ES2266222T3

ES2266222T3 - Ventilador centrifugo.

Info

Publication number: ES2266222T3
Application number: ES01955527T
Authority: ES
Inventors: Umberto Canali; Dario Brivio
Original assignee: Nicotra SpA
Current assignee: Regal Beloit Italy SpA
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: US6866480B2; EP1305526A1; AU2001277685A1; RU2282755C2; CN1444704A; PT1305526E; DE60120708T2; WO2002012729A1; CN1201089C; ITMI20000466V0; EP1305526B1; CA2415264A1; ITMI20000466U1; ATE330132T1; US20030147745A1; DK1305526T3; JP2004506141A; IT250411Y1; DE60120708D1

Abstract

Ventilador centrífugo de simple o doble toma de aire, que comprende: - un impulsor (10) de tipo cerrado que incluye unas aletas (11) fijadas a un disco giratorio (12) y un elemento de cobertura (13), en el que: - las aletas (11) son planas y están dirigidas hacia atrás respecto a una dirección de rotación del impulsor (10); - el elemento de cubrimiento (13) comprende, a lo largo de una dirección del flujo de aire, una parte (13A) de superficie troncocónica, una primera parte (13B) de superficie curvada y una segunda parte (13C) de superficie curvada, siendo el radio de curvatura de la primera parte de superficie curvada (13B) menor que el radio de curvatura de la segunda parte de superficie curvada (13C), - una entrada de aire (14) situada más arriba del impulsor (10); - una salida de aire situada más abajo del impulsor (10), y - un deflector (15) en la salida de aire, caracterizado porque el deflector (15) está formado por un elemento laminar dispuesto paralelo a un plano de la salida de aire y tiene en una parte superior del mismo dos partes (16) de superficie divergente hacia arriba, estando dichas partes de superficie (16) curvadas en la dirección del flujo de aire y proporcionando a la parte superior del deflector una forma sensiblemente de V.

Description

Ventilador centrífugo.

Esta invención se refiere de manera general al campo de los aparatos de ventilación y, más particularmente, a un ventilador centrífugo perfeccionado.

Campo técnico

Como es sabido, los ventiladores centrífugos comprenden los siguientes elementos esenciales: una envolvente con un conducto en forma de espiral, la llamada voluta, que está dotado de una salida en su extremo, una entrada u ojo en el centro de la voluta, un impulsor dispuesto más abajo del ojo de la voluta y conectado a un cubo que va fijado a un eje de accionamiento, un deflector o un difusor dispuesto más abajo del impulsor del ventilador.

Estado de la técnica anterior

En los ventiladores centrífugos, el aire u otro gas del proceso es aspirado por el impulsor a través de la entrada, paralelo al eje de rotación y es entregado por el impulsor del ventilador en una dirección perpendicular al eje. La corriente de aire entregada por el impulsor es orientada por el deflector o bien tratada por el difusor antes de entrar en la voluta y recoge y dirige la corriente de aire hacia la salida. Los ventiladores centrífugos pueden ser del tipo de toma simple o doble, esto es, pueden aspirar el aire de sólo un lado del impulsor o bien de los dos lados opuestos del mismo.

El impulsor de un ventilador está formado por una rueda giratoria con aletas consistente en un disco al cual van fijadas las aletas por sus bases. En el caso de un ventilador de toma simple, las aletas están dispuestas sólo en una cara del disco, mientras que en el caso de un ventilador de toma doble las aletas están dispuestas en ambas caras del disco.

Las aletas pueden colocarse en dirección radial o bien pueden inclinarse hacia delante o hacia atrás con relación a la dirección de giro del impulsor del ventilador. Las aletas tienen a menudo un perfil configurado, pero en el anterior estado de la técnica se conocen también aletas planas, esto es, no configuradas.

El impulsor de los ventiladores centrífugos puede ser de tipo cerrado o abierto, según que esté provisto o no un elemento de cubrimiento, llamado cubierta del impulsor, consistente en un soporte circular fijado en el extremo de las aletas. Los impulsores de los ventiladores provistos de aletas inclinadas son generalmente de tipo cerrado, para aumentar la resistencia de las aletas a la flexión.

En el diseño de los ventiladores centrífugos se han hecho varios intentos con objeto de mejorar sus características de funcionamiento y rendimiento. Esos intentos consisten, por ejemplo, en disponer la entrada y la salida respectivamente con conductos convergentes y divergentes bien unidos y, más abajo del impulsor del ventilador, un difusor formado por aletas fijas debidamente conformadas y orientadas para guiar la corriente de aire que sale del impulsor del ventilador de modo que se reduzcan las pérdidas de flujo. Para fines similares, los impulsores de los ventiladores se disponen con un gran número de aletas y éstas algunas veces tienen una parte curvada de guía en su borde delantero.

También se conoce conformar el elemento de cubrimiento del impulsor del ventilador con un perfil curvado elíptico con el fin de reducir la separación de los flujos de aire y así mejorar el rendimiento. Ejemplos de impulsores de ventiladores con elementos de cubrimiento que presentan una forma con la citada se describen, por ejemplo, en EP-A-0.955.468, EP-A-692.637 y FR-A-1.141.406.

Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es además mejorar las características de los ventiladores centrífugos, y en particular reducir el nivel de ruido asociado al funcionamiento de los ventiladores y generado por efectos de interferencias aerodinámicas tales como las producidas por la corriente de aire pulsatoria en la periferia del impulsor.

Más particularmente, ese objeto se alcanza con un ventilador centrífugo de toma simple o doble, que comprende:

-: un impulsor de ventilador de tipo cerrado que incluye unas aletas acopladas a un disco giratorio y un elemento de recubrimiento en el que:

-: las aletas son planas y están orientadas hacia atrás con relación a una dirección de rotación de dicho impulsor;

-: el elemento de recubrimiento incluye, a lo largo de la dirección del flujo de aire, una parte de superficie troncocónica, una primera parte de superficie curvada y una segunda parte de superficie curvada, siendo el radio de curvatura de la primera parte de superficie curvada menor que el radio de curvatura de la segunda parte de superficie curvada;

-: una entrada de aire situada más arriba del impulsor del ventilador;

-: una salida de aire situada más abajo del impulsor del ventilador, y

-: un deflector en la salida de aire,

caracterizado porque el deflector está formado por un elemento laminar dispuesto paralelo a un plano de la salida de aire y tiene en una parte superior del mismo dos partes de superficie divergentes hacia arriba, estando dichas partes de superficie curvadas en la dirección del flujo de aire y proporcionando a la parte superior del deflector una forma prácticamente en V.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describirá a continuación con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 es una vista frontal en alzado del impulsor del ventilador centrífugo de la invención.

Las figuras 2 y 3 son respectivamente una vista frontal en alzado y una vista lateral en alzado de una aleta del impulsor de la figura 1.

La figura 4 es una vista parcial lateral del elemento de cubrimiento del impulsor de la figura 1.

Las figuras 5 y 6 son respectivamente una vista frontal en alzado y una vista lateral en alzado de la entrada situada más arriba del impulsor de la figura 1.

Las figuras 7 y 8 son una vista frontal en alzado y una vista lateral en alzado del deflector dispuesto más abajo del impulsor de la figura 1, y

La figura 9 es un diagrama ilustrativo de las curvas de funcionamiento del ventilador de la invención.

Modo óptimo de puesta en práctica de la invención

Con referencia a la figura 1 de los dibujos, se representa el impulsor según la presente invención, designado en general con 10. El impulsor se destina a usarse en combinación con un ventilador centrífugo de toma simple o doble y está formado por una rueda giratoria con aletas de tipo distribuido.

En el caso de un ventilador centrífugo de toma simple, el impulsor 10 aspira aire u otro fluido gaseoso de proceso de un solo lado y comprende por lo tanto una única fila de aletas fijadas por un lado a un disco 12 y por otro lado a un anillo 13 que sirve de elemento de cobertura.

Por el contrario, en el caso de un ventilador centrífugo de toma doble, el impulsor 10 aspira aire de los lados opuestos y comprende por lo tanto un par de filas de aletas 11, una en cada lado del impulsor. Las aletas de cada fila están fijadas por un lado al disco 12 y por el otro lado a un anillo de cubrimiento 13.

En los dos casos anteriores el disco 12 del impulsor está provisto de un cubo bordeado para su acoplamiento a un eje de propulsión.

El anillo de cubrimiento 13 del impulsor se hace de acero laminar y, como representa la figura 4, comprende, a lo largo de la dirección del flujo de aire representada en el dibujo con la flecha F, una parte 13A de superficie troncocónica, una primera parte 13B de superficie curvada y una segunda parte 13C de superficie curvada. Según la invención, el radio de curvatura de la primera parte 13B de superficie curvada es menor que el radio de curvatura de la segunda parte 13C de superficie curvada.

Las aletas del impulsor están hechas de acero laminar y van soldadas por su base y extremo al disco 12 y al anillo 13 de cubrimiento, respectivamente. Su número puede oscilar entre nueve y trece y preferentemente es igual a once.

Como se ve en las figuras 1 a 3, las aletas del impulsor son planas, esto es, su perfil no está configurado, y están orientadas hacia atrás respecto a la dirección de giro, formando por ello un ángulo a con la dirección radial, que oscila entre 40 y 45 grados y preferentemente es igual a 42,68 grados.

Como se ha indicado antes, el impulsor 10 se destina a su empleo con un ventilador centrífugo. Tales ventiladores comprenden, de manera conocida en sí, una voluta para recoger la corriente de aire entregada por el impulsor y dirigirla hacia la salida. El ventilador centrífugo está provisto además de una entrada, como indican las figuras 5 y 6 de los dibujos. La entrada está formada por un borde anular 14 hecho de acero laminar o mecanizado y dispuesto en el centro de la voluta. El borde 14 comprende, en la dirección del flujo de aire representada en el dibujo con la flecha F, una parte 14A de superficie convergente, una parte 14B de superficie cilíndrica y una parte 14C de superficie divergente que están bien unidas entre sí.

El ventilador comprende además un deflector 15, representado en las figuras 7 y 8 de los dibujos. El deflector se hace de acero laminar y está dispuesto paralelo al plano de la salida, que es en este caso es de forma cuadrada. El deflector está definido en su parte superior por dos partes 16 de superficie curvadas a lo largo de la dirección del flujo de aire y presentan una orientación de 70 grados respecto al plano longitudinal central del ventilador, generando con ello un deflector en forma de V que mejora la interferencia aerodinámica con la corriente de aire pulsatoria en la periferia del impulsor. Preferentemente, la altura del deflector, en los puntos más altos de los lados, es igual al 38% de la longitud del lado de la salida de forma cuadrada. El deflector está provisto además de un nervio de refuerzo 17 dispuesto sensiblemente paralelo a su base.

Los ensayos realizados con un ventilador que presenta las características citadas han mostrado un aumento del rendimiento del ventilador y una reducción del nivel de ruido. Los resultados de estos ensayos se representan en la figura 9. Los ensayos se refieren a dos ventiladores, el primero según las indicaciones de la presente invención y el segundo de un tipo conocido en el anterior estado de la técnica. El impulsor de los ventiladores tenía un diámetro nominal de 900 mm, una velocidad nominal de 500 rpm, y el aire tenía una densidad nominal de 1,20 kg/m^{3}. En la figura 9 se indica en el eje de abscisas el grado de caudal Q medido en m^{3}/h, y en el eje de ordenadas la presión estática PS medida en Pa. En el mismo eje de ordenadas se han representado la potencia mecánica PM medida en W, el rendimiento E del ventilador medido en % y el nivel de ruido S en dB. En el diagrama las curvas H, U, V y W representan la presión estática, el nivel de ruido, el rendimiento y la potencia mecánica, respectivamente, del primer ventilador en función del grado de caudal Q, mientras que las curvas H', U', V' y W' representan respectivamente la presión estática, el nivel de ruido, el rendimiento y la potencia mecánica del segundo ventilador en función del grado de caudal Q. Comparando las curvas se ponen inmediatamente de manifiesto las mejoras obtenidas con el primer ventilador según la invención.

Claims

1. Ventilador centrífugo de simple o doble toma de aire, que comprende:

-: un impulsor (10) de tipo cerrado que incluye unas aletas (11) fijadas a un disco giratorio (12) y un elemento de cobertura (13), en el que:

-: las aletas (11) son planas y están dirigidas hacia atrás respecto a una dirección de rotación del impulsor (10);

-: el elemento de cubrimiento (13) comprende, a lo largo de una dirección del flujo de aire, una parte (13A) de superficie troncocónica, una primera parte (13B) de superficie curvada y una segunda parte (13C) de superficie curvada, siendo el radio de curvatura de la primera parte de superficie curvada (13B) menor que el radio de curvatura de la segunda parte de superficie curvada (13C),

-: una entrada de aire (14) situada más arriba del impulsor (10);

-: una salida de aire situada más abajo del impulsor (10), y

-: un deflector (15) en la salida de aire,

caracterizado porque el deflector (15) está formado por un elemento laminar dispuesto paralelo a un plano de la salida de aire y tiene en una parte superior del mismo dos partes (16) de superficie divergente hacia arriba, estando dichas partes de superficie (16) curvadas en la dirección del flujo de aire y proporcionando a la parte superior del deflector una forma sensiblemente de V.

2. Ventilador centrífugo según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de inclinación de las aletas (11) del impulsor respecto a la dirección radial oscila entre 40 y 45 grados y preferentemente es igual a 42,88 grados.

3. Ventilador centrífugo según la reivindicación 1, caracterizado porque el número de aletas (11) del impulsor es igual a once.

4. Ventilador centrífugo según la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada de aire (14), dispuesta más arriba del impulsor (10), está fijada a la envolvente del ventilador y está formada por un borde (14) que comprende, a lo largo de la dirección del flujo, una parte (14A) de superficie convergente, una parte (14B) de superficie cilíndrica y una parte (14C) de superficie divergente que están bien unidas entre sí.

5. Ventilador centrífugo según la reivindicación 1, caracterizado porque las dos partes (16) de superficie del deflector (15) forman un ángulo de inclinación de 70 grados respecto al plano longitudinal central del ventilador.

6. Ventilador centrífugo según la reivindicación 1, caracterizado porque la salida de aire es de forma cuadrada y la altura del deflector (15), en los puntos más altos de los lados, es igual al 38% de la longitud del lado de la salida de forma cuadrada.