别向互相远离的方向延伸，导流壁面从迎风壁面互相远离的一端纵向向上延伸，气流分离壁面连接在两个导流壁面的顶端之间，消涡降噪器相对竖直方向偏转并且具有倾斜角度θ，消涡降噪器的偏转方向与叶轮的旋转方向相反。与现有技术相比，本发明的优点在于：利用消涡降噪器的偏转消除明显的风机架内进气漩涡，减少漩涡存在导致的局部回流及涡动能损失，进而减小噪音。

Description

一种吸油烟机

技术领域

本发明涉及油烟净化装置，尤其是一种吸油烟机。

背景技术

吸油烟机已成为现代家庭中不可或缺的厨房家电设备之一，吸油烟机是利用流体动力学原理进行工作，通过安装在吸油烟机内部的离心式风机吸排油烟，并使用滤网过滤部分油脂颗粒。离心式风机包括蜗壳、安装在蜗壳中叶轮及带动叶轮转动的电机。当叶轮旋转时，在风机中心产生负压吸力，将吸油烟机下方的油烟吸入风机，经过风机加速后被蜗壳收集、引导排出室外。

多翼离心风机本身进气方式不像轴流风机一样均匀进气，特别是安装在风机架箱体内后，进气区域存在较明显的漩涡，宏观上讲，涡流是紊流的一种现实体现，气流的理想状态为层流，层流干扰低，气体流动损失低，出现紊流导致气流相互干扰加大，气体分离需要的能量变大，导致能量的浪费，体现在指标上为功率变大，同时噪音也随之加大。参见图9，展示出现了进气明显呈现不均匀的状态，明显一大一小的两个涡流，涡流阻碍了气流顺畅进入风机，造成风机能力损失，使得噪音增大，浪费了能量。再参见图10，为深入分析的切面图，风机上方同一位置不同高度的漩涡分布情况。吸油烟机集流器到叶轮前端圈之间存在明显的截面突变和导流面缺失，进风口圈处出现一大一小两个明显的“台风眼”，若是任由漩涡气体直接进入，会导致损失增大，噪音增加。目前降噪技术中没有针对如图所示消除伴生涡流而降噪的技术。

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存在的不足，提供一种吸油烟机，减少漩涡存在导致的局部回流及涡动能损失，同时进一步降低噪音。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，包括风机架和设置在风机架内的风机系统，所述风机系统包括蜗壳和叶轮，其特征在于：所述风机架内设置有消涡降噪器，所述消涡降噪器为一个柱体，所述消涡降噪器具有位于底部的迎风壁面、位于侧面的导流壁面和位于顶部的气流分离壁面，两个迎风壁面的一端互相连接、另一端分别向互相远离的方向延伸，所述导流壁面从迎风壁面互相远离的一端纵向向上延伸，所述气流分离壁面连接在两个导流壁面的顶端之间，所述消涡降噪器相对竖直方向偏转并且具有倾斜角度θ，所述消涡降噪器的偏转方向与叶轮的旋转方向相反。

为避免消涡降噪器的倾斜角度过大或者过小影响到降噪能力的体现，所述蜗壳上设置的进风口圈中心到消涡降噪器的气流分离壁面的顶端之间的距离为L1，所述消涡降噪器的高度为L2，上述参数满足以下关系：

m作为调节参数，为正值常数。

为使得流场更为均匀，所述消涡降噪器具有至少两个、并且在左右方向上均匀间隔布置。

为使得消涡降噪器的厚度适宜，确保较好的降噪效果，所述风机架下方设置有集烟罩，所述集烟罩上开设有进风口，所述消涡降噪器设置在进风口上方，所述消涡降噪器的有效进风面积为S0，并且满足如下关系：

HL-(1+β·sinθ)ntH≥S0

n为消涡降噪器的数量，t为消涡降噪器厚度，且L/2≥t≥1，H为进风口的深度，L为进风口的宽度，β为调节系数，0.8≥β≥0.05。

为更进一步地进行降噪，所述消涡降噪器内部中空，所述迎风壁面上开设有微孔。

优选的，所述微孔的孔径为φ，并且满足：5d≥φ≥0.5d，d为消涡降噪器的壁面厚度，相邻的微孔之间的间距为D，并且满足10d≥D≥d。

为能针对多种频率的噪声进行降噪，任意相邻三个微孔的孔深呈等差数列递进增加，当递进至设定值时再等差数列递减、直至减到迎风壁面的厚度，循环往复构成微孔阵列。

优选的，两个迎风壁面的一端互相连接、另一端分别向互相远离的方向逐渐向上延伸，从而构成三角面，所述导流壁面为平面，所述气流分离壁面连接在两个导流壁面的顶端之间、呈向上凸起的圆弧形；或者左侧的迎风壁面、导流壁面、气流分离壁面构成圆弧状，右侧的迎风壁面、导流壁面、气流分离壁面构成圆弧状，从而构成水滴形的消涡降噪器；或者迎风壁面为渐变的抛物线型，所述迎风壁面靠近中间处的抛物线开度大于远离另一迎风壁面处的抛物线开度。

为将风机系统的油脂向下导流，所述蜗壳的底部设置有漏油嘴，所述消涡降噪器为空心结构，所述的漏油嘴与消涡降噪器内部连接。

为将风机系统的油脂向下导流，同时进一步起到降噪的作用，所述蜗壳的底部设置有漏油嘴，所述漏油嘴和消涡降噪器之间通过降噪管相连，所述降噪管上开有降噪孔，所述降噪管延伸至风机架的后侧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用消涡降噪器的偏转消除明显的风机架内进气漩涡，减少漩涡存在导致的局部回流及涡动能损失，进而减小噪音；通过迎风壁面减少迎风面冲击损失，又利用导流壁面起到梳理气流的效果，气流分离壁面使气流平滑分离，避免产生涡流；在消涡降噪器的迎风壁面开孔，可以进一步实现降噪的目的，进一步降低损失，减少噪音；通过将微孔设计成等差深度，可以进一步实现降噪的目的，减少噪音。

附图说明

图1为本发明的吸油烟机的示意图；

图2为本发明的吸油烟机第一个实施例的剖视图(隐藏油杯)；

图3为本发明的吸油烟机第一个实施例的消涡降噪器的示意图；

图4为本发明的吸油烟机第一个实施例的消涡降噪器的剖视图；

图5为本发明的吸油烟机第一个实施例采用单个消涡降噪器的流场切片图；

图6为本发明的吸油烟机第一个实施例采用至少两个消涡降噪器的流场切片图；

图7为本发明的吸油烟机第二个实施例的剖视图；

图8为本发明的吸油烟机第三个实施例的剖视图；

图9为现有技术的吸油烟机的风机的流场切片图；

图10为图9的具体三个位置的流场切片图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例一

参见图1～图3，一种吸油烟机，包括集烟罩1、设置在集烟罩1上方的风机架2、以及设置在风机架2内的风机系统3。风机系统3包括蜗壳31和设置在蜗壳31内的叶轮32。

风机架2内设置有消涡降噪器4，该消涡降噪器4设置在风机系统3的下方。集烟罩1上开设有进风口11，消涡降噪器4位于进风口11的上方。

消涡降噪器4一个柱体，具有位于底部的迎风壁面41、位于侧面的导流壁面42和位于顶部的气流分离壁面43。迎风壁面41具有两个，两个迎风壁面41的一端互相连接、另一端分别向互相远离的方向逐渐向上延伸。迎风壁面41由前向后逐渐向下倾斜，即消涡降噪器4的高度由前向后逐渐增大。导流壁面42具有两个，分别从每个迎风壁面41的端部(互相远离的端部)向上延伸，气流分离壁面43连接在两个导流壁面42的顶端之间，呈向上凸起的弧形。消涡降噪器4为对称结构。下文所述的消涡降噪器4的倾斜角度，即对称轴线的倾斜角度。

通过设置消涡降噪器4，布置在集烟罩1的进风口11处的滤网12上方，避免二次进气漩涡的产生，减少漩涡存在导致的局部回流及转化为热能的动能损失，进而减小噪音。两个迎风壁面41构成的三角形，既减少了迎风面冲击损失，又利用三角面及其后侧导流壁面42起到梳理气流的效果，上端的半圆形的气流分离壁面43使气流平滑分离，避免产生涡流。

消涡降噪器4的倾斜角度是消涡降噪器4性能影响因素之一。其倾斜角度过大或者过小会影响到降噪能力的体现，同工况下倾斜角度加大，气流流场改变消涡能力变差，同时还会导致有效进风面积变小，影响到消涡降噪器4的噪音。当倾斜角度过小时，其消涡能力将不存在，降噪效果大幅减弱。消涡降噪器4的偏转方向与风机系统3的叶轮旋转方向相反，当叶轮顺时针旋转时，消涡降噪器4逆时针旋转；当叶轮逆时针旋转时，消涡降噪器4顺时针旋转。

消涡降噪器4的倾斜角度，即消涡降噪器4的对称轴线与竖直方向之间的夹角θ。影响消涡降噪器4角度的影响因素有：风机系统3的蜗壳31进风口圈中心(叶轮32中心)到消涡降噪器4的气流分离壁面43的顶端之间的距离为L1，消涡降噪器4的高度为L2，消涡降噪器4的偏转角度与L1、L2之间的关系式为：

m作为调节参数，为正值常数。θ角大小与L1为正相关，与L2为负相关。假定叶轮32的旋转方向为正值，向该方向旋转为正值，优选的，0≥θ≥-45°，更为优选的，θ＝22°；

推荐的操作方式为，通过关系式确定偏转角度，如果使用一个消涡降噪器4，当风机系统3顺时针旋转时，则消涡降噪器4距离风机架2的右侧板21和左侧板22的分配比例优选的为1≥k≥1/5，更为优选的k＝0.32，即距离右侧板21距离为109mm，反之则为左侧板22/右侧板21的比例1≥k≥1/5。在此处，为消涡降噪器4的两个迎风壁面41的连接处与风机架2之间的距离，即消涡降噪器4的最低处与风机架2之间的距离。这是因为基于流场流动规律，当没有消涡降噪器4时，在大气压力和风机系统形成的负压作用下经过油网进入风机系统3，以风机系统顺时针旋转的方案为例，位于右侧的空气会在惯性作用下竖直向上，因为离心风机形成的涡心靠右，从右侧下方上来的大量空气会直接冲撞到涡心外沿，与周边气流形成了次生涡流，使得功率变大，噪音也随之增大。消涡降噪器4的位置选择应该位于次生涡流下方，其倾斜一定的角度，可以使得从消涡降噪器4右侧进入风道的空气有一定的导向，使得原本自下而上正面冲撞涡心外沿形成次生涡流的空气逆时针偏向，沿着大涡流的方向进入风机系统3。

当使用至少两个消涡降噪4时，推荐在左右方向上间隔均布。单个消涡降噪器4具有消涡效果，至少两个消涡降噪器4均布，有更好的消涡作用。通过图5和图6的流场切片对比图，可以看出，当使用至少两个消涡降噪器时，本实施例中，为四个，流场曲线曲率变化值更小，说明流场内部更加稳定。这是因为当布置一个消涡降噪器4时，消涡降噪器4可以使次生涡流从有变为无，但是在大涡心旁边依然有消除次生蜗产生的紊乱气流，影响了涡心外围的气流方向，使得原次生涡处的曲线曲率变化较大。当布置多个消涡器时，位于右侧进风通道的气流片更加薄，消涡降噪器4偏转的影响更明显，自下而上冲撞涡心外流的气流更少，涡心外流干扰小了，其曲线曲率更加顺畅，可以认为此时紊流变为层流。

消涡降噪器4的厚度是影响因素之一，在本实施例中，厚度为左右方向上的尺寸，左右方向上最大距离为消涡降噪器4的厚度。消涡降噪器4的厚度不宜太厚或太薄，厚度太厚会导致分离气流时产生次生涡流进而增大此生噪音，使降噪效果削弱或消失；厚度太小导致整流效果被削弱，降噪效果不明显；最终的有效进风面积(迎风壁面41与油烟气流相对的面积)应该在一定范围内(S0≥30000)其厚度表达式如下：

HL-(1+β·sinθ)ntH≥S0

其中，n为消涡降噪器4数量，且15≥n≥1，本实施例中选择n为4；

t为消涡降噪器4厚度，且L/2≥t≥1(mm)，本实施例中为两个导流壁面42之间的间距，选择t值为20mm；

H为进风口11的深度(前后方向的尺寸)，L为进风口11的宽度(左右方向上尺寸)；

β为调节系数，0.8≥β≥0.05，本实施例中选择β值为0.25；

S0为有效进风面积，且HL≥S0≥30000(mm²)，本实施例中选择S0为45000mm²。

由上可知，消涡降噪器4的厚度，与进风口11的尺寸有关，与消涡降噪器4的偏转角度有关，与消涡降噪器4的数量有关。

消涡降噪4可以为实心结构，实心结构具备消除涡流能力。为了进一步提升降噪效果，消涡降噪器4设计成为微孔共振腔。消涡降噪器4内部中空，在迎风壁面41上冲微孔411，微孔411的尺寸5d≥φ≥0.5d(d为消涡降噪器4的壁面厚度)，本实施例中选择φ＝d，相邻的微孔411之间的间距D满足10d≥D≥d，本实施例中选择D＝5d。微孔411中的空气柱类似一个活塞，具有一定的声质量，消涡降噪器4内部的空腔类似一个弹簧，具有一定的声顺，空气柱震动时，壁面的摩擦阻尼产生一定的声阻，当声波入射到共振腔口时，因声阻抗的突然变化，一部分声能将反射回声源，同时在声波作用下，微孔411中的空气柱产生振动，振动时的摩擦阻尼又使一部分声能转换为热能而耗散掉，这样达到了消声的目的。

消涡降噪器4的共振吸收频率为：

其中，

在上述公式中，c为声速；V-消涡降噪器4内部形成的共振腔的体积；t为微孔411的深度；d-微孔411直径；n-微孔411数量。

为了更进一步的优化共振腔的降噪能力，参见图4，任意相邻三个微孔411的孔深t’呈等差数列递进增加，当递进至设定值时再等差数列递减，直至到迎风壁面41的厚度，循环往复构成微孔411阵列。这种结构的优点在于，可以使共振腔的共振频率从一个单一的频率扩大到一定的范围频率，实现宽频带消声，有效的降低噪音。根据以上公式可知，迎风壁面41越厚，其作用的噪音频率段越小，反之亦然。

为了在此基础上更进一步的提升消涡降噪器4的降噪性能，可以在消涡降噪器4内部的空腔结构中放置吸音棉，可以更有效的扩大降噪频率范围，有效提升降噪效果。

实施例二

参见图7，在本实施例中，与上述实施例一的区别在于，为了进一步降低噪音并解决导油问题，赋予消涡降噪器4导油、降低漏油嘴噪音的功能。为此，将消涡降噪器4做成空心结构，风机系统3的蜗壳31底部的漏油嘴311下方与消涡降噪器4连接，在消涡降噪器4下方靠近风机架2的后板23的位置开口，使油在开口导流到风机架2的后板上，此时空心的消涡降噪器4即同时成为一个导油槽，这样做能够避免漏油嘴311内的油在上下气流的冲撞下改变下降路线，造成油滴滴穿油网的情况，同时空心的消涡降噪器4因内部空心，漏油嘴311喷出的高速气体进入空腔内，避免了之前出现的对向气流冲撞产生的噪音和损失，同时消涡降噪器4内的大空腔形成扩张式消声器，消除了高速气流噪音。

实施例三

在本实施例中，与上述实施例二的区别在于，漏油嘴311和消涡降噪器4之间通过降噪管312相连，降噪管312上开有降噪孔，降噪孔直径为5≥φ≥0.5，更为优选的φ＝1.5，消涡降噪器4为密封状态，仅通过降噪管312壁面上的降噪孔与外界相通，降噪管312一直延伸到风机架2的后板23上，漏油嘴311喷出的高速气体和油脂进入降噪管312，油脂沿着降噪管312导流到风机架2的后板23上，这样做能够避免漏油嘴311内的油在上下气流的冲撞下改变下降路线，造成油滴滴穿油网的情况，蜗壳31产生的高速气流也沿着降噪管312逐渐减速并排除，避免了之前出现的对向气流冲撞产生的噪音和损失，同时高速气流产生的噪音通过降噪管312壁面上的降噪孔进入封闭的消涡降噪器4内部，逐渐震荡、消除，有效的降低漏油嘴产生的噪音。

实施例四

在本实施例中，与上述实施例一的区别在于，实施例一中的两个迎风壁面41构成三角形，导流壁面42为两个平行平面，气流分离壁面43为半圆形，其风阻系数为0.5。为了进一步提升消涡降噪器4的风阻系数，将原消涡降噪器4升级为流线型截面，其风阻系数可以降为0.04，大幅度降低运行过程中的风阻。

风阻关系式如下：

Fd是风阻，Cd是风阻系数，ρ是流体密度，μ是相对速度，A是迎风面积。基于此，使消涡降噪器4的纵向截面呈现为流线型，使消涡降噪器4既有良好的导流效果，导流能力提升可以在同风量下有效降低风机功率，更加节能，在一定程度上实现降噪，又具有消除涡流降低噪音的效果。

在消涡降噪器4的纵向剖面上，左侧的迎风壁面41、导流壁面42、气流分离壁面43构成圆弧状，右侧的迎风壁面41、导流壁面42、气流分离壁面43构成圆弧状，从而构成流线型的消涡降噪器4，呈拉长的“水滴”状：

两侧的圆弧曲率不同，两条曲线的差异作用是导向气流向左(右)偏转，达成消除次生涡流的目的。此时，通过两侧圆弧两点之间的连线与竖直方向的夹角为消涡降噪器4的倾斜角度。

实施例五

在本实施例中，与实施例一的区别在于，实施例一中的两个迎风壁面41构成三角形，导流壁面42为两个平行平面，气流分离壁面43为半圆形，其风阻系数为0.5。为了进一步提升消涡降噪器4的风阻系数，将原消涡降噪器4的迎风壁面41改为渐变的抛物线型，在蜗壳31正下方区域，由于蜗壳31的遮挡，风速会稍微低一点，因此此处的抛物线开度大一点，在靠近两边的地方风速较快，抛物线开度小一点。这种设计有助于更好的导流，同时因为消涡降噪器4偏转角度原因，抛物线尖端会向偏转的反方向移动，使得气流能够更多的导向左侧。

Claims (9)

1.一种吸油烟机，包括风机架(2)和设置在风机架(2)内的风机系统(3)，所述风机系统(3)包括蜗壳(31)和叶轮(32)，其特征在于：所述风机架(2)内设置有消涡降噪器(4)，所述消涡降噪器(4)为一个柱体，所述消涡降噪器(4)具有位于底部的迎风壁面(41)、位于侧面的导流壁面(42)和位于顶部的气流分离壁面(43)，两个迎风壁面(41)的一端互相连接、另一端分别向互相远离的方向延伸，所述导流壁面(42)从迎风壁面(41)互相远离的一端纵向向上延伸，所述气流分离壁面(43)连接在两个导流壁面(42)的顶端之间，所述消涡降噪器(4)相对竖直方向偏转并且具有倾斜角度θ，所述消涡降噪器(4)的偏转方向与叶轮(32)的旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的吸油烟机，其特征在于：所述蜗壳(31)上设置的进风口圈中心到消涡降噪器(4)的气流分离壁面(43)的顶端之间的距离为L1，所述消涡降噪器(4)的高度为L2，上述参数满足以下关系：

m作为调节参数，为正值常数。

3.根据权利要求1所述的吸油烟机，其特征在于：所述消涡降噪器(4)具有至少两个、并且在左右方向上均匀间隔布置。

4.根据权利要求1所述的吸油烟机，其特征在于：所述风机架(2)下方设置有集烟罩(1)，所述集烟罩(1)上开设有进风口(11)，所述消涡降噪器(4)设置在进风口(11)上方，所述消涡降噪器(4)的有效进风面积为S0，并且满足如下关系：

HL-(1+β·sinθ)ntH≥S0

n为消涡降噪器(4)的数量，t为消涡降噪器(4)厚度，且L/2≥t≥1，H为进风口(11)的深度，L为进风口(11)的宽度，β为调节系数，0.8≥β≥0.05。

5.根据权利要求1所述的吸油烟机，其特征在于：所述消涡降噪器(4)内部中空，所述迎风壁面(41)上开设有微孔(411)。

6.根据权利要求5所述的吸油烟机，其特征在于：所述微孔(411)的孔径为φ，并且满足：5d≥φ≥0.5d，d为消涡降噪器(4)的壁面厚度，相邻的微孔(411)之间的间距为D，并且满足10d≥D≥d。

7.根据权利要求1所述的吸油烟机，其特征在于：两个迎风壁面(41)的一端互相连接、另一端分别向互相远离的方向逐渐向上延伸，从而构成三角面，所述导流壁面(42)为平面，所述气流分离壁面(43)连接在两个导流壁面(42)的顶端之间、呈向上凸起的圆弧形；或者左侧的迎风壁面(41)、导流壁面(42)、气流分离壁面(43)构成圆弧状，右侧的迎风壁面(41)、导流壁面(42)、气流分离壁面(43)构成圆弧状，从而构成水滴形的消涡降噪器(4)；或者迎风壁面(41)为渐变的抛物线型，所述迎风壁面(41)靠近中间处的抛物线开度大于远离另一迎风壁面(41)处的抛物线开度。

8.根据权利要求1所述的吸油烟机，其特征在于：所述蜗壳(31)的底部设置有漏油嘴(311)，所述消涡降噪器(4)为空心结构，所述的漏油嘴(311)与消涡降噪器(4)内部连接。

9.根据权利要求1所述的吸油烟机，其特征在于：所述蜗壳(31)的底部设置有漏油嘴(311)，所述漏油嘴(311)和消涡降噪器(4)之间通过降噪管(312)相连，所述降噪管(312)上开有降噪孔，所述降噪管(312)延伸至风机架(2)的后侧。

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