一种用于离心风机的蜗壳及该蜗壳的降噪控制方法与流程

本发明涉及动力装置，尤其是一种用于离心风机的蜗壳，以及一种该蜗壳的降噪控制方法。

背景技术：

离心风机是一种通过风机内部叶轮旋转，工作时使得叶轮附近的空气也随之旋转，由此产生离心运动，并且在风机蜗壳的阻挡作用下，可将离心运动转化为风机压力并由此产生一定的空气流量的动力装置。离心风机具有结构安装简单，通风量大和风压高等优点，从而被广泛应用于油烟净化设备、空气净化设备。

但是，离心风机具有一个明显的缺点，即工作噪声大。这种噪声对人们的生活、工作等有着不容忽视的影响。离心风机的主要噪声源包括：气动噪声、电磁噪声以及机械噪声。

现有技术针对电机噪声的解决方法主要是在外部，例如风机系统的前盖板等位置处，这种方法的弊端就是降噪效果不明显，无法针对性的对不同频段的噪声进行降噪。为此，现已有了一些降噪的离心风机，如申请号为201510114450.8的中国专利公开的一种采用颗粒阻尼减振的离心风机蜗壳，包括蜗壳本体，蜗壳本体设有进风口，蜗壳本体由内蜗壳和外蜗壳构成，内蜗壳和外蜗壳之间形成一减振降噪腔室，减振降噪腔室内填充有阻尼减振颗粒。这种噪音检测与降噪主要是基于半消音室法，然后通过改变蜗壳或者叶轮的尺寸参数，反复再进行降噪测试，通过测试结果对比进一步迭代优化达到降噪目的，这种方法的弊端是可对比性不高，机械重复且效果不好。

此外，目前有些常用的以压电材料为降噪结构进行降噪的方式，申请号为201410836792.6的中国专利公开的一种可控吸声结构、申请号为201410843082.6的中国专利公开的一种可控复合吸声结构，通过在压电薄膜上贯穿多个孔作为穿孔板或者吸声板和基体相连接构成吸声结构，运用压电材料加电压会变形这一原理，使得孔径发生变化从而频率发生变化而降噪，然而压电材料的变形量无法确定，由此无法针对性地进行降噪。

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问题，提供一种用于离心风机的蜗壳，能提高降噪能力，实现静音。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述蜗壳的降噪控制方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于离心风机的蜗壳，包括环壁和蜗舌，所述环壁内侧设置有降噪装置，其特征在于：所述环壁分成多个分区，每个分区内设置有所述降噪装置，每个分区内的降噪装置包括对每个分区内的噪音进行针对性降噪的降噪机构。

为使得每个分区内噪音的平均值差距不大，有效降低噪音检测时的误差，每个分区内、所述蜗壳的型线的曲率半径相同。

优选的，以所述蜗舌处的一点为起点，所述蜗壳型线的中心为圆心，所述圆心和起点的连线作为分区的基线，所述基线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第一分区线，所述基线和第一分区线之间的区域为第一分区；所述第一分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第二分区线，所述第一分区线和第二分区线之间的区域为第二分区；所述第二分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第三分区线，所述第二分区线和第三分区线之间的区域为第三分区；所述第三分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第四分区线，所述第三分区线和第四分区线之间的区域为第四分区；所述第四分区线和基线之间的区域为第五分区。

进一步地，为便于获取每个分区的噪音频率，所述降噪装置还包括用于检测相应分区内噪音的噪音检测机构。

优选的，所述降噪机构采用亥姆霍兹消声器，所述降噪机构包括腔体和颈部，所述腔体通过颈部与环壁内侧连接。

为能够针对不同频率的噪声进行针对性的降噪，拓宽降噪频率范围，所述腔体由压电材料制成，每个腔体上均施加有能根据不同频率段噪声进行控制的电压，各腔体之间串联连接。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的蜗壳的降噪控制方法：其特征在于：包括如下步骤：

1)所述蜗壳所应用的离心风机开启，各分区的噪音检测机构开启，进行噪音检测，由此得到各分区的噪音；

2)对各分区噪音的大小进行排序，由此得到各分区降噪的顺序，噪音越大，降噪顺序越靠前；每个分区降噪后，再次进行噪音检测，判断是否低于预设的噪音值，如果否，则重复当前分区降噪，如果是，则进入噪音更小的分区降噪程序；以此类推，完成降噪。

为更有针对性地进行降噪，每个分区降噪时，降噪机构的腔体上的电压调节为与当前检测到的噪音对应的档位。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过对蜗壳的环壁进行分区，针对每个分区内的噪音进行降噪，能完成针对性的降噪，提高降噪能力；通过使得每个分区内的曲率半径相同，能使得噪音的平均值差距不大，这样可以有效降低噪音检测时的误差；通过采用压电材料制成的降噪机构，能根据噪音频率的不同进行针对性的降噪，进一步提高降噪效果。

附图说明

图1为本发明实施例的蜗壳的示意图；

图2为本发明实施例的蜗壳的环壁和降噪装置的示意图；

图3为本发明实施例的蜗壳的环壁的前视图；

图4为本发明实施例的蜗壳的降噪机构的示意图。

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。

参见图1～图4，一种用于离心风机的蜗壳，包括前盖1、后盖2、以及设置在前盖1和后盖2之间的环壁3，上述部件上形成有蜗舌4，环壁3内侧设置有降噪装置。

即使是同样的转速下，在蜗壳内部的不同位置噪音也是不相同的，蜗舌4附近噪音最大。因此，本发明提出一种分区降低蜗壳噪音的方案。

将蜗壳的环壁3分为5个分区，具体的，将环壁3的型线视为近似圆形的结构，圆心为O(在蜗壳所应用的离心风机的叶轮的轴线上)，蜗舌4处的一点为起点O’，圆心O和起点O’的连线作为分区的基线L1，绕圆心O顺时针旋转一定角度得到第一分区线L2，两者之间的区域为第一分区Q1，两者之间的角度优选的为45°，第一分区Q1内、环壁3型线各点曲率半径相同，优选为89mm；第一分区线L2绕圆心O顺时针旋转一定角度得到第二分区线L3，两者之间的区域为第二分区Q2，两者之间的角度优选的为65°，第二分区Q2内、环壁3型线各点曲率半径相同，优选为101mm；第二分区线L3绕圆心O顺时针旋转一定角度得到第三分区线L4，两者之间的区域为第三分区Q3，两者之间的角度优选的为115°，第三分区Q3内、环壁3型线各点曲率半径相同，优选为130mm；第三分区线L4绕圆心O顺时针旋转一定角度得到第四分区线L5，两者之间的区域为第四分区Q4，两者之间的角度优选的为80°，第四分区Q4内、环壁3型线各点曲率半径相同，优选为117mm；第四分区线L5和基线L1之间的区域为第五分区Q5，第五分区Q5内、环壁3型线各点曲率半径相同，优选为130mm。

通过上述方法得到的分区，即根据噪声测试及仿真结果和设计准则，第一分区为蜗舌附近，以顺时针旋转依次为第二分区、第三分区、第四分区、第五分区，主要依据是曲率半径的差异，每个分区的曲率半径基本一致，噪音的平均值差距不大，这样可以有效降低噪音检测时的误差，完全覆盖，从而更有针对性的进行调节。

降噪装置包括设置在每个分区内的多个降噪机构51和噪音检测机构52(如声音传感器)和。为了防止噪音检测时、噪音检测机构52的互相干扰，噪音检测机构52位于每个分区的中心位置处，主要的优点是便于采集噪音信号避免分区之间距离较近产生干扰；每次检测时采集数据n次，取平均值。

每个分区内的降噪机构51可以针对固定的噪音频率进行降噪，如不同的分区设置不同降噪频率的降噪机构51。

或者，降噪机构51包括腔体511和颈部512，腔体511通过颈部512与环壁3内侧连接。腔体511和颈部512均为圆柱形，腔体511的尺寸大于颈部512的尺寸(主要是径向的尺寸)。腔体511由压电材料制成，其上可施加电压。降噪机构51与普通的亥姆霍兹消声器相比，具有较宽频率的降噪范围，结合压电材料逆压电效应设计吸音结构，使得降噪频率可以随着电机噪声频率的改变而变化，普通的亥姆霍兹消声器是不具备这一特征的，因为电机的噪声频率通常并不是恒定的，而是不断变化的，普通的亥姆霍兹消声器不能满足其频率的变化。

通过共振频率的计算公式可以看出当腔体511半径、高度以及颈部512半径、高度尺寸确定之后，其共振频率就唯一确定了，所以降噪范围比较窄，利用压电材料的逆压电效应，通过腔体511体积的改变使噪声频率发生偏移与拓宽。由此，腔体511体积改变后，使得降噪频率跟随噪声频率变化，达到实时降噪的效果。

例如，施加在腔体511上的电压分为高、中、低三档，当检测到当前噪声时，开启对应的结构同时施加电压使得压电材料发生变形，从而使腔体体积发生变化，能够针对性地对当前频率的噪声进行消除。

本发明所提出的的降噪机构51，其降噪原理类似于声学超材料，是一个个单独的结构，每一个结构对应一个频率，每一个结构与压电材料构成吸声结构。不同的腔体511之间的电压控制是串联连接，每一个频率段都有一个电压控制器进行针对性的控制，可以有效保证压电材料的变形量。因此可针对多频率段进行降噪控制，分别分为高频段、中频段、低频段，不仅有效降噪而且还可以拓宽降噪频率范围。

上述蜗壳的降噪控制方法，包括如下步骤：

1)蜗壳所应用的离心风机开启，正常运行，各分区的噪音检测机构52开启，进行噪音检测，由此得到各分区的噪音，并传递到吸油烟机的中央控制器(也可以是独立的控制器)；

2)中央控制器对各分区噪音的大小进行排序，由此得到各分区降噪的顺序，噪音越大，降噪顺序越靠前；即噪音最大，则最先进行降噪，噪音最小，则最后进行降噪；例如第一分区Q1噪音最大，则先对第一分区Q1进行降噪，使得第一分区Q1内的降噪机构51调节为与当前检测到的噪音频率对应档位的电压；第一分区Q1内的噪音检测机构52继续监测当前的噪音，并传递到中央控制器，判断是否低于预设的噪音值，如果否，则重复第一分区Q1降噪，如果是，则进入噪音仅小于第一分区Q1的分区降噪程序；以此类推，完成降噪。