蜗壳结构、风机、新风机组及蜗壳线型的确定方法

摘要

本发明提供了一种蜗壳结构、风机、新风机组及蜗壳线型的确定方法，涉及空气净化技术领域，解决了兼顾大风量需求时，蜗壳内易存在风场异响、噪音较大的技术问题。该蜗壳结构包括用于安装叶轮的蜗壳，蜗壳型线包括与蜗舌直接连接的起始线段，起始线段和型线上其余弧线段位于不同阿基米德螺旋线上，且起始线段的位置使起始线段与叶轮外缘之间构造出径向间隙d，径向间隙d满足：0.01D≤d≤0.2D，D为叶轮直径；本发明调节起始线段的位置，使该起始线段与型线上的其余线段位于不同的阿基米德螺旋线上，且在起始线段和叶轮外缘之间形成上述设定大小的径向间隙d，能够使得蜗壳内气流顺利流出保证流量的同时，降低了异响噪音，达到大风量和低噪音的平衡。

说明书

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，尤其是涉及一种蜗壳结构、风机、新风机组及蜗壳线型的确定方法。

背景技术

新风装置目前被广泛应用于绿色建筑、交通枢纽和教育医疗等民用舒适性场合。

目前市场产品在中大型产品中(风量约为500m

1、现有的新风机组的蜗壳结构，内部安装有离心叶轮，在考虑到高效高压大流量的需求下蜗壳内易存在异响，噪音较大，严重影响新风机组性能、影响使用。其中，蜗舌噪声是影响离心风机噪声的重要因素，主要原因是离心叶轮的排出气流与蜗舌相互作用所致。

2、离心风机的叶轮整体强度较差，只能应用于小风量、低静压的新风机组，对于大风量、高静压的新风机组，叶轮强度不够、噪音较大。

3、新风机组中，电机支架强度较低，减震效果差。

4、新风机组中，风道为矩形风道，风道内易产生涡流，风阻较大，影响换热效果。

5、新风机组中，全热交换芯体组件中的芯体与框架易存在漏风问题，常常需要在芯体与框架之间增设海绵密封，但在检修芯体时易导致底部密封海绵破损，检修困难，影响全热交换芯体的密封性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜗壳结构、风机、新风机组及蜗壳线型的确定方法，以解决现有技术中存在的在兼顾大风量需求时，蜗壳内易存在风场异响、噪音较大的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的蜗壳结构，包括用于安装叶轮的蜗壳，所述蜗壳型线包括与蜗舌直接连接的起始线段，所述起始线段和所述型线上其余弧线段位于不同的阿基米德螺旋线上，且所述起始线段的位置使所述起始线段与所述叶轮外缘之间构造出径向间隙d，所述径向间隙d满足：0.01D≤d≤0.2D，D为所述叶轮直径

优选的，所述型线中除所述起始线段外，其余弧线段的圆心共同确定出基圆；所述起始线段的圆心位于所述基圆内或所述基圆外。

优选的，所述型线包括依次连接且均为弧线段的BC段、CD段、EF段和作为所述起始线段的FG段，其中，FG段与所述蜗舌直接连接，所述BC段、所述CD段和所述EF段位于同一阿基米德螺旋线上，且三者的圆心共同确定出基圆，所述FG段的圆心位于所述基圆内或所述基圆外。

优选的，所述起始线段与以所述基圆圆心为中心安装的所述叶轮外缘之间形成所述径向间隙d。

优选的，所述型线还包括有直线段，所述直线段与所述型线上其中一条或两条弧线段相连接，用于限制所述蜗壳的整体宽度。

本发明还提供了一种风机，包括上述蜗壳结构和叶轮，所述叶轮位于所述蜗壳内。

优选的，所述叶轮包括风叶，所述风叶的叶背吸力面采用NACA翼型型线。

优选的，所述叶轮包括风叶和固定所述风叶一侧的叶片环，所有所述风叶至少与所述叶片环连接部分的型线以圆心共点的方式位于不同的圆上。

本发明还提供了一种新风机组，包括上述风机。

优选的，还包括与电机和支架，其中：

所述支架上存在有安装孔，所述电机穿过所述安装孔安装固定并与所述风机连接；

所述电机与其外围所述支架之间间隙配合且两者之间设置有轴向减振结构用以削减所述电机传递至所述支架的振动；和/或，所述支架与底座之间设置有径向减振结构用以削减所述支架传递至所述底座的振动。

优选的，所述轴向减振结构和所述径向减振结构均包括弹性部和锁固组件，其中：

在所述轴向减振结构中，所述锁固组件将所述弹性部固定于所述电机和所述支架之间，所述弹性部能沿所述电机的轴向发生形变以缓冲外力；

在所述径向减振结构中，所述锁固组件将所述弹性部固定于所述支架和所述底座之间，所述弹性部能沿所述电机的径向发生形变以缓冲外力。

优选的，所述新风机组还包括风道，所述风机安装于所述风道内，所述风道上的吸风口和出风口位于所述风道的同侧，且所述风道由所述吸风口和所述出风口所在的一侧向另一侧呈扩张趋势。

优选的，所述风道包括具有吸风口的第一风道和具有出风口的第二风道，所述第一风道和所述第二风道连通，其中：

所述第一风道为由所述吸风口所在一侧向另一侧扩张的喇叭状；

和/或，所述第二风道为由所述出风口所在一侧向另一侧扩张的喇叭状。

优选的，所述新风机组还包括全热交换芯体组件，所述全热交换芯体组件包括芯体和滑槽结构，其中：所述芯体的下部夹持于所述滑槽结构内，且所述芯体能在外力作用下沿所述滑槽结构滑动以抽出和插入所述滑槽结构。

优选的，所述滑槽结构包括有均与所述芯体侧面贴合的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面下端和所述第二斜面下端连接并形成有用于夹持所述芯体下部的夹持部，且所述夹持部水平延伸以供所述芯体抽出和插入。

优选的，所述滑槽结构还包括有用于与机壳连接的固定部，所述固定部与所述夹持部的配合结构在所述滑槽结构的纵截面上构造为Y型结构。

本发明还提供了一种基于上述蜗壳结构的蜗壳型线的确定方法，该方法包括：

设定与所述蜗舌直接连接的所述起始线段的位置，使所述起始线段和所述型线上其余弧线段位于不同的阿基米德螺旋线上，并使所述起始线段与所述叶轮外缘之间构造出径向间隙d，所述径向间隙d满足：0.01D≤d≤0.2D，D为所述叶轮直径。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供的蜗壳结构，蜗壳型线整体均为阿基米德螺旋线的一部分，调节起始线段的位置，使该起始线段与型线上的其余线段位于不同的阿基米德螺旋线上，且在起始线段和叶轮外缘之间形成上述设定大小的径向间隙d，能够使得蜗壳内气流顺利流出保证流量的同时，降低了气流流过蜗舌与叶轮外缘之间产生的异响噪音，达到大风量和低噪音的平衡。基于上述蜗壳结构的蜗壳线型的确定方法，能够便于将起始线段与叶轮外缘之间形成上述设定大小的径向间隙d，使得蜗壳型线满足大风量、低噪音的要求；本发明提高的风机由于具备上述蜗壳结构，新风机组具有上述风机，故同样能够在保证大风量的同时降低异响噪音。

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获得其他的附图。

图1是蜗壳结构的整体示意图；

图2是叶轮的整体结构示意图；

图3图2中D处的局部放大图；

图4是叶轮的局部俯视图；

图5是风叶的结构示意图；

图6是轴向减振结构和径向减振结构的分布示意图；

图7是风道的结构示意图；

图8是全热交换芯体组件的整体结构示意图；

图9是图8中A处的局部放大图；

图10是滑槽结构的示意图；

图11是新风机组的整体结构示意图。

图中1、蜗壳；11、蜗舌；2、叶轮；21、风叶；22、叶片环；211、吸力面；212、压力面；3、风机支架；4、电机；5、支架；6、轴向减振结构；7、径向减振结构；8、芯体；9、滑槽结构；91、第一斜面；92、第二斜面；93、夹持部；94、竖直段；100、风机；200、全热交换芯体组件；300、风口；400、风道；401、第一风道；402、第二风道；403、吸风口；404、出风口；500、吊耳；600、过滤器组件；700、电器盒。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种能够使得蜗壳内气流顺利流出保证较大流量的同时，降低了异响噪音的蜗壳结构、风机、新风机组及蜗壳线型的确定方法。

下面结合图1-图11对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例1

如图1，本实施例中提供了一种蜗壳结构，包括用于安装叶轮2的蜗壳1，蜗壳1型线包括与蜗舌11直接连接的起始线段，起始线段和型线上其余弧线段位于不同的阿基米德螺旋线上，且起始线段的位置使起始线段与叶轮2外缘之间构造出径向间隙d，径向间隙d满足：0.01D≤d≤0.2D，D为叶轮2直径。

其中，蜗壳1型线上的弧线段均为阿基米德螺旋线上的一部分，使得气流在蜗壳1内减少涡流及碰撞，便于增大气流量。因此，考虑将蜗壳结构整体或者蜗壳1上的弧线段均采用阿基米德螺旋线。

但是，另一方面，在实际工作中发现，蜗壳结构上蜗舌11与叶轮2外径外缘之间的径向间隙对噪声的影响较大。该间隙太小，气流流过蜗舌11与叶轮2外缘的间隙，会产生啸声，加大噪音；该间隙过大，尽管气流对蜗舌11的冲击情况有所改善，但有一部分气流会在蜗壳1内随叶轮2不停循环，消耗功率，减少流量，造成风量小，同时还与叶轮2初级欧的气流发生周期性的碰撞，产生低频振荡，导致噪声增大。因此，应当将蜗舌11与叶轮2外缘之间的径向间隙设置在合理的大小范围内，以兼顾大风量和低噪音需求。但是将整个型线上的弧线段均采用同一阿基米德螺旋线，发现气流经过蜗舌11与叶轮2外缘时会拍打蜗舌11部位，产生较大噪声，不能满足低噪的需求。

优选的，径向间隙d满足：0.05D≤d≤0.1D，D为叶轮2直径；此时风量更大，噪音更低。

实际测试时，叶轮2直径为275mm，同为1280r/m的转速下，径向间隙d≤0.01D时，如d＝10mm(此时d＝0.03D)测试噪音值为47dB，且有较小啸叫声；而当径向间隙d＝18mm，即d＝0.07D；上述径向间隙d条件下测试噪音值为43.2dB，噪音明显下降；且此时风量达到较大值。当径向间隙d＞0.1D时，如d＝35mm(此时d＝0.13D)，风量开始下降13.6％；当径向间隙d逐渐增大时，对风量的影响较大。

经过验证，本实施例中通过调节起始线段的位置，使该起始线段与型线上的其余线段位于不同的阿基米德螺旋线上，且在起始线段和叶轮2外缘之间形成上述设定大小的径向间隙d，能够使得蜗壳1内气流顺利流出保证流量、高静压的同时，减少气流拍打蜗舌11部位，降低了气流流过蜗舌11与叶轮2外缘之间产生的异响噪音，达到大风量和低噪音的平衡。

作为可选地实施方式，参见图1所示，蜗壳1型线中除起始线段外，其余弧线段的圆心共同确定出基圆；起始线段的圆心位于基圆内或基圆外，以使起始线段与其与弧线段位于不同阿基米德螺旋上，进而与叶轮2外缘之间构造出径向间隙d。本实施例中的蜗壳1型线采用等基圆设计方法，当与蜗舌11连接的起始线段与其余弧线段均在同一阿基米德螺旋线上时，起始线段的圆心同样位于上述基圆上；为了实现起始线段与叶轮2外缘能构造处径向间隙d，本实施例中通过调整起始线段圆心位置，使其圆心移动至基圆内或基圆外，直至起始线段与叶轮2外缘之间形成径向间隙d。

作为可选地实施方式，参见图1所示，蜗壳1的型线包括依次连接且均为弧线段的BC段、CD段、EF段和作为起始线段的FG段，其中，FG段与蜗舌11直接连接，BC段、CD段和EF段位于同一阿基米德螺旋线上，且三者的圆心共同确定出基圆，FG段的圆心位于基圆内或基圆外。

具体的，参见图1，图1中虚线位置为等基圆蜗壳，BC段的圆心为a4，CD段的圆心为a3，EF段的圆心为a2，圆心a2、a3、a4三点确定出基圆；此时起始线段与叶轮2外缘之间的径向间隙为d1，无法在大风量、高静压的前提下满足低噪的需求；具体的，当d≤0.05D时，通过将FG段绕F点向远离叶轮2外缘的方向整体偏转，将起始线段的圆心a1调整a5的位置，使a5位于基圆外；当0.1D≤d时，通过将FG段绕F点向靠近叶轮2外缘的方向整体偏转，将起始线段的圆心a1调整a5的位置，直至径向间隙d满足：0.05D≤d≤0.1D，D为叶轮2直径。

作为可选地实施方式，起始线段与以基圆圆心为中心安装的叶轮2外缘之间形成径向间隙d。在确定好蜗壳1的型线后，使叶轮2以上述基圆圆心为中心安装，即确定了叶轮2的安装位置，便于调整上述径向间隙d。

作为可选地实施方式，参见图1所示，型线还包括有直线段，直线段与型线上其中一条或两条弧线段相连接，用于限制蜗壳1的整体宽度。具体的，参见图1，型线还包括与BC段连接的直线段AB、与CD段和EF段连接的直线段DE，上述直线段的设置及其位置，能够控制蜗壳1的整体宽度，减少气流冲击蜗壳1内壁的异响，同时便于安装。

本实施例的上述蜗壳结构，型线的结构设置能够降低异响噪音，达到大风量和低噪音的平衡。

实施例2

本实施例提供了一种风机，包括上述蜗壳结构和叶轮2，叶轮2位于蜗壳1内。本发明提高的风机由于具备上述蜗壳结构，故同样能够在保证大风量的同时降低异响噪音。

作为可选地实施方式，参见图2所示，叶轮2包括风叶21，为了实现大风量、高静压的需求，通常叶轮2上的风叶21在设置为大直径、大宽径比时强度较弱，本体特征频率多。本实施例中对叶轮2的结构进行了改进，参见图4和图5所示，风叶21的叶背吸力面211采用NACA翼型型线。具体的，吸力面211采用NACA2412翼型型线，该翼型型线中，吸力面211型线至压力面212型线之间的距离为不定值。经验证，该风叶结构相较于现有风叶结构能够从叶片进风端避免了翼面气流分离，提高了风叶21效率，降低噪音。

作为可选地实施方式，参见图2-图5所示，叶轮2包括风叶21和固定风叶21一侧的叶片环22，所有风叶21至少与叶片环22连接部分的型线以圆心共点的方式位于不同的圆上。参见图5，虚线位置表示现有风叶21与叶片环22连接部分的延伸线，该延伸线和压力面212型线均以点O为圆心，且该延伸线的半径Rb与压力面212型线半径Ra之差为定值。上述结构，能够强化风叶21与叶片环22的连接，在兼顾性能的同时，保证了大直径、大宽径比风叶21结构在大风量、高静压情况下的运行强度，避免了本体特征频率多的问题。

实施例3

本实施例提供了一种新风机组，包括上述风机。本实施例的新风机组具有上述风机，故同样能够在保证大风量的同时降低异响噪音。

本实施例的新风机组还包括电机4和支架5，现有的电机直接为悬臂梁式结构，即电机与支架侧向固定在风机支架3上，电机的振动易传递至支架，进而传递至风机支架3和底板。针对该问题，参见图6所示，本实施例中支架5一侧与风机支架3连接，风机支架3用于固定风机100；支架5上存在有安装孔，电机4两端均穿过安装孔安装固定并与风机100驱动连接；电机4与其外围支架5之间间隙配合，且两者之间设置有轴向减振结构6用以削减电机4传递至支架5的振动；和/或，支架5与底座之间设置有径向减振结构7用以削减支5架传递至底座的振动；本实施例的支架5上同时具备上述轴向减振结构6和径向减振结构7。

上述电机4与支架5之间非直接刚性接触，电机4穿过支架5上的安装孔并与其外围的支架5间隙配合，即与安装孔孔壁间隙配合，电机4外壁与其外围支架5连接，且两者之间存在有的轴向减振结构6能削减电机4传递至支架5的振动，径向减振结构7用以削减支架5传递至底座的振动，多方位减振，减振效果明显。

作为可选地实施方式，参见图6所示，轴向减振结构6和径向减振结构7均包括弹性部和锁固组件，其中：在轴向减振结构6中，锁固组件将弹性部固定于电机4和支架之间，弹性部能沿电机的轴向发生形变以缓冲外力；具体的，参见图6，电机4外壁与支架5一侧连接，且两者之间通过弹性部柔性接触，弹性部的厚度方向沿电机4轴向布置以缓冲电机传递至支架5的外力，削减振动。在径向减振结构7中，锁固组件将弹性部固定于支架和底座之间，弹性部能沿电机的径向发生形变以缓冲外力；不但能够完全承载电机和支架重量，而且可进一步减少电机支架振动传递给底座，从而兼顾了承载与减震。相较于悬臂梁式电机支架结构，上述支架结构及减振结构，承载能力更大，稳定性更好，减振效果明显。

作为可选地实施方式，新风机组还包括内部安装有风机的风道400，现有技术中的吸风口和出风口均位于风道的内侧，因此气流主要集中在内侧传递，造成均流效果、换热效果较差。参见图7，吸风口和进风口均位于风道内侧，风道外侧即纸面内方向一侧气流难以进行传递，本实施例的风道400改变了传统的矩形形状，风道400上的吸风口403和出风口404位于风道400的同侧，且风道400由吸风口403和出风口404所在的一侧向另一侧呈扩张趋势，能使得部分风可向外侧扩散(图中纸面内方向一侧)，风场更均匀，利于换热。

具体的，参见图7所示，风道400包括具有吸风口403的第一风道401和具有出风口404的第二风道402，第一风道401为由吸风口403所在的一侧向另一侧扩张的喇叭状，和/或，第二风道402为由出风口404所在一侧向另一侧扩张的喇叭状。参见图7，风道400内线条体现风场流向，喇叭状的第一风道401和第二风道402使得部分风可向外侧扩散，风场更均匀。

第一风道401与第二风道402沿机组中心轴对称，两个喇叭状风道组合在一起形成锥形风道。此流线型风道结构在进风与出风同侧的偏置风场中，导流均流效果明显，基本无涡流产生，风阻小，换热效果好。优选的，上述风道均采用泡沫材料制成，如聚苯乙烯泡沫板或者聚氨酯泡沫板，风道重量轻，相较与传统钣金结构，轻量化效果明显。

考虑到现有技术中全热交换芯体组件中的芯体与框架易存在漏风问题，常常需要在芯体与框架之间增设海绵密封，但在检修芯体时易导致底部密封海绵破损，检修困难，影响全热交换芯体的密封性能。作为可选地实施方式，参见图8-图11所示，新风机组还包括全热交换芯体组件，全热交换芯体组件包括芯体8和滑槽结构9，其中：芯体8的下部夹持于滑槽结构9内，且芯体8能在外力作用下沿滑槽结构9滑动以抽出和插入滑槽结构9。

芯体8通过夹持固定的方式位于滑槽结构9内，芯体8与滑槽结构9密封性能好，减少密封海绵的设置，在滑槽结构9便于芯体8抽出和插入，便于拆装、维修。

作为可选地实施方式，参见图2、图9和图10所示，滑槽结构9包括有均与芯体8侧面贴合的第一斜面91和第二斜面92，第一斜面91下端和第二斜面92下端连接并形成有用于夹持芯体8下部的夹持部93，且夹持部93水平延伸以供芯体8抽出和插入。

芯体8的下部能置于夹持部93内，且两侧面分别与第一斜面91和第二斜面92贴合，提高密封性能；夹持部93水平延伸，方便检修人员水平抽出和插入芯体8至夹持部93中，方便操作。

作为可选地实施方式，参见图8、图9和图10所示，滑槽结构9还包括有用于与机壳连接的固定部，固定部与夹持部93的配合结构在滑槽结构9的纵截面上构造为Y型结构。具体的，参见图9和图10，上述固定部包括与夹持部93连接的竖直段94和位于该竖直段94下端的水平段，水平段将滑槽结构9固定于机壳内。

本实施例的滑槽结构9可由两个半Y型钣金结构件拼接点焊而成，平整的钣金面与芯体框架钣金面在重力和挤压力的作用下，严密配合，满足整机有效换气率和漏风率的要求，同时，在芯体检修横向抽拉的过程中，防止破坏海绵，芯体易抽出，兼顾高密封与易抽拉检修的优点。

本实施例的新风机组，参见图11，包括机壳上的风口300、吊耳500、电器盒700，机壳内的风机100、全热交换芯体组件200、过滤器组件600等零部件组成。采用的起始线段偏离基圆设置的螺旋结构蜗壳1、NACA2412翼型风叶21、轴向/径向减振结构7及支架、喇叭状风道及滑槽结构9的综合作用下，机组性能、噪音较同规格竞品大幅提升，从而使得芯体的用量可以更少，产品尺寸更小，成本更低，同时因塑料风机部件、泡沫风道、塑料风口等轻型材料的使用，相较于传统铁风机、钣金风道竞品，重量大幅下降，吊装检修及检修更加容易。

以1000m

从上述对比，本发明的新风机组，采用上述蜗壳结构，能在满足大风量的前提下，有效降低噪音；且结构紧凑，体积小，大范围使用塑料风机以及泡沫风道等轻量化材料，有效地解决了相关产品重量大难以吊装或维修、产品成本高，产品本体噪音大等问题。

实施例4

本实施例提供了一种基于上述蜗壳结构的蜗壳型线的确定方法，该方法包括：设定与蜗舌11直接连接的起始线段的位置，使起始线段和型线上其余线段位于不同的阿基米德螺旋线上，并使起始线段与叶轮2外缘之间构造出径向间隙d，径向间隙d满足：0.01D≤d≤0.2D，D为叶轮2直径。

具体的，通过改变起始线段圆心位置的方式，使其圆心移动至其余弧线段形成的基圆内或基圆外，直至起始线段与叶轮2外缘之间形成径向间隙d。

基于上述蜗壳结构的蜗壳1线型的确定方法，使与蜗舌11连接的起始线段偏离上述基圆设置，能够便于将起始线段与叶轮2外缘之间形成上述设定大小的径向间隙d，减少气流拍打蜗舌11部位，使得蜗壳1型线满足大风量、低噪音的要求。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。