ES2257008T3 - Conjunto de ventilador de flujo centrifugo de ventilador/orificio. - Google Patents
Conjunto de ventilador de flujo centrifugo de ventilador/orificio.Info
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Abstract
VENTILADOR CENTRIFUGO QUE INCLUYE UN CUBO DE VENTILADOR (15) SITUADO GENERALMENTE EN UN PLANO NORMAL AL EJE DE ROTACION DE VENTILADOR (AR) Y QUE TIENE UNA ABERTURA CENTRAL PARA RECIBIR UNA CARCASA DE MOTOR, Y UNA SERIE DE PALETAS DE VENTILADOR (13) DE CONSTRUCCION BASICAMENTE IDENTICA SEPARADAS CIRCUNFERENCIALMENTE Y UNIFORMEMENTE ALREDEDOR DEL CUBO DEL VENTILADOR (15) Y QUE SE EXTIENDEN HACIA FUERA DEL CUBO DEL VENTILADOR (15) EN DIRECCION PARALELA AL EJE (AR) DE ROTACION DEL VENTILADOR. CADA PALETA DEL VENTILADOR (13) INCLUYE UN BORDE DELANTERO EN SU PERIFERIA RADIAL MAS INTERIOR Y EL BORDE DELANTERO (13L), AL MENOS LA SECCION DE LA MITAD AXIALMENTE SUPERIOR DEL MISMO ESTA CURVADO DE FORMA CONVEXA DE FORMA SIMILAR A UN CUARTO DE ELIPSE CON UN EJE MAYOR, MG, BASICAMENTE PARALELO AL EJE (AR) DE ROTACION DEL VENTILADOR Y UN EJE MENOR, MH NORMAL AL EJE MAYOR (MG). EL VENTILADOR INCLUYE TAMBIEN UN REBORDE CONTINUO (14) UNIDO A CADA PALETA DE VENTILADOR (13) EN UNA SECCION AXIALMENTE SUPERIOR DE LA PARTE RADIALMENTE EXTERIOR DEL MISMO Y EL SALIENTE (14) TIENE SECCION CONCAVA. EL ORIFICIO DEL VENTILADOR (11) UTILIZADO CONJUNTAMENTE CON EL VENTILADOR TIENE UNA PARTE DE ENTRADA QUE ES DE SECCION CONVEXA Y TIENE UNA FORMA DE UNA SUPERFICIE PRODUCIDA POR LA ROTACION DE UNA LINEA PLANA ALREDEDOR DE UN EJE DE GENERACION COPLANAR QUE COINCIDE CON EL EJE (AR) DE ROTACION DEL VENTILADOR, LA LINEA PLANA TIENE GENERALMENTE UN CUARTO DE SEGMENTO DE UNA ELIPSE CON UN EJE MAYOR, MA, BASICAMENTE PARALELO AL EJE DE GENERACION Y UN EJE MENOR MB NORMAL AL EJE MAYOR MA.
Description
Conjunto de ventilador de flujo centrífugo y de
ventilador/orificio.
La presente invención se refiere a un conjunto de
ventilador de flujo centrífugo y de ventilador/orificio para mover
aire. En particular, la invención se refiere a un conjunto de
ventilador de flujo centrífugo y de ventilador/orificio de alta
eficiencia que proporcionan un rendimiento de ventilador mejorado a
presiones estáticas elevadas.
Los ventiladores de flujo centrífugo se usan para
cambiar el movimiento del aire de una dirección dispuesta
generalmente paralela al eje de rotación del ventilador a una
dirección dispuesta generalmente radial (perpendicular) al eje de
rotación del ventilador. La Fig. 5 es un diagrama que muestra un
ejemplo de un conjunto de ventilador centrífugo y orificio usado
para este propósito. El orificio incluye una pared 110 de entrada en
forma de campana que define un orificio de entrada 111 para
introducir aire en el ventilador. Un ventilador centrífugo 112 se
dispone aguas debajo de la entrada y es accionado por un motor 120
para impulsar aire hacia el orificio de entrada en una dirección
generalmente paralela al eje de rotación del ventilador y forzar el
aire radialmente hacia fuera de las paletas 113 del ventilador. El
ventilador incluye una corona 114 para ayudar a dirigir el aire
centrífugamente hacia fuera del cuerpo del ventilador.
En el conjunto representado en la Fig. 5, la
estructura de las paletas del ventilador es tal que el diámetro, d,
del orificio 111 de entrada es habitualmente menor de 70% del
diámetro, D, del ventilador 112. Como resultado, el motor 120
bloquea una porción significativa del orificio 111 de entrada,
provocando una caída de presión substancial a través del orificio
de entrada. El ventilador debe trabajar más para compensar esta
caída de presión. Aunque la caída de presión a través de la
abertura de entrada podría reducirse reduciendo el tamaño del motor
usado para accionar el ventilador, esto limitaría en la mayoría de
los casos la potencia y la velocidad del ventilador, y por
consiguiente el flujo de aire.
Adicionalmente, el borde delantero 113L de cada
paleta del ventilador está espaciado radialmente desde la
superficie exterior del motor 120 para permitir que el aire entre al
cuerpo de las paletas del ventilador sin impedimento. Sin embargo,
esto degrada el rendimiento global del ventilador, puesto que el
espaciado radial en la región de base de las paletas del ventilador
es esencialmente espacio perdido. Esto es, el aire que entra al
ventilador está ya en el cuerpo de las paletas y está siendo
redirigido centrífugamente para cuando alcance la región de base de
las paletas. De acuerdo con esto, el espaciado radial en la región
de base de las paletas del ventilador no contribuye en gran medida
a la entrada de aire al cuerpo de las paletas del ventilador, y la
ausencia de la estructura de paletas del ventilador en esta región
elimina la capacidad del ventilador para empujar el aire
centrífugamente fuera del cuerpo del ventilador. El documento
EP-A-0692637 describe un conjunto
de orificio de entrada de ventilador centrífugo e impulsor que tiene
paletas no uniformemente espaciadas alrededor del cubo. La
reivindicación 1 está caracterizada por esta descripción.
Sería deseable reducir la caída de presión a
través del orificio de entrada debida a la presencia de la corona
del motor, y aumentar también la eficiencia global del ventilador
sin impedir el flujo de aire en el cuerpo de las paletas del
ventilador.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un conjunto de ventilador de flujo centrífugo y de
ventilador/orificio que proporcione una menor caída de presión a
través del orificio de entrada del conjunto, y mejore también la
eficiencia global del ventilador sin impedir el flujo de aire hacia
el cuerpo de las paletas del ventilador.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un ventilador de flujo centrífugo de acuerdo con la
reivindicación 1. El conjunto de ventilador de flujo centrífugo y de
ventilador/orificio de acuerdo con la invención alcanza los dos
objetos citados anteriormente rediseñando la estructura del
ventilador (en lugar del motor) y seleccionando una estructura
cooperativa especifica para el orificio del ventilador. El
ventilador de acuerdo con la presente invención incluye un cubo de
ventilador dispuesto generalmente en un plano normal al eje de
rotación del ventilador y que tiene una abertura central para
recibir una corona de motor, y una pluralidad de paletas de
ventilador de construcción substancialmente idéntica espaciadas
circunferencialmente de modo uniforme alrededor del cubo del
ventilador y que se extienden hacia fuera del cubo del ventilador en
una dirección paralela al eje de rotación del ventilador. Cada
paleta de ventilador tiene una porción radialmente interior, una
porción radialmente exterior, y una altura máxima medida en una
línea de frontera que separa la porción radialmente interior de la
porción radialmente exterior. Cada paleta de ventilador incluye
también un borde delantero en su periferia radial más interna, y el
borde delantero, al menos en la semisección axialmente superior de
la porción radialmente interior, está curvado de forma convexa en
forma de un cuarto de elipse que tiene un eje mayor, Mg,
substancialmente paralelo al eje de rotación del ventilador y un eje
menor, mh, normal al eje mayor Mg. La forma específica de la elipse
se define como Mg/mh = 1,25 a 1,5. Cada paleta de ventilador tiene
también un borde trasero substancialmente axial en su periferia
radial más externa. El ventilador incluye también una corona
continua unida a cada paleta de ventilador en una sección axialmente
superior de una porción radialmente exterior de la misma y la corona
es de sección recta
cóncava.
cóncava.
El orificio de ventilador usado junto con el
ventilador descrito anteriormente tiene un borde delantero simétrico
con respecto al eje, un borde trasero simétrico con respecto al eje
en relación con el borde delantero de flujo de aire aguas abajo, y
una porción de entrada que se extiende desde el borde delantero
hasta el borde trasero. La porción de entrada es de sección
transversal convexa y tiene la forma de una superficie producida
rotando una línea planar alrededor de un eje de generación coplanar
que es coincidente con el eje de rotación del ventilador, siendo la
línea planar generalmente un cuarto de segmento de una elipse que
tiene un eje mayor, Ma, substancialmente paralelo al eje de
generación y un eje menor, mb, normal al eje mayor Ma. La forma
específica de la elipse está definida por Ma/mb = 1,1 a 1,4.
Adicionalmente, el diámetro de la porción de
entrada está aumentado con relación al diámetro del propio
ventilador, para reducir con ello la caída de presión a través de
la porción de entrada debida a la presión del motor.
El ventilador construido como se ha descrito
anteriormente permite una fácil entrada de aire en el cuerpo de las
paletas del ventilador, porque las puntas superiores de las paletas
del ventilador definen una abertura radial amplia entre las paletas
de ventilador y el motor a través de la cual el aire puede fluir
desde la entrada de la estructura del orificio del ventilador. La
forma de las paletas del ventilador consigue también un ventilador
más eficiente, porque hay menos holgura radial entre la región de
base de las paletas del ventilador y la superficie exterior del
motor usado para accionar el ventilador.
Estos y otros objetos de la presente invención se
comprenderán mejor con la lectura de la descripción detallada
siguiente en combinación con los dibujos que se acompañan de una
realización preferida de la invención.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva desde
arriba del ventilador centrífugo de la invención;
la Fig. 2 es una vista de sección transversal
tomada a través de la línea 2-2 de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista de sección transversal
tomada a través de la línea 3-3 de la Fig. 1;
la Fig. 4 es un diagrama que muestra la
interacción entre el ventilador como el mostrado en la Fig. 2 y la
estructura de orificio de ventilador de la invención; y
la Fig. 5 es un diagrama que muestra un conjunto
de ventilador centrífugo y de orificio de ventilador de la técnica
anterior.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva desde
arriba del ventilador centrífugo de la invención. El ventilador
incluye un cubo 15 de ventilador dispuesto generalmente en un plano
normal al eje de rotación del ventilador (A_{r}) y una abertura
central para recibir un motor 20 (Fig. 4). Aunque el cubo del
ventilador se representa con sección transversal
tronco-cónica (Fig. 2), puede ser también
substancialmente plano, dependiendo mucho de la estructura del
motor particular usado para accionar el ventilador. Una pluralidad
de paletas de ventilador 13 de construcción substancialmente
idéntica están espaciadas circunferencialmente de forma uniforme
alrededor del cubo 15 del ventilador y se extienden hacia fuera del
cubo del ventilador en una dirección paralela al eje de rotación
del ventilador (A_{r}). Una corona continua 14 está unida a cada
paleta del ventilador en una sección axialmente superior de una
porción radialmente exterior de la misma, como se describe a
continuación con más detalle. Las flechas de bloque AF de la Fig. 1
muestran la dirección del flujo de aire a través del ventilador, y
la flecha de línea circunferencial R muestra el sentido de rotación
del ventilador alrededor del eje A_{r}.
La Fig. 2 es una vista de sección transversal
tomada a través de la línea 2-2 de la Fig. 1. La
línea 2-2 pasa radialmente a través del ventilador
en el lado derecho del dibujo (a la derecha de A_{r}) y pasa
paralela a la cara de una de las paletas de ventilador 13 del lado
derecho del dibujo (a la izquierda de A_{r}). El lado izquierdo
de la Fig. 2 muestra la forma de las paletas del ventilador 13. Cada
paleta de ventilador tiene una porción radialmente interior 13I,
una porción radialmente exterior 13O, y una altura máxima, Hb,
medida en la línea de frontera BL que separa la porción radialmente
interior 13I de la porción radialmente exterior 13O. Cada paleta de
ventilador tiene también un borde delantero 13L en su periferia
radialmente más interna. El borde delantero, al menos en media
sección axialmente superior de la porción radialmente interior 13I,
está curvado de manera convexa en forma de un cuarto de elipse que
tiene un eje mayor, Mg, substancialmente paralelo al eje A_{r} y
un eje menor, mh, normal al eje mayor Mg. Preferiblemente, la elipse
tiene una forma específica definida por Mg/mh = 1,25 a 1,5. Esto
permite un área de entrada mayor mientras se mantiene una gran
solidez de paleta para un buen rendimiento. Cada paleta de
ventilador tiene también un borde trasero 13T substancialmente
lineal en su perifieria radial más externa.
La línea de frontera BL que separa la porción
radialmente interior 13I de la porción radialmente exterior 13O se
extiende desde el diámetro exterior del cubo 15 del ventilador hasta
la punta más superior 13U de la paleta del ventilador 13. La línea
de frontera tiene una ligera inclinación por el hecho de que el
diámetro del ventilador en la punta más superior 13U de la paleta
del ventilador 13 es ligeramente mayor que el diámetro exterior del
cubo 15 del ventilador. Esto permite que el ventilador sea fabricado
a partir de plástico moldeado por inyección usando un molde de dos
piezas, como se conoce en el sector.
El lado derecho de la Fig. 2 muestra la forma
específica de la corona 14. Puede verse que la corona 14 es de
sección transversal cóncava y tiene una punta más superior 14U que
se extiende por encima de la punta más superior 13U de la paleta
del ventilador 13. La corona es en forma de una superficie producida
rotando una primera línea planar alrededor de un eje de generación
Ag coplanar, que es coincidente con el eje A_{r}. La primera
línea planar es generalmente un cuarto de segmento de una primera
elipse que tiene un eje mayor, Me, substancialmente paralelo al eje
A_{r} y un eje menor, mf, normal al eje mayor Me. Preferiblemente,
la elipse tiene una forma específica definida por Me/mf = 1,2 a 1,5
para asegurar que el aire gira 90º sin separación.
La Fig. 2 muestra también que el ventilador 12
tiene un diámetro exterior, D. Se prefiere que el eje mayor, Mg, de
la paleta del ventilador 13 esté relacionado con el diámetro, D, del
ventilador 12 de forma que Mg/D = 0,25 a 0,4. Se prefiere también
que el eje mayor, Mg, de la paleta del ventilador 13 esté
relacionado con la altura máxima, Hb, de la paleta del ventilador
13 de forma que Mg/Hb =0,4 a 0,6. Adicionalmente, se prefiere que
el eje menor, mf, de la corona 14 esté relacionado con el diámetro D
de forma que mf/D = 0,2 a 0,35. Todos estos parámetros reducen la
separación del flujo y mejorar mucho el rendimiento.
La Fig. 3 es una vista en sección transversal
tomada a través de la línea 3-3 de la Fig. 1, y
muestra la orientación de las paletas del ventilador a lo largo de
la superficie superior del cubo 15 del ventilador. Cada paleta del
ventilador es substancialmente de forma planar y es barrida en
sentido opuesto al de rotación R del ventilador. Aunque las paletas
del ventilador están representadas realizando un barrido constante a
lo largo de toda su longitud, las paletas podrían tener un ángulo
de barrido variable que cambiara desde el borde delantero 13L hasta
el borde trasero 13T de forma que el borde trasero 13T tenga menos
de un barrido hacia atrás que el borde delantero 13L.
La Fig. 4 es un diagrama que muestra la
interacción entre el ventilador de la invención y la estructura de
orificio de ventilador de la invención. La estructura de orificio de
ventilador está dispuesta en relación de flujo aguas arriba con el
ventilador 12 y tiene una pared de entrada 10 y una porción de
entrada 11. La porción de entrada 11 tiene un borde delantero 11a
simétrico con respecto al eje, un borde trasero 11b simétrico con
respecto al eje en relación de flujo de aire aguas abajo con el
borde delantero 11a, y una porción convexa 11c que se extiende
desde el borde delantero 11a hasta el borde trasero 11b. La porción
de entrada 11 tiene un diámetro, d, y se prefiere que d/D = 0,75 a
0,9. Esto permite una abertura de entrada amplia en el conjunto del
ventilador y reduce la caída de presión producida por la presencia
del motor 20.
La porción convexa 11c de la porción de entrada
11 es en forma de una superficie generada rotando una línea planar
segunda alrededor de un eje de generación Ag coplanar que es
coincidente con el eje A_{r}. La línea planar segunda es
generalmente un cuarto de segmento de una segunda elipse que tiene
un eje mayor, Ma, substancialmente paralelo al eje A_{r} y un eje
menor, mb, normal al eje mayor Ma. Preferiblemente, la elipse tiene
una forma especifica definida por Ma/mb = 1,1 a 1,4. Se prefiere
también que el eje mayor, Ma, de la porción de entrada 11c esté
relacionado con el diámetro, D, del ventilador 12 de forma que Ma/D
= 0,175 a 0,25. Estas formas específicas reducen también la
separación del flujo y mejoran mucho el rendimiento.
La Fig. 4 muestra la punta más superior 14U de la
corona 14 que solapa axialmente el borde trasero 11b de la porción
de entrada 11 para minimizar la pérdida de flujo de aire en esta
región. El espaciado radial entre la punta más superior 14U y el
borde trasero 11b de la superficie de entrada 11 ha de ser tan
pequeño como permitan las consideraciones de fabricación y
operación.
La Fig. 4 muestra también que la forma de la
sección axialmente superior de los bordes delantero 13L de las
paletas del ventilador 13 proporciona una holgura radial amplia
entre las paletas y el motor, en tanto que se forma una holgura
radial relativamente pequeña entre la región de base de las paletas
del ventilador y el motor. La amplia holgura radial en la boca del
ventilador permite que el aire entre en el cuerpo de las paletas
del ventilador muy fácilmente, mientras que la estrecha holgura
radial en la región de base de las paletas del ventilador maximiza
la superficie de paletas del ventilador disponible para mover el
aire.
El ventilador puede construirse de cualquier tipo
de material plástico que se usa típicamente para la construcción de
ventiladores. El conjunto de orificio puede hacerse también de
cualquier material adecuado.
Aunque la presente invención se ha descrito con
referencia a realizaciones preferidas de la misma, se ha de
entender por aquéllos expertos en la técnica que pueden hacerse
varias modificaciones o similares en la misma sin apartarse del
ámbito de la invención como se define en las reivindicaciones
siguientes.
Claims (16)
1. Un ventilador de flujo centrífugo (12), que
comprende:
(a) un cubo (15) de ventilador que se encuentra
generalmente en un plano normal al eje de rotación del ventilador
(A_{r}), y que tiene una abertura central para recibir una corona
de motor (20);
(b) una pluralidad de paletas de ventilador (13)
de construcción substancialmente idéntica que se extienden hacia
fuera del citado cubo (15) del ventilador en una dirección paralela
al eje de rotación del ventilador, teniendo cada paleta del
ventilador (13)
- (i)
- una porción radialmente interior (13I),
- (ii)
- una porción radialmente exterior (13O), y
- (iii)
- una altura máxima, Hb, medida en una línea de frontera (BL) que separa la citada porción radialmente interior de la citada porción radialmente exterior, caracterizado porque cada paleta del ventilador (13) tiene además:
- (iv)
- un borde delantero (13L) en su periferia más interna, siendo el borde delantero, al menos en la media sección axialmente superior de la citada porción radialmente interior (13I), curvado en manera convexa en forma de un cuarto de elipse que tiene un eje mayor, Mg, substancialmente paralelo al eje de rotación del ventilador (A_{r}) y un eje menor, mh, normal al citado eje mayor Mg, y
- (v)
- un borde trasero substancialmente lineal (13T) en su periferia radial más externa; y porque el ventilador (12) comprende además:
(c) una corona (14) continua unida a cada paleta
del ventilador (13) en una sección axialmente superior de la citada
porción radialmente exterior (13O) de la misma, siendo la citada
corona de sección transversal cóncava, y porque la pluralidad de
paletas de ventilador (13) están espaciadas circunferencialmente de
manera uniforme alrededor del citado cubo (15) del ventilador.
2. El ventilador de flujo centrífugo (12) de la
reivindicación 1, en el que Mg/mh = 1,25 a 1,5.
3. El ventilador de flujo centrífugo de la
reivindicación 1, en el que el ventilador tiene un diámetro
exterior, D, y Mg/D = 0,25 a 0,4.
4. El ventilador de flujo centrífugo (12) de la
reivindicación 1, en el que Mg/Hb = 0,4 a 0,6.
5. El ventilador de flujo centrífugo (12) de la
reivindicación 1, en el que la citada corona (14) es de la forma de
una superficie generada rotando una primera línea planar alrededor
de un eje de generación coplanar, siendo la citada primera línea
planar generalmente un cuarto de segmento de una primera elipse que
tiene un eje mayor, Me, substancialmente paralelo al eje de rotación
del ventilador (A_{r}) y un eje menor, mf, normal al citado eje
mayor Me, en el que Me/mf = 1,2 a 1,5.
6. El ventilador de flujo centrífugo (12) de la
reivindicación 1, en el que cada paleta del ventilador (13), cuando
se ve en un plano de sección transversal tomado normal al eje de
rotación del ventilador (A_{r}), es substancialmente planar y está
barrido en sentido opuesto al de rotación del ventilador.
7. Un conjunto de ventilador y orificio de
ventilador, que comprende:
- el ventilador de flujo centrífugo (12) de la reivindicación 1, y
- una estructura de orificio situada en relación de flujo aguas arriba con el citado ventilador (12) y que tiene un borde delantero (11a) axi-simétrico, un borde trasero (11b) simétrico con respecto al eje en una relación de flujo de aire aguas abajo con el citado borde delantero, y una porción de entrada convexa (11c) que se extiende desde el citado borde delantero hasta el citado borde trasero, siendo la citada porción de entrada en forma de una superficie generada rotando una segunda línea planar alrededor de un eje de generación coplanar que es coincidente con el eje de rotación (A_{r}) del citado ventilador (12), siendo la citada segunda línea planar generalmente un cuarto de segmento de una segunda elipse que tiene un eje mayor, Ma, substancialmente paralelo al citado eje de generación y un eje menor, mb, normal al citado eje mayor.
8. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que Mg/mb = 1,25 a 1,5.
9. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que Ma/mb = 1,1 a 1,4.
10. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que el ventilador (12)
tiene un diámetro exterior, D, y Mg/D = 0,25 a 0,4.
11. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que Mg/Hb = 0,4 a 0,6.
12. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que la citada corona (14)
es en forma de una superficie generada rotando una primera línea
planar alrededor de un eje de generación coplanar, siendo la citada
primera línea planar generalmente un cuarto de segmento de una
primera elipse que tiene un eje mayor, Me, substancialmente paralelo
al eje de rotación del ventilador (A_{r}) y un eje menor, mf,
normal al citado eje mayor Me, en el que Me/mf = 1,2 a 1,5.
13. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que cada paleta del
ventilador (13), cuando se ve en un plano de sección transversal
tomado normal al eje de rotación del ventilador (Ar), es
substancialmente planar y es barrida en sentido opuesto al de
rotación del ventilador.
14. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que el ventilador (12)
tiene un diámetro exterior, D, y Ma/D = 0,175 a 0,25.
15. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que el ventilador (12)
tiene un diámetro exterior D y mf/D = 0,2 a 0,35.
16. El conjunto de ventilador y orificio de
ventilador de la reivindicación 7, en el que el ventilador (12)
tiene un diámetro exterior, D, la porción de entrada tiene un
diámetro, d, y d/D = 0,75 a 0,9.
Applications Claiming Priority (2)
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