EP2123917A2 - Grilles anterieure et posterieure de ventilateur - Google Patents

Grilles anterieure et posterieure de ventilateur Download PDF

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EP2123917A2
EP2123917A2 EP09356036A EP09356036A EP2123917A2 EP 2123917 A2 EP2123917 A2 EP 2123917A2 EP 09356036 A EP09356036 A EP 09356036A EP 09356036 A EP09356036 A EP 09356036A EP 2123917 A2 EP2123917 A2 EP 2123917A2
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EP
European Patent Office
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fins
anterior
grid
center
band
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EP09356036A
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EP2123917A3 (fr
EP2123917B1 (fr
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José Carlos Veneziano
Angelo Wagner Merlo
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SEB SA
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SEB SA
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Publication of EP2123917A3 publication Critical patent/EP2123917A3/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/703—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps specially for fans, e.g. fan guards

Definitions

  • the present invention refers to a technological innovation applied to the front and rear grilles of fans and appliances.
  • the innovation features separate fins and bands on both the front and back grids.
  • the fins have specially designed or modified profiles to promote the passage of air drawn by the fan and the flow generated.
  • the grids will always be an obstacle to the passage of air. The closer their mesh is, the better the protection but the less air circulation. For this reason, the grids that can be made in the most diverse materials, metallic or not, have some disadvantages such as, for example, a reduction of the air flow as well as spurious noise caused by the interaction between the moving air and grid elements.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the state of the art by reducing the noise of the fan when the propeller rotates; said invention reveals some improvements related to the fan grid.
  • One of the improvements relates to a front fan grille with a central region whose surface is convex which facilitates the passage of air moving.
  • the invention relates to anterior and rear ventilator grids complementing to ensure protection against the risk of contact with a moving propeller, the front grille having a center and a first strip of fins which extend from the center to a first ring, characterized in that the center comprises an inner surface of convex shape having ribs which extend to the inner surface of the center of the front grid in the extension of a few fins of the first band from the front grid.
  • Such ribs aligned as if it were the extension of a few fins of the grid can correctly orient the air outwardly from the central region of the front grid and reduce the loss of pressure generated in this region .
  • This configuration also reduces turbulence in this region which results in noise reduction.
  • the present invention is applicable to the grids of the fans made of plastic injected and which therefore have the typical geometric characteristics of this process, but it does not exclude other materials, including metals, developed by manufacturing processes that allow the forms mentioned.
  • the present invention introduces an innovation on the front and rear grids by providing a sufficiently fine mesh and adequate mechanical strength to guarantee protection against the risk of contact of the moving propeller with the fingers, which makes the obstruction to the passage quite dense air while allowing a high flow of moving air with a low level of noise.
  • the object of this invention is a means of solving this apparent paradox which depends on the combination of several details described later. In order to facilitate this description, we can divide the previous grid into regions (see Figures 1 and 2 ).
  • the present invention comprises an anterior grid 1, with a center 2, a first band of fins 3 which extend from the center 2 to a ring 6, a second band of fins 5 which extend from the ring 6 to a second ring 8, a third band of fins 7 which extend from the second ring 8 to a third ring 15 and a fourth band fins 9 which extend from the third ring 15 to an outer frame 10.
  • the fins 3, 5, 7, 9 indicated in the figure 1 are separated by the rings 6, 8, 15, the function of which is to increase the resistance of the front grid 1 to the penetration of the fingers, making it difficult to flex the fins 3, 5, 7, 9, in accordance with the standards relating to home appliances.
  • the central region 200 of the front grid has a concave configuration with respect to the passage of air so that it represents a barrier to the flow of air which the crossbar, retaining much of the air from the center of the front grille, since the small part of the air passing through it is subjected to turbulence and a high pressure drop.
  • the air exiting through the region near the center 2 of the front grid 1 meets on said barrier a convex surface which facilitates its passage.
  • This surface of the center 2 is further equipped with ribs 11 which extend to the inner surface of the center 2 as if it were the extension of a few fins 3 of the first band of the front grid 1 (see figures 4 and 5 , perspective image of the detail, seen from the inside of the front grid 1). These ribs 11 correctly orient the air towards the outside of the center 2 of the front grid 1.
  • ribs 11 The height of these ribs 11 is about 3 mm and their length depends on the configuration of the engine. The general idea, however, is to direct the peripheral flow of the central region towards the fins 3 of the first band. Thus, a peripheral ring 110, representing approximately one third of the diameter of the center 2, is equipped with ribs 11.
  • the ribs 11 follow the convex shape of the center 2 and however, advantageously, have a general curvature in a front view of the grid (see figure 4 ).
  • the radius R of this curvature is about 140 mm so that the ribs 11 "escape" from the center 2, their end being more or less tangent to the circular flow of air.
  • the cross-section of the front fins 12 of the fan grills is usually either rectangular A or rectangular with the rounded inner edge B or with a cross section in the form of a plane wing C whose edge Attack D (the most curved side) is directed towards the inside of the grid from which the flow of air F pushed by the propeller originates.
  • edge Attack D the most curved side
  • front fins 3, 5 of the front grid 1 are in the form of an aircraft wing cross section, however inverted, that is with a trailing edge E (the thinnest side), directed towards the inside of the front grid 1 from which the flow of the air F pushed by the propeller (see figure 8 ).
  • the figure 9 is a diagram showing the flow of air F and the pressure drop generated between the front fins 12 of the front grids, according to the state of the art. By passing through the grate, the air must flow, thus causing a loss of load. This effect is more severe on the band of fins 12 which are closest to the center of the grid.
  • the fins 3 of the first band move away from each other as they move away from the center 2 of the front grid 1.
  • This configuration favors the passage of air between the fins 3 of the first band with a minimum of expansion or compression. This is possible because the air enters through the thinnest side of the fins 3 and away from the center 2 of the front grid 1, passing between them in the direction where they are thicker and where the fins 3 of the first band are furthest apart from each other.
  • the cross section of the inverted plane wing of the fins 3 of the first strip has a length e 1 of about 10 mm, and a trailing edge E rounded with a radius S 1 of nearly 0.4 mm.
  • One of the edges of the fin 3 is flat and the other is curved, with a radius S 2 of about 30 mm.
  • the rear part of the fin 3 has a thickness e 2 of about 2.2 mm.
  • the figure 11 is a partial sectional view of the profile of the front wings according to the present invention.
  • the fins 3 of the first band are embedded in the center 2 and have a width less than that of the recess on the first ring 6.
  • the spacing between the fins 5 of the second band is a little higher and substantially constant, thus creating less difficulty in the passage of air. For this reason, in this region, the cross section is constant.
  • the fins of the second band may be preferable that the fins of the second band have the same cross-section as the fins 3 of the first band to reduce the noise.
  • Another aspect of the present invention is between the center 2 and the second ring 8 of the front grid 1, the typical curve of the fins of the first strip of fins 3 and the second strip of fins 5, taken in continuity, corresponds to the inverted silhouette of the trailing edge 13 of the propeller 14.
  • the interlocking of the inverted curvature of the trailing edge 13 of the propeller 14 and the fins 3, 5 must be considered with a margin of tolerance.
  • the expression "the curvature of the fins 3" means "almost 80% of the length of the propellers" in a front view, in accordance with the figure 12 .
  • the curvature of the trailing edge 13 of the helix 14 can be modeled by two radii T 1 and T 2 .
  • the tolerance of the curvature of the corresponding fins 3, 5 is, therefore, approximately T 1 , T 2 ⁇ 5%.
  • the fins 9 of the fourth strip embedded between the third ring 15 and the outer frame 10 which serves to join the front grille 1 and the rear grille 16, constitute a set of air inlet vanes 9, perpendicular to the frame 10.
  • the fins 7 of the third strip have an inverted curvature with respect to the fins 3, 5 of the first and second strips closer to the center 2.
  • the fins 7 of the third band and the air inlet fins 9 are fins where the air flows from the outside to the inside of the gate 1 (see FIG. figure 13 ), thanks to the position of the propeller 14.
  • the air speed is reduced in this region, there was no measurable difference that could have justified the inversion of the cross section of the fins 7, 9 so that the finest edge is directed towards the outside of the grid 1.
  • the frame 10 has a chamfered surface 18 to facilitate the entry of air (see FIG. figure 13 ).
  • the anterior and posterior grids 16 complement each other to guarantee protection against the risk of contact with the moving propeller 14.
  • the characteristic that differentiates the two grids 16, 1 is that the rear grille 16 has at its center a construction intended to fix it to the fan motor, so that, supported on the fan motor, it supports the front grille 1 which is attached to the frame 10.
  • the present invention brings some innovations concerning the posterior grid 16 (see figure 14 ).
  • This posterior grid has a center 30 from which the fins 19 are mounted radially. As for the grid 1, different fins are thus arranged from the center 30 to a frame 24 of the periphery, these are the fins 19, 20, 21, 22 and 23. Different rings 28 separate the fins 19, 20, 21, 22, 23 in different bands to reinforce the posterior grid and avoid the possibility of introducing the fingers into the fan by folding some fins.
  • the posterior grid 16 when mounted on the front grid 1, superposes the curves of its strips of fins 19, 20, 21, 22 to the corresponding curves of the first and second strips of fins 3, 5 of the front grid 1. That is to say that the typical curve defined by the front view of the fins 19, 20, 21, 22 of the rear gate 16 also corresponds to the silhouette of the trailing edge 13 of the inverted propeller 14.
  • the cross section of the fins 19, 20, 21, 22 of the rear gate 16 has a refined edge 190 facing outwardly of the gate 16, from which the air drawn by the propeller 14, and a round 192 pronounced on the inner side, to promote the passage of air drawn by the propeller 14 which protruding from the fins 19 of the rear gate 16, is projected in the direction of movement of the leading edge of the Propeller 14.
  • the radius U 1 of the inner edge 192 is about 1.5 mm.
  • the edge of the fin 19, on which is the inner edge, is almost flat, while the other edge has a flat portion and a curved portion, projecting to the thinnest edge 190.
  • the radius U 2 this curved portion is about 7 mm.
  • the maximum thickness of the fin 19 between the flat parts is about 2.2 mm.
  • the fins 20, 21, 22, 23 have the same section transverse than that of the fins 19.
  • a typical blade H of the state of the art, with a rectangular cross-section, is illustrated in FIG. figure 15a .
  • the posterior grid 16 also has, in the region of the frame 24 where the fins 23 of the outer strip fit, a chamfered surface 25 to facilitate the entry of air ( see figure 16 ).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte aux grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur se complétant pour garantir une protection contre le risque de contact avec une hélice (14) en mouvement, la grille antérieure (1) comportant un centre (2) et une première bande d'ailettes (3) qui s'étendent du centre (2) jusqu'à un premier anneau (6), caractérisées en ce que le centre (2) comprend une surface interne de forme convexe comportant des nervures qui s'étendent à la surface interne du centre (2) de la grille antérieure (1) dans le prolongement de quelques ailettes (3) de la première bande de la grille (1).

Description

  • La présente invention se réfère à une innovation technologique appliquée sur les grilles antérieure et postérieure des ventilateurs et des appareils électroménagers.
  • L'innovation comporte des ailettes et des bandes séparées sur les deux grilles antérieure et postérieure. Les ailettes ont des profils spécialement projetés ou modifiés pour favoriser le passage de l'air aspiré par le ventilateur et le flux généré.
  • Plusieurs dispositifs de grilles de ventilateur sont connus dans l'état de l'art.
  • La protection contre le risque de contact avec l'hélice en mouvement est typiquement assurée par des grilles antérieure et postérieure qui entourent complètement l'hélice. Ces grilles n'empêchent toutefois pas la libre rotation de l'hélice nécessaire à la fonction principale du ventilateur qui est d'assurer le mouvement de l'air.
  • Les grilles constitueront toujours un obstacle au passage de l'air. Plus leur maillage est serré, meilleure est la protection mais moindre est la circulation de l'air. Pour cette raison, les grilles qui peuvent être fabriquées dans les matériaux les plus divers, métalliques ou non, présentent quelques inconvénients comme, par exemple, une réduction du flux de l'air ainsi que des bruits parasites provoqués par l'interaction entre l'air en mouvement et les éléments des grilles.
  • Un inconvénient de l'état de l'art des grilles antérieures concerne leur profil dans la région centrale. Nous savons que lorsqu'un ventilateur est en fonctionnement, le flux de l'air devient de plus en plus faible à mesure que l'on se rapproche du centre de la grille antérieure. Pour cette raison la région centrale des grilles antérieures des ventilateurs est habituellement close. Selon la géométrie typique du processus de fabrication, ces grilles présentent, habituellement sur leur région centrale, la configuration indiquée à la figure 3, c'est-à-dire une forme concave ou creuse par rapport à la direction du flux de l'air en mouvement. Cette configuration prend la forme d'une barrière qui fait que la plus grande partie de l'air orienté vers elle circule sans la traverser et la petite quantité d'air qui dépasse cette barrière est soumise à des turbulences. Le débit est donc moindre car une partie du flux ne s'échappe pas de l'intérieur du ventilateur.
  • Un autre inconvénient de l'état de l'art concerne les profils frontaux des ailettes antérieures des grilles des ventilateurs. Dans l'état de la technique, la section transversale des ailettes antérieures des grilles est habituellement rectangulaire, avec un bord intérieur arrondi ou en forme de section transversale d'aile d'avion, avec le bord d'attaque (côté le plus bombé) du côté intérieur de la grille par où arrive l'air impulsé par l'hélice. Ces sections transversales sont montrées à la figure 7 et sont également décrites dans le brevet EP0709576 . Sur les grilles antérieures, conformément à l'état de la technique, avec des ailettes de section transversale en forme d'aile d'avion, l'air doit circuler en passant par la grille, ce qui provoque une perte de charge (figure 9). Cet effet est plus sévère sur la partie où les ailettes sont les plus rapprochées.
  • Un autre inconvénient de l'état de l'art est lié aux profils des ailettes arrières des grilles postérieures des ventilateurs, où la section transversale de ces ailettes est plus souvent rectangulaire. On trouve également des sections rectangulaires avec un bord extérieur arrondi ou en forme d'aile d'avion, avec un bord d'attaque (côté le plus bombé) tourné vers l'extérieur de la grille, par où arrive l'air aspiré par l'hélice. Cela gêne le passage de l'air aspiré par la grille postérieure en créant une turbulence près de la grille. Le document US 3.995.970 présente cette configuration.
  • L'objet de la présente invention est de résoudre les inconvénients de l'état de l'art en réduisant le bruit du ventilateur lorsque l'hélice tourne ; ladite invention révèle quelques perfectionnements liés à la grille du ventilateur. Un des perfectionnements concerne une grille antérieure de ventilateur dotée d'une région centrale dont la surface est convexe ce qui facilite le passage de l'air en mouvement.
  • A cet effet, l'invention se rapporte à des grilles antérieure et postérieure de ventilateur se complétant pour garantir une protection contre le risque de contact avec une hélice en mouvement, la grille antérieure comportant un centre et une première bande d'ailettes qui s'étendent du centre jusqu'à un premier anneau, caractérisées en ce que le centre comprend une surface interne de forme convexe comportant des nervures qui s'étendent à la surface interne du centre de la grille antérieure dans le prolongement de quelques ailettes de la première bande de la grille antérieure.
  • De telles nervures alignées comme s'il s'agissait du prolongement de quelques ailettes de la grille permettent d'orienter correctement l'air vers l'extérieur de la région centrale de la grille antérieure et de réduire la perte de charge générée dans cette région. Cette configuration diminue également la turbulence dans cette région ce qui a pour conséquence une réduction du bruit.
  • Selon d'autres modes particuliers de réalisation, les grilles antérieure et postérieure de ventilateur selon l'invention peuvent comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
    • dans la première bande d'ailettes, c'est-à-dire, dans la région la plus proche du centre de la grille antérieure, les ailettes s'éloignent les unes des autres à mesure qu'elles s'éloignent du centre de la grille antérieure ;
    • les ailettes de la première bande s'encastrent dans le centre et sur le premier anneau, la première bande d'ailettes possédant, au niveau de l'encastrement sur le centre, une largeur inférieure à celle de l'encastrement sur le premier anneau ;
    • les ailettes de la première bande de la grille antérieure ont une section transversale en forme d'aile d'avion, toutefois inversée, c'est-à-dire, dont le bord de fuite est orienté vers l'intérieur de la grille antérieure ;
    • la grille antérieure comporte une deuxième bande d'ailettes qui s'étendent entre le premier anneau et un deuxième anneau ;
    • les ailettes de la deuxième bande de la grille antérieure ont une section transversale en forme d'aile d'avion, toutefois inversée, c'est-à-dire dont le bord de fuite est orienté vers l'intérieur de la grille antérieure ;
    • entre le premier anneau et le deuxième anneau, l'espace entre les ailettes de la deuxième bande est supérieur à l'espace entre les ailettes de la première bande et est sensiblement constant ;
    • dans les première et deuxième bande d'ailettes, la courbe définie par la vue de face des ailettes correspond à la silhouette du bord de fuite de l'hélice inversée ;
    • la grille antérieure comporte une troisième bande d'ailettes qui s'étendent du deuxième anneau jusqu'à un troisième anneau, les ailettes de la troisième bande possédant une courbure inversée par rapport aux ailettes des première et deuxième bandes plus proches du centre ;
    • la grille antérieure comporte un ensemble d'ailettes d'entrée d'air qui s'étendent du troisième anneau vers un cadre extérieur, les ailettes d'entrée d'air étant perpendiculaires au cadre ;
    • la troisième bande d'ailettes et l'ensemble d'ailettes d'entrée d'air possèdent le double d'ailettes par rapport à la quantité d'ailettes de la première bande ;
    • les ailettes d'entrée d'air s'encastrent dans le cadre extérieur dans une région où le cadre possède une surface chanfreinée ;
    • la grille postérieure, montée sur la grille antérieure, possède un centre et différentes bandes d'ailettes disposées à partir du centre jusqu'à un cadre de la périphérie, la grille postérieure comportant différents anneaux séparant les bandes d'ailettes pour renforcer la grille postérieure ;
    • les bandes d'ailettes de la grille postérieure disposées dans la région de l'hélice présentent une courbe qui se superpose aux courbes correspondantes des ailettes des première et deuxième bandes d'ailettes de la grille antérieure ;
    • la section transversale de certaines bandes d'ailettes de la grille postérieure possède un bord plus fin tourné vers l'extérieur de la grille postérieure, par où arrive l'air aspiré par l'hélice, et un rond prononcé sur le côté interne ;
    • la grille postérieure possède une surface chanfreinée dans la région du cadre où s'encastrent les ailettes de la bande externe.
  • La présente invention s'applique aux grilles des ventilateurs fabriquées en matière plastique injectée et qui présentent donc les caractéristiques géométriques typiques de ce procédé, mais elle n'exclut pas d'autres matériaux, métaux y compris, élaborés par des procédés de fabrication qui autorisent les formes mentionnées.
  • La présente invention sera mieux comprise à l'étude du mode de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustré dans les figures annexées dans lesquelles :
    • La figure 1 est une vue en perspective de la grille antérieure de la présente invention;
    • La figure 2 est une vue latérale de la grille antérieure de la présente invention ;
    • La figure 3 est une vue de face et latérale, en coupe partielle, de la région centrale d'une grille antérieure de ventilateur selon la technique actuelle ;
    • La figure 4 est une vue de face et latérale, en coupe partielle, de la région centrale d'une grille antérieure de ventilateur conformément à la présente invention ;
    • La figure 5 est une vue en perspective en gros plan du détail de la région centrale d'une grille antérieure de ventilateur conformément à la présente invention ;
    • La figure 6 est un dessin schématisé du flux d'air généré à partir d'un ventilateur qui se projette en forme de tronc de cône;
    • La figure 7 est une vue en coupe transversale de trois profils distincts d'ailettes frontales de grilles antérieures de ventilateur conformément à l'état de la technique;
    • La figure 8 est une vue en coupe transversale du profil des ailettes frontales des grilles antérieures de ventilateur conformément à la présente invention ;
    • La figure 9 est un dessin schématisé du flux de l'air en mouvement et de la perte de charge générée entre les ailettes frontales des grilles antérieures, conformément à l'état de la technique;
    • La figure 10 est un dessin schématisé du flux d'air généré entre les ailettes frontales des grilles antérieures, conformément à la présente invention ;
    • La figure 11 est une vue en coupe partielle du profil des ailettes frontales conformément à la présente invention ;
    • La figure 12 est une vue de face d'une grille antérieure et d'une hélice de ventilateur, conformément à la présente invention, illustrant la relation entre elles;
    • La figure 13 est une vue en coupe partielle du cadre extérieur chanfreiné de la grille antérieure, conformément à la présente invention ;
    • La figure 14 illustre des vues de face et latérale d'une grille postérieure de ventilateur, conformément à la présente invention ;
    • Les figures 15a et 15b sont des vues en coupe transversale, respectivement, du profil type de l'ailette d'une grille selon la technique actuelle, de format rectangulaire, comparé au profil d'une ailette affinée d'une grille postérieure conformément à la présente invention ;
    • La figure 16 est une vue en coupe partielle du cadre extérieur chanfreiné de la grille postérieure, conformément à la présente invention.
  • La présente invention introduit une innovation sur les grilles antérieure et postérieure en assurant un maillage suffisamment fin et une résistance mécanique adéquate pour garantir une protection contre le risque de contact de l'hélice en mouvement avec les doigts, ce qui rend l'obstruction au passage de l'air assez dense tout en autorisant un flux élevé de l'air en mouvement avec un faible niveau de bruit. L'objet de cette invention représente un moyen de résoudre ce paradoxe apparent qui dépend de l'association de plusieurs détails décrits par la suite. Afin de faciliter cette description, nous pouvons diviser la grille antérieure en régions (voir figures 1 et 2).
  • La présente invention comporte une grille antérieure 1, avec un centre 2, une première bande d'ailettes 3 qui s'étendent du centre 2 jusqu'à un anneau 6, une deuxième bande d'ailettes 5 qui s'étendent de l'anneau 6 jusqu'à un deuxième anneau 8, une troisième bande d'ailettes 7 qui s'étendent du deuxième anneau 8 jusqu'à un troisième anneau 15 et une quatrième bande d'ailettes 9 qui s'étendent du troisième anneau 15 vers un cadre 10 extérieur.
  • Les ailettes 3, 5, 7, 9 indiquées à la figure 1 sont séparées par les anneaux 6, 8, 15, dont la fonction est d'augmenter la résistance de la grille antérieure 1 à la pénétration des doigts, en rendant difficile la flexion des ailettes 3, 5, 7, 9, conformément aux normes relatives aux appareils ménagers.
  • Comme démontré à la figure 3, qui représente un ventilateur selon l'état de la technique actuelle, la région centrale 200 de la grille antérieure possède une configuration concave par rapport au passage de l'air de telle sorte qu'elle représente une barrière au flux de l'air qui la traverse, en retenant une grande partie de l'air du centre de la grille antérieure, étant donné que la petite partie de l'air qui la traverse est soumise à des turbulences et à une perte de charge élevée.
  • Sur la grille antérieure 1, conformément à la présente invention, l'air qui sort par la région proche du centre 2 de la grille antérieure 1 rencontre sur ladite barrière une surface convexe qui facilite son passage. Cette surface du centre 2 est de plus équipée de nervures 11 qui s'étendent à la surface intérieure du centre 2 comme s'il s'agissait du prolongement de quelques ailettes 3 de la première bande de la grille antérieure 1 (voir figures 4 et 5, image en perspective du détail, vu de l'intérieur de la grille antérieure 1). Ces nervures 11 orientent correctement l'air vers l'extérieur du centre 2 de la grille antérieure 1.
  • La hauteur de ces nervures 11 est de 3 mm environ et leur longueur dépend de la configuration du moteur. L'idée générale est toutefois d'orienter le flux périphérique de la région centrale vers les ailettes 3 de la première bande. Donc, un anneau périphérique 110, représentant environ un tiers du diamètre du centre 2, est équipé de nervures 11.
  • Comme illustré à la figure 5, les nervures 11 suivent la forme convexe du centre 2 et présentent cependant, avantageusement, une courbure générale suivant une vue frontale de la grille (voir figure 4). Le rayon R de cette courbure est d'environ 140 mm afin que les nervures 11 « s'échappent » du centre 2, leur extrémité étant plus ou moins tangente au flux circulaire de l'air. Expérimentalement, selon la configuration ici exposée, nous découvrons que onze nervures 11 (une nervure toutes les cinq ailettes 3) améliorent la performance.
  • L'air qui sort de la grille antérieure d'un ventilateur tourne comme un « tire-bouchon » et s'ouvre en forme de tronc de cône. Ces deux effets conjugués sont illustrés à la figure 6. Grâce à cette caractéristique, l'air poussé par l'hélice se dirige obliquement contre les ailettes de la grille antérieure.
  • Selon l'état de la technique, la section transversale des ailettes frontales 12 des grilles de ventilateur est habituellement soit rectangulaire A, soit rectangulaire au bord intérieur arrondi B soit avec une section transversale en forme d'aile d'avion C dont le bord d'attaque D (côté le plus bombé) est dirigé vers l'intérieur de la grille d'où provient le flux de l'air F poussé par l'hélice. Ces sections transversales sont visibles à la figure 7.
  • Un autre aspect de la présente invention est que les ailettes 3, 5 frontales de la grille antérieure 1 ont la forme d'une section transversale d'aile d'avion, toutefois inversée, c'est-à-dire avec un bord de fuite E (côté le plus fin), dirigé vers l'intérieur de la grille antérieure 1 d'où provient le flux de l'air F poussé par l'hélice (voir figure 8).
  • La figure 9 est un schéma représentant le flux de l'air F et la perte de charge générée entre les ailettes frontales 12 des grilles antérieures, conformément à l'état de la technique. En passant par la grille, l'air doit s'écouler provoquant ainsi une perte de charge. Cet effet est plus sévère sur la bande des ailettes 12 qui sont les plus proches du centre de la grille.
  • Selon la présente invention, voir la figure 10, dans la région la plus proche du centre 2 de la grille antérieure 1, les ailettes 3 de la première bande s'éloignent les unes des autres à mesure qu'elles s'éloignent du centre 2 de la grille antérieure 1. Cette configuration favorise le passage de l'air entre les ailettes 3 de la première bande avec un minimum d'expansion ou de compression. Cela est possible car l'air pénètre par le côté le plus fin des ailettes 3 et s'éloigne du centre 2 de la grille antérieure 1, en passant entre elles dans la direction où elles sont plus épaisses et là où les ailettes 3 de la première bande sont les plus éloignées les unes des autres.
  • Comme vous pouvez le voir à la figure 8, la section transversale de l'aile d'avion inversée des ailettes 3 de la première bande présente une longueur e1 d'environ 10 mm, et un bord de fuite E arrondi avec un rayon S1 de près de 0,4 mm. Un des bords de l'ailette 3 est plat et l'autre est courbe, avec un rayon S2 d'environ 30 mm. La partie arrière de l'ailette 3 a une épaisseur e2 de 2,2 mm environ.
  • La figure 11 est une vue en coupe partielle du profil des ailettes frontales conformément à la présente invention. Afin de concilier la résistance mécanique de la grille antérieure 1 et un minimum de matière, les ailettes 3 de la première bande s'encastrent dans le centre 2 et ont une largeur inférieure à celle de l'encastrement sur le premier anneau 6. Entre le premier anneau 6 et le deuxième anneau 8, l'espacement entre les ailettes 5 de la deuxième bande est un peu supérieur et pratiquement constant, créant ainsi moins de difficulté au passage de l'air. Pour cette raison, dans cette région, la section transversale est constante.
  • Selon quelques configurations du ventilateur, il peut être préférable que les ailettes 5 de la deuxième bande présentent la même section transversale que les ailettes 3 de la première bande afin de réduire le bruit. Un autre aspect de la présente invention (voir figure 12), est qu'entre le centre 2 et le deuxième anneau 8 de la grille antérieure 1, la courbe typique des ailettes de la première bande d'ailettes 3 et de la deuxième bande d'ailettes 5, prise en continuité, correspond à la silhouette inversée du bord de fuite 13 de l'hélice 14.
  • En fait, étonnamment, on a découvert que la courbure inversée du bord de fuite 13 de l'hélice 14 est expérimentalement l'une des meilleures courbures des ailettes 3, 5 de sortie de l'air du ventilateur.
  • L'emboîtement de la courbure inversée du bord de fuite 13 de l'hélice 14 et des ailettes 3, 5 doit être considéré avec une marge de tolérance. L'expression "la courbure des ailettes 3 " signifie "presque 80% de la longueur des hélices" sur une vue de face, conformément à la figure 12.
  • De plus, la courbure du bord de fuite 13 de l'hélice 14 peut être modelée par deux rayons T1 et T2. La tolérance de la courbure des ailettes correspondantes 3, 5 est, par conséquent, d'environ T1,T2 ± 5%.
  • Les ailettes 9 de la quatrième bande, encastrées entre le troisième anneau 15 et le cadre 10 extérieur qui sert à réunir la grille antérieure 1 et la grille postérieure 16, constituent un ensemble d'ailettes d'entrée d'air 9, perpendiculaires au cadre 10.
  • Entre le deuxième anneau 8 et le troisième anneau 15, les ailettes 7 de la troisième bande possèdent une courbure inversée par rapport aux ailettes 3, 5 des première et deuxième bandes plus proches du centre 2.
  • En fait, les ailettes 7 de la troisième bande et les ailettes d'entrée d'air 9 sont des ailettes où l'air circule de l'extérieur vers l'intérieur de la grille 1 (voir figure 13), grâce à la position de l'hélice 14. Cependant, comme la vitesse de l'air est réduite dans cette région, il n'y a pas eu de différence mesurable qui aurait pu justifier l'inversion de la section transversale des ailettes 7, 9 de telle sorte que le bord le plus fin soit dirigé vers l'extérieur de la grille 1. En prenant en compte les valeurs esthétiques, il a été décidé de ne pas inverser les ailettes 7, 9. Dans cette région, également, étant donné un plus grand espacement entre les ailettes 7, 9 en conséquence de la proximité du diamètre extérieur de la grille 1 et de la courbe des ailettes 7, 9, on a placé des ailettes en double 7, 9 afin de rendre impossible l'introduction des doigts à travers la grille (voir figure 1).
  • Dans la région où les ailettes d'entrée d'air 9 s'encastrent, le cadre 10 possède une surface chanfreinée 18 pour faciliter l'entrée de l'air (voir figure 13).
  • Comme observé préalablement, les grilles antérieure 1 et postérieure 16 se complètent pour garantir une protection contre le risque de contact avec l'hélice 14 en mouvement. La caractéristique qui différencie les deux grilles 16, 1 est que la grille postérieure 16 possède en son centre une construction destinée à la fixer au moteur du ventilateur, de sorte que, appuyée sur le moteur du ventilateur, elle supporte la grille antérieure 1 qui est fixée au cadre 10.
  • La présente invention apporte quelques innovations concernant la grille postérieure 16 (voir figure 14).
  • Cette grille postérieure possède un centre 30 à partir duquel les ailettes 19 sont montées radialement. Tout comme pour la grille 1, différentes ailettes sont ainsi disposées à partir du centre 30 jusqu'à un cadre 24 de la périphérie, ce sont les ailettes 19, 20, 21, 22 et 23. Des anneaux différents 28 séparent les ailettes 19, 20, 21, 22, 23 en différentes bandes pour renforcer la grille postérieure et éviter la possibilité d'introduire les doigts dans le ventilateur en pliant quelques ailettes.
  • La grille postérieure 16, lorsqu'on la monte sur la grille antérieure 1, superpose les courbes de ses bandes d'ailettes 19, 20, 21, 22 aux courbes correspondantes des première et deuxième bandes d'ailettes 3, 5 de la grille antérieure 1. C'est-à-dire que la courbe typique définie par la vue de face des ailettes 19, 20, 21, 22 de la grille postérieure 16 correspond également à la silhouette du bord de fuite 13 de l'hélice 14 inversée.
  • Dans la région où les bandes d'ailettes 19, 20, 21, 22 suivent une courbe qui correspond au bord de fuite 13 de l'hélice 14 inversée, pour des raisons structurelles, il existe trois anneaux 28 au lieu d'un seul anneau 6 sur la grille antérieure 1.
  • Selon la configuration de la présente invention (voir figure 15b), la section transversale des ailettes 19, 20, 21 ,22 de la grille postérieure 16 a un bord affiné 190 tourné vers l'extérieur de la grille 16, d'où provient l'air aspiré par l'hélice 14, et un rond 192 prononcé sur le côté intérieur, afin de favoriser le passage de l'air aspiré par l'hélice 14 qui en dépassant les ailettes 19 de la grille postérieure 16, est projeté dans la direction du mouvement du bord d'attaque de l'hélice 14. Le rayon U1 du bord intérieur 192 fait environ 1,5 mm. Le bord de l'ailette 19, sur lequel se trouve le bord intérieur, est quasiment plat, alors que l'autre bord présente une partie plane et une partie courbe, se projetant jusqu'au bord le plus fin 190. Le rayon U2 de cette partie courbe est d'environ 7 mm. L'épaisseur maximum de l'ailette 19, entre les parties planes, est de 2,2 mm environ. Les ailettes 20, 21, 22, 23 présentent la même section transversale que celle des ailettes 19. Une ailette typique H de l'état de la technique, avec section transversale rectangulaire, est illustrée à la figure 15a.
  • Suivant l'exemple de la grille antérieure 1, la grille postérieure 16 possède également, dans la région du cadre 24 où les ailettes 23 de la bande externe s'encastrent, une surface chanfreinée 25 afin de faciliter l'entrée de l'air (voir figure 16).
  • Il est évidemment entendu que ce qui est décrit ci-dessus est un exemple illustrant cette invention et que toutes les autres modifications et variations apportées à cette dernière, d'une manière qui serait évidente pour l'homme du métier, seront considérées comme faisant partie du cadre de cette invention conformément aux revendications ci-dessous.

Claims (15)

  1. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur se complétant pour garantir une protection contre le risque de contact avec une hélice (14) en mouvement, la grille antérieure (1) comportant un centre (2) et une première bande d'ailettes (3) qui s'étendent du centre (2) jusqu'à un premier anneau (6), caractérisées en ce que le centre (2) comprend une surface interne de forme convexe comportant des nervures qui s'étendent à la surface interne du centre (2) de la grille antérieure (1) dans le prolongement de quelques ailettes (3) de la première bande de la grille antérieure (1).
  2. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon la revendication 1, caractérisées en ce que, dans la première bande d'ailettes (3), c'est-à-dire dans la région la plus proche du centre (2) de la grille antérieure (1), les ailettes (3) s'éloignent les unes des autres à mesure qu'elles s'éloignent du centre (2) de la grille antérieure (1).
  3. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisées en ce que les ailettes (3) de la première bande s'encastrent dans le centre (2) et sur le premier anneau (6), la première bande d'ailettes (3) possédant, au niveau de l'encastrement sur le centre (2), une largeur inférieure à celle de l'encastrement sur le premier anneau (6).
  4. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisées en ce que les ailettes (3) de la première bande de la grille antérieure (1) ont une section transversale en forme d'aile d'avion, toutefois inversée, c'est-à-dire dont le bord de fuite (E) est orienté vers l'intérieur de la grille antérieure (1).
  5. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisées en ce que la grille antérieure
    (1) comporte une deuxième bande d'ailettes (5) qui s'étendent entre le premier anneau (6) et un deuxième anneau (8).
  6. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon la revendication 5, caractérisées en ce qu'entre le premier anneau (6) et le deuxième anneau (8), l'espace entre les ailettes (5) de la deuxième bande est supérieur à l'espace entre les ailettes (3) de la première bande.
  7. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisées en ce que, dans les première et deuxième bande d'ailettes (3,5), la courbe définie par la vue de face des ailettes (3,5) correspond à la silhouette du bord de fuite (13) de l'hélice (14) inversée.
  8. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisées en ce que la grille antérieure (1) comporte une troisième bande d'ailettes (7) qui s'étendent du deuxième anneau (8) jusqu'à un troisième anneau (15), les ailettes (7) de la troisième bande possédant une courbure inversée par rapport aux ailettes (3,5) des première et deuxième bandes plus proches du centre (2).
  9. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon la revendication 8, caractérisées en ce que la grille antérieure (1) comporte un ensemble d'ailettes d'entrée d'air (9) qui s'étendent du troisième anneau (15) vers un cadre (10) extérieur, lesdites ailettes d'entrée d'air (9) étant perpendiculaires au cadre (10).
  10. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon la revendication 9, caractérisées en ce que la troisième bande d'ailettes (7) et l'ensemble d'ailettes d'entrée d'air (9) possèdent le double d'ailettes par rapport à la quantité d'ailettes (3) de la première bande.
  11. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisées en ce que les ailettes d'entrée d'air (9) s'encastrent dans le cadre (10) extérieur dans une région où ledit cadre (10) possède une surface chanfreinée (18).
  12. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisées en ce que la grille postérieure (16), montée sur la grille antérieure (1), possède un centre (30) et différentes bandes d'ailettes (19,20,21,22,23) disposées à partir du centre (30) jusqu'à un cadre (24) de la périphérie, la grille postérieure (16) comportant différents anneaux (28) séparant les bandes d'ailettes (19,20,21,22,23) pour renforcer la grille postérieure (16).
  13. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon la revendication 12, caractérisées en ce que les bandes d'ailettes (19,20,21,22) de la grille postérieure (16) disposées dans la région de l'hélice (14) présentent une courbe qui se superpose aux courbes correspondantes des ailettes (3,5) des première et deuxième bandes d'ailettes de la grille antérieure(1).
  14. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, caractérisées en ce que la section transversale de certaines bandes d'ailettes (19,20,21,22) de la grille postérieure (16) possède un bord plus fin (190) tourné vers l'extérieur de la grille postérieure (16), par où arrive l'air aspiré par l'hélice (14), et un rond (192) prononcé sur le côté interne.
  15. Grilles antérieure (1) et postérieure (16) de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, caractérisées en ce que la grille postérieure (16) possède une surface chanfreinée (25) dans la région du cadre (24) où s'encastrent les ailettes (23) de la bande externe.
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