BR112013015751B1

BR112013015751B1 - ventilador axial

Info

Publication number: BR112013015751B1
Application number: BR112013015751-8A
Authority: BR
Inventors: Uwe Aschermann; Uwe Blass; Frederic Guilbaud
Original assignee: MAHLE Behr GmbH & Co. KG
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2020-10-20
Also published as: RU2608800C2; CN103270311A; DE102010062301A1; RU2013129920A; US20130323072A1; JP6245437B2; KR20140002690A; WO2012072779A1; EP2646695A1; JP2013544337A; BR112013015751A2; CN103270311B; EP2646695B1

Abstract

VENTILADOR AXIAL. A presente invenção refere-se a um ventilador axial para transporte de ar resfriado especialmente para um motor de combustão interna de um veículo automotor, compreendendo lâminas de ventilador (13, 14, 15) fixadas a um cubo (12), apresentando um lado de pressão e um lado de aspiração, uma aresta traseira (16, 17, 18) e uma profundidade de lâmina (t), em cujo respectivo lado de pressão está disposta uma rampa de cubo (13a, 14a, 15a) ascendente contra a direção de rotação (D) do ventilador axial (11), sendo que a aresta traseira (16, 17, 18) apresenta uma região (16a, 17a, 18a) exterior, situada radialmente fora da rampa de cubo (13a, 14a, 15a) e uma região (16b, 17b, 18b) interior, situada radialmente dentro da rampa de cubo (13a, 14a, 15a).

Description

[001] A invenção refere-se a um ventilador axial para transporte de ar resfriado especialmente para um motor de combustão interna de um veículo automotor conforme o preâmbulo da reivindicação 1.

[002] Um ventilador axial conforme o gênero está descrito no pedido de patente anterior da Depositante sob o número de processo oficial 10 2010 042 325.4. O ventilador axial apresenta lâminas do ventilador fixadas a um anel de cubo, que apresentam em seu lado de pressão uma rampa de cubo e em seu lado de aspiração elementos condutores de ar, também chamados de estabilizadores, que servem para influenciar o fluxo do ventilador. As lâminas do ventilador apre-sentam, respectivamente, uma aresta dianteira, também chamada de aresta de entrada de fluxo, bem como uma aresta traseira, também chamada de aresta de saída de fluxo. A aresta traseira da lâmina do ventilador apresenta essencialmente dois segmentos se estendendo radialmente, a saber, um segmento exterior disposto fora da rampa de cubo e um segmento interior, disposto dentro da rampa de cubo. O segmento interior da aresta traseira, por motivo de economia de peso, é angulado para dentro, isto é, em direção do anel de cubo, de modo que resulta uma acanaladura para a aresta traseira e, com isso, uma redução da largura da lâmina do ventilador. Verificou-se que, devido a essa acanaladura da aresta traseira, resulta um fluxo transversal e/ou de retorno do fluxo da lâmina do ventilador, que produz uma influência desfavorável do fluxo no lado de pressão da lâmina do ventilador vizinha. Devido a esse fluxo de retorno e/ou transversal resulta na região da rampa de cubo uma estrutura de redemoinho, que tem por consequência uma queda do grau de eficácia.

[003] Pela EP 0 515 839 A1 se tornou conhecido um ventilador axial com lâminas do ventilador, em cujo lado de pressão fica disposta uma rampa de cubo ascendente contra a direção de fluxo. A rampa de cubo preenche quase toda a área de água parada na região da raiz das pás e evita assim um fluxo de redemoinho associado a perdas.

[004] Da DE 199 29 978 B4 ficou conhecido um ventilador axial com lâminas do ventilador, em cujo lado de aspiração estão dispostos elementos condutores de ar e em cujo lado de pressão estão dispostas rampas de cubo. Assim é formado um canal de fluxo, que produz uma condução estável do fluxo na região da raiz das pás.

[005] Constitui objetivo da presente invenção aperfeiçoar em um ventilador axial do tipo mencionado no início as condições de fluxo e especialmente evitar uma formação de redemoinho associada a perdas.

[006] O objetivo da invenção é alcançado pela reivindicação 1 independente. Configurações vantajosas resultam das sub- reivindicações. Conforme a reivindicação, a lâmina do ventilador apresenta uma aresta traseira com dois segmentos, sendo que um primeiro segmento exterior se situa radialmente por fora da rampa de cubo e um segundo segmento interior se situa radialmente por dentro da rampa de cubo. Conforme a invenção, é vantajoso que a aresta traseira apresente na região exterior radialmente fora da rampa de cubo um curso que prossegue essencialmente inalterado pela posição radial da rampa de cubo radialmente para dentro para a região interior e na região mais interior se estende para o cubo. Assim, obtém-se conforme a invenção que seja alcançada uma estabilização do fluxo de lâmina do ventilador na região da rampa de cubo, isto é, um fluxo transversal e/ou de retorno em torno da aresta traseira da lâmina do ventilador é ao menos reduzido ou impedido. Isso leva a um significativo aumento do grau de eficácia do ventilador e a um considerável aumento do fluxo volumétrico transportador pelo ventilador no ponto de trabalho do ventilador. Além disso, é reduzido o nível de pressão de ruído especí- fico.

[007] É ainda vantajoso que a região radialmente mais interior seja a fração radialmente interior do raio da região radialmente interior.

[008] Também é vantajoso que essa fração importe em aproximadamente um terço, aproximadamente um quarto ou de preferência menos do que aproximadamente um quinto do raio da região interior da aresta traseira.

[009] Pode assim também ser entendido que há três regiões, a região exterior e a região interior, sendo que a região interior está de novo dividida em uma assim chamada região intermediária e na própria região mais interior.

[0010] Conforme a invenção é, portanto, vantajoso que a aresta traseira apresente na região exterior radialmente por fora da rampa de cubo um curso, que prossiga essencialmente inalterado pela posição radiação da rampa de cubo radialmente para dentro para a assim chamada região intermediária da região interior e se estenda na região radialmente mais interior para o cubo. Esse curso para o cubo pode significar curvado ou angulado, etc.

[0011] A lâmina do ventilador apresenta vantajosamente também na região interior essencialmente a mesma profundidade de lâmina que na região exterior, isto é, especialmente a aresta traseira da lâmina passa do segmento exterior essencialmente em linha reta para o segmento interior, de modo que no total resulta uma aresta traseira reta até à raiz das pás. Não prejudica assim uma certa curvatura da aresta dianteira, que nessa consideração, para maior clareza, foi su-posta como reta, sendo que uma aresta dianteira curvada não reta seria igualmente admissível.

[0012] Frente ao ventilador do pedido de patente anterior, assim, a profundidade de lâmina e também a largura de lâmina na região dentro da rampa de cubo são vantajosamente aumentadas.

[0013] Os termos lâmina de ventilador e pá de ventilador são empregados no âmbito do presente pedido como sinônimos. Pelo termo profundidade de lâmina é entendida a extensão axial da lâmina do ventilador. A profundidade da lâmina é a projeção da largura da lâmina em direção periférica, sendo que a largura da lâmina é a distância entre aresta dianteira de lâmina e aresta traseira de lâmina, medida em direção da corda.

[0014] Conforme uma forma de execução preferida, a aresta traseira é arredondada na região mais interior. Assim é possibilitada uma transição com menor tensão da aresta traseira de lâmina para a região do cubo.

[0015] Conforme outra forma de execução preferida, a aresta traseira de lâmina apresenta em sua região mais interior - por um arredondamento - transição para a aresta livre da rampa de cubo. Com isso, é obtido um aumento da resistência na região de raiz das pás ou lâminas para a conexão da lâmina do ventilador ao cubo. Além disso, resulta um canal de fluxo favorável entre o lado de aspiração e o lado de pressão na região de pé das pás e rampa do cubo. Pela aresta livre da rampa de cubo se entende a aresta da rampa de cubo oposta à lâmina do ventilador e saliente da lâmina do ventilador.

[0016] Conforme outra forma de execução preferida, no lado de aspiração das lâminas do ventilador estão dispostos estabilizadores, que se encontram de preferência radialmente dentro da rampa de cubo. A região do estabilizador situada a jusante desemboca assim no segmento interior da aresta traseira de lâmina. Pelos estabilizadores é obtida, em conexão com as rampas de cubo entre ambas as pás, uma maior estabilização do fluxo na região do pé das pás.

[0017] Conforme outra forma de execução preferida, o cubo é executado como anel de cubo, que apresenta uma extensão axial essencialmente menor do que as lâminas do ventilador. Não há mais, portanto, um cubo cilíndrico no sentido clássico. A extensão axial das lâminas do ventilador - como acima mencionado - é designada como profundidade de lâmina, que representa uma projeção da largura de lâmina em direção periférica. As lâminas do ventilador se projetam tanto com sua aresta dianteira como também com sua aresta traseira pelas áreas frontais do anel de cubo. Nessa medida, a aresta traseira se estendendo em linha reta até à região mais interior forma uma saliência axial da lâmina do ventilador com relação ao anel de cubo.

[0018] Conforme outra forma de execução preferida, o ventilador axial apresenta uma região de cubo Di/Da superior a 42 %, sendo que a relação de cubo é o quociente de diâmetro de cubo e diâmetro externo das lâminas do ventilador. A saliência axial da aresta traseira de lâmina na região interior atua de modo especialmente vantajoso em ventiladores com relação de cubo relativamente grande, pois esta atua desvantajosamente sobre o grau de eficácia e o fluxo volumétrico transportado pelo ventilador, resultando assim uma compensação. A relação de cubo maior pode resultar então devido a um menor diâmetro externo, quando as lâminas do ventilador são encurtadas devido a escalonamento de potência.

[0019] Conforme outra forma de execução preferida, o ventilador axial está firmemente unido por seu anel de cubo com um acoplamento de atrito de líquido, que por seu lado é acionado pelo motor de combustão interna e aciona o ventilador com um número de rotações de saída regulado. Com potências maiores, aumenta o diâmetro do acoplamento de atrito de líquido e, com isso o diâmetro de cubo, o que pode levar a uma relação de cubo maior.

[0020] A saliência de lâmina segundo a invenção, que leva a um aumento do grau de eficácia e do fluxo volumétrico, tem aqui efeito particularmente positivo.

[0021] Conforme outra forma de execução preferida, as lâminas do ventilador apresentam um angulamento na região da raiz de lâmina, com o que resulta a forma de uma pá para a lâmina do ventilador. São então vantajosos um pequeno acréscimo de material na região da união de lâmina do ventilador e anel de cubo bem como uma maior resistência.

[0022] Exemplos de execução da invenção estão representados no desenho e serão a seguir detalhadamente descritos, sendo que da descrição e/ou do desenho podem ser depreendidas outras características e/ou vantagens. Mostram:

[0023] Fig. 1 - uma execução de lâmina de ventilador conforme o estado da técnica,

[0024] Fig. 2 - uma execução de lâmina de ventilador segundo a invenção com fluxo estabilizado,

[0025] Fig. 3 - um recorte de um ventilador segundo a invenção em representação 3D,

[0026] Fig. 4 - um corte radial pelo cubo de ventilador,

[0027] Fig. 5 - uma vista parcial do ventilador axial com plano de corte VI-VI, e

[0028] Fig. 6 - a representação em corte conforme plano de corte VI-VI na Fig. 5.

[0029] A Fig. 1 mostra uma disposição de lâminas de ventilador 1, 2 de um ventilador axial segundo o estado da técnica. A direção de rotação do ventilador é caracterizada por uma seta D. As lâminas de ventilador 1, 2 apresentam respectivamente em seu lado de pressão rampas de cubo 3, 4 bem como arestas traseiras de lâmina 1a, 2a. As arestas traseiras ou arestas de saída de fluxo 1a, 2a mencionadas, apresentam em sua região situada radialmente internamente, isto é, dentro da rampa de cubo 3, 4, respectivamente entalhes ou acanala- duras 5, 6. Essas acanaladuras e encurtamentos da largura de lâmina de ventilador eram executadas no estado da técnica, porque, de um lado, significam uma economia de peso e, de outro lado, havia o ponto de vista de que a lâmina de ventilador não traz mais qualquer ganho de potência em região de raiz de pá. Mas se comprovou desvantajoso um fluxo transversal e/ou de retorno, que é indicado pela seta W. Pelo fluxo envolvente da aresta traseira de lâmina na região da acanaladura 5 resulta um arraste de redemoinho representado pela seta W, que conduz a uma redução do grau de eficácia do ventilador, a uma redução do fluxo volumétrico e a uma maior geração de ruído.

[0030] A Fig. 2 mostra, esquematicamente, uma execução conforme a invenção de lâminas de ventilador 7, 7 e suas arestas traseiras de lâmina 7a, 8a. A direção de rotação do ventilador axial é, por sua vez, caracterizada por uma seta D. Nos lados de pressão das lâminas de ventilador 7, 8 estão dispostas rampas de cubo 9, 10, que subdividem as arestas traseiras de lâmina 7a, 8a em uma região radialmente exterior e uma região radialmente interior. Segundo a invenção, a região radialmente interior da aresta traseira de lâmina 7a se estende essencialmente reta, isto é, da transição da região exterior para a região interior tem lugar um curso essencialmente reto.

[0031] Em outras palavras, a largura de pá da lâmina de ventilador 7 em comparação com a largura de pá da lâmina de ventilador 1 segundo o estado da técnica é aumentada na região radialmente interior, de modo que não há uma acanaladura.

[0032] Essa região aumentada é destacada por um contorno 7b representado em linha cheia. O efeito da largura de pá aumentada na região 7b é um bloqueio do fluxo transversal e/ou de retorno associado a perdas, representado na Fig. 1. Especialmente o fluxo representado pela seta S está amplamente desimpedido radialmente fora da rampa de cubo 10 na lâmina de ventilador 8. De outro lado, também abaixo da rampa de cubo 10 é formado um fluxo relativamente estável e sem redemoinho, indicado pela seta P. O prolongamento da aresta traseira de lâmina na região 7b radialmente interior, isto é, o aumento da largura de pá proporciona um significativo aumento do fluxo volumétrico e do grau de eficácia bem como uma redução de ruído.

[0033] Pelos termos largura de pá ou largura de lâmina deve ser entendida a distância entre aresta dianteira e aresta traseira ou o comprimento da corda da pá ou da lâmina. Como profundidade da pá (profundidade da lâmina) é entendida a projeção da largura de pá em direção periférica.

[0034] A Fig. 3 mostra um recorte de um ventilador axial 11 conforme a invenção em representação 3D. A representação mostra um anel de cubo 12, em que estão fixadas lâminas de ventilador 13, 14, 15, isto é, injetadas em uma só peça. As lâminas de ventilador 13, 14, 15 apresentam respectivamente em seus lados de pressão rampas de cubo 13a, 14a, 15a, que ascendem contra a direção de rotação indicada por uma seta D. As rampas de cubo 13a, 14a, 15a são ripadas dos móvitos de resistência com o anel de cubo em seu lado interior. As lâminas de ventilador 13, 14, 15 apresentam respectivamente arestas traseiras 16, 17, 18, também chamadas de arestas de saída de fluxo 16, 17, 18, que se estendem essencialmente em linha reta de radialmente externamente para radialmente internamente. Pela extremidade das rampas de cubo 13, 14a, 15a posicionada a jusante as arestas traseiras 16, 17, 18 são subdivididas em dois segmentos, a saber, em segmentos radialmente exteriores ou regiões 16a, 17a, 18a bem como segmentos radialmente interiores ou regiões 16b, 17b, 18b. Os segmentos interiores 16, 17b, 18b das arestas traseiras de lâmina 16, 17, 18 apresentam transição por um raio ou um arredondamento R para as arestas livres das rampas de cubo 13a, 14a, 15a, sendo que as linhas de referência das referências 13a, 14a, 15a partem das arestas livres. É provida assim uma estrutura de ventilador otimizada com relação à resistência, que está em condições de absorver as forças que ocorrem quando do funcionamento do ventilador, especialmente forças centrífugas. Os lados de aspiração das lâminas de ventilador apresentam estabilizadores 19 laterais.

[0035] A Fig. 4 mostra um corte radial (core em um plano radial) pelo anel de cubo 12 do ventilador axial 11, sendo que para partes iguais são empregadas referências iguais como na Fig. 3. A direção de fluxo de ar é representada por uma seta L. O anel de cubo 12 apresenta uma extensão axial a e a lâmina de ventilador 14 apresenta uma profundidade t, que - como mencionado acima - é definida como projeção da largura de pá em direção periférica. Da representação em de-senho fica claro que a profundidade de lâmina t é consideravelmente maior do que a extensão axial a do anel de cubo 12. A profundidade t em um exemplo de execução preferido é aproximadamente o dobro da extensão axial a do anel de cubo 12. A aresta traseira 17 da lâmina de ventilador 14 se estende essencialmente em direção radial em linha reta, sendo que o segmento mais interior da aresta traseira 17 é arredondado. A rampa de cubo aparece como área em corte, que é caracterizada com 14a.

[0036] A Fig. 5 mostra uma vista de um ventilador axial 20 representado incompleto com direção de vista para seu lado dianteiro ou os lados de aspiração das lâminas de ventilador 21, em que estão dispostos elementos condutores de ar 22. O ventilador axial 20 compreende um anel de suporte 23 metálico, que está unido de um lado com o cubo de plástico do ventilador axial 20 e, de outro lado, pode ser fixado a um acoplamento não representado, de preferência um acoplamento de propulsão de líquido. As lâminas de ventilador designadas com as referências 21a, 21b, 21c são cortadas no plano de corte VI-VI.

[0037] A Fig. 6 mostra uma representação em corte do ventilador axial 20 conforme o plano de corte VI-VI. A representação mostra duas áreas de corte distintas das lâminas de ventilador 21a, 21b, 21c. Como mostra o plano de corte VI-VI na Fig. 5, as lâminas de ventilador 21a, 21b, 21c, estão cortadas com relação à sua linha central radial em distintos planos, sendo que o plano de corte para a lâmina 21b central pode ser considerado como corte tangencial e se situa radialmente dentro da rampa de cubo. A área de corte da lâmina 21c na Fig. 6 se situa acima da rampa de cubo, que aqui está designada com a referência 24 e não pode ser vista na Fig. 5, pois fica disposta no lado tra-seiro das lâminas de ventilador 21. Da área de corte da lâmina de ventilador 21b central pode ser retirada a largura de pá b, isto é, a distância entre aresta dianteira e traseira. A projeção da largura de pá b em direção periférica resulta na profundidade de pá 7 (não designada), que é aproximadamente constante por toda a região radial, a saber, com aresta traseira de lâmina se estendendo aproximadamente em linha reta.

[0038] Outras características e formas de execução preferidas se depreendem do pedido de patente anterior da Depositante, mencionado no início, com o número de processo oficial 2010 042 325.4. Esse pedido de patente anterior é incorporado em sua plena extensão ao teor descritivo do presente pedido. Segundo ele, pode então ser vantajoso dobrar as lâminas de ventilador em direção de suas raízes de lâmina e puxar por baixo a região angulada, situada internamente, para o anel de cubo. Pelo angulamento se obtém uma forma do tipo pá da lâmina de ventilador e uma transição entre lâmina de ventilador e anel de cubo otimizada em termos de fixação.

Claims

1. Ventilador axial para transporte de ar resfriado especialmente para um motor de combustão interna de um veículo automotor, compreendendo lâminas de ventilador (13, 14, 15) fixadas a um cubo (12), apresentando um lado de pressão e um lado de aspiração, uma aresta traseira (16, 17, 18) e uma profundidade de lâmina (t), em cujo respectivo lado de pressão está disposta uma rampa de cubo (13a, 14a, 15a) ascendente contra a direção de rotação (D) do ventilador axial (11), sendo que a aresta traseira (16, 17, 18) apresenta uma região (16a, 17a, 18a) exterior, situada radialmente fora da rampa de cubo (13a, 14a, 15a) e uma região (16b, 17b, 18b) interior, situada radialmente dentro da rampa de cubo (13a, 14a, 15a), caracterizado pelo fato de que a aresta traseira apresenta na região exterior radialmente fora da rampa de cubo, um curso que prossegue essencialmente inalterado pela posição radial da rampa de cubo radialmente para dentro para a região interior e na região mais interior se estende para o cubo, em que a região radialmente mais interior é a fração radialmente interior do raio da região radialmente interior, em que a fração importa em aproximadamente um terço, aproximadamente um quarto ou de preferência menos do que aproximadamente um quinto do raio da região interior da aresta traseira.

2. Ventilador axial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a profundidade de lâmina (t) na região (16b, 17b, 18b) interior corresponde à profundidade de lâmina (t) na região (16a, 17a, 18a) exterior.

3. Ventilador axial de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a aresta traseira (16, 17, 18) na região exterior e na região interior (16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b) é, contudo, executada sem a região mais interior essencialmente como aresta reta.

4. Ventilador axial de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de quea aresta traseira (16, 17, 18) na região mais interior é arredondada e apresenta transição para o cubo (12).

5. Ventilador axial de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a aresta traseira (16, 17, 18) apresenta em sua região radialmente mais interior por um arredondamento (R) na transição para a aresta livre da rampa de cubo (14a, 15a).

6. Ventilador axial de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que no lado de aspiração das lâminas de ventilador (21) estão dispostos elementos condutores de ar (22) executados como estabilizadores.

7. Ventilador axial de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os estabilizadores (22) se estendem até à região interior (16b, 17b, 18b) das arestas traseiras (16, 17, 18).

8. Ventilador axial de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de queo cubo é executado como anel de cubo (12) com uma extensão (a) axial, que é essencialmente menor do que a profundidade de lâmina de ventilador (t).

9. Ventilador axial de acordo com qualquer uma das reivin- dicaçõesl a 8, caracterizado pelo fato de que o ventilador axial (11) apresenta uma relação de cubo Di/Da superior a 42 %, sendo que Di é o diâmetro externo do cubo (12) e Da o diâmetro externo das lâminas de ventilador (14).

10. Ventilador axial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de quedentro do anel de cubo (12) está disposto um acoplamento de atrito de líquido e firmemente unido com o anel de cubo (12).

11. Ventilador axial de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que as lâminas do ventilador (13, 14, 15) são anguladas em direção de sua raiz de lâmina, sendo que a região angulada da lâmina de ventilador (13, 14, 15) está ao menos parcialmente puxada por baixo para o cubo respectivamente o anel de cubo (12).