本發(fā)明涉及一種用于冰箱壓縮機(jī)冷卻風(fēng)扇的導(dǎo)風(fēng)罩，尤其涉及一種適宜用于安靜環(huán)境下氣流噪聲干擾小、尺寸受到限制且風(fēng)量要求較大的場合的冰箱壓縮機(jī)冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩。

背景技術(shù)：

目前，冰箱壓縮機(jī)冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的設(shè)計(jì)，主要是從風(fēng)向、風(fēng)量、成本、安裝等方面的需求來設(shè)計(jì)。

一般來說，現(xiàn)有冰箱壓縮機(jī)冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩與風(fēng)扇電機(jī)支架直接設(shè)計(jì)在一塊，電機(jī)直接固定在支架上，這種設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、成本低廉等特點(diǎn)，但往往因?yàn)轱L(fēng)量的需求，會(huì)要求電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)速高則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇葉片噪聲增大；而電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)增加，也會(huì)導(dǎo)致噪聲的增大。

在一些特殊場合，比如說壓縮機(jī)等處的冷卻風(fēng)扇的導(dǎo)風(fēng)罩。這種導(dǎo)風(fēng)罩既要滿足壓縮機(jī)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)的要求，又要滿足風(fēng)量的需求。往往為了風(fēng)量的增加不得不提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以至于噪聲難以控制。加之為了安裝或強(qiáng)度的需要，需設(shè)計(jì)一些連接件和加強(qiáng)筋，其容易導(dǎo)致局部湍流強(qiáng)度增加，也會(huì)產(chǎn)生附加噪聲。

而家用冰箱越來越普及，其具有24小時(shí)連續(xù)通電使用的特點(diǎn)，其噪聲水平直接影響環(huán)境舒適性，因此，在冰箱制造業(yè)中，冰箱的噪聲水平越來越受到用戶和制造商的重視。尤其夜晚休息期間，噪聲使人極易產(chǎn)生抱怨，甚至投訴，影響產(chǎn)品的銷售和市場占有率。

因此設(shè)計(jì)一種低噪聲冷卻風(fēng)扇成為一個(gè)亟待解決的問題，而導(dǎo)風(fēng)罩的設(shè)計(jì)則是其重要方面?，F(xiàn)有導(dǎo)流罩基本上都是從引導(dǎo)氣流流向，解決散熱需求入手，而幾乎沒有考慮導(dǎo)流罩的結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲以及由氣流引起的氣動(dòng)噪聲問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于現(xiàn)有冰箱壓縮機(jī)室結(jié)構(gòu)，滿足壓縮機(jī)散熱需求，同時(shí)能減小氣流噪聲的冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩。

申請人進(jìn)行了噪聲cae（computeraidedengineering，計(jì)算機(jī)輔助工程）分析，對(duì)現(xiàn)有冰箱機(jī)械室流場進(jìn)行分析，目的是找出湍流區(qū)域，并根據(jù)分析結(jié)果，改進(jìn)結(jié)構(gòu)模型，對(duì)降噪提供指導(dǎo)。

首先需要建立幾何模型，包括：機(jī)械室模型，壓縮機(jī)模型，蛇形管模型，墊片模型、風(fēng)扇模5。并建立直角坐標(biāo)系，以風(fēng)扇葉片圓柱形基座上表面的圓心為原點(diǎn)，風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)中心下游方向?yàn)閦+軸，機(jī)械室向外方向?yàn)閤+軸，垂直向上方向?yàn)閥+軸。

然后計(jì)算模型，為了方便網(wǎng)格劃分和計(jì)算邊界條件設(shè)置，將計(jì)算域的幾何模型劃分為兩個(gè)區(qū)域：旋轉(zhuǎn)流體區(qū)和通流區(qū)。流場內(nèi)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，均采用四面體網(wǎng)格劃分。因旋轉(zhuǎn)流體區(qū)為研究重點(diǎn)，故區(qū)域的網(wǎng)格密度較高，單元尺寸相對(duì)較小，整體單元尺寸為1mm。四面體網(wǎng)格劃分采用標(biāo)準(zhǔn)控制方式，單元網(wǎng)格共1553067個(gè)。

計(jì)算模型的邊界條件設(shè)置為：進(jìn)口平面設(shè)為壓力入邊界，出口平面設(shè)為壓力出口邊界，其它壁面均設(shè)為固定壁面邊界。計(jì)算采用多重參考系(mrf)耦合動(dòng)靜部件的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算域的穩(wěn)態(tài)流場分析，即風(fēng)扇及旋轉(zhuǎn)流體區(qū)域采用固結(jié)其上的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，而其他區(qū)域采用絕對(duì)靜止坐標(biāo)系，分別進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算。旋轉(zhuǎn)流體區(qū)轉(zhuǎn)速為1600rpm/min。計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，simple算法。動(dòng)量、湍動(dòng)能及湍流耗散率采用二階迎風(fēng)格式。

分析結(jié)果如下：在冰箱機(jī)械室內(nèi)，風(fēng)扇流體旋轉(zhuǎn)區(qū)的氣流流動(dòng)速度較高，和實(shí)際情況一致，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了氣流的運(yùn)動(dòng)。在風(fēng)扇葉片迎風(fēng)面中部及中部葉輪外緣處的氣流速度幅值較大。風(fēng)扇下游區(qū)域，氣流流速較高的地方主要集中葉片輪緣與風(fēng)扇導(dǎo)流罩外沿附近，葉輪中間下游區(qū)域，流速很低，而葉輪區(qū)下游，氣流有一定的流速。蛇形管對(duì)氣流的影響不是很大，風(fēng)扇葉輪固定基座對(duì)氣流也有一定的影響。由于現(xiàn)有導(dǎo)風(fēng)罩出口內(nèi)緣的凸臺(tái)的存在，導(dǎo)致了葉輪外緣處氣流溢出受到阻礙。導(dǎo)流罩內(nèi)表面出風(fēng)口的凸臺(tái)的存在使得風(fēng)扇下游區(qū)域的湍流強(qiáng)度分布不均。在風(fēng)扇上游區(qū)內(nèi)速度較高的渦流存在，容易導(dǎo)致電機(jī)的能耗增加及渦流噪聲的產(chǎn)生，同時(shí)風(fēng)扇下游的流速分布不合理，出風(fēng)量受到影響。

基于以上分析結(jié)果，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決散熱及氣流噪聲的技術(shù)問題的：一種低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩，包括導(dǎo)風(fēng)罩、電機(jī)固定部，以及支腳，所述導(dǎo)風(fēng)罩為上下開口的圓筒型，電機(jī)固定部呈上開口的框型，電機(jī)固定部的四個(gè)外端面分別固定一l型支腳，l型支腳一端固定在電機(jī)固定部的外端面，另一端向下垂直彎折，四個(gè)l型支腳的下端面平齊，其中兩個(gè)相對(duì)的l型支腳的拐角處與導(dǎo)風(fēng)罩的下端之間由彎折連接部連接，其中兩個(gè)相對(duì)的l型支腳的水平段的厚度大于另兩個(gè)l型支腳的水平段的厚度，較厚水平段的兩個(gè)l型支腳的拐角處與導(dǎo)風(fēng)罩的下端之間由彎折連接部連接。使用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，可有效降低振動(dòng)噪聲的輻射效率，在一些振動(dòng)難以避免的情況下，降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)的輻射噪聲，電機(jī)的邊緣與導(dǎo)風(fēng)罩之間安裝有減振膠墊。在電機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，風(fēng)扇振動(dòng)不可避免，即便是導(dǎo)風(fēng)罩的固有頻率已避開風(fēng)扇通過頻率，這時(shí)，在風(fēng)扇電機(jī)和電機(jī)固定部即導(dǎo)風(fēng)罩之間增加減振膠墊來降低風(fēng)扇及其電機(jī)振動(dòng)向?qū)Я髡终駝?dòng)的傳遞。

作為本發(fā)明優(yōu)化的方案，低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的振動(dòng)固有頻率避開冷卻風(fēng)扇的葉片的通過頻率。葉片的通過頻率由風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速、葉片數(shù)目決定，如果導(dǎo)風(fēng)罩的固有頻率與葉片通過頻率相同，即會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要通過cae模態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析設(shè)計(jì)導(dǎo)風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，避開通過頻率，以避免結(jié)構(gòu)共振。

作為本發(fā)明優(yōu)化的方案，電機(jī)固定部呈方框型，且電機(jī)固定部的兩個(gè)相鄰拐角具有斜倒角。

作為本發(fā)明優(yōu)化的方案，四個(gè)l型支腳的拐角處在一個(gè)圓周上。更優(yōu)化的，導(dǎo)風(fēng)罩的直徑小于四個(gè)l型支腳的拐角處所在圓周的直徑。

作為本發(fā)明優(yōu)化的方案，導(dǎo)風(fēng)罩、電機(jī)固定部、支腳，以及彎折連接部之間是一體成型的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：適用于現(xiàn)有冰箱壓縮機(jī)室結(jié)構(gòu)，滿足壓縮機(jī)散熱需求的前提下，能有效降低風(fēng)扇流場區(qū)域的湍流強(qiáng)度以及風(fēng)扇及其支撐結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從整體上降低了風(fēng)扇流場湍流引起的氣動(dòng)噪聲和導(dǎo)流罩及其連接件的結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明一種低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的俯視圖。

圖3是本發(fā)明一種低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的側(cè)視圖。

圖4是本發(fā)明一種低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的另一個(gè)角度的側(cè)視圖。

圖5是對(duì)冰箱機(jī)械室內(nèi)各組件的簡化幾何模型分解圖。

圖6是對(duì)冰箱機(jī)械室內(nèi)各組件的簡化幾何模型組合圖。

具體實(shí)施方式

請參閱圖2所示，是本發(fā)明一種低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的立體結(jié)構(gòu)圖，該低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩包括導(dǎo)風(fēng)罩10、電機(jī)固定部20，以及支腳30。

導(dǎo)風(fēng)罩10為上下開口的圓筒型，導(dǎo)風(fēng)罩10須有一定厚度和寬度，具體的厚度和寬度需根據(jù)冷卻風(fēng)扇的選擇以及壓縮機(jī)室的尺寸結(jié)構(gòu)來確定，并通過cae分析，保證低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)流罩的振動(dòng)固有頻率避開冷卻風(fēng)扇的葉片的通過頻率，在保證導(dǎo)流的前提下，降低導(dǎo)流罩體振動(dòng)輻射噪聲以及由導(dǎo)流罩形成的流道內(nèi)的湍流強(qiáng)度。

電機(jī)固定部20呈上開口的方框型，且方框型電機(jī)固定部20的兩個(gè)相鄰拐角具有斜倒角。電機(jī)即安裝在該電機(jī)固定部20內(nèi)。

電機(jī)固定部20的四個(gè)外端面分別固定一l型支腳30。所述l型支腳30共四個(gè)，l型支腳30一端固定在電機(jī)固定部20的外端面，另一端向下垂直彎折，四個(gè)l型支腳30的拐角處在一個(gè)圓周上，且導(dǎo)風(fēng)罩10的直徑小于該圓的直徑。四個(gè)l型支腳30的下端面平齊。其中兩個(gè)l型支腳30的水平段的厚度大于另兩個(gè)l型支腳30的水平段的厚度，較厚水平段的兩個(gè)l型支腳30的拐角處與導(dǎo)風(fēng)罩10的下端之間由彎折連接部13連接。導(dǎo)風(fēng)罩10通過四個(gè)l型支腳30固定于冰箱機(jī)械室的相關(guān)部件上。

優(yōu)化的，電機(jī)的邊緣與導(dǎo)風(fēng)罩10安裝有減振膠墊，以降低電機(jī)振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

上述各零部件之間可以是焊接結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，上述各零部件之間是一體成型的結(jié)構(gòu)。

本申請人對(duì)使用本發(fā)明低噪聲冷卻風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)罩的冰箱機(jī)械室流場進(jìn)行了分析，分析過程如下。

首先建立幾何模型，如圖5所示，為機(jī)械室內(nèi)各組件的簡化幾何模型，包括：機(jī)械室模型1，壓縮機(jī)模型2，蛇形管模型3，墊片模型4、導(dǎo)流罩模型5。

然后計(jì)算模型，為了方便網(wǎng)格劃分和計(jì)算邊界條件設(shè)置，將計(jì)算域的幾何模型劃分為兩個(gè)區(qū)域：旋轉(zhuǎn)流體區(qū)和通流區(qū)。流場內(nèi)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，均采用四面體網(wǎng)格劃分。

因旋轉(zhuǎn)流體區(qū)為研究重點(diǎn)，故區(qū)域的網(wǎng)格密度較高，單元尺寸相對(duì)較小，整體單元尺寸為1mm。四面體網(wǎng)格劃分采用標(biāo)準(zhǔn)控制方式，單元網(wǎng)格共1553067個(gè)。

計(jì)算模型的邊界條件設(shè)置為：進(jìn)口平面設(shè)為壓力入邊界，出口平面設(shè)為壓力出口邊界，其它壁面均設(shè)為固定壁面邊界。計(jì)算采用多重參考系(mrf)耦合動(dòng)靜部件的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算域的穩(wěn)態(tài)流場分析，即風(fēng)扇及旋轉(zhuǎn)流體區(qū)域采用固結(jié)其上的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，而其他區(qū)域采用絕對(duì)靜止坐標(biāo)系，分別進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算。旋轉(zhuǎn)流體區(qū)轉(zhuǎn)速為1600rpm/min。計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，simple算法。動(dòng)量、湍動(dòng)能及湍流耗散率采用二階迎風(fēng)格式。

分析結(jié)果如下：為降低湍流強(qiáng)度，將現(xiàn)有風(fēng)扇導(dǎo)流罩內(nèi)表面出風(fēng)口的凸臺(tái)去除，為保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，可以將凸臺(tái)設(shè)計(jì)在外表面。為驗(yàn)證改善后的情況，對(duì)此進(jìn)行了分析。分析結(jié)果顯示，將風(fēng)扇導(dǎo)流罩內(nèi)邊緣的凸臺(tái)去除后，風(fēng)扇上游區(qū)的速度降低。導(dǎo)流罩出口處流速分布合理，出流速度得到加強(qiáng)。壓縮機(jī)附近區(qū)域氣流速度增強(qiáng)，散熱的效果得以改善。將風(fēng)扇導(dǎo)流罩內(nèi)邊緣的凸臺(tái)去除后，風(fēng)扇上游區(qū)的湍流強(qiáng)度分布比較均勻，風(fēng)扇的葉片輪緣處湍流強(qiáng)度最高。風(fēng)扇下游的湍流強(qiáng)度也得到改善，分布更加均勻。改善后，速度較高的渦流區(qū)得以消除。由于壓縮機(jī)的存在，在風(fēng)扇和壓縮機(jī)之間存在著回旋速度為0.5-1m/s的渦流區(qū)。具體影響應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)測試判斷分析。

本申請中沒有詳細(xì)說明的技術(shù)特征為現(xiàn)有技術(shù)。上述實(shí)施例僅例示性說明本申請的原理及其功效，而非用于限制本申請。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本申請的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本申請所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本申請的權(quán)利要求所涵蓋。