CN111120352A - 一种离心风机、应用有该离心风机的吸油烟机及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心风机，包括蜗壳，所述蜗壳包括环壁、出口和蜗舌，其特征在于：所述环壁包括环壁主体上、设置在环壁主体后端的柔性的蒙皮以及设置在蒙皮后端的蜗壳扩散角调节板所述蒙皮后端的蜗壳扩散角调节板位于蜗壳的型线的后段并且靠近蜗壳的出口，所述离心风机还包括用于调节蜗壳扩散角调节板相对蒙皮角度的的第一调节装置，以及调节蒙皮拉伸程度、从而使得环壁主体、蒙皮和蜗壳扩散角调节板光滑过渡的第二调节装置。还公开了应用有上述离心风机的吸油烟机，以及该吸油烟机的控制方法。

Description

一种离心风机、应用有该离心风机的吸油烟机及控制方法
技术领域
本发明涉及厨房设备，尤其是一种离心风机，应用有该离心风机的吸油烟机，以及该吸油烟机的控制方法。
背景技术
离心风机的工作原理是电机带动叶轮转动对气流做功，并通过蜗壳的扩压作用从径向排出。蜗壳是离心风机的重要组成部件，离开叶轮的气流必须经过蜗壳的收集及扩压，才能进行输送。
合适的蜗壳型线设计可以降低气流在蜗壳中的损失，提升离心风机气动性能。由于排烟环境不同，家用吸油烟机会根据出口烟道的阻力情况在相应的工况下运行，参见图15～图18，根据吸油烟机标准空气性能测试台工况，从大阻力到小阻力工况选择四个典型工况进行流体仿真，得到典型工况下风机内及出风口段压力分布云图，可以从图中看到，四个工况下，由于蜗壳型线是根据5号孔板设计的，在5号孔板的工况下出口流动情况较好，流动分离不明显，而在其他在个工况下，出口阻力变化，导致风机偏离设计工况，在风机出口处就会出现较为明显的流动分离和较强烈的压力脉动，造成能量的损耗和气动噪声。
为了改善气流进入风机的流动状态，减少气体流动损失和噪音流动，有了蜗壳型线可调节的方案，如申请号为201611052601.2的中国专利公开的一种型线可调节的风机蜗壳，包括轨道底座、前盖板、固定支架以及分段式可伸缩的环壁，所述环壁位于所述前盖板、后盖板之间，三者相互分离设置，所述固定支架与所述轨道底座、前盖板分别相互固定连接。
上述这种风机蜗壳，其分段式可伸缩环壁以折线型线的形式快速近似的实现各种型线形状，缩短了打样时间。但这种蜗壳只能在打样阶段进行调节，主要是为了节约打样成本，且需要手动调节每个点的刻度，不能应用在用户的实际使用状态，只能应用于风机的优化设计阶段；此外，蜗壳型线每两个点之间的连接为直线，整个蜗壳型线为折线状态，没有光滑的过度。
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存在的问题，提供一种离心风机，能改善风机出口处的流动分离现象，提升风机性能，降低气动噪声。
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离心风机的吸油烟机。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种上述吸油烟机的控制方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种离心风机，包括蜗壳，所述蜗壳包括环壁、出口和蜗舌，其特征在于：所述环壁包括环壁主体上、设置在环壁主体后端的柔性的蒙皮以及设置在蒙皮后端的蜗壳扩散角调节板所述蒙皮后端的蜗壳扩散角调节板位于蜗壳的型线的后段并且靠近蜗壳的出口，所述离心风机还包括用于调节蜗壳扩散角调节板相对蒙皮角度的的第一调节装置，以及调节蒙皮拉伸程度、从而使得环壁主体、蒙皮和蜗壳扩散角调节板光滑过渡的第二调节装置。
优选的，为便于调节蜗壳扩散角调节板，所述蜗壳扩散角调节板通过转轴与蒙皮转动连接，所述第一调节装置为与转轴连接、从而带动转轴转动的偏转电机。
优选的，为便于调节蒙皮的拉伸程度，所述第二调节装置包括负压盒，所述负压盒朝向蒙皮的一面开口、并与蒙皮连接固定，所述第二调节装置还包括用于调节负压盒内负压从而改变蒙皮拉伸程度的抽气风机。
为避免蒙皮在蜗壳的宽度方向上凹陷，所述第二调节装置还包括支撑杆，所述负压盒的前、后侧壁上分别设置有向远离蒙皮的方向延伸的滑槽，每个支撑杆与蒙皮固定、并且两端分别置于负压盒前、后侧壁上对应的两个滑槽内。
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离心风机的吸油烟机，所述吸油烟机内部设置有用于检测吸油烟机工况的工况检测装置，所述工况检测装置与第一调节装置和第二调节装置电连接，从而能根据检测到的不同的工况控制第一调节装置和第二调节装置相应的动作。
根据本发明的一个方面，所述离心风机的出口处设置有出风罩，所述出风罩的顶部设置有出口管道，所述工况检测装置为在出口管道上设置的流速测量装置，所述流速测量装置包括设置在出口管道周壁内侧的皮托管、以及将皮托管测得的流速信息处理后反馈到第一调节装置和第二调节装置从而控制第一调节装置和第二调节装置动作的反馈单元。
为使得皮托管处气流均匀，测量更准确，所述流速测量装置还包括设置在出口管道内的整流格栅，在油烟流动路径上，所述皮托管位于整流格栅的下游。
根据本发明的另一个方面，所述离心风机还包括叶轮，所述工况检测装置为转速测量模块，所述转速测量模块包括用于检测叶轮转速的转速测量单元，以及将转速测量单元测得的转速信息处理后反馈到第一调节装置和第二调节装置从而控制第一调节装置和第二调节装置动作的反馈单元。
本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的吸油烟机的控制方法，包括如下步骤：
1)标定：将实验条件下所得的工况检测装置检测到的数据进行标定，将标定后的表示工况的数据和第一调节装置和第二调节装置之间对应的关系写入工况检测装置的反馈单元中；
2)测流速：当吸油烟机工作中当前的工况变化时，工况检测装置检测到的当前数据由反馈单元处理；
3)运转第一调节装置和第二调节装置：所述反馈单元取预先存入的标定后的数据和第一调节装置和第二调节装置之间对应的关系，判断当前数据对应的工况和在此工况下第一调节装置和第二调节装置所需进行的调节，从而分别运转调节蒙皮和蜗壳扩散角调节板。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过调整蜗壳出口扩散角调整蜗壳型线，来改善风机出口处的流动分离现象，提升风机性能，降低气动噪声，并且自动调节装置可根据不同工况下的出口气流流速判断工作工况自动调节蜗壳出口扩散角以适应不同管道阻力下的气流流动。
附图说明
图1为本发明的吸油烟机的第一个实施例的示意图；
图2为本发明的吸油烟机的第一个实施例的剖视图；
图3为本发明的吸油烟机的第一个实施例的离心风机的示意图；
图4为本发明的吸油烟机的第一个实施例的蜗壳局部示意图；
图5为图4的分解结构示意图；
图6为本发明的吸油烟机的第一个实施例的出口管道的示意图；
图7为本发明的吸油烟机的第一个实施例的出口管道的剖视图；
图8为图7的局部Ⅰ放大示意图；
图9为本发明的吸油烟机的第一个实施例的离心风机的蜗壳的状态A示意图；
图10为本发明的吸油烟机的第一个实施例的离心风机的蜗壳的状态B示意图；
图11为本发明的吸油烟机的第一个实施例的离心风机的蜗壳的状态C示意图；
图12为本发明的吸油烟机的第一个实施例的控制流程图；
图13为本发明的吸油烟机的第二个实施例的剖视图；
图14为本发明的吸油烟机的第二个实施例的控制流程图；
图15为现有技术的吸油烟机的3号孔板的压力云图；
图16为现有技术的吸油烟机的5号孔板的压力云图；
图17为现有技术的吸油烟机的7号孔板的压力云图；
图18为现有技术的吸油烟机的9号孔板的压力云图。
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。
实施例一
参见图1～图5，一种吸油烟机，包括集烟罩1、设置在集烟罩1上方的机箱2以及设置在机箱2内的离心风机3，离心风机3的出口处设置有出风罩4，出风罩4的顶部设置有出口管道5、并且互相连通。集烟罩1上开设有进风口11。从而在离心风机3的作用下，将油烟从吸油烟机的下方通过进风口11吸入吸油烟机内部，并通过出风罩4和出口管道5排出到公共烟道。
离心风机3包括蜗壳31、设置在蜗壳31内的叶轮32、前导风板35和后导风板36，蜗壳31包括环壁311，环壁311的前端固定在前导风板35上，环壁311的后端固定在后导风板36上。环壁311、前导风板35和后导风板36还限定有蜗壳31的出口312。蜗壳31还具有蜗舌313。
环壁311包括环壁主体3111、设置在环壁主体3111后端的蒙皮3112以及设置在蒙皮3112后端的蜗壳扩散角调节板3113，蒙皮3112呈柔性。离心风机3还包括调节装置33，以对环壁311(蜗壳31)的型线进行调节。蜗壳扩散角调节板3113通过转轴3114与蒙皮3112转动连接。
环壁311的型线呈渐开式螺旋线，蒙皮3112设置在环壁311型线的后段位置，环壁311的型线的起点靠近蜗舌313，型线后段位置是指螺旋线的240°～300°处。
调节装置包括设置在环壁3111的外侧、并与蒙皮3112对应的第二调节装置331，以及输出端与转轴3114连接、从而可带动转轴3114转动的第一调节装置332。在本实施例中，第二调节装置331包括负压盒3311、抽气风机3312和支撑杆3313。负压盒3311朝向蒙皮3112的一面开口、并与蒙皮3112连接固定。抽气风机3312采用离心风机，设置在负压盒3311的侧壁上，其出风口与负压盒3311内连通。第一调节装置332为偏转电机。
通过偏转电机运转，可调节蜗壳扩散角调节板3113的角度，根据蜗壳扩散角调节板3113的调节，再通过抽气风机3312的运转，改变负压盒3311内的负压，从而可调节蒙皮3112的拉伸(在蜗壳31的径向方向上)，从而使得环壁主体3111、蒙皮3112和蜗壳扩散角调节板3113光滑过渡。
为了避免蒙皮3112在蜗壳31的宽度方向上凹陷，通过支撑杆3313支撑蒙皮3112。负压盒3311的前、后侧壁上分别设置有向远离蒙皮3112的方向延伸的滑槽3315，每一侧上具有多个滑槽3315，各滑槽3315在纵向上间隔布置。每个支撑杆3113与蒙皮3112固定，并且其两端分别置于负压盒3311前、后侧壁上对应的两个滑槽3315内。由此，蒙皮3112拉伸变化时，支撑杆3313可在滑槽3315内滑动。
为了调节装置能够自动调节蜗壳31的出口扩散角，吸油烟机内部设置有工况检测装置，与调节装置的抽气风机3312和偏转电机电连接。在本实施例中，参见图2、图6～图8，工况检测装置为在出口管道5上设置的流速测量装置，包括设置在出口管道5内的整流格栅61、设置在出口管道5周壁内侧的皮托管62和出口管道5周壁外侧的反馈单元63，在油烟流动路径上，皮托管62位于整流格栅61的下游。反馈单元63包括刻度调节回路631、运放632和主控制器63，主控制器63与调节装置的抽气风机3312和偏转电机电连接。整流格栅61使得气流进入到出口管道5之内后被整流格栅61整流，从而使得皮托管62附近的气流均匀，测量更准确。皮托管62采用现有技术，其外周壁上开设有测量静压Ps的静压测量孔621，而底端开设有测量总压Pt的总压测量孔622，通过公式：
Figure BDA0001846484160000051
其中ρ为烟气密度，由此可以求得流经皮托管62的流速v。通过与皮托管62相连的反馈单元63将流速信息处理后反馈至调节装置，然后通过抽气风机3312改变负压盒3311内的负压，从而调节蒙皮3112的拉伸，并通过偏转电机调节蜗壳扩散角调节板3113，从而适应不同工况下的不同管道阻力下的气流流动。
对于某一特定机型，先在实验室进行空气性能测试，测得PQ曲线，通过流量换算得到与孔板工况相对应的流速值，标定后写入反馈单元63中，让反馈单元63根据标定值(包括流速v、负压盒3311内的负压、偏转电机的行程对应的数据)进行控制。边界层厚度的计算公式如上所述，根据流速v可以大概估算出蜗壳31表面边界层的厚度，从而将负压盒3311内的负压、偏转电机的行程调整至相应值。
根据某一特定型号的吸油烟机的控制方法的实例，如图12所示的流程，包括如下步骤：
1)标定：将实验所得的流速标定后，将标定后的各流速和调节装置两者对应的关系写入反馈单元63中；
2)测流速：当吸油烟机工作中当前的环境气流变化时，皮托管62测得当前的流速v(单位m/s)，由反馈单元63处理，包括流速v和刻度调节回路631(如电位器)作为运放632的两个输入，运放632的输出传输到主控制器633；
3)运转第一调节装置332和第二调节装置331：主控制器633根据测得的流速v，读取预先存入的与调节装置的对应关系，判断对应的工况和在此工况下调节装置所需进行的调节，并通过抽气风机3312通过改变负压盒3311内的负压、从而改变可变蒙皮3113的拉伸程度：根据某一特定型号的吸油烟机的控制实例，根据测得流速v(单位m/s)：当v∈(0，5](3号孔板及阻力更大的工况)，调节装置将蜗壳31调节至状态A(第一调节装置332根据工况调节蜗壳扩散角调节板3113的角度，第二调节装置331根据工况调节蒙皮3112的拉伸程度，下同)，此时蜗壳31的出口扩散角为13°，参见图9；当v∈(5，13.5](3号孔板到7号孔板之间工况)，调节装置将蜗壳31调节至状态B，此时蜗壳31的出口扩散角为8°，参见图10；当v∈(13.5，16](7号孔板到9号孔板之间工况)，调节装置将蜗壳31调节至状态C，此时蜗壳31的出口扩散角为3°，参见图11。流速v越大，蜗壳31的出口扩散角越小。
实施例二
参见图13，在本实施例中，与实施例一的区别在于，工况检测装置为转速测量模块，包括转速测量单元81和反馈单元，转速测量单元81用于检测叶轮32的转速，包括反射片811、激光发射及接收装置812，其中，反射片81设置在叶轮32的中盘321，激光发射及接收装置82设置在机箱2前侧内。反馈单元的作用与实施例一相同，将测得的转速信息处理后反馈至调节装置，然后通过抽气风机3312和偏转电机调节蜗壳31的出口扩散角。
对于某一特定机型，先在实验室进行空气性能测试，测得PQ曲线和与孔板工况相对应的转速，标定后写入反馈单元中，反馈单元中，让反馈单元根据标定值(包括转速R、负压盒3311内的负压、偏转电机的行程对应的数据)进行控制。
根据某一特定型号的吸油烟机的控制实例，如图14所示，包括如下步骤：
1)标定：将实验所得的转速(单位rms)标定后，将标定后的各转速和调节装置两者对应的关系写入反馈单元中；
2)测流速：当吸油烟机工作中当前的工况变化时，转速测量单元81测得当前的转速R，由反馈单元处理，包括叶轮32的转速和刻度调节回路631(如电位器)作为运放632的两个输入，运放632的输出传输到主控制器633；
3)运转第一调节装置332和第二调节装置331：主控制器633根据测得的流速R，读取预先存入的与调节装置的对应关系，判断对应的工况和在此工况下调节装置所需进行的调节，并通过抽气风机3312通过改变负压盒3311内的负压、从而改变可变蒙皮3113的拉伸程度：当R∈[1400，1480)(表示3号孔板及阻力更大的工况)，调节装置将蜗壳31调节至状态A，此时蜗壳31的出口扩散角为13°；当R∈[1250，1400)(表示3号孔板到5号孔板之间工况)，调节装置将蜗壳31调节至状态B，此时蜗壳31的出口扩散角为8°；当R∈[1000，1250)(表示5号孔板到7号孔板之间工况)，调节装置将蜗壳31调节至状态C，此时蜗壳31的出口扩散角为3°。转速R越小，蜗壳31的出口扩散角越小。

Claims (9)

1.一种离心风机，包括蜗壳(31)，所述蜗壳(31)包括环壁(311)、出口(312)和蜗舌(313)，其特征在于：所述环壁(311)包括环壁主体(3111)上、设置在环壁主体(3111)后端的柔性的蒙皮(3112)以及设置在蒙皮(3112)后端的蜗壳扩散角调节板(3113)，所述蒙皮(3112)后端的蜗壳扩散角调节板(3113)位于蜗壳(31)的型线的后段并且靠近蜗壳(31)的出口(312)，所述离心风机还包括用于调节蜗壳扩散角调节板(3113)相对蒙皮(3112)角度的的第一调节装置(332)，以及调节蒙皮(3112)拉伸程度、从而使得环壁主体(3111)、蒙皮(3112)和蜗壳扩散角调节板(3113)光滑过渡的第二调节装置(331)。
2.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于：所述蜗壳扩散角调节板(3113)通过转轴(3114)与蒙皮(3112)转动连接，所述第一调节装置(332)为与转轴(3114)连接、从而带动转轴(3114)转动的偏转电机。
3.根据权利要求1或2所述的离心风机，其特征在于：所述第二调节装置(331)包括负压盒(3311)，所述负压盒(3311)朝向蒙皮(3112)的一面开口、并与蒙皮(3112)连接固定，所述第二调节装置(331)还包括用于调节负压盒(3311)内负压从而改变蒙皮(3112)拉伸程度的抽气风机(3312)。
4.根据权利要求3所述的离心风机，其特征在于：所述第二调节装置(331)还包括支撑杆(3313)，所述负压盒(3311)的前、后侧壁上分别设置有向远离蒙皮(3112)的方向延伸的滑槽(3315)，每个支撑杆(3113)与蒙皮(3112)固定、并且两端分别置于负压盒(3311)前、后侧壁上对应的两个滑槽(3315)内。
5.一种应用有如权利要求1～4任一项所述的离心风机的吸油烟机，所述吸油烟机内部设置有用于检测吸油烟机工况的工况检测装置，所述工况检测装置与第一调节装置(332)和第二调节装置(331)电连接，从而能根据检测到的不同的工况控制第一调节装置(332)和第二调节装置(331)相应的动作。
6.根据权利要求5所述的吸油烟机，其特征在于：所述离心风机的出口处设置有出风罩(4)，所述出风罩(4)的顶部设置有出口管道(5)，所述工况检测装置为在出口管道(5)上设置的流速测量装置，所述流速测量装置包括设置在出口管道(5)周壁内侧的皮托管(62)、以及将皮托管(62)测得的流速信息处理后反馈到第一调节装置(332)和第二调节装置(331)从而控制第一调节装置(332)和第二调节装置(331)动作的反馈单元(63)。
7.根据权利要求6所述的吸油烟机，其特征在于：所述流速测量装置还包括设置在出口管道(5)内的整流格栅(61)，在油烟流动路径上，所述皮托管(62)位于整流格栅(61)的下游。
8.根据权利要求5所述的吸油烟机，其特征在于：所述离心风机还包括叶轮(32)，所述工况检测装置为转速测量模块(8)，所述转速测量模块(8)包括用于检测叶轮(32)转速的转速测量单元(81)，以及将转速测量单元(81)测得的转速信息处理后反馈到第一调节装置(332)和第二调节装置(331)从而控制第一调节装置(332)和第二调节装置(331)动作的反馈单元。
9.一种如权利要求5～8中任一项所述的吸油烟机的控制方法，包括如下步骤：
1)标定：将实验条件下所得的工况检测装置检测到的数据进行标定，将标定后的表示工况的数据和第一调节装置(332)和第二调节装置(331)之间对应的关系写入工况检测装置的反馈单元(63)中；
2)测流速：当吸油烟机工作中当前的工况变化时，工况检测装置检测到的当前数据由反馈单元(63)处理；
3)运转第一调节装置(332)和第二调节装置(331)：所述反馈单元(63)读取预先存入的标定后的数据和第一调节装置(332)和第二调节装置(331)之间对应的关系，判断当前数据对应的工况和在此工况下第一调节装置(332)和第二调节装置(331)所需进行的调节，从而分别运转调节蒙皮(3112)和蜗壳扩散角调节板(3113)。
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