蜗壳结构及风机

技术领域

本发明涉及风机设备技术领域，特别是一种蜗壳结构及风机。

背景技术

蜗壳内壁型线多是依据势涡理论进行设计，即气流在有势质量力的作用下，无需额外注入能量，气流沿回转中心做无旋流动，同时满足气流周向流速与回转中心距离的乘积为常数。依据势涡理论，且假定蜗壳某一截面的流量与该截面和蜗壳起始截面所形成的夹角成正比，可以推导出，蜗壳的水力型线为一条对数螺旋线，为作图简便，可简化成阿基米德螺旋线，其具体作图法则分为等边基绘图法与非等边基绘图法；此外，在空调器领域中，出于制造工艺简单高效，装配方便，空调用离心蜗壳一般采用矩形蜗壳设计，然而在空调器领域中，室内机组结构尺寸限制严格，上述蜗壳型线设计理论无法良好适用，必须进行相应变形设计，并且依据势涡理论进行设计的蜗壳型线，属于一元设计理论，即二维平面设计范畴，与蜗壳内部真实的复杂三维流动并不相符，而造成空调用离心蜗壳的气动噪声高的问题。

发明内容

为了解决现有技术中蜗壳形状气动噪声高的技术问题，而提供一种将蜗壳的导流面设置成波浪形并采用直线端和圆弧段相互连接来设计的蜗壳型线的有效提升风量、降低噪音的蜗壳结构及风机。

一种蜗壳结构，包括本体，所述本体包括相对的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板之间设置有导流板，所述导流板的截面包括至少两个波浪线单元，且所有所述波浪线单元依次连接。

所述波浪线单元包括上升直线段和下降直线段，且所述上升直线段和所述下降直线段在所述波浪线单元的最高点处连接，且所述上升直线段与所述波浪线单元两端的连线具有夹角α。

所述波浪线单元的数量为N个，且N≥2；

在N＝2，且所有所述波浪线单元的长度均相等时：

当同一所述波浪线单元中的所述上升直线段的长度与所述下降直线段的长度相等时，α的角度范围为3°至30°；

当同一所述波浪线单元中的所述上升直线段的长度与所述下降直线段的长度不等时，a的角度范围为5°至60°；

在N＝2时，且所有所述波浪线单元的长度不等时：

当同一所述波浪线单元中的所述上升直线段的长度与所述下降直线段的长度相等时，α的角度范围为5°至65°；

当同一所述波浪线单元中的所述上升直线段的长度与所述下降直线段的长度不等时，α的角度范围为8°至28°；

在N＞2，且所有所述波浪线单元的长度相等时，α的角度范围为10°-70°；

在N＞2，且所有所述波浪线单元的长度不等时，α的角度范围为5°至65°。

所述本体的内壁型线包括依次连接的直线段AB、圆弧段BC、圆弧段CD、直线段DE、圆弧段EF、圆弧段FG、圆弧段GH、圆弧段HI、圆弧段IJ和直线段JK，相邻的直线段和圆弧段或相邻的圆弧段和圆弧段在交点处相切，且点A和点K位于所述本体的出风口处。

所述圆弧段BC构成所述本体的蜗舌。

所述圆弧段CD的延长线与所述圆弧段EF的延长线相切。

所述本体内设置有叶轮，所述直线段DE位于所述叶轮的下方，且所述直线段DE的长度小于等于所述叶轮直径的0.6倍。

所述本体内设置有叶轮，所述圆弧段BC的曲率半径的范围为所述叶轮直径的0.03倍至0.155倍。

所述本体内设置有叶轮，所述本体的蜗舌间隙的范围为所述叶轮直径的0.05倍至0.132倍。

所述本体内设置有叶轮，所述直线段JK的J端到所述叶轮的具有最小距离L1，所述直线段JK的K端与所述直线段AB的A端之间具有最小距离L2，且L1与L2的比值范围为2至2.7。

所述圆弧段EF的E端至F端的扩压比的比值范围为1.5至2；或者，所述圆弧段HI的H端至I端的扩压比的比值范围为0.9至1；或者，所述圆弧段FG的F端至G端的扩压比的比值范围为1.1至1.2。

在所述直线段DE与水平面平行时，所述直线段JK与水平面所呈的夹角角度范围为8°至15°。

一种风机，包括上述的蜗壳结构。

本发明提供的蜗壳结构及风机，设置波浪形单元能够改善蜗壳轴向流量分布特性，使流动更加均匀顺畅，特别是蜗舌也成波浪形，使得蜗舌半径、蜗舌间隙均大小交替变化，进一步改善蜗舌处的声压叠加效应及生源辐射功率及效率，在相同风机结构尺寸参数下，可以有效提升风量，降低噪音，采用多段圆弧和直线的相互连接的方式设计型线，有效提升蜗壳内流效率，加大风量，降低风机高速运转产生的气动噪声与功耗；在相同流量下，可以匹配更“恶劣”的风机布置空间或更极限的风机结构设计参数，而保证相同的风噪水平。

附图说明

图1为本发明提供的蜗壳结构及风机的实施例的蜗壳结构的结构示意图；

图2为本发明提供的蜗壳结构及风机的实施例的蜗壳结构的另一结构示意图；

图3为本发明提供的蜗壳结构及风机的实施例的蜗壳结构的型线的示意图；

图4为本发明提供的蜗壳结构及风机的实施例的导流板的截面的结构示意图；

图中：

1、本体；2、叶轮；11、第一侧板；12、第二侧板；13、导流板；3、波浪线单元；31、上升直线段；32、下降直线段。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

离心风机运行时，气流沿蜗壳轴向呈非均匀分布，靠近蜗壳中间位置气流较为集中，而两侧相对较为分散，且两侧靠近叶轮2前盘，涡区较为集中。这意味着对蜗壳型线进行轴线方向的设计或优化，是具备进一步改善蜗壳内流特性，提升风机气动效率的可行性的。但需要注意的是，蜗壳中心位置气流集中，不等同于一定要将蜗壳中间腔体做大，来适应其流动特性。我们同样可以通过蜗壳内腔大小的搭配设计，来改善蜗壳内流分布的均匀性，进而同样实现蜗壳内流特性的改善与提升，因此本申请如图1至图4所示的蜗壳结构，包括本体1，所述本体1包括相对的第一侧板11和第二侧板12，所述第一侧板11和所述第二侧板12之间设置有导流板13，所述导流板13的截面包括至少两个波浪线单元3，且所有所述波浪线单元3依次连接，也即所述导流板13在垂直叶轮2的轴线的平面上的截面为本体1的内壁型线，而所述导流板13在叶轮2的轴线所在的平面上的截面为至少两个波浪形单元依次连接构成的，其中波浪形单元的凸起方向朝向所述本体1的外部，根据CFD仿真计算得出，当蜗壳上沿呈“M”型，蜗舌呈“W”型(本申请的技术方案)时，比当蜗壳上沿呈“W”型，蜗舌呈“M”型时，风量更大，流动损失更小，同时蜗舌也同步呈波浪状，进而使得其蜗舌半径r、蜗舌间隙t沿轴向均呈相应的大小交替变化。而变直径蜗舌、变蜗舌间隙也反过来进一步改善蜗舌处的声压叠加效应，及其声源辐射功率及效率，并且本申请的截面型线最大位置位于1/4和3/4轴线处，而蜗壳正常流速最大位于1/2处。这也就是通过蜗壳形状对轴线流量进行重新调制分配，改善轴线流量的分配特性，提升风量，改善效率。

所述波浪线单元3包括上升直线段31和下降直线段32，且所述上升直线段31和所述下降直线段32在所述波浪线单元3的最高点处连接，且所述上升直线段31与所述波浪线单元3两端的连线具有夹角α，也即每一所述波浪形单元均为折线形。

所述波浪线单元3的数量为N个，且N≥2；

在N＝2，且所有所述波浪线单元3的长度均相等(波浪线单元3的长度e1为导流板13截面对应尺寸f的二分之一)时：

当同一所述波浪线单元3中的所述上升直线段31的长度与所述下降直线段32的长度相等(d1＝dn＝0.5e1)时，α的角度范围为3°至30°；

当同一所述波浪线单元3中的所述上升直线段31的长度与所述下降直线段32的长度不等(d1＝dn≠0.5e1)时，α的角度范围为5°至60°，其中dn的取值范围为0.1en至0.9en；

在N＝2时，且所有所述波浪线单元3的长度不等(en≠e1)时，两个所述波浪线单元3的连接处与叶轮2的中盘位置位于同一平面内，其中en的取值范围为0.3f至0.7f，e1的取值范围为0.3f至0.7f：

当同一所述波浪线单元3中的所述上升直线段31的长度与所述下降直线段32的长度相等时，α的角度范围为5°至65°；

当同一所述波浪线单元3中的所述上升直线段31的长度与所述下降直线段32的长度不等时，α的角度范围为8°至28°；

在N＞2，且所有所述波浪线单元3的长度相等(en＝e1＝e2＝f/N)时，特别是，dn＝0.5en时，α的角度范围为10°-70°；

在N＞2，且所有所述波浪线单元3的长度不等时，α的角度范围为5°至65°，其中dn的取值范围为0.1en至0.9en。

所述本体1的内壁型线包括依次连接的直线段AB、圆弧段BC、圆弧段CD、直线段DE、圆弧段EF、圆弧段FG、圆弧段GH、圆弧段HI、圆弧段IJ和直线段JK，相邻的直线段和圆弧段或相邻的圆弧段和圆弧段在交点处相切，且点A和点K位于所述本体1的出风口处，也即本体1的内壁型线为由A点至K点的连续线形，其中A点为本体1出风口的下边沿的对应点，K点为本体1出风口的上边沿的对应点，克服了现有技术中所采用的阿基米德螺旋线无法适应空间限制较高的室内机的问题，能够有效的改善风机轴向气流分布特性，提升蜗壳内流效率，加大风量，降低风机高速运转产生的气动噪声与功耗。

所述圆弧段BC构成所述本体1的蜗舌，也即圆弧段BC的圆心位于所述本体1的外侧。

所述圆弧段CD的延长线与所述圆弧段EF的延长线相切，其中切点位于直线段DE远离所述本体1内部的一侧，从而使经过圆弧段CD和圆弧段EF的气流流向改变尽可能小的进行流动，提升蜗壳内流效率。

所述本体1内设置有叶轮2，所述直线段DE位于所述叶轮2的下方，且所述直线段DE的长度小于等于所述叶轮2直径的0.6倍，优选的，直线段DE的中点与叶轮2的轴线位于同一竖直平面内。

所述本体1内设置有叶轮2，所述圆弧段BC的曲率半径r的范围为所述叶轮2直径的0.03倍至0.155倍。

所述本体1内设置有叶轮2，所述本体1的蜗舌间隙t的范围为所述叶轮2直径的0.05倍至0.132倍。

所述本体1内设置有叶轮2，所述直线段JK的J端到所述叶轮2的具有最小距离L1，所述直线段JK的K端与所述直线段AB的A端之间具有最小距离L2，且L1与L2的比值范围为2至2.7。

所述圆弧段EF的E端至F端的扩压比的比值范围为1.5至2；或者，所述圆弧段HI的H端至I端的扩压比的比值范围为0.9至1；或者，所述圆弧段FG的F端至G端的扩压比的比值范围为1.1至1.2，其中扩压比为线段的第一端与基圆的间距和线段的第二端与基圆的间距的比值，如圆弧段EF的扩压比为E端到基圆的最小距离b与F端到基圆的最小距离a的比值b/a＝1.5～2。

在所述直线段DE与水平面平行时，所述直线段JK与水平面所呈的夹角角度范围为8°至15°。

所述蜗壳结构应用于空调领域，特别是应用于双吸多翼离心风机的配套蜗壳。

一种风机，包括上述的蜗壳结构，优选的，所述风机为双吸多翼离心风机。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。