CN107061357B - 叶片、离心风机叶轮、离心风机和吸油烟机 - Google Patents

叶片、离心风机叶轮、离心风机和吸油烟机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种叶片、离心风机叶轮、离心风机和吸油烟机，该叶片包括沿纵向方向延伸的板状的叶片本体，该叶片本体的横截面廓形为弧形，叶片本体在横向方向具有第一侧边和与该第一侧边相反的第二侧边，叶片本体上开设有沿纵向方向延伸且连通弧形叶片本体内外两侧的贯通槽，该贯通槽邻近叶片本体的所述第一侧边。通过在叶片本体上开设贯通槽，使得部分气流沿叶片本体的内侧面附着流动，另一部分气流通过贯通槽沿叶片本体的外侧面附着流动，以减小气流的流动分离，防止在相邻叶片之间产生涡流，以提高叶轮的空气性能，降低噪音水平，进而提高离心风机的性能，降低离心风机的优化成本。

Description

叶片、离心风机叶轮、离心风机和吸油烟机
技术领域
本发明涉及排风设备，具体地，涉及一种叶片、离心风机叶轮、离心风机和吸油烟机。
背景技术
绝大多数吸油烟机使用的风机为离心风机，由于离心风机提供的风压相对较大，并且具有结构紧凑、压力系数和流量系数高等特点，因而适于吸油烟机的要求。其中，叶轮为离心风机的核心组成部件，其性能的好坏直接影响吸油烟机的空气性能和噪声，而叶轮上装配的叶片是决定离心风机叶轮性能的关键部件。通常叶轮通过的转动，使得气流进入叶轮的中心，并由叶片前缘13’流向叶片后缘14’，以将气流排出。
然而现有技术中的吸收烟机的离心风机多采用钣金材料制成，叶片通常设计为圆弧板结构，具体参见图1和图2，这种圆弧形叶片的叶道通常较短，并且为了获得加速型叶道以提高叶轮的效率，通常地将叶片设计为具有较大的进口气流角，这使得叶片前缘13’形成较大的逆压梯度，气流极易在叶片前缘13’发生流动分离，并且会在相邻叶片之间产生涡流。具体参见图3显示的现有技术中叶片流场仿真结果图，由于圆弧形叶片的弯度过大，使得进口气流角也较大，使得圆弧形叶片的内侧面与外侧面之间形成较大的逆压梯度，致使气流在叶片前缘13’发生流动分离，并且由于圆弧形叶片的弯度过大，使得气流沿圆弧形叶片的内侧面附着流动至靠近后缘14’时，该部分气流由于惯性和离心作用朝向叶片前缘13’反流，以在相邻叶片之间产生涡流，使得气流排出不畅，从而导致叶轮空气性能下降，噪音增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种叶片、离心风机叶轮、离心风机和吸油烟机，该叶片能够抑制气流的流动分离，防止在相邻叶片之间产生涡流，以提高叶轮的空气性能，降低噪音水平，进而提高离心风机的性能，降低离心风机的优化成本。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种叶片，该叶片包括沿纵向方向延伸的板状的叶片本体，该叶片本体的横截面廓形为弧形，所述叶片本体在横向方向具有第一侧边和与该第一侧边相反的第二侧边，所述叶片本体上开设有沿所述纵向方向延伸且连通弧形的所述叶片本体内外两侧的贯通槽，该贯通槽邻近所述叶片本体的所述第一侧边。
优选地，在所述叶片的横截面中，所述贯通槽在所述弧形中的位置处的法线为N，所述贯通槽的开槽方向为M，其中，所述法线N与所述开槽方向M之间的夹角α为0度至60度，优选为0度至15度。
优选地，所述贯通槽在横向方向上具有彼此平行地间隔且分别邻近所述第一侧边和第二侧边的第一槽边和第二槽边，所述第一槽边与所述第一侧边在宽度方向上的距离为S，所述叶片本体的宽度为W，其中，S/W≤1/4，优选为1/8至1/5。
优选地，所述第一槽边和所述第二槽边之间的距离为0.8-1.5mm。
优选地，所述贯通槽在纵向方向上的长度为所述叶片本体的长度的1/2至4/5。
优选地，所述贯通槽为沿所述纵向方向连续延伸的单个槽。
优选地，所述贯通槽包括沿所述纵向方向断续排布为一列的多个槽段。
优选地，所述贯通槽的面积为所述叶片本体的外侧面的面积的1/10至1/30。
优选地，所述贯通槽的面积为10mm2至25mm2。
优选地，所述叶片本体的横截面廓形为圆弧形。
根据本发明的第二方面，提供了一种离心风机叶轮，该离心风机叶轮包括同轴设置的前圆盘和后圆盘，所述离心风机叶轮包括多个根据本发明提供的上述的叶片，多个所述叶片设置在所述前圆盘与所述后圆盘之间，并且多个所述叶片沿所述前圆盘的周向均匀布置，所述叶片本体的所述第一侧边靠近所述前圆盘旋转的中心轴线。
根据本发明的第三方面，提供了一种离心风机，包括蜗壳和电机，所述离心风机包括根据本发明提供的上述离心风机叶轮，所述离心风机叶轮设置在所述蜗壳内，所述后圆盘安装在所述电机的转轴上。
此外，根据本发明的第四方面，还提供了一种吸油烟机，所述吸油烟机包括根据本发明提供的上述离心风机。
现有技术中由于圆弧形叶片的弯度过大，使得进口气流冲角也较大，使得圆弧形叶片前缘吸力面(外侧面)沿着流线方向形成较大的逆压梯度，致使气流在叶片前缘发生流动分离，即部分气流沿叶片本体的内侧面附着流动，另一部分气流远离叶片本体的外侧面流动；并且由于圆弧形叶片的弯度过大，使得气流沿圆弧形叶片的内侧面附着流动至靠近后缘时，该部分气流由于惯性和离心作用朝向叶片前缘反流，以在相邻叶片之间产生涡流。本发明通过上述技术方案，即，通过在叶片本体上邻近第一侧边的位置开设贯通槽，使得弧形叶片本体的内侧面与外侧面相互连通，从而减小弧形叶片本体邻近第一侧边的内侧面与外侧面之间形成较大的逆压梯度，从而抑制气流在第一侧边处的流动分离。此外，由于贯通槽连通弧形叶片本体的内侧面与外侧面，使得沿叶片本体的内侧面附着流动的部分气流通过贯通槽朝向叶片本体的外侧面流动，以向叶片本体的外侧面的气流注入能量，以克服上述的逆压，抑制气流的流动分离，防止在相邻叶片之间产生涡流，使得气流能够沿相邻叶片的内侧面附着流向第二侧边，以将气流排出，提高叶轮的空气性能，降低噪音水平，进而提高离心风机的性能，降低离心风机的优化成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中的叶片的结构示意图；
图2是现有技术中的叶片的侧视图；
图3是现有技术中的叶片的流场仿真结果图；
图4是根据本发明的优选实施方式的叶片的结构示意图；
图5是根据本发明的优选实施方式的叶片的剖视图；
图6是根据本发明的优选实施方式的叶片的流场仿真结果图；
图7是根据本发明的优选实施方式的叶轮的结构示意图。
附图标记说明
13’ 叶片前缘 14’ 叶片后缘
11 叶片本体 12 贯通槽
13 第一侧边 14 第二侧边
21 第一槽边 22 第二槽边
23 槽段
3 前圆盘 4 后圆盘
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指，以弧形线为基础，朝向弧形圆心的方向为弧形内侧，远离弧形圆心的方向为弧形外侧(背侧)。
参见图4和图5，显示了根据本发明的优选实施方式的一种叶片，该叶片包括沿纵向方向延伸的板状的叶片本体11，该叶片本体11的横截面廓形为弧形，叶片本体11在横向方向具有第一侧边13和与该第一侧边13相反的第二侧边14，叶片本体11上开设有沿所述纵向方向延伸且连通弧形叶片本体11内外两侧的贯通槽12，该贯通槽12邻近叶片本体11的第一侧边13。
其中，参见图7的叶轮的结构示意图，其中定义纵向方向为叶轮的旋转中心轴线方向，横向方向为在垂直于所述旋转中心轴线的平面的任意方向。板状的叶片定义为以弧形作为母线沿纵向方向延伸而形成的叶片本体11的结构形式。第一侧边13为沿纵向方向延伸并邻近所述旋转中心轴线的叶片本体11的边缘，第二侧边14为沿纵向方向延伸并远离所述旋转中心轴线的叶片本体11的边缘。气流则是由第一侧边13流向第二侧边14，即第一侧边13位于迎风面的位置。
通常叶轮通过的转动，使得气流进入叶轮的中心，并由叶片前缘13’流向叶片后缘14’，以将气流排出。
参见图1至图3，现有技术中的圆弧形叶片没有开设贯通槽，则会在相邻叶片之间形成涡流。具体地，现有技术中由于圆弧形叶片的弯度过大，使得进口气流冲角也较大，使得在气流流向叶片前缘13’时，圆弧形叶片前缘13’的外侧面沿着气流方向形成较大的逆压梯度，致使气流在叶片前缘13’发生流动分离，即部分气流沿叶片本体的内侧面附着流动，另一部分气流远离叶片本体的外侧面流动，因而增加叶轮的噪音，降低叶轮的空气性能；并且由于圆弧形叶片的弯度过大，使得气流沿圆弧形叶片的内侧面附着流动至靠近后缘时，该部分气流由于惯性和离心作用朝向叶片前缘13’反流，以在相邻叶片之间产生涡流。
参见图4至图6，本发明通过在叶片本体11上邻近第一侧边13的位置开设贯通槽12，使得弧形叶片本体11的内侧面与外侧面相互连通，部分气流通过贯通槽12流向弧形叶片本体11的外侧面，从而为吸力面(外侧面)的低能气体注入能量，克服沿着流线方向的逆压梯度，以抑制气流在第一侧边13处的流动分离。此外，由于贯通槽12连通弧形叶片本体11的内侧面与外侧面，使得沿叶片本体11的内侧面附着流动的部分气流通过贯通槽12朝向叶片本体11的外侧面流动，以向叶片本体11的外侧面的气流注入能量，以克服上述的逆压梯度，抑制气流的流动分离，防止在相邻叶片之间产生涡流，使得气流能够沿相邻叶片的内侧面附着流向第二侧边14，以将气流排出，提高叶轮的空气性能，降低噪音水平，进而提高离心风机的性能，降低离心风机的优化成本。
由于现有技术中易在叶片前缘13’易产生流动分离和逆压梯度，因此本发明将贯通槽12沿纵向方向延伸开设在叶片本体11上邻近第一侧边13的位置处。使得沿纵向方向延伸的贯通槽12在邻近第一侧边13的位置处能够全面地减小所形成的逆压梯度，使得气流流动更加均匀。
为了能够顺利地将气流由弧形叶片本体11的内侧面引导至叶片本体11的外侧面，优选地，在叶片的横截面中，贯通槽12在弧形中的位置处的法线为N，贯通槽12的开槽方向为M，其中，法线N与开槽方向M之间的夹角α为0度至60度，选为0度至15度。使得贯通槽12能够迎合气流的流动方向，以将部分气流顺利地由弧形叶片本体11的内侧面引导至叶片本体11的外侧面，使得部分气流通过贯通槽12朝向叶片本体11的外侧面流动，以减小弧形叶片本体11的内侧面与外侧面之间形成的逆压梯度，从而减小气流的流动分离，防止在相邻叶片之间产生涡流。其中，法线N与开槽方向M之间的夹角α可根据具体工况合理设计，在本发明的优选实施方式中，参见图5，法线N与开槽方向M之间的夹角α为15度。此外，通过也叶片本体11上开设贯通槽12，能够减小叶片自身的重量。
现有技术中弧形叶片由于弯度较大，使得叶片的内外侧面之间存在较大的逆压梯度，部分气流不能克服该逆压梯度而导致气流在此处形成流动分离，即，该部分气流不能沿弧形叶片的内侧面附着流动。因此，优选地，本发明的贯通槽12在横向方向上具有彼此平行地间隔且分别邻近第一侧边13和第二侧边14的第一槽边21和第二槽边22，第一槽边21与第一侧边13在宽度方向上的距离为S，叶片本体11的宽度为W，其中，S/W≤1/4，优选为1/8至1/5。使得部分气流通过贯通槽12流向弧形叶片的外侧面，以为不能克服逆压梯度的气流注入能量，从而克服逆压，抑制气流的流动分离。在本发明的优选实施方式中，S/W为1/8。
根据不同的工况，贯通槽12的第一槽边21和第二槽边22之间的距离可以具体设计。在本发明中，优选地，第一槽边21和第二槽边22之间的距离(即贯通槽12的宽度)为0.8-1.5mm。在图4和图5所示的叶片中，第一槽边21和第二槽边22之间的距离为1.0mm。只要确保设计的贯通槽12的宽度能足以克服形成的逆压，抑制气流的流动分离即可。
为了进一步确保贯通槽12能足以克服逆压，抑制气流流动分离，除了在宽度方面进行改进之外，还可以在长度方向进行改进。优选地，贯通槽12在纵向方向上的长度为叶片本体11的长度的1/2至4/5。更加优选地，为了确保叶片本体11的强度，贯通槽12沿纵向方向居中布置，即贯通槽12的两端与叶片本体11的两个端面具有一定距离，使得叶片本体11不易折断或弯折。
贯通槽12可以有多种布置方式，在本发明的一种实施方式中，贯通槽12为沿所述纵向方向连续延伸的单个槽。即贯通槽12的个数为一个长条的贯通凹槽，此种实施方式适用于叶片尺寸较小，开设一个整体的贯通槽12不会影响叶片本体11的强度和刚度。其中，叶片本体11可以由钣金材料、包括塑料的高分子材料制成。贯通槽12可与叶片本体11一体成型，也可先成型叶片本体11，再通过冲压等方式，在叶片本体11上成型贯通槽12。
但本发明并不局限于此，在本发明的另一种实施方式中，贯通槽12包括沿所述纵向方向断续排布为一列的多个槽段23。相邻槽段23之间形成有加强筋，以增强叶片本体11的强度和刚度。此种实施方式适用于尺寸较大的叶片，通过将贯通槽12设计为多个槽段23，以确保叶片本体11的强度和刚度。在本发明的优选实施方式中，参见图4，贯通槽12包括沿所述纵向方向断续排布为一列的两个槽段23。其中，优选地，槽段23为矩形槽，也可以为长圆形等。
从确保叶片本体11的强度以及贯通槽12抑制气流流动分离的效果两方面综合考虑，优选地，贯通槽12的面积为叶片本体11的外侧面的面积的1/10至1/30。更加优选地，贯通槽12的面积为10mm2至25mm2。
为了方便叶片本体11的成型和加工，优选地，叶片本体11的横截面廓形为圆弧形。同时也可使得设计人员能够在现有技术的圆弧形叶片上进行加工和改进，减小了加工难度和制作成本。
此外，参见图7，本发明还提供了一种离心风机叶轮，该离心风机叶轮包括同轴设置的前圆盘3和后圆盘4，所述离心风机叶轮包括多个本发明提供的上述叶片，多个所述叶片设置在前圆盘3与后圆盘4之间，并且多个叶片沿前圆盘3的周向均匀布置，叶片本体11的第一侧边13靠近前圆盘3旋转的中心轴线。通过叶轮的旋转形成惯性吸力和离心力，使得气流首先进入前圆盘3的中心部，从而通过惯性吸力和离心力使得气流流向叶片的第一侧边13，进而部分气流沿弧形叶片本体11的内侧面附着流动，部分气流通过贯通槽12朝向弧形叶片本体11的外侧面流动，以克服叶片形成的逆压梯度，减小了气流的流动分离、叶片重量以及相邻叶片之间的气流压力，防止在相邻叶片之间产生涡流，以提高叶轮的空气性能，降低噪音水平和叶片重量。
本发明还提供了一种具有本发明提供的上述离心风机叶轮的离心风机，所述离心风机叶轮设置在所述蜗壳内，所述后圆盘4安装在所述电机的转轴上。由于本发明提供的叶片加工方便简单，并且能够有效地以致气流的分离，因而能够提高离心风机的性能，降低离心风机的优化成本。
其中，离心风机能够应用于较多领域，在本发明的另一方面，将该离心风机应用于厨房烹饪领域，优选地，应用于吸油烟机中，即，吸油烟机包括本发明所提供的上述离心风机。从而使得吸油烟机的抽吸油烟的效果更好，不易发生油烟返回或油烟不能及时排出的现象，大大增加了吸油烟机的用户使用友好性。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.叶片，该叶片包括沿纵向方向延伸的板状的叶片本体(11)，该叶片本体(11)的横截面廓形为弧形，所述叶片本体(11)在横向方向具有第一侧边(13)和与该第一侧边(13)相反的第二侧边(14)，其特征在于，所述叶片本体(11)上开设有沿所述纵向方向延伸且连通弧形的所述叶片本体(11)内外两侧的贯通槽(12)，该贯通槽(12)邻近所述叶片本体(11)的所述第一侧边(13)，其中，
在所述纵向方向上，所述贯通槽(12)的两端分别与所述叶片本体(11)的两个端面保持距离；
所述贯通槽(12)的面积为所述叶片本体(11)的外侧面的面积的1/10至1/30；
所述贯通槽(12)在横向方向上具有彼此平行地间隔且分别邻近所述第一侧边(13)和第二侧边(14)的第一槽边(21)和第二槽边(22)，所述第一槽边(21)与所述第一侧边(13)在宽度方向上的距离为S，所述叶片本体(11)的宽度为W，其中，S/W≤1/4；
所述贯通槽(12)在纵向方向上的长度为所述叶片本体(11)的长度的1/2至4/5。
2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，在所述叶片的横截面中，所述贯通槽(12)在所述弧形中的位置处的法线为N，所述贯通槽(12)的开槽方向为M，其中，所述法线N与所述开槽方向M之间的夹角α为0度至60度。
3.根据权利要求2所述的叶片，其特征在于，夹角α为0度至15度。
4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，S/W为1/8至1/5。
5.根据权利要求4所述的叶片，其特征在于，所述第一槽边(21)和所述第二槽边(22)之间的距离为0.8-1.5mm。
6.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述贯通槽(12)为沿所述纵向方向连续延伸的单个槽。
7.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述贯通槽(12)包括沿所述纵向方向断续排布为一列的多个槽段(23)。
8.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述贯通槽(12)的面积为10mm2至25mm2。
9.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述叶片本体(11)的横截面廓形为圆弧形。
10.离心风机叶轮，该离心风机叶轮包括同轴设置的前圆盘(3)和后圆盘(4)，其特征在于，所述离心风机叶轮包括多个根据权利要求1至9中任意一项所述的叶片，多个所述叶片设置在所述前圆盘(3)与所述后圆盘(4)之间，并且多个所述叶片沿所述前圆盘(3)的周向均匀布置，所述叶片本体(11)的所述第一侧边(13)靠近所述前圆盘(3)旋转的中心轴线。
11.一种离心风机，包括蜗壳和电机，其特征在于，所述离心风机包括根据权利要求10所述的离心风机叶轮，所述离心风机叶轮设置在所述蜗壳内，所述后圆盘(4)安装在所述电机的转轴上。
12.一种吸油烟机，其特征在于，所述吸油烟机包括根据权利要求11所述的离心风机。
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