BR102014004615A2 - secador de cabelos de alto desempenho - Google Patents

Abstract

secador de cabelos de alto desempenho a presente invenção contempla um secador de cabelos de alto desempenho, com baixo nível de emissão de ruídos, com maior eficiência energética em razão de melhorias no desempenho aerodinâmico. o secador possui um núcleo de funcionamento (20) com características aerodinâmicas específicas. entre o núcleo (20) e a carcaça externa (1) pode ser colocado material para isolamento termo-acústico. dentro do núcleo (20) pode-se colocar um impelidor convencional ou do tipo misto.

Description

"SECADOR DE CABELO DE ALTO DESEMPENHO" A presente invenção contempla um secador de cabelos de alto desempenho, com baixo nivel de emissão de ruídos, aumento de eficiência energética em razão de melhorias no desempenho aerodinâmico, melhorias resultantes do uso de um impelidor de fluxo misto (8), ou seja, parte radial, parte axial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

No interior desses ventiladores, o fluxo de ar é turbulento o que faz com que o secador emita ruidos durante o funcionamento. Em alguns casos, os ruidos são elevados, o que trazem desconforto aos usuários, ou mesmo problemas de saúde auditiva.

Diante disso, foi desenvolvido um secador de cabelos que melhora o fluxo de ar no interior da carcaça do secador, reduzindo o nível de ruidos emitidos durante o funcionamento do equipamento. A alteração do sistema interno do impelidor não afeta as características externas do secador.

ESTADO DA TÉCNICA

Secadores de cabelo comuns funcionam com um impelidor posicionado no interior de sua carcaça que provoca o fluxo de ar interno. O impelidor aspira o ar pela parte traseira do secador, lançando-o para a parte dianteira. O ar, após passar pelo ventilador, atravessa uma resistência elétrica que o aquece. Assim, o ar sai do secador em alta velocidade e aquecido. O ar aquecido permite acelerar o processo de evaporação da água e retirada de umidade dos cabelos molhados, bem como permite modelar e conformar o cabelo.

Os secadores domésticos utilizam impelidores do tipo axial (30) que aspira e impele o ar no sentido paralelo ao eixo de rotação. Impelidores axiais têm baixa capacidade de compressão e são usados em secadores com fluxo de ar e potência baixa. Nessa montagem, o fluxo de ar aumenta proporcionalmente com o aumento da rotação do impelidor, até um limite de fluxo de ar máximo, onde ocorre a estolagem. A partir dessa rotação, qualquer aumento na rotação não traz aumento no fluxo, mas gerará mais turbulência e vórtices, causadores de ruídos. Já os secadores profissionais requerem maior vazão e compressão de ar, utilizando impelidor radial (40), que aspiram o ar em sentido paralelo e impelem no sentido perpendicular ao eixo de rotação.

Com os impelidores radiais, a estolagem é reduzida em razão do ar ser propelido pela força centrífuga, assim, os impelidores podem funcionar com maior rotação e consequentemente gerar maior fluxo de ar. Há, ainda, os impelidores em caracol que aspiram o ar pelas laterais e impelem o ar tangencialmente ao sentido de rotação, para frente do secador. Neste caso o motor e o impelidor são montados perpendicularmente ao fluxo de ar. Esses impelidores estão em desuso e seu princípio de funcionamento é muito parecido com os impelidores radiais.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Figura 1 mostra a vista frontal e o corte transversal do' secador de alto desempenho, com detalhes dos componentes do núcleo montados dentro da carcaça (1) do secador de alto desempenho. A Figura 2 mostra o corte transversal, conforme a indicação da figura 1, da carcaça (1) do secador de cabelos de alto desempenho, com ênfase na câmara isolante (6) formada entre a carcaça e o núcleo do secador. A Figura 3 mostra o núcleo (20) do secador de alto desempenho.

As Figura 4 traz o corte transversal parcial, conforme apontado na Figura 1, onde é possível ver o sistema do núcleo (20) do secador de alto desempenho dentro da carcaça (1) e as peças básicas que compõem o núcleo (20) do secador, sendo elas respectivamente entrada de ar (12), direcionador de fluxo (9) e carenagem interna (2).

As Figuras 5 e 6 mostram, respectivamente, o fluxo de ar dentro do núcleo (20) do secador e o esquema de alinhamento do fluxo de ar dentro do direcionador de fluxo (9). A Figura 7, 8 e 9 mostram respectivamente, vistas lateral, frontal e isométrica do impelidor do secador de cabelos de alto desempenho proposto.

As Figuras 10 a 13 mostram as peças que compõem o núcleo do secador, sendo elas respectivamente entrada de ar (12), carenagem do motor (4), direcionador de fluxo (9) e carenagem interna (2).

As Figuras 14 e 15 mostram vista frontal e lateral de um impelidor axial de secador de cabelos comum. A Figura 16 mostra uma vista esquemática frontal do impelidor radial de um secador de cabelos comum.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS A Figura 1 apresenta a vista frontal e corte transversal do secador de cabelos. O ar é puxado através da entrada de ar (10), aspirado pelo impelidor (8) que é girado pelo motor elétrico (5) posicionado dentro da carenagem do motor (4) . Com isso, um fluxo de ar é gerado na área de compressão (7), que flui pelas cavidades internas do direcionador de fluxo (9) até atravessar os elementos resistivos (3) posicionados no interior da carenagem interna (2). O ar sai, aquecido, pela saída de ar (11) . Esse sistema é construído dentro da carcaça (1) e é isolado, acusticamente, por uma região de isolamento acústico (6) . As pás pequenas e grandes do impelidor (8) ocupam a mesma área da região de compressão (7). A Figura 2 mostra no corte transversal da carcaça (1) do secador de cabelos de alto desempenho, a entrada de ar (10), a saída de ar (11), com ênfase na câmara isolante (6) formada entre a carcaça e o núcleo do secador. Esta câmara é um isolante termo acústico no secador de cabelos. A Figura 3 apresenta o núcleo (20) do secador de cabelos de alto desempenho com a entrada de ar frio (10) e saída de ar aquecido (11). A Figura 4 apresenta um corte transversal parcial do secador de cabelos de alto desempenho, conforme indicado na Figura 1, destacando o núcleo (20) montado dentro da carcaça do secador de cabelos. Nesta vista, além da entrada de ar frio (10) e saída de ar quente (11), podemos ver as peças externas do núcleo de funcionamento do secador, que são: entrada de ar (12), carenagem do motor (4), direcionador de fluxo (9) e carenagem interna (2). A Figura 5 apresenta um desenho esquemático do fluxo de ar dentro do núcleo {20) do secador de cabelos de alto desempenho. Destacando o motor elétrico (5), montado dentro da carenagem do motor (4), que gira o impelidor (8) posicionado dentro da entrada de ar (12) provocando um fluxo de ar na área de compressão (7), este ar comprimido, flui pelo direcionador de fluxo (9), passando pela carenagem interna (2) até a saída de ar (11). Para refrigeração do motor, parte do fluxo ar (7) impelido para frente, é desviada para dentro da carenagem do motor (4).

As Figuras 5 e 6 mostram, respectivamente, o fluxo de ar dentro do núcleo do secador e o esquema de alinhamento do fluxo de ar dentro do direcionador de fluxo (9). A Figura 6 apresenta uma vista interna do alinhador de fluxo (9) e do impelidor misto (8) . O ar ao ser impelido pelas aletas grandes (101) e pequenas (102) tende a sair com um movimento de rotação desfavorável ao fluxo. Nesta vista é possível observar o alinhamento de fluxo de ar (7) ao passar pelos canais entre as aletas (103) e (104) do direcionador de fluxo (9). A Figura 7 mostra a vista lateral do impelidor misto do secador de cabelos de alto desempenho proposto. A Figura 8 a vistas frontal do impelidor misto do secador de cabelos de alto desempenho proposto. A Figura 9 mostra a vista isométrica do impelidor misto do secador de cabelos de alto desempenho proposto.

As figuras 10, 11, 12 e 13 mostram as peças que compõem o núcleo do secador, sendo elas respectivamente entrada de ar (12), carenagem do motor (4), direcionador de fluxo (9) e carenagem interna (2) .

As Figuras 14 e 15 mostram vista frontal e lateral de um impelidor axial de secador de cabelos comum. A Figura 16 mostra a vista frontal de um impelidor radial (40) que, ao girar, provoca um fluxo de ar na direção perpendicular do eixo de rotação.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO O presente modelo de secador de alto desempenho é montado com um impelidor de fluxo misto, pois apresenta tanto características de um impelidor axial, quanto de um radial.

Esse impelidor funciona em três estágios.

No primeiro, o ar é aspirado com fluxo paralelo ao eixo de rotação. No segundo, o fluxo de ar segue no sentido perpendicular ao eixo (sentido radial), o que comprime o ar. No terceiro e último estágio, o fluxo de ar é impelido no sentido paralelo ao eixo de rotação direcionando o fluxo para frente do secador.

No final, o fluxo de ar causado pelo impelidor tem sentido paralelo ao eixo de rotação. Entretanto, fluxo de ar, na saída do impelidor, tem um componente significativo de deslocamento tangencial ao eixo de rotação, que é convertido em fluxo paralelo ou axial com o uso de aletas estáticas (103) e (104) no interior do direcionador de fluxo (9). O impelidor é fabricado pelo processo de injeção plástica, sendo que seu formato foi determinado após amplos estudos e testes de desempenho aerodinâmico. O impelidor de fluxo misto (8) e as aletas estáticas (103) foram concebidos com auxílio de softwares de concepção e otimização de compressores, e suas formas e superfícies foram geradas por algorítimos alimentados pelas condições de utilização, como rotação do motor, potência, diâmetro, taxa de compressão desejada e fluxo desejado.

Em uma etapa seguinte o impelidor foi adaptado ao processo de injeção, onde manteve-se o ângulo de inclinação das pás constante para viabilizar o processo de injeção e extração do molde.

Como os resultados de simulações aerodinâmicas computacionais não são precisos, foram feitos dezenas de protótipos de impelidores com pequenas variações nos ângulos de inclinação, área de superfície e quantidade pás do impelidor até se chegar ao conjunto de características escolhido.

Nos testes de desempenho, o secador com arquitetura proposta, tem sua tensão de alimentação reduzida até o ponto onde seu fluxo se iguala ao demais modelos existentes para então ter sua emissão de ruídos medida. O ruído foi medido em escala decibel, uma escala logarítmica. A diferença percentual de potência sonora, mostrada na Tabela 1, é regida pela equação (1): Onde Pjb e P^r são as potências só do secador O proposto e comparado, respectivamente, em escala decibel.

W W e ° são, respectivamente, as potências sonoras absolutas do secador comparado e o de referência, no caso o proposto .

Rescrevendo a fórmula (1) fazendo o antilogaritmo podemos determinar a relação de potência sonora absoluta: A relação percentual pode então ser dada pela fórmula (3): Na Tabela 1 demonstramos os valores obtidos em alguns testes comparativos entre os principais secadores profissionais disponíveis no mercado. A fim de reduzir o arraste de ar nos dutos internos, a parte interna do secador apresenta geometria que reduzem as obstruções e eliminam pontos de geração de vórtice e turbulência.

Para manter o motor e a resistência elétrica em suas posições dentro da carcaça do secador, são construídos apoios. Esses apoios e a fiação elétrica interna obstruem o fluxo de ar gerado pelo impelidor.

No presente invento, foram utilizados suportes no estator, que dão sustentação mecânica ao motor, com formato aerodinâmico. A forma aerodinâmica destes suportes, além de minimizar a formação de vórtices e arraste aerodinâmico, ajudam a redirecionar o fluxo gerado no impelidor do sentido tangencial para o sentido axial, favorecendo assim o aumento de fluxo com a diminuição de ruídos.

Outra limitação ao fluxo de ar é causada por imperfeições no interior da carcaça com a formação de degraus ou quinas .

Essas imperfeições são eliminadas, ou ao menos minimizadas, com o enclausuramento do motor e sua fiação em carenagens (4) no interior do núcleo do secador. Assim, eliminam-se degraus e suavizam a variação abrupta do tamanho da seção transversal ao longo do interior da carcaça.

Por fim, o conjunto interno, denominado núcleo do secador (fig. 3 e 4) , é colocado dentro da carcaça externa do secador (1) . O núcleo e a carcaça são separados por ar ou material que absorve vibrações como elastômeros ou outro material isolante. Com isso, o ruído propagado e emitido para o meio externo é significativamente reduzido.

Teste de ruído para um mesmo fluxo em diferentes secadores de cabelos Neste teste comparativo o secador com arquitetura proposta tem sua tensão de alimentação reduzida até o ponto onde seu fluxo se iguala ao de seus concorrentes para então ter sua emissão de ruídos medida.

Tabela 1 Conclusão: Igualando-se o fluxo gerado através da manipulação da tensão de alimentação do secador de alto desempenho proposto é possível confirmar um melhor desempenho aeroacústico para um mesmo fluxo , quando comparado aos modelos existentes que emitem, em média 4,06dB, o que corresponde à uma potência sonora 155% maior do que a gerada pelo modelo proposto.

Em vista de nossos experimentos e em especial do exposto acima, comprovamos que o presente secador de cabelos de alto desempenho apresenta vantagens aos usuários, podendo ser considerado um avanço sobre o estado atual da técnica.

Claims (7)

1) "SECADOR DE CABELOS DE ALTO DESEMPENHO" com baixo nivel de ruido composto por um núcleo isolante de alto desempenho (20), montado dentro de uma carcaça de secador de cabelos (1), com fluxo de ar (7) gerado pela rotação de um impelidor (8) posicionado dentro do núcleo (20) caracterizado por o referido núcleo ser compreendido de uma entrada de ar (12), um direcionador de fluxo (9), uma carenagem do motor (4), uma carenagem interna (2), motor (5) e elemento resistivo (3).

2) "SECADOR" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido impelidor (8) ser do tipo misto com pás grandes (101) e pás pequenas (102), conforme figuras 6 a 9, que ao girar cria um fluxo de ar (7) na direção axial que passa pelo vão das aletas (103) do direcionador de fluxo (9), sendo o dito impelidor (8), juntamente com os demais componentes, montados dentro de um núcleo do secador (20)

3) "SECADOR" de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela carcaça externa (1) possuir uma área de isolamento acústico (6) que absorve ruídos e vibrações geradas pelo motor (5), pelo impelidor (8) e pelo fluxo de ar (7).

4) "SECADOR" de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo impelidor misto (8) ser fabricado de material termoplástico pelo processo de injeção, usinagem ou montado em conjunto por peças especificas.

5) "SECADOR" de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o núcleo de funcionamento (20) ser fabricada de forma separada ou de forma integrada à carcaça externa (1).

6) "SECADOR" de acordo com quaisquer das reividicações anteriores, caracterizado por o núcleo (20) e a carcaça externa (1) serem separados por uma câmara isolante (6) para isolamento térmico e acústico, sendo esta câmara (6) preenchida com materiais isolantes, como lã de rocha, elastômeros ou plásticos expandidos.

7) "SECADOR" de acordo com quaisquer das reividicações anteriores, caracterizado por a câmara isolante (6) não ser preenchida com material de isolamento.