一种离心风机蜗壳具有其的离心风机和空调系统
技术领域
本发明涉及离心风机技术领域，尤其涉及一种离心风机蜗壳具有其的离心风机和空调系统。
背景技术
随着经济的发展，人民生活水平的提高，乘客对乘车环境的要求也越来越高，尤其是对车内环境的舒适性要求越来越高，包括车内噪声水平，温升温降等关键参数，给大巴空调提出了更高的要求，新国标对大巴空调室内侧的噪声水平已经由原来70dB(A)提高到65dB(A)，噪声要求越来越高。蒸发风机是大巴空调室内侧的送风部件，同时是大巴空调室内侧的主要噪声源，只有提高蒸发风机的噪声水平，才能满足日益严格的噪声要求。蒸发风机一般为离心风机，其主要风道部件包括蜗壳和风叶，蜗壳的型线设计直接决定风机的性能，性能优良的蜗壳型线有助于提高风机效率，降低风机噪声，传统蜗壳多采用等边基法和不等边基法设计，此法为一种近似设计发，噪声较高，静压低，无法满足噪声的要求。
因此，急需提供的一种的新的技术方案，解决蜗壳设计后噪声较高，静压低，无法满足噪声的要求。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种离心风机蜗壳，通过对蜗壳的型线的设计，解决了现有技术中大巴空调风机静压低，克服风道阻力的能力不足，无法满足整车风速分布要求的问题。
本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：一种离心风机蜗壳，所述蜗壳内设有风叶，所述蜗壳的型线由螺旋线部分、蜗舌部分、蜗壳内侧直线扩压部分以及蜗壳外侧直线扩压部分围成,其中，所述螺旋线部分是一条等角螺旋线，其切线角处处相等且所述螺旋线部分上任一点M(ρ,t)极坐标方程为：ρ(t)＝0.5De0.001765t,其中ρ为螺旋半径，D为风叶外径、e为自然数底数，t为螺旋角，且有60°≤t≤400°。
进一步可选地，所述蜗舌部分的蜗舌偏角0°≤α≤30°。蜗舌偏角是根据螺旋线部分的起始角度和蜗舌半径确定的，蜗舌偏角的限定可以保证蜗舌间隙和出口宽度度最优；保证蜗壳出口开度与宽度的比值，以达到扩压效率最高。
进一步可选地，蜗壳内侧直线扩压部分与所述蜗壳外侧直线扩压部分S4之间的夹角为扩压角θ，0°≤θ≤20°。
进一步可选地，所述蜗壳的出口开度为A，0.2D≤A≤0.6D，其中D为风叶外径。
进一步可选地，所述蜗壳内侧直线扩压部分以及蜗壳外侧直线扩压部分之间的最大距离为蜗壳出口宽度为C，所述扩压比范围1≤C/A≤3。
进一步可选地，所述蜗壳外侧直线扩压部分设有过线卡扣，所述过线卡扣包括与蜗壳连接的底座和侧板，所述底座连接在所述蜗壳上，且与所述侧板形成向上的开口，其中所述底座的宽度为L1,d≤L1≤2d，所述开口的宽度为L2,0.3d≤L2≤0.9d,其中，d为所述过线卡扣过的线缆的直径。
本发明还提供一种离心风机，其具有上述任一项所述的离心风机蜗壳。
本发明提供一种空调系统，其上述所述的离心风机。
进一步可选地，所述空调系统用于交通工具。
进一步可选地，所述交通工具为大巴。
本发明提供的一种离心风机蜗壳，通过离心风机蜗壳的型线的设计，使该蜗壳，可以使其更好的收集气流引导气流扩张，减小压力损失，提高风机的静压，提高风叶的流动效率，相比传统的蜗壳风量提升16.8％，静压提升22.3％，风机效率提升3％，从而可以提高大巴空调能效比和整车的舒适性要求，提升整车的续航能力。使用该蜗壳的大巴，解决了现有技术中大巴空调风量低，风速小，以及大巴空调风机静压低，克服风道阻力的能力不足，无法满足整车风速分布要求的问题。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中离心风机蜗壳的型线图；
图2是本发明实施例中离心风机蜗壳的截面图；
图3是本发明实施例中离心风机蜗壳示意图；
图4是本发明实施例中离心风机蜗壳上的过线卡扣的放大图。
图中：
S1-螺旋线部分；S2-蜗舌部分；S3-蜗壳内侧直线扩压部分；S4-蜗壳外侧侧直线扩压部分；1-过线卡扣
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
为更好的理解本发明的技术方案，给出以下实施例。
实施例
如图1-4所示，本发明提供一种大巴空调系统的离心风机使用的离心风机蜗壳,具体的如图1所示，该离心风机蜗壳内设有风叶，其型线由螺旋线部分S1、蜗舌部分S2、蜗壳内侧直线扩压部分S3以及蜗壳外侧直线扩压部分S4围成,螺旋线部分S1与蜗舌部分S2的连接点位于蜗壳中心上方，蜗舌部分S2与蜗壳内侧直线扩压部分S3的连接点位于蜗壳中心左侧，蜗壳内侧直线扩压部分S3与蜗壳外侧直线扩压部分S4的连接点位于蜗壳中心下方,其中，螺旋线部分S1是一条等角螺旋线，其切线角处处相等且螺旋线部分S1上任一点M(ρ,t)极坐标方程为：ρ(t)＝0.5De0.001765t,其中,ρ为螺旋半径，D为风叶外径、e为自然数底数，t为螺旋角，且有60°≤t≤400°。
一般的蜗壳是由等边基法或者不等边基法所画的四段圆弧组成蜗壳螺旋线的部分，圆心分别位于蜗壳中心为坐标系的四个象限中，其切线角a1＝83.03°、a2＝86.71°、a3＝85.84°、a4＝80.23°，a1、a2、a3、a4各不相等，也没有规律，蜗壳扩张非等比例扩张，会引起气流回流、碰撞蜗线壁面，造成压力损失，本发明蜗壳螺线线S1是一条等角螺旋线，其切线角处处相等，恒等于β。不同于直接的风叶应匹配不同切线角的等角螺旋形蜗壳，切线角的选择是根据蜗舌间隙及出口开度确定的，同时兼顾结构空间限制，提高蜗壳静压回收效率，减小由于速度过大及与蜗壳壁面的碰撞损失。且本实施中的方程中限制螺旋角是为了说明给定蜗舌的位置，蜗舌连接出口，最终限制出口的宽度，其他方程还有阿基米德螺旋形方程，但其只是等角螺旋线泰勒展开的第一项，会导致蜗壳尺寸偏大。
如图2-3所示，按照上述的螺旋线方程，根据不同的直径绘制蜗壳的螺旋线部分，优选的，然后根据蜗舌偏角α是根据螺旋线部分的起始角度和蜗舌半径选取合适的蜗舌部分S2的蜗舌偏角α，0°≤α≤30°，使蜗舌间隙和出口宽度最优的效果；确定蜗壳出口开度与宽度的比值，以达到扩压效率最高；
绘制蜗舌，优选的，再选取蜗壳出口扩压角θ，0°≤θ≤20°，绘制蜗壳内侧出口直线部分，接着绘制蜗壳外侧出口直线部分，长度待定。
为了确定蜗壳内外侧直线的长度，选取确定出口开度A，出口开度A直接决定蜗壳的整体尺寸，其大小需要匹配风叶的直径，效果就是可以根据实际的结构空间限制，选择合适的开度，随着过大或者过小都蜗壳的性能有影响，但是可以通过出口扩压比等参数优化来弥补本实施中优选的，蜗壳的出口开度A，0.2D≤A≤0.6D，其中D为风机风叶外径。本实施例中采用大的出口开度，此开度是决定等角螺旋线的核心参数，较大的开度有助于蜗壳中压力的回收，提高蜗壳静压回收效率，减小由于速度过大及与蜗壳壁面的碰撞损失。
结合扩压效率和实际蜗壳的结构尺寸限制综合因素，本实施中优选的，蜗壳内侧直线扩压部分S3以及蜗壳外侧直线扩压部分S4之间的最大距离为蜗壳出口宽度C，扩压比范围1≤C/A≤3再选取蜗壳出口扩压比，然后根据出口开度A和出口扩压比确定蜗壳出口宽度C,最后才能根据C的尺寸确定蜗壳出口内外侧直线部分的长度，至此，一条完整的蜗壳型线绘制完成，然后根据此型线在三围造型软件中进行拉伸造型，完成最终的蜗壳产品设计。
在最优的实施方案中，根据设计经验，螺旋线部分S1切角β＝84.38°，蜗舌采用浅蜗舌设计，保证在有限空间内，蜗壳出口宽度C尽可能的大，同时兼顾低噪声，蜗舌偏角α选取α＝17.7°；蜗壳采用大出口开度设计，引导气流充分扩张，同时减小扩张损失，提升风机效率，蜗壳出口开度A优选A＝0.3D；蜗壳采用出口小扩压角，大扩压比设计，小扩压角可提高扩压效率，大扩压比可降低出口速度，减小扩压损失。优选的，选取扩压角θ＝8°，选取扩压比C/A＝1.76，进行蜗壳型线设计，最终设计的蜗壳产品相比一般的蜗壳风量提升16.8％，静压提升22.3％，风机效率提升3％，从而可以提高大巴空调能效比和整车的舒适性要求，提升整车的续航能力。
除发明的优选方案外，也可选取螺旋线部分S1切角β＝83.68°，蜗舌偏角α选取α＝27.52°、蜗壳出口开度A选取A＝0.4D＝58.13；扩压角选取θ＝13°，选取扩压比C/A＝1.5进行蜗壳型线设计，所设计的蜗壳也可以获得更高的静压，具体的可以根据实际要求，如大风量，高静压、高效率，低噪声等进行参数的选择。
为了充分验证本发明技术方案所来带的技术效果，本实施还提供了本实施中的蜗壳设计方案与现有技术的蜗壳的静压效率实验数据对比，具体件表1和表2
表1本实施例蜗壳与现有技术中蜗壳的结构参数对比
表2本实施例中蜗壳与现有技术中蜗壳的风量静压效率实验数据对比
本实施中的蜗壳产品相比现有技术中的蜗壳，其风量提升16.8％，静压提升22.3％，风机效率提升3％，从而可以提高大巴空调能效比和整车的舒适性要求，提升整车的续航能力。
考虑在实际过程中风机的线缆往往用线扎固定在金属板侧边，在产品实际运行过程中，由于路面振动，容易将线缆割破，导致风机漏或者失效，为了解决此问题，如图4所示，优选的,蜗壳外侧直线扩压部分S4设有过线卡扣1，过线卡扣1包括与蜗壳连接的底座和侧板，底座连接在蜗壳上，且与侧板形成向上的开口，其中底座的宽度为L1,d≤L1≤2d，开口的宽度为L2,0.3d≤L2≤0.9d,其中，d为过线卡扣1过的线缆的直径。过线卡扣1使线缆固定于蜗壳过线卡扣1中，有效保护线缆，防止割线，同时为了防止线缆松脱，割线，对这些参数进行了合理的设计。进一步优选的，本实施中底座的宽度L1＝1.5d，开口宽度0.3d≤L2≤0.9d,进一步优选的，开口宽度L2＝0.5d，最终在产品振动实验中，线缆固定牢固可靠，无破损，顺利通过实验。
综上，本发明提供一种离心风机蜗壳，蜗壳的型线由螺旋线部分、蜗舌部分、蜗壳内侧直线扩压部分以及蜗壳外侧直线扩压部分围成,其中，螺旋线部分是一条等角螺旋线，其切线角处处相等且螺旋线部分上任一点M(ρ,t)极坐标方程为：ρ(t)＝0.5De0.001765t,其中ρ为螺旋半径，D为风叶直径、e为自然数底数，t为螺旋角，且有60°≤t≤400°。使其更好的收集气流引导气流扩张，减小压力损失，提高风机的静压，提高风叶的流动效率，相比传统的蜗壳风量提升16.8％，静压提升22.3％，风机效率提升3％，从而可以提高大巴空调能效比和整车的舒适性要求，提升整车的续航能力。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
