CN113490818B - 通风设备用的格栅 - Google Patents

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Abstract

本专利申请涉及通风设备用的格栅，其配置在通风设备(AP)的吹风元件(V)的下游，包括配置在定子部分(E)上游的网格部分(G)。

Description

通风设备用的格栅
技术领域
本发明专利属于用于空气冷却和通风的设备和装置领域，更具体地，属于空调设备和风扇领域。
简介
本发明涉及一种应用于具有通风元件的设备中的具有内置定子的空气吹气格栅，其中所述格栅执行这种性质的格栅固有的保护和支撑功能，以及恢复通过格栅的空气的部分动态压力的功能，所述空气来自格栅所要用于的设备的空气吹入器。
根据本发明的格栅对于装备的空气吹入器的相同角速度可以显著增加相应的装备的气流，与现有技术中已知的同类装备相比，这种流动增加达到了接近30％。
背景技术
上述性质的通风设备用的网格或格栅的各种构造在现有技术中是已知的。
一个示例是专利文献US 4858683公开的解决方案，所述专利文献涉及空调冷凝器单元用的盖，所述盖由单个一体的材料片材形成。所述盖包括周边部分、中央部分和位于周边部分和中央部分之间的未分开的环形部分。周边部分、中央部分和环形部分通常是共面的。第一组翅片(fin)将中央部分和环形部分互连。第二组翅片连接环形部分和周边部分。翅片相对于盖平面的倾斜角沿着翅片的长度变化。
阅读专利文献US 4858683，并基于该申请的附图，可以注意到，单件式结构旨在解决一系列问题，但最终引发了其它问题。其中之一是产品维护，这是因为翅片结构提供了较大的脆弱性，所以它在诸如堆叠产品或涉及重量或施加在网格上的压力的事故的情况下无法承受较大的压力。此外，在US4858683中没有提及关于盖的清洁以及为了便于这种清洁的盖的可能的拆卸。这种装置容易积聚灰尘和各种其它类型的碎片。因此，可以理解的是，清洁过程受到翅片的阻碍，并且由于盖难以接近和拆卸而更加复杂。
最后，在阅读US 4858683时，US 4858683寻求保护其翅片的倾斜角的事实是不能令人满意的，因为一旦提到角度以及它们应该如何与可能解决现有技术问题相关联是很少和模糊的。
美国专利文献US20170343016提出了另一种相关的现有技术方案，所述专利文献公开了一种保护网格组和具有前面板的相应的外部空调单元、包括设置在出口处的轮毂以直接附接风扇电机组的风扇保护件和配置在轮毂和前面板之间的肋。此外，根据该文献的外部单元包括机柜、设置在机柜中的喇叭(bell)口、设置在喇叭口出口处的风扇罩以及附接到风扇罩的风扇电机组。
US20170343016的解决方案旨在既提供能够对风扇的气流提供较小阻力的网格，也提供能够确保刚性以稳定地支撑外部空调单元中的风扇和电机的坚固的网格结构。虽然它提到尤其是在截面具有凹面(US20170343016的图9的面S1、S2、S3)而相反的面是直的情况下，叶片倾斜角的增加和它们的截面高度的变化是能够优化通过网格的气流的特征。因此，US20170343016的格栅不具有定子功能，这是因为其叶片的空气动力学轮廓不用于重新引导气流以恢复其中包含的部分动能。
若干其它现有技术装置，诸如专利文献US 4202409、WO 201778513和JP4936251所提出的那些装置，在整个现有技术中一直表现出共同的问题。提出的许多装置和解决方案具有配置和/或成角阻止了最佳排水或气流的网格或条。此外，由于多种原因而使用妨碍清洁和维护的材料是常见的，诸如具有非常窄的开口和切口的网格，或者是还难以从它们所附接的主体上移除的网格。因此，复杂或困难的维护和清洁会变得昂贵。
因此，通风设备用的格栅存在改进空间，其消除了现有技术中指出的问题，此外，除了对其最终用户的安全性和便利性之外，还提供资源的节省。
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明专利的目的在于提供一种通风设备用的格栅，其中所述格栅具有一体式内置定子，兼具保护和支撑功能以及恢复通过格栅的空气的动态压力的功能。
附图说明
为了更好地理解和呈现本发明专利的目的，现将参照附图对其进行说明，附图中示意性地表示了所获得的功能改进，其中：
图1示出了根据本发明专利的通风设备用的格栅的局部截面侧视图，所述格栅安装在通风设备的吹气装置的下游；
图2示出了图1的细节X的放大侧视图；
图3示出了根据本发明的网格翅片的放大侧视图；
图4示出了图1的细节Y的放大侧视图；
图5示出了图1的格栅的定子的局部截面侧视图；
图6示出了图5的细节T的侧视图；
图6a示出了图5的细节T的放大侧视图，更具体地是根据本发明的定子叶片的下部的放大侧视图；
图6b示出了图5的细节T的放大侧视图，更具体地是根据本发明的定子叶片的上部的放大侧视图；
图7示出了图1的网格的上前立体图，所述网格安装在通风设备的吹气(inflation)装置的下游；
图8示出了根据本发明专利的通风设备用的格栅的俯视图，所述格栅安装在通风设备上；
图9示出了图8的细节W的放大侧视图；和
图10示出了设置有根据本发明的格栅的通风设备的立体图。
具体实施方式
根据本发明专利的通风设备用的格栅或仅格栅是单体格栅，所述格栅配置在通风设备(AP)的吹气元件(V)的下游，基本上包括网格部分(G)和定子部分(E)。
网格部分(G)由径向的和同心的翅片(A)形成，所述翅片形成同心环或径向肋，并配置在定子部分(E)的上游，即在本文中由风扇(V)表示的吹气元件(V)旁边。网格部分(G)除了构造成安全元件以防止接近设备(AP)的旋转件和/或内部件以外，还形成定子(E)的开始部分，网格部分的翅片(A)是定子(E)的叶片(P)的空气传导的初始部分，其中翅片(A)具有翼型轮廓，其目的是提高来自风扇(V)的动态气压的恢复效率，将动态气压转化为通过减小风扇出口速度(V)的周向分量而获得的静压。此外，应该注意的是，翅片(A)必须具有足够的形状以允许该件的注射及其取出，同时具有最小的成本(同心环的高度)和最小的材料损失(入口和出口形成锥形)。翅片(A)的形状可以是例如但不限于不对称棱柱形状或其它合适的轮廓，优选地具有倾斜面。
定子部分(E)由叶片(P)形成，叶片(P)从网格中央(内部)径向地延伸到网格外围(外部)，叶片的两个面或前缘具有翼型轮廓。
当离开风扇(V)时，总气流速度由限定气流的轴向分量和由风扇(V)的角运动产生的周向分量组成。通过定子(E)的叶片(P)的曲率，周向分量减小并且其动能部分地转化为静压。因此，因为格栅/定子中的静压增加并且静压只有从格栅出口才会变得再次与环境压力相等，所以风扇(V)必须克服的静压因为其出口处的压力低于环境压力(格栅外部)而降低。
因此，风扇(V)工作时的入口对出口的静压比低于其在定子(E)不存在的状态下工作时的静压比，因此，获得了空气流的显著增加。
根据本发明的格栅促进的流量增加值根据格栅/定子(E)和风扇(V)的尺寸而变化。
在分体式空调冷凝器中进行的测试中，利用现有技术已知的网格然后利用根据本发明的网格进行操作，来自格栅的出口气流的增加增加了超过15％，在设计方面较简单并且具有优化尺寸和美学特征的装备上进行的测试中，在实验室中，与传统网格相比，达到了每单位时间的空气体积增加了25％以上。
通过本发明的目的可能实现的安全性和增加的气流的组合的技术效果源自简单但高效且有效的设计，基于上述示例但是当然不限于此，如下所示并阐述。
风扇(V)的外径(Dv)与格栅喷嘴的内径(dbg)相关，使得在风扇和格栅喷嘴之间建立间隙(Fvbg)，该间隙对应于格栅喷嘴内径(dbg)与外径(Dv)之差的一半，即：
在本发明的非限制性示例中，空隙(Fvbg)的典型值在1到50毫米之间的范围内，优选为7毫米，这当然取决于所使用的装备的类型。
还在风扇(V)上，需要说明的是风扇出口边缘的轴向位置(LAvs)、定子入口边缘的轴向位置(LAee)、定子出口边缘在外半径上的轴向位置(LAese)以及定子出口边缘在内半径中的轴向位置(LAesi)使得风扇出口边缘和定子入口边缘(Fve)之间建立了一个间隙，该间隙等于定子入口边缘的轴向位置(LAee)和风扇出口边缘的轴向位置(LAvs)之间的差，表示1和30毫米之间的值，优选为15毫米，这当然取决于所使用的装备的类型。因此：
Fve＝LAee-LAvs
此外，上述测量确定了外半径中的定子深度(Pee)，该深度等于外半径中定子出口边缘的轴向位置(LAese)与定子入口边缘的轴向位置(LAee)之间的差，以及内半径中的定子深度(Pei)，该深度对应于内半径中的定子出口边缘的轴向位置(LAesi)与定子入口边缘的轴向位置(LAee)之间的差。因此：
Pee＝LAese-LAee
Pei＝LAesi-LAee
外半径中的定子深度(Pee)和内半径中的定子深度(Pei)的典型值在10到300mm之间旋转，在该示例中，外半径中的定子深度(Pee)为25mm并且内半径中的定子深度(Pei)为35mm。除了理想数值的讨论之外，重要的是需要注意，在实践中，深度(Pee、Pei)和格栅尺寸通常受到整体设计施加的尺寸限制，特别是受到工具、材料、运输、组装等所涉及的成本的限制。作为有意义的关系，已经证明，格栅的高度(或深度)尺寸等于风扇高度(轴向测量值)的1到2倍。
如上所述，运动中的气流在风扇出口边缘处以相对于流动路线中的轴向的(总)空气速度的角度(αvs)到达格栅，以相对于流动路线中的轴向的定子入口边缘的角度(Γee)到达定子(E)叶片(A)，因此风扇出口边缘中的(总)空气速度的角度(αvs)和定子入口边缘的角度(Γee)之间存在角度偏移，此处仅出于完整性目的，称为滞后值(lag)(βve)，但未在图中表示：
βve＝Γee-αvs
在所示示例中，滞后值(βve)在-15°和+15°之间变化，优选地接近于零。
定子(E)的出口边缘(Θes)相对于流动路线中的轴向的角度必须小于定子入口边缘的角度(Γee)并且接近或等于零，优选地，在本示例中，理想的定子入口边缘角度(Γee)将是10°(十度)，这近似于最大动态压力恢复。
定子(E)叶片(P)使得定子叶片的曲率半径(Re)约为10至1000毫米，在给定的示例中，优选约为60毫米，这取决于所述设备的尺寸(AP)，在这些条件下，定子叶片的数量(Ne)是格栅直径的直接函数，每个格栅的定子叶片的数量(Ne)可以从2到100个叶片(P)变化，在本情况下为30个叶片(P)。然而，理论上理想的叶片(P)数量大致是风扇叶片数(V)的1到2倍，这意味着，例如，对于具有4个叶片的风扇(V)，定子具有8个叶片(P)。尽管这是最大压力恢复的理想值，但在我们的示例情况下，强烈的尺寸、结构、安全和美学限制将该数量提高到约30，这显然会根据上述条件而变化。
在风扇气流(V)的路线中，每个叶片(P)具有定子入口边缘半径(Ree)-或兼容的翼型轮廓-以及定子出口边缘半径(Res)，其中与给定的示例兼容的数值在0.1和20mm之间的范围内，优选大约1mm。
根据本发明的叶片(P)的一个重要特征是其曲率从格栅中央到其外周边的连续变化，本文中称为定子叶片在径向方向上的膨胀系数(Zexr)，代表每个叶片每单位长度的角度单位的变化，以度/毫米表示。合适的值范围从-10°/mm到+10°/mm，优选地-0.2°/mm，也就是说外半径的理想角度为大致30°。
根据本发明的格栅的翅片(A)，配置在网格部分(G)中，除了具有防止设备(AP)的内部和/或移动件发生事故的功能之外，还作为定子(E)叶片(P)的初始空气传导部形成定子(E)的开始部分。
由网格部分(G)的翅片(A)形成的同心环具有深度(Lp)范围在2到50mm之间、优选为大致10mm的保护环，还具有深度(Lpe)的值在2mm和20mm之间、优选为3mm的保护环的入口边缘和深度(Lps)在2mm和30mm之间、优选为7mm的对于本示例来说是经典值的保护环的出口边缘。
保护环的入口边缘的深度(Lpe)和出口边缘的深度(Lps)之间的纵横比(theaspect ratio)(Zp)使得这些量之间的商为0.1至2.0，优选地从0.4至2.0，
即：
相当于两个相邻保护环的最大宽度点之间的距离的保护环之间的最小空隙(Dp)必须在2mm和50mm之间，并且在本发明的非限制性示例中，优选为大致8mm，即最小空隙(Dp)可以在风扇(V)的外径(Dv)值的0.1％和15％之间变化，优选为(Dv)的5％。
保护环入口边缘和定子入口边缘之间在气流(Ppe)路线的轴向上的相对位置大于或等于入口边缘的深度(Lpe)，这是因为由于注射限制，小于该值的话会影响形状(更大的损失)，并且该相对位置小于外半径中的定子深度(Pee)或内半径中的定子深度(Pei)，优选地等于大致入口边缘的深度(Lpe)，这意味着定子入口边缘处于保护环的入口边缘和出口边缘之间的过渡位置(保护环的最大宽度点)。
除了都在0.5mm和10mm之间、在给定示例中优选大致1mm的入口边缘半径(Rpe)和出口边缘半径(Rps)之外，形成保护环的每个翅片(A)还具有5°至120°、优选地大致35°的入口边缘锥度(Ωpe)，5°至120°、优选地大致30°的出口边缘锥度(Ωps)。
应当注意，本发明不限于所提出的概念并且扩展到包括通过格栅出口或在格栅出口处重新定位保护网格而将排放格栅集成到定子的所有设计可能性。本发明也不限于应用在分体式空调冷凝器中，而可以用于各种容量和形式的不同类型(制冷机式、自体式等)的冷凝器以及其它装备，诸如台式或壁式或吊扇、加热器、空气吹入器、室内加湿器、车辆通风系统等。
根据本发明的格栅可以用通常用于这种性质的网格和格栅的任何材料以及聚合物、金属、纤维和其它合适的材料制造，但不限于这些。
本发明克服了现有技术的另一个重要缺点，这是因为格栅可以容易地从它所附接的设备(AP)的主体上移除，用以进行清洁操作和定期维护。
另一个明显的优点是本发明的通风设备用的格栅提供了能源(诸如电力或用于驱动发电机的燃料)的节省，这是因为实际测试已经证明使用位于定子部分(E)上游的网格部分(G)的发明概念能使气流性能提高近30％。
还应注意的是，本发明的通风设备用的格栅可适用于不同类型的设备，这是因为适应不同炉(oven)尺寸所需的尺寸变化不超出本发明目的的范围。
最后，同样清楚的是，本发明表现出低的构造和维护成本，消除了诸如支撑和调节构件、锁或附加结构等附加装置的使用。
最后考虑
显然，对于本发明说明的测量值和测量值之间的关系可以根据通风设备用的格栅的尺寸而变化。
然而，详尽的实际测试表明，这些尺寸和它们的关系在由通风设备用的格栅提供的安全性和实用性方面是高效和有效的。
结论
本领域技术人员将容易理解，在不脱离上述说明中公开的概念的情况下，可以对本发明进行改变。这些修改必须被视为包括在本发明的范围内。因此，上面详述的特定实施方式仅是说明性和示例性的，并不限制本发明的范围，本发明的范围必须由所附权利要求书的全部范围观察，及其任何和所有对应物。

Claims (9)

1.一种通风设备(100)用的格栅，其配置在通风装置(AP)的吹气元件(V)的下游，所述格栅包括配置在定子部分(E)的叶片(P)上游的网格部分(G)，其中，所述网格部分(G)和所述定子部分(E)形成单个空气引导体，其特征在于，
所述网格部分(G)由形成同心环的径向的且同心的翅片(A)形成，所述翅片(A)具有翼型轮廓，并且所述网格部分(G)不与所述定子部分(E)的叶片(P)相交，
所述叶片(P)的曲率从所述网格的中央到其外周具有连续的变化，
所述定子部分(E)的叶片(P)的凸面面对所述吹气元件(V)的叶片的凹面，
所述吹气元件(V)包括风扇出口边缘的轴向位置(LAvs)，
所述定子部分(E)包括定子入口边缘的轴向位置(LAee)、定子出口边缘在外半径上的轴向位置(LAese)以及定子出口边缘在内半径中的轴向位置(LAesi)，并且在所述风扇出口边缘和所述定子入口边缘之间建立间隙(Fve)，该间隙(Fve)在1毫米和30毫米之间。
2.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，该间隙(Fve)为15毫米。
3.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述叶片(P)从所述网格的中央，即内部，径向地延伸到所述网格的外周，即外部，所述叶片的两面或前缘具有翼型轮廓。
4.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述吹气元件(V)是风扇，所述风扇与格栅喷嘴之间的间隙(Fvbg)对应于所述格栅喷嘴的内径(dbg)与所述风扇的外径(Dv)之间的差的一半。
5.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，保护环的入口边缘的深度(Lpe)和出口边缘的深度(Lps)之间的纵横比(Zp)在0.1和2.0之间。
6.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述吹气元件(V)是风扇，相邻两个保护环的最大宽度点之间的最小空隙(Dp)在所述风扇的外径(Dv)值的0.1％至15％之间变化。
7.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，除了入口边缘半径(Rpe)和出口边缘半径(Rps)之外，每个翅片(A)还具有入口边缘锥度(Ωpe)和出口边缘锥度(Ωps)。
8.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述定子部分(E)的叶片(P)包括为10毫米至1000毫米的定子叶片的曲率半径(Re)。
9.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述定子部分(E)的叶片(P)包括为60毫米的定子叶片的曲率半径(Re)。
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