叶片结构、叶轮、风机系统及吸油烟机的制作方法

1.本发明涉及动力装置，尤其是一种叶片结构，应用有该叶片结构的叶轮，应用有该叶轮的风机系统，以及应用有该风机系统的吸油烟机。


背景技术：

2.多翼离心风机具有高压力、低噪音等特点，因此目前社会普遍用多翼离心风机系统作为动力源，利用高速旋转的叶轮在蜗壳中完成做功和过滤两个功能。如常用于吸油烟机中，通过安装在吸油烟机内部的多翼离心风机吸排油烟，多翼离心风机包括蜗壳、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。
3.现有的吸油烟机，其动力装置普遍采用多翼离心风机，风机的叶轮的叶片100’主要是采用单一圆弧叶片，参见图7。这种叶片，一方面，周向不同位置进气状态不同，随着工况和转速变化进气状态也有很大改变，在靠近进口侧叶片吸力面(做功背面)因为负压差容易产生大的局部回流，参见图8，为低转速通畅工况下的叶道，图9所示为高转速拥堵工况下的叶道，其中箭头所示为气流路径，可见随着工况恶化，吸力面漩涡(图中三角形包围的空间)增大，会使效率降低同时增加噪音；另一方面，沿轴线方向的进气不均匀又容易使得吸力面的涡流进一步横向流动，产生沿轴线的二次流，进一步降低整体气动效率，增加噪音。


技术实现要素：

4.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，提供一种叶片结构，减少能量损失，提升做功效率，降低噪声。
5.本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述叶片结构的叶轮。
6.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叶轮的风机系统。
7.本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种应用有上述风机系统的吸油烟机。
8.本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种叶片结构，包括主叶片，所述主叶片具有入口、出口、吸力面和压力面，其特征在于：所述主叶片上开设有缺口，所述缺口由入口处向出口方向延伸；
9.所述叶片结构还包括副叶片，所述副叶片设置在缺口处而与缺口匹配，所述副叶片与主叶片转动连接而能向吸力面的方向转动，所述副叶片的转动轴线与主叶片的长度方向一致，从而副叶片的转动改变叶片结构的入口角度。
10.通过上述这种复合叶片的方案，
①
能够增大气流进口角度，利于恶劣工况下的全压增加；
②
利用缝隙流作用将曲率变化导致的边界层分离大漩涡转变为小漩涡——前面较短的副叶片和后面主叶片间曲率发生大的反向变化，在靠近叶片边界处气流分离，形成局部漩涡，但在缝隙流作用下迅速耗散为小漩涡，这类小漩涡的产生反而可以增大靠近后面主叶片吸力面的能量边界层附近交换，防止后期吸力面产生大的局部回流，进而提升效率降低噪声。
11.优选的，为便于副叶片和主叶片的转动连接，所述副叶片通过转轴与主叶片转动连接，所述转轴设置在副叶片远离入口的一侧。
12.进一步地，为使得副叶片的状态自动适配不同的工况，所述转轴上设置有扭簧，所述扭簧使得副叶片保持置于缺口内的趋势。
13.进一步地，根据本发明的一个方面，所述副叶片具有至少两个并且沿着主叶片的长度方向间隔布置，各副叶片的扭簧的弹力不完全相同。由此可避免产生沿轴向的二次流，进一步提升整体气动效率，降低噪音的问题。
14.进一步地，由于叶片结构的入流角度产生变化，因此，所述副叶片远离转轴的一侧并且与主叶片相邻的角部形成有倒角，减少气流冲击紊乱。
15.优选的，所述主叶片上形成有中盘卡扣，所述副叶片具有至少两个并且沿着主叶片的长度方向分布在中盘卡扣的两侧。
16.为避免影响中盘卡扣对应的中盘区域做功，所述主叶片长度为l，离中盘卡扣最近的副叶片与中盘卡扣之间的距离为l1，并且满足l1/l的范围为[0.1-0.35]。
[0017]
进一步地，根据本发明的另一个方面，沿着主叶片的长度方向，所述副叶片的宽度由靠近中盘卡扣处向两侧逐渐加宽，所述副叶片的宽度是指沿着主叶片的入口向出口的方向上的尺寸。由此可避免产生沿轴向的二次流，进一步提升整体气动效率，降低噪音的问题。
[0018]
优选的，所述缺口型线为圆弧，所述缺口13的圆心角∠a∈[5
°
,30
°
]。如果太小调节范围弱，对吸力面产生区域的漩涡抑制会变弱，太大则会导致涡流提前产生，且减少主叶片的做功效果。
[0019]
优选的，所述副叶片的转动角度∠b：∈[0,20]。避免角度太大阻碍主流通过叶道，降低效率。
[0020]
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种叶轮，其特征在于：应用有如上所述的叶片结构，所述主叶片的长度方向为叶轮的轴向。。
[0021]
本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种风机系统，为多翼离心风机，其特征在于：应用有如上所述的叶轮。
[0022]
本发明解决上述第四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。
[0023]
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过采用复合叶片的方案，
①
能够增大气流进口角度，利于恶劣工况下的全压增加；
②
利用缝隙流作用将曲率变化导致的边界层分离大漩涡转变为小漩涡——前面较短的副叶片和后面主叶片间曲率发生大的反向变化，在靠近叶片边界处气流分离，形成局部漩涡，但在缝隙流作用下迅速耗散为小漩涡，这类小漩涡的产生反而可以增大靠近后面主叶片吸力面的能量边界层附近交换，防止后期吸力面产生大的局部回流，进而提升效率降低噪声。
附图说明
[0024]
图1为本发明第一个实施例的叶轮的叶片结构的示意图；
[0025]
图2为图1的局部ⅰ放大示意图；
[0026]
图3为本发明第一个实施例的叶轮的叶片结构的侧面；
[0027]
图4为本发明第一个实施例的叶轮的叶道的示意图(低转速普通工况)；
[0028]
图5为本发明第一个实施例的叶轮的叶道的示意图(高转速拥堵工况)；
[0029]
图6为本发明第二个实施例的叶轮的叶片结构的示意图；
[0030]
图7为现有技术的叶轮的示意图；
[0031]
图8为现有技术的叶轮的叶道的示意图(低转速普通工况)；
[0032]
图9为现有技术的叶轮的叶道的示意图(高转速拥堵工况)。
具体实施方式
[0033]
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。
[0034]
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，由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。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。
[0035]
实施例一
[0036]
参见图1～图3，一种叶轮的叶片结构，该叶轮用于风机系统，该风机系统为多翼离心风机，可主要用于吸油烟机，也可以用于其他需要类似动力装置的场合。
[0037]
叶片结构100包括主叶片1和副叶片2，构成复合叶片，其中，主叶片1可以同现有的叶片，如型线为单一圆弧的叶片，主叶片1具有入口11(前缘)和出口12(尾缘)，气流从入口11进入，沿着相邻两个叶片结构100之间形成的叶道q流动，然后从出口12流出。入口11相对出口12靠近叶轮的径向内侧。主叶片1上开设有缺口13，缺口13由入口11处向出口12的方向延伸，副叶片2设置在缺口13处。缺口13的型线与主叶片1一致。副叶片2所在位置记为主叶片1的入口段。
[0038]
副叶片2与缺口13的形状、尺寸均匹配，在本实施例中，副叶片2近似于长方形(有一定弧度)，并且在朝向入口11的两个角部形成倒角21。副叶片2通过转轴22与主叶片1转动连接，转轴22设置在副叶片2远离入口11的一侧，转轴22的延伸方向与主叶片1的长度方向(即叶轮的轴向)一致，即副叶片2的转动轴线与主叶片1的长度方向一致。转轴22上设置有扭簧23，扭簧23的一个端部可以与主叶片1抵接，扭簧23的另一个端部则可以与副叶片2抵接，扭簧23使得副叶片2保持置于缺口13内的趋势。上述的倒角21即形成在副叶片2远离转轴22的一侧，并且与主叶片1相邻的角部。
[0039]
在本实施例中，以应用于双进风的叶轮为例，双进风的叶轮为现有技术，如可参见本技术人的在先申请，如申请号为201120024842.2的中国专利所公开的。主叶片1上形成有中盘卡扣14，中盘卡扣14的位置与双进风叶轮的中盘位置对应。上述的副叶片2可具有至少两个，沿着主叶片1的长度方向间隔地分布在中盘卡扣14的两侧。由于中盘附近是主要做功区域，因此，中盘区域不设置副叶片2。记主叶片1长度为l，离中盘卡扣14最近的副叶片2与
中盘卡扣14之间的距离为l1，优选的满足l1/l的范围为[0.1-0.35]。
[0040]
可替代的，也可以用于单进风的叶轮，此时副叶片2在主叶片1与后盘连接处不设置。
[0041]
参见图4，相邻的两个叶片结构100之间形成叶道q，在工况较好的低转速大流量情况下，副叶片2在扭簧23和离心作用下并不展开，正常做功。参见图5，工况恶化转速升高时候，离心作用增强，副叶片2克服扭簧23的弹力向吸力面15的方向转动后重新平衡，此时副叶片2如同襟翼一样展开。由此可起到以下两个作用：
①
增大气流入口角度，利于风机恶劣工况下的全压增加；
②
前面较短的副叶片2和后面主叶片1间曲率发生大的反向变化，在靠近叶片边界处气流分离，形成局部漩涡，但在缝隙流q1作用下迅速耗散为小漩涡，这类小漩涡的产生反而可以增大靠近后面主叶片1的吸力面15的能量边界层附近交换，防止后期吸力面产生大的局部回流，进而提升效率降低噪声。图4和图5中箭头所示为气流路径，而图5中靠近缝隙流q1的圆形为小漩涡。
[0042]
上述缝隙流q1，是由于主叶片1的吸力面15为低压区域，压力面16为高压区域，引起气流从副叶片2和主叶片1连接处的缝隙通过，由压力面16一侧流向吸力面15一侧。
[0043]
缺口13的圆心角(主叶片1入口段可调节的包角位置)∠a∈[5
°
,30
°
]，如果太小调节范围弱，对吸力面15产生区域的漩涡抑制会变弱，太大则会导致涡流提前产生，且减少主叶片1的做功效果。
[0044]
副叶片2的转动角度(即主叶片1入口段相对原来圆弧叶片入口角度可调节的角度)∠b：∈[0,20]，此角度为0时候是副叶片2与主叶片1切向贴合，因为高阻力工况下全压和效率随着角度变化先增大后减小，角度太大反而会阻碍主流通过叶道q，降低效率。
[0045]
可替代的，副叶片2和主叶片1的曲率可以不同，如其他曲率圆弧、直线段进口等，类似于直线+圆弧两种型线结合的叶片，一定工况下反而有利于前端气流进入效率的提升。
[0046]
再参见图3，考虑到沿叶轮轴向进气不均匀又容易使得吸力面15的涡流进一步横向流动，产生沿轴向的二次流，进一步降低整体气动效率，增加噪音的问题，因此，同一叶轮考虑轴向进气情况不一样，入口改变不同角度，由此，各副叶片2的扭簧23的弹力可以设置的不完全相同，使得同转速平衡后各副叶片2展开角部不一样，甚至可以设置多组，沿着轴向变化，靠近中盘的打开角度小(中盘为主流动区域，漩涡少)，靠近叶轮端圈的可以打开大(漩涡比较严重，需要较大角度改变)。
[0047]
实施例二
[0048]
参见图6，在本实施例中，与上述实施例一的不同之处在于，沿着主叶片1的长度方向，副叶片2的宽度由靠近中盘卡扣14处向两侧逐渐加宽(替代扭簧23不同弹力)，相应的，主叶片1上的缺口13尺寸也相应变化宽度。此处副叶片2的宽度是指沿着主叶片1的入口11向出口12的方向上的尺寸。