CN111434929B - 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

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，其特征在于：还包括整流板，所述整流板在蜗壳的型线的后段、从环壁外部穿过环壁插入到蜗壳内部，所述整流板插入在蜗壳内、并且远离环壁的侧面的轮廓线、与蜗壳的和整流板相交部分的型线一致。还公开了一种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。与现有技术相比，本发明的优点在于：整流板能够对蜗壳内的漩涡中心进行破坏，减少蜗壳壁面气流的横向流动，改善蜗壳内的二次流，优化出口处的涡流；自动调节装置可根据不同的工况，自动调节整流板高度以适应不同管道阻力下的气流流动，以改善蜗壳内不同的工况下的横向二次流，能够使吸油烟机在各工况下都有最优的流动状态。

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，不同的工况下风机内气流的流动特性不同。且由于叶轮轴向做功不均匀导致蜗壳内流域存在轴向方向的压力不均匀分布，使得蜗壳内容易形成横向二次流，将会导致漩涡产生，造成流量损失和气动噪声。

参见图20～图23，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蜗壳内截面处的三维流线图，从流线图可以看出，蜗壳出口处存在气流旋转，3、5、7、9号孔板工况下由于蜗壳内横向二次流的影响，形成了两个明显的漩涡，漩涡的强度随工况变化而改变。

为了减少涡流，如申请号为201410467641.8的中国专利公开了一种离心风机的风道，包括蜗壳和整流装置，整流装置用于减少离心风机在非出口区域的涡流，提升风量，降低噪音。这种通过分流的方式实现的效果并不理想，还有待改进。

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，能减少蜗壳壁面气流的横向流动，改善蜗壳内的二次流，优化出口处的涡流。

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，其特征在于：还包括整流板，所述整流板在蜗壳的型线的后段、从环壁外部穿过环壁插入到蜗壳内部，所述整流板插入在蜗壳内、并且远离环壁的侧面的轮廓线、与蜗壳的和整流板相交部分的型线一致。

优选的，所述蜗壳的型线的后段为型线的180°处和型线终点之间的范围。

优选的，为确保整流板伸入到蜗壳内的部分位于漩涡中心，所述整流板的侧面轮廓线的上端点位置与蜗壳的型线终点一致，所述整流板的侧面轮廓线的下端点与蜗壳的型线的中心的连线为L1，所述中心和蜗壳的型线的270°处的点之间的连线为L2，L1与蜗壳的型线相交处位于270°处的点之前，L1和L2之间的夹角为θ，θ的取值范围为30°～60°。

为便于根据不同的工况调节整流板的位置，使其伸入到蜗壳内的部分始终位于漩涡中心，所述蜗壳外侧设置有用于调节整流板伸入到蜗壳内的高度的调节装置，所述调节装置括驱动整流板沿着L2方向动作的驱动电机，所述整流板伸入到蜗壳内的高度为整流板的所述侧面轮廓线与蜗壳型线相应部分之间的距离。

优选的，为便于驱动整流板动作，所述调节装置还包括固定设置在蜗壳外侧的滑轨、与整流板位于蜗壳外侧部分固定的滑块、所述滑块和滑轨滑动连接，所述滑块与驱动电机的输出端连接。

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、并能根据检测到的不同的工况控制调节装置相应动作的工况检测装置，所述工况检测装置与调节装置电连接。

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调节装置从而控制调节装置动作的反馈单元。

根据本发明的另一个方面，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静压管、以及将静压管测得的静压信息处理后反馈到调节装置从而控制调节装置动作的反馈单元。

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调节装置从而控制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调节装置间对应的关系写入工况检测装置的反馈单元中；

2)测工况：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)调节整流板伸入到蜗壳内的高度：所述反馈单元读取预先存入的标定后的数据和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调节装置所需进行的调节，从而控制调节装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过在蜗壳环壁上设置整流板，对蜗壳内的漩涡中心进行破坏，减少蜗壳壁面气流的横向流动，改善蜗壳内的二次流，优化出口处的涡流；自动调节装置可根据不同的工况，自动调节整流板高度以适应不同管道阻力下的气流流动，以改善蜗壳内不同的工况下的横向二次流，能够使吸油烟机在各工况下都有最优的流动状态。

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(隐藏外罩)；

图4为本发明的吸油烟机的第一个实施例的离心风机的剖视图(隐藏外罩)；

图5为本发明的吸油烟机的第一个实施例的离心风机的型线示意图(隐藏外罩)；

图6为本发明的吸油烟机的第一个实施例的控制流程图；

图7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8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C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D示意图；

图11为本发明的吸油烟机的第二个实施例的示意图；

图12为本发明的吸油烟机的第二个实施例的出口管道的示意图；

图13为本发明的吸油烟机的第二个实施例的出口管道的剖视图；

图14为图13的局部Ⅰ放大示意图；

图15为本发明的吸油烟机的第二个实施例的控制流程图；

图16为本发明的吸油烟机的第三个实施例的出口管道的示意图；

图17为本发明的吸油烟机的第三个实施例的出口管道的剖视图；

图18为图17的局部Ⅱ放大示意图；

图19为本发明的吸油烟机的第三个实施例的控制流程图；

图20为现有技术的吸油烟机的3号孔板工况下蜗壳的内截面处流线图；

图21为现有技术的吸油烟机的5号孔板工况下蜗壳的内截面处流线图；

图22为现有技术的吸油烟机的7号孔板工况下蜗壳的内截面处流线图；

图23为现有技术的吸油烟机的9号孔板工况下蜗壳的内截面处流线图。

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6，一种吸油烟机，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。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。

离心风机3还包括整流板33和调节装置34，在本实施例中，整流板33具有两个，相应的，调节装置34也具有两个。蜗壳31的型线314呈渐开式螺旋线，整流板33在蜗壳31型线的后段、从环壁311外部穿过环壁311插入到蜗壳31内部。整流板33插入在蜗壳31内、并且远离环壁311的侧面331的轮廓线、与蜗壳31的和整流板33相交部分的型线314一致，也就是说，整流板33的侧面331的轮廓线与蜗壳31型线314相应部分平行。在本实施例中，整流板33的顶面332和底面333均为水平面。由此使得整流板33的侧面331轮廓线沿气流方向设计，整流板33伸入到蜗壳31内的部分对应于漩涡中心位置。整流板33伸入的高度H是指整流板33上述的侧面331的轮廓线与蜗壳31型线314相应部分之间的距离(离心风机3应用在吸油烟机中使用时，该距离为水平距离)。蜗壳31型线的前段是指0°～90°(离心风机3应用在吸油烟机中使用时，90°处与中心连线呈水平)，后段是指180°(离心风机3应用在吸油烟机中使用时，180°处与中心连线为竖直)～螺旋线终点处。

整流板33的侧面331轮廓线的上端点A位置与蜗壳31的型线终点一致(如离心风机3应用在吸油烟机中使用时，位于同一水平面)，下端点B与蜗壳31的型线314的中心O的连线为L1，蜗壳31的型线314的中心O与蜗壳型线314上的270°处的C点的连线为L2(离心风机3应用在吸油烟机中使用时，L2为水平线)。蜗壳31型线的前段是指0°～90°，后段是指180°～螺旋线终点处。

，L1和L2之间的夹角为θ，θ的取值范围为30°～60°。L1与型线314相交处位于C点之前(相交处的点的度数小于C点的度数)。

整流板33伸入到蜗壳31内的高度H由调节装置34进行调节，调节装置34包括固定设置在蜗壳31外侧的滑轨341、与整流板33位于蜗壳31外侧部分固定的滑块342、以及用于驱动滑块342水平直线运动的驱动电机343，滑块342和滑轨341滑动连接，滑块342与驱动电机343的输出端连接。当滑块342运动时可带动整流板33水平直线运动，由此调节整流板33在蜗壳31内的高度H。调节装置34还包括设置在上述的滑轨341、滑块342和驱动电机343外的外罩344。整流板33的移动方向为沿着L2的方向。

为了使整流板33伸入到蜗壳31内的高度H能够自动调节，吸油烟机内设置有工况检测装置，与调节装置34的驱动电机343电连接。在本实施例中，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811设置在叶轮32的中盘321，激光发射及接收装置812设置在机箱2前侧内。反馈单元包括刻度调节回路631、运放632和主控制器63，主控制器63与调节装置34的驱动电机343电连接。反馈单元将测得的转速信息处理后反馈至调节装置34，然后通过驱动电机343调节整流板33伸入到蜗壳31内的高度H。

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，让反馈单元根据标定值(包括转速R、驱动电机343的行程对应的整流板33伸入到蜗壳31内的高度H)进行控制。

根据某一特定型号的吸油烟机的控制实例，如图6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34两者对应的关系写入反馈单元中；

2)测转速：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)调节整流板33的高度：主控制器633根据测得的转速R，读取预先存入的与调节装置34的对应关系，判断对应的工况和在此工况下调节装置34所需进行的调节，并通过调节装置34的驱动电机343驱动滑块342动作，从而改变整流板33伸入到蜗壳31内的高度：当R∈[1400,1480)(3号孔板及阻力更大的工况)时，整流板33调节至状态A，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为38mm，参见图7；当R∈[1250,1400)(3号孔板到7号孔板之间工况)时，整流板33调节至状态B，此时伸入到蜗壳31内的高度H为25mm，参见图8；当R∈[1050,1250)(7号孔板及阻力更小的工况)时，整流板33调节至状态C，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为15mm，参见图9；当R∈[920,1050)(9号孔板及阻力更小的工况)时，整流板33调节至状态D，此时伸入到蜗壳31内的高度H为7mm，参见图10。转速R越大，整流板33伸入到蜗壳31内的高度H越大。

实施例二

参见图11～图14，出风罩4的顶部设置有出口管道5、并且互相连通。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，反馈单元63设置在出口管道5周壁外侧，在油烟流动路径上，皮托管62位于整流格栅61的下游。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：

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34，然后通过驱动电机343驱动滑块343从而调节整流板33伸入到蜗壳31内的高度H，从而对不同工况下的流动分离现象和气动噪声都有较好的抑制作用，并提升风机性能。

根据某一特定型号的吸油烟机的控制方法的实例，如图15所示的流程，包括如下步骤：

1)标定：将实验所得的流速(单位m/s)标定后，将标定后的各流速和调节装置34两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)调节整流板33的高度：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，并通过调节装置34的驱动电机343驱动滑块342动作，从而改变整流板33伸入到蜗壳31内的高度H：当v∈(0,5](3号孔板及阻力更大的工况)，整流板33调节至状态A，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为38mm，参见图7；当v∈(5,8](3号孔板到5号孔板之间工况)，整流板33调节至状态B，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为25mm，参见图8；当v∈(8,13.5](5号孔板到7号孔板之间工况)，整流板33调节至状态C，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为15mm，参见图9；当v∈(13.5,16](7号孔板到9号孔板之间工况)，整流板33调节至状态D，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为7mm，参见图10。流速v越大，整流板33伸入到蜗壳31内的高度H越小。

实施例三

参见图16～图18，在本实施例中，与实施例二的区别在于，工况检测装置为在出口管道5上设置的静压测量装置，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周壁内侧的静压管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，静压管62’位于整流格栅61的下游。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，从而使得静压管62’附近的气流均匀，测量更准确。静压管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’，测得静压后由反馈单元63将流速信息处理后反馈至调节装置34。

其控制方法参见图19，包括如下步骤：

1)标定：将实验所得的静压(单位Pa)标定后，将标定后的各静压值和调节装置34两者对应的关系写入反馈单元中；

2)测静压：当吸油烟机工作中当前的工况变化时，静压测量装置测得当前的静压Ps，由反馈单元63处理，包括静压Ps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)调节整流板33的高度：主控制器633根据测得的静压Ps，读取预先存入的与调节装置34的对应关系，判断对应的工况和在此工况下调节装置34所需进行的调节，并通过调节装置34的驱动电机343驱动滑块342动作，从而改变整流板33伸入到蜗壳31内的高度H：当Ps∈[380,430)(3号孔板及阻力更大的工况)，整流板33调节至状态A，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为38mm，参见图7；当Ps∈[300,380)(3号孔板到5号孔板之间工况)，整流板33调节至状态B，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为25mm，参见图8；当Ps∈[150,300)(5号孔板到7号孔板之间工况)，整流板33调节至状态C，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为15mm，参见图9；当Ps∈[0,150)(7号孔板到9号孔板之间工况)，整流板33调节至状态D，此时整流板33伸入到蜗壳31内的高度H为7mm，参见图10。静压Ps越大，整流板33伸入到蜗壳31内的高度H越大。

Claims (9)

1.一种离心风机，包括蜗壳(31)，所述蜗壳(31)包括环壁(311)，其特征在于：还包括整流板(33)，所述整流板(33)在蜗壳(31)的型线(314)的后段、从环壁(311)外部穿过环壁(311)插入到蜗壳(31)内部，所述蜗壳(31)的型线(314)的后段为型线(314)的180°处和型线(314)终点之间的范围，所述整流板(33)插入在蜗壳(31)内、并且远离环壁(311)的侧面(331)的轮廓线、与蜗壳(31)的和整流板(33)相交部分的型线(314)一致，所述蜗壳(31)外侧设置有用于调节整流板(33)伸入到蜗壳(31)内的高度(H)的调节装置(34)，所述整流板(33)伸入到蜗壳(31)内的高度(H)为整流板(33)的所述侧面(331)轮廓线与蜗壳(31)型线(314)相应部分之间的距离。

2.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于：所述整流板(33)的侧面(331)轮廓线的上端点(A)位置与蜗壳(31)的型线终点一致，所述整流板(33)的侧面(331)轮廓线的下端点(B)与蜗壳(31)的型线(314)的中心(O)的连线为L1，所述中心(O)和蜗壳(31)的型线(314)的270°处的点之间的连线为L2，L1与蜗壳(31)的型线(314)相交处位于270°处的点之前，L1和L2之间的夹角为θ，θ的取值范围为30°~60°。

3.根据权利要求2所述的离心风机，其特征在于：所述调节装置(34)包括驱动整流板(33)沿着L2方向动作的驱动电机(343)。

4.根据权利要求3所述的离心风机，其特征在于：所述调节装置(34)还包括固定设置在蜗壳(31)外侧的滑轨(341)、与整流板(33)位于蜗壳(31)外侧部分固定的滑块(342)、所述滑块(342)和滑轨(341)滑动连接，所述滑块(342)与驱动电机(343)的输出端连接。

5.一种应用有如权利要求3或4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、并能根据检测到的不同的工况控制调节装置(34)相应动作的工况检测装置，所述工况检测装置与调节装置(34)电连接。

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调节装置(34)从而控制调节装置(34)动作的反馈单元(63)。

7.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)上设置的静压测量装置，所述静压测量装置包括设置在出口管道(5)周壁内侧的静压管(62’)、以及将静压管(62’)测得的静压信息处理后反馈到调节装置(34)从而控制调节装置(34)动作的反馈单元(63)。

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，所述转速测量模块包括用于检测叶轮(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调节装置(34)从而控制调节装置(34)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调节装置(34)之间对应的关系写入工况检测装置的反馈单元中；

2)测工况：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)调节整流板(33)伸入到蜗壳(31)内的高度(H)：所述反馈单元读取预先存入的标定后的数据和调节装置(34)之间对应的关系，判断当前数据对应的工况和在此工况下调节装置(34)所需进行的调节，从而控制调节装置(34)。

Images