BR0307669B1 - montagem de ventilador para esfriamento de motor com ventiladores sobrepostos. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MONTAGEMDE VENTILADOR PARA ESFRIAMENTO DE MOTOR COM VENTILADO-RES SOBREPOSTOS".

Antecedentes

Uma típica montagem de ventilador para esfriamento de motorautomotivo consiste de um ou mais ventiladores, cada qual energizado porum motor elétrico, alojados em um capuz que guia o ar através de um oumais trocadores de calor. Cada motor é tipicamente sustentado por braços,ou estatores, que são sustentados pelo capuz. Tal montagem de ventiladorpode ser colocada a montante ou a jusante dos trocadores de calor, que tipi-camente incluem tanto um radiador, que esfria o motor, como um condensa-dor de condicionamento de ar.

Uma montagem de ventilador é exigida para eficientemente pro-ver a quantidade exigida de esfriamento de motor, enquanto satisfaz várioscritérios de ruído. Estes critérios de ruído geralmente se referem tanto aoruído de faixa larga como a tons. Em uma determinada potência de ventila-dor, o ruído de faixa larga é geralmente considerado como sendo minimiza-do pela maximização do diâmetro do ventilador, embora o ruído do ventila-dor, e, particularmente, o conteúdo tonai do ruído do ventilador, aumente, seo ventilador se sobrepuser a uma borda do trocador de calor.

A eficiência do ventilador é também muitas vezes aperfeiçoadapela maximização do diâmetro do ventilador. Uma razão para isto é a de quea potência despendida na aceleração do ar através do ventilador não é ge-ralmente recuperada. Esta potência é minimizada pela maximização da áreade ventilador. Outra razão é a de que uma maior área de ventilador confereuma melhor cobertura dos trocadores de calor. Devido à profundidade tipi-camente rasa da montagem de ventilador, a velocidade do ar através dosnúcleos do trocador de calor fora da área projetada do ventilador é geral-mente menor do que dentro da área projetada do ventilador. Esta não-uniformidade de fluxo aumenta a queda de pressão média e diminui a eficá-cia dos trocadores de calor.

Quando a área de núcleo de trocador de calor for aproximada-mente quadrada, a não-uniformidade de fluxo poderá se tornar razoavel-mente pequena com o uso de um único ventilador, o diâmetro do qual éaproximadamente igual ao comprimento de um lado do quadrado. Quandouma dimensão (tipicamente, a largura) do núcleo for maior do que a outradimensão (tipicamente, a altura), considerações de ruído geralmente limita-rão o diâmetro do ventilador à dimensão menor. Como resultado, a não-uniformidade de fluxo para um núcleo não-quadrado é geralmente maior doque no caso de um núcleo quadrado, a menos que a relação de aspecto donúcleo (a relação do lado mais comprido - lado mais curto) seja grande osuficiente para tornar prático o ajuste de dois ventiladores dispostos lado alado. Embora a relação de aspecto de núcleo ideal para uma montagem dedois ventiladores seja de dois, tal montagem poderá oferecer uma vantagemsignificativa na não-uniformidade de fluxo em relações de aspecto menores.

Uma medição da extensão à qual uma determinada disposiçãode ventilador confere uma boa cobertura de um núcleo de trocador de caloré a relação de área Af/Ac. Esta é a relação da área de disco de ventiladortotal Af - área do núcleo de trocador de calor Ac. Para um único ventiladorem um núcleo quadrado, a maior relação de área alcançável sem a sobre-posição da borda do núcleo é 3,16/4, ou 0,79. Este é também o maior valoralcançável com uma disposição de dois ventiladores dispostos lado a ladoem um núcleo de relação de aspecto 2.

Na prática, muitos trocadores de calor automotivos apresentamuma relação de aspecto aproximadamente a meio caminho de entre um, cor-respondendo a um quadrado e ideal para um único ventilador, e de dois,ideal para um ventilador duplo. Isto apresenta um problema para o projetistado ventilador em que nem uma configuração de um único ventilador nemuma disposição convencional de dois ventiladores apresenta uma distribui-ção de fluxo favorável através dos núcleos. Uma relação de aspecto deaproximadamente 1,35 representa talvez o pior caso, onde a relação da áreade ventilador - área de núcleo é igualmente pequena para montagens de umúnico ventilador e de dois ventiladores. O esquema destas duas disposiçõesé mostrado nas Figuras 1a e 1b. Tanto para a montagem de um único venti-lador como para a montagem de dois ventiladores, a relação de área é apro-ximadamente de 0,58. De fato, uma montagem de 3 ventiladores, conformemostrado na Figura 1c, também apresenta uma relação de área de 0,58.Devido ao fato da área total de ventilador das configurações mostradas nasFiguras Ia, Ib e 1c ser aproximadamente igual, a eficiência e o ruído destasconfigurações serão aproximadamente iguais, também.

Além do problema de maximização da área de ventilador, outroproblema ocasionalmente encontrado é a maximização da potência do ven-tilador. Isto, às vezes, favorece o uso de múltiplos ventiladores. Em particu-lar, nos casos em que o maior motor disponível é pequeno demais para ge-rar o esfriamento exigido em um sistema de um único ventilador, pode serexigida uma montagem de múltiplos ventiladores, mesmo à custa da ótimaeficiência do sistema. Esta situação poderá ser encontrada, quando do de-senho de sistemas elétricos de esfriamento para substituir ventiladores acio-nados a motor para o esfriamento de caminhões leves. Ela será tambémigualmente encontrada no esfriamento da nova geração de veículos de cé-lula de combustível.

Sumário da Invenção

A presente invenção é uma montagem de ventilador para esfri-amento de motor automotivo, a qual usa dois ou mais ventiladores, ondepelo menos dois ventiladores são sobrepostos entre si, quando vistos a partirda direção a montante ou da direção a jusante. O jogo de braços que sus-tenta o motor que aciona um ventilador de um par sobreposto de ventilado-res está a montante desse ventilador, e o jogo de braços que sustenta omotor que aciona o outro ventilador do par está a jusante desse outro venti-lador. A sobreposição de um par de ventiladores pode ser demonstrada pelaprojeção desses ventiladores sobre um plano perpendicular ao eixo de umou de ambos os ventiladores. Um primeiro disco circular centralizado naprojeção do eixo de um ventilador (o diâmetro do primeiro disco sendo igualao diâmetro desse ventilador) se sobrepõe a um segundo disco circular cen-tralizado na projeção do eixo do outro ventilador (o diâmetro do segundo dis-co sendo igual ao diâmetro do outro ventilador).Em uma concretização preferida, a posição axial do jogo de bra-ços que sustenta o motor que aciona cada ventilador de um par sobrepostoé substancialmente igual à posição axial do outro ventilador desse par. Ojogo de braços de suporte para cada ventilador do par exclui quaisquermembros que interfeririam com a colocação do outro ventilador do par namesma localização axial como esse jogo de braços. Isto permite que o mó-dulo seja muito compacto na direção axial.

Preferivelmente, um pequeno espaço livre é mantido entre o ditocapuz e cada um dos ventiladores ao longo da porção da circunferência doventilador fora da região de sobreposição. Preferivelmente, uma projeção daabertura do capuz em um plano perpendicular a um ou a ambos os eixos deventilador são dois elementos geralmente circulares que se sobrepõem naregião da sobreposição de ventilador.

Em uma concretização preferida, os dois motores se encontramaproximadamente à mesma distância a partir do núcleo de trocador de calor.Nesta concretização, a distância entre o núcleo e o ponto mais afastado emum dos motores está entre 0,8 e 1,25 vezes a distância entre o núcleo e oponto mais afastado no outro motor. O comprimento dos motores é geral-mente um fator Iimitante na criação de uma montagem de ventilador queseja axialmente compacta.

Quando uma montagem de ventilador, de acordo com uma con-cretização mais preferida, for vista axialmente a partir da direção a montanteou a jusante, a área projetada do jogo de braços que sustenta o motor queaciona um ventilador do par sobreposto se encontra fora da área de discoprojetada do outro ventilador do par.

Em uma concretização, a montagem de ventilador é uma mon-tagem de dois ventiladores. Esta disposição confere uma boa uniformidadede fluxo através de um núcleo de trocador de calor nos casos em que asmontagens de um único ventilador ou as montagens convencionais de doisventiladores dispostos lado a lado não o fazem, isto é, nos casos em que ocapuz cobre uma área retangular do núcleo de trocador de calor, e onde arelação de aspecto dessa área retangular está aproximadamente a meiocaminho entre 1 e 2. Em uma concretização preferida, a montagem é umsistema de dois ventiladores e é dimensionada para mover o ar através deuma área de núcleo com uma relação de aspecto de aproximadamente 1,25a 1,8. Em uma concretização mais preferida, a montagem é um sistema dedois ventiladores e os diâmetros de ventilador são iguais, ou, se forem dife-rentes, o diâmetro de ventilador do menor ventilador é maior do que 85 porcento do diâmetro do maior ventilador, e o diâmetro do ventilador maior émaior do que 75 por cento da menor dimensão da área de núcleo.

Em outras concretizações, a montagem de ventilador compreen-de mais de dois ventiladores.

Nas concretizações preferidas, a extensão da sobreposição,quando medida em um plano que contém o eixo de rotação de pelo menosum ventilador de um par sobreposto de ventiladores e pelo menos um pontono eixo do outro ventilador, é maior do que 10 por cento do diâmetro do me-nor dos dois ventiladores, e menor do que a envergadura da lâmina do me-nor ventilador. O diâmetro do ventilador é assumido como sendo o diâmetroestendido da ponta da lâmina do ventilador, e a envergadura da lâmina é adistância radial a partir do cubo para a ponta de lâmina de ventilador. A so-breposição, o diâmetro e a envergadura da lâmina são exclusivos de qual-quer banda giratória de ponta. Qualquer sobreposição maior irá provavel-mente gerar tons acústicos. Os benefícios da invenção serão relativamentepequenos, se for usada menos sobreposição.

Embora em algumas concretizações os ventiladores sejamenergizados por motores hidráulicos, nas concretizações preferidas, eles sãoenergizados por motores elétricos. Uma vantagem da invenção é a de per-mitir o uso de dois ou mais motores grandes em um acondicionamento rela-tivamente pequeno, onde uma disposição disposta lado a lado limitaria odiâmetro do ventilador a um tamanho incapaz de absorver uma grandequantidade de potência de motor de modo eficiente, e onde uma disposiçãode ventilador sobreposto que usa dois suportes de motor a jusante ou doissuportes de motor a montante seria profunda demais para se ajustar no veículo.Nas concretizações preferidas, o capuz forma um pleno entre onúcleo de trocador de calor e os ventiladores, e esse pleno é mais profundonessas áreas adjacentes aos ventiladores com braços de suporte a mon-tante. Isto maximiza a profundidade do pleno para uma determinada profun-didade axial do capuz e minimiza a não-uniformidade de fluxo.

Nas concretizações preferidas, a recirculação é controlada pelamanutenção de uma pequena brecha entre cada ventilador e o capuz naporção não-sobreposta da circunferência do ventilador - a porção que nãoestá a montante ou a jusante de qualquer outro ventilador. Esta brecha épreferivelmente menor do que 2 por cento do diâmetro do ventilador.

Nas concretizações preferidas, são usados ventiladores banda-dos. Este tipo de ventilador, que apresenta uma banda giratória conectadaàs pontas da lâmina, pode manter o carregamento da ponta de maneira maiseficaz do que um ventilador de ponta livre na região de sobreposição.

A direção de rotação é especificada com relação a um visor axi-almente a jusante da montagem. Em algumas concretizações, um ventiladordo par sobreposto gira na direção para a direita e o outro ventilador do pargira na direção para a esquerda. Isto faz com que as lâminas do ventiladorse movam na mesma direção na região de sobreposição. Esta disposiçãoaumenta a velocidade do movimento redemoinhado total na região de so-breposição, reduzindo assim a eficiência, comparada à disposição onde aslâminas se movem na direção oposta na região de sobreposição. Entretanto,a velocidade relativa reduzida no ventilador a jusante pode reduzir o ruído doventilador com relação à disposição alternativa. Outra vantagem é a de que,devido à disposição de montagem do motor, ambos os motores de ventiladorapresentam a mesma direção de rotação com relação ao motor. Em algunscasos, podem ser usados motores idênticos.

Em outras concretizações, ambos os ventiladores de um par so-breposto giram na mesma direção (tanto para a direita como para a esquer-da). Isto faz com que as lâminas do ventilador se movam em direçõesopostas na região de sobreposição. Devido ao cancelamento do movimentoredemoinhado, esta disposição pode ser um tanto mais eficiente do que adisposição onde as lâminas se movem na mesma direção nesta região.Contudo, a velocidade relativa aumentada no ventilador a jusante pode au-mentar o ruído do ventilador com relação à disposição alternativa.

Nas concretizações preferidas, os dois ventiladores de um parsobreposto apresentam diferentes números de lâminas. Também, nas con-cretizações preferidas, as pontas das lâminas de pelo menos um ventiladorde um par sobreposto são variavelmente espaçadas.

Nas concretizações preferidas, ambos os ventiladores de um parsobreposto apresentam lâminas que são avançadas em suas pontas. Estageometria foi considerada como apresentando uma boa eficiência, bemcomo um ruído de ventilador reduzido com relação às outras geometrias.

Isto pode se dar devido ao fato das lâminas avançadas apresentarem umatolerância relativamente alta de não-uniformidade de fluxo, tal como aquelaexperimentada quando as lâminas se movem para dentro da região de so-breposição e para fora desta.

Nas concretizações preferidas, um ventilador de um par sobre-posto gira na direção para a direita e o outro ventilador gira na direção paraa esquerda, e o ventilador a jusante apresenta uma varredura de borda di-anteira de ponta que é oposta à varredura da borda traseira de ponta doventilador a montante. Nesta configuração, o ventilador a jusante cruza orastro do ventilador a montante de tal modo que as forças irregulares nasdiferentes seções de lâmina tendam a ser canceladas mutuamente, reduzin-do assim os tons acústicos.

Nas outras concretizações preferidas, ambos os ventiladores deum par sobreposto giram na mesma direção, e o ventilador a jusante apre-senta a varredura de borda dianteira de ponta que tem o mesmo sinal que avarredura de borda traseira de ponta do ventilador a montante. Esta é outraconfiguração que oferece tons reduzidos.

Em uma concretização mais preferida, o ventilador a montantede um par sobreposto apresenta uma varredura de borda traseira de raiz nadireção oposta à varredura de borda traseira de ponta.

A invenção pode ser colocada a montante ou a jusante de umtrocador de calor, ou pode ser colocada entre dois trocadores de calor.

Os motores podem ser motores de corrente contínua, e podemser mecanicamente ou eletronicamente comutados.

Nas concretizações preferidas, o capuz compreende um barrilque circunda pelo menos um dos pares de ventiladores sobrepostos, e essebarril se estende para a região a montante ou a jusante do outro ventiladordo par, e contribui para o suporte da montagem do motor desse outro venti-lador.

Lista das Figuras

A Figura 1a mostra um esquema de uma montagem de um únicoventilador e um núcleo de relação de aspecto de 1,35.

A Figura 1b mostra um esquema de uma montagem de doisventiladores não-sobrepostos e um núcleo de relação de aspecto de 1,35.

A Figura 1c mostra um esquema de uma montagem de 3 venti-Iadores não-sobrepostos e um núcleo de relação de aspecto de 1,35.

A Figura 1d mostra um esquema de uma montagem de doisventiladores sobrepostos e um núcleo de relação de aspecto de 1,35.

A Figura 1e mostra um esquema de uma montagem de 3 venti-ladores sobrepostos e um núcleo de relação de aspecto de 1,35.

A Figura 2 mostra uma vista axial de uma lâmina de ventiladorna qual são definidos os ângulos de varredura de borda dianteira e bordatraseira.

A Figura 3 mostra uma vista em seção de uma montagem dedois ventiladores sobrepostos, de acordo com a presente invenção, onde aslâminas são mostradas em uma vista "varrida".

A Figura 4 mostra uma vista a montante axial de uma montagemde dois ventiladores sobrepostos, de acordo com a presente invenção.

A Figura 5 mostra uma vista a jusante axial de uma montagemde dois ventiladores sobrepostos, de acordo com a presente invenção.

A Figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma montagemde dois ventiladores sobrepostos, de acordo com a presente invenção.

A Figura 7 mostra contornos de lâmina de ventilador na regiãode sobreposição, onde ambos os ventiladores giram na mesma direção e ageometria da lâmina é aquela de uma concretização preferida da presenteinvenção.

A Figura 8 mostra contornos de lâmina de ventilador na região de sobreposição, onde os ventiladores giram em direções opostas e a geome-tria de lâmina é aquela de outra concretização preferida da presente invenção.

A Figura 9 mostra uma vista axial a jusante de uma montagemde dois ventiladores sobrepostos, de acordo com a presente invenção, quemostra ventiladores com espaçamento de ponta de lâmina irregular e o barril de capuz que circunda o ventilador a jusante estendido para a região a ju-sante do ventilador a montante.Descrição Detalhada

As Figuras 1a-1c mostram vistas esquemáticas de diversas con-figurações diferentes de ventilador não-sobreposto em um núcleo de relação de aspecto de 1,35. A Figura 1a mostra uma disposição de um único ventila-dor, onde o ventilador é o maior que será ajustado sem a sobreposição doslimites do núcleo. A relação de área, ou a relação de área de disco - área denúcleo do ventilador é de 0,58. A área de disco é definida como a área deum disco circular com um diâmetro igual ao diâmetro do ventilador. Embora em algumas situações seja permissível uma sobreposição dos limites donúcleo, elevados graus de sobreposição foram considerados como resultan-do em um aumento no ruído do ventilador.

As Figuras 1b e 1c mostram as configurações (dispostas lado alado) não-sobrepostas para configurações de dois e três ventiladores, tam- bém em um núcleo de relação de aspecto de 1,35. Estas configuraçõesapresentam também uma relação de área de aproximadamente 0,58. Aqui, aárea de disco de ventilador é assumida como a soma das áreas de disco dosventiladores. Nas Figuras 1b e 1c, as pontas das lâminas dos ventiladoresadjacentes tocariam no ponto de tangência dos discos de ventilador. Na prá- tica, a presença de qualquer banda giratória de ponta e as folgas vigentesexigidas reduziriam a relação de área a um valor um tanto menor do queaquele calculado.As Figuras 1d e 1e mostram vistas esquemáticas de configura-ções de ventilador sobreposto em um núcleo de relação de taxa de 1,35.

Configurações de ventilador sobreposto oferecem, em geral, relações deárea maiores do que as configurações não-sobrepostas nesta relação deaspecto de núcleo. A Figura Id é uma disposição de dois ventiladores queoferece uma relação de área de 0,68. A Figura 1e é uma disposição de 3ventiladores que tem uma relação de área quase tão alta. Aqui, a área dedisco do ventilador é assumida como sendo a soma das áreas de disco dosventiladores, menos a área de sobreposição.

Além da melhor cobertura de núcleo oferecida pelos ventiladoressobrepostos, estas configurações também aperfeiçoam a eficiência do ven-tilador nos casos em que a fração da potência de ventilador despendida naaceleração do ar através do ventilador é significativa comparada àqueladespendida na superação da resistência do núcleo. Esta porção da potênciade ventilador pode ser reduzida com a minimização da velocidade axial atra-vés do ventilador pela maximização da área de disco de ventilador.

A Figura 2 mostra o contorno de uma lâmina de ventilador. Umaseta indica a direção de rotação. A lâmina 14 apresenta uma ponta 141, umaraiz 142, uma borda dianteira 143 e uma borda traseira 144. O ângulo devarredura de borda dianteira Aie e o ângulo de varredura de borda traseiraAte são mostrados na raiz e na ponta da lâmina. Cada um destes ângulos devarredura é definido como o ângulo entre a tangente à borda de lâmina emum determinado raio e a linha radial à borda nesse raio. O sinal do ângulo devarredura é definido com relação à direção de rotação do ventilador. O ven-tilador mostrado na Figura 2 apresenta ângulos de varredura de borda dian-teira e traseira que são positivos na ponta e negativos na raiz. Tanto a bordadianteira como a borda traseira são, portanto, consideradas avançadas naponta (varridas na direção de rotação) e recuadas na raiz (varridas oposta àdireção de rotação). A dimensão radial "R", conforme mostrado, é uma me-tade do diâmetro do ventilador. A envergadura da lâmina é definida como aextensão radial da lâmina, e é mostrada como "s".

A Figura 3 é uma seção através de uma montagem de dois ven-tiladores sobrepostos, de acordo com a presente invenção, montada a ju-sante do núcleo de trocador de calor 4. O plano da seção contém os eixosde rotação dos dois ventiladores sobrepostos 10 e 20. O ventilador 10 éenergizado por um motor elétrico de corrente contínua 20, que é conectadoà montagem 30. A montagem 30 é sustentada pelos braços 40, que sãosustentados pelo capuz 2. O ventilador 110 é energizado pelo motor elétricode corrente contínua 120, que é conectado à montagem 130. A montagem130 é sustentada pelos braços 140, que são sustentados pelo capuz 2. Osventiladores 10 e 110 se sobrepõem um ao outro em uma região de sobre-posição 22. Os braços de suporte 40 são colocados a montante do ventila-dor 10. Isto significa que o fluxo de ar se defronta com os braços de suporte40 antes que ele se defronte com o ventilador 10. Os braços de suporte 140são colocados a jusante do ventilador 110. O fluxo de ar se defronta com osbraços de suporte 140 depois que ele se defronta com o ventilador 110.Pode ser visto que a montagem é extremamente compacta axialmente. Asmontagens 30 e 130, os braços de suporte 40 e 140, e o capuz 2 são mol-dados como uma única peça plástica.

As lâminas do ventilador 14 e 114 são representadas por umavista "varrida" que mostra a extensão axial das lâminas como uma função doraio. As lâminas são conectadas às bandas giratórias de ponta 16 e 116, queajudam a manter o carregamento da lâmina na região de sobreposição 22.As bandas giratórias de ponta 16 e 116 apresentam folgas vigentes contí-guas 18 e 118 com relação ao capuz 2 fora desta região. Estas folgas sãomenores do que 2 por cento do diâmetro do ventilador. Estas folgas contí-guas minimizam a recirculação que, de outro modo, seria criada pela eleva-ção de pressão significativa desenvolvida por um ventilador para esfriamentode motor automotivo.

Nesta concretização, os ventiladores têm, um diâmetro igual. Aenvergadura da lâmina é mostrada como "s". A extensão da sobreposiçãoda lâmina é mostrada como a dimensão "o". A dimensão "o" é ligeiramentemenor do que a dimensão "s". As lâminas 14 não passam atrás do cubo doventilador 112 e as lâminas 114 não passam na frente do cubo 12. Esta Ii-mitação sobre a sobreposição minimiza os tons acústicos gerados pelosventiladores 10 e 110.

A distância máxima entre a face do núcleo 4 e o motor 20 émostrada como d1, e a distância máxima entre a face do núcleo 4 e o motor120 é mostrada como d2. d1 é mostrado como sendo aproximadamenteigual a d2. Nas concretizações preferidas, a diferença entre d1 e d2 é menordo que 25 por cento do menor de d1 e d2.

A Figura 4 é uma vista axial a montante da montagem de doisventiladores sobrepostos da Figura 3. Os ventiladores 10 e 110 claramentese sobrepõem um ao outro nesta vista. O ventilador 10 apresenta nove lâmi-nas 14 e o ventilador 110 apresenta onze lâminas 114. Os tons do ventiladorsão minimizados com o uso de diferentes números de lâminas nos dois ven-tiladores.

Pode ser visto que os braços de suporte a montante 40 não in-cluem quaisquer membros cuja área projetada se encontra dentro da áreade disco projetada do ventilador 110. Esta disposição permite que o ventila-dor 110 e os braços de suporte 40 sejam localizados na mesma posição axi-al, minimizando assim a extensão axial da montagem de ventilador. Emboraos braços de suporte 40 sejam mostrados como um jogo de elementos quese estendem radialmente, muitas outras configurações de braços de suportepodem ser usadas. Por exemplo, podem ser usados braços de suporte es-tendidos não-radiais, e estruturas de anel intermediárias ou reforço transver-sal podem prover suporte adicional.

Embora a montagem de motor 30 seja mostrada como ummembro geralmente circular com várias lingüetas de montagem, muitas ou-tras configurações de montagem de motor podem ser usadas.

A área do núcleo de trocador de calor coberta pelo capuz 2 éaproximadamente retangular, com a relação de aspecto de 1,44. Cada ven-tilador apresenta um diâmetro de aproximadamente 0,79 vezes a menor di-mensão desta área.

As seções transversais dos braços de suporte a montante 40são delgadas, e são orientadas de modo a minimizarem a obstrução do fluxoe a assegurarem a moldabilidade na área fora da circunferência do barril decapuz 50.

O espaço livre 18 entre a banda 16 e o barril de capuz 50, e oespaço livre 118 entre a banda 116 e o barril de capuz 150 são menores doque 2 por cento dos respectivos diâmetros de ventilador nas regiões fora daregião de sobreposição 22.

A Figura 5 é uma vista axial a jusante da montagem de ventila-dor mostrada nas Figuras 3 e 4. Pode ser visto que os braços de suporte140 não incluem quaisquer membros cuja área projetada se encontra dentroda área de disco projetada do ventilador 10. Os braços de suporte 140 po-dem ser vistos como sendo um jogo de lâminas de estator que se estendemradialmente, cada qual angulada com relação à direção axial, como é fre-qüentemente o caso com os braços de suporte colocados a jusante de umventilador para esfriamento de motor. Como com os braços de suporte amontante, podem ser usadas muitas outras configurações de braços de su-porte.

Setas indicam que os ventiladores 10 e 110 giram ambos namesma direção (para a direita, nesta vista). Esta disposição faz com que aslâminas 14 se movam contrárias às lâminas 114 na região de sobreposição.Nesta região, o movimento redemoinhado gerado pelo ventilador 110 é umtanto cancelado por aquele gerado pelo ventilador 10. Esta disposição poderesultar em uma eficiência um tanto mais alta do que a disposição onde aslâminas se movem na mesma direção na região de sobreposição.

As lâminas de ventilador 14 e 114 apresentam bordas dianteiras15 e 115 que são avançadas nas pontas da lâmina. As lâminas avançadasgeralmente mostram uma alta tolerância à irregularidade de fluxo, tal comoaquela experimentada pelas lâminas dos ventiladores sobrepostos. Esta to-lerância pode resultar em uma maior eficiência e em um menor ruído, quan-do comparada a um desenho inclinado para trás.

A Figura 6 é uma vista em perspectiva da montagem de ventila-dor mostrada nas Figuras 3, 4 e 5. Pode ser visto que o pleno de capuz 5 émais profundo na área do capuz 2 adjacente ao ventilador a jusante 10 doque na área adjacente ao ventilador a montante 110. Esta disposição maxi-miza a eficiência da montagem com o aperfeiçoamento da uniformidade defluxo através da porção do núcleo adjacente ao ventilador 10, enquantomantém a compacidade axial da montagem. Os barris de capuz 50 e 150conferem um controle de vazamento fora da região de sobreposição.

A Figura 7 é uma vista detalhada da montagem de ventiladorsobreposto mostrada nas Figuras de 3 a 6. Ela mostra que a lâmina de ven-tilador é delineada na região de sobreposição, vista axialmente a partir dadireção a jusante. Ambos os ventiladores giram na direção para a direita. Aborda traseira da lâmina a montante é avançada na ponta e recuada na raiz,e a borda dianteira da lâmina a jusante é avançada na ponta. A lâmina a ju-sante é mostrada em quatro diferentes ângulos de rotação, e a lâmina amontante é girada, em cada caso, para mostrar o ângulo de interseção entrea seção de ponta da borda dianteira da lâmina a jusante e a borda traseirada lâmina a montante. Uma vez que o espaço axial entre os ventiladores épequeno, este ângulo é aproximadamente o ângulo no qual a lâmina a ju-sante cruza o rastro da lâmina a montante. A fim de minimizar os tons doventilador, este ângulo deve idealmente estar próximo de 90 graus, mas de-vido à geometria variável apresentada pelas lâminas giratórias, tal disposi-ção ideal não pode ser alcançada. A disposição mostrada exibe ângulos deinterseção favoráveis em três dos quatro ângulos de rotação mostrados. Noângulo de rotação de 55 graus, a borda dianteira da lâmina a jusante é mo-mentaneamente paralela à borda traseira da lâmina a montante, mas estacondição apenas existirá por um curto período de tempo.

A Figura 8 é uma vista similar àquela da Figura 7, mas onde osventiladores giram em direções opostas. O ventilador a montante gira para adireita, e sua borda traseira é avançada na ponta e recuada na raiz. O ven-tilador a jusante gira para a esquerda, e sua borda dianteira é recuada naponta. Como na Figura 7, a lâmina a jusante é mostrada em quatro diferen-tes ângulos de rotação, e a lâmina a montante é girada, em cada caso, paramostrar o ângulo de interseção entre a seção de ponta da borda dianteira dalâmina a jusante e a borda traseira da lâmina a montante. Ângulos de inter-seção favoráveis existem nos três dos quatro ângulos mostrados. No ângulode rotação de 74 graus, a borda dianteira da lâmina a jusante é momentane-amente paralela à borda traseira de lâmina a montante, mas esta condiçãoapenas existirá por um curto período de tempo.

A Figura 9 é uma vista axial a jusante de uma montagem similaràquela mostrada na Figura 5. Nesta montagem, os ventiladores 10 e 110apresentam lâminas 14 e 114 que são uniformemente espaçadas nas raízese irregularmente espaçadas nas pontas, de acordo com a Patente U.S. N05.000.660. O uso de pontas de lâmina irregularmente espaçadas em pelomenos um, e preferivelmente dois, dos dois ventiladores pode aperfeiçoar aqualidade subjetiva de ruído da montagem de ventilador. Um aperfeiçoa-mento de ruído similar pode ser obtido pelo uso de lâminas irregularmenteespaçadas.

A Figura 9 também mostra o barril de capuz 50, que circunda oventilador a jusante 10, estendido para a região a jusante do ventilador 110.

A extensão 51 confere suporte adicional para a montagem de motor 130,tanto diretamente como através dos braços de suporte adicionais 141. Umaextensão similar do barril de capuz que circunda o ventilador a montantepode prover um benefício estrutural.

Aqueles versados na técnica irão reconhecer que outras concre-tizações se encontram dentro das reivindicações, a seguir. Por exemplo, ainvenção pode não incluir um pleno, absolutamente; alternativamente, a in-venção pode incluir um pleno, apenas uma porção do qual é integral com obarril e as montagens de motor, o restante do pleno sendo provido comouma parte separada.

Claims (30)

1. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, que compreende:a) um primeiro ventilador, acionado por um primeiro motor, o ditoprimeiro motor sendo sustentado por uma primeira montagem de motor, adita primeira montagem de motor sendo sustentada por um primeiro jogo debraços, o dito primeiro jogo de braços se estendendo e sendo sustentadopor um capuz, eb) um segundo ventilador, acionado por um segundo motor, odito segundo motor sendo sustentado por uma segunda montagem de mo-tor, a dita segunda montagem de motor sendo sustentada por um segundojogo de braços, o dito segundo jogo de braços se estendendo e sendo sus-tentado pelo dito capuz, eonde o dito capuz guia o fluxo de ar pelo menos em uma porção da distância entre os ditos ventiladores e o núcleo de um trocador de calor, eonde o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador são,cada qual, caracterizados por um diâmetro, eonde o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador com-preendem, cada qual, um cubo e uma pluralidade de lâminas alongadas, cada uma das ditas lâminas apresentando uma raiz, uma ponta, uma bordadianteira e uma borda traseira,adicionalmente caracterizada pelo fato do dito primeiro e do ditosegundo ventiladores se sobreporem um ou outro, quando vistos axialmentea partir da direção a montante ou a jusante, eadicionalmente caracterizada pelo fato do dito primeiro jogo debraços ser localizado a montante do dito primeiro ventilador e do dito segun-do jogo de braços ser localizado a jusante do dito segundo ventilador.

2. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, de acordo com a reivindicação 1, na qual um pequeno espaço livre émantido entre o dito capuz e cada um dos ditos ventiladores ao longo daporção da circunferência do ventilador fora da região de sobreposição.

3. Montagem de ventilador para esfriamento de motor auto-motivo, de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente caracterizada pelofato da posição axial do dito primeiro ventilador ser substancialmente igual àposição axial do dito segundo jogo de braços e da posição axial do dito se-gundo ventilador ser substancialmente igual à posição axial do dito primeirojogo de braços,

4. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente caracterizada pelo fatodo dito primeiro e do dito segundo jogos de braços serem projetados sobreum plano perpendicular ao eixo de um ou de ambos os ditos ventiladores, edos ditos primeiro e segundo ventiladores serem projetados sobre o dito pla-no, a área projetada do dito segundo jogo de braços se encontrando fora deum primeiro disco circular centralizado na projeção do eixo do dito primeiroventilador, o diâmetro do dito primeiro disco sendo igual ao diâmetro do ditoprimeiro ventilador, e a área projetada do dito primeiro jogo de braços seencontrando fora de um segundo disco circular centralizado na projeção doeixo do dito segundo ventilador, o diâmetro do dito segundo disco sendoigual ao diâmetro do dito segundo ventilador.

5. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente caracterizada pelo fatoda distância entre o dito núcleo de trocador de calor e o ponto mais afastadono dito primeiro motor estar entre 0,8 e 1,25 vezes a distância entre o ditonúcleo e o ponto mais afastado no dito segundo motor.

6. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, que adicionalmentenão compreende nenhum ventilador adicional.

7. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, que adicionalmentecompreende pelo menos um ventilador além do dito primeiro ventilador e dodito segundo ventilador.

8. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, de acordo com a reivindicação 6, na qual os ditos ventiladores movem oar através de uma área aproximadamente retangular do dito núcleo de tro-cador de calor, e a maior dimensão da dita área retangular está entre 1,25 e-1,8 vezes a dimensão menor da dita área retangular.

9. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automoti-vo, de acordo com a reivindicação 6, na qual os diâmetros dos dois ventila-dores são iguais, ou, caso sejam diferentes, o diâmetro do menor dos ditosventiladores é maior do que 0,85 vezes o diâmetro do maior dos ditos venti-ladores.

10. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com a reivindicação 8, no qual o diâmetro de pelo menos umO dos ditos ventiladores é maior do que 0,75 vezes a dita dimensão menor dadita área retangular.

11. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual a exten-são de sobreposição, quando medida em um plano que contém o eixo derotação de pelo menos um dos ditos ventiladores e pelo menos um ponto noeixo do outro ventilador, é maior do que 10 por cento do diâmetro do menordos ditos ventiladores e menor do que a envergadura da lâmina do menordos ditos ventiladores.

12. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual os moto-res são motores elétricos.

13. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, que compreendeum pleno entre os ditos ventiladores e o dito núcleo de trocador de calor, naqual a profundidade do dito pleno adjacente ao ventilador mais afastado donúcleo é maior do que a profundidade adjacente ao ventilador mais próximodo núcleo.

14. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual o espaçolivre entre o dito capuz e cada um dos ditos ventiladores é menor do que 2por cento do diâmetro do ventilador ao longo de uma fração substancial daporção de não-sobreposição da circunferência do ventilador.

15. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual pelo me-nos um dos ventiladores é bandado.

16. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual, visto axi-almente a partir da direção a jusante, um dos ditos ventiladores gira na dire-ção para a direita e o outro dos ditos ventiladores gira na direção para a es-querda.

17. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual, vistosaxialmente a partir da direção a jusante, ambos os ditos ventiladores giramna mesma direção.

18. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual o dito pri-meiro ventilador apresenta um primeiro número de lâminas e o dito segundoventilador apresenta um segundo número de lâminas, e o primeiro númerode lâminas sendo diferente do segundo número de lâminas.

19. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual pelo me-nos uma lâmina da dita pluralidade de lâminas apresenta pontas de lâminairregularmente espaçadas.

20. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual ambos osditos ventiladores apresentam bordas dianteiras avançadas na ponta.

21. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com a reivindicação 16, na qual o ventilador a jusante apre-senta uma varredura de borda dianteira de ponta que é oposta à varredurada borda traseira de ponta do ventilador a montante.

22. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com a reivindicação 17, na qual o ventilador a jusante apre-senta uma varredura de borda dianteira de ponta que é do mesmo sinal quea varredura da borda traseira de ponta do ventilador a montante.

23. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com a reivindicação 21, na qual o ventilador a montanteapresenta uma varredura de borda traseira de raiz em uma direção oposta àvarredura da borda traseira de ponta.

24. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com a reivindicação 22, na qual o ventilador a montanteapresenta uma varredura de borda traseira de raiz em uma direção oposta àvarredura de borda traseira de ponta.

25. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual os ditosventiladores são formados de plástico moldado por injeção.

26. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual a dita pri-meira montagem de motor, o dito primeiro jogo de braços, a dita segundamontagem de motor, o dito segundo jogo de braços, e pelo menos uma por-ção do dito capuz são formados de plástico moldado por injeção.

27. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com a reivindicação 26, na qual uma única peça moldada porinjeção compreende a dita primeira montagem de motor, o dito primeiro jogode braços, a dita segunda montagem de motor, o dito segundo jogo de bra-ços, e pelo menos uma porção do dito capuz.

28. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com a reivindicação 1, na qual uma projeção do capuz quese abre em um plano perpendicular para pelo menos um eixo de ventiladorsão dois elementos geralmente circulares que se sobrepõem na região desobreposição de ventilador.

29. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual o capuzcompreende um barril que circunda o dito primeiro ventilador, o dito barril seestendendo para a região axialmente a jusante do dito segundo ventilador econtribuindo para o suporte da dita segunda montagem de motor.

30. Montagem de ventilador para esfriamento de motor automo-tivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, na qual o capuzcompreende um barril que circunda o dito segundo ventilador, o dito barril seestendendo para a região axialmente a montante do dito primeiro ventiladore contribuindo para o suporte da dita primeira montagem de motor.