CN220505412U - 一种风机及应用有该风机的清洁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风机及应用有该风机的清洁装置，所述风机包括外壳体和间隔设置在外壳体内的内壳体，沿着气体流动方向，在所述外壳体内沿着上游到下游依次设置有动叶轮、一级静叶和二级静叶，所述一级静叶和二级静叶设置在内壳体的外周；所述外壳体和内壳体之间的空间形成与一级静叶对应的一级静叶风道以及与二级静叶对应的二级静叶风道；所述二级静叶风道为由上游向下游逐渐扩散的风道。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过形成扩散形风道，风道中的涡强度和气流动压能减小，降低工作时产生的震动，进而降低基频噪声；而且能够降低风道中的风速，降低气流冲击噪声，全频段降低噪声声压级。

Description

一种风机及应用有该风机的清洁装置

技术领域

本实用新型涉及动力装置，尤其是一种风机，以及应用有该风机的清洁装置。

背景技术

清洁装置，如洗地机、扫地机器人等，逐渐成为人们日常生活的清洁工具。其中，洗地机的工作原理是：进口产生较大真空度(静压大于4.5kpa)，将水和垃圾的混合物吸入，并在污水桶内将垃圾碰撞分离，所以介质需要克服较大流动阻力。这就需要在较小的设计尺寸空间下风机具有很大的真空度，且风量大于0.6m³/min，效率大于50％以保障高续航能力。这将对风机的设计带来极大的挑战和难度。

常见的清洁装置的风机的技术方案为：1、采用后向离心叶轮(动叶轮)结合无叶扩压器，常用于扫地机器人，其特点是进口真空度和效率低，噪声高、声音品质差，这种技术方案在洗地机中逐渐被淘汰；2、后向离心叶轮(动叶轮)结合导叶式的技术方案，由于其尺寸小，叶轮成本低、效率高、噪声低的优势在行业内得到越来越多的应用，但其存在的技术痛点是：1)风机进口真空和风机效率提升困难；2)工作转速在70000～90000rpm，噪声高(声压级70～85dB)，声音品质差。

高速风机中通常设置有静叶，其起到的主要作用是：(1)消除气流经过离心叶轮转为轴向气流产生的旋转流动，降低涡流噪声；(2)减速增压，提升全压和效率；(3)控制噪声频谱分布，改善声音品质。

现有的高速风机存在以下问题：(1)风机的转速高，静叶风道内气流速度大，气动噪声大；(2)风机的转速高，动叶轮与第一级静叶之间的流动干涉严重，风机内部的径向压力脉动易引起振动噪声，基频n/60处声压级高；(3)静叶出口轴向速度大，动压占比大，静压效率低。

现有的一些降低噪声的方案，如申请号为202020732306.7的中国专利，采用空间导叶的螺旋布置，达到稳流降噪的效果；又如申请号为201920080158.2的中国专利，采用叶片倾斜设置，包括：弧形前板、与弧形前板相对的弧形后板、连接弧形前板与弧形后板的直板。保证气流经过导叶时，通过弧形前板与弧形后板可对气流的流动进行导向，避免气流在定叶轮内形成涡流，有利于降低气流脱落产生的涡流噪声且减小流动损失；又如申请号为201720323433.X的中国专利，采用导叶的周向非均匀分布设置，降低气动噪声且对风机的性能影响较小。

上述专利均是采用优化设计静叶的参数或叶片数，优化风机的空气性能和噪声，这种技术途径带来的优化效果有限，降噪和增效不明显。且优化设计的周期长，工作量大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种风机，降低基频噪声。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述风机的清洁装置。

本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种风机，包括外壳体和间隔设置在外壳体内的内壳体，沿着气体流动方向，在所述外壳体内沿着上游到下游依次设置有动叶轮、一级静叶和二级静叶，所述一级静叶和二级静叶设置在内壳体的外周；所述外壳体和内壳体之间的空间形成与一级静叶对应的一级静叶风道以及与二级静叶对应的二级静叶风道；其特征在于：

所述二级静叶风道为由上游向下游逐渐扩散的风道。

通过形成扩散形风道，风道中的涡强度和气流动压能减小，降低工作时产生的震动，进而降低基频噪声；而且能够降低风道中的风速，降低气流冲击噪声，全频段降低噪声声压级。

优选的，所述风机具有轴线，所述外壳体内侧壁与一级静叶风道对应部分的型线为第一外型线，所述第一外型线为直线，所述第一外型线与轴线平行。使得一级静叶风道呈大致的圆环形。

优选的，所述内壳体的外侧壁与一级静叶风道对应部分的型线包括平滑过渡的第一内型线和第二内型线，所述第一内型线为内壳体外侧壁与一级静叶风道对应的起始型线，所述第一内型线为流线型曲线。由此一级静叶风道入口处形成导流结构，防止动静干涉涡流的产生，减小气流动压，提高静压效率，降低气流冲击噪声，且其他空气性能不损失。

优选的，所述第一内型线为圆弧。

优选的，所述第一内型线的半径为R，所述第一外型线的长度为L₁，并且满足如下关系：

其中，D₂是动叶轮的外径，D_a是第一内型线的起点绕轴线形成的圆的直径。

优选的，所述第二内型线为直线并且与轴线平行。

优选的，为便于形成扩散形的风道，所述风机具有轴线，所述外壳体的内侧壁与二级静叶风道对应部分的型线为第二外型线，所述第二外型线为直线或曲线，所述第二外型线与轴线之间形成的夹角为ψ，并且满足：

其中，D_3e为一级静叶风道和二级静叶风道交界处的外径。

优选的，所述内壳体的外侧壁与二级静叶风道对应的型线为第三内型线，所述第三内型线为直线并且与轴线平行。

优选的，所述第三内型线的长度为L₂，所述外壳体的内侧壁与一级静叶风道对应部分的第一外型线为直线，所述第一外型线与轴线平行，所述第一外型线的长度为L₁，并且满足：6mm<L₁<14mm，9mm≤L₂≤18mm。由此确保限制尺寸下二级静叶的高度，以提高降噪效果。

本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种清洁装置，其特征在于：应用有如上所述的风机。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过形成扩散形风道，风道中的涡强度和气流动压能减小，降低工作时产生的震动，进而降低基频噪声；而且能够降低风道中的风速，降低气流冲击噪声，全频段降低噪声声压级；一级静叶风道入口处形成导流结构，防止动静干涉涡流的产生，减小气流动压，提高静压效率，降低气流冲击噪声，且其他空气性能不损失。

附图说明

图1为本实用新型实施例的风机的示意图；

图2为本实用新型实施例的风机隐藏壳体的示意图；

图3为本实用新型实施例的风机的剖视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本实用新型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，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，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。

参见图1～图3，一种风机，主要用于清洁装置，如洗地机、扫地机器人等，包括外壳体1和内壳体4，沿着气体流动方向，从上游到下游，外壳体1内依次设置有动叶轮2、一级静叶31和二级静叶32(通常也称为导叶)，内壳体4间隔地布置在外壳体1内，并且上述的静叶设置在内壳体4的外周。

外壳体1和内壳体4之间的空间，与静叶对应的部分，沿着气体流动方向，从上游到下游，形成有一级静叶风道Q1和二级静叶风道Q2。一级静叶风道Q1与一级静叶31对应，二级静叶风道Q2与二级静叶32对应。一级静叶风道Q1为大致圆环形的风道，而二级静叶风道Q2则为由上游向下游逐渐扩散的风道，即二级静叶风道Q2的出口大于入口，通风面积逐渐增大。

风机具有轴线X，外壳体1的内侧壁与一级静叶风道Q1对应部分的第一外型线ab为直线，并且与轴线X平行，内壳体4的外侧壁与一级静叶风道Q1对应部分包括平滑过渡的第一内型线a’b’和第二内型线b’c’，其中，第一内型线a’b’为内壳体4的外侧壁与一级静叶风道Q1对应的起始型线，优选的为圆弧，并且满足：

其中，R是第一内型线a’b’的半径，D₂是动叶轮2的外径，D_a是a’绕轴线X形成的圆的直径，L₁是第一外型线ab的长度。更为优选的，L₁＝7mm，R＝2.5mm。第一内型线a’b’也可以采用其他流线型曲线，第二内型线b’c’则可以平行于轴线X。

外壳体1的内侧壁与二级静叶风道Q2对应部分的第二外型线bc为直线，并且相对轴线X倾斜，第二外型线bc与轴线X之间形成的夹角为ψ，并且满足：

其中，D_3e为一级静叶风道Q1和二级静叶风道Q2交界处的外径。可替代的，第二外型线bc也可以为曲线，此时第二外型线bc与轴线X之间的夹角是指第二外型线bc的起点b处的切线与轴线X之间的夹角。

内壳体4的外侧壁与二级静叶风道Q2对应的型线为第三内型线c’d’，并且与轴线X平行。第三内型线c’d’的长度为L₂，优选的，9mm≤L₂≤18mm，D_3e＝47.5，ψ＝7°。在限制尺寸下，L₂越大，即对应的二级静叶32的高度越大，则降噪效果越好。

Claims (10)

1.一种风机，包括外壳体(1)和间隔设置在外壳体(1)内的内壳体(4)，沿着气体流动方向，在所述外壳体(1)内沿着上游到下游依次设置有动叶轮(2)、一级静叶(31)和二级静叶(32)，所述一级静叶(31)和二级静叶(32)设置在内壳体(4)的外周；所述外壳体(1)和内壳体(4)之间的空间形成与一级静叶(31)对应的一级静叶风道(Q1)以及与二级静叶(32)对应的二级静叶风道(Q2)；其特征在于：

所述二级静叶风道(Q2)为由上游向下游逐渐扩散的风道。

2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于：所述风机具有轴线(X)，所述外壳体(1)内侧壁与一级静叶风道(Q1)对应部分的型线为第一外型线(ab)，所述第一外型线(ab)为直线，所述第一外型线(ab)与轴线(X)平行。

3.根据权利要求2所述的风机，其特征在于：所述内壳体(4)的外侧壁与一级静叶风道(Q1)对应部分的型线包括平滑过渡的第一内型线(a’b’)和第二内型线(b’c’)，所述第一内型线(a’b’)为内壳体(4)外侧壁与一级静叶风道(Q1)对应的起始型线，所述第一内型线(a’b’)为流线型曲线。

4.根据权利要求3所述的风机，其特征在于：所述第一内型线(a’b’)为圆弧。

5.根据权利要求4所述的风机，其特征在于：所述第一内型线(a’b’)的半径为R，所述第一外型线(ab)的长度为L₁，并且满足如下关系：

其中，D₂是动叶轮(2)的外径，D_a是第一内型线(a’b’)的起点(a’)绕轴线(X)形成的圆的直径。

6.根据权利要求3所述的风机，其特征在于：所述第二内型线(b’c’)为直线并且与轴线(X)平行。

7.根据权利要求1所述的风机，其特征在于：所述风机具有轴线(X)，所述外壳体(1)的内侧壁与二级静叶风道(Q2)对应部分的型线为第二外型线(bc)，所述第二外型线为直线或曲线，所述第二外型线(bc)与轴线(X)之间形成的夹角为ψ，并且满足：

其中，D_3e为一级静叶风道(Q1)和二级静叶风道(Q2)交界处的外径。

8.根据权利要求7所述的风机，其特征在于：所述内壳体(4)的外侧壁与二级静叶风道(Q2)对应的型线为第三内型线(c’d’)，所述第三内型线(c’d’)为直线并且与轴线(X)平行。

9.根据权利要求8所述的风机，其特征在于：所述第三内型线(c’d’)的长度为L₂，所述外壳体(1)的内侧壁与一级静叶风道(Q1)对应部分的第一外型线(ab)为直线，所述第一外型线(ab)与轴线(X)平行，所述第一外型线(ab)的长度为L₁，并且满足：6mm<L₁<14mm，9mm≤L₂≤18mm。

10.一种清洁装置，其特征在于：应用有如权利要求1～9中任一项所述的风机。