CN115111201A - 导风圈及包括其的轴流风机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种导风圈及包括该导风圈的轴流风机，导风圈包括：环形导风部，环形导风部包括风道，风道用于容纳所述轴流风机的叶轮在其中转动，其中环形导风部包括内侧壁和外侧壁，风道由所述内侧壁围成；数个消声装置，数个消声装置沿导风圈的周向设置在环形导风部的内侧壁上；每个消声装置被配置为降低风道中的噪声。本申请的导风圈通过在环形导风部的内侧壁上设置消声装置，能够直接在噪声产生的部位进行消声，从而能够更加迅速高效地降低噪音。并且本申请的消声装置利用共振消声的原理，通过与噪声中的某些频率的声波形成共振，来达到降低噪声的效果，能够较大程度上降低声波的强度，使得消声效果好。

Description

导风圈及包括其的轴流风机

技术领域

本申请涉及轴流风机领域，特别涉及一种导风圈及包括其的轴流风机。

背景技术

轴流风机包括叶轮和导风圈，叶轮在导风圈中转动，驱动空气沿着轴流风机的轴向从轴流风机的一侧流向另一侧，使得叶轮的叶片在轴向上的上下两侧形成压力差，具体表现为在叶片的高压区形成压力面，在叶片的低压区形成吸力面。一般来说，在轴流风机的径向上，导风圈与叶轮之间需要存在一定的间隙，以防止叶轮与导风圈发生碰撞。由于存在该间隙，在叶片的叶尖处，空气受压差的影响从叶片的压力面向吸力面流动，在间隙处发生气流紊乱，从而引起噪声。

发明内容

本申请在第一方面的至少一个目的是提供一种导风圈，所述导风圈用于轴流风机，包括：环形导风部，所述环形导风部具有轴线并围绕所述轴线旋转对称，所述环形导风部包括风道，所述风道用于容纳所述轴流风机的叶轮在其中转动，其中所述环形导风部包括内侧壁和外侧壁，所述风道由所述内侧壁围成；以及数个消声装置，所述数个消声装置沿所述导风圈的周向设置在所述环形导风部的所述内侧壁上；其中，每个所述消声装置被配置为降低所述风道中的噪声。

根据上述第一方面的内容，每个所述消声装置被配置为具有一个预定固有频率，以通过与所述噪声中的具有所述预定固有频率的声波形成共振来降低所述风道中的噪声。

根据上述第一方面的内容，所述数个消声装置中的至少一部分消声装置被配置为具有不同的所述预定固有频率。

根据上述第一方面的内容，每个所述消声装置包括共振腔和连接管，所述共振腔设置在所述内侧壁和所述外侧壁之间，所述连接管连接至所述内侧壁并且向相应的所述共振腔延伸，其中所述连接管内具有通道，所述通道流体连通相应的所述共振腔和所述风道。

根据上述第一方面的内容，每个所述消声装置的所述共振腔和所述通道沿垂直于所述内侧壁和所述外侧壁的径向延伸。

根据上述第一方面的内容，所述数个消声装置在周向上均匀呈阵列布置。

根据上述第一方面的内容，所述数个消声装置包括数个环形隔壁，每个环形隔壁连接在所述内侧壁和所述外侧壁之间；所述数个消声装置还包括：第一消声装置，所述第一消声装置包括第一共振腔，所述第一共振腔由所述环形隔壁围成；以及第二消声装置，所述第二消声装置包括第二共振腔，所述第二共振腔在相邻的所述环形隔壁之间形成。

根据上述第一方面的内容，每个所述消声装置被配置为通过所述共振腔的容积、所述连接管的长度以及所述连接管的管内径，形成所述预定固有频率。

根据上述第一方面的内容，每个所述消声装置的预定固有频率与相邻的所述消声装置的预定固有频率均不相同。

本申请在第二方面的至少一个目的是提供一种轴流风机，包括：叶轮；如第一方面中任一项所述的导风圈。

通过考虑下面的具体实施方式、附图和权利要求，本申请的其它的特征、优点和实施例可以被阐述或变得显而易见。此外，应当理解，上述发明内容和下面的具体实施方式均为示例性的，并且旨在提供进一步的解释，而不限制要求保护的本申请的范围。然而，具体实施方式和具体实例仅指示本申请的优选实施例。对于本领域的技术人员来说，在本申请的精神和范围内的各种变化和修改将通过该具体实施方式变得显而易见。

附图说明

图1A为根据本申请的一个实施例的轴流风机的立体结构图；

图1B为图1A中的轴流风机的导风圈的立体结构图；

图2A为图1B中的导风圈的局部展开图；

图2B为图2A的俯视图；

图3A和图3B为图2B中的导风圈沿A-A线和B-B线的剖视图；

图3C为图2A的一个横向剖视图；

图3D为图2A中的单个消声装置的局部结构示意图；

图4为根据本申请的一个实施例的导风圈的吸声系数图。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本申请中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等描述本申请的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本申请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。

图1A为轴流风机100的立体结构图，图1B为图1A中的导风圈110的立体结构图。如图1A和图1B所示，轴流风机100包括导风圈110和叶轮104，导风圈110内具有风道105，叶轮104设置在风道105中并绕轴线x旋转。叶轮104具有围绕其轮毂108设置的若干叶片109，轮毂108连接至电机(图中未示出)，用于带动叶片109旋转。在叶轮104的旋转过程中，空气流体从轴流风机100的下方流向轴流风机100的上方，以驱动风从下往上流动，由此在叶片109的上表面和下表面之间形成压差。其中，上表面的压力较大，为压力面，下表面的压力较小，为吸力面。当叶片109的上表面和下表面之间存在压差时，风不可避免地要从叶片109的压力面经过间隙处流向吸力面，在间隙处风突然改变方向会发生气流紊乱，从而引起噪声。本申请的导风圈110上设有数个消声装置120，以降低或消除风道105中的噪声。

具体来说，导风圈110包括环形导风部101和安装部102，环形导风部101支撑在安装部102上方。环形导风部101大致为沿轴线x旋转对称的圆环形状，其内部形成风道105。环形导风部101具有一定厚度，包括设置在环形导风部101内侧的内侧壁115和设置在外侧的外侧壁116。风道105由内侧壁115围成。也就是说，叶轮104的各个叶片109与环形导风部101的内侧壁115之间具有间隙，当叶轮104在风道105中转动时，风流经该间隙会形成噪声。数个消声装置120设置在内侧壁115上，以直接在噪声产生的部位降低或消除风道105中的噪声。在本实施例中，数个消声装置120在内侧壁115上按照一定的方式排列，例如数个消声装置120沿环形导风部101的周向均匀排列。消声装置120的具体结构将结合图2A-图2B以及图3A-图3D进行详细说明。

安装部102用于连接固定轮毂108，以使得轴流风机100的叶轮104能够被容纳在风道105中并在风道105中转动。安装部102还能够用于轴流风机100与其他外部部件(图中未示出)安装，以固定轴流风机100。

图2A-图2B示出了导风圈110的环形导风部101的局部展开结构。环形导风部101的展开图为具有一定厚度的长方体，图2A-图2B示出展开图的一部分。其中图2A示出环形导风部101的局部展开图的立体结构，图2B示出图2A的俯视图。如图2A-图2B所示，环形导风部101的局部展开后形成展开导风部250，展开导风部250为具有一定高度的立方体形状，横截面大致为正方形，其一个长度方向表示环形导风部101的轴向，另一个长度方向表示环形导风部101的周向，高度方向z表示环形导风部101的径向。由此，图2A和图2B中环形导风部101的局部展开图中，展开导风部250的上表面表示内侧壁115，展开导风部250的下表面表示外侧壁116。数个消声装置120沿环形导风部101的周向呈阵列均匀设置在环形导风部101的内侧壁115(即图2A和图2B中的上表面)上，每个消声装置120在内侧壁115上形成一个孔225，通过这些孔225，各个消声装置120内部的容腔能够与风道105流体连通。在本实施例中，消声装置120为共振消声装置，每个消声装置120具有一个预定固有频率，通过与风道105中的噪声中具有该预定固有频率的声波形成共振来消除该声波，从而达到降噪的效果。当至少一部分消声装置120具有的预定固有频率不同时，能够消除噪声中不同频率的声波。在本实施例中，数个消声装置120的预定固有频率被设置为能够消除风道105的噪声中400-1200Hz的声波。

图3A-图3D示出了消声装置120的具体结构图。进一步参考图3A-图3D所示，数个消声装置120包括数个成排并成列设置的第一消声装置318和数个成排并成列设置的第二消声装置319，每排第一消声装置318和每排第二消声装置319之间错开设置。其中图3A示出展开导风部250在第一消声装置318处的剖视图，图3B示出展开导风部250在第二消声装置319处的剖视图，图3C示出展开导风部250的一个横向剖视图，图3D示出单个第一消声装置318的具体结构。

每个第一消声装置318包括第一共振腔321和第一连接管322，第一共振腔321设置在内侧壁115和外侧壁116之间，第一连接管322从内侧壁115向相应的第一共振腔321内部延伸形成。第一连接管322内具有通道323。通道323的一端在内侧壁115处形成孔325，通道323的另一端伸入相应的第一共振腔321中并与第一共振腔321流体连通。通过通道323，第一共振腔321能够和风道105流体连通。

类似的，每个第二消声装置319包括第二共振腔331和第二连接管332，第二共振腔331设置在内侧壁115和外侧壁116之间，第二连接管332从内侧壁115向相应的第二共振腔331内部延伸形成。第二连接管332内具有通道333。通道333的一端在内侧壁115处形成孔325，通道333的另一端伸入相应的第二共振腔331中并与第二共振腔331流体连通。通过通道333，第二共振腔331也能够和风道105流体连通。

在本实施例中，消声装置120包括数个环形隔壁334，每个环形隔壁334为圆筒形状，其顶部连接至内侧壁115，其底部连接至外侧壁116。第一消声装置318的第一共振腔321为由环形隔壁334围成的在其周向上封闭的圆柱形状，第二消声装置319的第二共振腔331为在相邻的环形隔壁334之间形成的不规则柱形。在本实施例中，形成每个第一共振腔321的每个环形隔壁334并排、并列设置，每个环形隔壁334的轴线相互平行，并且相邻的环形隔壁334相互连接，以使得相邻的环形隔壁334之间能够形成在其周向上封闭的第二共振腔331。每个环形隔壁334的横截面的尺寸大致相同。也就是说，第一共振腔321呈矩阵排列，每个第一共振腔321的横截面的尺寸大致相同。每相邻的四个第一共振腔321之间具有一个第二共振腔331。由此，第一消声装置318和第二消声装置319能够紧凑地布满环形导风部101的周向。

在本实施例中，每个圆柱形的第一共振腔321的直径大致相同，但是高度不同，以使得各个第一共振腔321具有不同的容积。同样的，每个不规则柱形的第二共振腔331的横截面尺寸大致相同，但是高度不同，以使得各个第二共振腔331也能够具有不同的容积。在一些其他的实施例中，每个第一共振腔321的横截面尺寸也可以不完全相同，仅需要保证相邻的环形隔壁334能够相互连接，以形成在周向上封闭的第二共振腔331即可。

第一连接管322为圆管形状，设置在第一共振腔321的顶部，并且连接在内侧壁115内侧。第一连接管322和其通道323同轴地沿环形导风部101的径向(即展开导风部250的高度方向)延伸。在本实施例中，通道323和第一共振腔321为同轴设置，第一连接管322从第一共振腔321顶部对应的内侧壁115的中部位置向第一共振腔321内延伸，并且第一连接管322和其通道323大致上垂直于内侧壁115和外侧壁116。

类似的，第二连接管332也为圆管形状，设置在第二共振腔331的顶部，并且连接在内侧壁115的内侧。第二连接管332和其通道333也同轴地沿环形导风部101的径向(即展开导风部250的高度方向)延伸。在本实施例中，第二连接管332从第二共振腔331顶部对应内侧壁115的中部位置向第二共振腔331内延伸，并且第二连接管332和其通道333大致上也垂直于内侧壁115和外侧壁116。也就是说，第一连接管322和其通道323大致上是平行于第二连接管332和其通道333的。

在本实施例中，每个消声装置120的预定的固有频率f为：

其中c表示声速，S表示相应的连接管对应的孔的截面积，d表示相应的连接管的管内径，l表示相应的连接管的长度，V表示相应的共振腔的容积。也就是说，通过设置共振腔的容积、连接管的长度以及连接管的管内径，能够得到不同预定固有频率的消声装置。

作为一个示例，每个消声装置120的预定固有频率与相邻的消声装置120的预定固有频率均不相同，例如各个消声装置120的预定固有频率间隔1Hz，例如消声装置120的预定固有频率分别为400Hz、401Hz、402Hz等等，环形导风部101上布置有约八百个消声装置120，以使得数个消声装置120的预定固有频率覆盖400Hz-1200Hz的范围。

图4示出了根据本申请的一个实施例的导风圈的吸声系数图，用于说明本申请的消声装置的消音效果，其中图中的导风圈被配置为预定固有频率覆盖700Hz-1000Hz的范围。如图4所示，横坐标表示噪声的频率范围，纵坐标表示使用本申请的消声装置的导风圈的吸声系数。从图4中可以看出，设置有本申请的消声装置的导风圈对于频率为700Hz-1000Hz的噪声具有特别好的消声效果，吸声系数基本上可以达到0.8以上。

申请人经过长期的观察发现，轴流风机在运行时，叶轮的叶片在叶尖与导风圈的环形导风部之间处的风道中，会由于气流紊乱而产生噪音，该噪音的一般为中低频，并且具有较宽的频率范围。一些风机通过改进叶片结构来降低噪音，但是可能导致叶尖泄露更加严重，从而降低轴流风机的工作效率。

本申请的导风圈通过在环形导风部的内侧壁上设置消声装置，能够直接在噪声产生的部位进行消声，从而能够更加迅速高效地降低噪音。并且本申请的消声装置利用共振消声的原理，通过与噪声中的某些频率的声波形成共振，来达到降低噪声的效果，能够较大程度上降低声波的强度，使得消声效果好。

此外，本申请的数个消声装置可以设置为与不同频率的声波形成共振，从而能够对多个频率噪声都能起到降低或消除的作用。并且本申请的数个消声装置通过在周向上合理排列，使得消声装置能够消除较大频率范围内的噪声。

尽管已经结合以上概述的实施例的实例描述了本公开，但是对于本领域中至少具有普通技术的人员而言，各种替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案，无论是已知的或是现在或可以不久预见的，都可能是显而易见的。因此，如上陈述的本公开的实施例的实例旨在是说明性而不是限制性的。在不背离本公开的精神或范围的情况下，可以进行各种改变。因此，本公开旨在包括所有已知或较早开发的替代方案、修改、变化、改进和/或基本等同方案。本说明书中的技术效果和技术问题是示例性而不是限制性的。应当注意，本说明书中描述的实施例可以具有其他技术效果并且可以解决其他技术问题。

Claims (10)

1.一种导风圈，所述导风圈(110)用于轴流风机(100)，其特征在于包括：

环形导风部(101)，所述环形导风部(101)具有轴线(x)并围绕所述轴线(x)旋转对称，所述环形导风部(101)包括风道(105)，所述风道(105)用于容纳所述轴流风机(100)的叶轮(104)在其中转动，其中所述环形导风部(101)包括内侧壁(115)和外侧壁(116)，所述风道(105)由所述内侧壁(115)围成；以及

数个消声装置(120)，所述数个消声装置(120)沿所述导风圈(110)的周向设置在所述环形导风部(101)的所述内侧壁(115)上；

其中，每个所述消声装置(120)被配置为降低所述风道(105)中的噪声。

2.根据权利要求1所述的导风圈，其特征在于：

每个所述消声装置(120)被配置为具有一个预定固有频率，以通过与所述噪声中的具有所述预定固有频率的声波形成共振来降低所述风道(105)中的噪声。

3.根据权利要求2所述的导风圈，其特征在于：

所述数个消声装置(120)中的至少一部分消声装置(120)被配置为具有不同的所述预定固有频率。

4.根据权利要求3所述的导风圈，其特征在于：

每个所述消声装置(120)包括共振腔(321,331)和连接管(322,332)，所述共振腔(321,331)设置在所述内侧壁(115)和所述外侧壁(116)之间，所述连接管(322,332)连接至所述内侧壁(115)并且向相应的所述共振腔(321,331)延伸，其中所述连接管(322,332)内具有通道(323,333)，所述通道(323,333)流体连通相应的所述共振腔(321,331)和所述风道(105)。

5.根据权利要求4所述的导风圈，其特征在于：

每个所述消声装置(120)的所述共振腔(321,331)和所述通道(323,333)沿垂直于所述内侧壁(115)和所述外侧壁(116)的径向延伸。

6.根据权利要求4所述的导风圈，其特征在于：

所述数个消声装置(120)在周向上均匀呈阵列布置。

7.根据权利要求6所述的导风圈，其特征在于：

所述数个消声装置(120)包括数个环形隔壁(334)，每个环形隔壁(334)连接在所述内侧壁(115)和所述外侧壁(116)之间；

所述数个消声装置(120)还包括：

第一消声装置(318)，所述第一消声装置(318)包括第一共振腔(321)，所述第一共振腔(321)由所述环形隔壁(334)围成；以及

第二消声装置(319)，所述第二消声装置(319)包括第二共振腔(331)，所述第二共振腔(331)在相邻的所述环形隔壁(334)之间形成。

8.根据权利要求6所述的导风圈，其特征在于：

每个所述消声装置(120)被配置为通过所述共振腔(321,331)的容积(V)、所述连接管(322,332)的长度(l)以及所述连接管(322,332)的管内径(d)，形成所述预定固有频率。

9.根据权利要求6所述的导风圈，其特征在于：

每个所述消声装置(120)的预定固有频率与相邻的所述消声装置(120)的预定固有频率均不相同。

10.一种轴流风机，其特征在于包括：

叶轮(104)；以及

如权利要求1-9中任一项所述的导风圈(110)。

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