BR112015021959B1

BR112015021959B1 - Conjunto de ventilador axial de pontas livres

Info

Publication number: BR112015021959B1
Application number: BR112015021959-4A
Authority: BR
Inventors: Robert J. Van Houten
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2022-03-15
Also published as: DE112014001308T5; US20140271172A1; US9404511B2; WO2014158937A9; CN105074226A; KR20150131105A; BR112015021959A2; KR102143399B1; WO2014158937A1; CN105074226B

Abstract

CONJUNTO DE VENTILADOR AXIAL DE PONTAS LIVRES. A presente invenção refere-se a um conjunto de ventilador axial de pontas livres que inclui um ventilador que tem uma geometria da ponta da pá que minimiza o efeito adverso de uma abertura da ponta. A espessura máxima da pá exibe um aumento significativo adjacente à ponta da pá. Em algumas construções, a espessura máxima na ponta da pá é pelo menos 100 por cento a mais do que a espessura máxima 0,10 R afastada da ponta da pá. Em algumas construções, a espessura da borda posterior na ponta da pá é aproximadamente a mesma que a espessura da borda posterior 0,10 R afastada da ponta da pá. Em algumas construções, o aumento na espessura da pá segue o quadrado da distância da posição onde o aumento começa.

Description

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

[0001] O presente pedido de patente reivindica a prioridade para o Pedido de Patente Provisório U.S. n°. 61/779.186 depositado em 13 de março de 2013, cujo teor integral é incorporado a título de referência no presente documento.

Antecedentes

[0002] A presente invenção refere-se de modo geral a ventilado res de fluxo axial de pontas livres, os quais podem ser usados como ventiladores de refrigeração de motores automotivos, entre outros usos.

[0003] Os ventiladores de refrigeração de motor são usados em veículos automotivos para mover o ar através de um jogo de trocadores de calor que inclui tipicamente um radiador para refrigerar um motor de combustão interna, um condensador do condicionador de ar, e talvez trocadores de calor adicionais. Esses ventiladores são em geral envoltos por uma cobertura que serve para reduzir a recirculação e dirigir o ar entre o ventilador e os trocadores de calor. Tipicamente, esses ventiladores são acionados por um motor elétrico que é montado na cobertura.

[0004] Os ventiladores são tipicamente moldados a injeção em plástico, um material com propriedades mecânicas limitadas. Os ventiladores de plástico exibem deflexão de arrasto quando submetidos a carga rotatória e aerodinâmica a altas temperaturas. Essa deflexão deve ser explicada no processo de desenho.

[0005] Embora alguns ventiladores de refrigeração de motor te nham bandas de pontas rotativas que conectam as pontas de todas as pás, muitos são de pontas livres -- isto é, as pontas das pás são livres da conexão umas com as outras. Os ventiladores de pontas livres têm várias vantagens quando comparados aos ventiladores sem pontas livres. Eles podem ter um custo mais baixo, o peso reduzido, um equilíbrio melhor, e vantagens devido à sua inércia reduzida, tal como um desequilíbrio menor dos pares, um torque de precessão menor e um giro inercial mais rápido quando desativados.

[0006] Os ventiladores de pontas livres são frequentemente proje tados para ter um formato de ponta de raio constante, para operar em um cilindro de cobertura que é cilíndrico na área de espaçamento mais próximo com as pás do ventilador. Em outros casos, o raio da ponta não é constante. Por exemplo, a Patente U.S. n°. 6.595.744 descreve um ventilador de refrigeração de motor de pontas livres em que as pontas das pás são formadas de modo a se conformar a um cilindro de cobertura alargado.

[0007] Os ventiladores de pontas livres são projetados para ter uma abertura nas pontas, ou espaçamento de giro, entre as pontas das pás e o cilindro de cobertura. Essa abertura na ponta deve ser suficiente para permitir as tolerâncias de fabricação e a deflexão máxima que podem ocorrer durante a vida útil do conjunto de ventilador. Na prática, essa abertura é em geral pelo menos 0,5 por cento, mas menos de 2 por cento do diâmetro do ventilador, e mais tipicamente cerca de 1 por cento do diâmetro do ventilador.

[0008] A presença de uma abertura na ponta tem numerosos efei tos adversos no desempenho. Um efeito é que, uma vez que a abertura aumenta o ventilador deve operar a umas velocidades mais elevadas para atingir um determinado ponto operacional. Isso é devido ao fato que a carga da pá - o diferencial de pressão entre os lados da pressão e da sucção da pá do ventilador - é reduzida na vizinhança da abertura. Outros efeitos são a eficiência reduzida do ventilador e o ruído aumentado do ventilador, em particular quando a resistência do sistema é alta. Esses efeitos adversos podem limitar a aplicabilidade de ventiladores de pontas livres às aplicações onde a resistência do sistema é relativamente baixa. Desse modo, há uma necessidade quanto a um ventilador de pontas livres que minimize os efeitos adversos do desempenho causados pela abertura na ponta.

[0009] Uma abordagem consiste em projetar o ventilador de modo a se contrapor ao efeito da abertura na ponta sobre a carga do ventilador. Por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente U.S. n°. 2011/0211949 descreve um ventilador com carga na ponta melhorada na presença de uma abertura na ponta. Esse ventilador pode melhorar o desempenho do ventilador, mas a eficiência e o ruído do ventilador ainda podem ser comprometidos pela abertura.

[00010] Uma outra abordagem consiste em projetar a ponta do ventilador de uma maneira tal que o fluxo do ar através da abertura seja minimizado. Vários métodos foram propostos no passado, com sucesso variável. O desafio consiste em modificar o formato da pá de tal maneira que o fluxo através da abertura na ponta seja minimizado, sem adicionar os detalhes geométricos que contribuem para o arrasto parasítico adicional ou aumentam o ruído do ventilador.

Sumário

[00011] Em um aspecto, a invenção provê um conjunto de ventilador axial de pontas livres que compreende um ventilador e uma cobertura, em que o ventilador tem uma pluralidade de pás, em que cada pá tem uma borda anterior, uma borda posterior, e uma ponta da pá. A cobertura compreende um cilindro de cobertura que circunda pelo menos uma parte das pontas da pá, e o conjunto tem um espaçamento de giro entre o cilindro de cobertura e as pontas da pá. O ventilador tem um raio R da ponta da pá igual à extensão radial máxima das pontas da pá medidas na borda posterior da pá, e um diâmetro D igual a duas vezes o raio R da ponta da pá. Cada uma das pás tem uma geometria secional que, em cada raio, tem uma linha de corda e uma dis tribuição da espessura, em que a dita espessura varia da borda anterior da pá à borda posterior da pá, e a dita espessura tem um valor máximo em uma posição da espessura máxima. Uma distribuição não dimensional da espessura é definida em cada raio para ser a distribuição da espessura dividida pela espessura máxima como uma função da posição em relação às cordas. A espessura máxima de cada uma das pás da pluralidade de pás exibe um aumento significativo em uma região adjacente à ponta da pá.

[00012] Em um aspecto da invenção, o cilindro de cobertura é alargado, e as pontas de pá são formadas de modo a se conformar ao cilindro de cobertura alargado, e a borda anterior da ponta da pá fica a um raio maior do que a borda posterior da ponta da pá. Neste aspecto da invenção, a espessura máxima, a espessura da borda posterior e a distribuição da espessura em qualquer distância da ponta da pá dentro da região adjacente à ponta da pá é considerada como a espessura máxima, a espessura da borda posterior, e a distribuição da espessura de uma pá com uma espessura máxima, uma espessura da borda posterior, e uma distribuição da espessura que não varia com a posição radial, cuja interseção por uma superfície de rotação deslocada pela dita distância da superfície de rotação varrida pela ponta da pá é idêntica àquela da pá.

[00013] Em um outro aspecto da invenção, o ventilador tem pontas de pá de raio constante.

[00014] Em um outro aspecto da invenção, a espessura máxima em cada ponta da pá é pelo menos 100 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá por uma distância igual a 0,10 R.

[00015] Em um outro aspecto da invenção, a espessura máxima em cada ponta da pá é pelo menos 200 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá por uma distância igual a 0,10 R.

[00016] Em um outro aspecto da invenção, a espessura máxima em cada ponta da pá é pelo menos 100 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá por uma distância igual a 0,05 R.

[00017] Em um outro aspecto da invenção, a espessura máxima em cada ponta da pá é pelo menos 200 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá por uma distância igual a 0,05 R.

[00018] Em um outro aspecto da invenção, a espessura máxima em cada ponta da pá é pelo menos 100 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá por uma distância igual a 0,025 R.

[00019] Em um outro aspecto da invenção, a espessura máxima em cada ponta da pá é pelo menos 200 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá por uma distância igual a 0,025 R.

[00020] Em um outro aspecto da invenção, há uma transição suave na espessura entre uma parte interna da pá e da região de aumento significativo da espessura máxima adjacente à ponta da pá.

[00021] Em um outro aspecto da invenção, a espessura aumenta monotonicamente até a ponta da pá dentro da região de aumento significativo da espessura máxima adjacente à ponta da pá.

[00022] Em um outro aspecto da invenção, o aumento na espessura máxima segue aproximadamente o quadrado da distância de uma posição que corresponde a um começo do aumento da espessura.

[00023] Em um outro aspecto da invenção, a distribuição não dimensional da espessura na ponta da pá é similar à distribuição não dimensional da espessura no começo do aumento da espessura, com exceção da região da borda posterior, onde a ponta da pá tem uma espessura da borda posterior não dimensional relativamente pequena.

[00024] Em um outro aspecto da invenção, a distribuição não di mensional da espessura na ponta da pá tem uma posição da espessura máxima que fica mais próxima da borda posterior do que aquela da distribuição não dimensional da espessura no começo do aumento da espessura.

[00025] Em um outro aspecto da invenção, a espessura da borda posterior da ponta da pá é aproximadamente igual à espessura da borda posterior da seção da pá em uma posição que corresponde a um começo do aumento da espessura.

[00026] Em um outro aspecto da invenção, a abertura da ponta é mais do que 0,005 vez o diâmetro D do ventilador e menos do que 0,02 vez o diâmetro D do ventilador.

[00027] Em um outro aspecto da invenção, o ventilador é de plástico moldado a injeção.

[00028] Em um outro aspecto da invenção, a região espessada adjacente à ponta da pá é oca.

[00029] Em um outro aspecto da invenção, o cilindro de cobertura é alargado, as pontas de pá são formadas de modo a se conformar ao cilindro de cobertura alargado, o ventilador é moldado a injeção, e a região espessada adjacente à ponta da pá se torna oca, de maneira tal que a ação na matriz de moldagem não é requerida.

[00030] Em um aspecto, a invenção provê um conjunto de ventilador axial de pontas livres que compreende um ventilador e uma cobertura, em que o ventilador tem uma pluralidade de pás, em que cada pá tem uma borda anterior, uma borda posterior, e uma ponta da pá. A cobertura compreende um cilindro de cobertura que circunda pelo menos uma parte das pontas da pá, e o conjunto tem um espaçamento de giro entre o cilindro de cobertura e as pontas da pá. O ventilador tem um raio R da ponta da pá igual à extensão radial máxima das pon tas da pá medidas na borda posterior da pá, e um diâmetro D igual a duas vezes o raio R da ponta da pá. Cada uma das pás tem uma geometria secional que, em cada raio, tem uma linha de corda e uma distribuição da espessura, em que a dita espessura varia da borda anterior da pá à borda posterior da pá, e a dita espessura tem um valor máximo em uma posição de espessura máxima. Uma distribuição não dimensional da espessura é definida em cada raio para ser a distribuição da espessura dividida pela posição máxima da espessura como uma função em relação às cordas. A espessura máxima de cada pá da pluralidade de pás exibe um aumento significativo em uma região adjacente à ponta da pá e a espessura máxima aumenta continuamente de uma extremidade da região mais distante da ponta da pá a uma borda de ponta afiada da pá ou um ponto onde começa o arredondamento de borda da ponta da pá.

[00031] Outros aspectos da invenção tornar-se-ão aparentes ao levar em consideração a descrição detalhada e os desenhos anexos.

Breve Descrição Dos Desenhos

[00032] A Figura 1a é uma vista esquemática de um conjunto de ventilador axial de pontas livres, mostrando uma ponta da pá de raio constante e um cilindro de cobertura cilíndrico. O conjunto de ventilador axial de pontas livres é configurado como um conjunto de ventilador de refrigeração de motor.

[00033] A Figura 1b é uma vista esquemática de um conjunto de ventilador axial de pontas livres, mostrando uma ponta da pá que se conforma ao formato de um cilindro de cobertura alargado. O conjunto de ventilador axial de pontas livres é configurado como um conjunto de ventilador de refrigeração de motor.

[00034] A Figura 1c é uma vista esquemática de um conjunto de ventilador axial de pontas livres, mostrando uma ponta da pá que se conforma ao formato de um cilindro de cobertura alargado, onde a borda posterior da pá é arredondada na ponta da pá.

[00035] A Figura 2a mostra uma projeção axial de um ventilador com uma ponta da pá de raio constante, com definições de vários parâmetros geométricos.

[00036] A Figura 2b mostra uma projeção axial de um ventilador com uma ponta da pá que se conforma a uma cobertura alargada, com definições de vários parâmetros geométricos.

[00037] A Figura 2c mostra uma projeção axial de um ventilador com uma ponta da pá que se conforma a uma cobertura alargada, onde a borda posterior da pá é arredondada na ponta da pá.

[00038] A Figura 3a é uma seção transversal cilíndrica de uma pá do ventilador, tomada ao longo da linha A - A da Figura 2a, com definições de vários parâmetros geométricos.

[00039] A Figura 3b é uma seção transversal cilíndrica de uma pá do ventilador com definições de outros parâmetros geométricos.

[00040] A Figura 3c é um detalhe da região da borda anterior de uma pá do ventilador.

[00041] A Figura 3d é um detalhe da região da borda posterior de uma pá do ventilador.

[00042] As Figuras 4a-4c são vistas esquemáticas do fluxo de escape em torno das pontas de pá de geometrias diferentes.

[00043] As Figuras 5a, 5b e 5c mostram curvas da espessura máxima como uma função do raio para um ventilador da técnica anterior e dois ventiladores de acordo com a presente invenção, no caso de uma ponta da pá de raio constante.

[00044] As Figuras 6a e 6b são vistas esquemáticas que mostram o aumento na espessura máxima como uma função da distância da ponta da pá no exemplo de um ventilador de acordo com a presente invenção com uma ponta da pá que se conforma a um cilindro de cobertura alargado. A Figura 6a mostra a interseção com um plano me ridional de várias superfícies de rotação e a Figura 6b mostra o aumento da espessura nas seções da pá cortadas por essas superfícies de rotação.

[00045] A Figura 7a é uma vista axial do lado da sucção de um ventilador de acordo com a presente invenção cujas pontas da pá se conformam a um cilindro de cobertura alargado, que também é mostrado.

[00046] A Figura 7b é uma vista axial do lado da pressão do ventilador da Figura 7a.

[00047] A Figura 7c é uma seção meridional através da pá e do cilindro de cobertura, a um ângulo que corresponde ao ponto da espessura máxima na ponta da pá, tal como indicado na Figura 7a.

[00048] A Figura 7d é uma vista detalhada da região da ponta da Figura 7c.

[00049] As Figuras 7e e 7f são vistas de um ventilador da técnica anterior que correspondem às Figuras 7c e 7d, respectivamente.

[00050] A Figura 7g é uma vista axial do lado da pressão de uma única pá do ventilador de acordo com a presente invenção.

[00051] A Figura 7h é uma vista axial do lado da pressão de uma única pá do ventilador da técnica anterior.

[00052] As Figuras 8a e 8b mostram distribuições da espessura da pá, para dois ventiladores de acordo com a presente invenção, em posições diferentes dentro da região da espessura aumentada.

[00053] As Figuras 9a e 9b são vistas axiais do lado da pressão de uma única pá de dois ventiladores de acordo com a presente invenção cujas pontas da pá se conformam a um cilindro de cobertura alargado, onde as distribuições da espessura na região da espessura aumentada na ponta são mostradas nas Figuras 8a e 8b, respectivamente.

[00054] As Figuras 10a e 10b ilustram detalhes de um ventilador de acordo com a presente invenção cujas pontas da pá se conformam a um cilindro de cobertura alargado onde as pontas de pá se tornam ocas. A Figura 10a mostra uma seção meridional através da região da ponta de uma pá e do cilindro de cobertura, a um ângulo que corresponde ao ponto da espessura máxima na ponta da pá, tal como indicado na Figura 10b. A Figura 10b é uma vista axial do lado da pressão da região da ponta da pá.

[00055] A Figura 11 é uma curva do desempenho de um ventilador de acordo com a presente invenção em comparação àquela de um ventilador da técnica anterior que só difere na espessura perto da ponta da pá.

[00056] A Figura 12 é uma vista detalhada da região da ponta de uma pá do ventilador similar àquela da Figura 7d, mas com bordas arredondadas da ponta da pá.

Descrição Detalhada

[00057] Antes que qualquer uma das modalidades da invenção seja explicada em detalhes, deve ser compreendido que a invenção não fica limitada em sua aplicação aos detalhes da construção e ao arranjo dos componentes indicado na descrição a seguir ou ilustrado nos desenhos a seguir. A invenção pode apresentar outras modalidades e ser praticada ou realizada de várias maneiras.

[00058] A Figura 1a mostra um conjunto de ventilador axial de pontas livres 1. Na construção ilustrada, o conjunto de ventilador axial de pontas livres 1 é um conjunto de ventilador de refrigeração de motor montado adjacente a pelo menos um trocador de calor 2. Em algumas construções, o(s) trocador(es) de calor 2 inclui(em) um radiador 3, que refrigera um motor de combustão interna (não mostrado) à medida que o fluido circula através do radiador 3 e de volta ao motor de combustão interna. Em veículos impelidos alternativamente, o conjunto de ventilador 1 pode ser usado conjuntamente com um ou mais trocadores de calor para refrigerar baterias, motores elétricos, etc. Uma cobertura 4 guia o ar de refrigeração do radiador 3 a um ventilador 5. O ventilador 5 gira em torno de um eixo geométrico 6 e compreende um cubo 7 e uma pluralidade de pás em geral radialmente estendidas 8. A Figura 1a mostra a área meridional varrida por essas pás enquanto o ventilador gira. A extremidade de cada pá 8 que é adjacente ao cubo 7 é uma raiz 9 da pá, e a extremidade mais externa de cada pá 8 é uma ponta da pá 10a. As pontas da pá 10a são circundadas por um cilindro 11a da cobertura 4. Uma abertura 12a da ponta provê um espaçamento de giro entre as pontas da pá 10a e o cilindro de cobertura 11a.

[00059] Embora o ventilador 5 possa estar em uma configuração de "extrator" e localizado a jusante do(s) trocador(es) de calor 2, em alguns casos o ventilador 5 é um "empurrador", e localizado a montante do(s) trocador(es) de calor 2. Embora a Figura 1a represente mais exatamente uma configuração de extrator, poderia ser interpretado como um empurrador, embora em tal configuração a posição do radiador 3 dentro do jogo de trocadores de calor 2 deva ser tipicamente invertida.

[00060] A Figura 1a mostra cada ponta da pá 10a a um raio constante, e o cilindro de cobertura 11a geralmente cilíndrico na região de bastante proximidade com as pontas de pá 10a. Este exemplo mostra as pontas de pá 10a bastante próximas com o cilindro de cobertura 11a ao longo de todo o seu comprimento axial. Em outros casos, as pontas de pá 10a podem se projetar do cilindro 11a, de modo que somente a parte traseira de cada ponta da pá 10a tem uma abertura de espaçamento pequena com o cilindro de cobertura 11a.

[00061] A Figura 2a é uma projeção axial do ventilador de pontas livres da Figura 1a que tem uma ponta da pá 10a de raio constante. A rotação é no sentido horário no desenho, e a borda anterior LE do ventilador e a borda posterior TE são tal como mostrado. O raio total do ventilador é igual ao raio R da ponta da pá R. Os parâmetros que descrevem a geometria da pá são definidos como uma função da posição radial r, que pode ser não dimensionada no raio da ponta da pá R. A geometria secional da pá é definida em termos de seções cilíndricas, tal como aquela indicada pela seção A-A.

[00062] A Figura 1b ilustra um conjunto de ventilador axial de pontas livres que é configurado como um conjunto de ventilador de refrigeração de motor similar àquele da Figura 1a, com as seguintes exceções. Ao invés de ser substancialmente cilíndrico, o cilindro de cobertura 11b é alargado, e as pontas da pá 10b se conformam ao formato alargada do cilindro de cobertura 11b. Uma abertura 12b da ponta provê o espaçamento de giro.

[00063] A Figura 2b mostra uma vista axial do ventilador de pontas livres da Figura 1b em que as pontas da pá 10b se conformam a uma cobertura alargada 11b. O raio de cada ponta da pá 10b na borda anterior LE é RLE e na borda posterior TE é RTE, onde RLE excede RTE. No caso de um ventilador com pontas de pá alargadas, o raio RTE da borda posterior é considerado como o raio nominal da ponta da pá. Desse modo, na descrição a seguir, onde o "raio da ponta pá" ou o "raio da ponta da pá R" são usados, isso pode se referir ao raio constante da ponta da pá de um ventilador com pontas de pá não alargadas ou ao raio nominal da ponta da pá de um ventilador com pontas de pá alargadas.

[00064] A Figura 1c ilustra um conjunto de ventilador axial de pontas livres que é configurado como um conjunto de ventilador de refrigeração de motor similar àquele da Figura 1b, onde o cilindro de cobertura 11c é alargado, e as pontas da pá 10c se conformam ao formato alargado do cilindro de cobertura 11c. Aqui, a borda posterior TE na ponta da pá é arredondada localmente.

[00065] A Figura 2c mostra uma vista axial do ventilador de pontas livres da Figura 1c em que as pontas de pá 10c se conformam a uma cobertura alargada 11c, e a borda posterior TE da pá é arredondada nas pontas da pá. O raio RTE da borda posterior de cada ponta da pá 10c é tomado como o raio da ponta da pá na borda posterior TE onde a ponta da pá fica bastante próxima da cobertura alargada 11c. No caso de um ventilador com pontas de pá alargadas onde a borda posterior da pá é arredondada localmente, o raio RTE da borda posterior é considerado como o raio nominal da ponta da pá.

[00066] A menos que esteja indicado especificamente de alguma outra maneira, a descrição a seguir e os desenhos anexos referem-se de modo geral a qualquer um dos tipos de ventiladores mostrados nas Figuras 1a-2c. Na descrição detalhada a seguir, o diâmetro D do ventilador é tomado como igual a duas vezes o raio R, tal como mostrado na Figura 2a, ou duas vezes o raio RTE da borda posterior, tal como mostrado nas Figuras 2b e 2c. As aberturas da ponta 12a, 12b, 12c podem ser expressas em termos do diâmetro do ventilador para alguns dos tipos de ventiladores mostrados nas Figuras 1a-2c. Na posição axial onde é um mínimo, a abertura da ponta 12a, 12b, 12c entre a ponta da pá 10a, 10b, 10c e o cilindro de cobertura 11a, 11b, 11c é entre cerca de 0,005 e cerca de 0,02 vez o diâmetro D do ventilador. As Figuras 1a, 1b e 1c mostram as aberturas da ponta 12a, 12b e 12c como cerca de 0,01 vez o diâmetro D do ventilador.

[00067] A Figura 3a mostra a seção transversal cilíndrica A-Aa no raio r do ventilador mostrado na Figura 2a. A seção 100 da pá tem uma borda anterior 101 e uma borda posterior 102. Uma linha de corda 103 é uma linha reta entre a borda anterior 101 e a borda posterior 102. O comprimento da linha de corda é definido como a corda c. O ângulo da pá θ é definido como o ângulo entre o plano de rotação 104 e a linha de corda 103. Uma linha média 105 da pá é definida como a linha que fica a meio caminho entre as superfícies "inferior" e "superior" opostas 106, 107. Mais precisamente, a distância de um ponto na linha média 105 à superfície superior 107, medida normal à linha mé- dia 105, é igual à distância desse ponto na linha média 105 à superfície inferior 106, medida normal à linha média 105. A geometria da linha média 105 pode ser descrita como uma função da posição em relação à corda x/c, onde a distância x ao longo da linha 103 da corda é dividida pela corda c. Por exemplo, a curvatura f em qualquer posição em relação à corda x/c é a distância entre a linha 103 da corda e a linha média 105 nessa posição, medida normal à linha 103 da corda. A curvatura máxima (ou "curvatura máxima") fmax em qualquer raio r é o maior valor da curvatura f nesse raio r.

[00068] A Figura 3b mostra a seção da pá com um ângulo de pá igual a zero. O comprimento do arco da linha média é definido como "A". A espessura da pá "t" em qualquer posição "a" ao longo da linha média 105 é a distância entre a superfície superior 107 e a superfície inferior 106, medida normal à linha média nessa posição. A espessura pode ser especificada como uma função da posição ao longo da linha média (posição da linha média, a/A), ou como uma função da posição em relação à corda, x/c, onde "x" é a posição ao longo da linha da corda cruzada por uma linha normal à linha da corda que passa através da posição "a" ao longo da linha média. A espessura t da pá pode va-riar da borda anterior 101 à borda posterior 102 e tem um valor máximo tmax, que ocorre em uma posição atmax ao longo da linha média, ou Xtmax ao longo da linha da corda. Uma distribuição não dimensional da espessura pode ser definida como a distribuição de t/tmax como uma função da posição da linha média a/A ou da posição em relação à corda x/c. Para valores pequenos de fmax, essas duas distribuições são quase as mesmas, e serão indicadas indiscriminadamente a seguir.

[00069] A Figura 3c mostra um detalhe da região anterior da borda da pá. A borda anterior é arredondada tipicamente com um raio rle, tal como mostrado. A Figura 3d mostra um detalhe da região da borda posterior. A borda posterior pode ser arredondada com o raio rte, tal como mostrado ou, alternativamente, pode ter um outro formato. Em todo caso, o formato detalhado é tipicamente confinado a uma região pequena, e uma espessura tte da borda posterior pode em geral ser definida como a espessura exatamente fora dessa região, e muito perto da borda posterior.

[00070] Quando um ventilador está operando, há uma alta pressão no lado da pressão da pá, e uma pressão baixa no lado da sucção da pá. Na ponta de um ventilador de pontas livres, essa diferença da pressão faz com que haja um fluxo de escape do lado da pressão ao lado da sucção. Este fluxo de escape reduz a diferença da pressão através da ponta da pá, e causa a formação de um vórtice na ponta adjacente à superfície da sucção. Esse vórtice na ponta é mostrado esquematicamente na Figura 4a. Esse vórtice na ponta é conectado a jusante e representa uma perda da eficiência do ventilador e uma fonte do ruído do ventilador.

[00071] Várias tentativas foram feitas para reduzir a quantidade de escape. Uma abordagem óbvia consiste em reduzir o tamanho da abertura da ponta. Mas as tolerâncias de fabricação, as condições ambientais de ampla variação e o arrasto antecipado da pá contribuem todos para uma abertura requerida da ponta tipicamente entre 0,005 e 0,02 vezes o diâmetro D do ventilador. Outra abordagem consiste em fixar uma faixa da ponta rotativa às pontas das pás. Isto pode ser muito eficaz, mas os ventiladores sem pontas livres podem ser mais caros e menos desejáveis devido ao seu peso e inércia aumentados. Bandas "parciais" ou "aletas" podem ser usadas, mas é difícil projetar tais ex-tensões à pá que não aumentem o ruído do ventilador devido ao desa- linhamento da geometria com o fluxo inicial e a introdução de fontes adicionais de "ruído de borda".

[00072] Uma abordagem que foi encontrada para reduzir os efeitos adversos de uma abertura da ponta consiste em aumentar a espessu- ra da pá do ventilador, tal como indicado na Figura 4b. Isso pode reduzir a quantidade de fluxo de escape. Também pode aumentar a distância dTE entre o vórtice da ponta e a borda posterior da ponta da pá. A borda posterior é a região onde as flutuações da pressão devidas à turbulência da camada limite irradiam como ruído. Se o vórtice da ponta passar perto da borda posterior, ruído adicional pode ser irradiado. Ao deslocar o vórtice da ponta mais afastado da borda posterior, esse mecanismo de ruído pode ser reduzido. No entanto, o espessamento das pás tem as desvantagens de custo e peso aumentados.

[00073] A presente invenção é mostrada esquematicamente na Figura 4c. Neste caso, a espessura da pá do ventilador é aumentada somente na região adjacente à abertura da ponta. O formato da superfície da pressão da pá pode aumentar a extensão da separação na entrada até a abertura da ponta, reduzindo a quantidade de fluxo de escape. A distância entre o vórtice da ponta e a borda posterior dTE da pá pode ser similar a essa distância no caso da pá espessada, com benefícios de ruído similares. Uma vantagem da presente invenção em relação à pá espessada é que a quantidade de material adicional requerida é muito pequena, o que resulta em aumentos mínimos no peso e no custo.

[00074] A Figura 5 é uma curva versus o raio da espessura máxima tmax da pá no caso de um ventilador com uma ponta da pá de raio constante, que opera tipicamente em um cilindro de cobertura cilíndrico. A raiz da pá deste ventilador é de um raio igual a 4 vezes o raio R do ventilador. A Figura 5a mostra a espessura de um ventilador típico da técnica anterior e as Figuras 5b e 5c mostram a espessura dos ventiladores de acordo com a presente invenção. Em todos os casos, a espessura é grande na raiz da pá a fim de reduzir a tensão. À medida que o raio aumenta, a espessura diminui suavemente para evitar a concentração de tensão. Em raios maiores, a pá se afunila mais ou menos linearmente. A pá da técnica anterior continua esta tendência até a ponta da pá. A pá de acordo com a presente invenção afunila até dentro de uma distância pequena da ponta, em cujo ponto aumenta de maneira bastante rápida. A posição radial do início do aumento na espessura é mostrada como rstart e a extensão em relação à abertura Δs do aumento da espessura é (R - rstart). Nas Figuras 5b e 5c, rstart/R é 0,9 e 0,975 e Δs/R é 0,1 e 0,025, respectivamente. Nas Figuras 5b e 5c, o aumento na espessura segue o quadrado da distância radial a partir do início do aumento da espessura, ou (r - rstart). Tal distribuição da espessura resulta em uma transição suave na região espessada, e faz com que a espessura aumente rapidamente na ponta da pá. A borda afunilada resultante no lado da pressão da ponta da pá pode incentivar o fluxo de escape a se separar à medida que entra na abertura da ponta, desse modo reduzindo o fluxo de escape total.

[00075] No caso de um ventilador que tem uma ponta da pá de raio constante onde a pá tem a mesma distribuição da espessura não dimensional t/tmax como uma função da posição em relação à corda x/c ou da posição da linha média a/A, a Figura 5 representa não somente a distribuição radial da espessura máxima da pá tmax, mas também pode ser escalonada para representar a espessura em outras posições em relação à corda.

[00076] Embora a Figura 5 mostre uma pá com uma distribuição afunilada da espessura máxima fora da região de espessura aumentada adjacente à ponta da pá, outras modalidades da presente invenção têm uma espessura que não é afunilada. Por exemplo, em algumas modalidades a espessura máxima é mais ou menos constante fora da região da espessura aumentada adjacente à ponta da pá. Além disso, embora a Figura 5 mostre uma raiz da pá a um raio igual a 4 vezes o raio R do ventilador, outras modalidades têm raízes de pá em posições radiais maiores ou menores.

[00077] No caso de um ventilador cujas pontas de pá se conformam a um cilindro de cobertura alargado, uma modalidade preferida da invenção tem uma distribuição da espessura da pá que varia não como uma função do raio, mas como uma função da distância da ponta da pá. Isso é desejável porque o fluxo perto da cobertura é mais ou menos paralelo à superfície da cobertura, encontrando a borda anterior da pá o raio é maior do que aquele em que encontra a borda posterior. Se o espessamento da pá ocorrer como uma função da distância da ponta da pá, o fluxo perto da cobertura experimenta um formato de pá cujo formato da espessura é similar à distribuição da espessura do desenho. Caso o aumento da espessura tivesse que ocorrer como uma função da posição radial, o fluxo deveria encontrar uma pá relativamente grossa na borda anterior e uma pá relativamente fina na borda posterior, causando uma distribuição da pressão da superfície da pá significativamente diferente da distribuição do desenho. Isso, por sua vez, pode causar características de camada limite menos desejáveis, e ruído adicional.

[00078] A Figura 6 é uma vista esquemática que mostra um ventilador de acordo com a presente invenção cujas pontas de pá se conformam a um cilindro de cobertura alargado e onde o aumento da espessura é uma função da distância da ponta da pá. A Figura 6a é uma seção meridional através dos trocadores de calor, da cobertura e do cubo do ventilador, e um esboço da área varrida de uma pá do ventilador, onde as linhas tracejadas representam superfícies de rotação a distâncias diferentes da ponta da pá. A superfície III contém a seção da ponta da pá, onde o aumento da espessura é um valor máximo. A superfície I é deslocada por uma distância Δs da superfície III e fica localizada no início do aumento da espessura. A distância Δs corresponde à distância R - rstart no caso de um ventilador de acordo com a presente invenção com uma ponta da pá de raio constante. A superfície II fica localizada a meio caminho entre a superfície I e a superfície III. As características da espessura da pá tmax, Xtmax, rle, tte, e a distribuição não dimensional da espessura nas seções cortadas por cada uma dessas superfícies são definidas para que sejam aquelas de uma pá de características de espessura constante com respeito ao raio cuja interseção pela superfície de rotação é idêntica àquela da pá. A Figura 6b mostra o aumento na espessura máxima da pá nas seções cortadas pelas três superfícies. No caso mostrado, o aumento na espessura máxima é proporcional ao quadrado da distância a partir do início do aumento da espessura.

[00079] A Figura 7a mostra uma vista axial do lado da sucção de um ventilador de acordo com a presente invenção cujas pontas de pá se conformam a um cilindro de cobertura alargado, o qual também é mostrado. O aumento da espessura é uma função da distância da ponta da pá. Esse ventilador tem uma distribuição de espessura aumentada na região dentro de 0,025 R da ponta da pá, e uma espessura na ponta da pá aproximadamente três vezes a espessura no início do aumento da espessura. A Figura 7b mostra uma vista axial do lado da pressão do ventilador. A Figura 7c é uma seção meridional através da pá e do cilindro de cobertura, a um ângulo que corresponde ao ponto da espessura máxima na ponta da pá, tal como indicado na Figura 7a. A Figura 7d é uma vista detalhada da região da ponta dessa seção, mostrando o formato da passagem de escape entre os lados da pressão e da sucção da pá. Em particular, mostra um ângulo agudo na entrada para a passagem de escape, o que pode incentivar a separação do fluxo de escape, e a uma vazão de escape reduzida. As possíveis linhas de fluxo de escape são mostradas esquematicamente. As Figuras 7e e 7f mostram vistas equivalentes de um ventilador da técnica anterior que difere do ventilador das Figuras 7c e 7d somente pelo fato de que não tem um aumento na espessura perto da ponta da pá. Neste caso, a passagem de escape é muito mais curta, e não há nenhum ângulo agudo na entrada. As possíveis linhas de fluxo de escape são mostradas. A Figura 7g é uma vista axial do lado da pressão de uma única pá do ventilador das Figuras 7a-7d, e a Figura 7h é uma vista equivalente do ventilador da técnica anterior das Figuras 7e e 7f. Pode ser observado que a ponta da pá de um ventilador de acordo com a presente invenção pode ter uma área projetada axial significativa, ao contrário da ponta da pá de um ventilador da técnica anterior.

[00080] A Figura 8 mostra curvas de possíveis distribuições da espessura em 5 posições igualmente espaçadas na região do aumento da espessura na ponta de um ventilador de acordo com a presente invenção. A abscissa em cada curva é a posição em relação à corda, contra a qual é traçada a ordenada da espessura (meia espessura) dividida pela corda. Em cada caso a espessura inicial é 0,052 vezes a corda, e a espessura máxima, que representa a ponta da pá, é 0,281 vezes a corda. Na Figura 8a, a distribuição não dimensional da espessura é similar em todas as posições dentro da região espessada. Isto significa que, à medida que a espessura máxima muda com a posição em relação à ponta da pá, a espessura em qualquer posição em rela-ção à corda é aproximadamente a mesma fração da espessura máxima. A exceção é a região da borda posterior, onde a espessura de uma seção mais grossa é relativamente pequena em comparação à espessura máxima. Na Figura 8a, a espessura da borda posterior é a mesma independentemente da espessura máxima. Foi verificado que uma espessura não crescente da borda posterior reduz o ruído aeroa- cústico em comparação ao caso em que a espessura da borda posterior aumenta proporcionalmente com a espessura máxima. Para cada seção, também é traçado um círculo cujo raio é igual ao raio da borda anterior. Pode ser observado que, na Figura 8a, o raio da borda ante rior cresce aproximadamente como o quadrado da espessura máxima. É traçada na Figura 8b uma curva similar onde a distribuição não dimensional da espessura muda de maneira significativa dentro da região do aumento da espessura. Neste caso, o raio da borda anterior é mantido constante à medida que a espessura máxima aumenta. Em consequência disto, a posição em relação à corda do ponto da espessura máxima move-se para a borda posterior à medida que a espessura é aumentada. As Figuras 9a e 9b mostram vistas axiais do lado da pressão das pás do ventilador com as distribuições da espessura das Figuras 8a e 8b, respectivamente. Ambas as pás têm uma espessura aumentada na região dentro de 0,025 R da ponta da pá, e uma espessura na ponta da pá aproximadamente cinco vezes a espessura no início do aumento da espessura. Pode ser observado que os formatos das pontas de pá nessas figuras são completamente diferentes. Embora somente dois jogos de distribuições da espessura sejam mostrados, muitos jogos alternativos podem ser usados com bons resultados.

[00081] Uma modalidade da presente invenção é um ventilador cujas pontas de pá se conformam a um cilindro de cobertura alargado e onde o aumento da espessura é uma função da distância da ponta da pá, onde as pontas de pá se tornam ocas. Essa modalidade é mostrada na Figura 10. A Figura 10a mostra uma seção meridional através da região da ponta de uma pá e do cilindro de cobertura, a um ângulo que corresponde ao ponto da espessura máxima na ponta da pá, tal como indicado na Figura 10b. A Figura mostra uma vista axial do lado da pressão da região da ponta da pá. A pá tem uma espessura au-mentada na região dentro de 0,025 R da ponta da pá, e uma espessura na ponta da pá aproximadamente cinco vezes a espessura no início do aumento da espessura. A distribuição da espessura é tal como mostrada na Figura 8a. Uma vantagem desta modalidade é que ela requer menos material para moldar a pá. Uma outra vantagem possí- vel é que o fluxo de escape deve navegar por duas restrições separadas enquanto passa entre a pá e a cobertura. Ter duas limitações em vez de uma pode aumentar a resistência ao fluxo de escape, e reduz a vazão de escape. No caso de um ventilador moldado a injeção, uma modalidade preferida obtém a ponta da pá oca sem adicionar ação à usinagem. A Figura 10 mostra tal modalidade.

[00082] A Figura 11 mostra o desempenho de um ventilador de acordo com a presente invenção em comparação àquele do ventilador da técnica anterior que difere somente na espessura perto da ponta da pá. O diâmetro do ventilador é de 375 mm. A velocidade operacional de ambos os ventiladores é ajustada para obter um fluxo do desenho de 0,7 m3/s a uma pressão de 200 Pa, que representa a condição "em repouso" do veículo, onde o veículo é estacionário. A velocidade do ventilador da técnica anterior é de 2.690 rpm, e aquela do ventilador de acordo com a presente invenção é de 2.671 rpm. No ponto do desenho, indicado por um círculo pequeno nas curvas da pressão, o ventilador de acordo com a presente invenção tem uma eficiência que é 2,5 pontos maior e tem um ruído 2,5 dB menor do que o ventilador da técnica anterior. Há uma compensação no desempenho, no entanto, uma vez que o ventilador de acordo com a presente invenção propicia menos fluxo nas condições de "ar empurrado", onde o efeito da velocidade do veículo consiste em reduzir a pressão desenvolvida pelo ventilador.

[00083] Cada uma das modalidades da presente invenção mostrada nas Figuras exibe um aumento significativo na espessura da pá adjacente à ponta da pá. Por exemplo, um aumento de 100 por cento ou mais na espessura máxima pode ocorrer dentro de uma distância da ponta da pá de 10 por cento, 5 por cento ou até mesmo 2,5 por cento do raio da ponta da pá. Em alguns casos, um aumento de 200 por cento ou mais na espessura máxima pode ocorrer dentro de uma distância da ponta da pá de 10 por cento, 5 por cento ou 2,5 por cento do raio da ponta da pá.

[00084] Cada uma das modalidades da presente invenção mostradas nas figuras exibe uma espessura da pá que aumenta monotônica ou continuamente do aumento da espessura à ponta da pá. Uma vantagem desse aumento monotônico é que ele conduz tipicamente a uma borda afunilada na entrada para a passagem de escape, o que pode reduzir a vazão de escape. No entanto, em outras modalidades o aumento na espessura da pá pode não ser monotônico. Em particular, as bordas da ponta da pá podem ser ligeiramente arredondadas de modo a reduzir a sua agudeza. Isso pode ser vantajoso por razões de usinagem, moldagem ou manipulação de peças. Mesmo no caso de uma ponta da pá com bordas arredondadas (Figura 12), a espessura máxima da pá aumenta monotônica ou continuamente do começo do aumento da espessura a um ponto em que começa o arredondamento da borda da ponta da pá. Desse modo, a descrição acima e as figuras, incluindo exemplos específicos, podem ser todas aplicadas às pás com bordas de ponta arredondadas como construções alternativas.

[00085] Um ventilador de acordo com a presente invenção difere de um ventilador da técnica anterior somente pelo fato que tem uma distribuição revisada da espessura. O ângulo de pá e a curvatura da pá não são afetados. Em consequência disto, o desempenho total do ventilador em seu ponto do desenho principalmente não é afetado, com exceção de um aumento na eficiência, uma diminuição no ruído e uma ligeira redução na velocidade. Outras abordagens para reduzir o fluxo através da abertura da ponta modificam frequentemente um lado da pá mais do que o outro. Essas abordagens modificam com efeito a linha média da pá. Tal modificação vai mudar de modo geral o desempenho geral do ventilador de uma maneira que não pode ser prevista, reque- rendo, portanto, iterações do projeto a fim de atingir o ponto de desenho original.

[00086] Uma outra vantagem da presente invenção é que nenhuma característica geométrica adicional é adicionada ao ventilador, tais como aletas, cercas ou bandas parciais. Quando tais geometrias adicionais são adicionadas a um ventilador, perdas parasíticas e ruído adicional podem ser introduzidos, o que pode anular os ganhos na eficiência e ruído que são obtidos da redução do fluxo através da abertura da ponta.

[00087] A Publicação de Pedido de Patente U.S. n°. 201110211949, cujo conteúdo é incorporado a título de referência no presente documento, divulga uma mudança na curvatura da pá e no ângulo da pá que age para neutralizar o efeito da abertura da ponta na carga da ponta da pá. Uma vez que a presente invenção não envolve nenhuma mudança na curvatura da pá ou no ângulo de pá, um ventilador pode incorporar vantajosamente as características reivindicadas desse pedido de patente, bem como as características reivindicadas da presente invenção.

[00088] Os conjuntos de ventilador que têm propriedades de acordo com um ou mais aspectos da presente invenção podem ser de desenho enviesado para frente, enviesado para trás, radial ou enviesado misto. Similarmente, os conjuntos de ventilador de acordo com um ou mais aspectos da presente invenção podem ter qualquer número das pás, qualquer distribuição de ângulo da pá, curvatura, corda ou inclinação, e podem ser de uma configuração de empurrador ou extrator.

Claims

1. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1), caracterizado pelo fato de que compreende: um ventilador (5) que compreende uma pluralidade de pás em geral radialmente estendidas, em que cada pá (8) da pluralidade de pás tem uma borda anterior, uma borda posterior, e uma ponta da pá (10a, b, c); e uma cobertura (4) que compreende um cilindro de cobertura (11c) que circunda pelo menos uma parte das pontas de pá (10a, b, c) com uma abertura (12a, b, c) da ponta que é definida entre o cilindro de cobertura (11c) e as pontas de pá (10a, b, c), sendo que o ventilador (5) tem um raio R da ponta da pá (10a, b, c) igual à extensão radial máxima das pontas de pá (10a) medida na borda posterior, e um diâmetro D igual a duas vezes o raio R da ponta da pá (10a, b, c), sendo que cada pá (8) da pluralidade de pás tem uma geometria secional que, em cada raio, tem uma linha de corda (103) estendendo-se entre a borda anterior (101) e a borda posterior (102), uma linha média (105) que fica a meio caminho entre superfícies de lâminas opostas (106, 107), e uma distribuição da espessura ao longo da linha média (105), onde a espessura é medida entre as superfícies das lâminas opostas (106, 107), normal à linha média (105) em cada posição ao longo da linha média (105), em que a dita espessura varia da borda anterior (101) da pá (8) à borda posterior (102) da pá (8), e a dita espessura tem um valor máximo em pelo menos uma posição da espessura máxima entre a borda anterior (101) da pá (8) e a borda posterior (102) da pá (8), sendo que uma distribuição não dimensional da espessura é definida em cada raio para ser a distribuição da espessura dividida pela espessura máxima como uma função da posição em relação à corda, e sendo que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás exibe um aumento significativo em uma região adjacente à ponta da pá (10a, b, c).

2. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cilindro de cobertura (11c) é alargado, a ponta da pá (10a, b, c) é formada de modo a se conformar ao alargamento da cobertura, e a borda anterior (101) da ponta da pá (10a, b, c) fica em um raio maior do que a borda posterior (102) da ponta da pá (10a, b, c), e sendo que a espessura máxima, a espessura da borda posterior (102) e a distribuição da espessura em toda a distância da ponta da pá (10a, b, c) den-tro da região adjacente à ponta da pá (10a, b, c) são tomadas como a espessura máxima, a espessura da borda posterior (102), e a distribuição da espessura de uma pá (8) com uma espessura máxima, uma espessura da borda posterior (102), e uma distribuição da espessura que não varia com a posição radial, cuja interseção por uma superfície de rotação (104) deslocada pela distância da superfície de rotação (104) varrida pela ponta da pá (10a, b, c) é idêntica àquela da pá (8).

3. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ventilador (5) tem pontas de pá (10 a) de raio constante.

4. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás na ponta da pá (10a, b, c) é pelo menos 100 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá (10a, b, c) por uma distância igual a 0,10 R.

5. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acor- do com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás na ponta da pá (10a, b, c) é pelo menos 200 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá (10a, b, c) por uma distância igual a 0,10 R.

6. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás na ponta da pá (10a, b, c) é pelo menos 100 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá (10a, b, c) por uma distância igual a 0,05 R.

7. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás na ponta da pá (10a, b, c) é pelo menos 200 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá (10a, b, c) por uma distância igual a 0,05 R.

8. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás na ponta da pá (10a, b, c) é pelo menos 100 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá (10a, b, c) por uma distância igual a 0,025 R.

9. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás na ponta da pá (10a, b, c) é pelo menos 200 por cento maior do que a espessura máxima de uma seção da pá que é deslocada da ponta da pá (10a, b, c) por uma distância igual a 0,025 R.

10. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que há uma transição suave na espessura entre uma parte interna da pá (8) e a região de aumento significativo da espessura máxima adjacente à ponta da pá (10a, b, c).

11. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura aumenta monotonicamente até a ponta da pá (10a, b, c) dentro da região do aumento significativo da espessura máxima adjacente à ponta da pá (10a, b, c).

12. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aumento na espessura máxima segue aproximadamente o quadrado da distância de uma posição que corresponde a um início do aumento da espessura.

13. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distribuição não dimensional da espessura na ponta da pá (10a, b, c) é similar à distribuição não dimensional da espessura ao longo da seção da pá em uma posição que corresponde a um início do aumento da espessura, com exceção da região da borda posterior (102), onde as seções mais grossas perto da ponta da pá (10a, b, c) têm uma espessura da borda posterior (102) não dimensional relativamente pequena.

14. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distribuição não dimensional da espessura na ponta da pá (10a, b, c) tem uma posição da espessura máxima que fica mais próxima da borda posterior (102) do que aquela da distribuição não dimensional da espessura ao longo da seção da pá em uma posição que corresponde a um início do aumento da espessura.

15. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da borda posterior (102) da ponta da pá (10a, b, c) é aproximadamente igual à espessura da borda posterior (102) da seção da pá em uma posição que corresponde a um início do aumento da espessura.

16. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura (12a, b, c) da ponta é mais do que cerca de 0,005 vezes o diâmetro D do ventilador (5) e menos do que cerca de 0,02 vezes o diâmetro D do ventilador (5).

17. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ventilador (5) é de plástico moldado a injeção.

18. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a região adjacente à ponta da pá (10a, b, c) é oca.

19. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cilindro de cobertura (11c) é alargado, a ponta da pá (10a, b, c) é formada de modo a se conformar ao alargamento da cobertura (4), a borda anterior (101) da ponta da pá (10a, b, c) fica em um raio maior do que a borda posterior (102) de ponta da pá (10a, b, c), o ventilador (5) é moldado a injeção, e a região adjacente à ponta da pá (10a, b, c) se torna oca de maneira tal que a ação de usinagem não é requerida.

20. Conjunto de ventilador axial de pontas livres (1), caracterizado pelo fato de que compreende: um ventilador (5) que compreende uma pluralidade de pás em geral radialmente estendidas, em que cada pá (8) da pluralidade de pás tem uma borda anterior (101), uma borda posterior (102), e uma ponta da pá (10a, b, c); e uma cobertura (4) que compreende um cilindro de cobertura (11c) que circunda pelo menos uma parte das pontas de pá (10 a) com uma abertura (12a, b, c) da ponta sendo definida entre o cilindro de cobertura (11c) e as pontas de pá (10a), sendo que o ventilador (5) tem um raio R da ponta da pá (10a, b, c) igual à extensão radial máxima das pontas da pá (10a, b, c) medida na borda posterior (102), e um diâmetro D igual a duas vezes o raio R da ponta da pá (10a, b, c), sendo que cada pá (8) da pluralidade de pás tem uma geometria secional que, em cada raio, tem uma linha de corda (103) e uma distribuição da espessura, em que a dita espessura varia da borda anterior (101) da pá (8) à borda posterior (102) da pá (8), e a dita espessura tem um valor máximo em pelo menos uma posição da espessura máxima entre a borda anterior (101) da pá (8) e a borda posterior (102) da pá (8), sendo que uma distribuição não dimensional da espessura é definida em cada raio para ser a distribuição da espessura dividida pela espessura máxima como uma função da posição em relação à corda, e sendo que a espessura máxima de cada pá (8) da pluralidade de pás exibe um aumento significativo em uma região adjacente à ponta da pá (10a, b, c), e a espessura máxima aumenta continuamente de uma extremidade da região mais distante da ponta da pá (10a, b, c) a uma borda de ponta afunilada da pá ou então a um ponto onde começa o arredondamento da borda da ponta da pá (10a, b, c).