CN215214095U - 离心风机叶轮用后向叶片、离心风机以及吸油烟机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心风机叶轮用后向叶片，包括：叶片本体；第一降噪结构，包括自叶片本体的压力面向吸力面方向凹陷形成的至少一个台阶，台阶为沿叶片本体的压力面的宽度方向延伸设置的条形台阶，各条形台阶将叶片本体的压力面在其长度方向上分为至少两段弧面；第二降噪结构，包括自叶片本体的吸力面向背离压力面方向凸出的至少一个凸起，凸起为沿叶片本体的吸力面的宽度方向延伸设置的条形凸起，且各条形凸起的表面均为柱面。该后向叶片的第一降噪结构与第二降噪结构设计，有效阻断了吸力面附近流体的横向摆动，使得吸力面附近边界层能够完整分布，减少边界层分离现象。还涉及一种离心风机以及应用该离心风机的吸油烟机。

Description

离心风机叶轮用后向叶片、离心风机以及吸油烟机

技术领域

本实用新型涉及吸油烟机技术领域，尤其涉及离心风机叶轮用后向叶片、离心风机以及吸油烟机。

背景技术

多翼式离心风机是吸油烟机及其它通风设备的主要动力***，其具有结构紧凑、噪声低、压力系数高、流量系数大等特点。离心风机根据叶轮出风口端的叶片角度可分为前向型、径向型以及后向型，对应地，离心风机的叶片分为前向叶片(叶片出口安装角大于90°)，径向叶片(叶片出口安装角等于90°)以及后向叶片(叶片出口安装角小于90°)。离心风机的叶片具有压力面以及吸力面，其中，叶片的压力面为工作面，也即叶片迎风的一面；叶片的吸力面为非工作面，也即叶片背风的一面。多翼离心风机内部的压力脉动、射流－尾流结构、边界层分离和旋涡脱落对风道***的噪音特性有较大影响。

现有的叶轮的叶片主要采用单一圆弧型线结构，如申请号为201621179780.1的中国实用新型专利公开的一种用于多翼离心风机的叶轮，叶轮由沿周向均布的叶片组成，叶轮外径为180～240mm，内径为150～180mm，叶片呈圆弧形，曲率半径为18～25mm，叶片沿周向均布36～45片，投影弧度θ为8～10°，叶片厚度为0.8mm～1.2mm。这种叶轮进口气流冲击较大，会使效率降低同时增加噪音。

再如，申请号为CN202011087428.6(公开号为CN112096654A)的中国发明专利申请公开了一种《叶轮、风机及吸油烟机》，其是对叶轮的叶片的型线进行优化设计，将每个叶片的曲线型线均为贝塞尔曲线，其中，相邻的两个叶片之间形成的流道的截面积，沿叶轮的径向由流道进口向流道出口逐渐减小。该叶轮的结构虽然在一定程度上减少了叶片入口涡流及流动分离，使进风气流顺畅，使叶片出口气流流动分离现象也有一定降低，改善叶片流道的流场情况，达到了降低噪音的目的。

又如，申请号为201410324541.X的中国发明申请公开一种应用于吸油烟机中的吸油烟机用仿生叶轮，包括若干组环形端面和叶片，叶片为仿生叶片，仿生叶片朝向叶轮油烟机吸入侧为波形结构的前缘，朝向叶轮油烟机吹出侧为锯齿结构的尾缘。该仿生叶轮主要是通过降低前缘压力冲击，改变尾缘涡脱落的连续性、降低尾缘涡脱落频率，进而来降低气动噪声。

然而，在上述多翼离心风机中，不管是对叶片的型线进行优化设计，还是对叶片的前缘及后缘进行仿生设计，都难以有效解决叶片的压力面上旋涡在狭窄的叶道内分离的问题，尤其是针对叶片的吸力面附件流体的横向摆动问题，边界层难以完整地分布在叶片表面出现断层问题，边界层的断层会导致叶片气动性能被破坏，产生较大的压力梯度，从而导致噪音偏大。

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现有技术的现状，提供一种能对叶轮的叶道内的旋涡及气流的边界层分离进行控制整流，进而提高气动性能，减少噪音的离心风机叶轮用后向叶片。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用上述后向叶片的离心风机。

本实用新型所要解决的第三个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用上述离心风机的吸油烟机。

本实用新型解决第一个技术问题所采用的技术方案为：离心风机叶轮用后向叶片，包括：

叶片本体，整体上呈弧形，且具有在长度方向上并排延伸的第一侧边和第二侧边，所述第一侧边为对应气流流入的入口边缘，所述第二侧边为对应气流流出的出口边缘；

第一降噪结构，包括自所述叶片本体的压力面向叶片本体的吸力面方向凹陷形成的至少一个台阶，所述台阶为沿所述叶片本体的压力面的宽度方向延伸设置的条形台阶，各所述条形台阶将所述叶片本体的压力面在其长度方向上分为至少两段弧面；

第二降噪结构，包括自所述叶片本体的吸力面向背离所述压力面方向凸出的至少一个凸起，所述凸起为沿所述叶片本体的吸力面的宽度方向延伸设置的条形凸起，且各所述条形凸起的表面均为柱面。

作为改进，所述条形台阶有至少两个，且沿所述叶片本体的长度方向依次间隔布置，其中，自所述叶片本体的第一侧边至第二侧边方向，各所述条形台阶的下凹深度依次减小。压力面上条形台阶的下凹深度逐渐减小的结构设计的目的是：由于叶片前缘附近会受到不稳定气流的冲击，也即，靠近叶片前缘的条形台阶区域流场的压力波动显著，采用下凹深度较大的条形台阶可以减少不稳定来流的压力脉动；而靠近叶片尾缘区域采用下凹深度相对较小的条形台阶可以使得叶片尾缘出口气流的激波强度大幅降低。

作为改进，所述条形凸起有至少两个，且沿所述叶片本体的长度方向依次间隔布置，其中，自所述叶片本体的第一侧边至第二侧边方向，各所述条形凸起的凸起高度依次减小。上述结构设计，可以使得压力面壁面附近的气流速度降低，使流体更好地贴壁流动。

为了方便加工以及降低加工成本考虑，所述条形台阶有两个，从而由该两个条形台阶将所述叶片本体的压力面分为三段弧面，所述的条形凸起也对应有两个。

作为改进，所述叶片本体的第一侧边到叶轮中心的距离为r1，第二侧边到叶轮中心的距离为r2，前述三段弧面自所述叶片本体的第一侧边至第二侧边分别为第一弧面、第二弧面和第三弧面，所述第一弧面的长度为L1，L1满足条件：L1≤(r2-r1)/4；所述第三弧面的长度为L3，L3满足条件：L3≤L1*3/4。

为了对来流起到稳定平顺作用，条形台阶的较佳的设计位置为靠近叶片前缘起始点附近，起到抑制并延缓边界层分离的作用，对分离涡能进行一定的削弱。如果条形台阶的设计位置相对靠后，条形台阶已经很难起作用了。将另一个条形台阶靠近叶片尾缘进行设计，可以使得靠近叶片尾缘区域的出口高压气流有充足的空间进行扩压，减少了出口偶极子的强度，使流道出口更加顺畅，总压损失得到显著减少。

优选地，所述条形台阶的下凹深度为h，h满足条件：r₁/12＜h＜r₁/12+(r₂-r₁)/15。

作为改进，相邻的两个叶片之间形成叶道，所述叶片本体上的条形凸起的数量与所述条形台阶的数量对应一致，一个叶道所对应的前一叶片本体的吸力面上条形凸起相对于后一叶片本体的压力面上条形台阶更靠近叶轮的中心。

由于随着风机转速的增大，压力面侧马蹄涡位置没有明显变化，而分离涡向靠近吸力面的方向移动，压力面侧的附面层变薄，吸力面的附面层变厚，吸力面的条形凸起结构起到了拉扯流体的作用，使得流体在经过条形凸起之后变为低速高压状态，使得的吸力面的静压系数增大。条形凸起减小了表面区域内的速度梯度，降低了柱面区域的湍流强度，从而降低了条形凸起的剪切应力，起到了有效的减阻作用。

本实用新型解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用上述后向叶片的离心风机，包括蜗壳、设于所述蜗壳内的叶轮以及电机，所述叶轮包括后盘以及前盘，所述后盘与所述前盘相对设置，所述的后向叶片设于所述后盘与所述前盘之间，并沿所述前盘的周向间隔分布，所述电机的动力输出端与所述叶轮的后盘驱动连接。

本实用新型解决第三个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，该吸油烟机采用了上述的离心风机。

与现有技术相比，本实用新型的优点：本实用新型的离心风机叶轮用后向叶片的压力面上设有条形台阶结构，吸力面上具有条形凸起结构，上述结构设置使得相邻的两个叶片之间形成的叶道结构得到优化，有效阻断了吸力面附近流体的横向摆动，使得吸力面附近边界层能够完整分布，从而延缓边界层分离和抑制吸力面附近产生二次流，进一步改善了叶道中流体的流动状态，使叶道内流体速度更为均匀，叶道内二次流、轴向旋涡明显减少，减少边界层分离现象。当流体流过压力面时，条形台阶结构内会产生小型旋涡，这些旋涡会使得本应在压力面分离的边界层再次贴合到叶片表面，有助于抑制卡门涡街的脱落，起到了良好的整流作用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的吸油烟机的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的吸油烟机隐去壳体的前侧板后的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例的吸油烟机的离心风机的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例的吸油烟机的离心风机的竖向剖视图；

图5为本实用新型实施例的离心风机叶轮的立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例的离心风机叶轮的竖向剖视图；

图7为本实用新型实施例的后向叶片的立体结构示意图；

图8为本实用新型实施例的叶片的吸力面的压力与流线分布图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

在本实用新型的说明书及权利要求书中使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“顶”、“底”等，用来描述本实用新型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，是基于附图中显示的示例方位而确定的。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。

参见图1-图4，本实施例的吸油烟机包括壳体50及设于壳体50内的离心风机40，该离心风机40包括蜗壳41、叶轮42以及电机43，叶轮42设于蜗壳41内，电机43的输出轴与离心风机的叶轮42连接。离心风机叶轮42包括有前盘422、与前盘422相对设置的后盘421以及叶片。本实施例的叶片为后向叶片，该后向叶片设于后盘421与前盘422之间，并沿前盘422的周向间隔分布，详见图5。电机43的动力输出端与叶轮42的后盘421驱动连接，详见图4。

参见图5-图8，本实施例的后向叶片包括叶片本体10，叶片本体10具有压力面13和吸力面14。叶片本体10整体上呈弧形，且具有在长度方向上并排延伸的第一侧边11和第二侧边12，其中，叶片本体10的第一侧边11为对应气流流入的入口边缘，第二侧边12为对应气流流出的出口边缘。叶片本体10的横向上的两侧边分别固定在前盘422和后盘421上。

参见图7，叶片本体10的压力面13上设置有第一降噪结构，吸力面14上设置有第二降噪结构。

本实施例的第一降噪结构包括自叶片本体10的压力面13向叶片本体10的吸力面14方向凹陷形成的至少一个台阶，具体地，该台阶为沿叶片本体10的压力面13的宽度方向延伸设置的条形台阶20，也即，条形台阶20的两端沿叶片本体10的宽度方向的延伸至叶片本体10的两侧边位置。由此，上述各条形台阶20将叶片本体10的压力面13在其长度方向上分为至少两段弧面。在本实施例中，条形台阶20优选为两个，其中，该两个条形台阶20沿叶片本体10的长度方向依次间隔布置，从而由该两个条形台阶20将叶片本体10的压力面13分为三段弧面。

参见图7，前述三段弧面自叶片本体10的第一侧边11至第二侧边12分别为第一弧面131、第二弧面132和第三弧面133，其中，第一弧面131的长度为L1，第三弧面133的长度为L3。另一方面，叶片本体10的第一侧边11到叶轮42中心O的距离为r1，第二侧边12到叶轮42中心O的距离为r2，其中，第一弧面的长度L1满足条件：L1≤(r2-r1)/4；所述第三弧面的长度L3满足条件：L3≤L1*3/4。

为了对来流起到稳定平顺作用，条形台阶20的较佳的设计位置为靠近叶片前缘起始点附近，起到抑制并延缓边界层分离的作用，对分离涡能进行一定的削弱。如果条形台阶20的设计位置相对靠后，条形台阶20已经很难起作用了。将另一个条形台阶20靠近叶片尾缘进行设计，可以使得靠近叶片尾缘区域的出口高压气流有充足的空间进行扩压，减少了出口偶极子的强度，使流道出口更加顺畅，总压损失得到显著减少。

参见图7，自叶片本体10的第一侧边11至第二侧边12方向，上述两个条形台阶20的下凹深度依次减小。另一方面，条形台阶20的下凹深度为h，h满足条件：r₁/12＜h＜r₁/12+(r₂-r₁)/15。压力面13上条形台阶20的下凹深度逐渐减小的结构设计的目的是：由于叶片前缘附近会受到不稳定气流的冲击，也即，靠近叶片前缘的条形台阶20区域流场的压力波动显著，采用下凹深度较大的条形台阶20可以减少不稳定来流的压力脉动；而靠近叶片尾缘区域采用下凹深度相对较小的条形台阶20可以使得叶片尾缘出口气流的激波强度大幅降低。

继续参见图7，本实施例的吸力面14上的第二降噪结构包括自叶片本体10的吸力面14向背离压力面13方向凸出的至少一个凸起，其中，凸起为沿叶片本体10的吸力面14的宽度方向延伸设置的条形凸起30，且各条形凸起30的表面均为柱面。

本实施例的叶片的吸力面14上的条形凸起30有至少两个，且沿叶片本体10的长度方向依次间隔布置，其中，自叶片本体10的第一侧边11至第二侧边12方向，各条形凸起30的凸起高度依次减小，详见图7。上述结构设计，可以使得压力面13壁面附近的气流速度降低，使流体更好地贴壁流动。

继续参见图7，本实施例的叶片的吸力面14上的条形凸起30的数量与该后向叶片的压力面13上的条形台阶20的数量一致。为此，本实施例的条形台阶20优选为两个，则条形凸起30也对应有两个。其中，离心风机40的叶轮42上相邻的两个叶片之间形成叶道420，本实施例对叶道420结构进行优化设计，一个叶道420所对应的前一叶片本体10的吸力面14上条形凸起30相对于后一叶片本体10的压力面13上条形台阶20更靠近叶轮42的中心。

图8示出了本实施例的叶片的吸力面的压力与流线分布图，由于随着风机转速的增大，叶片的压力面13侧马蹄涡位置没有明显变化，而分离涡会向靠近吸力面14的方向移动，使得压力面13侧的附面层变薄，吸力面14的附面层变厚，本实施例的吸力面14的条形凸起30结构能起到拉扯流体的作用，使流体在经过条形凸起30之后变为低速高压状态，进而使得的吸力面14的静压系数增大，详见图8中箭头所示。条形凸起30减小了吸力面14表面区域内的速度梯度，降低了柱面区域的湍流强度，从而降低了条形凸起30的剪切应力，起到了有效的减阻作用。

本实施例中的离心风机40叶轮42用后向叶片的压力面13上的条形台阶20与吸力面14上的条形凸起30的结构设计，使得相邻的两个叶片之间形成的叶道结构得到优化，有效阻断了吸力面14附近流体的横向摆动，使得吸力面14附近边界层能够完整分布，从而延缓了边界层分离和抑制吸力面14附近产生二次流，进一步改善了叶道420中流体的流动状态，使叶道420内流体速度更为均匀，叶道420内二次流、轴向旋涡明显减少，减少边界层分离现象。当流体流过压力面13时，条形台阶20结构内会产生小型旋涡，这些旋涡会使得本应在压力面13分离的边界层再次贴合到叶片表面，有助于抑制卡门涡街的脱落，起到了良好的整流作用。

Claims (9)

1.离心风机叶轮用后向叶片，包括：

叶片本体(10)，整体上呈弧形，且具有在长度方向上并排延伸的第一侧边(11)和第二侧边(12)，所述第一侧边(11)为对应气流流入的入口边缘，所述第二侧边(12)为对应气流流出的出口边缘；

其特征在于还包括：

第一降噪结构，包括至少一个自所述叶片本体(10)的压力面(13)向叶片本体(10)的吸力面(14)方向凹陷形成的台阶，所述台阶为沿所述叶片本体(10)的压力面(13)的宽度方向延伸设置的条形台阶(20)，各所述条形台阶(20)将所述叶片本体(10)的压力面(13)在其长度方向上分为至少两段弧面；

第二降噪结构，包括至少一个自所述叶片本体(10)的吸力面(14)向背离所述压力面(13)方向凸出的凸起，所述凸起为沿所述叶片本体(10)的吸力面(14)的宽度方向延伸设置的条形凸起(30)，且各所述条形凸起(30)的表面均为柱面。

2.根据权利要求1所述的离心风机叶轮用后向叶片，其特征在于：所述条形台阶(20)有至少两个，且沿所述叶片本体(10)的长度方向依次间隔布置，其中，自所述叶片本体(10)的第一侧边(11)至第二侧边(12)方向，各所述条形台阶(20)的下凹深度依次减小。

3.根据权利要求2所述的离心风机叶轮用后向叶片，其特征在于：所述条形凸起(30)有至少两个，且沿所述叶片本体(10)的长度方向依次间隔布置，其中，自所述叶片本体(10)的第一侧边(11)至第二侧边(12)方向，各所述条形凸起(30)的凸起高度依次减小。

4.根据权利要求3所述的离心风机叶轮用后向叶片，其特征在于：所述条形台阶(20)有两个，从而由该两个条形台阶(20)将所述叶片本体(10)的压力面(13)分为三段弧面，所述的条形凸起(30)也对应有两个。

5.根据权利要求4所述的离心风机叶轮用后向叶片，其特征在于：所述叶片本体(10)的第一侧边(11)到叶轮(42)中心的距离为r1，第二侧边(12)到叶轮(42)中心的距离为r2，前述三段弧面自所述叶片本体(10)的第一侧边(11)至第二侧边(12)分别为第一弧面(131)、第二弧面(132)和第三弧面(133)，所述第一弧面(131)的长度为L1，L1满足条件：L1≤(r2-r1)/4；所述第三弧面(133)的长度为L3，L3满足条件：L3≤L1*3/4。

6.根据权利要求5所述的离心风机叶轮用后向叶片，其特征在于：所述条形台阶(20)的下凹深度为h，h满足条件：r₁/12＜h＜r₁/12+(r₂-r₁)/15。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的离心风机叶轮用后向叶片，其特征在于：相邻的两个后向叶片之间形成叶道(420)，所述叶片本体(10)上的条形凸起(30)的数量与所述条形台阶(20)的数量对应一致，一个叶道(420)所对应的前一叶片本体(10)的吸力面(14)上条形凸起(30)相对于后一叶片本体(10)的压力面(13)上条形台阶(20)更靠近叶轮(42)的中心。

8.一种应用如权利要求1-7中任一项所述的后向叶片的离心风机，其特征在于：包括蜗壳(41)、设于所述蜗壳(41)内的叶轮(42)以及电机(43)，所述叶轮(42)包括后盘(421)以及前盘(422)，所述后盘(421)与所述前盘(422)相对设置，所述的后向叶片设于所述后盘(421)与所述前盘(422)之间，并沿所述前盘(422)的周向间隔分布，所述电机(43)的动力输出端与所述叶轮(42)的后盘(421)驱动连接。

9.一种吸油烟机，其特征在于：应用有如权利要求8所述的离心风机。

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