CN107269591A - 特别是用于厨房的烟和蒸汽抽吸系统的改进的风扇和结合有该风扇的抽吸系统 - Google Patents

特别是用于厨房的烟和蒸汽抽吸系统的改进的风扇和结合有该风扇的抽吸系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于烟和/或蒸汽抽吸系统的风扇(1)，所述风扇包括位于扩散器或蜗壳(2)内的叶轮(3)，所述叶轮(3)由电动机(24)驱动，所述叶轮(3)包括具有平滑部分(21)的体部(20)，从该平滑部分延伸有多个径向布置的叶片(33)；这些叶片(33)彼此间隔开根据周期性函数变化的距离。另外，所述扩散器(2)具有空气输送或排放通道(5)，所述通道具有从入口到其出口(6)增大的横截面。

Description

特别是用于厨房的烟和蒸汽抽吸系统的改进的风扇和结合有 该风扇的抽吸系统
技术领域
本发明涉及一种用于根据主权利要求的前序部分所述的烟和蒸汽抽吸系统的风扇。本发明的另一主题是设置有该风扇的抽吸系统。
背景技术
特别地参考用于抽吸在食物制备期间在炉面上产生的烟和蒸汽的系统(该系统在以下也表示为抽油烟机)，这些系统包括下文中可与橱柜组合或者可被插入到该橱柜的结构，或者所述结构可以形成为厨房家具自身的一部分或者可以为独立结构。
该抽油烟烟机包括从炉面抽吸烟和蒸汽并且将其引导至排放通道的风扇，所述排放通道通向所述炉面所处的环境或所述环境的外部；在后一情况中，排放通道与将所述烟和蒸汽传送到所述环境外部的管道相关联。
用于抽油烟机的普通风扇包括容纳有叶轮的扩散器(或蜗壳)，所述叶轮由与电动机相关联并且位于扩散器中的开口内的带翅片的体部(或具有多个叶片的体部)限定，所述烟或蒸汽被抽吸通过扩散器中的所述开口。靠近所述开口，在所述抽油烟机结构中设置有至少一个除油脂的过滤器，在所述烟或蒸汽回到炉面所处的环境中的情况下，设置至少一个另外的过滤器，该过滤器可以位于扩散器的另一合适位置。
所述叶轮具有用于该烟和蒸汽的入口截面，所述入口截面可以更大或更小程度地靠近该过滤器。尽管能适当且充分地实现风扇在市场上可获得的抽油烟机中的功能，已知的风扇仍然有各种限制和问题。
一个特别可察觉到的问题是具有能够从炉面迅速抽吸烟的较高体积输出，具有较高风扇效率和因此较低的能量效率等级。
由用于抽油烟机单元的能量效率的“能量标签”所引入的新指南(EU Regulation65/2014和Ecodesign Regulation 66/2014)已经使得公司致力于增加已有风扇系统的效率。与技术知识一致的，过去通过优化电动机来大致实现在性能方面的改进。
由于抽油烟机单元的整体效率被如下限定：
其中：
ηg:整体效率
流体动力学效率
ηm:电动机效率,
考虑到当前电动机具有非常高的效率值，对于在整体效率中的任何可能改进的余量相对较小。
为此，公司当前投资于优化抽油烟机单元的流体动力学效率在新模具的制作阶段，扩散器和叶轮的流体动力学优化首先增加了较大的投资成本，但是由于模具(即使是一个极其复杂的几何形状)的成本不论形状的任何优化而大致相同这一点，这些投资成本较大程度地被收回。相反，在电动机性能方面的改进在大多数情况中与每个独立构件的固定成本的增加相关。
基于以上所述，流体动力学优化的目的如下：
i)对于相同电动机，实现到下一较高效率等级的提升；和
ii)对于相同能量效率等级，使用通常具有较低成本的不那么强劲的电动机。
对于待被改进的流体动力学效率，需要在风扇和其构件例如叶轮和扩散器上采取措施。然而这通常涉及非常复杂的模具(具有数量很多的切口)的构造以制造高效率风扇的构件。因此，该模具的成本也非常高，并且这会影响成品。
增加流体动力学性能的效率的另一方法还在于制造具有特定形状的叶轮，这常常增加了在扩散器内的呈湍动涡流形式的能量耗散现象，这实际降低了在体积输出、静态压力和电能消耗方面的性能。
当寻求优化用于制造抽油烟机的风扇的工艺时所遇到的另一问题与风扇自身结构的力学性相关。风扇经常具有不利地影响抽油烟机的任何总体效率的几何形状，该不利影响例如是由于位于抽油烟机的入口处的除油脂过滤器和风扇的抽吸横截面(或者与叶轮对应的风扇的孔口)之间的过小距离。
除了这点，抽油烟机和/或风扇的结构可能不利地影响叶轮的电动机的冷却(且因此不利地影响其效率)，或者由于在(与扩散器相关联的)叶轮的入口横截面中存在抽吸栅格和/或其它细节(例如电动机支承件、线缆管道等)而导致增加水头损失(head loss)。
已知风扇因此具有与它们构件的复杂装配(由于存在必须附接到扩散器自身的各种独立构件，例如电动机、叶轮、扩散器支承壳体)和大尺寸相关的其它缺点，因此使得其中插入有风扇的抽油烟机具有不可忽视的尺寸。
另外，同样关于已知风扇的流体动力学效率，这些风扇包括具有两个平行盘的通常构型的叶轮，相对于这些盘的半径倾斜地布置的叶片位于所述两个平行盘之间。电动机放置在两个平行盘之间。可以通过复杂且相对较长的制造和装配装置(因此具有不容忽视的成本)实现的该叶轮构造导致在扩散器中具有至少一个内冠部(该内冠部将气流从扩散器引导到出口)，其不利地影响流出空气流的能量并且增加了在叶轮的叶片和该冠部之间产生的湍动涡流形式的能量耗散现象。这降低了风扇在体积输出和静压力方面的性能。
由于上述原因，风扇的噪声水平也有提高。该噪声也归因于叶片在叶轮中的分布，并且特别是叶片在所述两个盘之间的分布：通常具有等距叶片的该分布使得抽油烟机系统在使用时音调频率或者人耳可容易听到的噪声增加，噪声是令人讨厌的并且会打扰到位于该系统附近的每个人。
文献US 2011/052385、US 1893184和US 2015/260201各自都描述了一种风扇，所述风扇包括位于容器主体或扩散器内的由其自己的致动器驱动的叶轮；所述叶轮具有径向地布置并且以非均匀的方式间隔开的叶片。这使得可以减少风扇在使用时的噪声。
上述内容也描述或说明一种扩散器，所述扩散器在相对于叶轮的旋转轴线成直角地将其截断的平面中具有增大的直径。但是，在包括该轴线的平面中的横截面沿扩散器整个长度、且至少从入口到扩散器的输送通道再到出口具有相同的尺寸。这增大了水头损失的可能性，水头损失影响流体动力学效率并且因而整体上影响风扇。
发明内容
至少文献US2011/052385和US 1893184构成了本发明的主权利要求的前述部分。
本发明的目的是提供一种用于烟和蒸汽抽吸系统的风扇，该风扇相比于类似的已知风扇被改进。
特别地，本发明的目的是提供一种所述类型的风扇，所述风扇使得能够增加抽吸系统的流体动力学效率和因此的它的总体性能，并且因此使得可以针对相同的电动机性能获得风扇的更高能量等级。
本发明的另一目的是提供一种风扇，所述风扇具有比已知风扇较少数量的构件并且因此与已知风扇相比更易于构建和组装，并且与已知方案相比具有更低的成本。
本发明的再一个目的是提供一种风扇，在所述风扇中，内部空气流被优化，使得减少操作期间的水头损失和噪声。
本发明的再一个目的是提供一种抽吸系统，所述抽吸系统具有非常安静的改进的风扇。
对本领域技术人员而言将变得显而易见的这些目的和其它目的将通过根据权利要求1所述的风扇和根据相应的独立权利要求所述的抽吸系统实现。
附图说明
为了更好地理解本发明，仅仅通过示例而非限制性地给出以下附图，图中：
图1示出了为了更清楚而省略了一些部件的根据本发明的风扇的侧向透视分解图；
图2示出了已组装的风扇沿图1中的线2-2的截面；
图3示出了图1中的风扇的叶轮的一侧的放大透视图；
图4示出了图3中的叶轮的另一侧的放大透视图；
图5示出了图1中的风扇的另一侧的透视图。
具体实施方式
参照所述附图，根据本发明的风扇总体以1标示。该风扇包括扩散器2和叶轮3；特别地，扩散器具有容纳叶轮3的第一部分4(特别地见图5)和第二部分5(输送通道)，所述第二部分5在自由端或出口6处开口。第一部分4具有开口8，在所述开口8处叶轮3位于扩散器2中，所述开口8限定用于空气的抽吸开口，所述空气包含来自形成烟和/或蒸汽的区域的所述烟和/或蒸汽。
在本发明的一个实施例中，风扇1被插入到厨房抽油烟机中并且烟和/或蒸汽从炉面产生，食物在所述炉面处制备。该抽油烟机可以为这样的类型，其在外部与位于该炉面上方的橱柜相关联、插入到所述橱柜内，其中炉面的一部分或者独立地与该橱柜附接；另外，抽油烟机可以为距离炉面一定距离处设置的独立元件。
扩散器的第二部分或输送通道5可以附接到将烟和/或蒸汽运送到产生烟的环境(例如厨房)的外部的通道或管道，或者通道5可以通向该环境内，在后一情况中，所述烟和/或蒸汽在它们已被适当地过滤后返回。
优选地，设置有与抽油烟机的结构相关联的除油脂过滤器(其未在附图中示出)，在风扇的开口8处风扇被附接到所述除油脂过滤器。
在抽吸开口8和过滤器11之间具有合适的距离(例如10-50mm)以允许空气流朝向抽吸截面传送。
关于扩散器2自身的端部部分，扩散器2的第一部分4是中空的，该第一部分4具有封闭所述扩散器的壁13并且容纳叶轮3。该叶轮3具有体部20，该体部20具有界定中央中空腔室22的第一环形平滑部分21A、与所述第一环形平滑部分共平面并且与其同心(且位于第一部分21A的内部)的第二环形部分21B和封闭腔室22的第三平滑部分23，该第三平滑部分23位于远离第一部分21A和第二部分21B所处的平面Z的平面P中。
因此在第一环形部分21A和第二环形部分21B之间设有贯穿的环形中空部分28，其功能将在下文中描述。
电动机24位于叶轮3的腔室22内并且位于扩散器2的第一部分4内。电动机24通过螺钉26附接到封闭壁13和扩散器2。
电动机24具有输出轴31，该输出轴以任何已知的方式与叶轮3形成为一体件。特别地，用于将该输出轴31附接到叶轮3的座部27设置在叶轮3的第三平滑部分23。
叶轮具有多个径向布置的叶片33，所述叶片33与叶轮体部20的第一部分21A和第二部分21B形成一体件。这些叶片布置成彼此相距不同的距离，特别地该距离根据周期性函数而变化，所述周期性函数例如为正弦函数或类似的函数。
用语“根据周期性函数而变化”表示每一对叶片沿叶轮3的边缘的角向距离从一个叶片33到下一个叶片以及该下一个叶片到再下一个叶片的距离根据非线性数学函数而变化(即例如在距离恒定或根据Y＝ax型的线性函数增加时发生的情况)，而是沿着所述叶轮的内周界根据可变数学函数(定律)(例如y＝A sin(m.x)，其中，m是在所述周界内的周期性，其中，m≥1)变化。换言之，从初始叶片33出发，沿整个叶轮移动，回到该初始叶片并且重复该运动若干次，描述叶片之间距离的变化的函数将是周期性函数(例如正弦函数)。
由于上述特征，当叶轮旋转时会产生噪声，噪声的强度由以下公式限定：
BPF＝nt/60，
其中
BPF＝叶片通过频率，或由旋转叶片的运动所产生的噪声的频率(单位Hz),
n＝旋转速度(转/分)，
t＝叶片数量。
(由上述叶轮的旋转)所产生的噪声与由具有相等间距的叶片的叶轮的旋转所产生的噪声相比小很多，因为对于相同数量的叶片而言，所产生噪声的频率被转移到人耳较不敏感的可听频谱部分。
如上所述的，叶轮3具有第一环形平滑部分21A和第二环形平滑部分21B。呈略拱形形状的叶片以拱形的形式位于第一部分21A和第二部分21B之间并且与它们形成为一体件。
所述叶片33也可以与封闭叶轮的腔室22(其因此具有大致凹陷的形状)的第三部分23成一体件，并且侧向地伸出到所述第三部分23，使得第三部分附接至第一部分21A和第二部分21B。
通过这种方式，第三部分23在距离该第一部分21一定距离处由叶片33(与部分21形成一体件)“支承”。
叶轮3位于扩散器的第一部分4中并且大体地在前述第一部分4内旋转，所述第一部分4相对于周向部分40凹入，所述周向部分40具有部位41，该第一部分4在部位41处被附接到抽油烟机的结构(未示出)。
周向部分40具有内边缘44，所述内边缘44成形成使得其能适配在容纳它的叶轮3的环形凹部28内(见图2)。空气可以通过该凹部。这使得可以限制在扩散器中的循环空气流，从而在风扇1的静态部分(扩散器4)和旋转部分(叶轮3)之间产生一种密封。
在扩散器2的第一部分4的一侧，设有该扩散器的第三部分43，该第三部分也界定输送通道5的出口6。
图1也示出了通常用于风扇1的电连接的其它已知构件(总体由100标示)。这些构件因此将不再进一步描述。
由于与叶轮3的体部20的第一环形部分21A和第二环形部分21B形成一体件的叶片的布置——该布置使得模制较为简单，如此获得的风扇相对简单地被构造。除此之外，该叶片的特定布置不仅使得可以以最优的方式将空气引向通道5，还使得可以旋转时没有噪声产生或者在任何情况有很小的噪声产生。
由于蜗壳或扩散器从入口到通道5再到其端部或出口6具有渐增的横截面，因而具有最优的压力恢复，使水头损失最小化，并且引起风扇在输出、压力和流体动力学效率方面的性能中产生显著的改进。该渐增的横截面可以在包括电动机24或其输出轴31的旋转轴线的多个平面中看到；如上所述的横截面的一个示例是图2，其中，前述平面的一个平面是该附图的平面。从图2中所示出的内容中将会注意到的是，蜗壳的横截面K1小于该蜗壳的横截面K2。
最后，可以获得高度小于150mm的扩散器(该高度通过平行于电动机的输出轴31的轴线测得)，使得可以将抽油烟机的高度减小至110mm，因此节省了用于制造抽油烟机的金属材料，并且使得可以构造紧凑的并且同时具有较高效率的抽吸系统。
已经描述本发明的优选实施例，该优选实施例仅仅被视为本发明的示例并且其特征由以下权利要求限定。

Claims (8)

1.一种用于烟和/或蒸汽抽吸系统的风扇(1)，所述风扇包括位于扩散器(2)或蜗壳内的叶轮(3)，所述叶轮(3)由电动机(24)驱动，所述电动机具有与所述叶轮(3)成一体件的输出轴(31)，所述输出轴具有其自身的旋转轴线(N)，该叶轮(3)包括具有平滑部分(21)的体部(20)，从该平滑部分延伸有多个径向布置的叶片(33)，所述叶片(33)彼此间隔开可变距离，所述可变距离根据周期性函数而变化，其特征在于，
所述扩散器(2)具有空气输送或出口通道(5)，所述通道具有从入口到其出口(6)增大的横向截面，所述横向截面在包含电动机(24)的输出轴(31)的所述旋转轴线(N)的多个平面中被确定，所述通道起始于所述扩散器的容纳所述叶轮(3)的第一部分(4)。
2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述扩散器(2)的所述第一部分(4)容纳所述叶轮(3)并且支承所述电动机(24)，所述第一部分(4)包括距离叶轮(3)的叶片(33)很短距离的边缘(44)。
3.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述第一部分的所述边缘(44)位于设置在所述叶轮(3)中的凹部(28)内，该凹部由所述叶轮的所述体部(20)的支承所述叶轮的叶片(33)的两个同心的且间隔开的环形部分(21A，21B)限定。
4.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述第一部分(4)与所述烟和/或蒸汽抽吸系统的结构相关联，所述烟和/或蒸汽抽吸系统例如为用于厨房的炉面的抽油烟机。
5.根据权利要求3所述的风扇，其特征在于，所述叶轮(3)的体部(20)的第一环形部分(21A)和第二环形部分(21B)界定所述体部的能够容纳所述电动机(24)的中央腔室(22)，所述叶片(33)也和封闭所述中央腔室(22)的第三部分(23)连接，所述第三部分位于距离所述叶轮(3)的所述体部(20)的所述第一环形部分(21A)和所述第二环形部分(21B)所处的平面(Z)一定距离处的平面(P)中，所述叶片(33)支承该第三部分(23)。
6.根据权利要求3所述的风扇，其特征在于，在叶轮(3)的所述体部的所述第一环形部分(21A)和所述第二环形部分(21B)之间存在的中空空间(28)为开放的中空空间，所述叶轮(3)的叶片(33)位于该中空空间中。
7.一种用于烟和/或蒸汽的抽吸系统，所述烟和/或蒸汽例如为在食物制备期间在炉面上产生的烟和/或蒸汽，所述抽吸系统设置有根据权利要求1所述的风扇。
8.根据权利要求7所述的抽吸系统，其特征在于，所述风扇包括具有中空的第一部分(4)的扩散器(2)，所述中空的第一部分容纳有驱动叶轮(3)的电动机(24)，所述叶轮包括以根据周期性函数变化的可变的相互距离布置的叶片。
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