一种风机系统、控制方法及应用有该风机系统的吸油烟机与流程

本发明涉及动力装置，尤其是一种风机系统，该风机系统的控制方法，以及应用有该风机系统的吸油烟机。

背景技术：

吸油烟机是利用流体动力学原理进行工作，通过安装在吸油烟机内部的离心式风机吸排油烟，并使用滤网过滤部分油脂颗粒。离心式风机包括蜗壳、安装在蜗壳中叶轮及带动叶轮转动的电机。当叶轮旋转时，在风机中心产生负压吸力，将吸油烟机下方的油烟吸入风机，经过风机加速后被蜗壳收集、引导排出室外。

吸油烟机的主要噪声来源是风机系统，由于用户的使用环境以及用户家的排烟通道等条件是完全不一样的，导致做饭高峰期油烟机出风管内背压不同，进一步会影响蜗壳内的气流。此外，蜗舌作为降噪的主要零部件又是连接出风罩与排烟管道连接的关键处，受排烟道在油烟机瞬间开启和关闭的惯性影响，以及用户家在烹饪时的厨房环境气流等因素影响，会出现气流的泄露导致风机系统内的气流不稳定，而有异音。

目前已有一些用于改善噪音性能的风机系统，如申请号为201510648255.3公开的一种叶轮，包括轮盘和叶片，其中，至少一个叶片为柔性叶片，且柔性叶片仅其靠近轮盘中心的内周端、远离轮盘中心的外周端固定于轮盘。通过将至少一个叶片设计为柔性叶片，且柔性叶片仅其内周端和外周端固定于轮盘，则柔性叶片位于其内周端和外周端之间的部分未固定，则柔性叶片未固定的部分能够随着载荷的变化自动变形，并在升曳力作用下调整至适应相应工况的位置，柔性叶片的利用率较高，则提高了叶轮中叶片的平均利用率，从而提高了整个叶轮的运行效率，则提高了整个风机的效率，同时，柔性叶片未固定的部分能够随着载荷的变化自动变形，并在升曳力作用下调整至适应相应工况的位置，则能够有效改善柔性叶片的流动性能，提高转化效率，风机耗散于摩擦、泄漏等方面能量有所衰减，噪音性能也得到较好的改善。

上述现有技术是针对叶轮本身在安装、运输以及受风机系统气流影响造成结构刚度改变等参数改变造成异音，从而对以叶轮为载体，通过对叶轮的“分区”以及柔性结构调节达到风机系统气流稳定的目的。

事实上，将蜗壳近似看成一个圆形结构，主要气流影响的范围为蜗舌所在的60度范围(定义为“固定区”)，在叶轮旋转过程中，每当旋转到这个“固定区”时，“固定区”内所对应覆盖的叶片会受到急速的气流冲击导致叶片刚度发生改变，从而气流泄露，进而产生啸叫等类似异音。而上述现有技术并不能解决这一问题，还有待进一步改进。

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存在的不足，提供一种风机系统，能够保证有效风量，改善异音。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述风机系统的控制方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种应用有上述风机系统的吸油烟机。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种风机系统，包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮和用于驱动叶轮的电机，所述蜗壳形成有蜗舌，其特征在于：沿着蜗壳型线的起点到终点的方向，以蜗舌所在处为0°、到60°的区间定义为固定区，所述叶轮包括至少两个周向间隔布置的叶片，每个叶片包括叶片本体和包覆在叶片本体外周的弹性材料层，所述风机系统还包括调节装置，所述调节装置包括与弹性材料层内连通的充气罐、以及用于控制充气罐为经过固定区的叶片充气的充气控制单元。

为检测叶片的位移值，以判断是否需要充气改变刚度，所述调节装置还包括在蜗壳内侧、固定区的起点处布置的第一微激光位移传感器，以及在蜗壳内侧、固定区的截止处布置的第二微激光位移传感器。

为便于控制两个微激光位移传感器的启动，所述调节装置还包括设置在蜗壳外侧壁上的、用于控制第一微激光位移传感器和第二微激光位移传感器的驱动控制器。

为便于确定充气量，排出故障，所述蜗壳还形成有出风口，所述调节装置还包括设置在蜗壳内的出风口处的气压检测传感器，以及设置在叶轮上的转速检测传感器。

为便于控制驱动控制器，根据气压和转速给定充气量，所述调节装置还包括设置在蜗壳内的区域控制器、与区域控制器电连接的计时器，所述气压检测传感器、转速检测传感器、充气控制单元、驱动控制器均与区域控制器电连接，所述第一微激光位移传感器、第二微激光位移传感器均与驱动控制器电连接，所述充气控制单元与区域控制器无线连接。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的风机系统的控制方法，包括如下步骤：

1)风机系统开启；

2)风机系统开启一定时间后，所述驱动控制器控制第一微激光位移传感器开启检测，得到当前叶片的运转位移值d1，并传输给所述区域控制器；所述气压检测传感器在风机系统启动后同步开启检测气压值，得到当前对应位置的气压值p1，并传输给所述区域控制器；风机系统开启一定时间后，所述转速检测传感器开始检测转速，得到所述叶轮当前运行的转速值r1，并传输给所述区域控制器；

3)所述区域控制器判断接收到的d1是否等于预设的x1，如果是，进入步骤4)，如果否，回到步骤2)重新检测当前运转位移值d1；

4)所述区域控制器标记该检测到的叶片作为原始点，且开启计时器；

5)所述区域控制器调取当前转速值r1和气压值p1；

6)所述区域控制器判断r1是否大于预设的最高转速，p1是否大于预设的最大压力，如果是，检测出风管道是否异常、电机是否过载，如果否，进入步骤7)；

7)所述区域控制器得到当前转速下原始点到达第二微激光位移传感器的时间t；同时所述区域控制器根据当前的转速值r1和气压值p1，给出待充气量q1，传输给充气控制单元；

8)所述区域控制器将t值传输给驱动控制器，所述驱动控制器控制第二微激光位移传感器在t后开启检测得到原始点转动到相应检测位置时的当前运转位移值d2；同时在叶轮的转动过程中，从所述区域控制器标注的原始点开始，沿着叶轮旋转方向、充气罐依次对叶片内充入待充气量q1；

9)所述区域控制器判断接收到的d2是否等于预设的x2，如果是，进入步骤10)，如果否，回到步骤7)；

10)充气完成；回到步骤2)。

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，其特征在于：应用有如上所述的风机系统。

与现有技术相比，本发明的优点在于：考虑蜗舌部位的特殊结构导致气流泄露，通过设置可充气的叶片，利用充气的方式进行蜗舌“固定区”的气流补充，一方面可以使风机系统内部的气流状态趋于稳定，使得有效风量得以保证；另一方面实时的调节叶轮结构刚度使得异音得以改善。

附图说明

图1为本发明实施例的风机系统的示意图；

图2为本发明实施例的风机系统隐藏叶轮的剖视图；

图3为本发明实施例的风机系统的叶轮的叶片的剖视图；

图4为本发明实施例的风机系统的蜗壳的型线示意图；

图5为本发明实施例的调节装置的原理框图；

图6为本发明实施例的风机系统的控制流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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装置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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

参见图1，一种风机系统，为离心风机，主要用于吸油烟机。包括蜗壳1、设置在蜗壳1内的叶轮2以及用于驱动叶轮2转动的电机3。蜗壳1包括有环壁11，其上形成有蜗舌12。整个风机系统中，气流的不稳定区就是蜗舌所对应区域，只要控制蜗舌附近的区域的气流稳定，就能极大程度地改善吸油烟机的有效风量并且有效消除异音。

参见图4，将蜗壳1的型线近似看成一个圆形，以蜗舌12(蜗舌的圆心)所在处为0°，沿着型线的起点到终点的方向，到60°的区间定义为固定区13，该区域为气流主要影响区域。

为了减少气流的影响，保证有效风量，改善异音，本发明的风机还包括调节装置。调节装置包括在环壁11内侧、固定区13的起点处，布置的第一微激光位移传感器41，以及在环壁11内侧、固定区13的截止处，布置的第二微激光位移传感器42。风机3开启一定时间，如30s后，第一微激光位移传感器41和第二微激光位移传感器42开始工作，当叶轮2旋转到固定区13的起点处时，第一微激光位移传感器41得到一个位移值x1，当叶轮2旋转到固定区13的截止位置时，微激光位移传感器42得到第二个位移值x2。

第一微激光位移传感器41和第二微激光位移传感器42的位置在蜗壳1的轴向上不需要特定的位置，只在周向上满足上述条件即可。

叶轮2包括至少两个周向间隔布置的叶片本体211，参见图3，每个叶片本体211表面包覆有可变形的弹性材料层212。调节装置还包括充气控制单元43和充气罐44，其中，充气控制单元43设置在蜗壳1的外侧壁上，充气罐44设置在蜗壳1外，充气控制单元43用于控制充气罐44的开启或关闭，以及充气罐44的充气流量。弹性材料层212的表面开有小孔，以便与充气罐44连通，从而可由充气罐44为叶片21充气，改变其刚度。可选的，如充气罐44的充气接头接近叶轮2的轮盘设置，叶片21旋转而过时可通过弯折在轮盘上的固定部分完成充气。也可以每一个叶片21都单独与充气罐44连通。上述的弹性材料层212、充气控制单元43和充气罐44构成叶轮2的叶片21的刚度自适应调节模块。

蜗壳1还形成有出风口14，调节装置还包括设置在蜗壳1内的出风口14处的气压检测传感器45、蜗壳1内的区域控制器46和计时器47，区域控制器46和计时器47可设置在固定区13内，计时器47与区域控制器46直接电连接。上述的气压检测传感器45、充气控制单元43分别与区域控制器46电连接。当气压检测传感器45检测到当前的气流压力，获取到当前的压力值给区域控制器46，区域控制器46将所得到的值反馈给充气控制单元43，从而控制充气罐44的流量。

通过设置计时器47，第一微激光位移传感器41检测距离为x1的原始点之后，在当前的转速下，预测并记录该原始点到达第二激光位移传感器42的时间t，并将t传输给区域控制器46，代表经过t的时间间隔，原始点将到达第二微激光位移传感器42，相当于给第二微激光位移传感器42一个前置信号，做好检测准备。

调节装置还包括设置在叶轮2上的转速检测传感器48，当风机正常运行一定时间，如20s，转速检测传感器48开始工作，叶轮2的转速检测传感器48与区域控制器46间接无线连接，转速检测传感器48获取到当前的叶轮2转速，无线传输给区域控制器46。

调节装置还包括设置在蜗壳1外侧壁上的驱动控制器49，用于控制两个微激光位移传感器。

参见图5，调节装置的气压检测传感器45、转速检测传感器48、充气控制单元43、驱动控制器49均与区域控制器46电连接，第一微激光位移传感器41、第二微激光位移传感器42均与驱动控制器49电连接。充气控制单元43控制充气罐44，其与区域控制器46无线连接。区域控制器46还电连接有计时器47。

上述风机系统的控制方法，参见图6，包括如下步骤：

1)风机系统开启；

2)风机系统开启一定时间，如30s后，驱动控制器49控制第一微激光位移传感器41开启检测，得到当前叶片21的运转位移值d1，即叶片21的厚度，并传输给区域控制器46；气压检测传感器45在风机系统启动后同步开启检测气压值，得到当前对应位置的气压值p1，并传输给区域控制器46；风机系统开启一定时间，如20s后，转速检测传感器48开始检测转速，得到叶轮2当前运行的转速值r1，并传输给区域控制器46；

3)区域控制器46判断接收到的d1是否等于预设的x1，如果是，进入步骤4)，如果否，回到步骤2)重新检测当前运转位移值d1；

4)区域控制器46标记该检测到的叶片21作为原始点，且开启计时器47；

5)区域控制器46调取当前转速值r1和气压值p1；

6)区域控制器46判断r1是否大于预设的最高转速，如1200rad/min，p1是否大于预设的最大压力，如135pa，如果是，检测出风管道是否异常，电机3是否过载，如果否，进入步骤7)；

7)区域控制器46得到当前转速下原始点到达第二微激光位移传感器42的时间t；同时区域控制器46根据当前的转速值r1和气压值p1，给出待充气量q1，传输给充气控制单元43；转速值r1、气压值p1和待充气量q1的关系可事先通过大量实验获得对应关系，并存储在区域控制器46中；

8)区域控制器46将t值传输给驱动控制器49，驱动控制器49控制第二微激光位移传感器42在时间t后开启检测得到原始点转动到与第二微激光位移传感器42对应的位置时的当前运转位移值d2；在叶轮2的转动过程中，从区域控制器46标注的原始点开始，沿着叶轮2旋转方向、充气罐44依次对叶片21内充入待充气量q1；

9)区域控制器46判断接收到的d2是否等于预设的x2，如果是，进入步骤10)，如果否，回到步骤7)；

10)充气完成；回到步骤2)。

通过上述方法，当能够实时补偿由于使用环境、烟道流通条件以及风机系统的气流变化引起的风量不稳定，一方面可以使风机系统内部的气流状态趋于稳定，使得有效风量得以保证；另一方面实时的调节叶轮结构刚度使得异音得以改善。