BR102015021916A2

BR102015021916A2 - ventilador para torre de resfriamento

Info

Publication number: BR102015021916A2
Application number: BR102015021916A
Authority: BR
Inventors: Aurélien Deruelle; Jacques Arnold
Original assignee: Gea Batignolles Technologies Thermiques
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-07-19
Also published as: PL3009684T3; ES2644810T3; FR3025748B1; FR3025748A1; US20160076546A1; EP3009684B1; EP3009684A1

Abstract

ventilador para torre de resfriamento. a presente invenção refere-se a um ventilador industrial (3) para uma torre de resfriamento que compreende um bloco com formato de disco (5) e uma pluralidade de pás (6) radialmente conectadas ao disco do bloco por meio de uma cavilha, fornecida sobre uma extremidade de cada dita pá (6), e um flange (10) fornecido sobre uma face do bloco e na qual a cavilha (7) da pá é inserida com um ângulo de pá para gerar um fluxo de ar axial, em que cada pá tem esse perfil aerodinâmico em que a diferença de pressão entre as faces de sucção e a pressão é menor no pé da pá (?p1) do que no meio da corda de pá (?pc) e é maior na cabeça de pá (?p2) do que no meio da corda de pá (?pc), e é fornecido um meio de junção (8) para bloquear a recirculação de ar entre as faces de sucção e pressão no pé da pá.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "VENTILADOR PARA TORRE DE RESFRIAMENTO".

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um ventilador industrial para torre de resfriamento, que compreende um bloco com formato de disco e uma pluralidade de pás radialmente conectadas ao disco de bloco por meio de uma cavilha fornecida sobre uma extremidade de cada pá e um flange fornecido sobre uma face do bloco e no interior da qual a cavilha da pá é inserida.

[0002] Esse ventilador é usado, por exemplo, em indústrias de óleo, gás e produtos químicos. Por exemplo, pode ser usado em um trocador de calor de ar para condensar e resfriar líquidos, como gás natural liquefeito, circulando em feixes de tubos de aletas. Os feixes de tubos de aletas são instalados em uma estrutura e os mesmos são as-soprados por pelo menos um ventilador desse tipo operado por motores elétricos.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0003] Esse um ventilador industrial é notavelmente revelado no Documento de Patente WO-2011/126568. O mesmo pode ter grandes dimensões, sendo que o diâmetro de rotor excede, com frequência, 2 metros de modo que as pás sejam na prática montadas no local no bloco com formato de disco. Durante a montagem, o ângulo de pá para cada pá é ajustado para um valor entre 25°e 45° quando se projeta o trocador de calor, com uma tolerância de +/-1°.

[0004] Sabe-se que, além disso, a eficácia de um ventilador pode ser prejudicada por um fenômeno de recirculação de ar que pode ocorrer na base de cada pá quando há espaço suficiente entre o bloco e a base das pás para permitir a circulação de ar da face de pressão da pá para a superfície de sucção da pá. A eficácia geral do ventilador é, então, reduzida porque o perfil de velocidade de ar não é homogêneo.

Por conta desse fenômeno de recirculação de ar, cerca de um terço da superfície da pá não pode ser carregada com ar e é tornada inútil.

[0005] Sabe-se também que os ventiladores geram bastante ruído. Uma fonte de ruído nos ventiladores é devido à produção de vórtices de ar na ponta das pás. A Publicação de Patente U.S. 2003/0077172 descreve um ventilador em que as aletas são colocadas nas extremidades das pás e habilitam a eliminação desses formando-se uma barreira entre a baixa pressão e a alta pressão nos lados da extremidade de uma pá. Dar uma geometria complexa às pás pode ser uma solução para reduzir o ruído gerado pelo ventilador. As pás podem, então, ter uma estrutura complexa, como uma curvatura nas bordas dianteira e traseira, em particular com as bordas que tem um ângulo de varredura de avanço das extremidades de pá em relação à direção radial. A curvatura de avanço das bordas dianteiras é usada para dessincroni-zar as fontes de ruído ao longo da pá, mas não reduzem a própria fonte do ruído. Além disso, o fluxo de ar ao redor da pá é tornado instável, reduzindo assim a eficácia do mesmo.

[0006] O documento WO 2011/126568 revela um ventilador dotado de pás, sendo que cada uma tem bordas dianteira e traseira substancialmente retas. O formato de pá simplificado mostrou, surpreendentemente, que o mesmo ajuda a reduzir o ruído devido à operação de ventilador. Independentemente, esse ventilador não limita a recirculação do fluxo de ar ao redor do bloco e, portanto, não tem uma eficácia ótima.

[0007] A fim de limitar o fenômeno de recirculação de ar que pode ocorrer na base de cada pá, o vão entre o bloco e a base de pá deve ser preenchido. Portanto, o Documento de Patente U.S. 6.086.330 gera, parcialmente, uma solução para isso revelando-se um ventilador moldado integralmente, no qual as pás são conectadas a um bloco cilíndrico, a partir da borda traseira para a borda dianteira, através do comprimento inteiro a partir de sua base. Entretanto, desvantajosa-mente, um ventilador industrial de diâmetro grande, obtido por um processo de moldagem, seria muito volumoso, tornando assim seu transporte para o local de instalação difícil e sua instalação trabalhosa por conta do uso de guindastes de elevação. Ademais, após o processo de moldagem, não é possível ajustar o ângulo de inclinação das pás. Mas, quando se instala ventiladores industriais no local, o ajuste do ângulo de pá em relação a um ângulo de pá teórico possibilitaria minimizar o desvio de ponta de pá e compensar pelas perdas de carga no circuito de ar.

[0008] Finalmente, pode ser vantajoso alterar as pás de ventiladores industriais diretamente no local durante procedimentos de manutenção ou melhoria.

[0009] O documento U.S. 3.647.317 revela um exemplo de um ventilador industrial que inclui uma parte dos recursos do preâmbulo da reivindicação 1.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0010] O objetivo da invenção é superar essas desvantagens pro-pondo-se um ventilador industrial que tem boa resistência mecânica em conjunto com eficácia de fluxo aprimorada e sem fazer ruído.

[0011] O objetivo da invenção é atingido por um ventilador para uma torre de resfriamento industrial, que compreende um bloco com formato de disco e uma pluralidade de pás radialmente conectadas ao disco de bloco por meio de uma cavilha fornecida sobre uma extremidade de cada pá e um flange fornecido sobre uma face do bloco e no interior da qual a cavilha da pá é inserida com um ângulo de pá para gerar um fluxo de ar axial, caracterizado em que cada pá tem esse perfil aerodinâmico que, sobre uma região correspondente a 30% do comprimento da pá a partir do pé da pá, a diferença de pressão entre as faces de sucção e pressão está compreendida entre 65% e 75% da diferença de pressão entre as faces de sucção e pressão no meio da corda de pá e que, sobre uma região correspondente a 30% do comprimento da pá a partir da ponta de pá, a diferença de pressão entre as faces de sucção e pressão está compreendida entre 125% e 135% da diferença de pressão entre as faces de sucção e pressão no meio da corda de pá, e em que é fornecido um sistema de junção para bloquear a recirculação de ar entre as faces de sucção e pressão no pé da pá.

[0012] O ventilador de acordo com a invenção tem um perfil de pá que é muito mais usinado no pé da pá, o que proporciona às pás um perfil aerodinâmico que aprimora o desempenho do ventilador industrial. Além disso, com essa disposição de cavilha/flange, é possível ajustar de forma independente e com facilidade a posição radial e o ângulo de pá em relação ao bloco. O meio de junção preenche o vão entre o bloco e a base de pá, aumentando assim a eficácia do ventilador enquanto limita a recirculação de ar no pé da pá.

[0013] O ventilador de acordo com a invenção pode incluir os seguintes recursos: o meio de junção é uma aleta que se estende ao longo das faces de sucção e pressão perpendicularmente à superfície da pá no pé da pá. Essa aleta possibilita o uso da superfície na base de pá para bloquear a recirculação do fluxo de ar no pé da pá, a partir da face de pressão para a face de sucção, enquanto assegura um bom desempenho aerodinâmico. o flange compreende pelo menos uma garra; o ventilador compreende pelo menos três pás; o envelope das pás é composto de materiais compósitos; o envelope das pás está na forma de um pano pré-conformável que tem fibras de reforço; a fibra de reforço é composta de pano de vidro; o envelope das pás é impregnado com um material bicom-ponente como poliéster, ésteres de vinila, epóxis ou equivalentes; seu revestimento pode ser moldado por injeção; as pás são ocas e enrijecidas preenchendo-se sua cavidade com um material leve como espuma de poliuretano; as pás têm uma face de pressão que tem uma região de superfície plana para receber um inclinômetro e a inclinação entre os ângulos de inclinação das pás pode ser ajustada com uma precisão de + ou - 0,1* cada pá tem um ângulo de pá ajustável entre 25°e 4 5* a posição de cada pá radialmente conectada ao disco de bloco é ajustável por meio de um parafuso; o meio de junção tem um formato rotacional em combinação com elementos de vedação como vedações elastoméricas ou de silicone.

[0014] A invenção se aplica a um trocador de calor de ar que tem tubos de aletas caracterizado em que o mesmo compreende um ventilador de acordo com a invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A presente invenção será mais bem compreendida e outras vantagens aparecerão a partir da descrição detalhada de uma modalidade dada como um exemplo não limitador e ilustrada nos desenhos anexos, em que: [0016] A Figura 1 representa uma torre de resfriamento, [0017] A Figura 2 representa um ventilador de acordo com a técnica anterior, [0018] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um ventilador de aletas de acordo com a invenção, [0019] A Figura 4 é uma vista esquemática da conexão entre o bloco e uma pá.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0020] Na Figura 1, é ilustrado um exemplo de uma torre de resfriamento usada nas indústrias de óleo, gás e produtos químicos. Nessa Figura, um trocador de calor de ar 1 condensa e resfria líquidos que circulam nos feixes de tubos de aletas 2. Os feixes de tubos de aletas são instalados em uma estrutura e os mesmos são assoprados por pelo menos um ventilador 3 atuado por motores elétricos 4.

[0021] A Figura 2 ilustra um ventilador industrial 3 para uma torre de resfriamento de acordo com a técnica anterior. Esse ventilador 3 inclui um bloco com formato de disco 5 e uma pluralidade de pás 6 radialmente conectadas ao disco de bloco 5 por meio de uma cavilha 7 fornecida sobre uma extremidade de cada pá 6 e um flange (não mostrado) fornecido sobre um lado do disco de bloco 5 e no interior da qual a cavilha 7 da pá 6 é inserida com um ângulo de pá para gerar um fluxo de ar axial.

[0022] A seta F indica a direção de rotação das pás 6.

[0023] As pás 6 têm uma curvatura nas bordas dianteira e traseira, particularmente as bordas dianteiras têm um ângulo de varredura de avanço das extremidades frontais das pás em relação à direção radial.

[0024] Os vãos são visíveis entre o bloco 5 e a base das pás 6. Esses vãos induzem uma recirculação do fluxo de ar na base da pá 6, a partir da face de pressão para a face de sucção. Essa recirculação contribui para a redução da pressão sobre a pá 6 e para redução da velocidade de ar na região na base da pá 6. Sem o meio de junção entre o bloco 5 e a base das pás 6, cerca de um terço da superfície da pá 6 não pode ser carregado com ar e é tornado inútil. Já que o perfil de velocidade de ar não é homogêneo, a eficácia geral do ventilador 3 é reduzida.

[0025] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um ventilador de acordo com a invenção, que compreende um meio de junção de aletas disposto na base das pás 6 para bloquear a recirculação de ar entre a face de pressão e a face de sucção no pé da pá. Em cada pá, a aleta se estende ao longo da face de pressão e da face de sucção perpendicularmente à superfície da pá 6 no pé da pá 6.

[0026] O meio de junção 8 tem um formato rotacional.

[0027] A fim de aprimorar o bloqueio de ar na base de pá, o meio de junção pode ser combinado com elementos de vedação como vedações elastoméricas ou de silicone.

[0028] O ventilador 1 compreende no invólucro exemplificativo um bloco com formato de disco plano 5 que sustenta quatro pás 6 em seu lado inferior na direção do ar. As pás 6 se estendem radialmente entre uma base de pá no bloco 5 e uma cabeça de pá. As mesmas têm um formato simplificado. De fato, cada pá tem uma borda dianteira oposta a uma borda traseira, que são ambas retas. Os centros de gravidade de todas as seções ao longo da pá 6 são perfeitamente alinhados entre si. Por conta de seu formato simplificado, os custos de fabricação para as pás 6 são reduzidos.

[0029] Os ventiladores 3 da invenção compreendem pelo menos três pás 6.

[0030] Conforme mostrado em uma das pás 6 na Figura 3, o comprimento 1 da pá 6 é dividido por linhas quebradas em três regiões que incluem uma região correspondente a 30% do comprimento da pá a partir do pé da pá, uma região correspondente a 30% do comprimento da pá a partir da cabeça de pá, e uma região no meio da corda de pá. Em cada uma dessas regiões e em pontos diferentes, as medições de pressão são feitas entre as faces de sucção e pressão. Portanto, de acordo com a invenção, cada uma das pás 6 mostra tal perfil aerodinâmico que, sobre uma região correspondente a 30% do comprimento da pá a partir do pé da pá, a diferença de pressão (ΔΡ1) entre as faces de sucção e pressão está compreendida entre 65% e 75% da diferen- ça de pressão (ΔΡΟ) entre as faces de sucção e pressão no meio da corda de pá e que, sobre uma região correspondente a 30% do comprimento da pá a partir da cabeça de pá, a diferença de pressão (ΔΡ2) entre as faces de sucção e pressão está compreendida entre 125% e 135% da diferença de pressão (ΔΡΟ) entre as faces de sucção e pressão no meio da corda de pá.

[0031] De acordo com a invenção, cada pá 6 tem um perfil aerodinâmico conforme mostrado na Figura 3 com um maior ângulo de pá no pé da pá do que na cabeça de pá, o que fornece uma pressão mais uniforme ao longo da corda da pá 6.

[0032] A Figura 4 ilustra a conexão entre o bloco 5 e uma pá 6. A cavilha 7 se estende a partir da base de pá e é fixada a uma parede transversal 9 para fechar o pé da pá. Essa cavilha 7 possibilita fixar as pás 6 ao lado inferior do disco do bloco 5 por meio de um flange 10 fixado ao bloco 5.

[0033] De acordo com a invenção, o flange 10 inclui pelo menos uma garra.

[0034] Na Figura 4, esse flange 10 inclui duas garras 10a, 10b fixadas ao longo inferior do bloco 5. Conforme mostrado na Figura 4, a cavilha 7 de uma pá 6 é alojada nas duas garras 10a, 10b.

[0035] De acordo com a invenção, é possível ajustar a posição radial de cada pá 6 em relação ao disco do bloco 5 deslizando-se a cavilha 7 em um flange 10 por meio de um parafuso de ajuste.

[0036] Ainda de acordo com a invenção, o ângulo de pá das pás 6 em relação ao bloco 5, que define a incidência da pá em relação ao fluxo de ar, forma um ângulo de pá nominal de 36°em relação à superfície do bloco 5. De acordo com a invenção, o ângulo de pá é ajus-tável entre 25° e 45°. O ângulo de pá ótimo calcula do é cerca de 36°. O mesmo pode ser ajustado por meio de um inclinômetro. Esse incli-nômetro pode ser disposto em uma região perfeitamente plana da face de pressão da pá. A inclinação entre os ângulos de inclinação das pás 6 pode, então, ser ajustado com uma precisão de + ou - 0,1°.

[0037] Quando se instala uma torre de resfriamento no local, é vantajoso ter a capacidade de ajustar no local a posição radial das pás e i ângulo de pá das pás de ventilador. O ventilador pode, então, ser transportado em peças e montado no local. Não é, então, mais necessário fabricar um ventilador em somente uma peça, for exemplo, mol-dando-se um bloco 5 com as pás 6, o que pode ser trabalho de transportar e que também não pode ser ajustado no local. É, com frequência, necessário ajustar o ângulo de pá a fim de ajustar o fluxo de ar no local ou para aumentar o desempenho do trocador de calor no futuro.

[0038] De acordo com a invenção, o envelope das pás pode ser produzido a partir dos materiais compósitos, na forma de um pano pré-conformável dotado de fibras de reforço. Essa fibra de reforço pode ser o pano de vidro. Vantajosamente, esse envelope é impregnado com um material bicomponente curável como poliéster, ésteres de vini-la, epóxis ou similares. Também é possível moldar por injeção o revestimento.

[0039] Por outro lado, as pás 6 podem ser ocas. As mesmas podem ser enrijecidas preenchendo-se a cavidade com um material leve como espuma de poliuretano. Por conta de sua construção leve, as pás podem ser instaladas com mais facilidade.

[0040] Um ventilador de acordo com a invenção, de pelo menos 4 metros de diâmetro, foi produzido e testado. Foi mostrado que esse ventilador tem melhor desempenho e menor ruído do que um assim chamado ventilador de "ruído superbaixo". Além disso, devido à alta eficácia aerodinâmica do ventilador de acordo com a invenção, uma velocidade operacional baixa é requerida e assim a geração de ruído é limitada.

[0041] O ventilador de acordo com a invenção até mesmo fornece melhor desempenho enquanto emite tanto som quanto um dispositivo da técnica anterior. Foi mostrado que esse ventilador também tem melhor desempenho enquanto consome menor energia do que um ventilador da técnica anterior.

[0042] A invenção se aplica a um trocador de calor de ar 1 dotado de tubos de aletas 2 que compreende um ventilador 3 de acordo com a invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Ventilador industrial (3) para uma torre de resfriamento, que compreende um bloco com formato de disco (5) e uma pluralidade de pás (6) radialmente conectadas ao disco do dito bloco (5) por meio de uma cavilha (7), fornecida sobre uma extremidade de cada dita pá (6), e um flange (10) fornecido sobre uma face do bloco (5) e na qual a dita cavilha (7) da dita pá (6) é inserida com um ângulo de pá para gerar um fluxo de ar axial, caracterizado pelo fato de que cada dita pá (6) tem esse perfil aerodinâmico que, sobre uma região correspondente a 30% do comprimento da dita pá (6) a partir do pé da pá, a diferença de pressão Δ(Ρ1) entre as bordas dos lados de sucção e pressão está compreendida entre 65% e 75% da diferença de pressão (ΔΡΟ) entre as faces de sucção e pressão no meio da corda de pá (6) e que, sobre uma região correspondente a 30% do comprimento da dita pá (6) a partir da cabeça de pá, a diferença de pressão (ΔΡ2) entre as bordas de sucção e pressão está compreendida entre 125% e 135% da diferença de pressão (ΔΡΟ) entre as faces de sucção e pressão no meio da corda de pá (6), e em que é fornecido um meio de junção (8) para bloquear a recirculação de ar entre as faces de sucção e pressão no pé da pá.

2. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio de junção (8) é uma aleta que se estende ao longo das faces de sucção e pressão perpendicularmente à superfície da dita pá (6) no pé da dita pá (6).

3. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito flange (10) compreende pelo menos uma garra.

4. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mesmo compreende pelo menos três pás (6).

5. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizado pelo fato de que o envelope das ditas pás (6) é composto de materiais compósitos.

6. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o envelope das ditas pás (6) está na forma de um pano pré-conformável com fibras de reforço.

7. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita fibra de reforço é composta de pano de vidro.

8. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o envelope das ditas pás (6) é impregnado com um material bicomponente como poliéster, ésteres de vinila, epóxis ou similares.

9. Ventilador (3), de acordo com as reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que seu revestimento é moldado por injeção.

10. Ventilador (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as ditas pás (6) são ocas e enrijecidas preenchendo-se sua cavidade com um material leve como espuma de poliuretano.

11. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas pás (6) têm uma face de pressão que tem uma região de superfície plana para receber um inclinômetro e em que o passo entre os ângulos de inclinação das ditas pás (6) é ajustado com uma precisão de + ou - 0,1°.

12. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das ditas pás (6) tem um ângulo de pá que é ajustável entre 25°e 45°.

13. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a posição de cada uma das ditas pás (6) radialmente conectadas ao dito disco de bloco (5) é ajustável por meio de um parafuso.

14. Ventilador (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio de junção (8) tem um formato ro-tacional e é combinado com os elementos de vedação como vedações elastoméricas ou de silicone.

15. Trocador de calor de ar (1) dotado de tubos de aletas (2) caracterizado pelo fato de que o mesmo compreende um ventilador (3) , conforme definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.