EA 028345B1 20171130

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000028345b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Вытяжка (1) для обработки воздушного потока (60), содержащая входную секцию (20) и выходную секцию (50), соответственно обеспечивающие поступление и выход упомянутого воздушного потока (60), вентиляторное средство (30) и фильтрующее средство (40), расположенные между упомянутой входной секцией (20) и упомянутой выходной секцией (50), блок (70') управления, функционально соединенный с упомянутым вентиляторным средством (30) для управления по меньшей мере одним его рабочим параметром, при этом блок (70') управления выполнен с возможностью оценки объемного расхода воздушного потока (60) вслед за приведением в действие электрического двигателя (31), связанного с упомянутым вентиляторным средством (30), после определения упомянутого по меньшей мере одного рабочего параметра упомянутого двигателя (31), при этом рабочий параметр содержит ток, отбираемый упомянутым двигателем (31), и/или скорость вращения последнего, отличающаяся тем, что блок (70') управления содержит модель (71) объемного расхода, которая на основании входных значений тока, отбираемого упомянутым двигателем (31), и/или скорости вращения последнего выдаёт значение объемного расхода воздушного потока (60), модель (74) эффективности, которая на основании входных значений упомянутого объёмного расхода и температуры воздушного потока (60) и значения мощности, отбираемой упомянутым двигателем (31), выдаёт значение эффективности упомянутой вытяжки (1), и контроллер (72'), выполненный с возможностью управления упомянутым двигателем (31) на основании упомянутого значения объёмного расхода воздушного потока (60) и упомянутого значения эффективности упомянутой вытяжки (1) таким образом, что возможно поддержание постоянного объемного расхода воздушного потока (60), протекающего внутри вытяжки (1), вне зависимости от состояния плотности воздуха.

2. Вытяжка (1) по п.1, в которой электрический двигатель (31) с переменной скоростью вращения представляет собой синхронный трехфазный бесщеточный двигатель с постоянными магнитами.

3. Вытяжка (1) по п.2, в которой двигатель (31) соединен с инвертором (73) и управляется им.

4. Вытяжка (1) по любому из пп.1-3, в которой блок (70') управления также выполнен с возможностью сравнения оцененного объемного расхода воздушного потока (60) с эталонным значением объемного расхода для обнаружения засоренного состояния фильтрующего средства (40).

5. Вытяжка (1) по любому из пп.1-4, при этом блок (70') управления также выполнен с возможностью сравнения оцененного объемного расхода воздушного потока (60) с номинальным значением объемного расхода упомянутого воздушного потока (60), чтобы определить состояние монтажа вытяжки (1).

6. Вытяжка (1) по любому из пп.1-5, при этом блок (70') управления также выполнен с возможностью формирования сигналов управления для двигателя (31) на основании объемного расхода, чтобы осуществить многократный воздухообмен на заданном интервале времени в помещении, в котором установлена упомянутая вытяжка (1).

7. Вытяжка (1) по любому из пп.1-6, в которой блок (70') управления также выполнен с возможностью формирования сигналов управления для двигателя (31), которые поддерживают оцененный объемный расход воздушного потока (60), по существу, равным эталонному значению объемного расхода, соответствующему способу приготовления пищи.

8. Вытяжка (1) по любому из пп.1-7, содержащая акустическое средство (90) измерения, связанное с возможностью передачи сигнала с системой контроля шума, содержащейся в блоке (70') управления, при этом упомянутый блок (70') управления также выполнен с возможностью формирования сигналов управления для двигателя (31), которые поддерживают оцененный объемный расход воздушного потока (60) вблизи эталонного значения объемного расхода, а уровень шума, измеренный акустическим средством (90) измерения, - ниже порогового значения.

9. Способ управления обработкой воздушного потока (60), протекающего через вытяжку (1), реализуемый вытяжкой (1) по любому из пп.1-8, содержащий этапы, на которых: a) оценивают объемный расход воздушного потока (60), b) формируют на основании объемного расхода, оцененного на этапе (а), управляющие сигналы для вентиляторного средства (30), выполненного с возможностью поддержания постоянного значения объемного расхода воздушного потока (60), при этом оценку объемного расхода воздушного потока (60) выполняют путем определения по меньшей мере одной электромеханической величины, связанной с работой вентиляторного средства (30), при этом электромеханическая величина содержит скорость вращения вентиляторного средства (30) и/или ток, отбираемый им, отличающийся тем, что он также содержит этапы, на которых: c) определяют значение эффективности вытяжки (1) посредством модели (74) эффективности, причём оценку объемного расхода воздушного потока (60) выполняют посредством модели (71) объемного расхода, в которой в качестве входных величин используются значения тока, отбираемого упомянутым вентиляторным средством (30), и/или его скорости вращения, причём в модели (74) эффективности в качестве входных данных используются значения объёмного расхода и температуры воздушного потока (60) и мощности, отбираемой упомянутым вентиляторным средством (30), и при этом сигналы управления формируются на этапе (b) также на основании упомянутого значения эффективности, определённого на этапе (с), таким образом, что возможно поддержание постоянного объемного расхода воздушного потока (60), протекающего внутри вытяжки (1), вне зависимости от состояния плотности воздуха.

10. Способ по п.9, в котором формирование управляющих сигналов для вентиляторного средства (30) осуществляют также на основании эталонного значения объемного расхода.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

3. Вытяжка (1) по п.2, в которой двигатель (31) соединен с инвертором (73) и управляется им.

Евразийское 028345 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.11.30
(21) Номер заявки 201491880
(22) Дата подачи заявки 2013.04.16
(51) Int. Cl.
F24C15/20 (2006.01) F24F11/047 (2006.01) B08B15/02 (2006.01)
(54) ВЫТЯЖКА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫТЯЖКОЙ
(31) TO2012A000339; TO2012A000340; TO2012A000341; TO2012A000342;
TO2012A000343; TO2012A000344
(32) 2012.04.17
(33) IT
(43) 2015.03.31
(86) PCT/IB2013/053004
(87) WO 2013/156922 2013.10.24
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ИНДЕЗИТ КОМПАНИ С.П.А. (IT)
(72) Изобретатель:
Беато Алессио, Д'Антонио Данило (IT)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A1-20050224069 US-A1-20040101412 GB-A-2457534 WO-A2-2012030997 US-A-5447414 US-A1-20050156053 US-A1-20090048714 WO-A2-2010120429 WO-A1-03050453
(57) Изобретение относится к вытяжке для обработки воздушного потока, содержащей входную секцию и выходную секцию, вентиляторное средство и фильтрующее средство, расположенные между входной секцией и выходной секцией, блок управления, функционально соединенный с вентиляторным средством, при этом блок управления выполнен с возможностью оценки объемного расхода воздушного потока вслед за приведением в действие электрического двигателя, связанного с вентиляторным средством, после определения упомянутого по меньшей мере одного рабочего параметра упомянутого двигателя, при этом рабочий параметр содержит ток, отбираемый упомянутым двигателем, и/или его скорость вращения. Блок управления содержит модель объемного расхода, которая на основании входных значений тока, отбираемого упомянутым двигателем, и/или скорости вращения последнего выдаёт значение объемного расхода воздушного потока, модель эффективности, которая на основании входных значений упомянутого объёмного расхода и температуры воздушного потока и значения мощности, отбираемой упомянутым двигателем, выдаёт значение эффективности упомянутой вытяжки, и контроллер, выполненный с возможностью управления двигателем на основании значения объёмного расхода воздушного потока и значения эффективности вытяжки, таким образом, что возможно поддержание постоянного объемного расхода воздушного потока, протекающего внутри вытяжки, вне зависимости от состояния плотности воздуха. Изобретение также относится к способу управления обработкой воздушного потока, протекающего через вытяжку, реализуемому упомянутой вытяжкой. Технический результат состоит в минимизации потребления ресурсов и максимальном повышении эффективности вытяжки.
Настоящее изобретение относится к вытяжному колпаку и способу управления им. Как известно, вытяжные колпаки используются как в промышленной среде, так и дома, в частности в помещениях, где готовится пища (на кухнях). В действительности в процессе приготовления пищи в воздух высвобождаются различные вещества в виде испарений, взвесей и т.п. Эти вещества часто имеют сильный запах и/или могут быть вредными для людей; следовательно, они должны как можно быстрей удаляться из помещения и пропускаться через вытяжку.
Чтобы обработка была эффективной, важно, чтобы было известно вещество, которое требуется обработать, поскольку в процессе приготовления пищи или обработки в промышленной сфере в воздух могут высвобождаться различные виды и количества веществ. Например, кулинарный процесс жарки пищи высвобождает в воздух большее количество летучих альдегидов, чем процесс варки пищи, который, в свою очередь, высвобождает в воздух большее количество паров воды, чем жареная пища. Следовательно, процесс обработки воздуха необходимо адаптировать к типу приготовляемой пищи. Один из доступных параметров процесса обработки воздуха в вытяжном колпаке - объемный расход воздуха.
Чтобы еще более повысить эффективность обработки воздуха, важна также высокая эффективность фильтрующего средства вытяжки; в действительности в процессе работы фильтрующее средство забивается с различной скоростью в зависимости от типа обрабатываемых испарений. Например, кулинарный процесс жарки пищи высвобождает в воздух большее количество испарений, чем процесс варки пищи, который, в свою очередь, высвобождает в воздух большее количество паров воды, чем жареная пища. Следовательно, необходимо постоянно контролировать степень засорения фильтрующего средства вытяжного колпака. Один из параметров, полезных для распознавания упомянутой степени засорения, -объемный расход воздуха.
Кроме того, чтобы обработка была эффективной, важно, чтобы вытяжка была установлена правильно; в действительности неправильная установка снижает рабочие характеристики упомянутой вытяжки, препятствуя удалению испарений. Один из параметров, полезных для определения эффективности вытяжки, объемный расход воздуха через вытяжку.
Таким образом, чтобы убедиться, что вытяжка установлена правильно, необходимо знать объемный расход воздуха.
В помещениях, где готовится пища, обычно также используются всасывающие и/или вытяжные вентиляторы, обеспечивающие определенную кратность воздухообмена на заданном интервале времени.
Эти экстракторы/вытяжные вентиляторы выполняют задачу, весьма схожую с той задачей, которую выполняют вытяжки, однако они приводят к увеличению количества оборудования, а значит, к более высоким фиксированным и/или переменным расходам, связанным с приготовлением пищи.
Чтобы уменьшить количество оборудования, в настоящей заявке предложено использовать колпак шкаф, в частности откачивающего типа, т.е. соединенный с пространством за пределами помещения, в котором он установлен, который способен обеспечить постоянный воздушный поток, чтобы в дополнение к удалению испарений позволить также соблюдать необходимую кратность воздухообмена в помещении, в котором он установлен. Для обеспечения вышесказанного необходимо знать объемный расход воздуха.
Чтобы поддерживать эффективность процесса обработки воздуха, выполняемого фильтрами вытяжки, на постоянном уровне, важно сохранять постоянным поток воздуха, который через них протекает, вне зависимости от степени засорения фильтров. Попытки решить эту задачу уже предпринимались, и она была решена в изобретении, описанном в заявке на Европейский патент ЕР 0314085 от компании FOOD AUTOMATION-SERVICE TECHNIQUES, где объемный расход воздуха может регулироваться посредством использования плавающего переключателя (sail switch), способного определять объемный расход дальше по ходу от фильтров вытяжки.
Однако данное решение имеет тот недостаток, что плавающий переключатель может сломаться или забиться грязью, что не позволит измерять объемный расход. Кроме того, наличие подвижных частей требует более частого проведения технического обслуживания, что приводит к повышению эксплуатационных расходов, связанных с упомянутой вытяжкой.
Помимо этого, чтобы поддерживать эффективность процесса обработки воздуха, выполняемого фильтрующим средством вытяжки, на постоянном уровне, важно убедиться, что фильтрующее средство находится в таком состоянии, при котором обеспечивается прохождение достаточного потока воздуха. При использовании решения, предложенного в вышеупомянутом уровне техники, можно проконтролировать степень засорения фильтрующего средства, однако выход из строя плавающего переключателя лишит возможности узнать степень засорения упомянутого средства.
В уровне техники специалист в данной области техники может определить эффективность работы вытяжки, измерив также мощность, отбираемую вентилятором двигателя, с помощью инструментов, хорошо известных в данной области техники; однако выход из строя плавающего переключателя сделает такой расчет невозможным.
В уровне техники специалист в данной области техники может получить в помещении, в котором установлена вытяжка, объемный расход, обеспечивающий определенную кратность воздухообмена в единицу времени, однако выход из строя плавающего переключателя сделает невозможным измерение
объемного расхода, а значит обеспечение достаточной кратности воздухообмена в единицу времени.
Помимо этого, в решении, предложенном в уровне техники, скорость вращения вентиляторного средства обязательно должна быть переменной, а значит, на определенных скоростях вращения вытяжка может войти в резонанс и вызвать значительно больший шум, издаваемый при работе. Такого типа явления могут также происходить в частотном диапазоне, в котором испускаемый шум минимален, при этом их наличие может существенно зависеть от типа смонтированного оборудования, т.е. на них могут влиять длина и/или диаметр выпускной трубы, число изгибов последней и т.д.
В заявке на Европейский патент ЕР 0596846 А1 от компании ELECTROLUX АВ описана вытяжка, оборудованная устройством активного шумоподавления, в котором используется акустическая система. Эта акустическая система, должным образом приводимая в действие блоком управления, с которым также соединен акустический датчик, может снижать шум, издаваемый вытяжкой при работе.
Данное решение, однако, имеет один недостаток: активное шумоподавление эффективно лишь в том случае, когда источник шума четко определен и ограничен, например работающим лопастным колесом, но если источник шума распространяется на весь корпус вытяжки, как в случае проявления такого феномена как резонанс, подобный подход более не может успешно применяться, поскольку придется использовать большое число мощных акустических систем, что может травмировать слуховой аппарат.
Настоящее изобретение нацелено на решение этих и других проблем путем создания вытяжки согласно прилагаемой формуле изобретения.
Базовая идея настоящего изобретения заключается в определении и/или оценке набора рабочих параметров вытяжки вслед за приведением в действие связанного с ней вентиляторного средства, де-факто создавая виртуальный датчик, способный оценить объемный расход воздуха через вытяжку без использования реального датчика, подобного описанному в уровне техники.
Кроме того, базовая идея настоящего изобретения заключается в определении и/или оценке набора рабочих параметров вытяжки вслед за приведением в действие двигателя, входящего в состав упомянутой вытяжки, де-факто создавая виртуальный датчик, способный оценить объемный расход воздуха через вытяжку без использования реального датчика, подобного описанному в уровне техники. Это позволяет сохранять постоянным объемный расход воздуха в соответствии со способом приготовления пищи, который требуется осуществить, и/или точно отрегулировать объемный расход воздуха в определенном диапазоне, когда акустическое средство измерения определяет усиление шума, указывающее на наличие выборочного явления, такого как резонанс.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к вытяжке для обработки воздушного потока, содержащей входную секцию и выходную секцию, соответственно обеспечивающие поступление и выход упомянутого воздушного потока, вентиляторное средство и фильтрующее средство, расположенные между упомянутой входной секцией и упомянутой выходной секцией, блок управления, функционально соединенный с упомянутым вентиляторным средством для управления по меньшей мере одним его рабочим параметром, при этом блок управления выполнен с возможностью оценки объемного расхода воздушного потока вслед за приведением в действие электрического двигателя, связанного с упомянутым вентиляторным средством, после определения упомянутого по меньшей мере одного рабочего параметра упомянутого двигателя, при этом рабочий параметр содержит ток, отбираемый упомянутым двигателем, и/или скорость вращения последнего, при этом блок управления содержит: модель объемного расхода, которая на основании входных значений тока, отбираемого упомянутым двигателем, и/или скорости вращения последнего выдаёт значение объемного расхода воздушного потока, модель эффективности, которая на основании входных значений упомянутого объёмного расхода и температуры воздушного потока и значения мощности, отбираемой упомянутым двигателем, выдаёт значение эффективности упомянутой вытяжки, и контроллер, выполненный с возможностью управления упомянутым двигателем на основании упомянутого значения объёмного расхода воздушного потока и упомянутого значения эффективности упомянутой вытяжки, таким образом, что возможно поддержание постоянного объемного расхода воздушного потока, протекающего внутри вытяжки, вне зависимости от состояния плотности воздуха.
В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ управления обработкой воздушного потока, протекающего через вытяжку, реализуемый вытяжкой по предыдущему аспекту настоящего изобретения, причём способ содержит этапы, на которых: a) оценивают объемный расход воздушного потока, b) формируют на основании объемного расхода, оцененного на этапе (а), управляющие сигналы для вентиляторного средства, выполненного с возможностью поддержания постоянного значения объемного расхода воздушного потока, при этом оценку объемного расхода воздушного потока выполняют путем определения по меньшей мере одной электромеханической величины, связанной с работой вентиляторного средства, при этом электромеханическая величина содержит скорость вращения вентиляторного средства и/или ток, отбираемый им, при этом способ также содержит этапы, на которых: с) определяют значение эффективности вытяжки посредством модели эффективности, причём оценку объемного расхода воздушного потока выполняют посредством модели объемного расхода, в которой в качестве входных величин используются значения тока, отбираемого упомянутым вентиляторным средством, и/или его скорости вращения, причём в модели эффективности в качестве входных данных используются значения
объёмного расхода и температуры воздушного потока и мощности, отбираемой упомянутым вентиляторным средством, и при этом сигналы управления формируются на этапе (b) также на основании упомянутого значения эффективности, определённого на этапе (с), таким образом, что возможно поддержание постоянного объемного расхода воздушного потока, протекающего внутри вытяжки, вне зависимости от состояния плотности воздуха.
Дополнительные предпочтительные признаки настоящего изобретения будут изложены в прилагаемой формуле изобретения.
Эти признаки, как и преимущества настоящего изобретения, станут более очевидными из последующего описания одного варианта его осуществления, представленного на прилагаемых чертежах, приведенных в виде неограничивающего примера, где
на фиг. 1 показан схематичный вид в перспективе вытяжки согласно изобретению;
на фиг. 2 показан график, демонстрирующий взаимосвязь между током, отбираемым при определенной скорости вращения вентиляторным средством, связанным с вытяжкой, и объемным расходом воздуха, протекающего через него;
на фиг. 3 показана блок-схема системы для оценки объемного расхода воздуха через вытяжку, представленную на фиг. 1;
на фиг. 4 показана блок-схема блока управления, содержащего блок по фиг. 3 и способного управлять процессом обработки воздушного потока, протекающего через вытяжку по фиг. 1;
на фиг. 5 показан график, представляющий кривые изоэффективности вытяжки по фиг. 1, определенные в идеальных условиях;
на фиг. 6 показана блок-схема системы для измерения эффективности вытяжки по фиг. 1;
на фиг. 7 показан вариант блок-схемы системы управления по фиг. 4, который также содержит систему для измерения эффективности по фиг. 6.
Как показано на фиг. 1, вытяжка 1 содержит канал 10, имеющий пару противоположных боковых стенок 11, заднюю стенку 12 и переднюю стенку 13; заметим при этом, что упомянутая передняя стенка 13 не показана на прилагаемых чертежах, чтобы проиллюстрировать внутреннее строение и компоненты вытяжки 1. Последняя также содержит
входную секцию 20 для воздушного потока 60, содержащего испарения и/или вещества, порождаемые некоторым процессом, предпочтительно процессом приготовления пищи или чем-то подобным;
выходную секцию 50 для выхода воздушного потока 60;
вентиляторное средство 30, расположенное между входной секцией 20 и выходной секцией 50, при этом упомянутое вентиляторное средство 30 предпочтительно может содержать вентилятор с двигательным приводом (например, модель, изготовленную компанией EVEREL);
фильтрующее средство 40 для захвата испарений и/или запахов, помещенное между входной секцией 20 и выходной секцией 50, при этом упомянутое фильтрующее средство 40 само по себе может быть известным, например, представлять собой картриджи из волокнистых материалов, слои активированного углерода, слои из металлических сеток или их сочетание;
блок 70 управления, соединенный с упомянутым вентиляторным средством 30 и способный управлять процессом обработки воздушного потока 60, который будет рассмотрен позже.
Вытяжка 1 согласно настоящему изобретению, как вариант, может располагаться спереди, сзади или с одной стороны рабочей поверхности для приготовления пищи (на чертеже не показано), чтобы иметь возможность сбора большей части запахов и испарений, создаваемых последней.
Вентиляторное средство 30 содержит электрический двигатель 31 с переменной скоростью вращения, предпочтительно синхронный трехфазный бесщеточный двигатель с постоянными магнитами, связанный с лопастным рабочим колесом 32, обеспечивающим циркуляцию воздушного потока 60.
Когда вентиляторное средство 30 работает, вытяжка 1 осуществляет забор воздуха 60 из входной секции 20 и выброс через выходную секцию 50.
Когда вытяжка 1 работает, фильтрующее средство 40 забивается твердыми частицами и каплями жидкости, присутствующими в воздушном потоке 60, тем самым увеличивая потери на трение вдоль канала 10. Как говорилось ранее во вступительной части, чтобы иметь возможность поддерживать объемный расход воздушного потока 60 на постоянном уровне, необходимо оценить объемный расход с помощью пригодной системы. В настоящем изобретении эта система выполнения оценки содержит средство для измерения по меньшей мере одной электрической величины, связанной с работой вентиляторного средства 30, например тока, а также средство для измерения или оценки по меньшей мере одной механической величины упомянутого вентиляторного средства 30, например скорости его вращения.
В действительности, зная характеристики вентиляторного средства 30, полученные из электромеханических измерений, проведенных на стенде для аэротехнических испытаний, можно оценить для заданного момента времени значение объемного расхода воздушного потока 60 путем измерения тока, отбираемого двигателем 31 вентиляторного средства 30, и путем измерения или оценки скорости вращения в тот же момент времени.
Знание характеристик вентиляторного средства 30 в настоящем описании означает знание модели, способной предоставить соответствующее значение объемного расхода для каждого значения скорости
вращения и отобранного электрического тока.
Данная модель зависит от конкретного используемого вентиляторного средства 30 (двигателя 31 и лопастного рабочего колеса 32), и может быть экспериментально получена, используя хорошо известные методы регрессионного анализа, на основании данных, полученных по результатам измерений, проведенных на стенде для аэротехнических испытаний, исключительно для вентиляторного средства 30, т.е. когда последнее не соединено с вытяжкой 1.
В частности, методика измерений может быть организована следующим образом: ток и/или мощность (зависимые переменные), отбираемые двигателем 31, измеряются при различных объемных расходах тестового воздушного потока (независимая переменная), протекающего через вентиляторное средство 30, когда скорость вращения (регулируемая переменная) упомянутого вентиляторного средства 30 остается неизменной. Измерения тока и/или мощности предпочтительно должны повторяться для каждой скорости вращения, при которой вентиляторное средство 30 работает в нормальных рабочих условиях, т.е. будучи соединенным с вытяжкой 1.
Как показано на фиг. 2, зависимость, связывающая ток, отбираемый двигателем 31, с объемным расходом тестового воздушного потока, протекающего через вентиляторное средство 30, обычно является линейно-возрастающей (чем выше объемный расход тестового воздушного потока, тем больше ток, отбираемый двигателем 31), т.е. выполняется следующее соотношение:
FlowRate mrpmx DrawnCurrent+qrpmx,
где параметры и qrpmx имеют конкретные значения для определенной скорости вращения rpmx вентиляторного средства 30, при этом mrpmx больше нуля.
Как показано на фиг. 3, модель 71 объемного расхода, созданная с помощью компьютера или программы расчета электронных схем, может выдать расчетное значение объемного расхода, используя в качестве входных величин значения скорости вращения и тока, отбираемого вентиляторным средством 30; при этом упомянутая модель 71 объемного расхода может определяться набором соотношений, содержащих х пар параметров mrpm и qrpm, где х - число скоростей вращения, на которых может работать вентиляторное средство 30.
Очевидно, специалист в данной области техники сможет предложить модели для расчета объемного расхода, которые являются более сложными, чем та, что составлена семейством линейных соотношений, определяемых параметрами mrpm и qrpm, не отходя, однако, от идеи настоящего изобретения. Например, если скорость вращения двигателя 31 непрерывно изменяется, существует возможность путем интерполяции замеренных кривых работать с виртуально бесконечным множеством скоростей вращения rpmx.
На фиг. 4 показана система 70 управления, содержащая контур обратной связи, в свою очередь содержащий модель 71 объемного расхода, а также контроллер 72, выполненный с возможностью формирования управляющих сигналов для инвертора 73, чтобы исключить ошибку по объемному расходу; при этом система 70 управления осуществляет управление объемным расходом посредством упомянутого двигателя 31.
Способ управления процессом обработки воздушного потока 60 согласно изобретению содержит следующие этапы:
a) оценка значения объемного расхода воздушного потока 60 путем измерения электромеханических величин, связанных с работой двигателя 31 вентиляторного средства 30;
b) формирование посредством инвертора 73 управляющих сигналов для двигателя 31, приспособленных для поддержания постоянного значения объемного расхода воздушного потока 60;
при этом электромеханические величины содержат скорость вращения двигателя 31 и ток, отбираемый упомянутым двигателем 31. Кроме того, этапы (а) и (b) вышеупомянутого способа могут повторяться циклически блоком 70 управления.
Модель 71 объемного расхода предпочтительно позволяет замкнуть контур обратной связи путем предоставления оцененного значения объемного расхода воздушного потока 60, не прибегая к необходимости использования специальных датчиков объемного расхода. Значение объемного расхода, оцененное таким образом, далее вычитается из эталонного значения объемного расхода (заданного значения), тем самым получая значение ошибки по объемному расходу, которое поступает на вход контроллера 72.
На основании алгоритмов управления, определенных ранее с помощью технологий, хорошо известных специалистам в данной области техники, контроллер 72 формирует в качестве своего выходного сигнала управляющие сигналы для инвертора. Последние поступают на вход инвертора 73, который должным образом управляет обмотками двигателя 31, чтобы как можно быстрее привести оцененный объемный расход, создаваемого вентиляторным средством 30, в равенство с эталонным объемным расходом, установленной пользователем или установленной автоматически системой 70 управления. Таким образом, имеется возможность управлять объемным расходом без применения специальных датчиков объемного расхода, используя механические и электрические величины, которые можно легко измерить и/или оценить.
Кроме того, в контроллер 72 могут вводиться значения скорости вращения вентиляторного средства 30 и отбираемого им тока, так что контроллер 72 может контролировать работу упомянутого вентиля- 4
торного средства 30 и управлять двигателем 31 согласно хорошо известным алгоритмам и/или обнаруживать любые проблемы, которые могут возникать, например заклинивания, поломки и т.п.
Ток, отбираемый двигателем 31, предпочтительно может замеряться с использованием технологий, хорошо известных специалистам в данной области техники, например, шунтирования инвертора 73, управляющего двигателем 31, не используя при этом никаких подвижных частей. Для измерения скорости вращения, наоборот, могут использоваться датчики на эффекте Холла, которые обычно уже включены в состав статора трехфазного двигателя с постоянными магнитами и которые могут формировать сигнал, когда постоянные магниты на роторе двигателя 31 проходят перед упомянутыми датчиками на эффекте Холла, что позволяет измерять скорость вращения упомянутого ротора. В качестве альтернативы скорость вращения может измеряться с использованием таких датчиков как кодовые датчики, фазовые датчики положения, тахометры. В качестве дополнительной альтернативы упомянутая скорость вращения может оцениваться с использованием известных алгоритмов бессенсорного управления, которые, например, измеряют обратную электродвижущую силу (противо-ЭДС) путем замера напряжений и/или токов, индуцируемых в обмотках двигателя 31.
Разумеется, специалист в данной области техники сможет использовать технологии измерения тока, отбираемого двигателем, и/или скорости вращения последнего, которые являются альтернативными вышеописанным, не отходя, однако, от идеи настоящего изобретения.
Работа блока 70 управления позволяет поддерживать постоянный объемный расход воздушного потока 60, протекающего внутри вытяжки 1, вне зависимости от степени засорения фильтрующего средства 40, при котором чем больше степень засорения последнего, тем больше величина падения давления дальше по ходу от упомянутого фильтрующего средства 40; при этом если скорость вращения двигателя 31 поддерживается постоянной, это приведет к снижению объемного расхода, что уменьшит ток, отбираемый двигателем 31. Это уменьшение тока понизит значение, выдаваемое в модель 71 объемного расхода, которая выдаст более высокое значение ошибки по объемному расходу в контроллер 72, который, в свою очередь, изменит управляющие сигналы, поступающие на вход инвертора 73, так, чтобы увеличить ток, отбираемый двигателем 31, и, как следствие, объемный расход воздушного потока 60. В более общем смысле управляющие сигналы, поступающие на вход инвертора 73, изменяются таким образом, чтобы оказать комбинированное воздействие на ток, отбираемый двигателем 31, и на скорость его вращения, чтобы поддерживать постоянный объемный расход воздушного потока 60. Эталонное значение объемного расхода может устанавливаться пользователем вытяжки 1 посредством интерфейса (на прилагаемых чертежах не показано), например клавиатуры, с помощью которой эталонное значение объемного расхода может устанавливаться прямо или косвенно. Эталонный объемный расход может устанавливаться непосредственно путем введения через упомянутый интерфейс численного значения требуемого объемного расхода воздушного потока 60. В качестве альтернативы пользователь может выбрать желаемый способ приготовления пищи через упомянутый интерфейс, который функционально соединен с блоком контроля.
Блок контроля (на прилагаемых чертежах не показан), который содержится в вытяжке 1 и функционально соединен с блоком 70 управления, на основании заданной таблицы соответствия, хранящейся в упомянутом блоке контроля, далее определит соответствующее эталонное значение устанавливаемого объемного расхода, которое поступит на вход блока 70 управления. Чтобы облегчить выбор, способ приготовления пищи может выбираться из набора заданных программ приготовления пищи.
Набор программ приготовления пищи содержит программу "ВАРКА" и программу "ЖАРКА", при этом блок контроля ставит связывает с программой "ВАРКА" эталонное значение объемного расхода, более высокое, чем то, что соответствует программе "ЖАРКА".
Подводя итог вышесказанному, способ управления обработкой воздушного потока 60, основанный на способе приготовления пищи, содержит следующие этапы:
a) выбор способа приготовления пищи;
b) связывание эталонного значения объемного расхода на основании способа приготовления пищи, выбранного на этапе (а);
c) оценка объемного расхода воздушного потока 60;
d) формирование управляющих сигналов для двигателя 31, приспособленных для попытки поддерживать оценочное значение объемного расхода воздушного потока 60, полученное на этапе
(с) по существу, равным эталонному значению объемного расхода, связанному на этапе (b).
Кроме того, интерфейс может быть также использован для определения количества кубических метров помещения, в котором установлена вытяжка 1, так что блок контроля может рассчитать эталонное значение объемного расхода, направляемое в блок 70 управления, которое сможет обеспечить заданную кратность воздухообмена в единицу времени. В таких помещениях, как кухни, в действительности необходимо обеспечить определенную кратность воздухообмена в час, при этом экстракторы часто устанавливаются для того, чтобы выполнить именно это требование. В случае вытяжки 1 по изобретению подобное требование может быть выполнено с применением одной только упомянутой вытяжки 1. Кратность воздухообмена в час либо может быть задана производителем согласно принятым стандартам, либо может устанавливаться пользователем через упомянутый интерфейс.
Таким образом, способ осуществления многократного воздухообмена на заданном интервале времени в помещении, в котором установлена вытяжка 1, содержит следующие этапы:
a) измерение объемного расхода воздушного потока 60, протекающего внутри вытяжки 1;
b) формирование на основании объемного расхода, измеренного на этапе (а), управляющих сигналов для двигателя 31, так чтобы объемный расход воздушного потока 60 сохранялся постоянным.
Оба вышеупомянутых этапа предпочтительно повторяются циклически, когда упомянутая вытяжка 1 работает.
Еще одно преимущество использования блока 70 управления заключается в возможности распознать неудовлетворительное состояние монтажа вытяжки 1, например, вследствие использования выпускной трубы, меньшей, чем требуется согласно рекомендуемым нормам монтажа, слишком длинной или неправильно расположенной; такое положением дел в действительности отрицательно влияет на объемный расход, который окажется ниже номинального объемного расхода, заданного на основании испытаний, проведенных производителем в штатных условиях, отражающих правильный монтаж вытяжки.
Таким образом, способ определения состояния монтажа вытяжки 1 содержит следующие этапы:
a) измерение номинального значения объемного расхода воздушного потока 60, когда вытяжка 1 идеально смонтирована;
b) оценка значения объемного расхода воздушного потока 60 при заданных условиях работы двигателя (31);
c) определение состояния монтажа вытяжки 1 путем сравнения значений объемного расхода, полученных на этапах (а) и (b).
Этапы (b) и (с) способа предпочтительно активируются пользователем или монтажником через интерфейс.
При измерении объемного расхода на этапах (а) и (b) прогон двигателя 31 предпочтительно осуществляется с постоянной скоростью, более предпочтительно с максимальной скоростью. Это позволяет выявить различия в объемном расходе воздушного потока 60, вызванные состоянием монтажа.
Состояние монтажа определяется на основании алгебраического соотношения между значением объемного расхода воздушного потока 60, определенным на этапе (b), и значением номинального объемного расхода, определенным на этапе (а), при этом может быть принято одно из следующих решений:
если это соотношение превышает первое пороговое значение, предпочтительно 0,75, состояние монтажа рассматривается как "OK", т.е. хорошее;
если значение соотношения меньше или равно упомянутому первому пороговому значению, состояние монтажа рассматривается как "NOK", т.е. неудовлетворительное.
Существует также возможность использовать вариант, включающий второе пороговое значение, более низкое, чем первое и предпочтительно равное 0,5, чтобы позволить выразить количественно степень несоответствия монтажа. При использовании данного варианта, если это соотношение ниже первого порогового значения, состояние монтажа может получить одну из следующих оценок:
если это соотношение превышает второе пороговое значение, состояние монтажа рассматривается как "NOK-ограниченно пригодное", т.е. приемлемое при условии, что объемный расход, близкий к максимальному, не потребуется;
если это соотношение ниже или равно упомянутому второму пороговому значению, состояние монтажа рассматривается как "NOK-требующее повторного монтажа", т.е. вытяжка 1 должна монтироваться заново.
Дополнительное преимущество использования блока 70 управления заключается в возможности распознавания засоренного состояния фильтрующего средства 40, чтобы об этом состоянии можно было получить оповещение при помощи соответствующего средства сигнализации, такого как лампа аварийной сигнализации и/или звуковой аварийный сигнал и т.п., не прибегая к необходимости использования дифференциального датчика давления ближе и дальше по ходу от упомянутого фильтрующего средства 40; при этом данная ситуация распознается путем периодических проверок, проводимых в процессе самодиагностирования, предпочтительно осуществляемом, когда вытяжка 1 включена. Когда монтаж завершен и вытяжка включается первый раз, оцененное значение объемного расхода сохраняется в памяти при заданной скорости вращения, предпочтительно максимальной скорости. При каждом новом включении вытяжки процедура самодиагностирования выдает оценку объемного расхода при упомянутой заданной скорости вращения. Каждое отклонение объемного расхода от значения, сохраненного при запуске в эксплуатацию, будет свидетельствовать о степени засорения фильтра. Когда оцененный объемный расход становится ниже минимального порогового значения, поступает сигнал о том, что фильтр требуется заменить.
Подводя итог вышесказанному, способ определения засоренного состояния фильтрующего средства 40 содержит следующие этапы:
a) оценка объемного расхода воздушного потока 60, когда фильтрующее средство 40 находится в незасоренном состоянии (например, когда оно новое или только что прочищено);
b) определение наступления засоренного состояния на основании второй оценки воздушного потока 60, а также оценки, выполненной на этапе (а).
a)
В частности, наступление засоренного состояния определяется, когда соотношение между оцененным объемным расходом воздушного потока 60, полученным на этапе (а), и второй оценкой, выполненной на этапе (b), выше порогового значения, предпочтительно равного 2.
Дополнительное преимущество использования блока 70 управления заключается в возможности снижения шума.
На основании экспериментальных исследований заявитель отметил, что шум, создаваемый вытяжкой, который, в общем, увеличивается с увеличением объемного расхода, обычно проявляет немонотонность в рабочем диапазоне. В силу избирательных явлений, таких как резонанс, может оказаться, что в определенном диапазоне значений объемного расхода существуют одна или более точек относительного минимума формируемого шума, в которых вытяжка предпочтительно может работать так, чтобы снизить формируемый шум без какого-либо существенного изменения объемного расхода. Формируемый шум может измеряться с помощью акустического средства 90 измерения, входящего в состав вытяжки 1 и содержащего микрофон; при этом упомянутое акустическое средство 90 измерения выполнено с возможностью формирования сигнала, соответствующего шуму, создаваемому вытяжкой. Упомянутое измерительное средство 90 связано с возможностью передачи сигнала с системой контроля шума (на прилагаемых чертежах не показана) и подает в нее информацию, соответствующую формируемому шуму, при этом упомянутая система контроля шума может входить в состав блока 70 управления. Согласно изобретению, таким образом, процедура шумоподавления осуществляет точное управление объемным расходом в заданном диапазоне для эталонного значения объемного расхода, определяемого системой 70 управления, в поисках рабочего режима, соответствующего минимальному шуму. Упомянутый заданный диапазон предпочтительно составляет +/-2% от эталонного значения объемного расхода, более предпочтительно +/-1% от эталонного значения объемного расхода.
По существу, способ снижения шума, издаваемого вытяжкой 1, содержит следующие этапы:
a) измерение уровня шума с помощью акустического средства 90 измерения;
b) оценка объемного расхода воздушного потока 60;
c) формирование управляющих сигналов для двигателя 31, приспособленных для попытки поддерживать оценочное значение объемного расхода воздушного потока 60, полученное на этапе (b), по существу, равным эталонному значению объемного расхода, а уровень шума, измеренный на этапе (а), - ниже порогового значения.
Дополнительные преимущества, которые могут быть получены при использовании настоящего изобретения, касаются энергетической эффективности работы вытяжки 1. В действительности путем измерения не только тока, но также мощности (или напряжения), отбираемой (отбираемого) двигателем 31, имеется возможность (косвенно) измерять коэффициент полезного действия вытяжки 1. Таким образом, можно попытаться управлять вентиляторным средством 30 так, чтобы получить максимальную эффективность.
В этом отношении на фиг. 5 показано семейство характеристических кривых (сплошные линии) вентиляторного средства 30, каждая из которых представляет соотношение "объемный расход-доля отбираемой мощности" при определенном числе оборотов упомянутого вентиляторного средства 30. Эти кривые можно легко получить экспериментально, однако обычно они включены производителем в перечень номинальных данных вентиляторного средства 30. Проведя измерения, описанные выше, и рассчитав значения эффективности в виде соотношений между значениями объемного расхода воздушного потока 60, протекающего через вентиляторное средство 30, и соответствующими значениями мощности, отбираемой двигателем 31 упомянутого вентиляторного средства 30 (нормализованной в диапазоне [0,1]), можно экспериментально определить кривые изоэффективности (пунктирные линии), пересекающие характеристические кривые в рабочих точках, соответствующих режиму работы вентиляторного средства 30, тем самым позволяя узнать в упомянутых точках значение эффективности вентиляторного средства 30.
Кривые изоэффективности представляют собой замкнутые кривые, расположенные концентрически относительно кривой nmax максимальной изоэффективности, при этом с каждым значением объемного расхода воздушного потока 60 связывается оптимальное значение доли отбираемой мощности, обусловленной вентиляторным средством 30.
Разумеется, в вышеописанный пример могут быть внесены различные изменения.
Первый вариант, который позволяет извлечь выгоду из измерения эффективности, показан на фиг. 6 и 7; при этом для краткости последующее описание высветит лишь те детали, которые отличают этот и другие варианты от вышеописанного основного варианта осуществления; по той же причине там, где это возможно, для обозначения конструктивно и/или функционально эквивалентных элементов будут использованы те же ссылочные позиции, дополненные одним или двумя апострофами.
Этот вариант содержит контур 70' управления, аналогичный контуру 70 управления в предыдущем примере, однако содержащий контроллер 72' с двумя входами (вместо одного), а также модель 74 эффективности.
Модель 74 эффективности может быть также построена с использованием компьютера и/или программы расчета электронных схем и может выдавать значение эффективности при поступлении на вход
набора переменных, содержащих следующие величины:
значение объемного расхода воздушного потока 60, определенное посредством модели 71 объемного расхода;
значение мощности, отбираемой двигателем 31 вентиляторного средства 30.
Простейший способ создания модели 74 эффективности использовать компьютер и/или программу расчета электронных схем, способную рассчитать соотношение между значением объемного расхода воздушного потока 60 и значением мощности, отбираемой двигателем 31, а затем умножить полученный результат на нормировочный множитель, чтобы нормализовать коэффициент полезного действия, выдаваемый моделью 74, сводя к значению от 0 до 1. Нормировочный множитель рассчитывается путем деления значения мощности, отбираемой вентиляторным средством 30, работающим с максимальной эффективностью, на значение объемного расхода, получаемого от упомянутого вентиляторного средства
30.
Разумеется, специалист в данной области техники сможет построить более сложную модель 74 эффективности, т.е. использующую более сложные регрессионные модели, в которых может использоваться большее число входных переменных, например, температура воздушного потока 60, давление и т.п.
Способ управления процессом обработки воздушного потока 60 согласно данному варианту осуществления изобретения содержит следующие этапы:
a) измерение значения объемного расхода воздушного потока 60 и определение эффективности вытяжки 1 путем измерения электромеханических величин, связанных с работой двигателя 31;
b) выбор значения скорости вращения, которое будет поддерживаться для двигателя 31 вентиляторного средства 30, на основании значений объемного расхода и эффективности, измеренных на этапе (а);
при этом электромеханические величины содержат скорость вращения двигателя 31, а также ток и мощность, отбираемые упомянутым двигателем 31.
Коэффициент полезного действия, выдаваемый моделью 74 эффективности, позволяет в контуре 70' управления рассчитать смещение значения эффективности путем простого вычисления разности между единицей и значением эффективности. Это смещение значения эффективности далее вводится в контроллер 72', который, используя соответствующие алгоритмы управления, выберет соответствующие управляющие сигналы для инвертора, чтобы предпочтительно удерживать значение ошибки по объемному расходу и смещение значения эффективности на как можно более низком уровне.
Используя блок 70' управления, как и блок 70 управления, использованный в предыдущем примере, можно поддерживать постоянный объемный расход воздушного потока 60, протекающего внутри вытяжки 1, вне зависимости от состояния плотности воздуха, тем самым сводя к минимуму потребление ресурсов и максимально повышая эффективность.
Разумеется, пример, приведенный в настоящем описании, может претерпеть дополнительные изменения, при этом не выходя за пределы объема притязаний нижеследующей формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Вытяжка (1) для обработки воздушного потока (60), содержащая входную секцию (20) и выходную секцию (50), соответственно обеспечивающие поступление и выход упомянутого воздушного потока (60), вентиляторное средство (30) и фильтрующее средство (40), расположенные между упомянутой входной секцией (20) и упомянутой выходной секцией (50), блок (70') управления, функционально соединенный с упомянутым вентиляторным средством (30) для управления по меньшей мере одним его рабочим параметром, при этом блок (70') управления выполнен с возможностью оценки объемного расхода воздушного потока (60) вслед за приведением в действие электрического двигателя (31), связанного с упомянутым вентиляторным средством (30), после определения упомянутого по меньшей мере одного рабочего параметра упомянутого двигателя (31), при этом рабочий параметр содержит ток, отбираемый упомянутым двигателем (31), и/или скорость вращения последнего, отличающаяся тем, что блок (70') управления содержит
модель (71) объемного расхода, которая на основании входных значений тока, отбираемого упомянутым двигателем (31), и/или скорости вращения последнего выдаёт значение объемного расхода воздушного потока (60),
модель (74) эффективности, которая на основании входных значений упомянутого объёмного расхода и температуры воздушного потока (60) и значения мощности, отбираемой упомянутым двигателем (31), выдаёт значение эффективности упомянутой вытяжки (1), и
контроллер (72'), выполненный с возможностью управления упомянутым двигателем (31) на основании упомянутого значения объёмного расхода воздушного потока (60) и упомянутого значения эффективности упомянутой вытяжки (1) таким образом, что возможно поддержание постоянного объемного расхода воздушного потока (60), протекающего внутри вытяжки (1), вне зависимости от состояния плотности воздуха.
2. Вытяжка (1) по п.1, в которой электрический двигатель (31) с переменной скоростью вращения представляет собой синхронный трехфазный бесщеточный двигатель с постоянными магнитами.
2.
3. Вытяжка (1) по п.2, в которой двигатель (31) соединен с инвертором (73) и управляется им.
4. Вытяжка (1) по любому из пп.1-3, в которой блок (70') управления также выполнен с возможностью сравнения оцененного объемного расхода воздушного потока (60) с эталонным значением объемного расхода для обнаружения засоренного состояния фильтрующего средства (40).
5. Вытяжка (1) по любому из пп.1-4, при этом блок (70') управления также выполнен с возможностью сравнения оцененного объемного расхода воздушного потока (60) с номинальным значением объемного расхода упомянутого воздушного потока (60), чтобы определить состояние монтажа вытяжки (1).
6. Вытяжка (1) по любому из пп.1-5, при этом блок (70') управления также выполнен с возможностью формирования сигналов управления для двигателя (31) на основании объемного расхода, чтобы осуществить многократный воздухообмен на заданном интервале времени в помещении, в котором установлена упомянутая вытяжка (1).
7. Вытяжка (1) по любому из пп.1-6, в которой блок (70') управления также выполнен с возможностью формирования сигналов управления для двигателя (31), которые поддерживают оцененный объемный расход воздушного потока (60), по существу, равным эталонному значению объемного расхода, соответствующему способу приготовления пищи.
8. Вытяжка (1) по любому из пп.1-7, содержащая акустическое средство (90) измерения, связанное с возможностью передачи сигнала с системой контроля шума, содержащейся в блоке (70') управления, при этом упомянутый блок (70') управления также выполнен с возможностью формирования сигналов управления для двигателя (31), которые поддерживают оцененный объемный расход воздушного потока (60) вблизи эталонного значения объемного расхода, а уровень шума, измеренный акустическим средством (90) измерения, - ниже порогового значения.
9. Способ управления обработкой воздушного потока (60), протекающего через вытяжку (1), реализуемый вытяжкой (1) по любому из пп.1-8, содержащий этапы, на которых:
a) оценивают объемный расход воздушного потока (60),
b) формируют на основании объемного расхода, оцененного на этапе (а), управляющие сигналы для вентиляторного средства (30), выполненного с возможностью поддержания постоянного значения объемного расхода воздушного потока (60), при этом оценку объемного расхода воздушного потока (60) выполняют путем определения по меньшей мере одной электромеханической величины, связанной с работой вентиляторного средства (30), при этом электромеханическая величина содержит скорость вращения вентиляторного средства (30) и/или ток, отбираемый им,
отличающийся тем, что он также содержит этапы, на которых:
c) определяют значение эффективности вытяжки (1) посредством модели (74) эффективности, причём оценку объемного расхода воздушного потока (60) выполняют посредством модели (71) объемного расхода, в которой в качестве входных величин используются значения тока, отбираемого упомянутым вентиляторным средством (30), и/или его скорости вращения, причём в модели (74) эффективности в качестве входных данных используются значения объёмного расхода и температуры воздушного потока (60) и мощности, отбираемой упомянутым вентиляторным средством (30), и при этом сигналы управления формируются на этапе (b) также на основании упомянутого значения эффективности, определённого на этапе (с), таким образом, что возможно поддержание постоянного объемного расхода воздушного потока (60), протекающего внутри вытяжки (1), вне зависимости от состояния плотности воздуха.
10. Способ по п.9, в котором формирование управляющих сигналов для вентиляторного средства
(30) осуществляют также на основании эталонного значения объемного расхода.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
028345
028345
- 1 -
- 1 -
(19)
028345
028345
- 1 -
- 1 -
(19)
028345
028345
- 1 -
- 1 -
(19)
028345
028345
- 1 -
- 1 -
(19)
028345
028345
- 2 -
- 3 -
(19)
028345
028345
- 4 -
028345
028345
- 6 -
- 6 -
028345
028345
- 10 -
- 10 -
028345
028345
- 11 -
- 11 -