一種吸油煙機的離心風的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種吸油煙機的離心風機，包括蝸殼和設置在蝸殼內的葉輪，所述葉輪包括多個葉片，所述葉片的型線包括光滑連接的位于入口處的第一圓弧和位于出口處的第二圓弧，所述第一圓弧的半徑為R1、圓心角為α1，第二圓弧的半徑為R2、圓心角為α2，其特征在于，所述第一圓弧和第二圓弧的半徑比值為3.5≤R2/R1≤4，所述第一圓弧的圓心角為85°≤α1≤90°。選擇葉片型線兩段圓弧更合理的半徑、圓心角參數，使得葉片出口處的收縮程度和葉片的狹長度更大，葉輪出口速度更大，葉道內渦旋更少，以更好的適應吸油煙機的應用環(huán)境，從而使得油煙更容易甩出葉輪，而且風機內部的渦流更少。
【專利說明】一種吸油煙機的離心風機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸油煙機，尤其是一種吸油煙機的離心風機。

【背景技術】
[0002]吸油煙機已成為現(xiàn)代家庭中不可或缺的廚房家電設備之一，常用的吸油煙機通常在集煙罩上設置有風機外殼，風機外殼內安裝有由蝸殼、葉輪及驅動葉輪的電機構成的離心風機。
[0003]目前，常用的多翼式的離心風機的葉輪的葉片通常為單圓弧形結構，單圓弧形具有結構緊湊、壓力系數高、流量系數大和噪聲低等優(yōu)點，被廣泛應用于許多換氣裝置、電子設備和空調系統(tǒng)等場合。然而，由于多翼離心風機的葉輪，其相對寬度比較大，導致進口氣流沿軸向分布不均勻。多翼離心風機葉輪內部的壓力脈動、射流-尾流結構、邊界層分離，回流以及蝸殼內的二次流動等對其氣動特性和噪音特性有很大影響。葉片表面速度分布形式對于氣動性能好壞也至關重要，大量的試驗表明，改善葉片型線，并且較好地調節(jié)流量和葉片進口氣流角的關系，可以在很大程度上減小尾跡區(qū)及流動分離。
[0004]如申請?zhí)枮?1236951.9的中國專利公開的一種前向、多葉離心式通風機，在機殼內設有外轉子電機，外轉子電機驅動由多個風葉組成的風輪，風葉的橫截面形狀是由兩個不同半徑的Rl和R2圓弧所組成，Rl圓弧的夾角0 1，R2圓弧的夾角Θ2，風輪上風葉出風端轉動軌跡的直徑為D2，進風端轉動軌跡的直徑為D1，并對各參數之間的關系進行了限定；又如申請?zhí)枮?0120026433.5的中國專利申請公開的一種離心通風機，包括蝸殼和位于蝸殼內的由多個葉片構成的葉輪，葉片型線為二維雙圓弧機構，雙圓弧彎曲方向相反，在半徑Re為730?750mm處光滑連接，葉片型線的起點和終點是，在連接點做與圓Re的切線夾角為57°的斜直線，分別在該連接點兩側的斜直線上做半徑為417?422mm和688?695mm的圓弧，兩圓弧與葉輪進、出口直徑的交點分別為葉片型線的起點和終點。
[0005]上述的離心風機，可有效地減少葉道出口處渦流區(qū)的面積和強度，表現(xiàn)出了良好的空氣動力特性和低噪音特性，能提高效率并降低噪音。然而其并不適合用于吸油煙機，這是由于吸油煙機中更為關心的是油煙在葉道中流動的順暢度，為了盡可能地保護葉輪不被油煙污染而提高葉輪壽命，要求油煙在葉道中流動順暢，盡可能地一次性被甩出葉輪?，F(xiàn)有的雙圓弧葉片型線，在葉片流道間存在大量的回流和漩渦，葉道中的壓力面比吸力面壓力更大，由于油煙比空氣的密度和粘性系數更大，油煙更容易由壓力面流向吸力面而形成漩渦回流，尤其是在出口處，氣流堵在出口處而出不去，既增加了流動損失，也使油煙污染了葉輪。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種提高流動性能、降低流動分離的吸油煙機的離心風機。
[0007]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種吸油煙機的離心風機，包括蝸殼和設置在蝸殼內的葉輪，所述葉輪包括多個葉片，所述葉片的型線包括光滑連接的位于入口處的第一圓弧和位于出口處的第二圓弧，所述第一圓弧的半徑為R1、圓心角為CI1,第二圓弧的半徑為R2、圓心角為α2，其特征在于，所述第一圓弧和第二圓弧的半徑比值為
3.5彡R2A1 ( 4，所述第一圓弧的圓心角為85° Sa1S 90°。
[0008]優(yōu)選的，所述第一圓弧和第二圓弧的半徑比值為R2Z^R1 = 4，所述第一圓弧的圓心角為αι = 90°，此時葉片出口處的收縮程度和葉片的狹長度更大，葉輪出口速度更大，葉道內渦旋更少，油煙更容易甩出葉輪，而且風機內部的渦流更少。
[0009]為了減少入口氣流對于葉道的沖擊，以及減少出口的渦流，所述葉片的入口安裝角為，所述葉片的出口安裝角為β2，并且52°彡P1彡90°，12°彡β2<25°。
[0010]為了使葉輪出口動壓更多的能夠轉變?yōu)殪o壓，克服油煙機的公共管道的壓力，在所述葉片的端部，由葉片入口處外側向內側、朝向葉片中間以一定的角度傾斜而形成斜邊。
[0011]為獲得改善多翼離心風機進口氣流的擁堵狀況的效果，使葉輪出口動壓更多的轉變?yōu)殪o壓，使流動更好的適應進入葉道前的轉彎過程，并在一定程度上使總體流動均勻穩(wěn)定，所述葉片的斜邊在葉片高度方向上的投影長度為h，所述葉片整體的高度為H，并且h/H = 0.05?0.2。更優(yōu)選的，h = 8.7mm, h/H = 0.067，此時動壓和靜壓的轉換比率達到最優(yōu)。
[0012]所述蝸殼寬度為B，葉輪出口寬度為b2，所述蝸殼寬度和葉輪出口寬度的比值
1.1彡B/b2< 1.3，減少B/b2可減少氣流進入蝸殼時的沖擊損失，為了使通過多圓弧葉道的氣流更加順暢地流出蝸殼，減少油煙對于蝸殼的污染，延長蝸殼的使用壽命時間。
[0013]為進一步使得葉道內氣流接近勻加速運動，所述第一圓弧和第二圓弧的切點半徑為&，半徑為&的葉片切線與離心風機旋轉反方向的夾角為β3，并且30°彡β3<120°。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:選擇葉片型線兩段圓弧更合理的半徑、圓心角參數，使得葉片出口處的收縮程度和葉片的狹長度更大，葉輪出口速度更大，葉道內渦旋更少，以更好的適應吸油煙機的應用環(huán)境，從而使得油煙更容易甩出葉輪，而且風機內部的渦流更少；而選擇合理的葉片入口安裝角和出口安裝角，可減少入口氣流對于葉道的沖擊，以及減少出口的渦流；在葉片的兩端進行斜切，使葉輪出口動壓更多的能夠轉變?yōu)殪o壓，克服油煙機的公共管道的壓力，以提高風機性能；減小蝸殼寬度和葉輪出口寬度的比值，使通過多圓弧葉道的氣流更加順暢地流出蝸殼，減少油煙對于蝸殼的污染，延長蝸殼的使用壽命時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術多圓弧葉道內部流暢分布仿真示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的離心風機的剖視圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的離心風機的葉輪的結構示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明的葉片型線示意圖；
[0019]圖5為勻加速葉道斷面圖；
[0020]圖6為本發(fā)明的葉道出口渦流區(qū)幾何參數示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明的葉道和現(xiàn)有技術的葉道的對比示意圖；
[0022]圖8為本發(fā)明的葉片的結構示意圖；
[0023]圖9為本發(fā)明的葉道內部流暢分布仿真示意圖。

【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0025]參見圖2和圖3，一種吸油煙機的離心風機，包括蝸殼I和設置在蝸殼I內的葉輪2。
[0026]葉輪2包括端環(huán)21、輪盤22、以及設置在端環(huán)21和輪盤22之間的多個葉片23。葉片23型線為多直徑的多段圓弧，可以使得葉道內氣流實現(xiàn)勻加速運動，極大地減少了葉道內產生流動分離或降低流動分離的程度。
[0027]參見圖4，葉片23的型線Cl包括兩段光滑連接的進風的入口處的第一圓弧231和出風的出口處的第二圓弧232，兩段圓弧的彎曲方向一致，其中，R3為兩段圓弧切點半徑，β3為半徑R3的葉片23切線與離心風機旋轉反方向的夾角，優(yōu)選的，30° ^ 120°。R1和R2分別為第一圓弧231和第二圓弧232的半徑，P1和P2分別為第一圓弧231和第二圓弧232的的圓心，而\和％分別為第一圓弧231和第二圓弧232的圓心角，^和分別為第一圓弧231的入口安裝角和第二圓弧232的出口安裝角。圖4中的箭頭表示旋轉方向。
[0028]參見圖5,這是一種雙圓弧葉片型線所形成的葉道斷面圖，圓弧ge和圓弧ajb之間的空間(區(qū)域F1)是以葉片23工作面為基準線作圖后葉道的均勻收縮部分，形成風機的勻加速葉道，區(qū)域F2是葉道的非均勻收縮部分。與單圓弧葉型的葉道相比，多圓弧葉型葉道中的非均勻收縮部分區(qū)域F2面積減小，形狀變的狹長，因而發(fā)生于該部位的渦流強度有所減弱、渦流損失有所減小。又由于葉道入口處的葉片23圓弧半徑較大、葉片23安裝角適中，因而葉道入口處氣流的沖擊損失減小，使得風機的效率明顯上升的同時，葉道出口處葉片23圓弧半徑的加大又使得葉道出口處渦流區(qū)變得狹長渦流圓直徑減小葉道出口渦流區(qū)特征值下降。使得多葉風機的噪聲值明顯下降。
[0029]當葉道型線接近勻加速葉道型線時，風機噪聲明顯下降，效率顯著提高。
[0030]為了使葉道內的勻加速距離加大,第一圓弧231的圓心角\盡量選擇最大值，兩段圓弧的半徑比R2Z^R1也盡量選取最大值，因為葉道越狹長，葉道流場越趨于穩(wěn)定。但葉道也不是越狹長越好，由于氣流與葉道之間的接觸面積增大會導致磨擦損失增加，從而導致離心風機效率下降。根據多次計算和實驗我們發(fā)現(xiàn)第一圓弧231的圓心角\不能大于90°，R2ZiR1不能大于4，否則離心風機效率會下降。
[0031]進一步的流場分析表明，當葉片23選擇的是第一圓弧231的圓心角α ι為90°，R2A1為4時的多圓弧時，葉片23出口處的收縮程度和葉片的狹長度更大，葉輪2出口速度更大，葉道內渦旋更少，油煙更容易甩出葉輪，而且風機內部的渦流更少。通過仿真計算，參見圖9，在蝸舌附近的葉片通道內有少量的旋渦，在設計流量和大流量的情況下，內部流場很穩(wěn)定，氣流流暢，看不到旋渦，而且在葉輪2出口處，氣流偏斜程度要大于其他葉片模型，因此此葉片模型更能提高壓力；參見圖1，而對于第一圓弧231的圓心角Ci1小于85° ,R2/R1小于3.5或者第一圓弧231的圓心角α:大于90°，R2A1大于4的多圓弧葉片的風機，其葉片通道內部流場會出現(xiàn)不同程度的旋渦，葉道出口處的流線不夠密集，也就意味著一部分流量損失在了葉道內部，進一步造成了油煙對于葉道的污染。
[0032]在1080rpm轉速情況下，第一圓弧231的圓心角a i為90度，R2A1 = 4時，相比于一般的多圓弧葉片，風量由15.4m3/min提高到18.3m3/min，最大靜壓由321Pa提高到363Pa，最大效率由26%提高到35%。
[0033]再參見圖5，葉道長寬比表征值是一個能近似反映葉道的長度與寬度之間比例關系的幾何參數，也就是說葉道長寬比的近似值即為葉道長寬比表征值，其定義為:
lS + iS
^ = L '+L 二d，其中，\為葉道長寬比表征值，S1為葉道斷面上葉片非工作面弧長(圓弧
ahb段弧長)，S2為葉道斷面上葉片工作面弧長(圓弧eg段弧長)，L1為葉道入口內切圓兩切點間的弦長,L2為葉道出口內切圓兩切點之間的弦長，d為尋常葉道斷面上非勻加速區(qū)域F2上的最大內切圓直徑。
[0034]由于它與真實的葉道長寬比之間誤差不大，但應用起來方便，因而在計算葉道流場穩(wěn)定性時更具有實用性。該表征值越大則葉道越狹長，葉道流場越趨于穩(wěn)定，同時由于氣流與葉道之間的接觸面積增大)磨擦損失增加，因而風機效率將有所下降，所以在葉道長寬比表征值取值過程中，既能維持葉道流場的穩(wěn)定性，又要保持風機具有較高的運行效率。
[0035]而當葉片型線的半徑、圓心角的取值采用本發(fā)明的范圍時，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的葉道比較狹長，L2較小，入口第一圓弧231彎曲接近90°，并且d也較小，由此可知，葉道長寬比表征值較大，葉道流暢趨于穩(wěn)定，風機具有較高的效率。
[0036]參見圖6，對入口安裝角的研究表明，由于葉輪2的高速旋轉，氣流并不是沿垂直于葉道入口的方向進入葉道，而是對葉片的壓力面有一定的沖擊。當葉片23的入口安裝角較大時，氣流對葉片23的沖擊比較強烈，能量損失較大，而較小的入口安裝角比較容易引導氣流流向，減少氣流對壓力面的沖擊。當內、外徑相同時，進口安裝角P1越小，葉片23長度就越長，葉片23用來做功的面積越大。較小的入口安裝角P1，能夠使第一圓弧231的圓心角\更大一些，而較大的第一圓弧231的圓心角\有利于提高風機性能。因此，在多圓弧葉片的設計方法中，為了減少入口氣流對于葉道的沖擊，以及減少出口的渦流，經過多次試驗選擇，優(yōu)選的，52° ^ !^<90° ,12° ^ 25° ,而最優(yōu)選的，1^*60° , β 2為 20。。
[0037]綜上所述，優(yōu)選的，第一圓弧231的圓心角85。彡^<90。，3.5彡R2A1彡4。為了提高風機性能的同時也不損失效率，第一圓弧231的圓心角Ci1的最優(yōu)值為90°，而R2/R1的最優(yōu)值為4，此時風機效率由22%提高到29.5%，風量提高36%，最大靜壓提高45%。
[0038]參見圖7，從圖上可看出，在各種多圓弧葉片中，葉道前半部分的形狀基本相近；對于一般的多圓弧葉片型線C2，進口更大一些。而本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，葉片23的型線Cl的長度較C2長一些，葉片23中部的彎曲程度更大一點，Cl所形成的葉道比C2的收縮程度更大一些。而且，Cl的實際做功部分要長于C2，而葉輪做功的大小與做功面積有關，可知采用本發(fā)明的葉片23使得風機具有較高的運行效率。
[0039]參見圖8，為了使葉輪2出口動壓更多的能夠轉變?yōu)殪o壓，克服油煙機的公共管道的壓力，優(yōu)選的，葉片23使用上下對稱斜切葉片，即在葉片23的端部，由葉片23入口處外側向內側、朝向葉片23中間以一定的角度傾斜而形成斜邊。
[0040]未作斜切的葉片進口處較為狹窄，氣流在進口的減縮結構節(jié)流作用下加速，大量氣流在轉彎流動過程中越過葉輪中央及底部，使得較少氣流從葉輪頂部區(qū)域經過，這樣壓力梯度形成便不均勻，導致頂端氣流紊亂，進而形成渦流，這也是影響風機性能的重要因素。而斜切實際上就是改善多翼離心風機進口氣流的擁堵狀況，其出口處速度和擴散到蝸殼內的速度相差較大，能夠使葉輪2出口動壓更多的轉變?yōu)殪o壓，使流動更好的適應進入葉道前的轉彎過程，并在一定程度上使總體流動均勻穩(wěn)定，從而提高風機的性能。
[0041]葉片23的斜邊相對的直角邊的高度(即在葉片23高度方向上的投影長度)為h，葉片23整體的高度為H，則優(yōu)選的，h/H = 0.05?0.2，最優(yōu)地，切片為直角邊h為8.7mm的直角三角形，h/H = 0.067。
[0042]再參見圖2，由于蝸殼I寬度為B，葉輪2出口寬度為b2，兩個寬度比值B/b2對于離心風機的性能有著較大的影響，減少B/b2可減少氣流進入蝸殼時的沖擊損失，為了使通過多圓弧葉道的氣流更加順暢地流出蝸殼，減少油煙對于蝸殼的污染，延長蝸殼的使用壽命時間，本發(fā)明使用較小的葉輪出口的寬度比，較優(yōu)地，1.1彡B/b2< 1.3，最優(yōu)地B/b2 = 1.1。
【權利要求】
1.一種吸油煙機的離心風機，包括蝸殼(I)和設置在蝸殼(I)內的葉輪(2)，所述葉輪(2)包括多個葉片(23)，所述葉片(23)的型線包括光滑連接的位于入口處的第一圓弧(231)和位于出口處的第二圓弧(232)，所述第一圓弧(231)的半徑為R1、圓心角為Q1,第二圓弧(232)的半徑為R2、圓心角為α2，其特征在于，所述第一圓弧(231)和第二圓弧(232)的半徑比值為3.5彡R2A1 ( 4，所述第一圓弧(231)的圓心角為85。Sa1S 90。。
2.如權利要求1所述的吸油煙機的離心風機，其特征在于，所述第一圓弧(231)和第二圓弧(232)的半徑比值為R2ZiR1 = 4，所述第一圓弧(231)的圓心角為a ι = 90°。
3.如權利要求1或2所述的吸油煙機的離心風機，其特征在于，所述葉片(23)的入口安裝角為，所述葉片(23)的出口安裝角為@2，并且52°彡P1彡90°，12。彡 β2 彡 25°。
4.如權利要求1所述的吸油煙機的離心風機，其特征在于，在所述葉片(23)的端部，由葉片(23)入口處外側向內側、朝向葉片(23)中間以一定的角度傾斜而形成斜邊。
5.如權利要求4所述的吸油煙機的離心風機，其特征在于，所述葉片(23)的斜邊在葉片(23)高度方向上的投影長度為h，所述葉片(23)整體的高度為H，并且h/H = 0.05?0.2。
6.如權利要求5所述的吸油煙機的離心風機,其特征在于，h= 8.7mm, h/H = 0.067。
7.如權利要求1所述的吸油煙機的離心風機，其特征在于，所述蝸殼(I)寬度為B，葉輪⑵出口寬度為b2，所述蝸殼⑴寬度和葉輪⑵出口寬度的比值1.1彡B/b2彡1.3。
8.如權利要求1所述的吸油煙機的離心風機，其特征在于，所述第一圓弧(231)和第二圓弧(232)的切點半徑為R3，半徑為R3的葉片(23)切線與離心風機旋轉反方向的夾角為β3，并且 30° 彡 β3 彡 120。。
【文檔編號】F04D29/30GK104165158SQ201410385476
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】劉逸, 余丙松, 俞輝, 茅忠群, 諸永定, 劉戈 申請人:寧波方太廚具有限公司