ES2206921T3 - Ventilador radial. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN VENTILADOR RADIAL, EN PARTICULAR EMPLEADO COMO VENTILADOR PARA EL SISTEMA DE REFRIGERACION DE UN AUTOMOVIL, QUE COMPRENDE UN RODETE (3) CON UNOS ALABES RADIALES (4), UN DISCO DE RECUBRIMIENTO (5) EN FORMA DE TOBERA QUE LLEVA FIJADO UN ANILLO PARA CONDUCCION DEL AIRE (6), UN FONDO DE RODETE ASI COMO UNA TOBERA DE ENTRADA FIJA (8). UN VENTILADOR RADIAL (1) DE ESTA CLASE DEBERA PERMITIR ANTE TODO UNAS TOLERANCIAS NOTABLEMENTE SUPERIORES ENTRE LAS PARTES FIJAS Y LAS PARTES ROTATIVAS, SIN QUE ESTO SUPONGA UNAS PERDIDAS DE POTENCIA APRECIABLES. ESTO SE CONSIGUE PORQUE ENTRE EL DISCO DE RECUBRIMIENTO (5) Y EL ANILLO CONDUCTOR DE AIRE (6) QUE GIRA CONJUNTAMENTE CON EL, EXISTE UN INTERSTICIO DE AIRE AXIAL (10).

Description

Ventilador radial

Campo técnico

La invención concierne a un ventilador radial, especialmente como ventilador para la instalación de refrigeración de un vehículo automóvil, que comprende un rodete con palas radiales, un disco de cubierta conformado a manera de tobera, un anillo director de aire fijado en éste, un fondo de rodete y una tobera de entrada estacionaria.

Estado de la técnica

Se conocen ventiladores radiales provistos de estas características por los documentos DE 44 31 839 A1 y DE 44 31 840 A1. En rodetes radiales de plástico es difícil o imposible la desmoldeabilidad de la entrada curvada del disco de cubierta desde el útil de fundición inyectada. Sin embargo, la curvatura de la entrada del disco de cubierta a la tobera de entrada también curvada es necesaria para reducir las pérdidas de rendija que se originan por desprendimiento del flujo de aire. Por este motivo, en estos dos documentos se ha previsto establecer anillos directores de aire independientes que van fijados de manera que se aplican al disco de cubierta. Sin embargo, estos anillos directores de aire son necesarios exclusivamente por motivos técnicos de fabricación, tal como se ha explicado anteriormente. Para reducir las pérdidas de potencia que se presentan a través de la rendija de aire entre la tobera de entrada estacionaria y el rodete rotativo, se han previsto en un caso en el disco de cubierta del rodete unas prolongaciones de pala y en el otro caso se han dispuesto palas auxiliares individuales en la entrada del disco de cubierta. Estas piezas pueden conducir a una mejora del rendimiento. Cuando se elige para el accionamiento del ventilador radial la variante favorable en el aspecto de la economía de energía - directamente desde el motor del vehículo -, se presentan problemas que consisten en que el motor y, por tanto, también el rodete y las demás piezas rotativas fijadas al mismo realizan con respecto a la tobera de entrada estacionaria unos movimientos en dirección axial y radial que pueden ser de más de 10 mm. Por este motivo, la rendija de aire tiene que elegirse tan grande que puedan compensarse estas tolerancias o bien se impida con seguridad el contacto entre las piezas. Esto a su vez perjudica claramente al rendimiento del ventilador, ya que las pérdidas de potencia originadas por la rendija demasiado grande son enormes. Las palas auxiliares y las prolongaciones de pala anteriormente citadas no pueden proporcionar aquí remedios suficientes, ya que con una mayor distancia o rendija se hace también mayor la distancia de las palas auxiliares, lo que reduce claramente su acción. Se recurre aquí más bien a cubiertas elásticas que pueden reducir las pérdidas a través de la mayor rendija de aire, si bien éstas siguen siendo enormes.

Exposición de la invención

El cometido de la invención consiste en proponer un ventilador radial, especialmente como ventilador para la instalación de refrigeración de un vehículo, que admita tolerancias netamente mayores entre el rodete rotativo y la tobera de entrada estacionaria, sin empeorar sensiblemente el rendimiento del ventilador.

La solución según la invención prevé que la rendija de aire que produce el flujo de rendija esté formada entre el disco de cubierta y un anillo director de aire co-rotativo. La rendija de aire deberá ser de dimensiones uniformes en todo su perímetro. El anillo director de aire de una primera variante posee, visto en sección transversal, un segmento inferior de forma de círculo parcial que mira hacia el disco de cubierta y un segmento aproximadamente vertical posicionado entre el disco de cubierta y la tobera de entrada estacionaria. El anillo director de aire de una segunda variante posee, además, un segmento aproximadamente horizontal que se une por arriba al segmento vertical y que mira hacia la tobera de entrada. El segmento horizontal del anillo director de aire y este anillo completo tienen una clara distancia respecto de la tobera de entrada estacionaria, de modo que es posible aquí la compensación de tolerancias entre las partes rotativas y estacionarias del ventilador radial, sin empeorar apreciablemente el rendimiento del ventilador. Esta rendija o distancia del anillo director de aire a la tobera de entrada está provista de cubiertas adecuadas que se indican en las reivindicaciones 9 a 11. Las diferentes ejecuciones de la cubierta se ajustan a la forma de ejecución del anillo director de aire que se elija. En la forma de ejecución del anillo director de aire sin segmento horizontal superior están dispuestos elementos elásticos, por ejemplo cepillos, elementos de goma o similares, en la tobera de entrada o en el segmento vertical del anillo director de aire. La otra forma de ejecución posee una parte de forma de corona circular dispuesta en torno a la tobera de entrada.

Se ha demostrado en numerosos ensayos que el rendimiento puede soportar la comparación con otros ventiladores radiales que no poseen las posibilidades de la mayor compensación de tolerancias.

Es esencial el hecho de que se puede elegir así el accionamiento más favorable desde el punto de vista de economía de la energía por parte del cigüeñal del motor, lo que repercute positivamente sobre el balance de energía total del vehículo o de la instalación.

La rendija de aire mínima que produce el flujo de rendija entre el disco de cubierta y el anillo director de aire co-rotativo permanece siempre constante a pesar de posibles movimientos entre las piezas estacionarias y las rotativas y, por este motivo, puede desplegar constantemente también sus acciones positivas, que consisten en que se impide el desprendimiento del flujo superficial en el disco de cubierta. Asimismo, es favorable que esta rendija entre el disco de cubierta y el anillo director de aire se estreche hacia el rodete, ya que esto conduce a una acción de tobera, lo que mejora la acción anteriormente descrita. En el sitio más estrecho, al final de la rendija, la anchura de esta última puede estar preferiblemente entre 2 y 5 mm.

La unión entre el disco de cubierta y el anillo director de aire co-rotativo puede ser una unión soltable, por ejemplo una unión atornillada, o bien una unión indisoluble, por ejemplo una unión de soldadura o de pegadura. Están previstas unas almas de unión correspondientes distribuidas por el perímetro.

Asimismo, el buen rendimiento del ventilador radial puede fomentarse haciendo que el extremo de forma de collar de la tobera de entrada, que dirige el aire del lado de aspiración al lado de impulsión, esté configurado en sección transversal en forma de cuadrante de círculo o sea algo más pequeño que el cuadrante de círculo. La tangente del cuadrante de círculo incide a su vez en el segmento inferior de forma de círculo parcial del anillo director de aire. Asimismo, la tangente del segmento de forma de círculo parcial del anillo director de aire incide en el segmento de forma de círculo parcial del disco de cubierta. Precisamente esta configuración últimamente citada sirve también para el flujo de rendija óptimo, es decir que hace que el flujo de aire no se desprenda del disco de cubierta ni genere remolinos perjudiciales.

Otras características se desprenden de las reivindicaciones. Asimismo, se desprenden características y acciones de la descripción siguiente de un ejemplo de ejecución, que hace referencia a los dibujos adjuntos. Los detalles importantes para la presente invención están provistos seguidamente de los números de referencia 1 a 21.

Modos de ejecución de la invención

Muestran:

la figura 1, un alzado lateral de un ventilador radial en la instalación de refrigeración de un vehículo automóvil,

la figura 2, la instalación de refrigeración con ventilador radial, visto desde atrás,

la figura 3, el detalle "X" de la figura 1 en una primera variante,

la figura 4, lo mismo que la figura 3, con una cubierta de rendija,

la figura 5, el detalle "X" de la figura 1 en una segunda variante, con cubierta de rendija, y

la figura 6, una representación semejante a la de la figura 4, con otra cubierta de rendija.

Las figuras 1 y 2 están representadas en forma esquematizada y muestran una instalación de refrigeración 2 construida a manera de cajón en la que se encuentra el ventilador radial 1, cuyo rodete 3 gira en torno al eje 29. El aire es aspirado aquí axialmente y desviado radialmente hacia los refrigeradores 23; 24; 25; 26 de la instalación de refrigeración 2. La instalación de refrigeración 2 a manera de cajón consiste aquí, por ejemplo, en un refrigerador de aire de alimentación superior 23, unos refrigeradores 24 de refrigerante dispuestos a la derecha y a la izquierda y un refrigerador de aceite 25 y un condensador 26 dispuestos abajo, los cuales están montados uno tras otro en la dirección del flujo de aire. Tales instalaciones de refrigeración pueden encontrarse frecuentemente en vehículos automóviles de gran tamaño.

El accionamiento del ventilador radial 1 se efectúa desde el motor 27 del vehículo automóvil. En el presente caso, la transmisión del par de giro al ventilador radial 1 se efectúa a través de una transmisión de correa trapezoidal 28. En otros casos de aplicación, el ventilador radial 1 puede estar unido directamente con el cigüeñal del motor 27 a través de un embrague. El accionamiento directo del motor 27 al ventilador radial 1 es la variante más favorable desde el punto de vista de la economía de energía. No obstante, esta variante necesita una mayor distancia (rendija 18) entre las partes estacionarias y rotativas, ya que las vibraciones originadas por fluctuaciones de la temperatura y por la marcha del motor pueden conducir a variaciones de posición que tienen que compensarse. Lógicamente, no deberán presentarse aquí contactos de las piezas y la potencia del ventilador radial 1 no deberá sufrir tampoco sensiblemente por ello, ya que, en caso contrario, no quedaría asegurado que se alcanzara también la potencia de refrigeración proyectada en fases de máxima demanda de refrigeración. La explicación siguiente tiene todo esto en cuenta.

La zona identificada con "X" en la figura 1 es aquí de gran importancia y se ha ilustrado como representación en sección en dos variantes en las figuras 3 a 6. Por debajo de cada una de las distintas figuras 3 a 6 discurre horizontalmente el eje imaginario 29 del rodete. Con el símbolo de referencia 18 se ha designado la rendija, la cual permite ahora una compensación de tolerancias netamente mayor entre la tobera de entrada estacionaria 8 y el rodete 3 con el anillo director co-rotativo 6 que la obtenida en el estado de la técnica. Esto puede apreciarse en las figuras 3 a 6 por medio de los círculos dibujados con líneas de trazos. En las figuras 3 a 6 las partes iguales tienen los mismos símbolos de referencia, los cuales, en aras de una mayor claridad, se han indicado sólo completamente en la figura 3.

En las figuras 3, 4 y 6 el anillo director de aire 6 está constituido por el segmento circular inferior 11, el segmento vertical 13 y el segmento horizontal superior 14.

En las figuras 4 a 6 solamente las partes allí esenciales han sido provistas de símbolos de referencia. Se desprende de las figuras que entre el disco de cubierta 5 y el anillo director de aire 6 están dispuestas unas almas de unión 21. Varias de estas almas de unión 21 están previstas con distribución uniforme por todo el perímetro. En cada una de las representaciones en sección se ha ilustrado solamente un alma de unión 21. Se sobrentiende que la sección transversal, no mostrada, de las almas de unión 21 posee una forma favorable para el flujo. Se puede apreciar la rendija de aire 10 que se va estrechando entre el anillo director de aire 6 y el disco de cubierta 5. En el extremo 9 de la rendija de aire 10 que mira hacia el rodete 3 la anchura de dicha rendija deberá ser de 3 mm. Se logra así un buen efecto de succión para la corriente de aire parcial que sale desde arriba del rodete 3. La corriente de aire parcial, que propiamente ha de valorarse como pérdida de potencia y que se presenta en todos los ventiladores radiales, es reconducida al flujo principal a través de la rendija de aire 10. La reconducción se efectúa de modo que la corriente de aire parcial es dirigida a lo largo de la superficie interior del disco de cubierta 5. Se evitan así remolinos de la corriente de aire en muy amplio grado. Para fomentar esta acción, la tangente 16 del collar 15 de forma de círculo parcial de la tobera de entrada 8 está alineada con el segmento 11 de forma de círculo parcial del anillo director de aire 6. La tangente 17 del segmento 11 de forma de círculo parcial está alineada aproximadamente con el círculo parcial 12 del disco de cubierta 5. La acción de succión anteriormente descrita arrastra la mayor parte de la corriente de aire parcial, de modo que la rendija relativamente grande 18, que hace posible la compensación de tolerancias deseada, no puede desplegar ninguna acción nociva importante respecto de la pérdida de potencia. Para reducir aún más estas acciones nocivas, se han dibujado en las figuras 4 a 6 diferentes posibilidades para cubiertas de rendija. En la figura 4 se ha previsto como cubierta de rendija la parte 19 a manera de corona circular, que está dispuesta en torno al collar 15 de la tobera de entrada 8. La parte 19 a manera de corona circular puede ser de un plástico flexible. A diferencia de esto, la figura 6 muestra una cubierta de rendija elástica 20. Se trata aquí de un anillo de goma. Este anillo tiene un diámetro algo mayor que el diámetro formado por el segmento horizontal superior 14 del anillo director de aire 6. El anillo está fijado a la tobera de entrada 8 y se extiende en dirección axial hasta quedar sobre el extremo del segmento horizontal 14.

La figura 5 muestra la variante ventajosa en la que el anillo director de aire 6 está constituido solamente por el segmento vertical 13 y el segmento inferior 11 de forma de circulo parcial. Este anillo director de aire 6 tiene, para acciones comparablemente buenas, menores costes de fabricación. Para cubrir la rendija 18 se ha previsto aquí una cubierta elástica 20 que consiste en partes a manera de cepillo y que está dispuesta en forma de anillo. Esta cubierta 20 está fijada también a la tobera de entrada 8 y se extiende en dirección axial hasta muy cerca del segmento vertical 13 del anillo director de aire 6.

Lista de los símbolos de referencia empleados

1

Ventilador radial

2

Instalación de refrigeración

3

Rodete

4

Palas radiales

5

Disco de cubierta

6

Anillo director de aire (LR)

7

Fondo del rodete

8

Tobera de entrada

9

Extremo de la rendija de aire

10

Rendija de aire entre el anillo director y el disco de cubierta

11

Círculo parcial en el anillo director

12

Círculo parcial en el disco de cubierta

13

Segmento vertical en LR

14

Segmento vertical en LR

15

Extremo de forma de collar en la tobera de entrada

16

Tangente entre el cuadrante de círculo y el segmento LR de forma de círculo parcial

17

Tangente del segmento LR al círculo parcial del disco de cubierta

18

Rendija entre LR y la tobera de entrada

19

Parte de forma de corona circular

20

Cubierta de rendija elástica

21

Almas de unión de LR-disco de cubierta

22

Flechas de flujo

23

Refrigerador de aire de alimentación

24

Refrigerador de refrigerante

25

Refrigerador de aceite

26

Condensador

27

Motor

28

Correa trapezoidal

29

Eje del rodete

Claims (11)

1. Ventilador radial (1), especialmente como ventilador para la instalación de refrigeración (2) de un vehículo automóvil, que comprende un rodete (3) con palas radiales (4), un disco de cubierta (5) conformado a manera de tobera, una anillo director de aire (6) fijado en éste, un fondo (7) del rodete y una tobera de entrada estacionaria (8), caracterizado porque entre el disco de cubierta (5) y el anillo director de aire corotativo (6) está formada una rendija de aire radial (10).

2. Ventilador radial según la reivindicación 1, caracterizado porque la rendija de aire radial (10) está formada por la superposición entre el disco de cubierta (5) y el anillo director de aire (6) y discurre en forma cónica hacia el rodete (3), preferiblemente a manera de tobera, y presenta en el extremo (9) una anchura entre 2 y 5 mm, que es preferiblemente constante en todo el perímetro.

3. Ventilador radial según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque están dispuestas varias almas de unión (21) distribuidas por el perímetro entre el anillo director de aire (6) y el disco de cubierta (5).

4. Ventilador radial según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el anillo director de aire (6) posee, visto en sección transversal, un segmento inferior (11) aproximadamente de forma de círculo parcial que mira hacia el disco de cubierta (5), un segmento aproximadamente vertical (13) posicionado entre la salida del disco de cubierta (5) y la tobera de entrada estacionaria (8), y un segmento superior aproximadamente horizontal (14) que mira hacia la tobera de entrada (8).

5. Ventilador radial según la reivindicación 4, caracterizado porque está prevista una superposición entre el extremo del segmento (15) de forma de círculo parcial de la tobera de entrada estacionaria (8) y el segmento horizontal superior (14) del anillo director de aire (6).

6. Ventilador radial según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el anillo director de aire (6) presenta, visto en sección transversal, un segmento inferior (11) aproximadamente de forma de círculo parcial que mira hacia el disco de cubierta (5) y un segmento aproximadamente vertical (13) posicionado entre la salida del disco de cubierta (5) y la tobera de entrada estacionaria (8).

7. Ventilador radial según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el extremo (15) de forma de collar de la tobera de entrada estacionaria (8) está configurado en forma de cuadrante de círculo en sección transversal o bien es algo más pequeño que el cuadrante de círculo.

8. Ventilador radial según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tangente (16) del cuadrante de círculo incide en el segmento inferior (11) de forma de círculo parcial del anillo director de aire (6) y la tangente (17) de éste está alineada con el segmento (12) de forma de círculo parcial del disco de cubierta (5).

9. Ventilador radial según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la rendija (18) entre la tobera de entrada estacionaria (8) y el anillo director co-rotativo (6) están previstos medios elásticos y/o rígidos para la cubierta (19; 20) de la rendija (18).

10. Ventilador radial según la reivindicación 9, caracterizado porque en torno al extremo (15) de la tobera de entrada estacionaria (8) está dispuesta una parte (19) de forma de corona circular.

11. Ventilador radial según la reivindicación 9, caracterizado porque en la tobera de entrada (8) o en el anillo director co-rotativo (6) está dispuesta una cubierta de rendija elástica (20) que abarca todo el perímetro.