ES2316676T3 - Ventilador de flujo axial. - Google Patents
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Abstract
Un ventilador de flujo axial, que comprende un cubo y una pluralidad de palas (54) situadas en una circunferencia externa del cubo (52) para insuflar aire axialmente, en el que cada pala (54) incluye un lado de presión positiva al que se aplica la alta presión del aire, un lado de presión negativa al que se aplica la baja presión del aire, y una protuberancia (56) formada en el lado de presión positiva, de tal modo que una porción (56a) delantera de la protuberancia (56) situada cerca del cubo (54f) de palas está inclinada hacia arriba en la dirección radial de la pala (54) hacia el pico (P) más sobresaliente de la protuberancia (56), y una porción (56b) trasera de la protuberancia (56) situada cerca de la punta (54c) de la pala está inclinada hacia abajo en la dirección radial de la pala (54) desde el pico (P) más sobresaliente de la protuberancia (56), que se caracteriza porque: la porción (56b) trasera de la protuberancia (56) tiene un grado de inclinación más pendiente que el de la porción (56a) delantera de la protuberancia (56).
Description
Ventilador de flujo axial.
La presente invención se refiere a un ventilador
de flujo axial, que reduce la diferencia de presión entre un lado
de presión positiva y un lado de presión negativa en la punta de la
pala de cada una de las palas, evitando con ello la ocurrencia de
una corriente de vórtice y reduciendo en consecuencia el ruido. En
particular, la presente invención se refiere también a un
ventilador de flujo axial según se especifica en el preámbulo de la
reivindicación 1. Se conoce un ventilador de ese tipo a partir del
documento EP-A-0 992 693.
En general, un ventilador de flujo axial es un
aparato que está conectado al eje giratorio de un motor, y succiona
un fluido por uno de sus lados y descarga a continuación el fluido
por su lado opuesto en dirección centrífuga cuando se transmite la
fuerza impulsora del motor al ventilador de flujo axial a través del
eje giratorio. El ventilador de flujo axial ha sido aplicado
ampliamente en aparatos eléctricos tales como en acondicionadores
de aire, en frigoríficos, en hornos de microondas, etc.
Más específicamente, según se muestra en las
Figuras 1 y 2, el ventilador de flujo axial convencional consiste
en un cubo 2 conectado a un eje giratorio (no representado) de un
motor, y una pluralidad de palas 4 posicionadas en la
circunferencia exterior del cubo 2 y separadas unas de otras por un
intervalo determinado por diseño, con lo que se insufla aire en
dirección centrífuga.
Cuando el ventilador de flujo axial se hace
girar, el aire es impulsado desde el lado trasero del ventilador de
flujo axial hasta el lado delantero del ventilador de flujo axial.
Puesto que el aire circula a lo largo del lado delantero de la pala
4, la presión relativamente más alta del aire se aplica al lado
delantero de la pala 4, y la presión relativamente más baja del
aire se aplica al lado trasero de la pala 4. Por ello, los lados
delantero y trasero de la pala 4 se mencionan como lado 4a de
presión positiva y lado 4b de presión negativa,
respectivamente.
Cuando se acciona el ventilador de flujo axial
mencionado anteriormente de modo que se hacen girar las palas 4, el
aire circula a lo largo de las palas 4, provocando con ello la
diferencia de presión entre los lados 4a de presión positiva y los
lados 4b de presión negativa. Cuando se hacen girar las palas 4, el
aire circula en la dirección radial de las palas 4 en virtud de la
fuerza centrífuga.
Aquí, se produce una corriente de vórtice en una
punta 4c de la pala, es decir, en una superficie circunferencial de
la pala 4. A continuación, se produce BVI (Interacción de Vórtice de
Pala) dado que la pala 4 choca contra la corriente de vórtice
generada por la pala 4 anterior en base a la dirección rotacional
del ventilador de flujo axial, generando así ruido.
Además, puesto que la diferencia de presión
entre el lado 4a de presión positiva y el lado 4b de presión
negativa en la punta 4c de la pala es grande, cuando el aire
circula desde el lado 4a de presión positiva de la pala 4 hasta el
lado 4b de presión negativa de la pala 4, el aire restaura
rápidamente su presión estática, generando con ello un vórtice y
generando ruido por la colisión del vórtice con las estructuras
periféricas.
En consecuencia, se han realizado recientemente
intentos de reducción del ruido generado por la BVI y de reposición
del aire a la presión estática h.
Más específicamente, puesto que la BVI y la
reposición súbita a la presión estática del aire que circula sobre
la pala 4, están ocasionadas por la diferencia de presión entre el
lado 4a de presión positiva y el lado 4b de presión negativa en la
punta 4c de la pala, con el fin de reducir la diferencia de presión
entre el lado 4a de presión positiva y el lado 4b de presión
negativa en la punta 4c de la pala, se tiene necesidad de un
ventilador de flujo axial que reduzca la cantidad de flujo de aire
insuflado hacia el lado 4a de presión positiva en la punta 4c de la
pala, o que permita que el aire circule de forma efectiva entre el
lado 4a de presión positiva y el lado 4b de presión negativa en la
punta 4c de la pala.
Por lo tanto, la presente invención ha sido
realizada en vista de los problemas anteriores, y un objeto de la
presente invención consiste en proporcionar un ventilador de flujo
axial que comprende palas que tienen formas mejoradas con el fin de
reducir la diferencia de presión entre los lados de presión positiva
y los lados de presión negativa en las puntas de las palas cuando
se acciona el ventilador, reduciendo con ello la ocurrencia de una
corriente de vórtice.
De acuerdo con la presente invención, éste y
otros objetos pueden ser alcanzados mediante la provisión de un
ventilador de flujo axial según se define en la reivindicación
1.
Con preferencia, cada pala puede tener un ángulo
de hélice designado.
Además, con preferencia, la protuberancia puede
estar situada en una parte de la sección desde una posición de
"0,3" hasta una posición de "1" de la distancia desde un
cubo de palas hasta una punta de la pala.
En otro caso, con preferencia, la protuberancia
puede estar situada a través de la sección, desde una posición de
"0,3" hasta una posición de "1" de la distancia desde un
cubo de palas hasta una punta de la pala.
Además, con preferencia, la protuberancia puede
ser formada en el lado de presión positiva de manera que tenga una
estructura de forma convexa cuando se ve desde el lado de presión
positiva.
Además, con preferencia, el pico de la
protuberancia puede estar situado cerca de la punta de la pala, el
pico de la protuberancia puede estar situado entre una posición de
"0,7" y una posición de "0,8" de la distancia desde el
cubo hasta la punta.
Además, con preferencia, los bordes de ataque y
de salida de la protuberancia pueden estar situados sobre una línea
obtenida mediante la conexión de un cubo de palas y una punta de la
pala.
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Los objetos anteriores y otros objetos,
características y otras ventajas de la presente invención, podrán
comprenderse más claramente a partir de la descripción detallada que
sigue tomada junto con los dibujos que se acompañan, en los
que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
ventilador de flujo convencional;
la Figura 2 es una vista en perspectiva
parcialmente seccionada del ventilador de flujo axial
convencional;
la Figura 3 es una vista en perspectiva de un
ventilador de flujo axial de acuerdo con la presente invención;
la Figura 4 es una vista en perspectiva
parcialmente seccionada del ventilador de flujo axial de acuerdo con
la presente invención;
la Figura 5 es una vista en sección transversal
de una pala del ventilador de flujo axial de acuerdo con la
presente invención;
la Figura 6 es un gráfico que muestra la
variación de la cantidad de flujo de aire con relación a la
variación del número de vueltas del ventilador de flujo axial
convencional y del ventilador de flujo axial de la presente
invención;
la Figura 7 es un gráfico que muestra la
variación de consumo de potencia en relación con la variación del
número de vueltas del ventilador de flujo axial convencional y del
ventilador de flujo axial de la presente invención;
la Figura 8 es un gráfico que muestra una
variación en la generación de ruido con relación a la variación del
número de vueltas del ventilador de flujo axial convencional y del
ventilador de flujo axial de la presente invención, y
la Figura 9 es un gráfico que muestra la
variación en la generación de ruido en relación con la variación de
frecuencia del ventilador de flujo axial convencional y del
ventilador de flujo axial de la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Ahora, se va a describir con detalle una
realización preferida de la presente invención con referencia a los
dibujos anexos.
Según se muestra en las Figuras 3 a 5, un
ventilador de flujo axial de la presente invención comprende un
cubo 52, una pluralidad de palas 54, y protuberancias 56. Cada pala
54 se ha conformado con una de las protuberancias 56. El cubo 52
está conformado a modo de cilindro de diámetro uniforme por el lado
52a delantero y por el lado 52b trasero, y guía el aire para que
circule centrífugamente a lo largo de la circunferencia del cubo
52. El eje giratorio del motor está acoplado en el centro del cubo
52. Las palas 54 están posicionadas en la circunferencia externa
del cubo 52, y separadas circunferencialmente cada una de las otras
por un intervalo establecido por diseño, con el fin de permitir el
flujo de aire en dirección centrífuga. La protuberancia 56 está
conformada por diseño en una parte de cada una de las palas 54 con
el fin de suprimir el vórtice de aire que fluye a lo largo de las
palas 54.
En base a la dirección de rotación del
ventilador, un borde delantero de la pala 54 se menciona como borde
54a de ataque, y un borde trasero de la pala 54 se menciona como
borde 54b de salida. Un reborde circunferencial obtenido por
interconexión de las puntas del borde 54a de ataque y del borde 54b
de salida se menciona como punta 54c de la pala.
La punta 54c de la pala, desde el borde 54a de
ataque hasta el borde 54b de salida, tiene una curvatura
predeterminada de modo que el borde 54a de ataque se localiza en el
lado 52a delantero del cubo 52 y el borde 54b se localiza en el
lado 52b trasero del cubo 52.
En consecuencia, cuando se hace girar el
ventilador de flujo axial, se introduce aire en el ventilador a
través del borde 54a de ataque, fluye a lo largo de la pala 54, y a
continuación es descargado centrífugamente desde el ventilador a
través del lado delantero de la pala 54.
Aquí, el lado delantero de la pala 54 al que se
aplica la alta presión del aire introducido, se menciona como lado
54d de presión positiva, y el lado trasero de la pala 54 se menciona
como lado 54e de presión negativa.
La pala 54 descrita anteriormente, tiene un
ángulo (\theta) de hélice por diseño.
El ángulo (\theta) de hélice de la pala 54 es
el ángulo con el que la pala 54 está inclinada hacia el lado 52b
trasero del cubo 52. Más específicamente, el ángulo (\theta) de
hélice de la pala 54 es el ángulo entre el eje Y que pasa por el
centro del cubo 52, y una sección de la pala 54 tomada a lo largo de
una línea obtenida al conectar un cubo 54f de palas y la punta 54c
de la pala.
Aquí, la línea obtenida por la conexión del cubo
54f de palas con la punta 54c de la pala, se menciona como línea
(L) de base desviación respecto a la vertical.
La protuberancia 56 es curva de modo que
sobresale desde la punta 54c de la pala hacia el lado 54d de presión
positiva. Según se muestra en la Figura 5, en caso de que la
distancia desde el cubo 54f de palas hasta la punta 54c de la pala
esté predeterminada como "1", la protuberancia está situada a
través de la sección desde la posición "0,3" hasta la posición
"1".
La protuberancia 56 incluye una porción 56a
delantera y una porción 56b trasera. La protuberancia 56 está
centrada en el pico (P) de la protuberancia 56, es decir, la porción
más sobresaliente de la protuberancia 56, tal como la porción 56a
delantera, está situada cerca del cubo 54f de palas e inclinada
hacia arriba en la dirección radial de la pala 54, hacia el pico
(P) de la protuberancia 56, y la porción 56b trasera está situada
cerca de la punta 54c de la pala e inclinada hacia abajo en la
dirección radial de la pala 54 desde el pico (P) de la
protuberancia 56.
Aquí, el pico (P) está posicionado más cerca de
la punta 54c de la pala que el cubo 54f de palas. Es decir, el pico
(P) está situado entre la posición de "0,7" y la posición de
"0,8" de la distancia desde el cubo 54f de palas hasta la
punta 54c de la pala, y tiene desde la línea (L) de base de
desviación respecto a la vertical, una altura de aproximadamente el
5-10% de la distancia entre el cubo 54f de palas y
la punta 54c de la pala.
La porción 56b trasera de la protuberancia 56
está formada a través de una distancia radial más corta que la de
la porción 56a delantera respecto a la porción 56b trasera. En
consecuencia, la porción 56b trasera tiene un grado de inclinación
más pendiente que el de la porción 56a delantera, permitiendo con
ello que pase el aire a través del pico (P) a lo largo de la pala
54 para que circule de manera efectiva por la punta 54c de la
pala.
Un borde 56L de ataque de la protuberancia 56
está situado en la posición "0,3" de la distancia desde el cubo
54f de palas hasta la punta 54c de la pala, y el borde 56T de
salida de la protuberancia 56 se localiza en la punta 54c de la
pala. Los bordes 56L y 56T de ataque y de salida de la protuberancia
56 están posicionados sobre la línea (L) de base de inclinación
respecto a la vertical.
Por otra parte, la protuberancia 56 puede estar
situada en una parte de la sección desde la posición "0,3"
hasta la posición de "1" de la distancia desde el cubo 54f de
palas y la punta 54c de la pala.
La curva de la protuberancia 56 está expresada
por una función de segundo orden o por una función (enésima)
(n = un número natural), de modo que la sección transversal de la protuberancia 56 tomada a lo largo de la línea que conecta el cubo 54 de palas y la punta 54c de pala es de forma convexa cuando se ve desde el lado 54d de presión positiva.
(n = un número natural), de modo que la sección transversal de la protuberancia 56 tomada a lo largo de la línea que conecta el cubo 54 de palas y la punta 54c de pala es de forma convexa cuando se ve desde el lado 54d de presión positiva.
En lo que sigue, se va a describir la operación
del ventilador de flujo axial de la presente invención que se ha
descrito en lo que antecede.
En primer lugar, cuando se acciona el motor, se
hace girar el ventilador de flujo axial fijado al eje giratorio del
motor. Se introduce aire en el ventilador de flujo axial a través
del lado 52a delantero del cubo 52, y a continuación se descarga
centrífugamente desde el ventilador de flujo axial a través del lado
52b trasero del cubo 52. Aquí, el aire fluye circunferencialmente
desde los bordes 54a de ataque de las palas 54 hasta los bordes 54b
de salida de la palas 54,
y de manera simultánea, fluye radialmente desde los cubos 54f de palas hasta las puntas 54c de la pala de las palas 54.
y de manera simultánea, fluye radialmente desde los cubos 54f de palas hasta las puntas 54c de la pala de las palas 54.
El aire introducido es dividido en dos porciones
por el borde 54a de ataque de la pala 54, y las dos porciones de
aire así divididas son alimentadas respectivamente al lado 54d de
presión positiva y al lado 54e de presión negativa de la pala, en
la dirección circunferencial de la pala. La alta presión del aire se
aplica al lado 54d de presión positiva, y la baja presión del aire
se aplica al lado 54e de presión negativa.
Cuando se hace girar el ventilador de flujo
axial, el aire descargado desde las palas 54 por medio de la fuerza
centrífuga, fluye a lo largo de la dirección radial del lado 54d de
presión positiva, y es guiado por la protuberancia 56 por el lado
54d de presión positiva.
Más específicamente, el aire que circula entre
el cubo 54f de palas y el pico (P) de la protuberancia 56, se
introduce en primer lugar a lo largo del extremo delantero del borde
54a de ataque, y después se descarga desde el extremo delantero del
borde 54b de salida a lo largo de la porción 56a delantera de la
protuberancia 56 del lado 54d de presión positiva, y
simultáneamente fluye a lo largo de la porción 56a delantera de la
protuberancia 56 en la dirección radial de la pala 54 en virtud de
la fuerza centrífuga. Puesto que la porción 56a delantera de la
protuberancia 56 está inclinada hacia arriba en la dirección radial
de la pala 54, la cantidad de flujo de aire insuflado hacia la
punta 54c de la pala a lo largo del lado 54d de presión positiva,
se reduce. En consecuencia, la presión del flujo de aire por el lado
54d de presión positiva en la punta 54c de la pala, desciende.
Por otra parte, el aire que circula entre el
pico (P) de la protuberancia 56 y la punta 54c de la pala es
introducido en primer lugar a lo largo del extremo trasero del borde
54a de ataque, y después descargado desde el extremo trasero del
borde 54b de salida a lo largo de la porción 56b trasera de la
protuberancia 56 del lado 54d de presión positiva, y
simultáneamente circula a lo largo de la porción 56b trasera de la
protuberancia 56 en la dirección radial de la pala 54 en virtud de
la fuerza centrífuga. Puesto que la porción 56b trasera de la
protuberancia 56 está inclinada hacia abajo en la dirección radial
de la pala, el aire fluye de forma efectiva entre el lado 54d de
presión positiva y el lado 54e de presión negativa en la punta 54c
de la pala, a lo largo de la porción 56b trasera de la
protuberancia 56.
En consecuencia, es posible reducir la cantidad
de aire insuflado desde el lado 54d de presión positiva hasta la
punta 54c de la pala, y permitir que el aire circule efectivamente
entre el lado 54d de presión positiva y el lado 54e de presión
negativa en la punta 54c de la pala, impidiendo con ello la
ocurrencia de una corriente de vórtice causada por la diferencia de
presión entre el lado 54d de presión positiva y el lado 54e de
presión negativa, y reduciendo el ruido generado por la BVI cuando
la pala 54 colisiona con la corriente de vórtice de la pala 54
anterior.
Además, la presión de un flujo de aire aplicado
al lado 54d de presión positiva en la punta 54c de la pala se
rebaja relativamente, y la vuelta a la presión estática del aire que
circula desde el lado 54d de presión positiva hasta el lado 54e de
presión negativa se logra lentamente, reduciendo con ello el ruido
causado por la colisión del aire con las estructuras
periféricas.
Con referencia a las Figuras 6 a 8, el
ventilador de flujo axial de la presente invención que comprende las
protuberancias 56 formadas en las posiciones designadas de las
palas 54, tiene el mismo comportamiento que el ventilador de flujo
axial convencional en términos de cantidad de flujo de aire y de
consumo de potencia en relación con el número de vueltas del
ventilador de flujo axial. Por otra parte, en comparación con el
ventilador de flujo axial convencional, el ventilador de flujo axial
de la presente invención genera un ruido reducido en relación con
el número de vueltas del ventilador de flujo axial.
Con referencia a la Figura 9, en comparación con
el ventilador de flujo axial convencional, el ventilador de flujo
axial de la presente invención genera un ruido aislado reducido
causado por la colisión del vórtice que se produce en la punta 54c
de la pala con las estructuras periféricas, con relación a una
variación de frecuencia.
Es decir, en comparación con el ventilador de
flujo axial convencional, el ventilador de flujo axial de la
presente invención que tiene la estructura
anti-ruido descrita en lo que antecede, mejora la
relación de reducción de ruido.
Según resulta evidente a partir de la
descripción anterior, el ventilador de flujo axial de la presente
invención tiene varias ventajas, como sigue.
En primer lugar, puesto que las protuberancias
formadas en los lados de presión positiva de las palas impiden que
el aire introducido en los extremos delanteros de los bordes de
ataque circule hacia las puntas de las palas, el ventilador de
flujo axial de la presente invención reduce la cantidad y la presión
del flujo de aire que circula a lo largo de los lados de presión
positiva en las puntas de las palas, reduciendo con ello la
diferencia de presión entre los lados de presión positiva y los
lados de presión negativa, disminuyendo la ocurrencia de una
corriente de vórtice y el ruido generado con la misma.
En segundo lugar, puesto que las protuberancias
formadas en los lados de presión positiva de las palas permiten que
el aire introducido por los extremos traseros de los bordes de
ataque circule efectivamente hacia las puntas de las palas, el
ventilador de flujo axial de la presente invención reduce la presión
del flujo de aire aplicado a los lados de presión positiva en las
puntas de las palas, ralentizando con ello la restauración de la
presión estática del aire que circula desde los lados de presión
positiva hasta los lados de presión negativa, y reduciendo el ruido
causado por la colisión del aire con las estructuras
periféricas.
Aunque se han descrito realizaciones preferidas
de la presente invención con fines ilustrativos, los expertos en la
materia apreciarán que son posibles diversas modificaciones,
adiciones y sustituciones, sin apartarse del alcance de la
invención según se describe en las reivindicaciones que se
acompañan.
Claims (9)
1. Un ventilador de flujo axial, que comprende
un cubo y una pluralidad de palas (54) situadas en una
circunferencia externa del cubo (52) para insuflar aire
axialmente,
en el que cada pala (54) incluye un lado de
presión positiva al que se aplica la alta presión del aire, un lado
de presión negativa al que se aplica la baja presión del aire, y una
protuberancia (56) formada en el lado de presión positiva, de tal
modo que una porción (56a) delantera de la protuberancia (56)
situada cerca del cubo (54f) de palas está inclinada hacia arriba
en la dirección radial de la pala (54) hacia el pico (P) más
sobresaliente de la protuberancia (56), y una porción (56b) trasera
de la protuberancia (56) situada cerca de la punta (54c) de la pala
está inclinada hacia abajo en la dirección radial de la pala (54)
desde el pico (P) más sobresaliente de la protuberancia (56),
que se caracteriza porque:
la porción (56b) trasera de la protuberancia
(56) tiene un grado de inclinación más pendiente que el de la
porción (56a) delantera de la protuberancia (56).
2. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 1,
en el que cada pala (54) tiene un ángulo de
hélice designado.
3. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 1,
en el que la protuberancia (56) está situada en
una parte de la sección desde una posición de "0,3" hasta una
posición de "1" de la distancia desde el cubo (54f) de palas
hasta la punta (54c) de la pala.
4. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 3,
en el que la protuberancia (56) está posicionada
cerca de la punta (54c) de la pala.
5. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 1,
en el que la protuberancia (56) está posicionada
a través de la sección desde una posición de "0,3" hasta una
posición de "1" de la distancia desde el cubo (54f) de palas
hasta la punta (54c) de la pala.
6. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 3 ó 5,
en el que la protuberancia (56) está formada en
el lado de presión positiva, de manera que tiene una estructura de
forma convexa cuando se ve desde el lado de presión positiva.
7. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 1,
en el que el pico (P) de la protuberancia (56)
está situado cerca de la punta (54c) de la pala.
8. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 7,
en el que el pico (P) de la protuberancia (56)
está situado entre una posición de "0,7" y una posición de
"0,8" de la distancia desde el cubo (54f) de palas hasta la
punta (54c) de la pala.
9. El ventilador de flujo axial según se define
en la reivindicación 1,
en el que los bordes (54a, 54b) de ataque y de
salida de la protuberancia (56) están, cada uno de ellos, situados
sobre una línea obtenida mediante la conexión del cubo (54f) de
palas y la punta (54c) de la pala.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| KR10-2002-0071993 | 2002-11-19 | ||
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