CN114704480A - 一种基于多重降噪的多翼离心风机及其降噪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多重降噪的多翼离心风机及其降噪方法，该风机包括降噪蜗壳、设于降噪蜗壳上的电机组件、多翼降噪叶轮、进口消声组件、进风口以及出风口；电机组件与多翼降噪叶轮通过连接轴连接；多翼降噪叶轮的降噪叶片上设有扰流阶梯机构和破坏出口涡流的缺口，实现从声源处降噪；降噪蜗壳内设有微孔共振吸声单元；进口消声组件包括多个进口消声单元、设于进口消声单元上的多孔吸声材料和消声片固定架，三者共同构成阻抗复合式消声结构，与降噪蜗壳的微孔共振吸声共同实现被动降噪；本发明集成多重降噪措施，采用主动降噪和被动降噪相结合，能够进一步降低多翼离心风机噪声、牺牲气动性能作用较小，且易于生产制造。

Description

一种基于多重降噪的多翼离心风机及其降噪方法
技术领域
本发明属于风机降噪技术领域，更具体地，涉及一种基于多重降噪的多翼离心风机及其降噪方法。
背景技术
多翼离心风机因其具有大的流量系数、高压力系数、小尺寸系数以及低噪声等突出优点，被广泛应用于制冷空调、厨房家电、激光设备、电子设备、塑料挤出机、运输机械，洗衣设备，印刷机械，包装机械，烫台，毛刷机，丝网印刷机等各个领域。这种含有多翼叶轮的离心风机通过轴向进入，然后直角转弯通过叶道从叶尖流出。虽然多翼离心风机出口的紊流度较其它同参数离心风机小，但其进口和出口仍有一定的紊流度，且出口的紊流度远高于进口。为了破坏叶尖产生的紊流，降低气流脉动强度，目前多采用改动蜗舌结构、改变叶片的安装角度和改变叶片的空间形状等方法。经过这些措施优化后，噪声值有所降低，但往往大幅度牺牲了离心风机的气动性能。但随着对于噪声水平要求越来越高，上述优化多翼离心风机噪声的措施已达极限，无法进一步降低噪声，且上述措施往往制造困难，成本较高，无法大规模推广应用。因此，亟需一种能够进一步降低多翼离心风机噪声、牺牲气动性能作用较小、易于生产制造的降噪措施。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于多重降噪的多翼离心风机及其降噪方法，通过在上下布置的第一蜗壳和第二蜗壳之间由外而内间隔设外壳外板和蜗壳内板；在第一蜗壳、第二蜗壳以及蜗壳内板三者之间形成的环形容纳腔内设多翼降噪叶轮，在多翼降噪叶轮的降噪叶片上设扰流阶梯机构和破坏出口涡流的缺口，进而从声源处主动降低风机噪声；在蜗壳内板上设穿孔，使得第一蜗壳、第二蜗壳、外壳外板和蜗壳内板四者之间共同形成第一消声内腔，并在其内填充多孔吸音材料；利用微孔共振吸声原理，采用共振吸声板、吸声材料吸音实现二次降噪；同时，吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近穿孔蜗壳与叶轮之间的气体的紊流度，实现三次降噪；在第一蜗壳的中央设进风口，进风口与所述环形容纳腔连通；在所述进风口上设进口消声组件，进口消声组件包括设于所述第一蜗壳上的多个进口消声单元和设于相邻两个所述进口消声单元之间的消声片固定架；将所述进口消声单元设为一端封闭一端开口的盒状结构，其侧板设为穿孔板，盒体内部填充吸声材料；消声片固定架在支撑固定进口消声单元的同时作为进风口导流声屏障；所述进口消声单元内部填充吸音材料和所述消声片固定架共同构成阻抗复合式消声单元，以进一步降低风机进口噪声；本发明集成多重降噪措施，主动降噪和被动降噪结合，主动降噪措施是采用低噪声多翼叶轮，从声源处降噪；被动降噪采用进口消声单元、进口导流声屏障以及降噪蜗壳，从传播途径进行降噪；对比同规格未采用本发明的降噪技术的离心多翼风机，其降噪量可达8dB及以上；本发明未在出风口设置消声装置，而是通过主动降噪，省去了出口消声装置，从而减小运行压损，保证通风散热效果，同时节约能源；本发明能够进一步降低多翼离心风机噪声、牺牲气动性能作用较小，且易于生产制造。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于多重降噪的多翼离心风机，包括降噪蜗壳、设于所述降噪蜗壳上的电机组件、多翼降噪叶轮、进口消声组件、进风口以及出风口；其中，
所述电机组件与所述多翼降噪叶轮通过连接轴连接；
所述降噪蜗壳包括上下间隔布置的第一蜗壳、第二蜗壳、设于所述第一蜗壳和第二蜗壳之间的蜗壳外板和蜗壳内板；所述降噪蜗壳内设有微孔共振吸声单元，采用共振吸声板、吸声材料吸音降噪的同时，吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近穿孔蜗壳与叶轮之间的气体的紊流度，实现降噪；
所述第一蜗壳、第二蜗壳以及所述蜗壳内板共同形成一个位于所述第二蜗壳中心的环形容纳腔；所述多翼降噪叶轮设于所述环形容纳腔内；所述多翼降噪叶轮的降噪叶片上设有扰流阶梯机构和破坏出口涡流的缺口，实现从声源处主动降低风机噪声；
所述进风口设于第一蜗壳的中央，所述进口消声组件设于所述进风口上，其包括设于所述第一蜗壳上的多个进口消声单元和设于相邻两个所述进口消声单元之间的消声片固定架；
所述进口消声单元为一端封闭一端开口的盒状结构，其侧板为穿孔板，盒体内部填充吸声材料；所述消声片固定架同时作为进风口导流声屏障，所述进口消声单元内部填充吸音材料和所述消声片固定架共同构成阻抗复合式消声单元，实现进一步降低风机进口噪声。
进一步地，所述第一蜗壳、第二蜗壳以及所述蜗壳外板共同形成第一消声内腔；
所述第一消声内腔内填充有多孔吸音材料，所述多孔吸音材料采用无纺布或者玻璃丝布包裹，以防止吸音材料被风机叶轮吸入；
所述蜗壳内板为穿孔板；所述蜗壳内板、所述第一消声内腔以及其内的多孔吸音材料共同形成穿孔共振吸声结构；
所述蜗壳内板的穿孔直径为0.5～3.6mm，穿孔率为1％～36％。
进一步地，所述多翼降噪叶轮的叶频f0根据下式计算：
Figure BDA0003602609620000031
其中，Z为叶片数，N为叶轮转速；
所述蜗壳内板作为穿孔板的共振频率f1为：
Figure BDA0003602609620000041
式中，f1为穿孔板的共振频率；c为声速；P为穿孔率，d为圆孔直径；t为板厚，L为板后空气层厚度；
所述降噪蜗壳采用变共振频率设计，根据蜗壳不同部位噪声主频的变化，通过调整降噪蜗壳的蜗壳内板的穿孔率和其后所述第一消声内腔的深度调整其共振的主频。
进一步地，所述多翼降噪叶轮包括底板、周向间隔设于所述底板上的多个降噪叶片以及设于所述底板中心的所述连接轴，所述降噪叶片的叶背部设有用于破坏出口涡流的扰流阶梯机构；所述降噪叶片的高度方向上位于出风的一端设有一个或多个缺口，以降低叶尖出口的涡流强度，进而降低风机噪声。
进一步地，所述进口消声单元包括一个底面板和与所述底面板的边缘且垂直相接的个侧板，个所述侧板彼此首尾相接与所述底面板共同形成一端开口、一端封闭的第二消声内腔，所述第二消声内腔内亦填充有多孔吸音材料；
彼此平行相对设置且垂直于所述第一蜗壳设置的两个所述侧板中附图中高度方向的两个面至少一个设有多个穿孔，其穿孔直径为0.5～3mm，穿孔率为10％～36％；
多个所述进口消声单元的规格相同；
所述进风口设置在所述消声片固定架的声影区之内；
所述进口消声单元和所述消声片固定架之间形成空间间隙，所述空间间隙占所述进风口上方总风道截面的比例为40％～60％。
进一步地，多个所述进口消声单元周向布置在所述进风口的上方；所述消声片固定架周向布置在所述进风口处，形成所述进口导流声屏障，起到导流和声屏障的作用；
所述进风口的半径小于所述蜗壳内板的弧形半径；
所述消声片固定架的底部与所述进风口的边缘留有一定的距离，彼此形成台阶，所述进口消声单元的开口端固定在所述台阶上，所述进口消声单元的封闭端悬空在所述进风口的上方空间；
所述底面板朝向所述第一蜗壳的中心方向布置；
多个所述底面板周向布置，中心形成环形空间。
进一步地，所述电机组件包括设于所述进风口上方与所述第一蜗壳固定的电机固定机构和设于所述电机固定机构上的电机；所述电机固定机构包括中心相连且沿所述第一蜗壳周向间隔布置的多个支撑板；所述消声片固定架设于所述支撑板的上方；所述电机设于多个所述支撑板的中心上；所述电机布置在所述环形空间内。
进一步地，所述电机组件设于第二蜗壳上远离第一蜗壳的一侧；多个所述进口消声单元沿第一蜗壳的平面方向在所述进风口上平行间隔成片状布置；
所述消声片固定架设于相邻两个所述进口消声单元的顶部，所述消声片固定架与所述第一蜗壳平行；
所述进口消声单元的封闭端朝向第二蜗壳所在的方向，所述进口消声单元的开口端朝向远离第二蜗壳所在的方向布置。
进一步地，所述第一蜗壳和第二蜗壳的外形尺寸相同；
所述第一蜗壳和第二蜗壳均包括第一端线、第二端线、第三端线；所述第一端线为直线形，所述第二端线为圆弧状，共两条，相向对称设于所述第一端线的两侧；所述第三端线为直线形，与所述第一端线平行间隔设置，且设于两个所述第二端线远离所述第一端线的一端，将两个所述第二端线连接在一起；
所述蜗壳外板包括外直板和外弧板；
所述外直板和两个所述外弧板将所述第一蜗壳和第二蜗壳围城一个一端封闭、一端开口的盒体；所述盒体的开口端为风机的出风口；
所述蜗壳内板为弧形，设于所述第一蜗壳和第二蜗壳之间的空间内。
本发明的另一个方面提供一种基于多重降噪的多翼离心风机的降噪方法，包括如下步骤：
S1：启动电机组件，驱动多翼降噪叶轮转动，通过降噪叶片的扰流阶梯机构和叶片端部的缺口破坏出口涡流，进而实现从声源处主动降噪；
S2：经过步骤S1处理过的噪声被降噪蜗壳的蜗壳内板、第一消声内腔、填充在第一消声内腔的吸音材料吸收，利用微孔共振吸声原理实现进一步的降噪；
S3：第一消声内腔的吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近蜗壳内板与叶轮之间的气体紊流度，实现更进一步的降噪；
S4：经过步骤S3处理后的噪声沿着降噪蜗壳轴向进口的传播被设于降噪蜗壳进风口处的多个进口消声单元、设于进口消声单元内的多孔吸音材料以及设于相邻两个进口消声单元之间的消声片固定架共同组成的阻抗复合式进口消声组件阻挡，将风机进口噪声降到更低。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明的一种基于多重降噪的多翼离心风机，通过在上下布置的第一蜗壳和第二蜗壳之间由外而内间隔设外壳外板和蜗壳内板；在第一蜗壳、第二蜗壳以及蜗壳内板三者之间形成的环形容纳腔内设多翼降噪叶轮，在多翼降噪叶轮的降噪叶片上设扰流阶梯机构和破坏出口涡流的缺口，进而从声源处主动降低风机噪声；在蜗壳内板上设穿孔，使得第一蜗壳、第二蜗壳、外壳外板和蜗壳内板四者之间共同形成第一消声内腔，并在其内填充多孔吸音材料；利用微孔共振吸声原理，采用共振吸声板、吸声材料吸音实现二次降噪；同时，吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近穿孔蜗壳与叶轮之间的气体的紊流度，实现三次降噪；在第一蜗壳的中央设进风口，进风口与所述环形容纳腔连通；在所述进风口上设进口消声组件，进口消声组件包括设于所述第一蜗壳上的多个进口消声单元和设于相邻两个所述进口消声单元之间的消声片固定架；将所述进口消声单元设为一端封闭一端开口的盒状结构，其侧板设为穿孔板，盒体内部填充吸声材料；消声片固定架在支撑固定进口消声单元的同时作为进风口导流声屏障；所述进口消声单元内部填充吸音材料和所述消声片固定架共同构成阻抗复合式消声单元，以进一步降低风机进口噪声；本发明采用双重蜗壳，不仅增加蜗壳的隔声量，吸声量也大幅增加；集成多重降噪措施，主动降噪和被动降噪结合，主动降噪措施是采用低噪声多翼叶轮，从声源处降噪；被动降噪采用进口消声单元、进口导流声屏障以及降噪蜗壳，从传播途径进行降噪；对比同规格未采用本发明的降噪技术的离心多翼风机，其降噪量可达8dB及以上；本发明未在出风口设置消声装置，而是通过主动降噪，省去了出口消声装置，从而减小运行压损，保证通风散热效果，同时节约能源；本发明能够进一步降低多翼离心风机噪声、牺牲气动性能作用较小，且易于生产制造。
附图说明
图1为本发明实施例1一种基于多重降噪的多翼离心风机的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1一种基于多重降噪的多翼离心风机的结构示意图(未安装电机和多翼降噪叶轮)；
图3为本发明实施例1一种基于多重降噪的多翼离心风机的图2的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例1一种基于多重降噪的多翼离心风机的多翼降噪叶轮的整体结构示意图；
图5为本发明实施例2一种基于多重降噪的多翼离心风机的进口消声单元的片状布置结构示意图；
图6为本发明实施例2一种基于多重降噪的多翼离心风机的进口消声单元的整列式布置示意图；
图7为本发明实施例一种基于多重降噪的多翼离心风机的降噪方法的流程示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-蜗壳、11-第一蜗壳、12-第二蜗壳、13-蜗壳外板、131-外直板、132-外弧板、14-蜗壳内板、15-第一消声内腔、2-电机组件、21-电机固定机构、211-支撑板、22-电机、3-多翼降噪叶轮、31-底板、32-降噪叶片、33-连接轴、4-消声组件、41-进口消声单元、411-底面板、412-侧板、413-第二消声内腔、44-消声片固定架、5-进风口、6-出风口、7-台阶。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，当元件被称为“固定于”、“设置于”或“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上；术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”......仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
如图1-图4所示，本发明提供一种基于多重降噪的多翼离心风机，包括降噪蜗壳1、设于所述降噪蜗壳1上的电机组件2、多翼降噪叶轮3、进口消声组件4、进风口5以及出风口6；所述电机组件2与所述多翼降噪叶轮3通过连接轴33连接；通过所述电机组件2驱动所述多翼降噪叶轮3转动；所述降噪蜗壳1包括上下间隔布置的第一蜗壳11、第二蜗壳12、设于所述第一蜗壳11和第二蜗壳12之间的蜗壳外板13和蜗壳内板14；所述第一蜗壳11、第二蜗壳12以及所述蜗壳外板13共同形成第一消声内腔15，所述蜗壳内板14为穿孔板，所述蜗壳内板14与所述第一消声内腔15形成穿孔共振吸声结构，利用微孔共振吸声原理，采用共振吸声板、吸声材料吸音降噪的同时，吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近穿孔蜗壳与叶轮之间的气体的紊流度，实现降噪；所述第一蜗壳11、第二蜗壳12以及所述蜗壳内板14共同形成一个位于所述第二蜗壳12中心的环形容纳腔；所述多翼降噪叶轮3设于所述环形容纳腔内，所述多翼降噪叶轮3的降噪叶片32上设有扰流阶梯机构和破坏出口涡流的缺口，进而从声源处主动降低风机噪声；所述进风口5设于第一蜗壳11的中央，所述进风口5与所述环形容纳腔连通；所述电机组件2设于所述进风口5的上方；所述进口消声组件4设于所述进风口5上，其包括设于所述第一蜗壳11上的多个进口消声单元41和设于相邻两个所述进口消声单元41之间的消声片固定架42；所述进口消声单元41为一端封闭一端开口的盒状结构，其侧板为穿孔板，盒体内部填充吸声材料；所述消声片固定架42同时作为进风口导流声屏障，能够进一步降低进口噪声；所述进口消声单元41内部填充吸音材料和所述消声片固定架42共同构成阻抗复合式消声单元，以进一步降低风机进口噪声；本发明集成多重降噪措施，主动降噪和被动降噪结合，主动降噪措施是采用低噪声多翼叶轮，从声源处降噪；被动降噪采用进口消声单元、进口导流声屏障以及降噪蜗壳，从传播途径进行降噪；对比同规格未采用本发明的降噪技术的离心多翼风机，其降噪量可达8dB及以上；本发明能够进一步降低多翼离心风机噪声、牺牲气动性能作用较小，且易于生产制造。
进一步地，如图1-图4所示，所述第一蜗壳11和第二蜗壳12的外形尺寸相同，且彼此由上而下平行间隔设置(基于附图所示的视角)；所述第一蜗壳11和第二蜗壳12均包括第一端线、第二端线、第三端线；所述第一端线为直线形，所述第二端线为圆弧状，共两条，相向对称设于所述第一端线的两侧，所述第三端线为直线形，与所述第一端线平行间隔设置，且设于两个所述第二端线远离所述第一端线的一端，将两个所述第二端线连接在一起；所述蜗壳外板13垂直设于所述第一蜗壳11和第二蜗壳12的外缘端线之间；所述蜗壳外板13包括外直板131和外弧板132；所述外直板131设于所述第一蜗壳11和第二蜗壳12的两个所述第一端线111之间；所述外直板131和两个所述外弧板132将所述第一蜗壳11和第二蜗壳12围城一个一端封闭、一端开口的盒体；所述盒体的开口端为风机的出风口6；所述蜗壳内板14为弧形，设于所述第一蜗壳11和第二蜗壳12之间的空间内；所述蜗壳内板14与所述蜗壳外板13之间间隔设置，并与所述第一蜗壳11、第二蜗壳12四者共同形成第一空腔，所述第一空腔为第一消声内腔15；所述第一消声内腔15内填充有多孔吸音材料，所述多孔吸音材料采用无纺布或者玻璃丝布包裹，用于防止吸音材料被风机叶轮吸入；所述蜗壳内板14为穿孔网板，其穿孔直径为0.5～3mm，穿孔率为1％～36％。
进一步地，如图1-图4所示，所述第一蜗壳11、第二蜗壳12以及所述蜗壳内板14共同形成一个位于所述第二蜗壳12中心的环形容纳腔；所述多翼降噪叶轮3设于所述环形容纳腔内；所述多翼降噪叶轮3包括底板31、周向间隔设于所述底板31上的多个降噪叶片32以及设于所述底板31中心的连接轴33，所述连接轴33与所述电机组件2相连；多个降噪叶片32均为前向叶片，所述降噪叶片32的叶背部设有用于破坏出口涡流的扰流阶梯机构，扰流阶梯机构的端部截面也可以是其它形状的扰流结构，且以注塑时不产生倒扣为前提；所述降噪叶片32的高度方向上位于出风的一端设有一个或多个缺口，以降低叶尖出口的涡流强度，进而降低风机噪声；所述缺口可以为矩形、齿形或其它复杂结构；本发明采用低噪声的叶轮，这种叶片叶尖的背部增加阶梯型凸起，以破坏叶背处的涡流，降低紊流强度，同时叶片高度方向上下两端开缺口，以破坏出口处的紊流强度。
进一步地，如图1-图4所示，所述降噪蜗壳1的蜗壳内板14、第一消声内腔15以及其内的多孔吸音材料共同形成穿孔共振吸声结构，采用微孔共振吸声原理，针对现有风机的主频，为本发明的多翼降噪叶轮3的叶轮的叶频进行降噪设计，本发明的所述多翼降噪叶轮3的叶频f0根据下式计算：
Figure BDA0003602609620000111
其中，Z为叶片数，N为叶轮转速；
所述蜗壳内板14作为穿孔板的共振频率f1为：
Figure BDA0003602609620000112
式中，f1为穿孔板的共振频率；c为声速；P为穿孔率，d为圆孔直径；t为板厚，L为板后空气层厚度；
另外，为了最大程度的降低噪声，本发明的所述降噪蜗壳1采用变共振频率设计，根据降噪蜗壳1不同部位噪声主频的变化，通过调整降噪蜗壳1的蜗壳内板14的穿孔率和其后所述第一消声内腔15的深度调整其共振的主频。
本发明的所述降噪蜗壳1采用双重壳，内壳为所述蜗壳内板14，设计为穿孔网板，外壳为所述蜗壳外板13，设计为实板，中间的所述第一消声内腔15内填充多孔吸音材料；所述蜗壳内板14的穿孔直径为0.5～3.6mm，穿孔率为1％～36％；本发明采用双重蜗壳，不仅增加蜗壳的隔声量，吸声量也大幅增加；本发明采用共振吸声板、吸声材料吸音降噪的同时，吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近穿孔蜗壳与叶轮之间的气体的紊流度。
进一步地，如图1-图4所示，多个所述进口消声单元41周向布置于所述多翼降噪叶轮3的上方；多个所述进口消声单元41周向布置在所述进风口5的上方；多个所述进口消声单元41分别通过消声片固定架42与所述第一蜗壳11固定；所述消声片固定架42周向布置在所述进风口5处，形成所述进口导流声屏障，起到导流和声屏障的作用；所述消声片固定架42为板状且设有多个，分别设于相邻的两个所述进口消声单元41之间，进而实现对多个进口消声单元41的固定；所述进风口5的半径小于所述蜗壳内板14的弧形半径；所述消声片固定架42的底部与所述进风口5的边缘留有一定的距离，彼此形成台阶7，用于支撑多个所述进口消声单元41；所述进口消声单元41和所述消声片固定架42之间形成空间间隙，所述空间间隙占所述进风口5上方总风道截面的比例为40％～60％；多个所述进口消声单元41的规格相同，以方便生产制造。
进一步地，如图1-图4所示，所述进口消声单元41包括一个矩形底面板411和与所述底面板411的边缘且垂直相接的4个侧板412，4个所述侧板412彼此首尾相接与所述底面板411共同形成形成一端开口、一端封闭的第二消声内腔413，所述第二消声内腔413为矩形，其内亦填充有多孔吸音材料，和进口导流声屏障共同形成阻抗复合式消声装置；所述底面板411朝向所述第一蜗壳11的中心方向布置；多个所述进口消声单元41的多个所述底面板411沿周向布置，中心形成环形空间；彼此平行相对设置且垂直于所述第一蜗壳11设置的两个所述侧板412中(附图中高度方向的两个面)至少一个设有多个穿孔，其穿孔直径为0.5～3mm，穿孔率为10％～36％；所述进口消声单元41的开口端固定在所述台阶7上，所述进口消声单元41的封闭端悬空在所述进风口5的上方空间；本发明通过多个所述消声片固定架42和设于相邻两个所述消声片固定架42之间的内部填充了吸音材料的多个进口消声单元41共同组成了阻抗复合消声器，采用阻抗复合消声器、进口声屏障集成于降噪蜗壳，进一步降低进口噪声；另外，本发明的进口导流声屏障既作为消声器的固定架，又作为导流和声屏障板；一般情况下，离心多翼风机作为通风散热使用时，往往均设置有外壳保护装置，因此，外壳保护装置应设置通风孔，防止内循环；由于本发明的风机设置了进口导流声屏障，因此，所述进风口5设置在作为风机声屏障的所述消声片固定架42的声影区之内。
进一步地，如图1-图4所示，所述电机组件2包括设于所述进风口5上方与所述第一蜗壳11固定的电机固定机构21和设于所述电机固定机构21上的电机22；所述电机固定机构21包括中心相连，且沿所述第一蜗壳11周向间隔布置的多个支撑板211；所述消声片固定架42设于所述支撑板211的上方；所述电机22设于多个所述支撑板211的中心上；所述电机22布置在所述环形空间内。
实施例2
如图5和图6所示，本发明的本实施例与实施例1的区别在于电机组件2设于第二蜗壳12上远离第一蜗壳11的一侧；所述进口消声单元41与电机组件2不存在位置干涉；所述进风口5设于第一蜗壳11上，多个所述进口消声单元41沿第一蜗壳11的平面方向在所述进风口5上平行间隔成片状布置；相邻两个所述进口消声单元41的顶部之间设置消声片固定架42，所述消声片固定架42与所述第一蜗壳11平行；所述进口消声单元41的封闭端朝向第二蜗壳12所在的方向，所述进口消声单元41的开口端朝向远离第二蜗壳12所在的方向布置；所述进口消声单元41还可进行阵列式布置。
如图7所示，本发明的另一个方面提供一种基于多重降噪的多翼离心风机的降噪方法，包括如下步骤：
S1：启动电机组件，驱动多翼降噪叶轮转动，通过降噪叶片的扰流阶梯机构和叶片端部的缺口破坏出口涡流，进而实现从声源处主动降噪；
S2：经过步骤S1处理过的噪声被降噪蜗壳的蜗壳内板、第一消声内腔、填充在第一消声内腔的吸音材料吸收，利用微孔共振吸声原理实现进一步的降噪；
S3：第一消声内腔的吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近蜗壳内板与叶轮之间的气体紊流度，实现更进一步的降噪；
S4：经过步骤S3处理后的噪声沿着降噪蜗壳轴向进口的传播被设于降噪蜗壳进风口处的多个进口消声单元、设于进口消声单元内的多孔吸音材料以及设于相邻两个进口消声单元之间的消声片固定架共同组成的阻抗复合式进口消声组件阻挡，将风机进口噪声降到更低。
本发明提供的一种基于多重降噪的多翼离心风机的工作原理：通过在上下布置的第一蜗壳11和第二蜗壳12之间由外而内间隔设外壳外板13和蜗壳内板14；在第一蜗壳11、第二蜗壳12以及蜗壳内板14三者之间形成的环形容纳腔内设多翼降噪叶轮3，在多翼降噪叶轮3的降噪叶片32上设扰流阶梯机构和破坏出口涡流的缺口，进而从声源处主动降低风机噪声；在蜗壳内板14上设穿孔，使得第一蜗壳11、第二蜗壳12、外壳外板13和蜗壳内板14四者之间共同形成第一消声内腔15，并在其内填充多孔吸音材料；利用微孔共振吸声原理，采用共振吸声板、吸声材料吸音实现二次降噪；同时，吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近穿孔蜗壳与叶轮之间的气体的紊流度，实现三次降噪；在第一蜗壳11的中央设进风口5，进风口5与所述环形容纳腔连通；在所述进风口5上设进口消声组件4，进口消声组件4包括设于所述第一蜗壳11上的多个进口消声单元41和设于相邻两个所述进口消声单元41之间的消声片固定架42；将所述进口消声单元41设为一端封闭一端开口的盒状结构，其侧板设为穿孔板，盒体内部填充吸声材料；消声片固定架42在支撑固定进口消声单元41的同时作为进风口导流声屏障；所述进口消声单元41内部填充吸音材料和所述消声片固定架42共同构成阻抗复合式消声单元，以进一步降低风机进口噪声；本发明集成多重降噪措施，主动降噪和被动降噪结合，主动降噪措施是采用低噪声多翼叶轮，从声源处降噪；被动降噪采用进口消声单元、进口导流声屏障以及降噪蜗壳，从传播途径进行降噪；对比同规格未采用本发明的降噪技术的离心多翼风机，其降噪量可达8dB及以上；本发明的电机组件2既可设于第一蜗壳11上，也可以设于第二蜗壳12上；设于第一蜗壳11上时，电机组件与进口消声组件存在干涉，两者的布置方式如实施例1所示；设于第二蜗壳12上时，电机组件与进口消声组件互不干涉，且进口消声组件的设计如实施例2所示；虽然出风口噪声较进风口高，但本发明未在出风口设置消声装置，而是通过主动降噪，省去了出口消声装置，从而减小运行压损，保证通风散热效果，同时节约能源；本发明能够进一步降低多翼离心风机噪声、牺牲气动性能作用较小，且易于生产制造。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：包括降噪蜗壳(1)、设于所述降噪蜗壳(1)上的电机组件(2)、多翼降噪叶轮(3)、进口消声组件(4)、进风口(5)以及出风口(6)；其中，
所述电机组件(2)与所述多翼降噪叶轮(3)通过连接轴(33)连接；
所述降噪蜗壳(1)包括上下间隔布置的第一蜗壳(11)、第二蜗壳(12)、设于所述第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)之间的蜗壳外板(13)和蜗壳内板(14)；所述降噪蜗壳(1)内设有微孔共振吸声单元，采用共振吸声板、吸声材料吸音降噪的同时，吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近穿孔蜗壳与叶轮之间气体的紊流度，实现降噪；所述第一蜗壳(11)、第二蜗壳(12)以及所述蜗壳内板(14)共同形成一个位于所述第二蜗壳(12)中心的环形容纳腔；所述多翼降噪叶轮(3)设于所述环形容纳腔内；所述多翼降噪叶轮(3)的降噪叶片(32)上设有扰流阶梯机构和破坏出口涡流的缺口，实现从声源处主动降低风机噪声；所述进风口(5)设于第一蜗壳(11)的中央，所述进口消声组件(4)设于所述进风口(5)上，其包括设于所述第一蜗壳(11)上的多个进口消声单元(41)和设于相邻两个所述进口消声单元(41)之间的消声片固定架(42)；所述进口消声单元(41)为一端封闭一端开口的盒状结构，其侧板为穿孔板，盒体内部填充吸声材料；所述消声片固定架(42)同时作为进风口导流声屏障，所述进口消声单元(41)内部填充吸音材料和所述消声片固定架(42)共同构成阻抗复合式消声单元，实现风机进口噪声的降低。
2.根据权利要求1所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：所述第一蜗壳(11)、第二蜗壳(12)以及所述蜗壳外板(13)共同形成第一消声内腔(15)；
所述第一消声内腔(15)内填充有多孔吸音材料，所述多孔吸音材料采用无纺布或者玻璃丝布包裹，以防止吸音材料被风机叶轮吸入；
所述蜗壳内板(14)为穿孔板；所述蜗壳内板(14)、所述第一消声内腔(15)以及其内的多孔吸音材料共同形成穿孔共振吸声结构；
所述蜗壳内板(14)的穿孔直径为0.5～3mm，穿孔率为1％～36％。
3.根据权利要求2所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：所述多翼降噪叶轮(3)的叶频f0根据下式计算：
Figure FDA0003602609610000021
其中，Z为叶片数，N为叶轮转速；
所述蜗壳内板(14)作为穿孔板的共振频率f1为：
Figure FDA0003602609610000022
式中，f1为穿孔板的共振频率；c为声速；P为穿孔率，d为圆孔直径；t为板厚，L为板后空气层厚度；
所述降噪蜗壳(1)采用变共振频率设计，根据蜗壳不同部位噪声主频的变化，通过调整降噪蜗壳的蜗壳内板(14)的穿孔率和其后所述第一消声内腔(15)的深度调整其共振的主频。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：所述多翼降噪叶轮(3)包括底板(31)、周向间隔设于所述底板(31)上的多个降噪叶片(32)以及设于所述底板(31)中心的所述连接轴(33)，所述降噪叶片(32)的叶背部设有用于破坏出口涡流的扰流阶梯机构；所述降噪叶片(32)的高度方向上位于出风的一端设有一个或多个缺口，以降低叶尖出口的涡流强度，进而降低风机噪声。
5.根据权利要求4所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：所述进口消声单元(41)包括一个底面板(411)和与所述底面板(411)的边缘且垂直相接的4个侧板(412)，4个所述侧板(412)彼此首尾相接与所述底面板(411)共同形成一端开口、一端封闭的第二消声内腔(413)，所述第二消声内腔(413)内亦填充有多孔吸音材料；
彼此平行相对设置且垂直于所述第一蜗壳(11)设置的两个所述侧板(412)中(附图中高度方向的两个面)至少一个设有多个穿孔，其穿孔直径为0.5～3mm，穿孔率为10％～36％；
多个所述进口消声单元(41)的规格相同；
所述进风口(5)设置在所述消声片固定架(42)的声影区之内；
所述进口消声单元(41)和所述消声片固定架(42)之间形成空间间隙，所述空间间隙占所述进风口(5)上方总风道截面的比例为40％～60％。
6.根据权利要求5所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：多个所述进口消声单元(41)周向布置在所述进风口(5)的上方；所述消声片固定架(42)周向布置在所述进风口(5)处，形成所述进口导流声屏障，起到导流和声屏障的作用；
所述进风口(5)的半径小于所述蜗壳内板(14)的弧形半径；
所述消声片固定架(42)的底部与所述进风口(5)的边缘留有一定的距离，彼此形成台阶(7)，所述进口消声单元(41)的开口端固定在所述台阶(7)上，所述进口消声单元(41)的封闭端悬空在所述进风口(5)的上方空间；
所述底面板(411)朝向所述第一蜗壳(11)的中心方向布置；
多个所述底面板(411)周向布置，中心形成环形空间。
7.根据权利要求6所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：所述电机组件(2)包括设于所述进风口(5)上方与所述第一蜗壳(11)固定的电机固定机构(21)和设于所述电机固定机构(21)上的电机(22)；所述电机固定机构(21)包括中心相连且沿所述第一蜗壳(11)周向间隔布置的多个支撑板(211)；所述消声片固定架(42)设于所述支撑板(211)的上方；所述电机(22)设于多个所述支撑板(211)的中心上；所述电机(22)布置在所述环形空间内。
8.根据权利要求5所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：所述电机组件(2)设于第二蜗壳(12)上远离第一蜗壳(11)的一侧；多个所述进口消声单元(41)沿第一蜗壳(11)的平面方向在所述进风口(5)上平行间隔成片状布置；
所述消声片固定架(42)设于相邻两个所述进口消声单元(41)的顶部，所述消声片固定架(42)与所述第一蜗壳(11)平行；
所述进口消声单元(41)的封闭端朝向第二蜗壳(12)所在的方向，所述进口消声单元(41)的开口端朝向远离第二蜗壳(12)所在的方向布置。
9.根据权利要求1-3中任一项或5-8中任一项所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机，其特征在于：所述第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)的外形尺寸相同；
所述第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)均包括第一端线、第二端线、第三端线；所述第一端线为直线形，所述第二端线为圆弧状，共两条，相向对称设于所述第一端线的两侧；所述第三端线为直线形，与所述第一端线平行间隔设置，且设于两个所述第二端线远离所述第一端线的一端，将两个所述第二端线连接在一起；
所述蜗壳外板(13)包括外直板(131)和外弧板(132)；
所述外直板(131)和两个所述外弧板(132)将所述第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)围城一个一端封闭、一端开口的盒体；所述盒体的开口端为风机的出风口(6)；
所述蜗壳内板(14)为弧形，设于所述第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)之间的空间内。
10.一种基于多重降噪的多翼离心风机的降噪方法，其特征在于：应用如权利要求1-9中任一项所述的一种基于多重降噪的多翼离心风机实现，包括如下步骤：
S1：启动电机组件，驱动多翼降噪叶轮转动，通过降噪叶片的扰流阶梯机构和叶片端部的缺口破坏出口涡流，进而实现从声源处主动降噪；
S2：经过步骤S1处理过的噪声被降噪蜗壳的蜗壳内板、第一消声内腔、填充在第一消声内腔的吸音材料吸收，利用微孔共振吸声原理实现进一步的降噪；
S3：第一消声内腔的吸音材料内部以及未被吸音材料填充的空腔内储存大量气体形成静压箱，进一步降低靠近蜗壳内板与叶轮之间的气体紊流度，实现更进一步的降噪；
S4：经过步骤S3处理后的噪声沿着降噪蜗壳轴向进口的传播被设于降噪蜗壳进风口处的多个进口消声单元、设于进口消声单元内的多孔吸音材料以及设于相邻两个进口消声单元之间的消声片固定架共同组成的阻抗复合式进口消声组件阻挡，将风机进口噪声降到更低。
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