ES2212251T3 - Ventilador de flujo axial. - Google Patents
Ventilador de flujo axial.Info
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Abstract
SE EXPONE UN VENTILADOR DE FLUJO AXIAL (1) QUE COMPRENDE UN CUBO CENTRAL (3) Y UNA SERIE DE PALETAS (4), TENIENDO CADA PALETA (4) UNA RAIZ (5) Y UN EXTREMO (6), Y ESTANDO TAMBIEN DELIMITADA POR UN BORDE CONVEXO (7), CUYA PROYECCION SOBRE EL PLANO DE ROTACION DEL VENTILADOR SE DEFINE POR UN SEGMENTO PARABOLICO, Y POR UN BORDE CONCAVO (8), CUYA PROYECCION SOBRE EL PLANO DE ROTACION DEL VENTILADOR SE DEFINE POR UN ARCO CIRCULAR. LAS PALETAS (4) CONSTAN DE SECCIONES CON PERFILES AERODINAMICOS (18) CON UN FRENTE (18A) QUE COMPRENDE AL MENOS UN SEGMENTO INICIAL EN LINEA RECTA (T) Y UN ANGULO DE PALETA ( BE ) QUE DISMINUYE GRADUAL Y CONSTANTEMENTE DESDE LA RAIZ (5) HACIA EL EXTREMO (6) DE LA PALETA (4) DE ACUERDO CON UNA LEY CUBICA DE VARIACION, EN FUNCION DEL RADIO DEL VENTILADOR.
Description
Ventilador de flujo axial.
La presente invención se refiere a un ventilador
de flujo axial equipado con palas inclinadas en el plano de rotación
del ventilador.
El ventilador desvelado mediante la presente
invención tiene distintas aplicaciones, por ejemplo, para mover aire
a través de un intercambiador de calor o radiador del sistema de
enfriamiento de un motor de un autovehículo o similar, o para mover
aire a través de un intercambiador de calor del sistema de
calefacción del habitáculo de un vehículo. Además, el ventilador
publicado mediante la presente invención se puede utilizar para
mover aire en instalaciones fijas de calefacción o acondicionamiento
de aire de edificios.
Los ventiladores de este tipo tiene que
satisfacer varios requisitos, entre los cuales: bajo nivel de ruido,
alta eficiencia, dimensiones compactas y buenos valores de carga
hidrostática (presión) y caudal.
La patente de invención EP - 0.553.598 B, a
nombre del mismo Solicitante de la presente invención, publica un
ventilador cuyas palas tienen una longitud de cuerda constante a lo
largo de toda su longitud. Asimismo, los bordes de entrada y salida
de las palas forman dos curvas que, si se proyectan sobre el plano
de rotación del ventilador, son dos arcos de circunferencia. Los
ventiladores hecho de acuerdo con esta patente logran buenos
resultados en términos de eficiencia y bajo nivel de ruido pero su
capacidad para obtener altos valores de presión o carga hidrostática
es limitada principalmente debido a sus pequeñas dimensiones
axiales.
A partir de las patentes US 4.569.632 y DE
3.724.319 se conoce un ventilador de flujo axial según el preámbulo
de la reivindicación 1.
La necesidad de lograr altos valores de carga
hidrostática se ha vuelto un requisito cada vez más importante a
causa de las unidades térmicas en los automóviles modernos que
incluyen dos o más intercambiadores dispuestos en serie - por
ejemplo, el condensador del sistema de acondicionamiento de aire, el
radiador del sistema de enfriamiento y el intercambiador de calor
para el suministro de aire de motores turbo - o a causa de
radiadores que se han convertido de mayor espesor para compensar la
disminución de las dimensiones frontales.
El objetivo de la presente invención es el de
resolver el problema de la carga hidrostática o presión de los
ventiladores mencionados arriba y, además, el de mejorarlos en
términos de eficiencia y bajo nivel de ruido.
El problema se ha resuelto mediante las
características descritas en la reivindicación independiente. Las
reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones ventajosas
y preferidas de la invención.
Ahora se describirá la invención con referencia a
los dibujos anexos que ilustran realizaciones preferidas de la
invención y en los cuales:
- la figura 1 es una vista frontal de un
ventilador hecho según la presente invención;
- la figura 2 muestra en una vista frontal las
características geométricas de una pala del ventilador publicado
mediante la presente invención;
- la figura 3 muestra secciones de la pala del
ventilador publicado mediante la presente invención tomadas a
intervalos regulares empezando desde el cubo hasta el extremo de la
pala;
- la figura 4 muestra en una vista en perspectiva
otras características geométricas de una pala del ventilador
publicado mediante la presente invención;
- la figura 5 muestra un detalle amplificado del
ventilador exhibido en la figura 1 y el correspondiente
conducto;
- la figura 6 es una vista frontal de otra
realización del ventilador publicado mediante la presente
invención;
- la figura 7 muestra un diagrama que representa,
en coordenadas cartesianas, el borde convexo de una pala del
ventilador publicado mediante la presente invención; y
- la figura 8 es un diagrama que muestra los
cambios en el ángulo de la pala en diferentes secciones de una pala
en función del radio del ventilador publicado mediante la presente
invención.
A continuación se aclaran los términos usados
para describir el ventilador:
- la cuerda (L) es la longitud del
segmento en línea recta subtendido por el arco que se extiende desde
el borde de entrada hasta el borde de salida sobre un perfil
aerodinámico de la sección de la pala obtenida por intersección de
la pala con un cilindro cuyo eje coincide con el eje de rotación del
ventilador y cuyo radio (r) coincide en un punto (Q);
- la línea central (MC) de la pala es la
línea que une los puntos medios de las cuerdas (L) a los distintos
rayos;
- el ángulo de flecha (\delta) medido en
un punto dado (Q) de una curva característica de la pala, por
ejemplo la curva que representa el borde de salida de la pala del
ventilador, es el ángulo formado por un rayo que sale del centro del
ventilador hacia el punto (Q) en cuestión y la tangente a la curva
en el mismo punto (Q);
- el ángulo de inclinación o desplazamiento
angular neto (\alpha) de una curva característica de la pala
es el ángulo entre el rayo que pasa a través de la curva
característica, por ejemplo, la curva que representa la línea
central de la pala, al cubo del ventilador, y el rayo que pasa a
través de la curva característica en el extremo de la pala;
- el ángulo de pala (\beta) es el ángulo
entre el plano de rotación del ventilador y la línea recta que une
el borde de entrada con el borde de salida del perfil aerodinámico
de la sección de pala;
- la relación de paso (P/D) es la
proporción entre el paso de la hélice, lo que equivale a decir, la
magnitud mediante la cual el punto (Q) considerado está desplazado
axialmente, o sea, P = 2 * \Pi * r * tang (\beta), donde r es la
longitud del rayo al punto (Q) y \beta es el ángulo de pala en el
punto Q, y el diámetro máximo del ventilador;
- la comba del perfil (f) es el segmento
recto más largo perpendicular a la cuerda (L), medido desde la
cuerda (L) hasta la línea de comba de la pala; la posición de la
comba del perfil (f) con respecto a la cuerda (L) se puede expresar
en porcentaje de la longitud de la misma cuerda;
- la inclinación (V) es el desplazamiento
axial de la pala desde el plano de rotación del ventilador, que
incluye no sólo el desplazamiento de todo el perfil con respecto al
plano de rotación sino, en su caso, también la componente axial
debido a la curvatura de la pala, siempre en la dirección axial.
Con referencia a los dibujos anexos, el
ventilador (1) gira alrededor de un eje (2) y comprende un cubo
central (3) al cual está fijada una pluralidad de palas (4) curvadas
en el plano de rotación (XY) del ventilador (1). Las palas (4)
tienen una raíz (5) y un extremo (6) y están delimitadas por un
borde convexo (7) y un borde cóncavo (8).
Puesto que se han obtenido resultados
satisfactorios en términos de eficiencia, bajo nivel de ruido y
carga hidrostática haciendo girar el ventilador realizado según la
presente invención tanto en una dirección como en la contraria, el
borde convexo (7) y el borde cóncavo (8) pueden ser tanto el borde
de entrada como el borde de salida de la pala.
En otras palabras, el ventilador (1) puede girar
de manera tal que el flujo de aire primero llega al borde convexo
(7) y luego al borde cóncavo (8) o, viceversa, primero al borde
cóncavo (8) y luego al borde convexo (7).
Obviamente, el perfil aerodinámico de la sección
de pala debe estar orientado según la modalidad de funcionamiento
del ventilador (1), lo que equivale a decir, según que el flujo de
aire primero llegue al borde convexo (7) o al borde cóncavo (8).
En el extremo (6) de las palas (4) se puede fijar
un anillo de refuerzo (9). El anillo (9) refuerza el conjunto de
palas (4) por ejemplo impidiendo que el ángulo (\beta) de la pala
(4) varíe en el área al final de la pala a causa de cargas
aerodinámicas.
Asimismo, el anillo (9), combinado con un
conducto (10), limita el remolino del aire alrededor del ventilador
y reduce los vórtices en el extremo (6) de las palas (4), esos
vórtices siendo creados, como se sabe, por la diferente presión
sobre las dos caras de la pala (4).
A tal efecto, el anillo (9) tiene una porción de
labio (11) más gruesa, que se introduce dentro de un asiento (12)
complementario hecho en el conducto (10). La distancia (a), muy
pequeña en la dirección axial, entre el labio (11) y el asiento (12)
junto con la forma de laberinto de la parte entre los dos elementos,
reduce el remolino del aire en el extremo de las palas del
ventilador.
Además, la configuración especial entre el anillo
exterior (9) y el conducto (10) permite que las dos partes entren en
contacto entre sí, reduciendo al mismo tiempo los movimientos
axiales del ventilador.
En su conjunto, el anillo (9) tiene la forma de
una boquilla, lo que equivale a decir, su sección de entrada es
mayor que su sección por donde pasa el aire en el extremo de las
palas (4). La mayor superficie de aspiración mantiene al flujo del
aire a una velocidad constante compensando la resistencia al
flujo.
Sin embargo, tal como se puede ver en la figura
6, el ventilador hecho según la presente invención no necesita ser
equipado con el anillo exterior de refuerzo y el correspondiente
conducto.
La pala (4), proyectada sobre el plano de
rotación (XY) del ventilador (1), tiene las características
geométricas que se indican a continuación.
El ángulo en el centro (B), considerando como
centro el centro geométrico del ventilador que coincide con el eje
de rotación (2) del ventilador, correspondiente al ancho de la pala
(4) en la raíz (5), es calculado usando una relación que tiene en
cuenta el espacio que debe haber entre dos palas (4) adyacentes. En
efecto, puesto que los ventiladores de este tipo están hechos
preferentemente de plástico usando el método de moldeo por
inyección, la palas en el molde no deben superponerse,
contrariamente el molde usado para realizar el ventilador debe ser
muy complejo lo cual aumenta indefectiblemente los costos de
producción.
Además, cabe recordar que, especialmente en el
caso de aplicaciones en autovehículos, los ventiladores no funcionan
continuamente porque mucho del tiempo que el motor está funcionando,
los intercambiadores de calor a los cuales están conectados los
ventiladores son enfriados por el flujo de aire generado por el
movimiento del mismo vehículo. Por lo tanto, el aire debe poder
fluir a través del mismo con facilidad incluso cuando el ventilador
no está girando. Esto se logra dejando un espacio relativamente
amplio entre las palas del ventilador. En otros términos, las palas
del ventilador no deben formar una pantalla que impida el efecto de
enfriamiento del flujo de aire generado por el movimiento del
vehículo. La relación usada para calcular el ángulo (B) en grados
es:
B = (360º/N. de palas) - K;
K_{min} = T (diámetro del cubo; altura del perfil de la pala en el
cubo).
El ángulo (K) es un factor que tiene en cuenta la
distancia mínima que debe haber entre dos palas adyacentes para
impedir su superposición durante el moldeo y es una función del
diámetro del cubo: cuanto más grande es el diámetro del cubo tanto
menor podrá ser el ángulo (K). El valor del ángulo (K) puede verse
influenciado también por la altura del perfil de la pala en
correspondencia del cubo.
La descripción que sigue, dada sólo a título
ejemplificador y sin restringir el alcance del concepto inventivo,
se refiere a una aplicación práctica del ventilador hecho según la
presente invención.
Tal como se puede observar a partir de los
dibujos anexos, el ventilador tiene siete palas, un cubo con un
diámetro de 140 mm y un diámetro externo, que corresponde al
diámetro exterior del anillo (9), de 385 mm.
En ángulo (B), correspondiente al ancho de una
pala en el cubo, calculado usando esos valores, es de 44º.
Ahora se describirá la geometría de una pala (4)
del ventilador (1): la pala (4) primero es definida como una
proyección sobre el plano de rotación (XY) del ventilador (1) y
luego la proyección de la pala (4) sobre el plano (XY) es
transferida en el espacio.
Con referencia al detalle mostrado en la figura
2, la construcción geométrica de la pala (4) prevé trazar la
bisectriz (13) del ángulo (B) que a su vez está delimitado por el
rayo (17) de la izquierda y el rayo (16) de la derecha. Luego se
traza un rayo (14), girado en la dirección antihoraria de un ángulo
A = 3/11 B en relación a la bisectriz (13), y un rayo (15), también
girado en la dirección antihoraria de un ángulo (A) pero en relación
al rayo (16). Los dos rayos (14 y 15) de esta manera están girados
de un ángulo A = 3/11 B, es decir, A = 12º. Las intersecciones de
los rayos (17 y 16) con el cubo (3) y las intersecciones de los
rayos (14 y 15) con el anillo exterior (9) del ventilador (o con un
círculo igual en diámetro al anillo exterior (9)), determinan cuatro
puntos (M, N, S, T) que se hallan sobre el plano (XY), que definen
la proyección de la pala (4) del ventilador (1). La proyección del
borde convexo (7) también está definida, en correspondencia del
cubo, por una primera tangente (21) inclinada de un ángulo C = 3/4
A, es decir
C = 9º, con respecto al rayo (17) que pasa a través del punto (M) en el cubo (3).
C = 9º, con respecto al rayo (17) que pasa a través del punto (M) en el cubo (3).
Tal como se puede ver en la figura 2, el ángulo
(C) es medido en una dirección horaria con respecto al rayo (17) y,
por lo tanto, la primera tangente (21) está adelante del rayo (17)
cuando el borde convexo (7) es el primero a encontrar el flujo de
aire, o detrás del rayo (17) cuando el borde convexo (7) es el
último a encontrar el flujo de aire, es decir, cuando el borde (8)
es el primero a encontrar el flujo de aire.
En el anillo exterior (9), el borde convexo (7)
también está definido por una segunda tangente (22) que está
inclinada de un ángulo (W) igual a 6 veces el ángulo (A), es decir
72º, con respecto al rayo (14) que pasa a través del punto (N) en el
anillo exterior (9). Tal como se puede ver en la figura 2, el ángulo
(W) es medido en una dirección antihoraria con respecto al rayo (14)
y, por lo tanto, la segunda tangente (22) está adelante cuando el
borde convexo (7) es el primero a encontrar el flujo de aire, o
detrás del rayo (14) cuando el borde convexo (7) es el último a
encontrar el flujo de aire, es decir, cuando el borde (8) es el
primero a encontrar el flujo de aire.
En la práctica, la proyección del borde convexo
(7) es tangente a la primera tangente (21) y a la segunda tangente
(22) y está caracterizado por una curva con una única porción
convexa, sin flexiones. La curva que define la proyección del borde
convexo (7) es una parábola del tipo:
y \ = \ a \ x^{2} \ + \ b \
x \ + \
c
En la realización ilustrada, la parábola está
definida por la siguiente ecuación:
y \ = \ 0,013 \ x \ ^{2} \ -
\ 2,7 \ x \ + \
95,7
Esta ecuación determina la curva ilustrada en el
diagrama cartesiano, mostrada en la figura 7, en función de las
correspondientes variables Ax\cong e Ay\cong del plano (XY).
Observando nuevamente la figura 2, los puntos
finales de la parábola están definidos por las tangentes (21 y 22)
en los puntos (M y N) y la zona de máxima convexidad es la más
cercana al cubo (3).
Experimentalmente se ha demostrado que el borde
convexo (7), con su proyección parabólica sobre el plano de rotación
(XY) del ventilador, proporciona excelentes características de
eficiencia y nivel de ruido.
Por lo que concierne a la proyección del borde
cóncavo (8) de la pala (4) sobre el plano (XY), se puede utilizar
cualquier curva de segundo grado dispuesta de manera tal de definir
una concavidad. Por ejemplo, la proyección del borde cóncavo (8)
puede ser definida por una parábola similar a la del borde convexo
(7) y dispuesta substancialmente de la misma manera.
En una realización preferida, la curva que define
la proyección del borde cóncavo (8) sobre el plano (XY) es un arco
de circunferencia cuyo radio (R_{cu}) es igual al radio (R) del
cubo y, en la aplicación práctica descrita aquí, el valor de este
radio es 70 mm.
Tal como se puede ver en la figura 2, la
proyección del borde cóncavo (8) está delimitada por los puntos (S y
T) y es un arco de circunferencia cuyo radio es igual al radio del
cubo. De esta manera, en términos geométricos está totalmente
definida la proyección del borde cóncavo (8).
La figura 3 muestra once perfiles (18) que
representan once secciones de la pala (4) hechos a intervalos
regulares desde la izquierda a la derecha, es decir, desde el cubo
(3) hasta el borde exterior (6) de la pala (4). Los perfiles (18)
tienen algunas características en común pero geométricamente son
todos diferentes para poder adaptarse a las condiciones
aerodinámicas que substancialmente son una función de la posición de
los perfiles en la dirección radial. Las características comunes a
todos los perfiles de las palas son sumamente adecuadas para lograr
una alta eficiencia y carga hidrostática y bajo nivel de ruido.
Los primeros perfiles en la izquierda están más
arqueados y tienen un ángulo de pala (B) más amplio porque, siendo
más cercanos al cubo, su velocidad lineal es menor que la de los
perfiles más externos.
Los perfiles (18) tienen una cara (18a) que
comprende un segmento inicial recto. Este segmento recto está
proyectado para permitir que el flujo de aire entre de manera suave,
impidiendo que la pala "sacuda" el aire lo cual podría
interrumpir el flujo de aire suave, provocando así un incremento del
ruido y una reducción de la eficiencia. En la figura 3, este
segmento recto está denotado mediante la letra "t" y su
longitud va del 14 al 17% de la longitud de la cuerda (L).
La parte remanente de la cara (18a)
substancialmente está hecha de arcos de circunferencia. Yendo de los
perfiles cercanos al cubo a aquellos en el extremo de la pala, los
arcos de circunferencia que constituyen la cara (18a) tienen un
radio cada vez más grande, lo que equivale a decir, disminuye la
comba del perfil (f) de la pala (4).
Con respecto a la cuerda (L), la comba del perfil
(f) está ubicada en un punto, denotado "1f" en la figura 3,
entre el 35 y el 47% de la longitud total de la cuerda (L). Esta
longitud debe ser medida desde el borde del perfil que primero
encuentra el flujo de aire.
El dorso (18b) de la pala está definido por una
curva tal que el espesor máximo (G_{max}) del perfil está ubicado
en una zona entre el 15 y el 25% de la longitud total de la cuerda
de la pala, preferentemente en el 20% de la longitud de la cuerda
(L). También en este caso, esta longitud debe ser medida a partir
del borde del perfil que primero encuentra el flujo de aire.
Moviéndose desde los perfiles más cercanos al
cubo donde el espesor máximo (G_{max}) tiene su valor más elevado,
el espesor del perfil (18) disminuye a ritmo constante hacia los
perfiles en el extremo de la pala donde es reducido de
aproximadamente un cuarto de su valor. El espesor máximo (G_{max})
disminuye según una variación substancialmente lineal en función del
radio del ventilador. Los perfiles (18) de las secciones de la pala
(4) en la porción más externa del ventilador (1) tienen el valor de
espesor más bajo (G_{max}) porque sus características
aerodinámicas deben hacer que sean adecuados a velocidades más
elevadas. De esta manera, el perfil es optimizado para la velocidad
lineal de la sección de pala, esta velocidad obviamente aumentando
con el aumento del radio del ventilador.
La longitud de la cuerda (L) de los perfiles (18)
también varía en función del radio.
La longitud de la cuerda (L) logra su valor más
elevado en el medio de la pala (4) y disminuye hacia el extremo (6)
de la pala de manera de reducir la carga aerodinámica sobre la
porción más externa de la pala del ventilador y también para
facilitar el paso del aire cuando el ventilador no está funcionando,
como se ha señalado con anterioridad.
El ángulo de pala (\beta) también varía en
función del radio del ventilador. En particular, el ángulo de pala
(\beta) disminuye según una ley casi lineal.
La ley de variación del ángulo de pala (\beta)
puede ser elegida de acuerdo con la carga aerodinámica requerida
sobre la porción más externa de la pala del ventilador.
En una realización preferida, la variación del
ángulo de pala (\beta) en función del radio (r) del ventilador
sigue una ley cúbica definida por la ecuación
(\beta) = -7 \ \text{*} \
10^{-6} \ \text{*} \ r^{3} \ + \ 0,0037 \ \text{*} \ r^{2} \ - \
0,7602 \ r \ + \
67,64
La ley de variación de (\beta) en función del
radio (r) del ventilador está representada en el diagrama mostrado
en la figura 8.
La figura 4 muestra como la proyección de la pala
(4) en el plano (XY) es transferida en el espacio. La pala (4) tiene
una inclinación con respecto al plano de rotación del ventilador
(1).
La figura 4 muestra los segmentos que unen los
puntos (M', N') y (S', T') de la pala (4).
Esos puntos (M', N', S', T') se obtienen
empezando de los puntos (M, N, S, T) que se hallan en el plano (XY)
y trazan segmentos perpendiculares (M, M'), (N, N'), (S, S'), (T,
T') que de esta manera determinan una inclinación (V) o, en otros
términos, un desplazamiento de la pala (4) en la dirección
axial.
Asimismo, en la realización preferida, cada pala
(4) tiene una forma definida por los arcos (19 y 20) de la figura 4.
Esos arcos (19 y 20) son arcos de circunferencia cuya curvatura es
calculada en función de la longitud de los segmentos rectos (M', N')
y (S', T'). Tal como se puede ver en la figura 4, los arcos (19 y
20) están desviados con respecto a los correspondientes segmentos
rectos (M', N') y (S', T') de longitudes h1 y h2 respectivamente.
Esas longitudes (h1 y h2) son medidas sobre la línea perpendicular
al plano de rotación (XY) del ventilador (1) y son calculadas como
un porcentaje de la longitud de los mismos segmentos (M', N') Y (S',
T').
Las líneas de trazos de la figura 4 son las
curvas - segmento parabólico y arco de circunferencia -
correspondientes al borde convexo (7) y al borde cóncavo (8).
La inclinación (V) de la pala (4), tanto por lo
que concierne a su componente de desplazamiento axial como por lo
que concierne a la curvatura hace que sea posible corregir las
flexiones de la pala debido a la carga aerodinámica y balancear los
momentos aerodinámicos en la pala de manera tal de obtener un
uniforme flujo de aire axial distribuido sobre toda la superficie
frontal del ventilador.
Todos los valores característicos de la pala del
ventilador, según la realización descrita, están resumidos en la
tabla de abajo, donde "r" es el radio genérico del ventilador y
las siguientes variables geométricas se refieren al correspondiente
valor de radio:
L indica la longitud de la cuerda;
f indica la comba del perfil;
t indica el segmento inicial recto de la sección
de la pala;
1f indica la posición de la comba del perfil con
respecto a la cuerda (L);
\beta indica el ángulo del perfil de la sección
de la pala en grados sexagesimales;
x e y indican las coordenadas cartesianas del
plano (XY) del borde parabólico de la pala
| r | 70 | 100,6 | 131,2 | 161,9 | 179 |
| L | 59,8 | 68,7 | 78,2 | 73 | 71,2 |
| f | 8,2 | 7,5 | 7,8 | 6,7 | 5 |
| t | 10 | 10,5 | 11 | 10,5 | 10 |
| 1f | 21 | 25,5 | 31,2 | 32,8 | 33 |
| B | 30,1 | 21,9 | 15,7 | 13,3 | 11,1 |
| x | 65,3 | 93,2 | 126,1 | 161,9 | 176,4 |
| y | -25,2 | -43,0 | -38,1 | -0,7 | 23,9 |
Experimentalmente se ha demostrado que los
ventiladores hechos según la presente invención tienen un nivel de
ruido del 25-30%, medido en dB(A), menor que
los ventiladores convencionales de este tipo, con una mejora
considerable del confort acústico, lo cual significa que el ruido
generado es mucho más "placentero" que aquel de los
ventiladores convencionales.
Asimismo, bajo las mismas condiciones de caudal
de aire, los ventiladores hechos según la presente invención
desarrollan valores de carga hidrostática de hasta el 50% mayores
que los ventiladores convencionales de este tipo.
En los ventiladores hechos de acuerdo a la
presente invención, pasando de una configuración de palas hacia
atrás a una de palas hacia adelante, no se tiene ningún cambio
apreciable del nivel de ruido. Asimismo, bajo ciertas condiciones de
funcionamiento, en particular en el intervalo de alta carga
hidrostática, la configuración de palas hacia adelante suministra un
20-25% más que en la configuración de palas hacia
atrás.
Claims (11)
1. Ventilador (1) de flujo axial que gira en un
plano (XY) y que comprende un cubo central (3), una pluralidad de
palas (4), cada una de ellas teniendo una raíz (5) y un extremo (6),
las palas (4) estando también delimitadas por un borde convexo (7) y
un borde cóncavo (8) y componiéndose de secciones con perfiles
aerodinámicos (18) con un ángulo de pala (\beta) que disminuye
paulatina y constantemente desde la raíz (5) hacia el extremo (6) de
la pala (4), el ángulo de pala (\beta) estando definido como el
ángulo corriente entre el plano de rotación (XY) y la línea recta
que une el borde de entrada al borde de salida del perfil
aerodinámico (18) de cada sección de pala, el ventilador estando
caracterizado por el hecho que la proyección del borde
convexo (7) sobre el plano (XY) está definida por una parábola del
tipo y = a x^{2} + b x + c.
2. Ventilador según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho que la proyección del borde
cóncavo (8) sobre el plano (XY) está definida por un segmento curvo
de segundo grado.
3. Ventilador según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho que la proyección del borde
cóncavo (8) sobre el plano (XY) está definida por un segmento
parabólico.
4. Ventilador según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho que la proyección del borde
cóncavo (8) sobre el plano (XY) está definida por un arco de
circunferencia.
5. Ventilador según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que
los perfiles aerodinámicos (18) tienen una cara (18a) que comprende
al menos un segmento inicial recto (t).
6. Ventilador según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho que los perfiles aerodinámicos
(18) tienen una cara (18a) que comprende a un segmento, posterior al
segmento inicial (t), que substancialmente está compuesto por arcos
de circunferencia.
7. Ventilador según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado por el hecho que los perfiles aerodinámicos
(18) tienen un longitud de cuerda (L) y un dorso (18b) definido por
una curva convexa que, junto con la cara (18a), determina un valor
máximo de espesor (G_{max}) del perfil en una zona entre el 15 y
el 25% de la longitud total de la cuerda (L) medida a partir del
borde que el aire encuentra primero.
8. Ventilador según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que
cada pala (4) proyectada sobre el plano (XY) está delimitada por
cuatro puntos (M, N, S, T) que se hallan sobre el plano (XY) y
definidos como función de un ángulo (B) con respecto al ancho de una
única pala (4) subentendida en el centro del ventilador; y estando
también caracterizado por el hecho que los cuatro puntos (M,
N, S, T) están determinados por las siguientes características
geométricas:
- los puntos (M y S) están ubicados en el cubo
(3) o en la raíz (5) de la pala (4) y están definidos por los rayos
(16 y 17) que salen del centro del ventilador y que forman el ángulo
(B);
- el punto (N) está ubicado en el extremo (6) de
la pala (4) y está desplazado en la dirección antihoraria de un
ángulo (A) = 3/11 (B) con respecto a la bisectriz (13) del ángulo
(B);
- el punto (T) está ubicado en el extremo (6) de
la pala (4) y está desplazado en la dirección antihoraria de un
ángulo (A) = 3/11 (B) con respecto al rayo que sale del centro del
ventilador y que pasa a través del punto (S).
9. Ventilador según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho que la proyección del borde
convexo (7) sobre el plano (XY) en el punto (M) tiene una primera
tangente (21) inclinada de un ángulo (C) igual a tres cuartos de (A)
con respecto a un rayo (17) que pasa a través del punto (M); y
caracterizado también por el hecho que la proyección del
borde convexo (7) sobre el plano (XY) en el punto (N) tiene una
segunda tangente (22) inclinada de un ángulo (W) igual a seis veces
(A) con respecto a un rayo (14) que pasa a través del punto (N); la
primera y la segunda tangente (21 y 22) estando adelante de los
correspondientes rayos (17 y 14) cuando la dirección de rotación del
ventilador (1) es tal que el borde convexo (7) es el primero a
encontrar el flujo de aire y la primera y segunda tangente (21 y 22)
están dispuestas de manera de definir una curva en el plano (XY) que
tiene una única porción convexa sin flexiones.
10. Ventilador según una de las precedentes
reivindicaciones de 4 a 9, caracterizado por el hecho que el
arco de circunferencia formado por la proyección del borde cóncavo
(8) sobre el plano (XY) tiene un radio (R_{cu}) igual al radio (R)
del cubo (3).
\newpage
11. Ventilador según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que
las palas (4) están formadas por secciones cuyos perfiles
aerodinámicos (18) tienen un ángulo de pala (\beta) que disminuye
paulatina y constantemente desde la raíz (5) hacia el extremo (6) de
la pala (4) según una ley cúbica de variación en función del
radio.
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