集流器、离心风机以及空调系统的制作方法

1.本实用新型涉及离心风机技术领域，尤其涉及集流器、离心风机以及空调系统。


背景技术：

2.集流器通常应用在离心风机上，其作用是将气体引导至离心风机的叶轮，使气流在风机的进口前段建立起均匀的速度场和压力场，以提高风机效率。集流器的结构、形式、尺寸都影响着多翼式离心风机的进气状况。如图1所示，传统的集流器有筒形a、锥形b、圆弧形c和锥弧形d等形式，其中弧形c和锥弧形d的性能比筒形a和锥形b优越。
3.上述四种集流器均是圆形直管式集流器，由各自对应的侧壁型线沿着圆形的端面型线扫掠得到，圆形集流器具有比较好的叶轮包络性，有利于进口气流稳定进入叶轮区域。但是，这种设计方法是基于蜗壳进风口处的集流器各截面上的流速分布均匀的理想状态。
4.然而，在风机实际运转过程中，蜗壳内的气体流动是三维流动，由于叶轮的做功能力随叶高发生变化，且叶轮的进气条件也随叶高发生变化，蜗壳进风口处的集流器截面上的流量分布并不均匀，这就导致传统的圆形集流器会对进口风量产生一定的限制，而进口风量受限会加剧蜗壳出风口的高度方向的气流流速分布不均匀，且由于叶轮出口处气流的方向不一致，导致沿蜗壳出风口的宽度方向的气流流速分布也不均匀，造成蜗壳出风口存在明显的低速区，离心风机风量低。
5.因此，如何设计能有效提高风量的集流器是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出集流器、离心风机以及空调系统，该集流器的非圆形导流结构可以有效降低对进口风量的限制，减小蜗壳出风口的低速区面积，优化蜗壳出风风速分布的均匀性，增加离心风机的风量。
7.本实用新型采用的技术方案是，集流器的进口内缘设有非圆形导流结构，非圆形导流结构是由侧壁型线沿着端面型线扫掠得到；端面型线由至少2n段弧线闭环连接而成，所述端面型线包含n组型线组合，每组型线组合由对称设置的两条定型弧线构成，n为正整数。
8.在一实施例中，端面型线包含两组型线组合，每组型线组合由对称设置的两条定型弧线构成，两组型线组合的对称轴相互垂直。
9.进一步的，两组型线组合分别是第一型线组合和第二型线组合，第一型线组合的定型弧线为第一定型弧线，第二型线组合的定型弧线为第二定型弧线；
10.以两组型线组合的对称轴交点o为坐标原点，端面型线的公式为：
11.；
12.其中，c的取值范围为：b《c《a，a为所述第一定型弧线的半径，c为第二定型弧线的
半径，b为以对称轴交点o为圆心、且与端面型线相切的内圆的半径，β为第二定型弧线的端点到其同一侧的第一定型弧线的中点之间的夹角。
13.进一步的，β的取值随着c的大小变化而改变，β的取值范围为0
°
~90
°
。
14.在一些实施例中，当时，β为65.4
°
。
15.在一些实施例中，a的取值等于集流器所在离心风机的离心风叶出口半径，b的取值等于集流器所在离心风机的离心风叶进口半径。
16.进一步的，为使两组型线组合的连接处过渡更光滑，两组型线组合之间通过至少一段过渡弧线连接，每组型线组合两侧的过渡弧线对称设置。
17.进一步的，集流器的进口外缘设有安装围边，安装围边设有环绕集流器的中心轴间隔排布的圆弧形通孔，螺栓穿过圆弧形通孔固定在蜗壳上，实际使用时可以根据不同的蜗壳形式以及不同风量等，旋转集流器调整其与蜗壳之间的安装角度来适应所需工况。
18.本实用新型还提出了离心风机，包括：蜗壳、安装在蜗壳内的离心风叶、驱动离心风叶转动的电机、以及安装在蜗壳的进风口的上述集流器，空气经过非圆形导流结构流向离心风叶。
19.在一些实施例中，蜗壳的出风口所在平面与第二型线组合的对称轴之间的夹角为α，夹角为90
°
。
20.进一步的，集流器的出口接近离心风叶的进口。
21.本实用新型还提出了空调系统，包括：上述离心风机。
22.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
23.1、集流器的进口内缘设有非圆形导流结构，该导流结构能够有效降低集流器对进口风量的限制，增加进风量，减小蜗壳出风口的低速区面积，提高出风均匀性及出风量；
24.2、集流器的进口外缘设有安装围边，安装围边排布有若干个圆弧形通孔，可以针对不同蜗壳形式以及不同风量调整集流器的安装角度，增强离心风机在不同工况下的适应性。
附图说明
25.下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：
26.图1是集流器各种形式的侧面示意图；
27.图2是本实用新型中离心风机的装配示意图；
28.图3是本实用新型中集流器的端面示意图；
29.图4是本实用新型中端面型线的示意图；
30.图5是本实用新型在集流器的安装角度示意图。
具体实施方式
31.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理进行详细说明。
33.如图2所示，本实用新型提出集流器适用于离心风机，不限于单进风口的离心风机或者双进风口的离心风机，以单进风口的离心风机为例，离心风机100包括：蜗壳1、集流器2、离心风叶3以及电机4，电机4固定到蜗壳1上，离心风叶3位于蜗壳1内部且与电机4的转轴连接，电机4启动后驱动离心风叶3旋转。集流器2通过螺栓5固定在蜗壳1的进风口，集流器2从进风口向蜗壳1内部延伸，集流器2的一端为进口、另一端为出口，集流器2的出口靠近离心风叶3的进口，以引导空气流向离心风叶3，防止蜗壳1内气流紊乱。
34.如图3所示，集流器2的进口内缘设有非圆形导流结构21，离心风机100工作时，空气由非圆形导流结构21进入离心风叶3。该非圆形导流结构21是由侧壁型线沿着端面型线扫掠得到，侧壁型线是体现非圆形导流结构21的侧壁形状的型线，端面型线是体现非圆形导流结构21的端面形状的型线，端面型线由至少2n段弧线闭环连接而成，端面型线包含n组型线组合，每组型线组合由对称设置的两条定型弧线构成，n为正整数。
35.在一实施例中，端面型线由至少四段弧线闭环连接而成，即n=2，端面型线包含两组型线组合，每组型线组合由对称设置的两条定型弧线构成，两组型线组合的对称轴相互垂直，通过该两组型线组合确定非圆形导流结构的基本形状呈类椭圆形，这样得到的非圆形导流结构21可以有效降低集流器对于进口风量的限制。
36.应当理解的是，本实用新型并不限定端面型线的弧线数量，两组型线组合之间可以设计过渡弧线，即构成端面型线的弧线有两种类型，分别是定型弧线和过渡弧线，通过过渡弧线使两组型线组合的连接处更光滑，过渡弧线的数量越多，两组型线组合之间的过渡越光滑，过渡弧线的具体数量可以根据实际情况设计。为提高进风均匀性，每组型线组合两侧的过渡弧线也以该型线组合的对称轴对称设置。
37.如图4所示，为便于描述，将两组型线组合区分为第一型线组合和第二型线组合，第一型线组合由对阵设置的两条第一定型弧线212、213构成，第二型线组合由对阵设置的两条第二定型弧线211、214构成。
38.以两组型线组合的对称轴交点o为坐标原点，端面型线的公式为：
39.；
40.其中，c的取值范围为：b《c《a，a为所述第一定型弧线的半径，c为第二定型弧线的半径，b为以对称轴交点o为圆心、且与端面型线相切的内圆的半径，β为第二定型弧线的端点到其同一侧的第一定型弧线的中点之间的夹角，当第一定型弧线和第二定型弧线之间没有设计过渡弧线时，β为第一定型弧线与第二定型弧线的交点到其同一侧的第一定型弧线的中点之间的夹角。β的取值随着c的大小变化而改变，β的取值范围为0
°
~90
°
。第二定型弧线211、214的弧心位于对称轴交点o上，p为第一定型弧线213的弧心，q为第一定型弧线212的弧心。
41.如图2至4所示，在本实用新型的可行实施例中，a的取值等于离心风叶3的出口半径， b的取值等于离心风叶3的进口半径，离心风叶3的多个叶片围成环形，该环形的外圈半径为离心风叶3的出口半径，该环形的内圈半径为离心风叶3的进口半径，线段po和线段qo的长度均为（a-b），，β取值为65.4
°
。按照公式定义的端面型线完成扫掠，
即可得到集流器2的非圆形导流结构21，该非圆形导流结构21的出口最大开度为2c、最小开度为2b，调整集流器2在蜗壳1进风口处的安装角度，利用非圆形导流结构21平衡进风口的流量状态，增大进风量，从而减小蜗壳出风口11的低速区面积，使蜗壳出风风速分布更均匀，出风量更大。
42.如图5所示，蜗壳的出风口11所在平面与第二型线组合的对称轴之间的夹角为α，该夹角为集流器2的安装角度，一般情况下默认安装角度α为90
°
，具体角度可根据需要进行调节。如图1、2所示，为了便于集流器2调整安装角度，集流器2的进口外缘设有安装围边22，安装围边22设有环绕集流器2的中心轴间隔排布的多个圆弧形通孔221、222、223，螺栓5穿过圆弧形通孔221、222、223固定在蜗壳1上，实际使用时可以根据不同的蜗壳形式以及不同风量等，旋转集流器2调整其与蜗壳1之间的安装角度α来适应所需工况。
43.上述可行实施例中，集流器2的安装角度为90
°
，在相同转速下，通过计算对比得出，使用本实用新型的非圆形集流器的离心风机风量相较于传统圆形集流器增加了7%，非圆形集流器对于提升离心风机风量具有较为明显的效果。
44.本实用新型提出的离心风机100可以应用在空调系统中，该离心风机100的出口风速分布均匀，出风量大，极大优化空调系统的使用体验。当然，离心风机100也可以应用在其他设备上，本实用新型对此不作特殊限制。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。