ES2205542T3 - Perfeccionamiento en los dispositivos de control y de regulacion de unflujo de aire. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de regulación en temperatura de un local mediante un flujo de aire pulsado en éste, comprendiendo una canalización más arriba (1) en comunicación con unos medios de alimentación en aire bajo presión, que se acaba por un elemento convergente (11) desembocando en una canalización más abajo (3) en comunicación con el local, 7 y donde un sólido (15, 15¿, 15a, 15b) sensiblemente de revolución, posicionable según el eje longitudinal del elemento convergente (11), está dispuesto al menos parcialmente más arriba del orificio de salida de éste, de manera a definir entre la superficie externa del sólido sensiblemente de revolución (15, 15¿, 15a, 15b) y la pared interna del elemento convergente (11) un canal anular cuya importancia depende de la posición de dicho sólido (15, 15¿, 15a, 15b) con relación a dicha pared, caracterizado porque comprende, más arriba del elemento convergente (11), un dispositivo (13) rectificador de los hilos de aire.

Description

Perfeccionamiento en los dispositivos de control y de regulación de un flujo de aire.

La presente invención se refiere a unos perfeccionamientos en los dispositivos destinados a asegurar la regulación en temperatura de varios locales mediante un flujo de aire incidente único a una presión y una temperatura dadas, se refiere también a un dispositivo de control de los parámetros de corriente de un flujo de aire pulsado en un local.

Se sabe que una de las dificultades esenciales en el campo del acondicionamiento de aire es proporcionar a una serie de locales, cuyas necesidades en calorías son muy distintas unas de otras, y esto a partir de una alimentación única proporcionando aire a una presión y a una temperatura determinada, las cantidades de aire y las calorías/frigorías que son necesarias a cada uno de los locales.

En este tipo de instalación es corriente ajustar la cantidad de calorías/frigorías que se distribuye a un local específico controlando el caudal de aire que se proporciona a éste. La dificultad proviene que sólo podemos hacer variar este caudal de aire en unas proporciones muy estrechas porque, por una parte, estamos obligados de todas maneras a mantener en el local un caudal de aire mínimo, llamado caudal higiénico y, por otra parte, especialmente por razones de confort de los locales, no se puede aumentar este caudal de aire más allá de un valor razonable so pena de causar una molestia a los usuarios.

Una solución consiste en utilizar unos medios de alimentación, llamados por inducción, en los cuales se sopla por una canalización central convergente un cierto flujo de aire, llamado aire primario, proviniendo de la central que lleva por inducción, un flujo de aire secundario que está extraído del local, y es el flujo resultando es decir él constituido del flujo de aire primario y del flujo de aire secundario, que está soplado en el local. Es así posible, debido al equilibrio térmico que resulta de la mezcla de estos dos flujos de aire, recurrir a aire primario cuyas temperaturas extremas (mínima o máxima) son más bajas o más altas respectivamente que las aceptables en el local.

La solicitante a observado que si se hace variar el caudal del aire primario, la variación correspondiente del aire soplado en el local no es proporcional pero se encuentra por debajo. Así por ejemplo, cuando se disminuye el caudal de aire primario, la cantidad de aire soplado en el local está reducida en una proporción menor. Se ha así observado que, en un modo de puesta en práctica, para un caudal de aire primario pasando de 115 m^{3}/h a 26 m^{3}/h (sea una relación de 4,4), el caudal de aire soplado pasaba de 340 m^{3}/h a 230 m^{3}/h (sea una relación de 1,5). En estas condiciones puesto que las calorías/frigorías proporcionadas a un local están aportadas a éste por el aire primario, resulta así posible disminuir la cantidad de calorías/frigorías aportadas a este local manteniendo a la vez en éste el flujo de aire que es necesario al bien estar de sus ocupantes. A la inversa es igualmente posible aumentar la cantidad de calorías/frigorías proporcionadas al local sin por esto soplar en éste un flujo de aire tal que causaría una molestia a sus ocupantes debido a fuertes diferencias de temperatura entre el aire soplado y el aire del local. Se ha propuesto, especialmente en la patente EP-A-0531508, disponer más arriba de un elemento convergente utilizado en una instalación de acondicionamiento de aire poniendo en práctica unos medios de inducción, unos medios de control del caudal de aire, que están constituidos por un sistema de registro comprendiendo una chapaleta con la cual se viene a obturar la canalización primaria en función del caudal que se desea para éste. Los medios de control de caudal de este tipo presentan los inconvenientes, por una parte, de perturbar fuertemente la calidad de la corriente y así disminuir la eficacia del dispositivo y, por otra parte, generar un ruido muy importante. Ahora bien, se sabe que una de las cualidades esenciales de una instalación de acondicionamiento de aire es justamente poder restituir en un local un flujo de aire dado a una temperatura dada, y esto con un nivel sonoro lo más débil posible.

El documento US-A-3 981 326 propone un dispositivo de regulación en temperatura de un local, dicho dispositivo comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención tiene por objetivo proponer unos perfeccionamientos a los sistemas de acondicionamiento de aire, que recurran o no a unos medios de inducción, permitiendo ajustar el caudal de aire primario sin provocar perturbaciones graves por una parte a nivel de la corriente del flujo de aire y por otra parte a nivel del ruido generado por la instalación.

La presente invención tiene así por objetivo un dispositivo de regulación en temperatura de un local mediante un flujo de aire pulsado en éste, comprendiendo una canalización más arriba en comunicación con unos medios de alimentación en aire bajo presión, que se termina por un elemento convergente desembocando en una canalización más abajo en comunicación con el local, y donde un sólido sensiblemente de revolución, posicionable según el eje longitudinal del elemento convergente, está dispuesto al menos parcialmente más arriba del orificio de salida de éste, de manera a definir entre la superficie externa del sólido sensiblemente de revolución y la pared interna del elemento convergente un canal anular cuya importancia depende de la posición de dicho sólido con relación a dicha pared caracterizado porque comprende, más arriba del elemento convergente, un dispositivo rectificador de los hilos de aire.

Preferentemente el elemento convergente tendrá una sección recta circular. La sección recta del elemento convergente podrá igualmente ser de forma poligonal, y el sólido sensiblemente de revolución podrá tener una sección recta de misma forma a fin depracticar entre estos dos elementos un hilo de aire de espesor sensiblemente constante.

Pero igualmente, según la invención, las secciones rectas del elemento convergente y del elemento sensiblemente de revolución podrán ser de formas diferentes de manera a practicar entre ellos una sección de salida mínima.

En un modo de puesta en práctica de la invención el diámetro externo máximo de dicho sólido sensiblemente de revolución es ligeramente superior al del orificio más abajo del elemento convergente.

Este sólido puede constituirse especialmente de una esfera o, preferentemente, de un cono o de un tronco de cono cuya parte más arriba es de forma redondeada, incluso semiesférica.

El sólido puede mantenerse en el interior del elemento convergente por una varilla axial a este último. Esta varilla puede ser fileteada de manera a enroscarse en un anillo fijo formando tuerca, lo que permite posicionarla axialmente con relación al elemento convergente. El mantenimiento en posición puede asegurarse por una contratuerca. De manera interesante el mantenimiento del anillo formando tuerca puede asegurarse por un dispositivo rectificador de los hilos de aire, pudiendo este último constituirse de un cambiador térmico que permite ajustar la temperatura del aire suministrado por el elemento convergente.

El sólido sensiblemente de revolución puede igualmente montarse, de manera regulable, en el interior del elemento convergente. Tal modo de puesta en práctica permite, cuando esto es deseable, modificar, en curso de funcionamiento, la posición axial del sólido sensiblemente de revolución. Así es posible, sin desmontar la instalación, hacer variar el caudal de aire en unas proporciones importantes, pudiendo llegar eventualmente hasta la obturación total del orificio de salida, lo que permite entonces no tratar (en calefacción o en enfriamiento) locales no utilizados.

El presente dispositivo es especialmente apto a funcionar conjuntamente con uno medios de inducción y para esto la canalización más abajo comprenderá, más abajo del elemento convergente, unos medios de comunicación con una boca de aspiración dispuesta en el local.

El presente dispositivo es igualmente interesante en una instalación en la cual la relación de la sección recta del orificio de salida del elemento convergente sobre la sección recta de la canalización más abajo está comprendida entre 0,06 y 0,50, estando la canalización más abajo cerrada enfrente del exterior en su parte más arriba, de manera que origine un flujo de aire periférico designado en la presente patente por "inducción interna".

Se describirá a continuación, a título de ejemplo no limitativo, unas formas de ejecución de la presente invención haciendo referencia al dibujo anexo en el cual:

- la figura 1 es una vista en sección horizontal y longitudinal de un primer modo de puesta en práctica de la invención,

- la figura 2 es una vista en sección longitudinal parcial a mayor escala de una variante de puesta en práctica de la invención, estando el sólido sensiblemente de revolución en posición de abertura.

- la figura 3 es una vista en sección longitudinal parcial de la variante de puesta en práctica representada a la figura 2, estando el sólido sensiblemente de revolución en posición de obturación del elemento convergente.

- la figura 4 es una vista en sección longitudinal parcial a mayor escala de una segunda variante de puesta en práctica de un dispositivo según la invención.

- la figura 5 es una vista en sección transversal a nivel de la salida de un elemento convergente de una variante de puesta en práctica de la invención.

- la figura 6 es una vista en sección longitudinal parcial de una variante de puesta en práctica de la invención.

- la figura 7 es una vista en sección transversal de la figura 6 según la línea VII-VII de ésta.

- las figuras 8, y 8a, son unas vistas en sección transversal de dos modos de puesta en práctica de la invención.

- la figura 9 es una vista en sección longitudinal parcial de una variante de puesta en práctica de la invención.

Se ha representado a la figura 1 un conducto de alimentación 1 de sección recta circular cuya extremidad más arriba está en comunicación con una central de acondicionamiento de aire, no representada en el dibujo, y la otra extremidad recibe por encajamiento la extremidad más arriba de un elemento de conducción 5 cuya parte más abajo 3 está situada en un conducto 6 en comunicación con el local a tratar. La parte más abajo 3 del elemento de conducción 5 comprende un orificio 7, de eje transversal, que está en comunicación por un conducto 9 con el local a tratar. Un elemento convergente 11 está dispuesto en el elemento de conducción 5. Este elemento 11 comprende una parte cilíndrica 11a seguida de una parte convergente 11b de diámetro de salida d. El elemento de conducción 5 recibe igualmente un elemento rectificador de hilos de aire 13, que en el presente ejemplo está ventajosamente constituido por un cambiador térmico que permite además ajustar la temperatura del aire que lo atraviesa, y por consiguiente del aire suministrado por el elemento convergente 11.

El dispositivo funciona de manera conocida según los principios de inducción. Un caudal de aire Q, proviniendo de la central, (llamado aire primario) está soplado bajo presión P y a una temperatura T, en el elemento rectificador/cambiador 13, y luego en el elemento convergente 11 de donde sale para aspirar por inducción, un cierto caudal de aire q en el local por el conducto 9, caudal que está soplado en el local con el aire primario Q.

Según la invención, se ha dispuesto en el interior del elemento convergente 11 un sólido de revolución 15 de forma esférica que es solidario a una varilla 17 cuya extremidad opuesta al sólido 15 está provista de un fileteado. Este último permite el atornillamiento de la extremidad libre de la varilla 17 en un manguito fileteado 19 dispuesto en el centro del rectificador/cambiador 13. El posicionamiento longitudinal del sólido 15 está asegurado atornillando más o menos la parte fileteada de la varilla 17 en el manguito 19. El mantenimiento de dicho sólido en la posición elegida determinada está asegurada por unos medios de inmovilización tales como especialmente una contratuerca 22.

Como representado a las figuras 2 y 3, el sólido 15a puede igualmente constituirse de un cono cuya cara más arriba está en forma semiesférica, y el recorrido posible de la varilla fileteada 17 puede ser suficiente para asegurar la obturación completa del orificio de salida del elemento convergente 11. Este modo de puesta en práctica de la invención permite así especialmente parar la insuflación en unas habitaciones no ocupadas, lo que representa una economía a nivel de los costes de funcionamiento de la instalación.

Se ha observado que tal forma de sólido de revolución era particularmente eficaz a la vez en el plano de una buena corriente de los hilos de aire y en el del silencio de funcionamiento.

Se ha así realizado unas medidas de emisión de ruido sobre tal dispositivo. Este tenía las características mecánicas siguientes:

-

diámetro interno de la canalización más abajo 3: 125 mm

-

conicidad del elemento convergente 11: 21º

-

diámetro externo de la parte semiesférica del elemento de revolución 15a: 50 mm

-

conicidad del elemento de revolución 15a: 21º.

Se ha alimentado mediante tal dispositivo un local, no representado en el dibujo, con un flujo de aire correspondiente al caudal máximo susceptible de estar proporcionado por el dispositivo y que era de 120 m^{3}/h. Se ha observado que, para este caudal, el nivel sonoro alcanzado en el local era de 31 dB(A). Luego se ha desplazado el elemento de revolución 15a de manera a obturar parcialmente el orificio de salida del elemento convergente 11 y obtener en el local un caudal de 50 m^{3}/h. Se ha observado entonces que el nivel de ruido generado en el local era de 30 dB(A) sea un valor inferior a lo que era anteriormente. Se ha entonces desplazado el elemento de revolución 15a de manera a obturar casi totalmente el orificio de salida del elemento convergente 11 y se ha medido el nivel de ruido generado por el dispositivo en el local que era entonces de 30,5 dB(A), es decir un valor inferior al nivel de ruido con un caudal máximo. A título de comparación mencionaremos que los dispositivos reductores de caudal del estado anterior de la técnica, tales como los de iris o de chapaleta móviles alcanzan, para unas condiciones idénticas de funcionamiento, unos niveles sonoros del orden de 40 dB(A) a 45db(A).

Contrariamente a los dispositivos del estado anterior de la técnica, tal dispositivo reductor de caudal produce en curso de funcionamiento un nivel de ruido que, no solamente no aumenta en posición de obturación total o parcial, pero al contrario disminuye. El dispositivo según la invención se revela así particularmente interesante para efectuar unas reducciones de caudal de aire cuando se desea que esta reducción de caudal se efectué en unas condiciones particularmente silenciosas.

A fin de poder soplar en el local un caudal de aire mínimo, llamado caudal de aire higiénico, se puede, como representado en las figuras 6 y 7, prever en el sólido 15 unos conductos longitudinales 16 cuya sección de paso total puede crear un flujo de aire primario que permite asegurar dicho caudal mínimo en el
local.

En un modo de puesta en práctica de la invención representado a la figura 4, se puede accionar el posicionamiento del sólido de revolución 15b con relación al elemento convergente 11 sin tener que intervenir técnicamente sobre la instalación. A tal efecto el elemento rectificador/cambiador 13 está provisto, en su parte central, de dos anillos fileteados 23 en los cuales está atornillada la varilla fileteada 17 que soporta el sólido de revolución 15b. Un motor 25 acciona en rotación un piñón 27 que está engranado con la parte de varilla fileteada 17 comprendida entre los dos anillos 23. Por la rotación del motor 25, en un sentido o en otro, se obtiene así el desplazamiento en un sentido o en otro del sólido 15 y por consiguiente el posicionamiento de éste en el lugar elegido del elemento convergente.

Evidentemente se podría utilizar, en el marco de la presente invención, unos sólidos de revolución teniendo unas formas diferentes de las anteriormente descritas. Se podría así recurrir a un sólido del tipo del representado a la figura 4 es decir un elemento de forma sensiblemente troncocónica cuyas extremidades serían de forma semiesférica, lo que podría ser interesante en ciertas formas de puesta en práctica a nivel del volumen.

En un modo de puesta en práctica de la invención, representada a la figura 5, el elemento convergente 11 comprende en su periferia una serie de ondulaciones 29 que pueden tener diversas formas y permiten aumentar la cantidad de aire inducido. Se sabe efectivamente que en los sistemas de inducción estas ondulaciones permiten aumentar la superficie de contacto con el aire pulsado, lo que mejora el porcentaje de inducción y la estabilidad de la corriente. En el presente modo de puesta en práctica, cuando el sólido de revolución 15 se encuentra en posición de obturación, así como representado a la figura 3, la salida del elemento convergente 11 no está totalmente obturada. Se puede así prever una superficie de salida suficiente para crear un flujo de aire primario que permite soplar en el local a tratar un flujo suficiente para constituir el flujo de aire higiénico.

Se podrá también evidentemente según la invención utilizar un elemento convergente cuyo orificio de salida es perfectamente circular y un sólido sensiblemente de revolución que está ahuecado por una serie de ranuras, especialmente de forma troncocónica, permitiendo igualmente crear, cuando el sólido de revolución está en una posición extrema, una superficie de paso mínimo para el aire primario.

Se podría también, como representado a la figura 8, utilizar un elemento convergente comprendiendo unas ondulaciones 29' y un sólido de revolución 15' provisto de medios de inmovilización en rotación y que comprendería unas ranuras 21 dispuestas enfrente de las ondulaciones 29' a fin de constituir con éstas unos conductos permitiendo definir, cuando la cara externa del sólido 15' está en contacto con la cara interna del elemento convergente 11 una sección de salida de aire primario mínimo. Se podría también, con el mismo objetivo, como representado a la figura 8a, recurrir a un elemento convergente 11 de sección recta poligonal y a un sólido de revolución 15 de sección recta circular.

Como representado a la figura 9, la presente invención puede igualmente ponerse en práctica en una instalación donde la inducción se realiza de manera llamada "interna". Se sabe en efecto que en este modo de inducción, no hay orificio de alimentación en aire secundario proviniendo del local, pero se procura que el orificio de salida del elemento convergente tenga una sección recta s muy inferior a la del conducto 3 en el cual desemboca, de manera a crear a nivel de ésta una corriente de aire de retorno llamado "inducción interna". En tal modo de puesta en práctica, la relación de la sección recta s del orificio de salida del elemento convergente 11 en la sección recta S del conducto más abajo 3 está comprendida entre aproximadamente 0,06 y 0,50.

La presente invención es también particularmente interesante en unas aplicaciones más generales no recurriendo a fenómenos de inducción.

Se ha observado en efecto que, contrariamente a los dispositivos reductores de caudal del estado anterior de la técnica que son, como mencionados anteriormente, fuente de ruido importante, la presente invención permitía reducir el caudal proporcionado por un elemento convergente sin aumento notable de ruido, e incluso en ciertos modos de puesta en práctica con una reducción de éste.

Claims (11)

1. Dispositivo de regulación en temperatura de un local mediante un flujo de aire pulsado en éste, comprendiendo una canalización más arriba (1) en comunicación con unos medios de alimentación en aire bajo presión, que se acaba por un elemento convergente (11) desembocando en una canalización más abajo (3) en comunicación con el local, 7 y donde un sólido (15, 15', 15a, 15b) sensiblemente de revolución, posicionable según el eje longitudinal del elemento convergente (11), está dispuesto al menos parcialmente más arriba del orificio de salida de éste, de manera a definir entre la superficie externa del sólido sensiblemente de revolución (15, 15', 15a, 15b) y la pared interna del elemento convergente (11) un canal anular cuya importancia depende de la posición de dicho sólido (15, 15', 15a, 15b) con relación a dicha pared, caracterizado porque comprende, más arriba del elemento convergente (11), un dispositivo (13) rectificador de los hilos de aire.

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque el dispositivo rectificador de hilos de aire está constituido de un cambiador térmico (13) que permite ajustar la temperatura del aire proporcionado por el elemento convergente (11).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque el elemento convergente (11) es de sección recta circular.

4. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado porque el diámetro externo máximo de dicho sólido sensiblemente de revolución (15, 15', 15a, 15b) es ligeramente superior al del orificio de salida del elemento convergente (11).

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el sólido sensiblemente de revolución (15) está constituido por una esfera.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque el sólido sensiblemente de revolución (15a, 15b) está constituido de un volumen sensiblemente cónico o troncocónico cuya parte más arriba es de forma redondeada, incluso semiesférica.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el sólido sensiblemente de revolución (15, 15a, 15b) está mantenido en el interior del elemento convergente (11) por una varilla (17) axial a este último.

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque la cara interna del elemento convergente (11) y/o la cara externa del elemento sensiblemente de revolución (15,15') tienen una forma tal que definen entre ellos una sección de salida mínima.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el sólido sensiblemente de revolución (15) está atravesado por al menos un conducto longitudinal (16) destinado a asegurar una sección de salida mínima.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque la relación de la sección recta (s) del orificio de salida del elemento convergente (11) sobre la sección recta (S) de la canalización más abajo (3) está comprendida entre aproximadamente 0,06 y 0,50, estando la canalización más abajo (3) cerrada enfrente del exterior en su parte más arriba, de manera que origine un flujo periférico llamado "inducción interna".

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque la canalización más abajo (3) comprende, más abajo del elemento convergente (11), unos medios de comunicación (7, 9) con una boca de aspiración dispuesta en el local.