CN111023219B - 一种旋转式油烟净化装置及应用有该净化装置的吸油烟机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转式油烟净化装置,包括滤网,其特征在于:所述滤网的表面为绕中心轴旋转形成的曲面,所述滤网的周边构成滤网的底部,所述滤网的中心构成滤网的顶部,所述滤网底部和滤网的顶部在中心轴上间隔、使得滤网具有沿着中心轴方向上的高度,所述滤网曲面的特征曲线为以滤网底部中心点作为坐标原点、以二次贝塞尔函数拟合出的曲线。还公开了一种应用有该旋转式油烟净化装置的吸油烟机。通过Bezier函数合理拟合网面曲线,一方面减少网盘带来的流动阻力,同时较深的凸出结构对风机前方的气流进行整流,改善入口前方气流不均匀的情况,另一方面充分利用旋转网的离心分离和碰撞分离作用来提升过滤性能。

Description

一种旋转式油烟净化装置及应用有该净化装置的吸油烟机
技术领域
本发明涉及油烟净化装置,尤其是一种旋转式油烟净化装置,以及应用有该净化装置的吸油烟机。
背景技术
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。
吸油烟机内的风道,尤其风机系统的干净程度会影响吸油烟机的风量、噪音等性能,影响室外环境。虽然目前已有各种自清洁吸油烟机,但是都是先脏后洗,治标不治本,而通过动态油网屏蔽拦截油污从源头上解决了这些问题。
目前,已有许多专利公开了动态分离技术。从油烟分离和流动阻力来讲,传统的动态油网多为平面型,过滤面积有限,且流动速度会因流通面积的减少而加快,导致噪音提高,过滤效果减弱。本申请人对此作了改进,如申请号为201710495205.5的中国专利公开的一种具有过滤功能的风机,包括有过滤筒,过滤筒包括底板及凸起于底板的环形周面,环形周面上具有过滤网孔。采用这种立体结构的过滤筒可以增大其表面积,在油烟经过油烟分离网时,过滤筒旋转的线速度较高,油滴被过滤筒表面碰撞拦截的机率大增,提高了油烟分离的效果。但是这种过滤筒,未考虑气流流动,过滤网面附近会形成漩涡和流动分离,从而影响吸油烟效果。
此外,目前设置在叶轮前端的动态油网,其中一种设置方式为,通过加长驱动叶轮的电机轴再配合锁紧螺母固定,如申请号为201721269225.2的中国专利公开的一种净化油烟的净芯网,这种轴加长且连接位置置于中央的结构,对动平衡不利;或者,如申请号201420732722.1的中国专利公开的一种旋动离心油烟分离装置,采用网盘上的卡爪固定于叶轮端面上,这种设置方式连接牢靠性不足。
另外,大部分动态网盘需要通过电腐蚀或者焊接工艺加工而成,电腐蚀成本高,对环境不利,焊接则稳定性较差,存在焊点或焊缝。
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不足,提供一种旋转式油烟净化装置,能改善入口前方气流不均匀的情况,提升过滤性能。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述旋转式油烟净化装置的吸油烟机。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种旋转式油烟净化装置,包括滤网,其特征在于:所述滤网的表面为绕中心轴旋转形成的曲面,所述滤网的周边构成滤网的底部,所述滤网的中心构成滤网的顶部,所述滤网底部和滤网的顶部在中心轴上间隔、使得滤网具有沿着中心轴方向上的高度,所述滤网曲面的特征曲线为以滤网底部中心点作为坐标原点、以二次贝塞尔函数拟合出的曲线。
为避免影响动平衡,降低成本,在中心轴方向上,滤网靠近曲线顶点xH处切割成平面,x∈(0,0.2),H为曲线高度,切割后的平面与原曲面交接处圆滑过渡。
为便于装卸时操作油烟净化装置,所述滤网中心处开设有通孔,所述通孔的中间设置有中圈,所述中圈的外周和通孔的周边之间设置有至少两个连杆。
为便于加工方便,提高稳定性和轴对称性,所述滤网由一穿孔网板通过拉伸成型制成。
为兼顾气流阻力和过滤效果,所述滤网上开设有网孔,所述滤网沿中心轴方向分布有至少两排的网孔,滤网同一高度上沿周向布置的一排网孔面积一致,滤网底部网孔面积为S,其余网孔面积S’:
其中,ai为各排网孔面积的修正系数,ai∈(0,1),h为该网孔的高度,H为滤网的特征曲线顶点的高度,r为该网孔的半径,R为滤网的半径。
为便于滤网的连接固定,所述滤网的底部外周设置有环状的底盘。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:一种应用有如上所述的旋转式油烟净化装置的吸油烟机,包括风机系统,所述风机系统包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮,其特征在于:所述底盘与叶轮连接固定。
为便于对进入蜗壳空间的气流提前进行整流和引流,所述滤网向叶轮外的方向突出,并突出于蜗壳外部。
为进一步提高动平衡性能,所述叶轮包括前圈,所述底盘通过卡扣扣紧于叶轮的前圈上,所述卡扣为环扣、并且与叶轮的前圈固定,所述卡扣具有至少两个、沿着前圈的周向间隔布置,所述卡扣包括限位部和颈部,所述限位部的尺寸大于颈部,所述底盘上开设有与卡扣数量相等的卡槽,所述卡槽在轴向上贯穿底盘,所述卡槽包括互相连通的第一槽和第二槽,所述第一槽的尺寸大于卡扣的限位部,所述第二槽的尺寸小于卡扣的限位部,所述第二槽和第一槽的相对位置与叶轮的旋转方向一致。
为确保叶轮前侧的进风面积,所述底盘上开设有通风孔。
与现有技术相比,本发明的优点在于:通过Bezier函数合理拟合网面曲线,一方面减少网盘带来的流动阻力,同时较深的凸出结构对风机前方的气流进行整流,改善入口前方气流不均匀的情况,另一方面充分利用旋转网的离心分离和碰撞分离作用来提升过滤性能;过滤网通过一体拉伸形成,加工方便,稳定性高,轴对称性好;通过卡扣固定于叶轮端面上,提高动平衡性能,同时安装和拆卸简单。
附图说明
图1为本发明的吸油烟机第一个实施例的示意图;
图2为本发明的吸油烟机第一个实施例的剖视图;
图3为本发明的吸油烟机第一个实施例的叶轮和旋转式油烟净化装置的装配示意图;
图4为本发明的吸油烟机第一个实施例的叶轮和旋转式油烟净化装置的分解结构示意图;
图5为本发明的吸油烟机第一个实施例的旋转式油烟净化装置的卡扣和螺钉的示意图;
图6为本发明的吸油烟机第一个实施例的旋转式油烟净化装置的底盘的示意图;
图7为本发明的吸油烟机第一个实施例的旋转式油烟净化装置的剖视图;
图8为本发明的吸油烟机第二个实施例的旋转式油烟净化装置的示意图。
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,包括壳体1、设置在壳体1内的风机系统2、以及设置在风机系统2上的旋转式油烟净化装置3。在本实施例中,显示的为侧吸式吸油烟机,可替代的,风机系统2和旋转式油烟净化装置3也可以用于顶吸式或其他形式的吸油烟机。
风机系统2包括蜗壳21、设置在蜗壳21内的叶轮22以及用于驱动叶轮22的电机23,蜗壳21上形成有进风口24,旋转式油烟净化装置3设置在叶轮22靠近进风口24的一端。蜗壳21包括前盖板211、后盖板212和设置在前盖板211和后盖板212之间的环壁213,上述的进风口24形成在前盖板211上。叶轮22包括前圈221、后圈222、设置在前圈221和后圈222之间的叶片223,旋转式油烟净化装置3与叶轮22的前圈221连接固定,从而当电机23驱动叶轮22旋转时,旋转式油烟净化装置3能随叶轮22同步旋转。
参见图4~图7,旋转式油烟净化装置3包括滤网31和底盘32,底盘32呈环状、设置在滤网31的周边,底盘32通过卡扣33扣紧于叶轮22上。如本实施例中,卡扣33为环扣,通过螺钉34或焊接等方式设置在叶轮22的前圈221上。卡扣33具有至少两个,沿着前圈221的周向间隔布置,当卡扣33大于等于三个时,在前圈221的周向上均匀间隔布置。卡扣33包括限位部331和颈部332,限位部331的尺寸大于颈部332,前圈221上开设有安装孔224,颈部332穿设在安装孔224内,而限位部331则位于前圈221的前侧。螺钉34从卡扣33穿过而穿入到叶轮22内部,并且与前圈221螺纹连接(可在安装孔224的周边设置向叶轮22弯折的翻边,翻边内周设置内螺纹)而拧紧。颈部332的轴向高度等于前圈221的厚度。
底盘32呈环状,底盘32上开设有与卡扣33数量相等的卡槽35,卡槽35在轴向(旋转式油烟净化装置3和叶轮22同轴)上贯穿底盘32,卡槽35包括互相连通的第一槽351和第二槽352,第一槽351的尺寸略大于卡扣33的限位部331,而第二槽352的尺寸小于卡扣33的限位部331。由此,当需要安装旋转式油烟净化装置3时,首先将卡扣33与叶轮22连接,然后将底盘32(连同滤网31)对准叶轮22,将底盘32向叶轮22靠近,使得卡扣33的限位部331穿过卡槽35的第一槽351,然后旋转底盘32,则卡扣33转入到第二槽352,由于限位部331的尺寸大于第二槽352,则底盘32不会从轴向脱离叶轮22。本实施例中,叶轮22顺时针旋转,第二槽352位于第一槽351的顺时针方向。安装时,底盘32也为顺时针旋转将旋转式油烟净化装置3与叶轮22卡紧。由于安装旋向和叶轮22的旋转方向相同,因此底盘32不会脱落。这种周边固定的方式,相对于现有的中心固定的方式,运行过程中动平衡更加,晃动量更小。
底盘32的径向内侧形成有轴向向叶轮22内部延伸的翻边321,滤网31的周边与翻边321配合并进行焊接固定。底盘32上、位于卡槽35之间的位置,开设有通风孔322,通风孔322可采用任意形状,通过开设通风孔322,可避免影响叶轮22前侧的进风面积。
叶轮22的前圈221的外径为D1、内径为D2,底盘32的外径为D3、内径为D4,D3的取值范围为D1~D2,(D3-D4)/2的取值范围为5~15mm。
滤网31由一穿孔网板通过拉伸成型制成,加工方便,稳定性高。滤网31中心处开设有通孔311,通孔311的中间设置有中圈312,优选的,通孔311为圆形、中圈312呈中空的圆形,并且通孔311和中圈312同心设置。中圈312的外周和通孔311的周边之间设置有至少两个连杆313,连杆313可沿着中圈312或通孔311的径向延伸。由此当需要安装旋转式油烟净化装置3时,可抓取在连杆313和中圈312处,对其进行旋转操作。可替代的,也可以在滤网31的中心处设置其他操作结构,如旋转螺帽等,以方便操作,螺帽形式不限,可通过压型形成,也可额外安装螺帽件。
滤网31的表面为一绕中心轴X旋转形成的曲面,中心轴X同时也为底盘32的轴线。滤网31的厚度均匀一致,因此,滤网31由远离叶轮22的表面到靠近叶轮22的表面均为绕中心轴X旋转形成的曲面。滤网31的最大直径处约为D4,即为底盘32的内径。滤网31向叶轮22外的方向突出,并突出于蜗壳21外部,进入蜗壳21外的流道空间,对流道外进入蜗壳21空间的气流要进行整流和引流。
滤网31的周边为滤网31的底部,滤网31的中心为滤网31的顶部。滤网31的底部和滤网31的顶部在中心轴X上间隔,从而使得滤网31具有沿着中心轴X方向上的高度,这一高度为滤网31的底部和滤网31的顶部之间的距离。滤网31沿着中心轴X方向上的理论高度其中d为叶轮22的前圈221到蜗壳21前侧(前盖板211)的距离,Q为风机2设计最大流量,单位为m3/min,k1、k2、λ为常数,并且k1∈(0,3),k2∈(0,5),λ>0.1。同时考虑到加工工艺性,滤网31的实际高度H不大于理想高度H’和工艺高度H”=mD4两者中的较小值,其中m为该拉伸件(穿孔网板)最大拉伸相对高度系数。
滤网31曲面的特征曲线以滤网31底部中心点作为坐标原点O,点A和点B为特征曲线的起始点和终止点,点C为曲线顶点,即滤网31的最高点,因此PC坐标位置为(0,H),点D为特征曲线参考点,点X为曲线上的任意一点,通过特征点以二次贝塞尔(Bezier)函数拟合出整条曲线,坐标方程满足:PD=(γ+1)PC,其中t和γ∈(0,1)。如果曲率过大,导致滤网31较高,则可在顶部切成平面。
具体的,在中心轴X方向上,距曲线顶点xH处,x∈(0,0.2),优选0.1H,H为曲线顶点的高度,经过曲线上该点的切线与中心轴X的角度α小于45度时,曲线曲率较大,使得整体滤网31高度增大,但越靠顶部,过滤面积急剧减少,即相同的旋转角速度下,线速度大幅度较小,此部分滤网31高度的增加对过滤效果的提升不明显,反而使得加工成本增大、动平衡变差,综合考虑因此有必要对顶部进行修正,距顶部0~0.2H距离处进行切割操作,与原曲面交接处圆滑过渡。参见图7中的虚线所示,即为切割后的特征曲线。
一方面,滤网31的高度与滤网31的直径(也即叶轮22直径)相关,直径越大的话,工艺上能拉伸的高度就越高;另一方面与壳体1外尺寸有关,壳体1前侧的面板和风机系统2之间的空间预留的越多,需要的高度也就越高。优选的,H的取值范围为20~100mm。
通过滤网31的曲面控制,油烟在不同高度上的网孔所在面呈现近似垂直入射,避免小角度入射导致气流在网面附近停滞形成大量漩涡,另外因为附壁效应,贝塞尔曲线形成的网面,比较圆滑,对网面附近边界层气流具有更小的气流阻力,突出的结构可以对叶轮22前方的气流进行破涡整流。相比于直线型立体网面,曲面结构在不同高度方向可以有更大的网面直径,相应的旋转线速度更高,油烟离心分离作用更强,油烟与旋转面的碰撞机会也更多。
滤网31包括至少两个网孔314,网孔314可以为正六边形、棱形、三角形、平行四边形,腰型孔等,且不限于此,孔型结构具有破涡整流作用。在本实施例中,网孔314为正六边形,整体构成蜂窝型的网孔。
实施例二
参见图8,网孔314的大小可以在高度(中心轴X)的方向上进行变化,高度方向上相邻网孔314的面积比例控制在(0.5,1)之间。如考虑兼顾气流阻力和过滤效果,由于网孔314尺寸的大小会对流体阻力产生影响,孔小流体通过阻力大,孔大则相反,气流流速快,孔小虽然提高过滤效果,但将产生较大的阻力,因此需要在流速快的地方增大孔径减少流动阻力,流速慢的地方减少孔径提高过滤效果。
从流速分布看,在中心轴X方向上,越靠近叶轮22侧(滤网31底部),流速越快,径向方向上,在同一高度下,越靠近中间,流速越快。因此靠近叶轮22处的网孔314孔径较大,气流阻力小,远离叶轮22处的网孔314孔径较小,提升过滤效果。整体穿孔率不低于50%,单孔面积在20~200mm2
滤网31形状与网孔314尺寸变化有关联。滤网31沿中心轴X方向分布至少有两排的网孔314,一周为一排,一排(高度相同的一排)上的网孔314面积一致,网孔314尺寸与曲面上各排网孔形心所在的轴线方向的相对高度(离滤网31底部的距离)h/H和径向方向上的相对半径r/R(离中心轴线的距离)相关。底部最大网孔314面积为S,其余某一排的网孔314面积S’:
其中,ai为各排网孔314面积的修正系数,ai∈(0,1)。

Claims (10)

1.一种旋转式油烟净化装置,包括滤网(31),其特征在于:所述滤网(31)的表面为绕中心轴X旋转形成的曲面,所述滤网(31)的周边构成滤网(31)的底部,所述滤网(31)的中心构成滤网(31)的顶部,所述滤网(31)的底部和滤网(31)的顶部在中心轴(X)上间隔、使得滤网(31)具有沿着中心轴(X)方向上的高度,所述滤网(31)曲面的特征曲线为以滤网(31)底部中心点作为坐标原点(O)、以二次贝塞尔函数拟合出的曲线。
2.根据权利要求1所述的旋转式油烟净化装置,其特征在于:在中心轴(X)方向上,滤网(31)靠近曲线顶点xH处切割成平面,x∈(0,0.2),H为曲线高度,切割后的平面与原曲面交接处圆滑过渡。
3.根据权利要求2所述的旋转式油烟净化装置,其特征在于:所述滤网(31)中心处开设有通孔(311),所述通孔(311)的中间设置有中圈(312),所述中圈(312)的外周和通孔(311)的周边之间设置有至少两个连杆(313)。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的旋转式油烟净化装置,其特征在于:所述滤网(31)由一穿孔网板通过拉伸成型制成。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的旋转式油烟净化装置,其特征在于:所述滤网(31)上开设有网孔(314),所述滤网(31)沿中心轴(X)方向分布有至少两排的网孔(314),滤网(31)同一高度上沿周向布置的一排网孔(314)面积一致,滤网(31)底部网孔(314)面积为S,其余网孔(314)面积S’:
其中,ai为各排网孔(314)面积的修正系数,ai∈(0,1),h为该网孔(314)的高度,H为滤网(31)的特征曲线顶点的高度,r为该网孔(314)的半径,R为滤网(31)的半径。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的旋转式油烟净化装置,其特征在于:所述滤网(31)的底部外周设置有环状的底盘(32)。
7.一种应用有如权利要求6所述的旋转式油烟净化装置的吸油烟机,包括风机系统(2),所述风机系统(2)包括蜗壳(21)、设置在蜗壳(21)内的叶轮(22),其特征在于:所述底盘(32)与叶轮(22)连接固定。
8.根据权利要求7所述的吸油烟机,其特征在于:所述滤网(31)向叶轮(22)外的方向突出,并突出于蜗壳(21)外部。
9.根据权利要求7所述的吸油烟机,其特征在于:所述叶轮(22)包括前圈(221),所述底盘(32)通过卡扣(33)扣紧于叶轮(22)的前圈(221)上,所述卡扣(33)为环扣、并且与叶轮(22)的前圈(221)固定,所述卡扣(33)具有至少两个、沿着前圈(221)的周向间隔布置,所述卡扣(33)包括限位部(331)和颈部(332),所述限位部(331)的尺寸大于颈部(332),所述底盘(32)上开设有与卡扣(33)数量相等的卡槽(35),所述卡槽(35)在轴向上贯穿底盘(32),所述卡槽(35)包括互相连通的第一槽(351)和第二槽(352),所述第一槽(351)的尺寸大于卡扣(33)的限位部(331),所述第二槽(352)的尺寸小于卡扣(33)的限位部(331),所述第二槽(352)和第一槽(351)的相对位置与叶轮(22)的旋转方向一致。
10.根据权利要求7所述的吸油烟机,其特征在于:所述底盘(32)上开设有通风孔(322)。
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