CN114109909B - 蜗壳、离心风机、吸油烟机以及蜗壳生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蜗壳、离心风机、吸油烟机以及蜗壳的生成方法，所述蜗壳包括前后设置的前板和后板以及连接在所述前板和所述后板之间的围板，所述前板、所述后板以及所述围板共同限定出能供叶轮安装的安装腔，所述前板和所述后板的至少一个上设有进风口，所述围板上设有连通所述安装腔的出风口；其中，所述围板为中部向外凸出的曲面。本发明技术方案实现离心风机噪音降低，效率提升。

Description

蜗壳、离心风机、吸油烟机以及蜗壳生成方法

技术领域

本发明涉及家电技术领域，特别涉及一种蜗壳、离心风机、吸油烟机以及蜗壳生成方法。

背景技术

在吸油烟机中，风机是其重要的驱动部件，相关技术中，单一蜗壳型线的离心风机蜗壳设计，由于叶轮进气的不均匀性，离心风机蜗壳内气流横向分布不均匀，且存在横向流动，导致蜗壳出口气流产生较大漩涡，不仅会有能量损失，也会在出口处产生较大的气动噪声。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种蜗壳，旨在优化蜗壳的蜗壳型线设计以提高能效、降低噪音。

为实现上述目的，本发明提出的蜗壳，所述蜗壳包括前后设置的前板和后板以及连接在所述前板和所述后板之间的围板，所述前板、所述后板以及所述围板共同限定出能供叶轮安装的安装腔，所述前板和所述后板的至少一个上设有进风口，所述围板上设有连通所述安装腔的出风口；

其中，所述围板为中部向外凸出的曲面。

本发明技术方案通过将围板设计为中部向外凸出的曲面结构，则在离心风机运行过程中，面对离心风机的中间部分进风量较大的情况，通过向外凸出的曲面结构，使得中间部分的气流通道得到有效扩容，使得蜗壳中间部分充分扩压，从而使得气流难以在安装腔内因横向窜动形成涡流以及在出风口形成涡流，从而可以实现气流的有序流动，提高了能效，并降低了风噪。

可选地，所述围板的内侧型面的截面线为蜗壳型线，所述围板的内侧型面由位于所述围板边缘的蜗壳型线和位于所述围板中间的蜗壳型线放样拟合形成。

可选地，在所述蜗壳的轴向上，所述蜗壳型线在径向上的尺寸由所述围板的中部向边缘方向递减。

可选地，在所述蜗壳的轴向上，所述围板的内侧型面以位于所述蜗壳的中间的蜗壳型线对称设置或者非对称设置。

可选地，所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面之间的气流通道的开度，由蜗壳上的蜗舌至所述出风口的延伸方向上递增。

可选地，定义竖直穿过所述叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面相交获得开度线一和开度线三，而水平穿过所述叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面相交获得开度线二和开度线四；

其中，开度线四/开度线三-开度线三/开度线二-开度线二/开度线一为：1.42-1.72-1.9。

可选地，每一所述蜗壳型线包括半径不同的多段圆弧线平滑过渡连接形成。

可选地，每一所述蜗壳型线由不等边基元法绘制形成。

本发明还提出一种离心风机，离心风机包括如上述任意实施例所述的蜗壳。

可选地，所述离心风机还包括与所述蜗壳连接并安装于所述出风口处的止回阀。

本发明还提出一种吸油烟机，所述吸油烟机包括如上述任意实施例所述的离心风机。

本发明还提出一种蜗壳生成方法，所述方法包括以下步骤：

绘制围板中间的蜗壳型线和围板边缘的蜗壳型线，将围板中间的蜗壳型线和围边的边缘的蜗壳型线放样拟合；

其中，围板中间的蜗壳型线的径向尺寸大于围板边缘的蜗壳型线的径向尺寸。

可选地，在所述将围板中间的蜗壳型线和围板边缘的蜗壳型线放样拟合的步骤中，放样拟合过程中采用的导引线位于围板中间部位的切线与蜗壳中的叶轮的旋转轴平行。

可选地，所述蜗壳型线通过不等边基元法结合预设开度进行绘制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的离心风机一视角的立体结构示意图；

图2为图1中离心风机的又一视角的立体图；

图3为本发明蜗壳一实施例的立体图；

图4为图3中的蜗壳的侧视结构示意图；

图5为图3中的蜗壳的剖视结构示意图；

图6为图3中的蜗壳的蜗壳型线示意图；

图7为图3中的蜗壳的又一蜗壳型线示意图；

图8为本发明吸油烟机一实施例的立体结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				600	吸油烟机	120	后板
610	机壳	130	围板
				500	离心风机	L1	中间的蜗壳型线
400	止回阀	L2	边缘的蜗壳型线
				300	导风圈	S	气流通道
200	电机支架	A	开度线一
				100	蜗壳	B	开度线二
100a	进风口	C	开度线三
				100b	出风口	D	开度线四
110	前板

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种离心风机500。

在本发明实施例中，如图1和图2所示，离心风机500包括蜗壳100、叶轮(未图示)、电机(未图示)、进风圈和止回阀400，电机通过电机支架200与蜗壳100固定，叶轮设置在蜗壳100内，且叶轮安装在电机的驱动轴上。叶轮包括前盘、后盘和多个叶片，前盘和后盘间隔设置，多个叶片沿所述前盘的周向间隔设置，叶片分别连接前盘和所述后盘。即叶片在垂直于前盘和后盘的平面上周向均布且各叶片间相互平行。其中，前盘大体呈圆环状，前盘所在的一端为离心风机500的进风端，通常在前盘处，蜗壳100上还安装有进风圈。该叶轮可为单层叶轮，对于单层叶轮而言，后盘上设有供电机的驱动轴伸入并适配的让位孔。该叶轮也可为双层叶轮，对于双层叶轮而言，双层叶轮还包括中盘，中盘位于前盘和后盘之间，中盘上设有供电机的驱动轴伸入并适配的让位孔。

蜗壳100朝向前盘的表面开设有一进风口100a，该进风口100a作为主进风口100a；蜗壳100朝向后盘的表面开设有另一进风口100a。一般地，当电机高速运转时，叶轮为离心风机500的做功部件，电机为叶轮的驱动源，叶轮在电机的驱动下高速运转时，在叶轮内部产生较大的负压区，在压差作用下，一部分气流从主进风口100a进入叶轮内部，一部分气流从蜗壳100中朝向后盘的表面的进风口100a进入，两处进入的气流在叶轮离心力的作用下进入蜗壳100，最后经蜗壳100的出风口100b排出，在此过程中，由于气流是在叶轮离心力的作用下进入蜗壳100，气流在初始进入蜗壳100后，具有在蜗壳100内中间气流量较大，而两侧的气流量较小的情况，现有的蜗壳100的型线设计，容易导致气流在蜗壳100内产生蜗壳100轴向上的横向流动，导致蜗壳100内的气流流动不顺畅，容易产生涡流，降低了能效的同时，也会产生风噪，针对于此，本发明还提出一种蜗壳100，即本发明离心风机500通过具有新的设计蜗壳100，而使得其内部的气流产生涡流的可能性大大减小，提升了能效的同时，也可以降低风噪。

请结合参照图3至图5，在本发明实施例中，所述蜗壳100包括前后设置的前板110和后板120以及连接在前板110和后板120之间的围板130，前板110、后板120以及围板130共同限定出安装腔，前板110和后板120的至少一个上设有进风口100a，围板130上设有出风口100b；其中，围板130为中部向外凸出的曲面。本实施例中，前板110和后板120相对平行设置，在前板110和后板120上均设置有进风口100a，电机可以通过电机支架200固定在后板120上。止回阀400与围板130连接可以保持出口张开度不变，提升出风效果。上述内容中，围板130为中部向外凸出的曲面，具体指代的是，围板130通过一竖向截面且该截面在蜗壳100的轴向延伸时，围板130的截面整体呈曲线形状。

本发明技术方案通过将围板130设计为中部向外凸出的曲面结构，则在离心风机500运行过程中，面对离心风机500的中间部分进风量较大的情况，通过向外凸出的曲面结构，使得中间部分的气流通道S得到有效扩容，使得蜗壳100中间部分充分扩压，从而使得气流难以在安装腔内因横向窜动形成涡流以及在出风口100b形成涡流，从而可以实现气流的有序流动，提高了能效，并降低了风噪。

请结合参照图6和图7，在一实施例中，所述围板130的内侧型面的截面线为蜗壳100型线，所述围板130的内侧型面由位于所述围板130边缘的蜗壳型线L2和位于所述围板130中间的蜗壳型线L1放样拟合形成。在本实施例中，以与叶轮的旋转轴垂直的竖直平面作为截面截取蜗壳100时，截面与围板130的内侧型面将获得从围板130边缘向中部排布的多条蜗壳100型线，本申请通过将围板130的内侧型面由位于围板130边缘的蜗壳型线L2和位于围板130中间的蜗壳型线L1放样拟合形成，也即通过积分形式形成围板130的内侧型面是平滑过渡的曲面，如此设置，在离心风机500运行过程中，气流转向过程平滑，从而风阻小，噪音较小。

进一步地，所述蜗壳100型线在径向上的尺寸由所述围板130的中部向边缘方向递减。本实施例，在蜗壳100的轴向上，围板130的内侧型面是一个逐渐变化的过程，即由中部向边缘逐渐变化，由上述内容可知，在离线风机运行过程中，蜗壳100中部的风量较大，而由中部向两侧边缘的风量慢慢减小，因此通过以上设置，蜗壳100内的气流在蜗壳100的轴向上扩压平缓，不会引出蜗壳100产生剧烈的横向气流流动而形成涡流，因此降噪效果好。

在一实施例中，所述围板130的内侧型面以位于所述蜗壳100的中间的蜗壳型线L1对称设置或者非对称设。当围板130的内侧型面以位于所述蜗壳100的中间的蜗壳型线L1对称设置时，制造相对容易。而由于离心风机500在具有两个进风口100a的情况下，设置有电机支架200安装电机的进风口100a的进风量会稍小于另一侧的进风量，本申请以位于所述蜗壳100的中间的蜗壳型线L1为界，将对应进风量大的一侧的围板130的内侧型面的曲面的曲率要大于对应进风量小的围板130的内侧型面的曲面曲率，这样设计兼顾流量和扩压需求，从而达到内部平衡，以达到减少蜗壳100内部产生横向涡流的可能。

在一实施例中，所述叶轮的外轮廓面和所述围板130的内侧型面之间的气流通道S的开度，由蜗壳100上的蜗舌至所述出风口100b的延伸方向上递增。现有的蜗壳100设计中具有直壁面的形式，常存在几个显著的设计缺陷：从蜗舌处向出风口100b流动的气流会遇到开度呈现减缩，扩压度为负，且易导致高静压下蜗舌邻域的回流进入蜗壳100，进行无用扩压的同时占据蜗壳100的气流通道S的容积，导致进风受影响，使得风机的效率降低，本申请通过将气流通道S的开度递增也即实现全段扩压结构，从而实现削弱进风口100a处的冲击损失，并使蜗壳100型线与叶轮出口速度沿叶高方向的变化相匹配，使得整机风量提升、效率提升。

进一步地，请参照图7，定义竖直穿过所述叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板130的内侧型面相交获得开度线一A和开度线三C，而水平穿过所述叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板130的内侧型面相交获得开度线二B和开度线四D；

开度线四D/开度线三C-开度线三C/开度线二B-开度线二B/开度线一A为：1.42-1.72-1.9。

本申请根据以上比值进行开度设计，根据推荐值确定每段的开度后，自由选取曲线进行过点拟合，从而保证蜗壳100型线的曲率变化不过于剧烈，从而可以降低噪音。

进一步地，在以开度作为变量进行蜗壳100型线设计的基础上，本申请为了进一步保证蜗壳100型线的曲率变化不过于剧烈，采用多段圆弧拟合，从而使得围板130的内侧型面，在气流流动过程中，阻力更小，从而可以提升效率，降低噪音。

本发明还提出一种蜗壳100生成方法，所述方法包括以下步骤：

绘制围板130中间的蜗壳型线L1和围板130边缘的蜗壳型线L2，将围板130中间的蜗壳型线L1和围边的边缘的蜗壳型线L2放样拟合；

其中，围板130中间的蜗壳型线L1的径向尺寸大于围板130边缘的蜗壳型线L2的径向尺寸。

在所述将围板130中间的蜗壳型线L1和围板130边缘的蜗壳型线L2放样拟合的步骤中，放样拟合过程中采用的导引线位于围板130中间部位的切线与蜗壳100中的叶轮的旋转轴平行。

本申请蜗壳100生成方法，以上步骤主要是形成围板130结构，在绘制围板130中间的蜗壳型线L1和围板130边缘的蜗壳型线L2时，所述蜗壳100型线通过不等边基元法结合预设开度进行绘制。优先通过DOE确定中盘处型线，再经过迭代设计完善上下底面处型线，在这个过程中应该满足每一个截面的蜗壳100型线需要满足蜗壳100的气流通道S呈现全段渐扩的形状。并且靠近中盘处型线尺寸更大，靠近上下底面处型线尺寸相对较小，且需满足两型线间的相对开度呈渐扩形状或等距形状分布。进一步地所述蜗壳100型线通过不等边基元法结合预设开度进行绘制。

具体地，在以不等边基元法进行蜗壳100型线设计时，可以通过采用：

根据上式求出A_0.5π、A_π、A_1.5π、A_2π；式中，m为与流体性质相关的参数，R₂为叶轮半径。

以叶轮中心为正方形的中心，做四个边长不同的正方形，即不等边基元。

以基元的四角为圆心，从点P开始，依次以R_a、R_b、R_c、R_d为半径画圆弧，便形成蜗壳100的围板130内壁面的型线。其中：

R_a＝R₂+A_2π-a R_b＝R₂+A_1.5π-b；

R_c＝R₂+A_π-c R_d＝R₂+A_0.5π-d。

以上设计中，可以采用正向设计方法，即由蜗舌连接处的第一段弧线开始，到与出风口100b扩压段相连接的第四段弧线截止，对于不等边基元，边长增长率b-a、c-b、d-c可控且可呈现不同的增长率变化趋势，应用此方法的蜗壳100的四段弧线长度具有不同的二阶变化特性。故不等边基元蜗壳100的型线也可调整。但实际的生产生活中，尺寸限制会对正向设计产生影响，尤其对于吸油烟机600用多翼离心风机500而言，左右宽度常常受限。故此时可考虑基于尺寸限制的逆向设计思路。逆向设计的蜗壳100型线绘制方向与正向设计相反，选择从左侧最后一段弧线的尺寸限制处开始绘制，按照第四条到第一条蜗壳100型线的顺序。在这种情况下，二阶为正的蜗壳100型线选型不再是容积最大的型线。正向设计的半径增长幅度在逆向设计时反应为半径减小幅度，故以第四段圆弧尺寸限制处为起点逆向绘制时，二阶为负的选型，其蜗壳100半径的减小程度较小，宏观上体现为蜗壳100容积更大。

请参照图8，本发明还提出一种吸油烟机600，吸油烟机600包括机壳610和离心风机500，所述机壳610具有吸烟口和排烟口以及连通吸烟口和排烟口的排烟通道，所述离心风机500位于排烟通道内，其中离心风机500的具体结构请参照上述实施例，由于本申请的吸油烟机600采用了上述所有实施例的全部技术方案，该离心风机500的具体结构，请参照上述实施例，由于本吸油烟机600采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种蜗壳，其特征在于，所述蜗壳包括前后设置的前板和后板以及连接在所述前板和所述后板之间的围板，所述前板、所述后板以及所述围板共同限定出能供叶轮安装的安装腔，所述围板上设有连通所述安装腔的出风口；

其中，所述围板为中部向外凸出的曲面；

在所述蜗壳的轴向上，所述围板的内侧型面以位于所述蜗壳的中间的蜗壳型线呈非对称设置，其中，所述内侧型面靠近所述前板的曲面曲率大于所述内侧型面靠近所述后板的曲面曲率；

所述前板和所述后板均设有进风口；

所述后板用以供电机支架连接；

定义竖直穿过所述叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面相交获得开度线一和开度线三，而水平穿过所述叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面相交获得开度线二和开度线四；

其中，开度线四对应位置的开度与开度线三对应位置的开度的比值为1.42，开度线三对应位置的开度与开度线二对应位置的开度的比值为1.72，开度线二对应位置的开度与开度线一对应位置的开度的比值为1.9。

2.如权利要求1所述的蜗壳，其特征在于，所述围板的内侧型面的截面线为蜗壳型线，所述围板的内侧型面由位于所述围板边缘的蜗壳型线和位于所述围板中间的蜗壳型线放样拟合形成。

3.如权利要求2所述的蜗壳，其特征在于，在所述蜗壳的轴向上，所述蜗壳型线在径向上的尺寸由所述围板的中部向边缘方向递减。

4.如权利要求2至3中任意一项所述的蜗壳，其特征在于，所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面之间的气流通道的开度，由蜗壳上的蜗舌至所述出风口的延伸方向上递增。

5.如权利要求4所述的蜗壳，其特征在于，每一所述蜗壳型线包括半径不同的多段圆弧线平滑过渡连接形成。

6.如权利要求4所述的蜗壳，其特征在于，每一所述蜗壳型线由不等边基元法绘制形成。

7.一种离心风机，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的蜗壳。

8.如权利要求7所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机还包括与所述蜗壳连接并安装于所述出风口处的止回阀。

9.一种吸油烟机，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的离心风机。

10.一种蜗壳生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

绘制围板中间的蜗壳型线和围板边缘的蜗壳型线，将围板中间的蜗壳型线和围板边缘的蜗壳型线放样拟合；

其中，围板中间的蜗壳型线的径向尺寸大于围板边缘的蜗壳型线的径向尺寸；

所述蜗壳的前板和所述蜗壳的后板均设有进风口；

所述后板用以供电机支架连接；

在所述蜗壳的轴向上，所述围板的内侧型面以位于所述蜗壳的中间的蜗壳型线呈非对称设置，其中，所述内侧型面靠近所述前板的曲面曲率大于所述内侧型面靠近所述后板的曲面曲率；

定义竖直穿过叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面相交获得开度线一和开度线三，而水平穿过所述叶轮的中心的虚拟直线与所述叶轮的外轮廓面和所述围板的内侧型面相交获得开度线二和开度线四；

其中，开度线四对应位置的开度与开度线三对应位置的开度的比值为1.42，开度线三对应位置的开度与开度线二对应位置的开度的比值为1.72，开度线二对应位置的开度与开度线一对应位置的开度的比值为1.9。

11.如权利要求10所述的蜗壳生成方法，其特征在于，在所述将围板中间的蜗壳型线和围板边缘的蜗壳型线放样拟合的步骤中，放样拟合过程中采用的导引线位于围板中间部位的切线与蜗壳中的叶轮的旋转轴平行。

12.如权利要求10所述的蜗壳生成方法，其特征在于，所述蜗壳型线通过不等边基元法结合预设开度进行绘制。