ES2202762T3 - Estructura de acoplamiento para arbol de accionamiento de ventilador de flujo transversal. - Google Patents
Estructura de acoplamiento para arbol de accionamiento de ventilador de flujo transversal.Info
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Abstract
Un cubo de accionamiento (16) para acoplarse al extremo de accionamiento de un conjunto de ventilador transversal (14) que comprende: una camisa (40) para acoplar el cubo de accionamiento (16) a un eje de accionamiento de un motor eléctrico (10); una estructura de bloqueo (44) que tiene un diámetro sustancialmente más grande que el diámetro de la camisa (40) y tiene además elementos de bloqueo (48) los cuales interactúan con el extremo de accionamiento del conjunto de ventilador transversal (14) de forma tal que bloquea el cubo de accionamiento (16) al extremo de accionamiento del conjunto de ventilador transversal (14); y un diafragma (42) posicionado entre dicha camisa (40) y dicha estructura de bloqueo (44), teniendo dicho diafragma (42) un espesor sustancialmente uniforme que es menor que el espesor de la estructura de bloqueo (44) y que permite a dicho diafragma (42) flexar entre la camisa (40) y la estructura de bloqueo (44).
Description
Estructura de acoplamiento para árbol de
accionamiento de ventilador de flujo transversal.
Este invento se refiere de forma general a
ventiladores transversales y más particularmente a los conjuntos de
unidades de accionamiento para tales ventiladores.
El ventilador transversal típico es un rotor
largo de ventilación que tiene una relación sustancial del largo
con el diámetro en las cercanías de cuatro a ocho.
Tales ventiladores de gran longitud son usados en
una variedad de aplicaciones de flujo de aire incluyendo mecanismos
de HVAC (Calefacción, Ventilación, Aire Acondicionado) donde se
extienden muy seguido a lo largo de la longitud total de un
intercambiador de calor dentro de un mecanismo de HVAC. Estos
ventiladores son montados preferiblemente en forma rotatoria en un
extremo dentro de un conjunto de rodamiento fijo mientras es
accionado por el otro extremo en forma rotatoria por un motor
eléctrico dimensionado apropiadamente.
Es frecuentemente difícil el alinear el eje de
accionamiento del motor eléctrico con respecto al eje de rotación
del extremo opuesto del ventilador transversal como lo define el
conjunto de rodamiento rotable. Cualquier desalineamiento resultante
de estos ejes puede causar también distorsión en el ventilador
transversal. Tal desalineamiento puede causar que el ventilador
transversal fluctúe cuando es accionado en forma rotativa por el
motor eléctrico.
El presente invento provee de un acoplamiento de
un motor de accionamiento a un ventilador transversal que absorbe
cualquier distorsión causada por leves desalineamientos del eje del
motor de accionamiento con respecto al eje de rotación del extremo
opuesto del ventilador transversal. El acoplamiento de accionamiento
incluye preferiblemente una porción de camisa central que acopla al
eje del motor de accionamiento. Un diafragma flexible delgado o
porción de banda rodea a la porción de camisa central y se extiende
radialmente hacia fuera hasta una porción relativamente gruesa
periférica externa. La porción gruesa periférica externa
preferiblemente incluye una configuración flexible de bloqueo que
se acopla a la periferia interior de una cavidad receptora en un
extremo del ventilador transversal. El acoplamiento de accionamiento
se fabrica preferentemente como una sola unidad moldeada de
material elastómero termoplástico.
Otros objetos y ventajas del invento serán
aparentes por la descripción siguiente en conjunción con los
dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 ilustra un ventilador transversal con
un acoplamiento de accionamiento a un motor eléctrico.
La figura 2 es una vista explosionada del
acoplamiento de accionamiento y del extremo de accionamiento del
ventilador transversal de la figura 1;
Las figuras 3,4 y 5 son vistas parciales del
extremo del ventilador transversal que ilustran cómo el
acoplamiento de accionamiento es rotado en una posición de bloqueo
dentro del extremo del ventilador transversal;
La figura 6 ilustra el acoplamiento de
accionamiento en posición de bloqueo con respecto al ventilador
transversal;
La figura 7 es una vista frontal del acoplamiento
de accionamiento en posición de bloqueo con respecto al ventilador
transversal.
La figura 8 es una vista trasera del acoplamiento
de accionamiento en posición de bloqueo con respecto al ventilador
transversal.
La figura 9 es una vista en sección transversal
del acoplamiento de accionamiento en posición de bloqueo con
respecto a un ventilador transversal.
Refiriéndose a la figura 1, se ilustra un motor
eléctrico de accionamiento 10 que tiene un eje de accionamiento 12
con relación a un conjunto de ventilador transversal 14 que tiene
un acoplamiento de accionamiento o cubo de accionamiento 16 asociado
allí. Se debe apreciar que el cubo de accionamiento está montado
sobre el eje 12 del motor eléctrico 10 de manera que permite al
conjunto ventilador transversal 14 rotar alrededor de la línea
central del eje de accionamiento 12. El conjunto ventilador
transversal también rota alrededor de un eje definido por un
conjunto cojinete 18 en el extremo opuesto del conjunto ventilador
transversal.
Refiriéndose a la figura 2, el cubo de
accionamiento 16 se ilustra con relación a una placa del extremo de
accionamiento 20 del conjunto ventilador transversal 14. La placa
del extremo de accionamiento es preferiblemente parte del conjunto
entero de ventilador transversal 14 y está moldeado de un material
rígido tal como estireno acrilonitrilo con carga de vidrio. La
placa moldeada resultante del extremo de accionamiento es bastante
rígida en relación al cubo de accionamiento 16.
El cubo de accionamiento 16 se ve que comprende
una camisa 40, un diafragma 42 y una estructura de bloqueo 44. La
camisa 40 une el cubo de accionamiento al eje 12. La estructura de
bloqueo 44 une el cubo de accionamiento a la placa del extremo de
accionamiento 20. La camisa 40, el diafragma 42 y la estructura de
bloqueo 44 son todos preferiblemente parte de un solo cubo de
accionamiento moldeado. Tal cubo de accionamiento es preferiblemente
moldeado de un material elastómero termoplástico que es resistente
a la fatiga, resistente al calor, resistente a la fluencia,
resistente al ozono, y resistente al ultravioleta. Un material
elastómero termoplástico que tiene tales propiedades es HYTREL
5526, disponible a través de la compañía DuPont. Un cubo de
accionamiento fabricado de este material es a la vez flexible y
resiliente a la deformación repetida de manera tal que no se
fatiga a lo largo de la vida del ventilador transversal la cual
está en el rango de diez a quince años.
El cubo de accionamiento 16 se inserta
preferiblemente en una abertura o cavidad 22 dentro de la placa del
extremo de accionamiento 20. La abertura o cavidad es definida por
un contorno periférico que incluye huecos perfilados tales como los
46 que inicialmente reciben elementos de cierre tales como 48 que
se proyectan desde la estructura de bloqueo 44. Los elementos de
bloqueo son preferiblemente lóbulos curvados en la estructura de
bloqueo 44. La abertura o cavidad en la placa del extremo de
accionamiento 20 es definida además por una sección de apoyo 50 que
tiene vaciados tales como 52. Los vaciados reciben lengüetas de
bloqueo tales como 54 en la estructura de bloqueo. Las lengütas de
bloqueo 54 rotan en la posición detrás del lado de apoyo de la
sección 50 una vez que el cubo de accionamiento es insertado y
rotado dentro de la abertura en la placa del extremo de
accionamiento.
Refiriéndose a la figura 3, el elemento de
bloqueo 48 del cubo de accionamiento es visto que acopla el hueco
46 dentro de la placa del extremo de accionamiento 20. La curvatura
del hueco 46 es preferiblemente tal que solamente permite que una
parte del elemento de bloqueo contacte el hueco. Esto se consigue
preferiblemente requiriendo que el hueco 46 tenga un radio de
curvatura ligeramente más grande que el del elemento de bloqueo 48.
Siguiente al acople inicial del elemento de bloqueo 48 con el hueco
46, el cubo de accionamiento es rotado en sentido de las agujas del
reloj como lo indica la flecha en la figura 3. La parte más alta
del elemento de bloqueo 48 se desplaza a lo largo de la pendiente
descendente de la curvatura del hueco 46 como se ilustra en la
figura 4. Como se muestra en la figura 4, un taladro ranurado 56 en
la estructura de bloqueo 44 se deforma descendentemente hacia el
centro del conjunto del cubo. Esta deformación es causada por el
elemento de bloqueo 48 moviendose descendentemente hacia el centro
del cubo mientras se mueve a lo largo de la curvatura del hueco
46. El taladro ranurado 56 comienza preferiblemente sustancialmente
aguas arriba del borde delantero 58 del elemento de bloqueo 48 de
forma tal que define un enlace flexible y fino 59 entre la parte
que se extiende hacia arriba del elemento de bloqueo comenzando con
el borde 58 y el cuerpo principal de la estructura de bloqueo 44.
Como puede ser apreciado, el enlace flexible y fino 59 se elonga
algo cuando el elemento de bloqueo se mueve descendentemente. Un
extremo opuesto 60 del taladro ranurado 56 está preferiblemente
localizado debajo de una muesca 62 en la estructura de bloqueo 44.
La localización del extremo 60 debajo de la muesca 62 define el
punto de pivotamiento del elemento de bloqueo 48 cuando pivota
descendentemente cuando se mueve a lo largo de la pendiente
descendente de la curvatura del hueco 46. El elemento de bloqueo 48
continua pivotando descendentemente mientras el cubo de
accionamiento rota en el sentido de las agujas del reloj hasta que
alcanza el final del hueco 46. Como se muestra en la figura 5, el
elemento de bloqueo 48 se cierra bruscamente dentro de un hueco de
bloqueo 64 en la placa del extremo de accionamiento 20 cuando
alcanza el final del hueco 46. Un borde inclinado 66 del hueco de
bloqueo 64 preferiblemente comienza a un ángulo con respecto al
extremo del hueco 46. Este borde inclinado del hueco permite al
punto más alto del borde delantero 58 del elemento de bloqueo el
deslizarse dentro de la parte más superior del hueco de bloqueo 64.
En este punto, la ranura 56 retorna sustancialmente a su forma
inicial liberando con eso la mayoría de la compresión de la
estructura de bloqueo 44 causada por el acople del elemento de
bloqueo 48 con el hueco 46.
Refiriéndose a la figura 2, se nota que el cubo
de accionamiento incluye taladros tales como 70 que reciben unas
extensiones de espiga tales como 72 de una herramienta 74. El cubo
de accionamiento está preferiblemente montado en la herramienta 74
antes de la inserción dentro de la abertura de la cavidad de la
placa del extremo de accionamiento. Las lengüetas de bloqueo 54 son
recibidas en las aberturas compañeras tales como 52 en la placa de
accionamiento 20.La herramienta 74 provee suficiente acción de
palanca para rotar fácilmente los elementos de bloqueo del cubo de
accionamiento hacia su sitio dentro de la placa del extremo de
accionamiento.
Refiriéndose a la figura 6, el cubo de
accionamiento 16 se ilustra en el sitio dentro de la placa del
extremo de accionamiento 20. Los elementos de bloqueo del cubo de
accionamiento se ilustran como puestos en el sitio con los
respectivos huecos de bloqueo de la placa del extremo de
accionamiento. La posición final de cada elemento de bloqueo con
respecto a un hueco de bloqueo correspondiente se ilustra aún más en
la figura 7, la cual es una vista frontal del extremo del cubo de
accionamiento dentro de la cara del extremo de accionamiento. Hay
preferentemente cuatro de tales elementos de bloqueo y los
correspondientes huecos de bloqueo. Cada elemento de bloqueo incluye
una muesca 62 definiendo un punto respectivo de pivotamiento.
Refiriéndose a la figura 8, se ilustra el lado
posterior del cubo de accionamiento 16 dentro de la placa del
extremo de accionamiento 20. Se debe notar que las lengüetas de
bloqueo tales como 54 han sido rotadas de sus respectivos puntos de
entrada en las aberturas tales como 52 a lo largo de los canales
formados tal como 76 en el lado posterior de la placa del extremo
de accionamiento hasta alcanzar el final de tales canales. Los
finales de estos canales determinan no solo la posición final de las
lengüetas de bloqueo, sino también la posición final de los
elementos de bloqueo dentro de sus respectivos huecos de bloqueo.
En este aspecto, los finales de estos canales deben ser
cuidadosamente definidos con relación a los bordes inclinados 66 de
los huecos de bloqueo de forma que los bordes 58 de los elementos
de bloqueo se muevan a la posición final dentro de los
correspondientes huecos de bloqueo.
Refiriéndose a la figura 9, se muestra una vista
en sección del cubo de accionamiento dentro de la placa del extremo
de accionamiento 20 a lo largo de la línea 76 de la figura 7. El
espesor "t" del diafragma 42 se ilustra con relación al
espesor "T" de la estructura de bloqueo 44. Se muestra también
la profundidad de los taladros tales como 70 dentro de la
estructura de bloqueo. En una realización preferida particular, el
espesor "T" de la estructura de bloqueo es de seis milímetros
con una tolerancia de una décima de milímetro. Esto permite
suficiente rigidez para soportar el diafragma 42 mientras aún
acomoda la compresión de la ranura 56 que debe ocurrir durante la
acción de bloqueo. El espesor "t" del diafragma debe ser lo
suficientemente fino como para permitir cualquier suave distorsión
potencial del diafragma que pueda ser necesitada. Como ha sido
previamente discutido, tal distorsión puede ocurrir debido a
desalineamiento axial del eje de accionamiento del motor en un
extremo del conjunto de ventilador transversal con respecto al
rodamiento montado en el extremo opuesto. El espesor "t" sin
embargo debe ser también lo suficientemente grueso como para
oponerse a cualquier fluencia de combadura debida al peso del
conjunto de ventilador transversal. Estos dos requerimientos del
espesor "t" se cumplen en una realización particular preferida
por un espesor "t" de un milímetro teniendo una tolerancia de
cinco centésimas de milímetro.
Debe ser apreciado que se ha descrito una
realización particular del cubo de accionamiento 16. Alteraciones,
modificaciones y mejoras a ello se le ocurrirán rápidamente a
aquellos expertos en la técnica. De acuerdo con ello, la
descripción anterior es a modo de ejemplo solamente y el invento
está limitado por las siguientes reivindicaciones y equivalentes a
ellas.
Claims (17)
1. Un cubo de accionamiento (16) para acoplarse
al extremo de accionamiento de un conjunto de ventilador
transversal (14) que comprende:
una camisa (40) para acoplar el cubo de
accionamiento (16) a un eje de accionamiento de un motor eléctrico
(10);
una estructura de bloqueo (44) que tiene un
diámetro sustancialmente más grande que el diámetro de la camisa
(40) y tiene además elementos de bloqueo (48) los cuales
interactúan con el extremo de accionamiento del conjunto de
ventilador transversal (14) de forma tal que bloquea el cubo de
accionamiento (16) al extremo de accionamiento del conjunto de
ventilador transversal (14); y
un diafragma (42) posicionado entre dicha camisa
(40) y dicha estructura de bloqueo (44), teniendo dicho diafragma
(42) un espesor sustancialmente uniforme que es menor que el
espesor de la estructura de bloqueo (44) y que permite a dicho
diafragma (42) flexar entre la camisa (40) y la estructura de
bloqueo (44).
2. El cubo de accionamiento de la reivindicación
1 donde cada uno de dichos elementos de bloqueo (48) pivota
alrededor de un punto definible de dicha estructura de bloqueo (44)
de forma tal que pivota descendentemente hacia el centro de dicho
cubo de accionamiento (16) siguiente al acoplamiento inicial de
dicho cubo de accionamiento (16) con el extremo de accionamiento
del conjunto de ventilador transversal (14).
3. El cubo de accionamiento de la reivindicación
2 donde dicha estructura de bloqueo (44) comprende además:
una pluralidad de taladros ranurados (56), cada
uno asociado con un respectivo elemento de bloqueo (48),teniendo
cada taladro ranurado (56) una porción posicionada debajo de dicho
miembro de bloqueo (48) respectivo de forma tal que define un
espacio en el cual dicho elemento de bloqueo (48) puede pivotar
descendentemente en el siguiente acoplamiento inicial de dicho cubo
de accionamiento (16) con el extremo de accionamiento del conjunto
de ventilador transversal (14).
4. El cubo de accionamiento de la reivindicación
3 donde cada uno de dichos elementos de bloqueo (48) comprende
además:
una muesca (62) localizada sobre un extremo del
taladro ranurado (56) asociado con el elemento de bloqueo (48)
particular, para definir el punto alrededor del cual pivota el
elemento de bloqueo (48).
5. El cubo de accionamiento de la reivindicación
4 donde cada elemento de bloqueo (48) comprende además:
una porción que se extiende hacia arriba la cual
pivota alrededor del punto definido por la muesca (62) localizada
arriba de un extremo del taladro ranurado (56) asociado con el
elemento de bloqueo (48) particular, y
un eslabón (59) localizado arriba del taladro
ranurado (56) asociado con el elemento de bloqueo (48),conectado
dicho eslabón (59) la porción que se extiende hacia arriba del
elemento de bloqueo a dicha estructura de bloqueo en un extremo del
taladro ranurado (56) opuesto al extremo del taladro ranurado
debajo de la muesca (62).
6. El cubo de accionamiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 5, donde el cubo de accionamiento (16) es
moldeado en una sola pieza con un material elastómero
termoplástico.
7. El cubo de accionamiento de la reivindicación
1, donde el espesor del diafragma (42) está en el rango de noventa
y cinco centésimas de milímetro a ciento cinco centésimas de
milímetro.
8. El cubo de accionamiento de la reivindicación
1, que comprende además:
una pluralidad de taladros circulares (70) en
dicha estructura de bloqueo (44) para recibir las extensiones de
una herramienta (74), siendo la herramienta usada para rotar la
estructura de bloqueo (44) del cubo de accionamiento (16) a un
acople de bloqueo con el extremo de accionamiento del conjunto de
ventilador transversal (44).
9. Un conjunto de ventilador transversal que
tiene un extremo de accionamiento y un cubo de accionamiento (16)
fijado a dicho extremo de accionamiento, incluyendo dicho extremo
de accionamiento una cavidad para recibir el cubo de accionamiento,
donde dicho cubo de accionamiento comprende:
una camisa (40) para conectar el cubo de
accionamiento (16) a un eje de accionamiento (12) de un motor
eléctrico (10);
una estructura de bloqueo (44) que tiene un
diámetro interior sustancialmente más grande que el diámetro de la
camisa (40) y además que tiene además una pluralidad de elementos
de bloqueo (48) localizados a lo largo de la periferia exterior de
la estructura de bloqueo (44) para acoplar los huecos perfilados
dentro de la cavidad del eje de accionamiento; y
un diafragma (42) posicionado entre dicha camisa
(40) y dicha estructura de bloqueo (44), teniendo dicho diafragma
(42) un espesor que es menor que el espesor de la estructura de
bloqueo (44) permitiendo de esa forma a dicho diafragma (42) flexar
entre la camisa (40) y la estructura de bloqueo (44).
10. El conjunto de ventilador transversal de la
reivindicación 9, donde la cavidad del extremo de accionamiento
comprende:
una pluralidad de primeros huecos (46) en el
contorno de la cavidad para recibir cada elemento de bloqueo (48)
de la estructura de bloqueo (44).
11. El conjunto de ventilador transversal de la
reivindicación 10, en el que la cavidad del extremo de
accionamiento comprende además:
una pluralidad de segundos huecos (64) en el
contorno de la cavidad, recibiendo cada uno de dichos segundos
huecos un elemento de bloqueo (48) correspondiente cuando dicho
cubo de accionamiento (16) es rotado dentro de dicha cavidad para
mover a dichos elementos de bloqueo (48) de dicha pluralidad de
primeros huecos (46) hacia dentro de dicha pluralidad de segundos
huecos (64).
12. El conjunto de ventilador transversal de la
reivindicación 11, en el que cada elemento de bloqueo (48) es
conectado flexiblemente a una parte respectiva de la estructura de
bloqueo (44) de forma tal que flexa descendentemente hacia la camisa
(40) del cubo de accionamiento (16) cuando dicho cubo de
accionamiento es rotado dentro de dicha cavidad de forma tal de
mover los elementos de bloqueo (48) desde dicha pluralidad de
primeros huecos (46) hacia dentro de dicha pluralidad de segundos
huecos (64).
13. El conjunto de ventilador transversal de las
reivindicaciones 10 y 11, en el que la estructura de bloqueo (44)
del cubo de accionamiento (16) comprende además:
una pluralidad de taladros ranurados (56),estando
localizado cada taladro ranurado debajo de un respectivo elemento
de bloqueo (48) para definir un espacio para que la deflexión hacia
abajo del respectivo elemento de bloqueo (48)se mueva hacia
dentro del mismo mientras el cubo de accionamiento (16) es rotado
dentro de la cavidad del extremo de accionamiento.
14. El conjunto de ventilador transversal de la
reivindicación 13, donde la estructura de bloqueo (44) del cubo de
accionamiento (16) comprende además:
una pluralidad de muescas (62) en la periferia de
la estructura de bloqueo (44),estando cada muesca (62) asociada con
un elemento de bloqueo particular (48) y posicionada encima de un
extremo de un taladro ranurado (56) asociado con el elemento de
bloqueo particular (48) para definir un punto de pivotamiento para
el elemento de bloqueo particular (48) mientras el elemento de
bloqueo particular (48) es forzado a moverse descendentemente hacia
dentro del taladro ranurado (62) asociado con el elemento de
bloqueo.
15. El conjunto de ventilador transversal de la
reivindicación 14, donde cada elemento de bloqueo (48) comprende
además:
una porción que se extiende hacia arriba la cual
pivota alrededor del punto definido por la muesca (62) localizada
sobre un extremo del taladro ranurado (56) asociado con el elemento
de bloqueo particular (48), y
un eslabón (59) localizado sobre el taladro
ranurado (56) asociado con el elemento de bloqueo (48), conectando
dicho eslabón (59) la porción que se extiende hacia arriba del
elemento de bloqueo (48) a dicha estructura de bloqueo (44) en un
extremo del taladro ranurado (56) opuesto al extremo del taladro
ranurado debajo de la muesca (62).
16. El conjunto de ventilador transversal de
cualquiera de las reivindicaciones 9 y 15, donde el cubo de
accionamiento (16) está moldeado de una sola pieza de un material
elastómero termoplástico.
17. El conjunto de ventilador transversal de la
reivindicación 9, que comprende además:
una pluralidad de taladros circulares (70) en
dicha estructura de bloqueo (44) para recibir las extensiones de
una herramienta (74), siendo la herramienta usada para rotar los
elementos de bloqueo (48) de la estructura de bloqueo (44) entre la
pluralidad de los primeros huecos (46) y la pluralidad de los
segundos huecos (64) en el contorno de la cavidad del extremo de
accionamiento.
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