ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР И ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ С ТАКИМ ВЕНТИЛЯТОРОМ Российский патент 2007 года по МПК F04D17/00 F04D29/66 

Настоящее изобретение относится к центробежному вентилятору и воздухоочистителю, оснащенному им, более конкретно к центробежному вентилятору, способному повысить удобство пользователя посредством уменьшения шума, создаваемого во время запуска, и воздухоочистителю, оснащенному им.

Обычно центробежный вентилятор - это прибор для выдувания воздуха под действием центробежной силы, обусловленной вращением приводного электродвигателя, установленного в корпусе.

На фиг.1 представлен вид, показывающий воздухоочиститель для очистки воздуха посредством фильтрации пыли или бактерий из воздуха с использованием центробежного вентилятора, и на фиг.2 представлен вид в разрезе по линии II-II на фиг.1.

Как показано, воздухоочиститель содержит корпус 100, имеющий опоры 110 и отстоящий от пола на определенное расстояние, воздуходувное устройство 120, установленное в корпусе 110, для подачи наружного воздуха в корпус 100 и затем для принудительного выдувания наружного воздуха наружу, и фильтрующий узел 130 для фильтрации пыли или бактерий из воздуха, поступающего в корпус 100 под действием воздуходувного устройства 120.

Воздуходувное устройство 120 содержит впускное отверстие 121, образованное на передней поверхности корпуса 100 для подачи наружного воздуха в корпус 100, центробежный вентилятор 123, установленный в корпусе 100 для создания всасывающей силы, и выпускное отверстие 127 для выпуска воздуха, фильтруемого при прохождении через фильтрующий узел 130 наружу. Колоколообразное расширение 129 для прохождения воздуха расположено на нижней стороне центробежного вентилятора 123. Центробежный вентилятор 123 окружен спиральной камерой 128 для образования воздушного канала для направления отфильтрованного воздуха, выходящего из центробежного вентилятора, к выпускному отверстию 127.

На фиг.3 представлен вариант осуществления лопастного устройства 124 центробежного вентилятора 123. Как показано на фиг.3, лопастное устройство 124 центробежного вентилятора 123 содержит пластину 124a вентилятора, имеющую форму диска с вогнутым центром, а также множество лопастей 124, расположенных по периферийной части пластины 124a вентилятора с постоянным интервалом.

Концы лопастей соединены с круговым наружным кольцом 124c. Наружное кольцо 124c предотвращает деформацию или отделение лопастей 124b от центробежного вентилятора при быстром вращении.

Отверстие 124d для соединения с осью вращения образовано в центре пластины 124a вентилятора, и ось вращения 126 электродвигателя 125 для передачи силы вращения электродвигателя 125 на лопастное устройство 124 установлена в отверстие 124d для соединения с осью вращения. То есть, электродвигатель 125 установлен в вогнутой части 124f, образованной пластиной 124a вентилятора и лопастями 124b. Множество сквозных отверстий 124g для прохождения наружного воздуха образовано в вогнутой части 124f.

Фильтрующий узел 130 предусмотрен с каждым типом фильтра, например электрическим пылесборным фильтром, высокоэффективным сухим воздушным фильтром, дезодорирующим фильтром и т.д., расположенными в виде этажерочной структуры. Крышка для замены фильтра (не показана) для удаления фильтров из фильтрующего узла 130 и очистки фильтров образована на корпусе 100 и закрывает фильтрующий узел 130.

Управляющий модуль (не показан) для регулирования оборотов в минуту электродвигателя 125 и степени открытия выпускного отверстия 127 установлен в корпусе 100. Кроме того, каждый тип регулировочной кнопки 117, включая кнопку включения/выключения электроэнергии, соединенной с управляющим модулем, сформирован на наружной передней поверхности корпуса 100.

Работа воздухоочистителя будет описана ниже.

При вращении электродвигателя 125 посредством управляющего модуля лопастное устройство 124 центробежного вентилятора 123, соединенного с осью 126 вращения электродвигателя 125, вращается. При вращении лопастного устройства 124 создается перепад давлений около лопастного устройства 124, вследствие чего генерируется воздушный поток. При генерации воздушного потока создается большой перепад давлений между передней стороной и задней стороной уширенного конца 129 входного отверстия и, таким образом, наружный воздух поступает в центробежный вентилятор 123 через впускное отверстие 121 и фильтрующий узел 130. При поступлении наружного воздуха в воздухоочиститель через впускное отверстие 121 и прохождении к выпускному отверстию 127 наружный воздух проходит через фильтрующий узел 130 и, таким образом, загрязняющие частицы, содержащиеся в нем, отфильтровываются. На фиг.2 ссылочная позиция F обозначает воздушный канал, через который воздух, всасываемый снаружи, выходит наружу через фильтрующий узел 130 и центробежный вентилятор 123.

Однако обычный центробежный вентилятор, применяемый в воздухоочистителе, предназначен для преодоления сопротивления воздушного канала и имеет мощность выдувания для выпуска требуемого объема воздуха. Следовательно, центробежный вентилятор рассчитан без учета шума, создаваемого при вращении. Шум косвенно связан с выпускной способностью центробежного вентилятора, но вызывает дискомфорт у пользователя и снижение качества изделия, в котором применяется центробежный вентилятор.

Следовательно, технической задачей настоящего изобретения является создание центробежного вентилятора, способного повысить комфорт пользователя путем уменьшения шума, создаваемого при работе и выполнении функции всасывания, и воздухоочистителя с таким вентилятором.

Для решения данной технической задачи согласно настоящему изобретению создан центробежный вентилятор, содержащий пластину вентилятора, имеющую форму диска, и множество лопастей, расположенных перпендикулярно по краю пластины вентилятора с постоянным интервалом, в котором, если диаметр вписанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет внутренние концы лопастей, составляет D_i, а диаметр описанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет наружные концы лопастей, составляет D_o, то выполняется условие 0,73≤D_i/D_o≤0,79.

Предпочтительно линия, соответствующая средней линии между наружной поверхностью и внутренней поверхностью лопасти, является изогнутой линией, причем изогнутая линия имеет двойные дуги окружности, и если угол, образованный касательной линией описанной окружности и касательной линией изогнутой линии на наружном конце лопасти, является углом β2 выхода, то выполняется условие 155°≤β2≤175°.

Линия, соответствующая средней линии между наружной поверхностью и внутренней поверхностью лопасти, может являться изогнутой линией, изогнутая линия имеет двойные дуги окружности, и если угол, образованный касательной линией вписанной окружности и касательной линией изогнутой линии на внутреннем конце лопасти, является углом β1 входа, то выполняется условие 74°≤β1≤76°.

Предпочтительно, если число лопастей равно N_b, то выполняется условие 41≤N_b≤49.

Предпочтительно, если ширина центробежного вентилятора равна W и диаметр описанной окружности равен D_o, то выполняется условие 0,29≤W/D_o≤0,31.

Предпочтительно, отношение между диаметром вписанной окружности и диаметром описанной окружности (D_i/D_o) составляет 0,76.

Предпочтительно, угол выхода равен 165°.

Предпочтительно, число лопастей является нечетным.

Техническая задача также решается за счет того, что воздухоочиститель, согласно изобретению, содержит корпус, имеющий входное отверстие для ввода наружного воздуха и выходное отверстие для выпуска отфильтрованного воздуха, описанный выше центробежный вентилятор, установленный в корпусе и имеющий пластину вентилятора в форме диска и множество лопастей, расположенных перпендикулярно по краю пластины вентилятора с постоянным интервалом, для выдувания наружного воздуха, и фильтрующий узел, установленный между центробежным вентилятором и входным отверстием, для фильтрации наружного воздуха, поступающего через входное отверстие, в котором, если диаметр вписанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет внутренние концы лопастей, равен D_i, а диаметр описанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет наружные концы лопастей, равен D_o, то выполняется условие 0,73≤D_i/D_o≤0,79.

Сопроводительные чертежи, которые включены для дополнительного разъяснения изобретения и составляют часть этой заявки, иллюстрируют варианты осуществления данного изобретения и в сочетании с описанием объясняют принципы данного изобретения.

На чертежах:

фиг.1 - перспективный вид, показывающий воздухоочиститель в соответствии с известным уровнем техники;

фиг.2 - продольный вид в разрезе по линии II-II с фиг.1;

фиг.3 - перспективный вид, показывающий один вариант осуществления центробежного вентилятора, применяемого в воздухоочистителе;

фиг.4A - вид сверху, показывающий центробежный вентилятор с фиг.3;

фиг.4B - вид сбоку, показывающий центробежный вентилятор с фиг.3;

фиг.5 - вид в увеличенном масштабе, показывающий лопасть с фиг.3;

фиг.6A-6C - графики, показывающие основные параметры для конструирования центробежного вентилятора в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.7 - график, показывающий экспериментальный результат количества резонансов в соответствии с количеством лопастей; и

фиг.8 - график, показывающий экспериментальный результат уровня шума в соответствии с воздушным потоком в обычном центробежном вентиляторе и центробежном вентиляторе согласно настоящему изобретению.

Подробно будет сделана ссылка на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы в прилагаемых чертежах.

Далее более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи будут описаны центробежный вентилятор и воздухоочиститель, оборудованный им, в соответствии с настоящим изобретением.

Даже если в настоящем изобретении может быть большое количество предпочтительных вариантов осуществления, будут описаны наиболее предпочтительные варианты осуществления.

Во-первых, более подробно будет описан центробежный вентилятор в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Ссылочные позиции аналогичные ссылочным позициям на фиг.1-3 будут даны в настоящем изобретении, чтобы, таким образом, опустить излишнее объяснение.

Фиг.4A представляет вид сверху, показывающий центробежный вентилятор с фиг.3, фиг.4B представляет вид сбоку, показывающий центробежный вентилятор с фиг.3, и фиг.5 представляет вид в увеличенном масштабе, показывающий лопасть с фиг.3.

Лопасть 124b имеет двойные дуги окружности. Статическое давление образуется на внутренней поверхности 131 лопасти 124b под действием воздуха, проходящего к внутренней поверхности, и отрицательное давление образуется на наружной поверхности 132 лопасти 124b под действием воздуха, проходящего к наружной поверхности. Линия, соответствующая средней линии между наружной поверхностью 132 и внутренней поверхностью 131 лопасти 124b, называется изогнутой линией 133. Внутренний конец лопасти 124b по направлению к центру центробежного вентилятора 123 называется передней кромкой 135, а наружный конец лопасти 124b по направлению к центру центробежного вентилятора 123 называется задней кромкой 136. Наружное кольцо 124c соединяет каждую из задних кромок 136 лопасти 124b.

Диаметр воображаемой вписанной окружности 141, которая соединяет передние кромки 135, внутренние концы лопастей 124b, называется внутренним диаметром D_i, а диаметр воображаемой описанной окружности 142, которая соединяет задние кромки 136, наружные концы лопастей 124b, называется наружным диаметром D_o. Кроме того, ширина W центробежного вентилятора определяется высотой лопасти 124b над пластиной 124a вентилятора.

Угол, образованный касательной вписанной окружности 141 и касательной изогнутой линии 133 у нижнего конца лопасти 124b, то есть передней кромки 135, называется углом β1 входа, а угол, образованный касательной описанной окружности 141 и касательной изогнутой линии 133 у наружного конца лопасти 124b, то есть задней кромки 136, называется углом β2 выхода.

Параметры для конструирования центробежного вентилятора 123 включают угол β1 входа, угол β2 выхода, количество лопастей 124b, ширину W центробежного вентилятора, величину изгиба, местоположение максимального изгиба, отношение между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) и т.д.

Среди указанных параметров для конструирования центробежного вентилятора угол β2 выхода, количество лопастей 124b и отношение между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) были использованы в эксперименте по определению их влияния на шум, возникающий во время работы центробежного вентилятора 123.

Фиг.6A-6C изображают графики, показывающие основные параметры для конструирования центробежного вентилятора в соответствии с настоящим изобретением, фиг.7 изображает график, показывающий экспериментальный результат количества резонансов в соответствии с количеством лопастей, и фиг.8 изображает график, показывающий экспериментальный результат уровня шума в соответствии с воздушным потоком в обычном центробежном вентиляторе и центробежном вентиляторе настоящего изобретения.

В указанном эксперименте угол β1 входа лопасти находится в диапазоне 74°˜76°, отношение между шириной W центробежного вентилятора и наружным диаметром D_o центробежного вентилятора (W/D_o) находится в диапазоне 0,29˜0,31, расход воздуха составляет 5,3 м³/мин, и ширина (W) центробежного вентилятора равна 80 мм.

Как показано на фиг.6A-6C, существует постоянная зависимость между уровнем шума и основными параметрами, то есть углом β2 выхода, отношением между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) и количеством лопастей 124b. То есть уровень шума центробежного вентилятора показывает регулярную характеристику, то есть параболическую форму, в соответствии с каждым параметром.

Как показано на фиг.6A, угол β2 выхода, предпочтительно, находится в диапазоне 155°˜175°, и уровень шума центробежного вентилятора постепенно повышается, когда угол β2 выхода не находится в диапазоне 155°˜175°. Кроме того, когда угол β2 выхода, предпочтительно, составляет 165°, уровень шума центробежного вентилятора самый низкий.

Как показано на фиг.6B, отношение между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o), предпочтительно, находится в диапазоне 0,73˜0,79, и уровень шума центробежного вентилятора постепенно повышается, когда отношение между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) не находится в диапазоне 0,73˜0,79. Кроме того, когда отношение между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) составляет 0,76, уровень шума центробежного вентилятора самый низкий.

Как показано на фиг.6C, число лопастей, предпочтительно, составляет от 41 до 49. Как показано на фиг.7, число лопастей, предпочтительно, нечетное. Когда число лопастей нечетное, особенно 41, 43, 47 или 49, электродвигатель 125 и лопастное устройство 124 центробежного вентилятора 123 имеют одинаковую низкую частоту, которая, таким образом, уменьшает резонансный эффект. Когда число лопастей равно 45, уровень шума центробежного вентилятора самый низкий, но центробежный вентилятор имеет большое число резонансов. Когда число лопастей равно 53, центробежный вентилятор имеет малое число резонансов, но уровень шума центробежного вентилятора повышается.

Как показано на фиг.8, при сравнении центробежного вентилятора настоящего изобретения с обычным вентилятором центробежный вентилятор настоящего изобретения, имеющий оптимальные конструктивные параметры, такие как угол β2 выхода равен 165°, отношение между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) составляет 0,76, и число лопастей составляет 41˜49, генерирует шум, примерно на 4 dB меньше по сравнению с шумом обычного центробежного вентилятора, хотя может возникнуть незначительное изменение по расходу воздуха. Особенно, когда центробежный вентилятор согласно настоящему изобретению имеет оптимальный конструктивный параметр, такой как расход воздуха, который составляет 5,3 м³/мин, то шум, соответствующий примерно 34 dB был снижен приблизительно до 30 dB.

То есть, согласно настоящему изобретению уровень шума, создаваемый во время работы центробежного вентилятора, сводится к минимуму путем расчета угла β2 выхода, отношения между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) и количества лопастей в оптимальном диапазоне. Когда указанные параметры не находятся в оптимальном диапазоне, шум резко увеличивается.

Когда центробежный вентилятор, имеющий оптимальные параметры, установлен в воздухоочистителе, показанном на фиг.1 и 2, функция воздухоочистителя увеличивается, а уровень шума центробежного вентилятора резко снижается. Конструкция и работа воздухоочистителя, в котором применяется центробежный вентилятор настоящего изобретения, будут опущены.

Как было указано выше, в центробежном вентиляторе согласно настоящему изобретению функция выдувания центробежного вентилятора выполняется должным образом, а шум, создаваемый во время работы центробежного вентилятора, уменьшен, чтобы, таким образом, повысить комфорт пользователя.

Поскольку настоящее изобретение может быть осуществлено в нескольких различных вариантах своего исполнения, которые не выходят за пределы существа изобретения или его существенных отличительных признаков, следует также понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения, рассмотренные в приведенном здесь выше описании, ни в коей мере не ограничиваются какими-либо пределами, определяющими объем изобретения, в связи с наличием каких-либо подробностей, указанных в приведенном здесь выше описании, если только в этом отношении в нем не содержится каких-либо иных указаний, и эти варианты следует, скорее наоборот, истолковывать в пределах существа, а также объема данного изобретения, которые определены в прилагаемой формуле изобретения, в связи с чем предполагается, что всяческие изменения и дополнения, которые не выходят за границы и пределы следующей ниже формулы изобретения либо за границы и пределы, эквивалентные таковым, должны будут вследствие этого считаться не выходящими за пределы объема, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Центробежный вентилятор содержит пластину вентилятора, имеющую форму диска, и множество лопастей, расположенных перпендикулярно по краю пластины вентилятора с постоянным интервалом. Когда диаметр вписанной окружности, которая соединяет внутренние концы лопастей, равен D_i, а диаметр описанной окружности, которая соединяет наружные концы лопастей, равен D_o, то отношение между внутренним диаметром и наружным диаметром (D_i/D_o) равно 0,76±0,3, изогнутая линия лопасти имеет двойные дуги окружности, угол выхода лопасти равен 165°±10°, и число лопастей равно 41˜49. Центробежный вентилятор выполняет функцию выдувания должным образом, и уровень шума центробежного вентилятора уменьшен, благодаря чему повышено удобство для пользователя. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Центробежный вентилятор, содержащий пластину вентилятора, имеющую форму диска, и множество лопастей, расположенных перпендикулярно по краю пластины вентилятора с постоянным интервалом, в котором если диаметр вписанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет внутренние концы лопастей, составляет D_i, а диаметр описанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет наружные концы лопастей, составляет D_o, то выполняется условие 0,73≤D_i/D_o≤0,79.2. Центробежный вентилятор по п.1, в котором линия, соответствующая средней линии между наружной поверхностью и внутренней поверхностью лопасти, является изогнутой линией, причем изогнутая линия имеет двойные дуги окружности, и если угол, образованный касательной линией описанной окружности и касательной линией изогнутой линии на наружном конце лопасти, является углом β2 выхода, то выполняется условие 155°≤β2≤175°.3. Центробежный вентилятор по п.1, в котором линия, соответствующая средней линии между наружной поверхностью и внутренней поверхностью лопасти, является изогнутой линией, изогнутая линия имеет двойные дуги окружности, и если угол, образованный касательной линией вписанной окружности и касательной линией изогнутой линии на внутреннем конце лопасти, является углом β1 входа, то выполняется условие 74°≤β1<76°.4. Центробежный вентилятор по п.1, в котором если число лопастей равно N_b, то выполняется условие 41≤N_b≤49.5. Центробежный вентилятор по п.1, в котором если ширина центробежного вентилятора равна W, и диаметр описанной окружности равен D_o, то выполняется условие 0,29≤W/D_o≤0,31.6. Центробежный вентилятор по п.1, в котором отношение между диаметром вписанной окружности и диаметром описанной окружности (D_i/D_o) составляет 0,76.7. Центробежный вентилятор по п.2, в котором угол выхода равен 165°.8. Центробежный вентилятор по п.4, в котором число лопастей является нечетным.9. Воздухоочиститель, содержащий

корпус, имеющий входное отверстие для ввода наружного воздуха и выходное отверстие для выпуска отфильтрованного воздуха,

центробежный вентилятор, установленный в корпусе и имеющий пластину вентилятора в форме диска и множество лопастей, расположенных перпендикулярно по краю пластины вентилятора с постоянным интервалом, для выдувания наружного воздуха, и

фильтрующий узел, установленный между центробежным вентилятором и входным отверстием, для фильтрации наружного воздуха, поступающего через входное отверстие, в котором если диаметр вписанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет внутренние концы лопастей, равен D_i, а диаметр описанной окружности, воображаемой окружности, которая соединяет наружные концы лопастей, равен D_o, то выполняется условие 0,73≤D_i/D_o≤0,79.