ES2945903T3 - Ventilador mejorado para sistema de extracción de humo y vapor, en particular para cocinas, y sistema de extracción que incorpora tal ventilador - Google Patents

Abstract

Un ventilador (1) para un sistema de extracción de humos y/o vapores comprende un impulsor (3) ubicado dentro de un difusor o voluta (2), siendo impulsado el impulsor (3) por un motor eléctrico (24); el impulsor (3) que tiene un cuerpo (20) que tiene una parte plana (21) desde la cual se eleva una pluralidad de palas dispuestas radialmente (33); estas palas están separadas entre sí por una distancia variable basada en una función periódica. Además, el difusor (2) dispone de un conducto de impulsión o descarga de aire (5) de sección creciente desde una entrada hasta su salida (6). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Ventilador mejorado para sistema de extracción de humo y vapor, en particular para cocinas, y sistema de extracción que incorpora tal ventilador

Esta invención se refiere a un ventilador de extracción de humo y/o vapor para un sistema de extracción de humo y vapor según el preámbulo de la reivindicación principal. Otro objeto de la invención es un sistema de extracción provisto de tal ventilador.

Con referencia particular a sistemas para la extracción de humo y vapor que se generan durante la preparación de alimentos en una superficie de cocinado (sistemas indicados también en lo que sigue como campanas de extracción), estos sistemas comprenden una estructura que se puede combinar por debajo con un armario de cocina o que se puede insertar en tal armario de cocina, o que puede formar parte del propio mobiliario de cocina o puede ser una estructura independiente.

Tal campana comprende un ventilador que extrae humo y vapor de la superficie de cocinado y los dirige hacia un conducto de descarga que puede abrirse al entorno en el que está situada la superficie o al exterior de dicho entorno; en ese caso, el conducto de descarga está asociado con un tubo que transfiere dichos humo y vapor al exterior de dicho entorno.

Un ventilador normal para una campana de extracción comprende un difusor (o voluta) que contiene un impulsor definido por un cuerpo con aletas (o uno con aspas) asociado con un motor eléctrico y situado en una abertura del difusor, a través de la que se extraen el humo o vapor. Próximos a tal abertura, hay en la estructura de la campana al menos un filtro para atrapar grasa y al menos otro filtro, que puede estar situado en otra posición adecuada del difusor cuando dicho humo o vapor se devuelven al entorno en el que está situada la superficie de cocinado.

El impulsor tiene una sección transversal de entrada para tal humo y vapor, que puede estar, en mayor o menor extensión, próxima a tal filtro. Aunque realizan conveniente y adecuadamente su función en las campanas de extracción disponibles en el mercado, los ventiladores conocidos tienen limitaciones y problemas de varias clases.

Un problema percibido particularmente es el de tener una alta capacidad volumétrica para extraer rápidamente humo de la superficie de cocinado, con un alto rendimiento del ventilador y, por consiguiente, una clase de rendimiento de baja energía.

Las nuevas directrices introducidas por la “etiqueta energética” para el rendimiento energético de unidades extractoras (EU Regulation 65/2014 y Ecodesign Regulation 66/2014) han dado como resultado que las empresas trabajen para aumentar el rendimiento de los sistemas de ventilador existentes. En el pasado, las mejoras en el comportamiento se consiguieron, en general, optimizando los motores, en línea con el conocimiento técnico.

Puesto que el rendimiento global de una unidad extractora se define como sigue:

donde

r|g: rendimiento global

r|/: rendimiento fluidodinámico

qm: rendimiento del motor,

dado que los motores tienen actualmente valores de rendimiento muy altos, el margen para cualquier posible mejora del rendimiento global es algo bajo.

Por esta razón, las empresas están investigando actualmente para optimizar el rendimiento fluidodinámico (qf) de unidades extractoras. En la etapa de realización de nuevos moldes, la optimización fluidodinámica del difusor y el impulsor da lugar inicialmente a mayores costes de inversión, pero se recuperan en gran medida gracias al hecho de que los costes de un molde, incluso uno de complejidad geométrica excesiva, son aproximadamente los mismos, independientemente de cualquier optimización de las formas. En cambio, una mejora en el comportamiento de un motor está asociada, en la mayoría de los casos, con un aumento del coste fijo de cada componente individual.

En base a lo anterior, los objetivos de la optimización fluidodinámica son los de:

i) para el mismo motor, conseguir una subida a la siguiente clase de rendimiento más alta;

y

ii) para la misma clase de rendimiento energético, usar un motor menos potente, que tiene, en general, un coste más bajo.

Para mejorar el rendimiento fluidodinámico, se tienen que tomar medidas sobre el ventilador y sus componentes, tales como el impulsor y el difusor. Sin embargo, esto implica a menudo la construcción de moldes muy complejos (con un alto número de entalladuras) para producir los componentes de un ventilador de alto rendimiento. Por consiguiente, los costes de tales moldes son muy altos, y esto tiene un efecto en el producto acabado.

Otro modo de aumentar el rendimiento o el comportamiento fluidodinámico es producir también impulsores que tienen una forma particular que da lugar frecuentemente a fenómenos energéticos disipativos dentro del difusor, en forma de vórtices turbulentos, que reducen realmente el comportamiento en cuanto a la capacidad volumétrica, la presión estática y el consumo de energía eléctrica.

Otro problema que se afronta cuando se busca optimizar el procedimiento para fabricar un ventilador para campanas de extracción está asociado con la mecánica de la propia estructura del ventilador. De hecho, los ventiladores tienen a menudo formas geométricas con un efecto perjudicial en cualquier rendimiento global de la campana de extracción debido, por ejemplo, a la distancia excesivamente pequeña entre los filtros para atrapar grasa situados en la entrada a la campana y la sección transversal de extracción del ventilador (o la abertura de esta última correspondiente al impulsor).

Además de esto, la estructura de la campana y/o del ventilador puede tener un efecto perjudicial en el enfriamiento del motor eléctrico del impulsor (y, por lo tanto, en su rendimiento) o dar lugar a pérdidas de carga debido a la presencia de una rejilla de extracción en la sección transversal de entrada del impulsor (asociado con el difusor) y/u otros detalles (tales como el soporte del motor, el conducto de cables, etc.).

Por lo tanto, los ventiladores conocidos tienen otras desventajas asociadas con el montaje complejo de sus componentes (debido a la presencia de diversas partes individuales, tales como, por ejemplo, el motor, el impulsor, la jaula que soporta el difusor, que debe estar fijada al propio difusor) y el gran tamaño, dando lugar a que la campana en la que está insertado el ventilador sea de un tamaño no insignificante.

Además, de nuevo respecto al rendimiento fluidodinámico de los ventiladores conocidos, estos tienen un impulsor con la configuración normal de dobles discos paralelos, entre los que están situadas aspas en una disposición inclinada con respecto a los radios de tales discos. El motor eléctrico está colocado entre estos últimos. Esta adaptación del impulsor, que se puede conseguir a través de medios de producción y montaje complejos y relativamente largos, que son por lo tanto de coste más que insignificante, da como resultado la presencia en el difusor de al menos una corona interna (que guía el flujo de aire hasta la salida desde el difusor), que tiene un efecto perjudicial en la energía del flujo de aire saliente y que da lugar a fenómenos energéticos disipativos en forma de vórtices turbulentos creados entre las aspas del impulsor y tal corona. Esto reduce el comportamiento del ventilador en cuanto a la capacidad volumétrica y la presión estática.

Por las razones anteriormente mencionadas, hay también un aumento del nivel de ruido del ventilador. Tal ruido es debido también a la distribución de las aspas en el impulsor y, en particular, la distribución de las aspas entre los dobles discos: esta distribución, a menudo con las aspas equidistantes, da lugar a una frecuencia tonal o ruido que es fácilmente audible para el αdo humano cuando se está usando el sistema de extracción, un ruido que es también una molestia y perturba a cualquiera situado próximo a tal sistema.

Cada uno de los documentos US2011/052385, US 1893184 y US2015/260201 describe un ventilador, que comprende un impulsor, situado dentro de un cuerpo de recipiente o difusor, accionado por su propio accionador; el impulsor tiene aspas dispuestas radialmente y separadas de manera no uniforme. Esto hace posible reducir el ruido procedente del ventilador, cuando se usa.

Las prioridades anteriormente mencionadas describen o ilustran también un difusor con un diámetro creciente en un plano que corta a través del mismo en ángulo recto respecto al eje de rotación del impulsor. Sin embargo, una sección transversal en un plano que contiene ese eje tiene siempre las mismas dimensiones por todo lo largo del difusor y, al menos, desde la entrada a un conducto de suministro desde el difusor hasta su salida. Esto da lugar a la posibilidad de pérdidas de carga, lo que tiene un efecto en el rendimiento fluidodinámico y, por lo tanto, un efecto global en el ventilador.

El documento EP 2778428 A2 divulga un ventilador de extracción de humo y/o vapor para un sistema de extracción de humo y/o vapor según el preámbulo de reivindicación 1 de la patente, con aspas separadas por igual.

El documento CN 104454633 A divulga un sistema de ventilador de impulsión para una campana extractora, que comprende una carcasa en espiral con una rejilla de admisión y una salida de escape.

El documento EP 2365 224 B1 divulga un transportador radial con un eje de rotación, en particular para campanas de aspiración, que tiene un impulsor en el que los extremos axialmente exteriores de las aspas del impulsor tienen una curvatura que es sustancialmente idéntica a la curvatura del borde de unas aberturas de admisión seccionadas según un plano que es radial con respecto al eje de rotación. Las aspas pueden estar dispuestas con un paso angular constante, excluyendo una única aspa irregular dispuesta a diferentes distancias de las aspas adyacentes.

El objeto de esta invención es proporcionar un ventilador para un sistema de extracción de humo y vapor que esté mejorado en comparación con ventiladores conocidos similares.

En particular, el objeto de la invención es proporcionar un ventilador del tipo mencionado que hace posible aumentar el rendimiento fluidodinámico del sistema de extracción y, por lo tanto, su comportamiento global, y hace posible por lo tanto conseguir una clase de energía más alta para el ventilador, para el mismo comportamiento del motor.

Otro objeto es proporcionar un ventilador que tiene un número de componentes menor que los ventiladores conocidos y es por lo tanto más fácil de construir y montar en comparación con estos últimos y tiene un coste más bajo en comparación con las soluciones conocidas.

Un objeto adicional es el de proporcionar un ventilador, en el que el flujo de aire interno está optimizado para reducir las pérdidas de carga y el ruido durante el funcionamiento.

Otro objeto es proporcionar un sistema de extracción con un ventilador mejorado que es muy silencioso.

Estos y otros objetos, que serán evidentes para los expertos en la técnica, se conseguirán mediante un ventilador según la reivindicación 1 y un sistema de extracción según la reivindicación independiente correspondiente.

Para una mejor comprensión de esta invención, se adjuntan puramente a modo de ejemplo, pero sin ninguna limitación, los siguientes dibujos, en los que:

Figura 1 muestra una vista, en despiece ordenado y en perspectiva lateral, de un ventilador según la invención, con algunas partes omitidas para mayor claridad;

Figura 2 muestra una sección transversal del ventilador montado, por la línea 2-2 en la figura 1;

Figura 3 muestra una vista aumentada, en perspectiva, de un lado de un impulsor del ventilador en la figura 1; Figura 4 muestra una vista aumentada, en perspectiva, de otro lado del impulsor en la figura 3; y Figura 5 muestra una vista, en perspectiva, de otro lado del ventilador en la figura 1.

Con referencia a las figuras mencionadas, un ventilador según la invención se indica genéricamente con 1. Este comprende un difusor 2 y un impulsor 3; en particular, el difusor tiene una primera parte 4 que contiene el impulsor 3 (véase, en particular, la figura 5) y una segunda parte 5 (conducto de suministro) que está abierta en una extremidad libre o salida 6. La primera parte 4 tiene una abertura 8 en la que el impulsor 3 está situado dentro del difusor 2, definiendo dicha abertura 8 una abertura de extracción para aire que contiene humo y/o vapor desde una zona en la que estos se forman.

En una realización de la invención, el ventilador 1 está insertado en una campana de extracción de cocina y el humo y/o vapor se generan en una superficie de cocinado donde se están preparando alimentos. Esta campana puede ser del tipo que está asociada externamente con un armario de cocina situado encima de tal superficie de cocinado, insertada en tal armario, en una parte de la superficie de cocinado o fijada independientemente a la misma; de otro modo, la campana puede ser un elemento independiente colocado a una distancia de la superficie de cocinado. La segunda parte o conducto de suministro 5 del difusor puede estar fijado a un conducto o tubo que lleva humo y/o vapor al exterior del entorno en el que se genera el humo (por ejemplo, la cocina), o el conducto 5 puede abrirse dentro de tal entorno, en cuyo caso el humo y/o vapor se devuelven después de haberse filtrado adecuadamente.

Preferiblemente, hay un filtro para atrapar grasa asociado con una estructura de la campana de extracción, no mostrada en las figuras, a la que está fijado el ventilador en la abertura 8 del ventilador.

Entre la abertura de extracción 8 y el filtro 11 hay una distancia adecuada (por ejemplo, de 10 a 50 mm) para permitir que el flujo de aire pase hacia la sección transversal de extracción.

La primera parte 4 del difusor 2 está hueca con respecto a una parte de extremidad del propio difusor 2, tiene una pared 13 que cierra el difusor y contiene el impulsor 3. Tal impulsor 3 tiene un cuerpo 20 con una primera parte anular 21A plana que delimita una cavidad 22 hueca central, una segunda parte anular 21B, coplanaria con la primera y concéntrica con la misma (y situada internamente dentro de la primera parte 21A), y una tercera parte 23 plana que encierra la cavidad 22 en un plano P distante del plano Z en el que se encuentran las partes primera y segunda 21A y 21B.

Entre las partes anulares primera y segunda 21A y 21B hay por lo tanto un hueco anular 28 pasante cuya función se describirá en lo que sigue.

Un motor eléctrico 24 está situado dentro de la cavidad 22 del impulsor 3 y dentro de la primera parte 4 del difusor 2. El motor 24 está fijado a la pared de cerramiento 13 y al difusor 2 mediante unos tornillos 26.

El motor 24 tiene un árbol de salida 31 que es de una pieza, de cualquier modo conocido, con el impulsor 3. En particular, un asiento 27 para fijar tal árbol 31 al impulsor 3 está dispuesto en la tercera parte 23 plana de dicho impulsor 3.

Este último tiene una pluralidad de aspas 33 dispuestas radialmente en una pieza con las partes primera y segunda 21A y 21B del cuerpo de impulsor 20. Estas aspas están dispuestas a distancias variables entre sí; en particular, tal distancia varía según una función periódica, tal como una función sinusoidal o similar.

Las palabras “varía según una función periódica” significan que la distancia angular entre cada par de aspas a lo largo del borde del impulsor 3 varía al pasar de un aspa 33 al siguiente y de nuevo al siguiente según una función matemática no lineal (es decir, por ejemplo, lo que sucede si las distancias son constantes o aumentan según una función lineal del tipo Y = ax), pero según una función (ley) matemática variable a lo largo de la circunferencia interior del impulsor (por ejemplo, y = A sen (m.x), donde m es la periodicidad dentro de la circunferencia y donde m > 1). En otras palabras, partiendo de un aspa inicial 33, y moviéndose a lo largo de todo el impulsor, volviendo a tal aspa inicial y repitiendo tal movimiento varias veces, una función que describe la variación de las distancias entre las aspas será una función periódica (por ejemplo, la función sinusoidal).

Gracias a esta característica, cuando el impulsor gira, se produce ruido cuya intensidad está definida por la fórmula

BPF = nt/60

donde

BPF = Frecuencia de paso de un aspa, o frecuencia (en Hz) del ruido generado por el movimiento de las aspas rotativas

n = velocidad de rotación (revoluciones por minuto)

t = número de aspas.

El ruido generado es muchísimo menor que el generado por la rotación de un impulsor que tiene aspas espaciadas por igual, porque, para el mismo número de aspas, la frecuencia del ruido generado se desplaza a una parte del espectro audible donde el oído humano es menos sensible.

Como se ha mencionado, el impulsor 3 tiene una primera parte anular 21A plana y una segunda parte anular 21B plana. Las aspas 33, de forma ligeramente arqueada, están situadas de manera arqueada entre las partes primera y segunda 21A y 21B y son de una pieza con las mismas.

Tales aspas 33 son también de una pieza con la tercera parte 23 que encierra la cavidad 22 del impulsor (que tiene así una forma sustancialmente rebajada, pero sobresale lateralmente a tal parte 23, que está fijada a las partes primera y segunda 21A y 21B).

De este modo, la parte 23 está “soportada” por las aspas 33 (de una pieza con la parte 21) a una distancia de tal primera parte 21.

El impulsor 3 está situado en la primera parte 4 del difusor y gira sustancialmente dentro de la primera parte 4 mencionada con anterioridad, que está rebajada con respecto a una parte perimetral 40, que tiene unos puntos 41 en los que tal primera parte 4 está fijada a la estructura de la campana de extracción (no mostrada).

La parte perimetral 40 tiene un borde interior 44 conformado de tal modo como para encajar en un rebaje anular 28 del impulsor 3 que lo contiene (véase la figura 2). El aire puede pasar a través de tal rebaje. Esto hace posible limitar el flujo de reciclaje de aire dentro del difusor, creando una clase de sellado entre la parte estática (difusor 4) y la parte rotativa (impulsor 3) del ventilador 1.

En un lado de la primera parte 4 del difusor 2 hay una tercera parte 43 de tal difusor, que delimita también la salida 6 del conducto de suministro 5.

La figura 1 muestra también otros componentes conocidos (indicados genéricamente por 100) que se usan comúnmente para las conexiones eléctricas del ventilador 1. Por lo tanto, estos componentes no se describirán adicionalmente.

El ventilador así obtenido es relativamente fácil de construir debido a la disposición de las aspas, que son de una pieza con las partes anulares primera y segunda 21A y 21B del cuerpo 20 del impulsor 3, lo que hace más fácil el moldeo. Además de esto, la disposición específica de las aspas no solamente hace posible dirigir el aire hacia el conducto 5 de modo óptimo, sino también hace posible tener una rotación sin que se genere ruido o, en cualquier caso, poco.

Como la voluta o difusor tiene también una sección transversal creciente desde la entrada al conducto 5 hasta su extremidad o salida 6, hay una recuperación óptima de presión, minimizando las pérdidas de carga, lo que ocasiona una mejora apreciable en el comportamiento del ventilador en cuanto a la capacidad, la presión y el rendimiento fluidodinámico. Esta sección transversal creciente se puede ver en una pluralidad de planos que contienen un eje de rotación del motor 24 o su árbol de salida 31; un ejemplo de una sección transversal como se ha indicado anteriormente es la figura 2, donde uno de los planos mencionados con anterioridad es el de la figura. A partir de lo que se ilustra en la figura 2, se señalará que la sección transversal K1 de la voluta es menor que la sección transversal k2 de esa voluta.

Finalmente, es posible obtener un difusor de altura menor que 150 mm, medida paralela al eje del árbol del motor 31, haciendo posible reducir la altura de la campana a 110 mm, con un ahorro consiguiente en el material metálico del que está hecho esta última, y construir un sistema de extracción que es compacto pero, al mismo tiempo, tiene alto rendimiento.

Se ha descrito una realización preferida de la invención, que se ha de considerar solamente como un ejemplo de esta última y cuyas características están definidas por las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un ventilador de extracción de humo y/o vapor (1) para un sistema de extracción de humo y/o vapor, que comprende un difusor (2) y un impulsor (3) situado dentro del difusor (2), estando el impulsor (3) accionado por un motor eléctrico (24) y estando fijado a un árbol de salida (31) con su propio eje de rotación (N), comprendiendo tal impulsor (3) un cuerpo (20) que tiene una parte plana (21) desde la que se alzan una pluralidad de aspas (33) dispuestas radialmente, teniendo el difusor (2) un conducto de suministro o salida de aire (5) con una anchura axial en sección transversal que aumenta desde una entrada hacia su salida (6), identificándose dicha sección transversal en una pluralidad de planos que contienen dicho eje de rotación (N) del árbol de salida (31) del motor eléctrico (24), comenzando dicho conducto en una primera parte (4) del difusor que contiene el impulsor (3),

caracterizado por que

dichas aspas (33) están separadas entre sí por una distancia variable según una función periódica, de modo que la distancia angular entre cada par de aspas (33) a lo largo de un borde del impulsor (3) varía al pasar de un aspa (33) a la siguiente y de nuevo a la siguiente según una función matemática no lineal.

2. El ventilador según la reivindicación 1,

caracterizado por que

dicha primera parte (4) del difusor (2) contiene el impulsor (3) y soporta el motor eléctrico (24), comprendiendo dicha primera parte (4) un borde (44) situado a corta distancia de las aspas (33) del impulsor (3).

3. El ventilador según la reivindicación 2,

caracterizado por que

dicho borde (44) de la primera parte está presente dentro de un rebaje (28) dispuesto en el impulsor (3), definido por dos partes anulares concéntricas y separadas (21A, 21B) de un cuerpo (20) del impulsor, que soporta las aspas (33) del impulsor.

4. El ventilador según la reivindicación 1,

caracterizado por que

la primera parte (4) está asociada con una estructura del sistema de extracción de humo y/o vapor, tal como una campana de extracción para la superficie de cocinado de una cocina.

5. El ventilador según la reivindicación 3,

caracterizado por que

las partes anulares primera y segunda (21 A, 21B) del cuerpo (20) del impulsor (3) limitan una cavidad central (22) de ese cuerpo capaz de contener el motor eléctrico (24), estando también las aspas (33) conectadas a una tercera parte (23) que encierra la cavidad (22) en un plano (P) a una distancia de un plano (Z) en el que se encuentran las partes anulares primera y segunda (21A, 21B) del cuerpo (20) del impulsor (3), soportando dichas aspas (33) tal tercera parte (23).

6. El ventilador según la reivindicación 3,

caracterizado por que

el rebaje (28) presente entre la primera parte anular (21A) y la segunda parte anular (21B) del cuerpo del impulsor (3) es un espacio hueco abierto, estando las aspas (33) del impulsor (3) situadas en tal espacio hueco.

7. Un sistema para la extracción de humo y/o vapor, tales como el humo y/o vapor producidos en una superficie de cocinado durante la preparación de alimentos, estando dicho sistema de extracción provisto de un ventilador según la reivindicación 1.

8. Un sistema de extracción según la reivindicación 7,

caracterizado por que

dicho ventilador comprende un difusor (2) que tiene una primera parte (4) hueca, que contiene el motor eléctrico (24) que acciona el impulsor (3).