一种离心风机及其流量控制方法与流程

本发明涉及一种离心风机及其流量控制方法。

背景技术：

目前吸油烟机的风机系统多采用体积较小、流量和压力较大的多翼叶离心风机，离心风机一般都包括有蜗舌，蜗舌用以防止一部分气体在蜗壳内循环流动，蜗舌分离点的位置根据流量的变化而改变，蜗舌头越深入，它与叶轮出口间的间隙越小，蜗壳螺旋部分与蜗壳出口间的泄漏量也越小。虽然，减小蜗舌与叶轮之间的间隙对于提升风机效率和压力有利，但同时会带来噪声增大的不利影响，因此对于一般的离心风机一般会折中性能与噪声而取一个适当的固定值，但是这个固定值往往是对一个工况有效，难以兼顾其他流量点工况。从日常试验和CFD分析中发现，随着吸油烟机出口阻力的增大，工况不断恶化，蜗内气流从大流量工况点向小流量转换，实际分离点随着工况恶化有明显地从蜗舌内侧往外侧移动的趋势，而蜗舌前段最大压力点也跟着一起变化，当运行工况偏离设计工况点的时候，由于叶轮速度三角形的变化和出口环境影响回流会导致离心风机性能大幅度下降。目前，为了减小噪声，目前往往通过简单的轴向变R的方式来改变蜗舌圆角，同时使蜗舌与叶轮的间隙得以改变，虽然对蜗舌结构作上述改进后可以减小一部分噪音，但是风量会变小，经实验得知，其风量基本上都会比不变R的蜗舌小。综上所述，为了能够更好地平衡效率和噪音，有待对现有的离心风机结构作进一步改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种能根据蜗舌环壁压力变化而调整蜗舌间隙的离心风机。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种能平衡风机效率和噪音的离心风机的流量控制方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该离心风机包括具有蜗舌的蜗壳和设置在蜗壳内的叶轮，其特征在于：还包括有压力传感器、主控制器和驱动机构，所述压力传感器包括安装在蜗舌环壁上的第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器安装在蜗舌的舌尖部，所述第二压力传感器和第二压力传感器分别安装在所述蜗舌舌尖部的内外两侧，所述第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器的信号输出端用来与所述主控制器的信号输入端相连，所述主控制器的信号输出端控制所述驱动机构，所述驱动机构用来驱动所述蜗舌并进而调整蜗舌与叶轮之间的间隙。

优选地，该离心风机还包括有第一基准电压调节器、第二基准电压调节器、第三基准电压调节器、第一比较器、第二比较器和第三比较器，所述第一压力传感器的信号输出端和第一基准电压调节器的信号输出端分别与所述第一比较器的第一输入端、第二输入端相连，所述第二压力传感器的信号输出端和第二基准电压调节器的信号输出端分别与所述第二比较器的第一输入端、第二输入端相连，所述第三压力传感器的信号输出端和第三基准电压调节器的信号输出端分别与所述第三比较器的第一输入端、第二输入端相连，所述第一比较器的输出端、第二比较器的输出端和第三比较器的输出端均与所述主控制器的信号输入端相连。

为了使三个压力传感器采集的数据更能体现流量工况，所述的第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器均安装所述蜗舌的中间。

优选地，所述的第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器均为贴装在蜗舌环壁表面上的压电感应薄膜。

作为上述任一方案的优选，所述的蜗舌包括固定座、设于固定座下方的蜗舌头以及连接在固定座与蜗舌头之间的柔性连接片，所述的固定座固定在蜗壳上，所述第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器均安装在所述的蜗舌头上，所述蜗舌头在驱动机构的作用下相对固定座移动并进而调整蜗舌间隙。柔性连接片一般可以使用PET和硅橡胶等容易变形材质制作而成。当然，活动连接件除了采用柔性连接片外，还可以采用其他柔性连接件。

进一步优选，在所述的蜗舌头上固定有沿着蜗舌头的长度方向设置的导向块，在所述导向块上表面开有沿着导向块长度方向设置的导向槽，且所述导向槽沿着长度方向斜向设置，所述的驱动机构包括电机、由所述电机带动的传动丝杠以及安装在传动丝杠上的螺母滑块，所述的电机固定在所述的固定座或者蜗壳上，所述的传动丝杠水平设置，所述螺母滑块嵌入所述的导向槽内并通过螺母滑块的前后移动带动所述的导向块及蜗舌头作上下同步移动。

进一步优选，所述的导向槽为燕尾槽，所述螺母滑块的底端形成与所述燕尾槽相配合的限位凸部。采用燕尾槽及对应的限位凸部后，可确保随着螺母滑块的前后移动能带动导向块及蜗舌头作上下同步移动。

进一步优选，在所述导向槽的两端各设有一个行程开关，在所述螺母滑块滑动至与所述行程开关相碰的状态下，所述的电机停止转动。当然，也可以将行程开关安装其他合适的位置。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：该离心风机的流量控制方法，其特征在于包括如下控制过程：

①、设定第一压力传感器采集的压力P₁最大时为初始状态，初始状态下的蜗舌间隙为标准间隙；、

②、第一压力传感器感应环境气流得到压力P₁，第二压力传感器感应环境气流得到压力P₂，第三压力传感器感应环境气流得到压力P₃；

③、通过主控制器对P₁、P₂和P₃进行数值判断；

④、若P₁最大，主控制器控制驱动机构停止动作，蜗舌间隙保持在标准间隙；

若P₂最大，主控制器控制驱动机构动作，进而驱动蜗舌并增大蜗舌间隙；

若P₃最大，主控制器控制驱动机构动作，进而驱动蜗舌并减小蜗舌间隙。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该离心风机通过设置可动态调整的蜗舌，主控制器可以根据压力传感器采集的蜗舌环壁的压力变化来驱动驱动机构进行相应的动作，从而动态调整蜗舌深度与间隙，提升多流量工况运行时的效率和风量，使吸油烟机的风机一直能保持高效率运行，更好地平衡效率和噪音，使用户体验大大提升。

附图说明

图1为本发明实施例在正常流量工况下的结构示意图；

图2为图1所示离心风机另一角度的结构示意图；、

图3为本发明实施例在大流量工况下蜗舌调整后的结构示意图；

图4为本发明实施例在小流量工况下蜗舌调整后的结构示意图；

图5为本发明实施例的蜗舌的结构示意图；

图6为本发明实施例的局部剖视图；

图7为本发明实施例的流量控制方法的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图6所示，本实施例中的离心风机包括具有蜗舌3的蜗壳1和设置在蜗壳1内的叶轮2，该蜗舌3包括有固定座31、柔性连接片32和蜗舌头33，固定座31固定在蜗壳1上，蜗舌头33位于固定座31的下方，柔性连接片32衔接在固定座31与蜗舌头33之间。

以图2中箭头A所示方向为前向，固定座31的前后两侧分别通过螺钉固定在蜗壳前盖11和蜗壳后盖12上，并同时与蜗壳环壁13的折边14连接固定。柔性连接片32可以使用PET和硅橡胶等容易变形材质制作，柔性连接片32的两端通过粘接或者咬合分别与固定座31及蜗舌头33连接，从而保证柔性连接片32在蜗舌头33即蜗舌的运动部分往下或上运动时候可以伸长或者缩短，进而使蜗舌3与叶轮2之间的间隙即蜗舌间隙得到调整。蜗舌头33上固定有沿着蜗舌头的长度方向设置的导向块4，导向块4能与蜗舌头33同步运动，在导向块4上表面开有沿着导向块长度方向设置的导向槽41，且导向槽41沿着长度方向斜向设置。本实施例中，导向槽41采用燕尾槽，且自后向前斜向下倾斜。

蜗舌头33构成蜗舌环壁，在蜗舌头33的中间设有第一压力传感器71、第二压力传感器72和第三压力传感器73，并且，第一压力传感器71安装在蜗舌3的舌尖部，第二压力传感器72和第三压力传感器73分别安装在蜗舌3舌尖部的内外两侧。本实施例中，第一压力传感器71、第二压力传感器72和第三压力传感器73均为贴装在蜗舌3环壁表面上的压电感应薄膜。

如图7所示，第一压力传感器71的信号输出端和第一基准电压调节器81的信号输出端分别与第一比较器91的第一输入端、第二输入端相连，第二压力传感器72的信号输出端和第二基准电压调节器82的信号输出端分别与第二比较器92的第一输入端、第二输入端相连，第三压力传感器73的信号输出端和第三基准电压调节器83的信号输出端分别与第三比较器93的第一输入端、第二输入端相连，第一比较器91的输出端、第二比较器92的输出端和第三比较器93的输出端均与主控制器10的信号输入端相连。主控制器10的信号输出端用来控制驱动机构。

本实施例通过驱动机构来驱动蜗舌头33相对固定座31进行上下移动，进而调整蜗舌间隙。具体地，该驱动机构包括电机51、由电机带动的传动丝杠52以及安装在传动丝杠上的螺母滑块53。其中，电机51采用步进电机，电机51安装在固定座31的后侧，传动丝杠52水平设置，传动丝杠52的后端安装在电机51上，传动丝杠52的前端转动设置在固定座31的前侧，比如可以在固定座的前侧开一个安装孔，在安装孔内装上轴承，传动丝杠的前端装在该轴承内即可。螺母滑块53嵌入导向槽41内，螺母滑块53的底端形成与燕尾槽相配合的限位凸部531。这样，通过螺母滑块53的前后移动就可以带动导向块4和蜗舌头33作上下同步移动。另外，在导向槽41的两端各设有一个行程开关6，在螺母滑块53滑动至与行程开关6相碰的状态下，电机51停止转动。

离心风机的流量控制方法包括如下控制过程：

①、设定第一压力传感器采集的压力P₁最大时为初始状态，初始状态下的蜗舌间隙为标准间隙；

②、第一压力传感器感应环境气流得到压力P₁，第二压力传感器感应环境气流得到压力P₂，第三压力传感器感应环境气流得到压力P₃；

③、通过主控制器对P₁、P₂和P₃进行数值判断；

④、若P₁最大，主控制器控制驱动机构停止动作，蜗舌间隙保持在标准间隙；此时，螺母滑块在传动丝杠中间，蜗舌的舌尖部为实际分离点。

若P₂最大，主控制器控制驱动机构动作，进而驱动蜗舌并增大蜗舌间隙；此时，吸油烟机出口阻力小，风量接近最大点的时候，吸油烟机已经远远超出正常吸油烟所需的风量，蜗舌的实际分离点往蜗舌内侧移动，传动丝杠带动螺母滑块驱动蜗舌头往上移动以增大蜗舌间隙，使蜗舌的舌尖部重新成为实际分离点，从而大幅度减小噪音，同时提升效率，提升用户体验。

若P₃最大，主控制器控制驱动机构动作，进而驱动蜗舌并减小蜗舌间隙；此时，用户烟道阻力增大，吸油烟机排烟困难，流动工况变化到了小流量工况点，蜗舌的实际分离点往蜗舌外侧移动，传动丝杠带动螺母滑块驱动蜗舌头往下移动以减小蜗舌间隙，使蜗舌的舌尖部重新成为实际分离点，从而大幅度减小回流、增大实际流量和效率，使得在恶劣工况下依然能排出油烟，提升用户体验。