ES2253447T3 - Ventilador axial de alto rendimiento y adaptado a la entrada de aire. - Google Patents

Abstract

Un ventilador que comprende un cubo (6) rotatorio sobre un eje; una pluralidad de palas de forma de álabe(8), cada una de ellas extendiéndose radialmente hacia afuera desde una zona de raíz unida a dicho cubo hasta una zona de punta; una banda (9) generalmente circular que conecta las zonas de punta de la pala; y cada una de dichas palas, en la zona entre r/R=0, 70 y una punta de pala (r/R=1, 00), teniendo una forma en planta generalmente radial o siendo generalmente barrida hacia atrás desde la dirección de rotación; estando el ventilador caracterizado por el hecho de que cada una de dichas palas está orientada a una relación de declive que: A. generalmente aumenta desde una primera ubicación radial, en r/R=0, 85, hasta una segunda ubicación radial, estando dicha segunda ubicación radial entre r/R=0, 90 y r/R=0, 975 y B. generalmente disminuye desde dicha segunda ubicación radial hasta dicha punta de pala.

Description

Ventilador axial de alto rendimiento y adaptado a la entrada de aire.

La invención generalmente se refiere a ventiladores, particularmente a los usados para mover aire a través de radiadores e intercambiadores de calor, por ejemplo, en unidades de motor de vehículo-refrigeración.

Las unidades de refrigeración de automóvil típicas incluyen un ventilador, un motor eléctrico, y un aro de refuerzo, con un radiador/condensador (intercambiador de calor), que a menudo está colocado corriente arriba del ventilador. El ventilador comprende un cubo ubicado centralmente impulsado por un eje rotatorio, una pluralidad de palas, y un anillo o banda exterior radialmente. Cada pala está unida por su raíz al cubo y se extiende en una dirección sustancialmente radial a su punta, por donde está unido a la banda. Además, cada pala está "inclinada" en un ángulo al plano de rotación del ventilador para generar una corriente de aire axial a través de la unidad de refrigeración a medida que el ventilador gira. El aro de refuerzo tiene una cámara de admisión (plenum) que dirige la corriente de aire desde el o los intercambiadores de calor al ventilador y que envuelve al ventilador en la banda rotatoria con aberturas mínimas (coherentes con las tolerancias de fabricación) de forma que minimice el flujo de recirculación. También se conoce la posibilidad de colocar los intercambiadores de calor sobre el lado de corriente abajo (alta presión) del ventilador, o sobre los dos lados corriente arriba y corriente abajo del ventilador.

Como la mayoría de dispositivos movedores de aire, el ventilador de flujo axial usado en esta unidad está diseñado principalmente para satisfacer dos criterios. Primero, debe funcionar eficientemente, produciendo una gran corriente de aire contra la resistencia del intercambiador de calor y el compartimento del motor del vehículo mientras absorbe una cantidad mínima de energía mecánica/eléctrica. Segundo, debería funcionar produciendo al mismo tiempo el mínimo posible de ruido y vibraciones. También se han considerado otros criterios. Por ejemplo, el ventilador debe ser capaz estructuralmente de resistir las cargas aerodinámicas y centrífugas experimentadas durante el funcionamiento. Un tema adicional al que se ha enfrentado el diseñador es el del espacio disponible. La unidad de refrigeración debe funcionar en los límites del compartimento del motor del vehículo, típicamente con severas restricciones sobre las dimensiones del aro de refuerzo y del ventilador.

Para satisfacer estos criterios, el diseñador debe optimizar varios parámetros de diseño. Estos incluyen el diámetro del ventilador (típicamente restringido por el espacio disponible), la velocidad de rotación (también normalmente restringida), el diámetro del cubo, el número de palas, así como varios detalles de la forma de las palas. Las palas del ventilador se sabe que tienen secciones tipo álabe con declive, longitud de cuerda, combadura, y grosor elegidos para adecuarse a aplicaciones específicas, y ser tanto puramente radial en forma en planta, o barrido (inclinado) hacia atrás o hacia adelante. Además, las palas pueden estar simétricamente o no espaciadas alrededor del cubo.

La FR 2789449 de Valeo Thermique Moteur publica un ventilador de flujo axial que tiene un cubo y una pluralidad de palas. Cada pala se extiende desde el cubo a un anillo de soporte de pala y tiene una inclinación que disminuye sobre una primera parte interna de la extensión radial y aumenta sobre una segunda parte exterior de la extensión radial. Se describe una incorporación en la cual el borde de salida de la punta de la pala y el punto medio de la raíz de la pala están situados en una línea radial común. En una disposición alternativa, un punto medio sobre la cuerda de la punta de la pala está dispuesto angularmente por delante de un punto medio de la cuerda de la raíz.

La US 5730583 de Alizadeh publica un ventilador que tiene un cubo y una pluralidad de palas extendiéndose desde el cubo a un anillo de soporte de la pala. El borde de ataque y el borde de salida de cada pala en el extremo de la punta está circunferencialmente detrás, con respecto a la dirección de rotación, el borde de ataque y el borde de salida de la pala en el cubo, de forma que el ventilador está inclinado hacia atrás. Cada pala tiene una superficie que está curvada de forma que el ángulo dihedro formado entre un plano perpendicular al eje central del ventilador y una línea tangente a la línea media de la pala disminuye a lo largo de un espacio de la pala moviéndose desde el cubo a la punta sobre una porción de espacio igual a alrededor del 50% del espacio total, y aumenta sobre el espacio restante.

Controlando el declive de la pala como una función del radio, hemos descubierto un diseño de pala de ventilador para un ventilador de banda que está adaptado al entorno de flujo creado por un intercambiador de calor y aro de refuerzo, y que así proporciona mayor eficiencia y menos ruido. El declive de la pala afecta directamente a la capacidad de bombeo de un ventilador. Debe ser seleccionado basándose en la velocidad rotatoria del ventilador, el caudal de aire a través del ventilador, y el aumento de la presión deseado a generar por el ventilador. De particular preocupación es la variación radial precisa del declive, que depende de la inclinación de la pala y también de la distribución radial de la corriente de aire a través del ventilador.

Inclinar las palas de un ventilador (a menudo se hace para reducir el ruido) cambia su rendimiento aerodinámico y por eso el declive de la pala debe ser ajustado para compensar. Específicamente, una pala que está inclinada hacia atrás con relación a la dirección de rotación generalmente debería tener un ángulo de declive reducido para producir la misma elevación a una condición de funcionamiento dada, igual que una pala no inclinada que es, por todo lo demás, igual. A la inversa, una pala de ventilador inclinada hacia adelante generalmente debería tener un declive aumentado para proporcionar igual rendimiento.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un ventilador que comprende: un cubo rotatorio sobre un eje; una pluralidad de palas en forma de álabe, cada una de las cuales se extiende radialmente hacia afuera desde una zona de raíz unida a dicho cubo hasta una zona de la punta; una banda generalmente circular que conecta las zonas de la punta de pala; y cada una de dichas palas, en la zona entre r/R=0,70 y una punta de pala (r/R=1,00), teniendo generalmente o una forma en planta radial, o estando generalmente inclinado hacia atrás desde la dirección de rotación; el ventilador está caracterizado por el hecho de que cada una de dichas palas está orientada a un paso relativo que:

A.

generalmente aumenta desde una primera ubicación radial, en r/R=0,85, hasta una segunda ubicación radial, dicha segunda ubicación radial estando entre r/R=0,90 y r/R=0,975 y

B.

generalmente disminuye desde dicha segunda ubicación radial hasta dicha punta de pala.

La invención proporciona, en un segundo y alternativo aspecto de la misma, una unidad de corriente de aire que crea una corriente de aire axial a través de al menos un intercambiador de calor, estando dicha unidad caracterizada por comprender: (i) un ventilador tal como está definido más arriba, y (ii) un aro de refuerzo que tiene una pared periférica que se extiende desde dicho ventilador hasta dicho intercambiador de calor para guiar la corriente de aire a través de dicho intercambiador de calor.

En un tercer aspecto de la misma, la invención proporciona un método para montar una unidad de corriente de aire, que comprende los pasos de: proporcionar: (i) un ventilador tal como está descrito más arriba, y (ii) un aro de refuerzo que tiene una pared periférica que se extiende desde dicho ventilador hasta dicho intercambiador de calor para guiar la corriente de aire a través de dicho intercambiador de calor, dicho aro de refuerzo teniendo además una superficie de cámara de admisión en forma de embudo, para evitar la recirculación de aire desde el lado de escape de la alta presión del ventilador hasta la zona de baja presión inmediatamente corriente abajo del ventilador, con una abertura de periferia reducida que aloja estrechamente dicho ventilador en el borde exterior de dicha banda; y montados dicho ventilador y dicho aro de refuerzo para producir dicha unidad de corriente de aire.

La invención también se extiende, en un aspecto adicional de la misma, a un método para montar una unidad de refrigeración, comprendiendo los pasos de: (i) proporcionar una unidad de corriente de aire tal como se define más arriba, y un intercambiador de calor, y (ii) montando dicha unidad de corriente de aire a dicho intercambiador de calor.

Las incorporaciones de la invención que se describen más abajo tienen en cuenta los factores de inclinación y declive tal como se ha explicado más arriba. Además también tienen en cuenta la variación radial en la velocidad de la alimentación de aire.

En el caso de la unidad mostrada en la fig. 1, el aire entrante pasa a través del radiador y después es forzado por la cámara de admisión del aro de refuerzo para converger rápidamente desde el área de flujo transversal grande del radiador al área de flujo más pequeña de la abertura del ventilador en el aro de refuerzo. Esto resulta en un campo de flujo en el ventilador que es altamente no uniforme radialmente.

Los detalles de una serie de incorporaciones de la invención constan en los dibujos adjuntos y en la descripción de más abajo. Otras características, objetos y ventajas se harán patentes a partir de la descripción y dibujos.

En los dibujos:

La fig. 1 es una vista en perspectiva del despiece de un ventilador, motor eléctrico y aro de refuerzo. Un intercambiador de calor se muestra diagramaticalmente corriente arriba del ventilador.

La fig. 2 es una vista en perspectiva de un ventilador con las características descritas en la presente invención.

La fig. 3 muestra una vista en planta del ventilador desde el lado de escape (corriente abajo).

La fig. 4 ilustra el ángulo de inclinación de la pala, definido como el ángulo entre una línea radial que intersecciona la línea de cuerda media de la pala en un radio dado y una línea radial que intersecciona la línea de cuerda media de la pala en la raíz de la pala. El ángulo de inclinación de la pala también está ilustrado.

La fig. 5 muestra una geometría ventilador-banda típica en sección transversal.

La fig. 6 muestra una sección transversal detallada de una unidad de refrigeración para automoción que comprende un intercambiador de calor, un aro de refuerzo con cámara de admisión, un dispositivo de control de fugas, una salida abocinada, montaje de motor y estatores de soporte, un motor eléctrico y un ventilador de banda.

La fig. 7 es una elevación frontal de un ventilador con las características descritas en la presente invención, junto con un aro de refuerzo usado en una unidad de refrigeración para automoción típica.

La fig. 8 muestra distribuciones radiales de velocidad axial media circunferencialmente para ventiladores que funcionan en aros de refuerzo con varias relaciones de área.

\newpage

La fig. 9A muestra una sección transversal simplificada de la unidad de refrigeración, incluyendo intercambiador de calor, aro de refuerzo, motor y ventilador, incluido el cubo. Las líneas de corriente indican la corriente de aire a través de la unidad. La fig. 9B muestra los contornos del componente velocidad paralelo al eje de rotación, demostrando la concentración de flujo que se produce cerca de la punta de las palas del ventilador.

La fig. 10 muestra una sección transversal de pala típica con vectores de velocidad de alimentación.

La fig. 11 muestra distribuciones radiales de índice de declive para ventiladores que funcionan en aros de refuerzos con varias relaciones de área.

La fig. 12 es una vista en perspectiva del despiece de una unidad de corriente de aire con ventilador, motor eléctrico, aro de refuerzo e intercambiadores de calor tanto corriente arriba como corriente abajo del ventilador.

La fig. 13A muestra una sección transversal simplificada de una unidad de corriente de aire con un aro de refuerzo, motor, ventilador, cubo incluido, y un intercambiador de calor tanto del lado corriente arriba como del de corriente abajo del ventilador. Las líneas de corriente muestran la corriente de aire a través de la unidad. La fig. 13B muestra contornos del componente velocidad paralelo al eje de rotación, demostrando la concentración de caudal que se produce cerca de la punta de las palas del ventilador.

La fig. 14 es una vista en perspectiva de un ventilador con las características descritas en la presente invención. Símbolos de referencia parecidos en los diversos dibujos indican elementos parecidos.

La fig. 1 muestra los elementos generales de una unidad de refrigeración, incluyendo un ventilador, un motor, un aro de refuerzo, y un intercambiador de calor corriente arriba del ventilador. Similarmente, la fig. 12 muestra los elementos generales de una unidad de refrigeración en la cual el intercambiador de calor está corriente abajo del ventilador.

La fig. 2-3 muestra un ventilador 2 de la presente invención. Diseñado para inducir el caudal de aire a través de un intercambiador de calor de automoción, el ventilador tiene un cubo centralmente ubicado 6 y una pluralidad de palas 8 que se extienden radialmente hacia afuera a una banda exterior 9. El ventilador está hecho de plástico moldeado.

El cubo es generalmente cilíndrico y tiene una cara lisa en un extremo. Una abertura 20 en el centro de la cara permite la inserción de un eje impulsado por motor para rotación alrededor del eje central 90 del ventilador (mostrado en la fig. 4). El extremo opuesto del cubo es hueco para alojar un motor (no mostrado) e incluye varios nervios 30 para mayor potencia.

En la incorporación mostrada, las palas 8 están inclinadas hacia atrás, u opuestas a la dirección de rotación 12, en la zona de la punta. El declive de la pala y el barrido de la pala se definen como sigue. El ángulo de inclinación 40 es el ángulo entre una línea de referencia radial 41 que intersecciona en la línea de cuerda media de la pala 42 en la raíz de la pala y una segunda línea radial que pasa a través de la cuerda media de forma en planta en un radio dado 45 (fig. 4). Un ángulo de inclinación 40 positivo indica inclinación hacia la dirección de rotación. Un ángulo de inclinación 40 cero o un ángulo de inclinación 40 que sea constante con el radio indica una pala con forma de planta recta (pala radial). El ángulo de barrido de la pala 47 es el ángulo entre una línea radial que pasa a través de la línea de cuerda media en forma de planta en un radio dado y una línea tangente a la proyección axial de la cuerda media en el mismo radio dado (fig. 4). Así, según esta convención, barrido hacia atrás significa ángulo de inclinación que se reduce localmente. Comparado con un ventilador con palas radiales, un ventilador con palas que barren hacia atrás en la zona de la punta producirá generalmente menos ruido de aire y también ocupará menos espacio axial, ya que las palas tendrán un declive menor en la zona de la punta.

La banda exterior 9 (fig. 5) añade fuerza estructural al ventilador 2 soportando las palas 8 en sus puntas 46, y mejora la eficiencia aerodinámica reduciendo la cantidad de aire que recircula desde el lado de alta presión de las palas hasta el lado de baja presión alrededor de las puntas de las palas. Donde las puntas de la palas están unidas a la banda, la banda debe ser casi cilíndrica para permitir la fabricación por moldeo. En la parte delantera, o corriente arriba, de las palas, la banda consiste en una porción radial, o casi radial (borde) 50 y un radio de abertura abocinada 51, que hace de transición entre las porciones cilíndrica 52 y radial 50 de la banda.

Aerodinámicamente, la abertura abocinada 51 actúa como una boquilla para dirigir el caudal al interior del ventilador y está provista de un radio tan grande como sea posible para asegurar un caudal uniforme a través de la fila de palas del ventilador. Sin embargo, las restricciones de espacio generalmente limitan el radio a una longitud menor de 10-15 mm.

La fig. 6 muestra una sección transversal del ventilador 2, junto con varios componentes de una unidad de refrigeración 1 de automoción típica, incluido intercambiador de calor 5, un aro de refuerzo 4 con cámara de admisión 10, dispositivo de control de fugas 60, salida abocinada 61, montaje de motor 62 y estatores de soporte 63, y un motor eléctrico 3. La fig. 7 muestra una elevación frontal del mismo ventilador y aro de refuerzo con el diámetro del ventilador y las dimensiones de la cámara de admisión 10 del aro de refuerzo indicadas. La cámara de admisión del aro de refuerzo puede o no conformarse a las dimensiones del radiador del vehículo, y es generalmente, pero no necesariamente, de sección transversal rectangular. El objetivo principal de la cámara de admisión es actuar como un embudo, haciendo que el ventilador extraiga aire desde un área transversal grande de los intercambiadores de calor, maximizando por tanto el efecto refrigerante de la corriente de aire. El aro de refuerzo también evita la recirculación de aire desde el lado de escape de alta presión del ventilador hasta la zona de baja presión inmediatamente corriente arriba del ventilador.

Se ha descubierto que el área transversal relativa del aro de refuerzo y del ventilador es un factor significativo que afecta la alimentación del ventilador. Este factor, o parámetro, referido en adelante como la "relación de área", se calcula para un aro de refuerzo rectangular como sigue:

Relación \ de \ área = \frac{Área_{ARO \ REFUERZO}}{Área_{ventilador}} = \frac{L_{ARO \ REFUERZO} \ x \ H_{VENTILADOR}}{\frac{p}{4}\cdot D^{2}{}_{VENTILADOR}}

donde L_{ARO \ DE \ REFUERZO} es la longitud de la abertura del aro de refuerzo donde el aro de refuerzo está unido al radiador, H_{ARO \ DE \ REFUERZO} es la altura de la abertura del aro de refuerzo donde el aro de refuerzo está unido al radiador, y D_{VENTILADOR} es el diámetro del ventilador.

La fig. 8 muestra las distribuciones de velocidad axial de alimentación al ventilador (promediadas circunferencialmente), como una función de la ubicación radial de la pala para distintas relaciones de área. Hay que tener en cuenta que la relación de área mínima teórica para un ventilador que funciona en un aro de refuerzo cuadrado es de 4/\pi, o aproximadamente 1,27. Mientras que una relación de área modesta de 1,40 resulte en que casi no hay variación radial en velocidad de alimentación axial, superiores relaciones de área producen significativamente velocidades de alimentación axial superiores en una zona cerca de la punta de la pala.

La fig. 9A muestra una sección de caudal (1/2 plano) a través del eje de rotación 90 del ventilador de un radiador 5, aro de refuerzo 4, y ventilador 2. La relación de área de esta combinación aro de refuerzo-ventilador es 1,78.

Se muestran líneas de corriente para indicar la manera en que el caudal pasa a través del radiador 5 y ventilador 2. El aire es forzado a fluir en una dirección paralela al eje de rotación 90 del ventilador (dirección axial) por aletas de refrigeración del radiador 5, antes de converger rápidamente para pasar a través del ventilador 2. La fig. 9B muestra la misma sección de caudal con contornos de velocidad axial. Una región de velocidades de caudal altas es claramente visible cerca de la punta 46 del ventilador.

Esta característica del perfil de velocidad de alimentación tiene varias causas. Primero, el efecto reforzador de caudal de las aletas de refrigeración del intercambiador de calor evitan que la corriente de aire entrante en las esquinas exteriores del aro de refuerzo converja en la abertura del ventilador hasta después de que haya pasado a través del intercambiador de calor. En consecuencia, el caudal es forzado a converger rápidamente en el relativamente corto espacio axial disponible entre el intercambiador de calor y el ventilador. Este característica del caudal es exagerada por la resistencia aerodinámica (caída de presión) del radiador, que aminora el caudal de alta velocidad directamente delante del ventilador y crea un relativo aumento de la cantidad de aire fluyente a través del radiador en las esquinas exteriores. El caudal convergiendo desde estas esquinas exteriores debe después girar abruptamente en la banda del ventilador antes de pasar a través del ventilador. Como se ha mencionado anteriormente, el radio de la salida abocinada sobre la banda del ventilador está generalmente limitado a dimensiones menores de 10-15 mm, así que un chorro concentrado de aire de movimiento rápido se desarrolla en el borde del aro de refuerzo/abertura de ventilador. Un factor adicional importante que contribuye a velocidades superiores en la zona de punta de ventilador es la variación en la pérdida de carga a través del intercambiador de calor con ubicación radial. El aire moviéndose más lento en las esquinas exteriores pierde menos carga a medida que pasa a través del radiador. La mayor energía residual dejada en el flujo en los radios exteriores resulta en velocidades superiores cerca de la punta del ventilador.

También aparente en las fig. 8 y fig. 9B es una disminución repentina en la velocidad axial en la porción extrema más exterior radialmente de la pala del ventilador. Esto se debe a la fricción sobre las paredes y a la rápida recuperación de presión corriente abajo del caudal del "chorro" en la salida abocinada 51 de la banda. Este efecto vena contracta hace que el grueso del caudal cerca de la punta 46 de la pala se mueva radialmente hacia adentro a medida que pasa a través del ventilador, creando una zona de aire que se mueve más lentamente en la punta 46 más extrema de la
pala.

Debería tenerse en cuenta que estas características de caudal también están presentes en el caso en que un intercambiador de calor está colocado tanto en el lado de corriente arriba como en el de corriente abajo del ventilador (fig. 12). Si un intercambiador de calor está colocado solo en el lado de corriente abajo del ventilador, un chorro concentrado de caudal acelerado seguirá produciéndose en la banda. Sin embargo, la fuerza del chorro será reducida.

Mientras que reducir estas variaciones radiales en la velocidad de alimentación es posible con un ventilador bien diseñado, eliminarlas completamente es difícil, particularmente para unidades de corriente de aire con relaciones de área grandes. También puede ser contraproducente, ya que alterar el campo de velocidad en el ventilador para mejorar la eficiencia del ventilador puede afectar al caudal en el intercambiador de calor de forma que aumente la resistencia del intercambiador de calor, produciendo así ganancia neta cero en la eficiencia general del sistema. En consecuencia, el diseñador del ventilador debería esperar un entorno de caudal no uniforme al desarrollar un diseño de pala (particularmente la distribución de declive de pala) para un rendimiento silencioso y eficiente en el funcionamiento con un aro de refuerzo y uno o más intercambiadores de calor.

La fig. 10 muestra el vector de velocidad de alimentación, V_{TOT}, relativo a la pala del ventilador rotatoria, en una sección de pala de radio constante, una pequeña distancia corriente arriba del ventilador. El vector de alimentación comprende un componente rotatorio, V_{ROT}, debido a la rotación del ventilador (reducido corriente arriba debido al caudal creado por el ventilador) y un componente axial, V_{X}, debido al caudal general de aire a través del ventilador. Se puede fácilmente inferir de la fig. 10 que en las zonas de velocidad axial superior, V_{X}, el ángulo de declive, \beta, debería ser aumentado para mantener el ángulo deseado de ataque, \alpha. A la inversa, zonas con velocidad axial reducida requieren declive de pala reducido.

La fig. 11 muestra distribuciones de relación de declive no dimensional de pala correspondiente a las distribuciones de velocidad de alimentación mostradas en la fig. 8. La relación de declive se define como la relación del declive de pala con el diámetro del ventilador, donde el declive es la distancia axial teóricamente desplazada por la sección de la pala a través de una revolución de eje, si estuviera rotando en un medio sólido, por tornillo mecánico. Puede calcularse a través del ángulo de declive de la pala, \beta (esto es, el ángulo entre la sección de pala y el plano de rotación) como \pix\tau/Rxtan\beta, pero es un parámetro más ilustrativo que el ángulo de declive. Por ejemplo, ignorando los efectos de oblicuidad y espiral (chorro abajo), un ventilador funcionando en una alimentación perfectamente uniforme tendrá una relación de declive constante a través de la envergadura de la pala. El ángulo de declive, sin embargo, disminuirá con el radio. Así, la relación de declive es un indicador más directo de los efectos de oblicuidad, remolino y velocidades de alimentación no uniformes sobre el diseño de la pala.

Todos los diseños de pala en la fig. 11 son oblicuos hacia atrás, con distribuciones de oblicuidad similares o idénticas al ventilador mostrado en la fig. 1-3. En algunos casos, el número de palas, longitud de cuerda de pala, grosor e inclinación difieren. Para la relación de área relativamente baja de 1,4, la alimentación es más o menos uniforme (fig. 8) y así los efectos de la oblicuidad dominan la selección de distribución de declive. Como se esperaba de patentes anteriores, incluida la Pat. norteamericana N° 4.569.632, la relación de declive para el ventilador oblicuamente hacia atrás disminuye continuamente con el radio, particularmente en la porción externa radialmente de la pala. Sin embargo, para relaciones de área mayores, la influencia de la distribución de velocidad de alimentación se vuelve significativa. Las distribuciones de declive de pala óptimas resultantes muestran un aumento en la relación de declive en la región radial donde las velocidades de alimentación axiales están aumentando, seguidas por un descenso en la relación de declive en la porción más externa de la pala. Esto se desvía de las distribuciones de declive para ventiladores radiales y oblicuos hacia atrás descritos en la literatura anterior.

Un ventilador según la presente invención presenta una distribución de declive radial que proporciona eficiencia mejorada y ruido reducido cuando el ventilador funciona en un aro de refuerzo en el campo de caudal no uniforme creado por uno o más intercambiadores de calor. Las palas del ventilador son radiales en forma de planta o barrido hacia atrás en la zona entre la ubicación radial r/R=0,70 y la punta (r/R=1,00). Las palas han aumentado la relación de declive desde la ubicación radial r/R=0,85 hasta una ubicación radial entre r/R=0,90 y r/R=0,975. Desde esta ubicación de relación de declive máxima local, la relación de declive disminuye hasta la punta de la pala (r/R=1,00).

En una incorporación más preferida (fig. 14), la relación de declive máxima local en la zona entre r/R=0,90 y r/R=0,975 es superior al valor de relación de declive mínima en la zona entre r/R=0,75 y r/R=0,85 por una cantidad igual o superior al 5% de dicha relación de declive mínima.

En una incorporación aún más preferida (fig. 14), las palas del ventilador han aumentado la relación de declive desde la ubicación radial r/R=0,825 hasta una ubicación radial entre r/R=0,90 y r/R=0,95. Desde esta ubicación de relación de declive máxima local, la relación de declive disminuye hasta la punta de la pala (r/R=1,00). Además, la relación de declive máxima local en la zona entre r/R=0,90 y r/R=0,95 es superior al valor de la relación de declive mínima en la zona entre r/R=0,775 y r/R=0,825 por una cantidad igual o superior al 20% de dicha relación de declive mínima.

En la incorporación más preferida (fig. 14), las palas del ventilador han aumentado la relación de declive desde la ubicación radial r/R=0,775 hasta una ubicación radial r/R=0,925. Desde la ubicación r/R=0,925, la relación de declive disminuye hasta la punta de la pala (r/R=1,00). Además la relación de declive en r/R=0,925 es superior a la relación de declive en r/R=0,775 por una cantidad igual o superior al 20% de dicha relación de declive mínima.

Mantener una distribución de declive de pala con las características preferidas mencionadas más arriba proporciona una eficiencia superior y menos ruido para ventiladores que funcionan en aros de refuerzo cerca de intercambiadores de calor como condensadores y radiadores de automoción.

Se han descrito una serie de incorporaciones de la invención. Sin embargo, se entenderá que son factibles varias modificaciones. Así, la naturaleza precisa de la no uniformidad depende de varios factores, incluyendo la geometría del radiador y del aro de refuerzo, y puede también estar influida por objetos corriente arriba del ventilador, como un bloqueo o intercambiadores de calor adicionales. La distribución radial óptima del declive de la pala para un funcionamiento silencioso y eficiente también dependerá de estos factores y, en general, diferirá entre unidades de refrigeración de diseño distinto.

Claims (15)

1. Un ventilador que comprende un cubo (6) rotatorio sobre un eje; una pluralidad de palas de forma de álabe(8), cada una de ellas extendiéndose radialmente hacia afuera desde una zona de raíz unida a dicho cubo hasta una zona de punta; una banda (9) generalmente circular que conecta las zonas de punta de la pala; y cada una de dichas palas, en la zona entre r/R=0,70 y una punta de pala (r/R=1,00), teniendo una forma en planta generalmente radial o siendo generalmente barrida hacia atrás desde la dirección de rotación; estando el ventilador caracterizado por el hecho de que cada una de dichas palas está orientada a una relación de declive que:

A.

generalmente aumenta desde una primera ubicación radial, en r/R=0,85, hasta una segunda ubicación radial, estando dicha segunda ubicación radial entre r/R=0,90 y r/R=0,975 y

B.

generalmente disminuye desde dicha segunda ubicación radial hasta dicha punta de pala.

2. Un ventilador según la Reivindicación 1, además caracterizado por el hecho de que representando X el valor de relación de declive mayor en la zona entre r/R=0,90 y r/R=0,975, inclusive, e Y representa el valor de relación de declive menor en la zona entre r/R=0,75 y r/R=0,85, inclusive, y X\geq1,05Y.

3. Un ventilador según la reivindicación 1, caracterizado además por el hecho de que:

(i)

la relación de declive generalmente aumenta desde r/R=0,825 hasta r/R=0,85,

(ii)

la segunda ubicación radial está entre r/R=0,9 y r/R=0,95, y

(iii)

Q representa el valor de relación de declive mayor en la zona entre r/R=0,90 y r/R=0,95, inclusive, y Z representa el valor de relación de declive menor en la zona entre r/R=0,775 y r/R=0,825, inclusive, y Q\geq1,2Z.

4. Un ventilador según la Reivindicación 3, caracterizado además por el hecho de que la relación de declive generalmente aumenta desde r/R=0,775 hasta r/R=0,85, y la segunda ubicación radial es de al menos r/R=0,925.

5. Un ventilador según la Reivindicación 1, caracterizado además por el hecho de que dicho ventilador está formado como una estructura integral.

6. Un ventilador según la Reivindicación 1, además caracterizado por el hecho de que dicha estructura integral está formada de un material plástico moldeado.

7. Una unidad de corriente de aire que crea una corriente de aire axial a través de al menos un intercambiador de calor, estando dicha unidad caracterizada por comprender:

(i)

un ventilador (2) según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6; y

(ii)

un aro de refuerzo (4) que tiene una pared periférica que se extiende desde dicho ventilador hasta dicho intercambiador de calor (5) para guiar la corriente de aire a través de dicho intercambiador de calor.

8. Una unidad de corriente de aire según la Reivindicación 7, caracterizada además por el hecho de que dicha unidad está adaptada para la conexión de un intercambiador de calor colocado corriente arriba de dicho ventilador, y dicha pared periférica se extiende corriente arriba de dicho ventilador para proporcionar una entrada de admisión para el aire fluyente desde dicho intercambiador de calor, siendo dicha abertura una abertura de descarga.

9. Una unidad de corriente de aire según la Reivindicación 8, además caracterizada por el hecho de que la unidad crea una corriente de aire axial a través de al menos un intercambiador de calor (5) adicional ubicado corriente abajo de dicha unidad, y en que el aro de refuerzo (4) tiene una pared periférica que se extiende corriente abajo de dicho ventilador para proporcionar una descarga para el aire fluyente a través de dicho intercambiador de calor
adicional.

10. Una unidad de corriente de aire según la Reivindicación 7, caracterizada además por el hecho de que dicha unidad está adaptada para la conexión de un intercambiador de calor colocado corriente abajo de dicho ventilador, y dicha pared periférica se extiende corriente abajo de dicho ventilador para proporcionar una descarga para el aire fluyente a través de dicho intercambiador de calor.

11. Una unidad de corriente de aire según cualquiera de las Reivindicaciones 7 a 10, caracterizada además por el hecho de que dicho aro de refuerzo comprende una superficie de cámara de admisión (10) para evitar la recirculación de aire desde el lado de escape de alta presión del ventilador hasta la zona de baja presión inmediatamente corriente arriba del ventilador, con una abertura de periferia reducida que aloja estrechamente dicho ventilador en el borde exterior de dicha banda (9).

12. Una unidad de corriente de aire según la Reivindicación 7, caracterizada además por el hecho de que dicha unidad está adaptada para ser usada con un intercambiador de calor de refrigeración de motor de automoción.

13. Una unidad de corriente de aire según la Reivindicación 11, que además comprende dicho intercambiador de calor.

14. Un método de ensamblar una unidad de corriente de aire, comprendiendo los pasos de: proporcionar: (i) un ventilador según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6, y (ii) un aro de refuerzo que tiene una pared periférica que se extiende desde dicho ventilador hasta dicho intercambiador de calor para guiar el caudal de aire a través de dicho intercambiador de calor, dicho aro de refuerzo teniendo además una superficie de cámara de admisión en forma de embudo para evitar la recirculación de aire desde el lado de escape de alta presión del ventilador hasta la zona de baja presión inmediatamente corriente arriba del ventilador, con una abertura de periferia reducida que aloja estrechamente dicho ventilador en el borde más exterior de dicha banda; y ensamblando dicho ventilador y dicho aro de refuerzo para producir dicha unidad de corriente de aire.

15. Un método de ensamblar una unidad de refrigeración, comprendiendo los pasos de: (i) proporcionar una unidad de corriente de aire según la Reivindicación 7, y un intercambiador de calor, y (ii) ensamblar dicha unidad de corriente de aire a dicho intercambiador de calor.