CN1117931C - 离心式鼓风机 - Google Patents

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Abstract

本发明包括外围具有多个叶片的叶轮及涡壳，涡壳在叶轮外侧形成一条螺旋形通风道，叶轮设置于使其中心(O1)偏离涡壳的螺线中心(O2)一定距离的位置处，因此涡壳的螺线曲线极易形成一条非线性曲线，从而实现了即使叶轮低速运转下也能增加流速，降低噪音。

Description

离心式鼓风机
技术领域
本发明涉及一种离心式鼓风机，尤其涉及离心式鼓风机的涡壳。
背景技术
如图1所示，根据现有技术的离心式鼓风机包括叶轮2和涡壳。叶轮外围设有多个叶片，涡壳4在叶轮2的外部形成一个螺旋形通风道，空气沿叶轮2的轴向进入，在与进风口成90°角的涡壳4内形成涡流，最后通过排风口6排出。
在传统的离心式鼓风机中，涡壳4的螺旋线包括一条阿基米德螺旋线和一条对数螺旋线。将叶轮2中心(O)和螺线终点(F1)连接起来形成一直线，则螺线起点(P1)位于螺旋室(S)内。因此，涡卷角度大于360°。
而且，如图2所示，阿基米德螺旋线是一曲线，且随着涡卷角度(从螺线起点至螺线终点所成角度)的增加，其涡卷半径(叶轮中心到一条螺线的距离)也线性增加；对数螺旋线也是一曲线，当涡卷角度增加时，其涡卷半径也线性增加。
上述利用阿基米德螺旋线或对数螺旋线制成的涡壳虽易形成曲线且易加工，但涡流以与轴向形成一定角度向外排出，降低了吹风效率，使得吹风机的性能降低且噪音增加。
为弥补上述利用阿基米德螺旋线或对数螺旋线制成的涡壳的缺陷，日本公开的专利号为平6-117397的专利中将螺线改进成非线性曲线。
如图3所示，日本公开的专利号为平6-117397的专利中的涡壳14的螺线构成一从螺线起点(P2)到一任意涡卷角(θ1)所成的延伸角的涡卷半径，从涡卷角度(θ1)到螺线终点(F2)所成角度的涡卷半径大于从螺线起点(P2)到螺线终点(F2)所构成的既定延伸角的涡卷半径。而且，螺线终点(F2)处的涡卷半径与从螺线起点(P2)到螺线终点(F2)所成既定延伸角的涡卷半径相等。
换言之，如图4所示，假设螺线起点(P2)所成涡卷角度为O，螺线终点(F2)所成涡卷角度为θ2，涡壳14中螺线的涡卷半径可用下列公式表示：
r(θ)＝r0+r1exp(nθ)+R(θ)。
其中，当0＜θ＜θ1时R(θ)＝0；
当θ1＜θ＜θ2时
R(θ)＝K1sin{π/2×(θ-θ1)/(θ-θ2)}；
上式中，R0为叶轮外表面到螺线起点(P2)的距离，r1为叶轮半径，n为延伸角，θ为螺线起点(P2)上的任意角。
图4中实线代表螺线起点(P2)与螺线终点(F2)所成既定延伸角的涡卷半径，虚线代表任意涡卷角度(θ1)到螺线终点处涡卷角度(θ2)的涡卷半径。而且，螺线起点(P2)沿叶轮12中心(O)与螺线终点(F2)连线向螺旋室(S)外侧移动。其涡卷角度小于360°。
然而，日本公开的专利号为平6-117397的专利中的涡壳也存在问题：根据数学公式很难生产如此精密的非线性曲线；而且由于空气自身摩擦阻力及其与涡壳内侧的摩擦阻力并没减小，从而降低了吹风效率和鼓风机性能，增加了噪音。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种易于生产、高效率、低噪音的离心式鼓风机。
依照本发明的目的所提供的离心式鼓风机，包括：叶轮，其具有多个叶片；以及涡壳，其在叶轮外侧形成螺旋形通风道，叶轮中心偏离构成涡壳的通风道的螺线中心一定距离。
叶轮中心到涡壳的螺旋线中心的距离(D)满足关系式：0＜D≤0.15RP3，其中RP3为涡卷起点的螺线半径。
涡壳的螺旋线为阿基米德螺旋线或对数螺旋线。
涡壳的涡卷起点和涡卷终点位于同一条线上，因此，涡卷角度在0°到360°范围内变化，但涡卷角度可以小于360°，也可以大于360°。
叶轮中心从涡壳的螺线中心至涡卷起点的反方向移动，但也可以从涡壳的螺线中心沿水平方向和垂直方向任意移动，使得从叶轮中心的角度来看，涡壳的螺旋线成为一条非线性涡卷曲线。
附图说明
为了全面理解本发明的本质和目的，下面将结合附图详细描述本发明，其中：
图1为依据现有技术生产的具有线性涡卷曲线的离心式鼓风机的剖面图；
图2为说明图1中涡卷半径与涡卷角度的关系的曲线图；
图3为依据现有技术生产的具有非线性涡卷曲线的离心式鼓风机的剖面图；
图4为说明图3中涡卷半径与涡卷角度的关系的曲线图；
图5为依据本发明第一实施例的具有非线性涡卷曲线的离心式鼓风机的剖面图；
图6为沿图5中线A-A的剖面图；
图7为说明图5中涡卷半径和涡卷角度的关系的曲线图；
图8为传统离心式鼓风机和本发明第一实施例的离心式鼓风机的相对转数的流速比较图；
图9为传统离心式鼓风机和本发明第一实施例对应流速的噪音比较图；
图10为依据本发明第二实施例的具有非线性涡卷曲线的离心式鼓风机的剖面图；
图11为说明图10中涡卷半径和涡卷角度的关系的曲线图。
具体实施方式
现依照附图，结合本发明最佳实施例对本发明进行详细说明。
如图5、6所示，叶轮22外围设有多个叶片21，其外部设有涡壳24，形成了一个螺旋形通风道。叶轮22中心(O1)向下偏离涡壳24的螺线中心(O2)一定距离(D)。
为便于介绍，下文把涡壳24的螺线中心(O2)到一条螺线的距离称为“螺线半径”，把叶轮22中心(O1)到该螺线的距离称为“涡卷半径”。
涡壳24安装在叶轮22的轴向上，并设有一进气口26，螺线终点(F3)处设有一排气口28，与进气口26间成直角。从进气口26进入的空气通过叶轮22获取能源，在螺线起点(P3))处压力增大，形成涡流，在螺线终点(F3)处，使空气由压头转变为速度头，然后排出。
设于叶轮22周围的多个叶片可围绕底板30运转，底板30的中心向进气口方向凸起，位于叶片21的进气口一侧的外部联有一支撑环32，以形成一个稳固的圆筒形。此外，叶轮22的底板30与电动机(M)的驱动轴连接。
涡壳24在螺线中心(O2)周围的阿基米德螺旋线或对数螺旋线内形成。阿基米德螺旋线为一曲线，满足数学公式：r＝r3+mθ；对数螺旋线也为一曲线，满足数学公式：r＝r3enθ，其中r＝涡壳内螺线中心(O2)到一条螺线的距离，r3＝螺线起点(P3：涡卷起点)处的螺线半径，θ＝从螺线起点(P3：涡卷起点)至螺线终点(F3：涡卷终点)所成涡卷角，m和n均为常数。
涡壳24上的涡卷起点(P3)和涡卷终点(F3)位于同一条线上，因此涡卷角度可在0°到360°范围内变化。但是，在叶轮22中心(O1)和涡卷终点(F3)的连线上的涡卷起点(P3)可能进入螺旋室(S)内，使涡卷角度大于360°；或者在叶轮22中心(O1)与涡卷终点(F3)的连线上的涡卷起点(P3)可能移向螺旋室(S)外部，使涡卷角度小于360°。
叶轮中心偏离涡壳24的螺线中心(O2)的距离(D)满足关系式：0＜D≤0.15RP3，其中RP3为涡卷起点(P3)处螺线半径。
图7表示叶轮中心从涡壳的螺线中心向下移动所形成的涡卷曲线。换言之，叶轮22中心(O1)周围的涡卷半径(Rd)在涡卷起点(P3)附近几乎没有增加。此外，螺线中心(O2)周围的螺线半径与150°涡卷角附近的涡卷半径(Rd)相等。因此涡卷曲线为非线性曲线。
图7所示涡卷曲线中，叶轮22中心偏离按对数螺旋线所形成的涡壳24的螺线中心(O2)的距离(D)等于涡卷起点(P3)处螺线半径的0.15倍，然而，偏离距离的变化会形成不同的涡卷曲线。
如上所述，本实施例的涡卷曲线是由叶轮中心(O1)从涡壳内螺线中心(O2)向下移动所形成的，它在螺线起点(涡卷起点)附近的通风道宽度大大增加，因此，初始阶段的摩擦阻力明显减小，增加了吹风效率，鼓风机性能大为改善，噪音显著降低。
图8是传统对数螺旋线作为涡卷曲线的离心式鼓风机和移动对数螺旋线中心形成非线性涡卷曲线(图7所示曲线)的本发明第一实施例的离心式鼓风机二者运转的流速比较图。如图所示，相同转数情况下，本发明制成的离心式鼓风机的流速明显大于传统离心式鼓风机。
图9为传统对数螺旋线作为涡卷曲线的离心式鼓风机和移动对数螺旋线中心形成非线性涡卷曲线(图7所示曲线)的本发明第一实施例的离心式鼓风机二者相对于流速的噪音比较图。如图所示，相同流速的情况下，本发明的噪音大大低于传统离心式鼓风机。
依据本发明，由于低转速下具有更高的流量，使其可以低速运行，从而减小了噪音。此外，利用对数螺线或阿基米得制成的涡壳使生产离心式鼓风机更容易。
图10为依据本发明第二实施例的非线性涡卷曲线离心式鼓风机的剖面图。其中，叶轮32中心(O1)向上偏离涡壳34的螺线中心(O3)一定距离(D)。叶轮中心从涡壳的螺线中心向上移动所形成的涡卷曲线参见图11。其中，叶轮32中心(O1)附近的涡卷半径(Rd)在涡卷中部几乎没有增加。还应注意到，叶轮中心从涡壳的螺线中心不定地上下移动，从叶轮中心处看，形成一条非线性曲线。
显而易见，通过上述说明，本发明的离心式鼓风机的优势在于：易于生产，且提高了吹风效率，降低了噪音。

Claims (4)

1、一种离心式鼓风机，其特征在于，该鼓风机包括：
叶轮，其外围具有多个叶片；以及
涡壳，其在叶轮外侧形成螺旋形通风道，叶轮中心偏离构成涡壳的通风道的螺线中心一定距离；并且
叶轮中心偏离涡壳的螺线中心的距离D满足关系式：0＜D≤0.15RP3，其中RP3为涡卷起点的螺线半径。
2.如权利要求1所述的离心式鼓风机，其特征在于涡壳的螺旋曲线为阿基米德螺旋曲线或对数曲线。
3.如权利要求1所述的离心式鼓风机，其特征在于涡壳的涡卷起点和涡卷终点位于同一条线上，使涡卷角度可在0°到360°范围内变化。
4.如权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机，其特征在于叶轮的中心从涡壳的螺线中心向涡卷起点的相反方向移动。
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