ES2212179T3 - Ventilador de paso continuo. - Google Patents
Ventilador de paso continuo.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN SOPLANTE DE PROCESO DIRECTO QUE INCLUYE UN IMPULSOR DE PROCESO DIRECTO (8). EL IMPULSOR INCLUYE UN CONDUCTO DE SOPLADO (10), UN ESTABILIZADOR (13) Y UNA CARCASA EN FORMA DE CARACOL (9). EL ESTABILIZADOR (13) ESTA DISPUESTO EN UN EXTREMO DEL CONDUCTO DE SOPLADO (10) DE MANERA QUE QUEDE FRENTE AL IMPULSOR DE PROCESO DIRECTO (8). LA CARCASA EN FORMA DE CARACOL (9) ESTA DISPUESTA EN LA PARTE POSTERIOR DEL IMPULSOR DE PROCESO DIRECTO (8) Y CONECTADA AL CONDUCTO DE SOPLADO (10). EL ESTABILIZADOR (13) TIENE UNA SUPERFICIE CURVA (18) QUE ESTA FORMADA A LO LARGO DE UN ARCO (15). EL DIAMETRO DEL ARCO (15) ES UN 103% O MAS MAYOR QUE EL DEL IMPULSOR DE PROCESO DIRECTO (8). LA CARCASA EN FORMA DE CARACOL (9) TIENE UNA SUPERFICIE INTERIOR CURVA (19) QUE ESTA FORMADA A LO LARGO DE UN ARCO CASANTE. EL ARCO CASANTE ES CONCENTRICO CON EL CENTRO DEL ARCO (21). UNA HOLGURA ENTRE UN PUNTO PERIFERICO EXTERIOR PREDETERMINADO (23) DEL IMPULSOR DE PROCESO DIRECTO (8) Y EL EXTREMO DEL LADO DE ENTRADADE LA CARCASA EN FORMA DE CARACOL (9) SE AJUSTA DE MANERA QUE SEA UN 3% O MAS MAYOR QUE EL DIAMETRO DEL IMPULSOR DE PROCESO DIRECTO (8).
Description
Ventilador de paso continuo.
La presente invención se refiere, en general, a
un ventilador de paso continuo y, más en particular, a un ventilador
de paso continuo utilizado con el propósito de enviar aire, por
ejemplo en un aparato de aire acondicionado.
Ya se ha utilizado un ventilador de paso continuo
con el propósito de enviar aire, por ejemplo en un aparato de aire
acondicionado. Se han realizado mejoras para mejorar la eficiencia
del ventilador con el propósito de ahorro de energía, para hacer que
el ventilador sea silencioso con finalidad de comodidad, y para
estabilizar un flujo de aire con el propósito de mejorar las
características de soplado del ventilador. En lo que se refiere a la
técnica del diseño de un ventilador de paso continuo, puesto que,
lógicamente, no se verifica el flujo de aire en el interior de un
ventilador, las características de cada pieza de un equipo, tal como
un aparato de aire acondicionado, se mejoran por prueba y error.
En el documento de patente japonesa abierta a
consulta por el público, número 5 - 296479 se describe un ventilador
de paso continuo convencional. El ventilador tiene un impulsor de
paso continuo que gira alrededor de un eje rotativo. El ventilador
también tiene un bastidor posterior y un morro trasero. El bastidor
posterior constituye una porción posterior superior del ventilador
de paso continuo. El morro trasero está previsto en la proximidad
del impulsor de paso continuo, de manera que se forme una sección de
estancamiento en una porción predeterminada en el interior del
ventilador, en la cual se estanca el flujo de aire. La estructura
anterior elimina turbulencias, tales como contracorrientes, reduce
el ruido y mejora la eficiencia del ventilador.
Además, en el documento de solicitud de patente
japonesa abierta a consulta por el público, número
7-305695 se describe otro ventilador de paso
continuo convencional. El ventilador tiene un estabilizador y una
caja espiral. Se proporciona el estabilizador de manera que se
oriente al impulsor de paso continuo y cruce con ángulo recto una
línea imaginaria que se extiende desde el borde del mismo, situando
una posición inferior delante del impulsor en el centro del mismo.
La caja espiral está formada a partir de dos arcos circulares en la
posición óptima en relación con la posición del estabilizador. La
estructura que antecede produce mejoras en el ventilador, es decir,
una mejora en la cantidad de descarga y una reducción de ruido.
En lo que se refiere a los ventiladores de paso
continuo convencionales que anteceden, aunque se cambia la geometría
de la abertura de aspiración o suministro del impulsor para alcanzar
una eficiencia mejorada, una reducción de ruido y un flujo de aire
estable, no se realiza una mejora para controlar el flujo de aire en
si mismo. Como consecuencia, debido a que es imposible producir
mejoras esenciales en la eficiencia y en las características de
ruido del ventilador, los ventiladores se mejoran de una manera
repetitiva de prueba y error. Las mejoras repetitivas de prueba y
error para equipar un aparato de aire acondicionado de este tipo
producen el problema de deteriorar la productividad del
ventilador.
Es un objetivo general de la presente invención
proporcionar un ventilador de paso continuo nuevo y útil, que
soluciona los problemas que se han mencionado con anterioridad.
Un objetivo más específico de la presente
invención es proporcionar un ventilador de paso continuo cuya
eficiencia de soplado mejora al controlar el flujo de aire en sí
mismo.
Los objetivos anteriores de la presente invención
se consiguen por medio de un ventilador de paso continuo que incluye
un impulsor de paso continuo que produce el flujo de aire. El
ventilador de paso continuo incluye un conducto de escape de aire,
un estabilizador y una caja espiral.
El conducto de escape de aire guía el flujo de
aire producido por el impulsor de paso continuo. Se proporciona el
estabilizador en un extremo del conducto de escape de aire para que
se oriente al impulsor de paso continuo. Se proporciona la caja
espiral en la parte trasera del impulsor de paso continuo y está
conectada al conducto de escape de aire. El estabilizador tiene una
superficie curvada que se forma a lo largo de un arco que tiene su
centro en el centro de rotación del impulsor de paso continuo.
La superficie curvada se extiende desde la
proximidad de un punto de inicio a un punto final. El punto de
inicio es un punto en el cual la extensión imaginaria del conducto
de escape de aire intersecta al arco. El punto final se sitúa
separado del punto de inicio en la misma dirección que la dirección
de rotación del impulsor de paso continuo. Se estable una holgura
entre la superficie curvada y el impulsor de paso continuo, para que
sea el 3%, o más, del radio del impulsor de paso continuo.
El punto de inicio, el punto final y el centro de
rotación del impulsor de paso continuo se establecen de manera que
el bisector perpendicular que es equidistante entre el punto de
inicio y el punto final, pase a través del centro de rotación del
impulsor de paso continuo. La caja espiral tiene una superficie
curvada interior que se forma a lo largo de un arco de caja. El arco
de caja es concéntrico con el centro del arco situado en un área
triangular definida por el punto de inicio, el punto final y el
centro de rotación del impulsor de paso continuo.
El arco de caja tiene un radio que es igual a la
longitud de una línea imaginaria que conecta un extremo del lado de
flujo de entrada de la caja espiral con el centro del arco. Se
establece una holgura entre un punto periférico exterior de la
intersección en la que la línea imaginaria intersecta a la periferia
exterior del impulsor de paso continuo y el extremo del lado de
flujo de entrada de la caja espiral, para que sea del 3%, o más, del
diámetro del impulsor de paso continuo.
Otros objetivos y características adicionales de
la presente invención serán aparentes a partir de la descripción
detallada que sigue, cuando se toma en conjunto con los dibujos que
se acompañan.
la figura 1 es una vista en sección transversal
longitudinal, que muestra una unidad interior de un aparato de aire
acondicionado, de acuerdo con una primera realización de la
presente invención;
la figura 2 es una vista aumentada de escala,
para explicar el flujo de aire que se produce en el ventilador de
paso continuo de la figura 1;
la figura 3 es una vista similar a la figura 2,
pero que representa, hipotéticamente, el flujo de aire que se
muestra en la figura 2;
las figuras 4 a 8 son vistas similares a la
figura 2, pero que muestran otros estados del flujo de aire que se
muestra en la figura 3;
la figura 9 es una vista en perspectiva aumentada
de escala, que muestra el elemento de principio de un álabe del
ventilador de paso continuo;
la figura 10 es una vista similar a la figura 2,
pero que muestra una corriente de aire en un ventilador de paso
continuo convencional;
la figura 11 es una vista similar a la figura 2,
pero que muestra una corriente de aire en un ventilador de paso
continuo de acuerdo con una segunda realización de la presente
invención;
la figura 12 es una vista similar a la figura 2,
pero que muestra una corriente de aire en un ventilador de paso
continuo de acuerdo con una tercera realización de la presente
invención;
la figura 13 es un gráfico que tiene el propósito
de explicar un estado de la corriente de aire en un ventilador de
paso continuo de acuerdo con una cuarta realización de la presente
invención;
la figura 14 es una vista similar a la figura 2,
pero que muestra el estado de la corriente de aire en un ventilador
de paso continuo en contraste con el ventilador de la cuarta
realización;
la figura 15 es una vista similar a la figura 2,
pero que muestra una corriente de aire en un ventilador de paso
continuo de acuerdo con una quinta realización de la presente
invención;
la figura 16 es una vista en sección transversal
longitudinal que muestra una unidad interior del aparato de aire
acondicionado que se muestra en la figura 15, con el propósito de
explicar la forma de la caja espiral, y
la figura 17 es una vista en sección transversal
longitudinal que muestra una unidad interior del aparato de aire
acondicionado que se muestra en la figura 15, con el propósito de
explicar otra forma de la caja espiral.
En lo que sigue, se describirán los principios y
realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos
que se acompañan.
Las figuras 1 a 9 muestran una primera
realización de la presente invención. La figura 1 muestra una vista
en sección transversal longitudinal que indica una unidad interior
de un aparato de aire acondicionado. La figura 2 muestra una vista
aumentada de escala para explicar el flujo de aire que se produce en
el ventilador de paso continuo que se muestra en la figura 1. La
figura 3 muestra una vista similar a la figura 2 para explicar,
hipotéticamente, el flujo de aire que se muestra en la figura 2. La
figura 4 muestra una vista similar a la figura 2 para explicar otro
estado del flujo de aire que se muestra en la figura 3. La figura 5
muestra una vista similar a la figura 2 para explicar todavía otro
estado del flujo de aire que se muestra en la figura 3. La figura 6
también muestra una vista similar a la figura 2 para explicar otro
estado del flujo de aire que se muestra en la figura 3. La figura 7
muestra una vista similar en la figura 2 para explica otro estado de
flujo de aire que se muestra en la figura 3. La figura 8 también
muestra una vista similar a la figura 2 para explicar otro estado de
flujo de aire que se muestra en la figura 3. La figura 9 muestra una
vista en perspectiva aumentada de escala del elemento de principio
de un álabe del ventilador de paso continuo.
El aparato de aire acondicionado que se muestra
en la figura 1 tiene un bastidor 1. El bastidor 1 tiene un panel 2
en el lado delantero del mismo. Se forma una rejilla 3 en el panel 2
de manera que constituya una admisión. El bastidor 1 tiene un puerto
de entrada superior 4 formado en la superficie superior del mismo,
para constituir una admisión superior. El bastidor 1 también tiene
una salida de aire 5 formada en la porción delantera inferior del
mismo. Se proporciona un intercambiador de calor 6 en el bastidor 1
para que se oriente a la rejilla 3. Además, hay provista una bandeja
de drenaje 7 en el bastidor 1 para que se oriente al borde inferior
del intercambiador de calor 6, así como para que reciba los drenajes
del intercambiador de calor 6.
El aparato de aire acondicionado tiene un
impulsor de paso continuo 8 en el bastidor 1. El impulsor 8 efectúa
la función de soplado de la unidad interior o constituye el elemento
principal del ventilador de paso continuo. Se proporciona una caja
espiral 9 en el bastidor 1 detrás del impulsor de paso continuo 9.
Se proporciona un conducto de escape de aire 5 en el bastidor 1. El
conducto 5 comprende una superficie interior inferior 11 y una
superficie interior superior 12. La superficie interior inferior 11
se conecta, por cada extremo de la misma, a la caja espiral 9 y a
una porción inferior de la salida 5. La superficie interior superior
12 se conecta por un extremo a una porción superior de la salida 5,
y el otro extremo de la superficie interior 12 se extiende hasta una
posición en la parte delantera del impulsor de paso continuo 8.
Se dispone un estabilizador 13 en el extremo de
la superficie interior superior 12, de manera que se oriente hacia
el impulsor de paso continuo 8. El estabilizador 13 está formado a
lo largo de un arco 15 que tiene su centro en el centro de rotación
14 del impulsor de paso continuo 8 y cuyo radio es el 103%, o más,
del radio del impulsor de paso continuo 8. En la figura 1, se
indican en el arco 15, un punto de inicio 16 y un punto final. El
punto de inicio 16 es un punto en el cual el arco 15 intersecta a
una extensión imaginaria de la superficie interior superior 12. El
punto final 17 es un punto predeterminado que se sitúa más cercano
al intercambiador de calor 6 que el punto de inicio 16. El
estabilizador 13 tiene una superficie curvada 18 que se orienta al
impulsor de paso continuo 8 y que se extiende hasta el punto final
17.
El aparato de aire acondicionado está diseñado de
manera que el bisector perpendicular - que es equidistante entre el
punto de inicio 16 y el punto final 17 - pasa a través del centro
de rotación 14 del impulsor de paso continuo 8. En otras palabras,
el aparato de aire acondicionado está diseñado de manera que el
punto de inicio 16, el punto final 17 y el centro de rotación 14
formen un triángulo isósceles. Se forma una superficie curvada
interior 19 de la caja espiral 9 a partir de un arco de caja. En la
presente realización, el arco de caja es concéntrico con el centro
21, que está situado en el triángulo isósceles que se ha discutido
más arriba. Además, el radio del arco de caja es igual a la
longitud de una línea imaginaria 22 que conecta un extremo 20 del
lado de flujo de entrada de la caja espiral 9, al centro 21 de la
misma. En la figura 1 se indica un punto de cruce periférico
exterior 23, en el cual la línea imaginaria 22 intersecta a la
periferia exterior del impulsor de paso continuo 8. En la presente
realización, se establece una holgura entre el punto 23 y el extremo
20 del lado de flujo de entrada, para que sea el 3%, o más, del
diámetro del impulsor de paso continuo 8.
En las figuras 2 a 8, el número de referencia 24
designa un vórtice forzado y el 25 designa un vórtice libre. Desde
la figura 3 a la figura 8, el número de referencia 26 designa el
límite entre el vórtice forzado 24 y el vórtice libre 25. Desde la
figura 3 a la figura 5, el número de referencia 27 designa el
extremo de punta de la superficie interior superior 12 del conducto
de escape de aire. Desde la figura 6 a la figura 8, el número de
referencia 28 designa un estabilizador primario, el 29 designa un
borde 29 del estabilizador primario 28; el 30 designa un flujo de
entrada aspirado dentro del vórtice, y el 31 designa un flujo de
salida originado desde el vórtice. Además, en la figura 9, el número
de referencia 32 designa un álabe del impulsor de paso continuo
8.
En el ventilador de paso continuo que tiene la
estructura indicada anteriormente que se muestra en la figura 1,
cuando gira el impulsor de paso continuo 8 se produce un flujo de
entrada de aire y un flujo de salida de aire mientras el
estabilizador 3 se mantiene en el borde entre los mismos.
Específicamente, el aire circula a través del intercambiador de
calor 6 por medio del puerto de entrada superior 4, y el aire
aspirado de esta manera circula al conducto de escape de aire 10
después de haber pasado a través del interior del impulsor de paso
continuo 8. Una combinación del flujo de entrada y del flujo de
salida de aire produce un vórtice combinado de Rankine, tal como el
que se muestra esquemáticamente en la figura 3, que se está formando
en un sistema que tiene el conducto de escape de aire 10. El vórtice
combinado de Rankine que se muestra en la figura 3 tiene su centro
en una posición que se sitúa dentro del impulsor de paso continuo 8
y que se orienta hacia el estabilizador 13 que se muestra en la
figura 1.
En el vórtice combinado de Rankine, se forma el
vórtice libre 35 fuera del vórtice forzado 24. El conducto de escape
de aire 10 guía al vórtice libre 25, con lo cual se produce una
corriente de aire del ventilador. De esta manera se realiza la
función de soplado del ventilador. En un ventilador de este tipo,
cuando el extremo de punta 27 de la superficie interior superior 12
del conducto de escape de aire 10 se sitúa en el límite entre el
vórtice forzado 24 y el vórtice libre 25, se produce una corriente
de aire más estable con el máximo grado de eficiencia.
Las figuras 4 y 5 muestran otros ejemplos en los
cuales el extremo de punta 27 de la superficie interior superior 12
del conducto de escape de aire 10 no se sitúa en el límite 26. Mas
en particular, la figura 4 muestra un caso en el cual el extremo de
punta 27 está situado en el vórtice libre 25. La posición del
extremo de punta 27 reduce el flujo de salida de aire. Como
contraste, la figura 5 muestra un caso en el cual el extremo de
punta 27 está situado en el vórtice forzado 24. La posición del
extremo de punta 27, a su vez, causa turbulencia en el vórtice, la
cual produce una pérdida de flujo de aire y una disminución en la
eficiencia del soplado.
A continuación se describirá la relación entre el
vórtice combinado de Rankine y el estabilizador 13. La figura 6
muestra la relación entre el vórtice combinado de Rankine y el
estabilizador primario 28. El estabilizador primario 28 es un
miembro que está contrastado con el estabilizador 13 de la presente
realización. El estabilizador primario 28 tiene la función de
dividir el vórtice libre 25 del vórtice combinado de Rankine, en el
flujo de entrada 30 aspirado al interior del vórtice y el flujo de
salida 31 que se origina desde el vórtice. El vórtice libre 25 se
divide por medio del borde 29 del estabilizador primario 28.
Los flujos de aire que son opuestos en dirección,
se aproximan entre sí en la proximidad del borde 29, específicamente
en las posiciones indicadas por los círculos discontinuos que se
muestran en la figura 6. Puestos que los flujos de aire se hacen muy
inestables en las posiciones indicadas por los círculos
discontinuos, el vórtice completo también es inestable. La figura 7
muestra un flujo de aire estable producido por una superficie
curvada 18 del estabilizador 13 añadida al borde 29 del
estabilizador primario 27 que se muestra en la figura 6.
Más específicamente, en el caso que se muestra en
la figura 7, la superficie curvada que se extiende en al interior
del flujo de entrada 30 está provista en el estabilizador primario
28 situado en un flujo de aire inestable. En este caso, el flujo de
entrada 30 y el flujo de salida 31 están separados entre sí por
medio de la superficie curvada 18. De esta manera, puesto que los
flujos de aire, opuestos en dirección en las posiciones indicadas
por los círculos discontinuos que se muestran en la figura 7, están
separados entre sí, los flujos de aire en la proximidad del borde 29
se hacen estables, lo cual hace que sea estable la corriente
completa de aire.
La figura 8 muestra un flujo de aire producido
cuando la superficie curvada 18 del estabilizador 13 está provista
en el borde 29 del estabilizador primario 28, de manera que se
extienda al interior del flujo de salida 31. En este caso, el flujo
de salida 31 produce un nuevo vórtice en la proximidad del lado
inverso de la superficie curvada 18. El lado inverso se orienta
hacia el interior del conducto de escape de aire 10. El nuevo
vórtice produce una pérdida del flujo de salida y una disminución en
la eficiencia del soplado.
La caja espiral 9 está situada en el vórtice
libre 25 del vórtice combinado de Rankine. Siempre que la caja
espiral 9 se forme de manera que se corresponda con la línea de
corriente del vórtice libre 25, se producirá una corriente estable
de aire de manera altamente eficiente con una pequeña pérdida. La
línea de corriente del vórtice libre 25 es una corriente en forma de
arco que tiene un cierto radio. Como resultado de que la caja
espiral 9 se forme con una forma de arco de acuerdo con una línea de
corriente del vórtice libre 25, se producirá una corriente estable
de aire con alta eficiencia, con una pequeña perdida de flujo de
aire.
Como se ha mencionado previamente, en la
realización que se muestra en las figuras 1 a 9, el aparato de aire
acondicionado de la presente realización tiene un estabilizador 13
que tiene una superficie curvada 18. Se forma el estabilizador 13 en
el extremo de la superficie interior superior 12 del conducto de
escape de aire 10, de manera que se oriente al impulsor de paso
continuo 8. Además, se forma el estabilizador 13 a lo largo del arco
15 que tiene su centro en el centro de rotación 14 del impulsor de
paso continuo 8, y cuyo radio es 103%, o más, que el del impulsor de
paso continuo 8. La superficie curvada 18 se extiende desde cerca
del punto de inicio 16 al punto final 17. El punto de inicio 16 es
un punto en el cual el arco 15 intersecta a la extensión imaginaria
de la superficie interior superior 12 del conducto de escape de aire
10. El punto extremo 17 es el punto predeterminado que se sitúa más
cercano al intercambiador de calor 6 que el punto de inicio 16.
Además, el aparato de aire acondicionado de la
presente realización tiene una caja espiral 9 que tiene una
superficie curvada interior 19. La superficie curvada interior 19 se
forma a partir de la caja espiral que es concéntrica con el centro
21. El aparato de aire acondicionado se diseña de manera que el
punto de inicio 16, el punto final 17 y el centro de rotación 14
formen un triángulo isósceles. El centro 21 se sitúa en el triángulo
isósceles que se ha discutido mas arriba. Además, el radio del arco
de caja es igual a una longitud de la línea imaginaria 22 que
conecta el extremo 20 del lado de flujo de entrada de la caja
espiral 9 con el centro 21 de la misma. Se establece la holgura
entre el punto de cruce periférico exterior 23 y el extremo del lado
de flujo de entrada 20, para que sea el 3%, o más, del diámetro del
impulsor de paso continuo 8. El punto de cruce periférico exterior
23 es el punto en el cual la línea imaginaria 22 intersecta a la
periferia exterior del impulsor de paso continuo 8.
Con la configuración que antecede, el ventilador
de paso continuo puede producir, con elevada eficiencia, una
corriente estable de aire con una pequeña pérdida de la acción de
soplado. La pequeña pérdida de la acción de soplado produce un
incremento en la cantidad de gas con respecto a la velocidad de
rotación del impulsor de paso continuo 8. Como consecuencia, se
puede reducir la velocidad de rotación del impulsor de paso continuo
8 mientras se mantiene una cantidad de gas constante. Por esta
razón, se produce una reducción en el caudal "w" del aire que
fluye a lo largo de la superficie superior del álabe 32 del impulsor
de paso continuo 8 que se muestra en la figura 9. Como resultado, es
posible reducir el ruido producido por el álabe 32, siendo
responsable primariamente el ruido, del ruido del ventilador de paso
continuo. De esta manera, de acuerdo con la presente realización, se
puede proporcionar un ventilador de paso continuo que puede
funcionar silenciosamente.
Las figuras 10 y 11 muestran representaciones
esquemáticas para explicar una segunda realización de la presente
invención.
La figura 10 muestra una vista similar a la
figura 2 para explicar una corriente de aire en el ventilador de
paso continuo, en contraste con el ventilador de paso continuo de la
presente invención. Por otro lado, la figura 11 muestra una vista
similar a la figura 2 para explicar otra corriente de aire en el
ventilador de paso continuo de la presente invención. En otros
aspectos, los ventiladores de paso continuo que se muestran en las
figuras 10 y 11 son los mismos en estructura que el ventilador de
paso continuo que se muestra en las figuras 1 a 9. En los dibujos,
se asignan los mismos números de referencia a los elementos
designados que son los mismos que los que se utilizan en las figuras
1 a 9.
El número de referencia 33 designa una corriente
de aire circulante que se corresponde con el vórtice forzado del
vórtice combinado de Rankine. El número de referencia 34 designa una
corriente pasante que se corresponde con el vórtice libre del
vórtice combinado de Rankine. El número de referencia 35 que se
muestra en la figura 10 designa un área de separación, en la cual
circula el flujo de separación producido por el estabilizador 40.
Además, el número de referencia 36 que se muestra en la figura 11
designa un abombamiento forzado en la proximidad del punto de inicio
16, en la superficie curvada 18 del estabilizador 13.
En el ventilador de paso continuo que se muestra
en la figura 10, el estabilizador 40 no está provisto del
abombamiento 36 y la corriente pasante 34 circula al interior del
conducto de escape de aire 10 con un ángulo de ataque con respecto a
la superficie interior superior 12. La corriente pasante que tiene
el ángulo de ataque produce una turbulencia considerable en la
corriente de aire en la proximidad del estabilizador 13. Como
resultado, se forma el área de separación 35 a lo largo del
estabilizador 13, haciendo que la corriente total de aire sea
inestable, y una pérdida de flujo de aire y un incremento de
ruido.
El estabilizador 13 que se muestra en la figura
11 está provisto del abombamiento 36. El abombamiento 36 impide la
formación del área de separación 35 y elimina el riesgo de que se
produzca una turbulencia considerable en la proximidad del área de
separación. Como consecuencia, se reduce la pérdida de flujo de
entrada y se hace estable la corriente pasante 34. De esta manera,
se puede producir con alta eficiencia una corriente de aire, con
mucha menor pérdida de flujo de aire, y se puede obtener un
resultado ventajoso que es el mismo que el producido en la
realización que se muestra en las figuras 1 a 9.
La figura 12 muestra una vista similar a la
figura 2 para explicar una corriente de aire producida por un
ventilador de paso continuo de una tercera realización de la
presente invención. En otros aspectos, el ventilador de paso
continuo que se muestra en la figura 12 tiene la misma estructura
que la del ventilador de paso continuo de la primera realización que
se muestra en las figuras 1 a 9. Se asignan los mismos números de
referencia para designar los elementos que son los mismos que los
que se muestran en las figuras 1 a 9. El número de referencia 37
designa el flujo más exterior que se forma en el área más exterior
en el límite 26, entre el vórtice forzado 24 y el vórtice libre 25
del vórtice combinado de Rankine. El número de referencia 42 designa
una superficie curvada que se forma en el estabilizador 13 con una
forma de arco tal que se corresponda con el perfil del flujo más
exterior 37.
En el ventilador de paso continuo que tiene la
estructura antecedente, la corriente de aire en la proximidad del
estabilizador 13 es el flujo más exterior 37. En esta realización,
la superficie curvada 42 del estabilizador 13 se forma con una forma
de arco que se corresponde con el perfil del flujo más exterior 37;
esto es, una forma de arco que es concéntrica con el centro 21 de la
caja espiral 9. Como resultado, se reduce la perdida del flujo más
exterior 37, y también disminuye la perdida del vórtice forzado 24
en la proximidad del estabilizador 13. Como consecuencia, se puede
producir con muy alta eficiencia una corriente de aire estable, con
lo cual se asegura una acción de soplado superior. Como se ha
descrito más arriba, la tercera realización también produce los
mismos resultados ventajosos que los que se producen por la primera
realización que se muestra en las figuras
1 a 9.
1 a 9.
La figuras 13 y 14 muestran representaciones
esquemáticas para explicar una cuarta realización de la presente
invención. Más en particular, la figura 13 muestra un gráfico para
explicar el estado de la corriente de aire en un ventilador de paso
continuo. La figura 14 muestra una vista similar a la figura 2 para
explicar el estado de la corriente de aire en el ventilador de paso
continuo de esta realización. En otros aspectos, el ventilador de
paso continuo que se muestra en la figura 14 tiene la misma
estructura que el ventilador de paso continuo de la primera
realización que se muestra en la figuras 1 a 9.
En los dibujos, se asignan los mismos números de
referencia para designar los elementos que son los mismos que los
que se muestran en las figuras 1 a 9. El número de referencia 38
designa una línea de corriente del flujo de aire en la proximidad de
la superficie curvada interior 19 de la caja espiral 9. De aquí en
adelante, la longitud desde el centro 21 de la caja espiral 9 a un
cierto punto en el ventilador de paso continuo es referida como
radio "r". Además, el caudal de un flujo en remolino que
circula a través del interior del ventilador de paso continuo es
referido como velocidad periférica.
La relación entre la velocidad periférica
v\theta y el radio "r" se expresa más adelante usando
"n" que representa un índice de velocidad y \Gamma que
representa una constante de circulación del flujo de aire.
v\theta \ x \ r^{n} \ =
\Gamma \ ... \ (Ec.
1)
En esta realización, el radio "r0" de la
superficie curvada interior 19 de la caja espiral 9 está
proporcionado por la ecuación 1 fijando el índice de velocidad
"n" en un valor que se encuentra en el intervalo de 0,85 \leq
n \leq 1,0. El intervalo de índice de velocidad se determina en
base a un cierto valor del índice de velocidad en el cual la
vorticidad del vórtice libre 25 del vórtice combinado de Rankine
cambia a un valor negativo desde un valor positivo. La figura 13
muestra un gráfico que indica la relación entre el radio "r" y
la velocidad periférica v\theta, así como la relación entre el
radio r y la vorticidad \zeta, del vórtice combinado de Rankine.
La vorticidad \zeta se puede expresar, en general, como se indica
más abajo utilizando el radio "r", la constante de circulación
\Gamma y el índice de velocidad "n".
\zeta \ = \Gamma \ x \ (1 \
- n) \ x \ r ^{-(1+n)} \ ... \ (Ec.
2)
La ecuación 2 muestra que la vorticidad \zeta
se hace a negativa n > 1. Si el radio "r0" de la superficie
curvada interior 19 se establece en un valor comprendido en el
intervalo en el cual la vorticidad del vórtice es negativa, se
produce en la proximidad de la superficie curvada interior 19 un
vórtice que gira en una dirección opuesta a la dirección en la cual
gira el vórtice que se produce en el impulsor de paso continuo 8,
como se muestra en la figura 14. Como resultado, cuando el radio
"r0" se establece utilizando un índice de velocidad "n"
mayor de 1, el flujo de aire sufre un daño considerable, con los
cual se produce una disminución en la eficiencia de soplado del
ventilador.
En contraste, la vorticidad \zeta se hace
positiva cuando n < 1. Como se muestra en la figura 13, cuando el
radio "r" se hace mayor, v\theta simplemente disminuye hacia
un cierto valor convergente. Por esta razón siempre que el radio
"r0" se establezca de manera que el índice de velocidad
"n" se acerque a 1 lo máximo posible, la pérdida de flujo de
aire debida al caudal de flujo y producida por la caja espiral 9 se
puede reducir haciendo que el flujo de aire sea altamente eficiente.
Cuando n = 1 la vorticidad \zeta se hace cero. Si el radio r de la
superficie curvada interior 19 de la caja espiral 9 se establece en
un valor en el interior del intervalo en el cual la vorticidad
\zeta se hace 0, se puede formar sin pérdida un flujo de aire,
produciendo una acción de soplado de remarcadamente alta
eficiencia.
En un caso en el cual el ventilador realmente se
utiliza en la unidad interior 1 del aparato de aire acondicionado,
es necesario tomar en consideración las variaciones en las perdidas
del flujo de aire en el ventilador de paso continuo. De esta manera,
es adecuado establecer el radio "r0" utilizando un cierto
índice de velocidad que es menor y casi igual a uno. De acuerdo con
lo que se ha establecido con anterioridad, se puede producir un
flujo de aire altamente eficiente y se puede alcanzar una acción de
soplado superior.
En la cuarta realización que se muestra en las
figuras 13 y 14 el radio "r0" de la superficie curvada interior
19 de la caja espiral 9 se establece de manera que el índice de
velocidad "n" se establezca en un valor comprendido en un
intervalo 0,85 \leq n \leq 1,0. Como resultado, la superficie
curvada interior 19 se corresponde con la línea de corriente 38, y
por lo tanto se puede minimizar la pérdida de flujo de aire hasta el
límite. Como consecuencia, se puede producir el flujo de aire más
estable con una alta eficiencia.
La proporción de la cantidad de gas respecto a la
velocidad de rotación del impulsor de paso continuo 8 se incrementa
con una disminución en la perdida de acción de soplado del
ventilador de paso continuo. Como consecuencia, la velocidad de
rotación del impulsor de paso continuo 8 se puede reducir mientras
se mantiene la misma cantidad de gas. Como resultado, se produce una
disminución en el flujo "w" de corriente de aire que circula a
lo largo de la superficie superior del alabe 32 del impulsor de paso
continuo 8 que se muestra en la figura 9, de manera que sea posible
reducir el ruido producido por el alabe 32, siendo este ruido
primariamente responsable del ruido del ventilador de paso continuo.
Como consecuencia, el establecimiento de la presente realización
puede proporcionar un ventilador de paso continuo capaz de
funcionamiento silencioso.
Las figuras 15 a 17 muestran representaciones
esquemáticas para explicar una quinta realización de la presente
invención. Más en particular, la figura 15 muestra una vista similar
a la figura 3 para explicar el estado de corriente de aire en el
ventilador de paso continuo de la presente invención. La figura 16
muestra una vista en sección transversal longitudinal que indica una
unidad interior de un aparato de aire acondicionado, con el
propósito de explicar la forma de la caja espiral. La figura 17
también muestra una vista en sección transversal longitudinal que
muestra una unidad interior de un aparato de aire acondicionado con
el propósito de explicar otra forma de la caja espiral. En otros
aspectos, los ventiladores de paso continuo que se muestran en las
figuras 15 a 17 tienen la misma estructura que el ventilador de paso
continuo de acuerdo con la primera realización que se muestra en las
figuras 1 a 9. En los dibujos, los mismos números de referencia se
asignan para designar elementos que son los mismos que aquellos
utilizados en las figuras 1 a 9.
En la figura 15, el número de referencia 44
designa una línea de corriente imaginaria de la corriente de aire
que se puede producir en la proximidad de la superficie curvada
interior 19 cuando la superficie 19 tenga un radio mayor. En esta
realización, la forma de la caja espiral 9 se establece determinando
el radio "r0" de la superficie curvada interior 19, de manera
que el radio "r0" y un número adimensional \zeta - que
representa el grado de pérdida de flujo aire en el ventilador de
paso continuo - cambie satisfaciendo la relación que se muestra más
abajo.
r \ \alpha \ 1 / \zeta \ ...
\ (Ec.
3)
En otras palabras, en esta realización, si la
pérdida de flujo de aire del ventilador de paso continuo es grande,
el radio "r0" de la superficie curvada interior 19 se establece
en un valor pequeño. Como contraste, si la pérdida es pequeña, el
radio "r0" se establece en un valor grande.
La figura 14 muestra el flujo de aire en el caso
en el que la pérdida de flujo de aire en el ventilador de paso
continuo es grande. La figura 15 muestra el flujo de aire en el caso
en el que la pérdida de flujo de aire en el ventilador de paso
continuo es pequeña. Como se muestra en las figuras 14 y 15 las
líneas de corriente que tienen una vorticidad \Gamma = 0; esto es,
las líneas de corriente 38 y 44 que tienen un índice de velocidad
"n" =1, se forman en el vórtice libre 25 en la proximidad de
la caja espiral 9.
En la presente y a continuación, la distancia
entre el centro 21 del vórtice y las líneas de corriente 38 y 44, es
decir, el radio utilizado para definir las líneas de corriente 38 y
44, se denominará como radio "r\zeta0". El radio
"r\zeta0" se hace pequeño cuando la pérdida de flujo de aire
es grande. Por esta razón, cuando la pérdida del flujo de aire es
grande, la vorticidad \Gamma del vórtice en la proximidad de la
superficie curvada interior 19 se hace negativa.
El vórtice - que se desarrolla en la proximidad
de la superficie curvada interior y gira inversamente - produce una
pérdida de flujo de aire, lo cual resulta en una reducción en la
eficiencia de soplado. Como contraste, en un caso en el cual la
pérdida de flujo de aire es pequeña, el radio "r\zeta0" se
hace grande y el flujo del vórtice en la proximidad de la
superficie curvada interior 19 se incrementa. Por lo tanto, se
incrementa la pérdida de vórtice producida por el incremento en el
flujo, lo cual resulta en una disminución en la eficiencia de
soplado.
Para impedir tales problemas, en un caso en el
cual la pérdida de flujo de aire es grande, el radio "r0" de la
superficie curvado interior 19 tiene que establecerse en una valor
pequeño. Por otra lado, si la pérdida de flujo de aire es pequeña el
radio "r0" tiene que incrementarse para impedir tal disminución
en la eficiencia de soplado.
En un caso en el cual el ventilador realmente se
utiliza en la unidad interior 1 del aparato de aire acondicionado,
la rejilla frontal 3, el puerto de entrada superior 4 y el
intercambiador de calor 6 producen pérdidas de presión en el flujo
de aire aspirado al interior del ventilador se paso continuo. Para
impedir las pérdidas de presión, la superficie curvada interior 19
de la caja espiral 9 se forma de una manera que se describirá más
abajo.
En resumen, si se produce un incremento en el
grosor del intercambiador de calor 6, el radio "r0" de la
superficie curvada interior 19 se reduce como se indica con una
línea discontinua que se muestra en la figura 16. Como contraste, si
hay una disminución en el grosor del intercambiador de calor r6, el
radio "r0" de la superficie curvada interior 19 se incrementa
como se indica por una línea discontinua que se muestra en la figura
17. Como resultado, se puede alcanzar una producción altamente
eficiente de flujo de aire y una reducción en el ruido, y por lo
tanto se puede proporcionar un ventilador de paso continuo que es
capaz de funcionamiento silencioso.
Como se ha descrito con anterioridad el
ventilador de paso continuo de acuerdo con la presente invención
tiene un estabilizador que tiene una forma predeterminada y una caja
espiral que tiene una forma predeterminada.
Como consecuencia, se reduce la pérdida de flujo
de aire total en el ventilador de paso continuo mientras se produce
un flujo de aire estable que se puede producir de manera altamente
eficiente, proporcionando la ventaja de una acción de soplado
superior. Además, se puede reducir el ruido del ventilador de paso
continuo, permitiendo que el ventilador funcione
silenciosamente.
Como se ha mencionado previamente, de acuerdo con
la presente invención, el ventilador de paso continuo tiene un
abombamiento en el estabilizador.
El abombamiento impide la formación de un área de
separación en la proximidad del estabilizador, particularmente,
reduciendo la pérdida de flujo de salida que se produce desde el
vórtice. Por esta razón, se puede producir un flujo estable con alta
eficiencia, que ofrece la ventaja de una acción de soplado superior.
Además, el ruido en el ventilador de paso continuo se puede reducir,
permitiendo que el ventilador funcione silenciosamente.
Como se ha mencionado previamente, de acuerdo con
la presente invención, la superficie curvada del estabilizador se
forma a lo largo de un círculo imaginario concéntrico con el centro
de la caja espiral.
Como resultado, se reduce especialmente la
pérdida del vórtice forzado en la proximidad del estabilizador. Por
esta razón, se puede producir un flujo estable con alta eficiencia,
proporcionando la ventaja de una acción de soplado superior. Además,
el ruido en el ventilador de paso continuo se puede reducir,
permitiendo que el ventilador funcione silenciosamente.
Como se ha mencionado previamente, de acuerdo con
la presente invención, se establece el radio de la superficie
curvada interior "r0" utilizando un índice de velocidad n que
está incluido en un intervalo 0,85 \leq n \leq 1,0.
Como resultado, la pérdida de flujo de aire en la
proximidad de la superficie curvada interior de la caja espiral se
puede minimizar hasta el límite. Como consecuencia, se puede
producir con alta eficiencia el flujo de aire más estable. Por esta
razón, se puede producir con alta eficiencia un flujo más estable
proporcionando la ventaja de una acción de soplado superior. Además,
se puede reducir el ruido del ventilador de paso continuo,
permitiendo que el ventilador funcione silenciosamente.
Como se ha mencionado previamente, de acuerdo con
la presente invención el radio de la superficie curvada interior
"r0" se establece en un valor pequeño cuando las pérdidas de
presión del flujo de aire son mayores, mientras que el radio
"r0" se establece en un valor mayor cuando las pérdidas de
presión de flujo de aire son menores.
Como resultado, se reduce la pérdida de flujo de
aire producida por el vórtice - que gira inversamente en la
proximidad de la superficie curvada interior. Además, se puede
minimizar hasta el límite la pérdida de flujo de aire en la
proximidad de la superficie curvada interior de la caja espiral.
Como consecuencia, se puede producir el flujo de aire más estable de
manera altamente eficiente, proporcionando la ventaja de una acción
de soplado superior. Además, se puede reducir el ruido del
ventilador de paso continuo, permitiendo que el ventilador funcione
silenciosamente.
Como se ha mencionado previamente, de acuerdo con
la presente invención, se estable el radio "r0" en base a las
pérdidas de presión producidas por los elementos que se encuentran
dispuestos en el trayecto de admisión del impulsor de paso
continuo.
Como resultado, se puede minimizar hasta el
límite la pérdida de flujo de aire en la proximidad de la superficie
curvada interior diseñando la estructura del ventilador de paso
continuo en base a las pérdidas de presión producidas por el equipo
que se encuentra dispuesto en el trayecto de admisión del impulsor
de paso continuo. Como consecuencia, se puede producir con alta
eficiencia el flujo de aire más estable, proporcionando la ventaja
de una acción de soplado superior. Además, se puede reducir el ruido
del ventilador de paso continuo, permitiendo que ventilador funcione
silenciosamente.
Como se ha mencionado previamente, de acuerdo con
la presente invención, se establece el radio "r0" en base a la
relación entre el radio "r0" y un número adimensional tao que
se muestra abajo.
r \ \alpha \ 1 \ /
\zeta
Con la estructura que antecede, se puede
minimizar hasta el límite la pérdida de flujo de aire en la
proximidad de la superficie curvada interior, sin que esté influida
por el valor de las pérdidas de presión que se desarrollan fuera del
ventilador de paso continuo. Como consecuencia, se puede producir
con alta eficiencia el flujo de aire más estable, proporcionando la
ventaja de una acción de soplado superior. Además, se puede reducir
el ruido del ventilador de paso continuo permitiendo que el
ventilador funcione silenciosamente.
Claims (8)
1. Un ventilador de paso continuo, incluyendo un
impulsor de paso continuo (8) que produce un flujo de aire,
comprendiendo el citado ventilador de paso continuo:
un conducto de escape de aire (10) que guía el
flujo de aire producido por el citado impulsor de paso continuo
(8);
un estabilizador (13) provisto en un extremo del
citado conducto de escape de aire (10), de manera que se oriente
hacia el citado impulsor de paso continuo (8);
una caja espiral (9) que está provista en la
parte trasera del citado impulsor de paso continuo (8) y que está
conectada al citado conducto de escape de aire (10), y que tiene una
superficie curvada interior (19) que se forma a lo largo de un arco
de caja;
que se caracteriza porque el citado
estabilizador (13) tiene una superficie curvada (18) que se forma a
lo largo de un arco (15) que tiene el centro en la proximidad del
centro de rotación (14) del citado impulsor de paso continuo
(8);
la citada superficie curvada (18) se extiende
desde la proximidad de un punto de inicio (16) en el cual una
extensión imaginaria del citado conducto de escape de aire (10)
intersecta al citado arco (15) hasta un punto final (17) que se
encuentra situado separado del punto de inicio (16) en la misma
dirección que la dirección de rotación del citado impulsor de paso
continuo (8);
se establece una holgura entre la citada
superficie curvada (18) y el citado impulsor de paso continuo (8),
para que sea del 3%, o más, del radio del impulsor de paso continuo
(8);
se establecen el citado punto de inicio (16), el
citado punto final (17) y el citado centro de rotación del citado
impulsor de paso continuo (8) para que el bisector perpendicular
que es equidistante entre el punto de inicio (16) y el punto final
(17) pase a través del centro de rotación (14) del impulsor de paso
continuo (8);
el citado arco de caja es concéntrico con el
centro (21) del arco situado en un área triangular que está definida
por el punto de inicio (16), el punto final (17) y el centro de
rotación del impulsor de paso continuo (8);
el citado arco de caja tiene un radio que es
igual a la longitud de una línea imaginaria (22) que conecta el
extremo del lado de flujo de entrada (20) de la citada caja espiral
(9) con el centro del arco (21); y
se establece una holgura entre un punto
periférico exterior (23) de intersección en el cual la citada línea
imaginaria (22) intersecta a la periferia exterior del citado
impulsor de paso continuo (8) y el extremo del lado de flujo de
entrada (20) de la citada caja espiral (9), para que sea el 3%, o
más, del diámetro del impulsor de paso continuo (8).
2. El ventilador de paso continuo como se ha
definido en la reivindicación 1 en el que:
la citada superficie curvada (18) del citado
estabilizador (13) es concéntrica con el centro de rotación (14)
del citado impulsor de paso continuo (8); y
se establece el diámetro de la citada superficie
curvada (18) para que sea el 103%, o más, que el del citado impulsor
de paso continuo (8).
3. El ventilador de paso continuo como se ha
definido en la reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en el cual
se forma un abombamiento (36) en la proximidad del punto de inicio
(16) de la citada superficie curvada (18) del estabilizador
(13).
4. El ventilador de paso continuo como se ha
definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que
se forma la superficie curvada (18) del estabilizador (13) a lo
largo de un círculo imaginario (37) que está centrado en el centro
(21) de la citada caja espiral (9).
5. El ventilador de paso continuo como se ha
definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el
que:
tomando el radio de la superficie curvada
interior (19) de la caja espiral (9) como "r0", el caudal de un
flujo en remolino que circula a través del interior del impulsor de
paso continuo (8) como v\theta, un índice de velocidad como
"n", y una constante de circulación del flujo de aire como
\Gamma, se obtiene:
v\theta \ x \ ro^{n} \ =
\Gamma
el citado radio "r0" se proporciona al
establecer el índice de velocidad "n" en un valor comprendido
en un intervalo de 0,85 \leq n \leq 1,0 en la relación que se
ha mostrado más
arriba.
6. El ventilador de paso continuo como se ha
definido en la reivindicación 5, en el que se establece el radio
"r0" de la superficie interior de la citada caja espiral (9)
para que sea un valor menor cuando las pérdidas de presión del flujo
de aire que se producen fuera del ventilador de paso continuo son
mayores, mientras que se establece el radio "r0" en un valor
mayor cuando las pérdidas de presión son menores.
7. El ventilador de paso continuo como se ha
definido en la reivindicación 6, en el que se establece el radio
"r0" de la superficie interior de la citada caja espiral (9) en
un valor menor cuando las perdidas de presión producidas por los
elementos (3, 4, 6) dispuestos en un trayecto de admisión del
impulsor de paso continuo (8) es mayor, mientras que se establece el
radio "r0" en un valor mayor cuando las pérdidas de presión
son menores.
8. El ventilador de paso continuo como se ha
definido en la reivindicación 6, en el que se proporciona el citado
radio "r0" de la superficie interior de la citada caja espiral
(9) de manera que el radio "r0" y un número adimensional
\zeta -que representa el grado de pérdida de flujo de aire que se
produce en el ventilador de paso continuo- satisfaga la relación que
se muestra más abajo:
r \alpha \ 1 \ /
\zeta
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