ES2386689T5 - Ventilador - Google Patents

Description

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DESCRIPCION

Ventilador

Campo de la Invencion

La presente descripcion se refiere a un ventilador.

Tecnica anterior

Un ventilador es un dispositivo para producir un flujo de aire. Un ventilador axial es un tipo de ventilador que recoge y descarga aire a lo largo de un arbol del ventilador axial.

Un ventilador axial incluye una pluralidad de aspas dispuestas en una superficie exterior de un cubo. Cuando un ventilador axial gira, el aire fluye desde un borde de ataque de un aspa hasta un borde de fuga del aspa, a lo largo de una superficie de presion positiva del aspa.

Cuando un ventilador axial convencional gira, la mayor cantidad de presion se aplica a partes centrales de las superficies de presion positiva de las aspas, y la menor presion se aplica cerca de los bordes de fuga de las aspas. Cuando el ventilador gira, el aire se separa de las aspas en el borde de fuga de cada aspa, lo que crea ruido. Esta separacion de aire tambien reduce el rendimiento de soplado del ventilador axial.

Con el fin de mejorar el rendimiento de soplado, los cubos de algunos ventiladores convencionales tienen una forma a modo de cono. Sin embargo, un problema con tales ventiladores es que a menudo se produce un bloqueo del molde durante el proceso de moldeo. Es decir, cuando un ventilador se moldea usando un molde de dos placas, las placas del molde a menudo son diffciles de separar despues del proceso de moldeo. Este problema puede aumentar los costes de fabricacion de los ventiladores.

Las caractensticas de un aspa que afectan al rendimiento de soplado y a la caractenstica de ruido de un ventilador incluyen un angulo de flecha, un angulo de incidencia, un angulo de paso, una curvatura y una posicion de la curvatura.

La figura 1 es una vista en planta que ilustra un angulo de flecha Y de un ventilador axial de la tecnica relacionada.

En referencia a la figura 1, un punto P1 se define como un punto central de una parte de un aspa 50 que esta conectada a un cubo 10. Un punto P2 se define como un punto central de un borde 58 exterior del aspa 50. Un angulo de flecha Y se define como un angulo entre una primera lmea imaginaria que conecta el punto P1 con el centro del cubo 10 y una segunda lmea imaginaria que conecta el punto P2 con el centro del cubo 10.

La figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra un angulo de incidencia y del ventilador axial de la tecnica relacionada.

En referencia a la figura 2, el angulo de incidencia y se define como un angulo entre una tercera lmea imaginaria que conecta el punto P1 con el punto P2 y una cuarta lmea imaginaria que pasa por el punto P1 y es perpendicular a un eje de rotacion del cubo 10. El angulo de incidencia y se refiere a cuanto esta inclinada el aspa 50 respecto a la cuarta lmea imaginaria, que es perpendicular al eje de rotacion del cubo 10.

La figura 3 es una vista en perspectiva que ilustra un angulo de paso 0 del ventilador axial de la tecnica relacionada.

En referencia a la figura 3, el angulo de paso 0 se define como un angulo entre una quinta lmea imaginaria que conecta los extremos de la parte del aspa 50 conectada al cubo 10 y una sexta lmea imaginaria que es paralela al eje de rotacion del cubo 10. El angulo de paso 0 se refiere a cuanto esta torcida el aspa 50 con respecto al eje de rotacion del cubo 10. Una curvatura se define como la cantidad de concavidad de una superficie 51 de presion positiva del aspa 50 con respecto a una superficie 52 de presion negativa del aspa 50.

En el documento CH-A-303021 se da a conocer una helice de un ventilador, incluyendo la helice al menos dos aspas, dispuestas regularmente alrededor de un eje incrustado en una articulacion de horquilla convexa, en la que las aspas estan constituidas por un material flexible con un borde de ataque que esta curvado de manera convexa y estan fijadas en la articulacion de horquilla de manera que el borde de ataque, que tiene forma curvada hacia la izquierda cuando esta en reposo, se aproxima a una curva plana cuando aumenta la velocidad de rotacion.

El documento US-A-2 192 811 describe un ventilador electrico en el que un cubo esta dotado de una pluralidad de ranuras para alojar aspas de ancho uniforme, estando dotados los bordes de las ranuras adyacentes al extremo delantero de las mismas de entrantes, teniendo las aspas montadas en las ranuras salientes adyacentes a sus bordes delanteros adaptados para engancharse con los entrantes en la ranura, mediante lo cual se impide que el aspa se deslice en la ranura cuando esta en funcionamiento, y medios para sostener las aspas en el cubo.

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Con respecto a la tecnica anterior tambien se hace referencia a los documentos US-A-2 123 146, US-A-2 208 084, FR-A-1 458 587 y JP 01110898 A (tecnica anterior mas proxima).

Descripcion de la Invencion

Problema tecnico

Una de las caractensticas del ventilador de la presente invencion es que minimiza una separacion de aire cerca de un borde de fuga de un aspa de ventilador, minimizando de este modo el ruido y mejorando el rendimiento de soplado del ventilador. Otras caractensticas del ventilador son que el aire se difunde eficazmente desde su cubo, y el ventilador es relativamente facil de moldear.

Solucion tecnica

Estas caractensticas pueden proporcionarse mediante un ventilador tal como se define segun la reivindicacion 1, que incluye un cubo y una pluralidad de aspas formadas en el cubo con un angulo de incidencia. En una direccion axial del cubo, no se dispone ninguna parte de un borde de fuga de ninguna de las aspas mas alla de un extremo de salida de aire del cubo a mas de una distancia aproximadamente igual al 25% de un diametro del cubo.

El borde de fuga de cada una de las aspas puede encontrarse en un plano perpendicular a la direccion axial del cubo. Cada una las aspas puede incluir una curvatura cerca de su respectivo borde de fuga. Cada uno de los angulos de incidencia puede oscilar entre aproximadamente 4° y aproximadamente 8°.

Una superficie exterior del cubo incluye una parte inclinada, a lo largo de la cual un radio de la superficie exterior del cubo aumenta en una direccion desde un extremo de entrada de aire del cubo hasta el extremo de salida de aire del cubo. En el extremo de entrada de aire del cubo, una seccion transversal del cubo puede tener la forma de un drculo. La parte inclinada se dispone en una direccion radial entre un borde de ataque de una de la pluralidad de aspas y un borde de fuga de un aspa adyacente.

A lo largo de la parte inclinada, un radio de la superficie exterior del cubo disminuye en la direccion radial desde el borde de ataque de una de las aspas hasta el borde de fuga del aspa adyacente. La parte inclinada se extiende desde el extremo de entrada de aire del cubo hasta el extremo de salida de aire del cubo.

Los detalles de una o mas realizaciones se exponen en los dibujos adjuntos y la descripcion a continuacion. Otras caractensticas resultaran evidentes a partir de la descripcion y los dibujos, y a partir de las reivindicaciones.

Efectos ventajosos

Segun una realizacion, se elimina una parte cerca de un borde de fuga de un aspa para minimizar el ruido y mejorar el rendimiento de soplado de un ventilador.

Tambien, segun una realizacion, a pesar de que un cubo se ensancha hacia un lado de salida de aire, el cubo se forma usando un molde de dos placas, reduciendo de este modo los costes de fabricacion de un ventilador

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista en planta que ilustra un angulo de flecha de un ventilador axial de la tecnica relacionada.

La figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra un angulo de incidencia del ventilador axial de la tecnica relacionada.

La figura 3 es una vista en perspectiva que ilustra un angulo de paso del ventilador axial de la tecnica relacionada.

La figura 4 es una vista en perspectiva que ilustra una realizacion de un ventilador axial segun la presente invencion.

La figura 5 es una vista lateral que ilustra aspas del ventilador axial de la figura 4.

La figura 6 es una vista frontal que ilustra las aspas del ventilador axial de la figura 4.

La figura 7 es una vista en perspectiva que ilustra un cubo sin las aspas del ventilador axial de la figura 4.

La figura 8 es una vista frontal que ilustra el cubo del ventilador axial de la figura 4.

La figura 9 es una vista que ilustra una parte inclinada formada en el cubo de la figura 4.

Modo de la Invencion

A continuacion se hara referencia en detalle a realizaciones de la presente invencion, ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos adjuntos. A pesar de que se han descrito realizaciones con referencia a varias ilustraciones, debe entenderse que otras numerosas modificaciones y realizaciones pueden concebirse por los expertos en la tecnica.

La figura 4 es una vista en perspectiva que ilustra una realizacion a modo de ejemplo de un ventilador axial segun la presente invencion.

El ventilador axial mostrado en la figura 4 incluye un cubo 10 y una pluralidad de aspas 50 dispuestas en una

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superficie exterior del cubo 10. Un borde 55 de ataque del aspa 50 es el borde del aspa 50 que va por delante cuando el ventilador gira. Un borde 56 de fuga del aspa 50 es el borde del aspa 50 que va por detras cuando el ventilador gira. El aspa 50 incluye tambien un borde 58 exterior. Una superficie 51 de presion positiva es la superficie del aspa 50 que empuja el aire cuando el ventilador gira. Una superficie 52 de presion negativa es la superficie opuesta del aspa 50. El cubo 10 incluye una parte 30 cilmdrica y una parte 20 inclinada, que esta inclinada con respecto a la parte 30 cilmdrica.

La figura 5 es una vista lateral que ilustra las aspas 50 del ventilador axial. La figura 6 es una vista frontal que ilustra las aspas 50 del ventilador axial.

El ventilador axial puede disenarse usando un programa informatico. Factores, tales como un angulo de flecha Y, un angulo de incidencia y, un angulo de paso 0, una curvatura, y una posicion de la curvatura, pueden almacenarse en una base de datos, e introducirse al programa. Basandose en estos factores se determinan las dimensiones del borde 55 de ataque y una forma 57 de lmea convencional del borde 56 de fuga del aspa 50. La forma 57 de lmea convencional del borde 56 de fuga se ilustra con lmeas discontinuas. El aspa 50 se forma con el angulo de incidencia y de modo que se inclina hacia un extremo 12 de salida de aire con respecto a una lmea perpendicular a un eje de rotacion del cubo 10.

En referencia a la figura 5, el borde 56 de fuga del aspa 50 esta disenado de modo que no se dispone ninguna parte del borde 56 de fuga mas alla del extremo 12 de salida de aire (marcado mediante la lmea L1) a mas de una distancia aproximadamente igual al 25% de un diametro D del cubo (marcado mediante la lmea L2, a una distancia D/4 de la lmea L1). Por tanto, una vez determinadas inicialmente las dimensiones de un aspa 50 que tiene una forma 57 de lmea convencional, el aspa 50 se disena de modo que el borde 56 de fuga se corta por la lmea L1, tal como se muestra en la figura 5. Ademas, tal como se muestra en la figura 5, el borde 56 de fuga puede encontrarse en un plano perpendicular a la direccion axial del cubo 10.

Cuando el ventilador axial gira, el aire fluye a lo largo de la superficie 51 de presion positiva del aspa 50, en una direccion desde el borde 55 de ataque hasta el borde 56 de fuga. Disenando el aspa 50 de modo que el borde 56 de fuga esta dispuesto a no mas de D/4 del extremo 12 de salida de aire, la separacion de aire que se produce en el borde 56 de fuga se reduce significativamente, lo que reduce por tanto el ruido del ventilador.

Una curvatura 59 puede formarse cerca del borde 56 de fuga, de modo que el borde 58 exterior se curva ligeramente hacia dentro, hacia el centro de la superficie 51 de presion positiva, tal como se muestra en la figura 4. La curvatura 59 reduce el flujo de aire sobre el borde 58 exterior, desde la superficie 51 de presion positiva hasta la superficie 52 negativa de presion, lo que reduce adicionalmente el ruido.

El angulo de incidencia y de las aspas 50 puede oscilar desde aproximadamente 4° hasta aproximadamente 8°. Si el angulo de incidencia y es inferior a 4, el aire de la superficie 51 de presion positiva fluye hacia un extremo 11 de entrada de aire sobre la punta 58 del aspa 50, reduciendo de este modo la cantidad de soplado del ventilador axial. Si el angulo de incidencia y es mayor que 8°, el aspa 50 si inclinara de manera importante hacia el extremo 12 de salida de aire, reduciendo de este modo la cantidad de soplado del ventilador axial.

La figura 7 es una vista en perspectiva que ilustra el cubo 10 sin las aspas del ventilador axial. La figura 8 es una vista frontal que ilustra el cubo 10 del ventilador axial. La figura 9 es una vista que ilustra la parte 20 inclinada del cubo 10.

Tal como se muestra en las figuras 7 a 9, la parte 20 inclinada esta formada en la superficie exterior del cubo 10. Una parte no inclinada de la superficie exterior del cubo 10 se denomina en el presente documento parte 30 cilmdrica.

Toda la parte 30 cilmdrica tiene un radio constante, medido desde el eje de rotacion del cubo 10. La parte 20 inclinada tiene radios mayores que el de la parte 30 cilmdrica.

La parte 20 inclinada esta dispuesta en una direccion radial entre el borde 55 de ataque de un aspa 50 y un borde 56 de fuga de un aspa 50 adyacente, tal como se muestra en la figura 8.

La parte 20 inclinada se inclina hacia fuera a medida que va desde el extremo 11 de entrada de aire hacia el extremo 12 de salida de aire. Es decir, a lo largo de la parte inclinada, un radio de la superficie exterior del cubo aumenta en una direccion desde el extremo 11 de entrada de aire hasta el extremo 12 de salida de aire del cubo 10, tal como se muestra en la figura 7. En el extremo 11 de entrada de aire del cubo 10, una seccion transversal del cubo 10 tiene la forma de un cfrculo. Puesto que la parte 20 inclinada provoca que el aire se difunda desde el cubo 10, esto mejora el rendimiento de soplado del ventilador. Ademas, cuando el ventilador axial gira, disminuye una resistencia al flujo de aire correspondiente al extremo 11 de entrada de aire del ventilador axial. Ademas, un radio de la superficie exterior del cubo 10 disminuye en la direccion radial desde un borde 55 de ataque de un aspa 10 (es decir, en una parte 23 de borde de ataque de la parte 20 inclinada) hasta un borde 56 de fuga de un aspa 50

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adyacente (es dedr, en una parte 24 de borde de fuga de la parte 20 inclinada), tal como se muestra en la figura 8. Por tanto, cuando el ventilador axial gira, la parte 24 de borde de fuga es seguida por la parte 23 de borde de ataque, reduciendo de este modo una resistencia al flujo de aire a lo largo de la parte 20 inclinada.

Un procedimiento para fabricar el ventilador axial descrito anteriormente se describira a continuacion. Los factores tales como el angulo de flecha Y, el angulo de incidencia y, el angulo de paso 0, la curvatura y la posicion de la curvatura del ventilador se introducen en un dispositivo de fabricacion por moldeo para determinar la forma 57 de lmea convencional, el borde 56 de fuga y el borde 55 de ataque ilustrados en las figuras 5 y 6. Tal como se comento anteriormente, el borde 56 de fuga esta disenado para ser mas corto que la forma 57 de lmea convencional.

Basandose en las dimensiones del ventilador axial disenado, se fabrican un primer y un segundo molde (no mostrados). El primer molde corresponde al extremo 11 de entrada de aire del ventilador axial, y el segundo molde corresponde al extremo 12 de salida de aire del ventilador axial.

Se forma una caractenstica del cubo 10 y se forma una caractenstica plana preliminar del aspa 50, y luego se dispone la caractenstica plana preliminar del aspa 50 en el cubo 10. Como tal, se fabrican los moldes primero y segundo y un ventilador axial preliminar.

Ademas, en el extremo 11 de entrada de aire, el primer molde soporta la parte 20 inclinada del cubo 10 y la superficie 52 de presion negativa del aspa 50. En el extremo 12 de salida, el segundo molde soporta la superficie 51 de presion positiva y la parte 30 cilmdrica del cubo 10. Los moldes primero y segundo rodean al ventilador axial.

El ventilador axial se calienta y se somete a presion mediante los moldes primero y segundo.

El ventilador axial se forma para tener el angulo de flecha Y, el angulo de incidencia y, el angulo de paso 0 y la curvatura mediante el calentamiento y la presion de los moldes primero y segundo.

Cuando el ventilador axial se ha formado, el primer molde se mueve hacia el extremo 11 de entrada de aire del ventilador axial, y el segundo molde se mueve hacia el extremo 12 de salida de aire del ventilador axial. Puesto que la distancia entre la parte 20 inclinada y el eje de rotacion del cubo 10 aumenta en la direccion desde el extremo 11 de entrada de aire hacia el extremo 12 de salida de aire, y la parte 20 inclinada esta dispuesta entre el borde 55 de ataque del aspa 50 y el borde 56 de fuga del aspa 50 adyacente, el primer molde se mueve facilmente hacia el extremo 11 de entrada de aire. Si la distancia entre la parte 20 inclinada y el eje de rotacion del cubo 10 disminuye a medida que va desde el extremo 11 de entrada de aire hacia el extremo 12 de salida de aire, el ventilador axial puede quedar bloqueado en el primer molde.

Ademas, puesto que la parte 30 cilmdrica del cubo 10 tiene un radio constante, y el extremo 12 de salida de aire esta abierto en la superficie 51 de presion positiva del aspa 50, el ventilador axial se mueve facilmente del segundo molde.

Como tal, a pesar de que la parte 20 inclinada esta formada entre el borde 55 de ataque de un aspa 50 y un borde 56 de fuga de un aspa 50 adyacente, el ventilador axial puede fabricarse usando un molde de dos placas.

Una vez fabricados los moldes primero y segundo, puede inyectarse material fundido tal como plastico en los moldes primero y segundo. Los moldes primero y segundo se dividen facilmente a partir del ventilador axial, tal como se ha descrito anteriormente.

Las ilustraciones de las realizaciones descritas en el presente documento se pretende que proporcionen una comprension general de la estructura de las diversas realizaciones. Las ilustraciones no se pretende que sirvan como una descripcion completa de todos los elementos y caractensticas de aparatos y sistemas que utilizan las estructuras o metodos descritos en el presente documento. Muchas otras realizaciones pueden resultar evidentes a los expertos en la tecnica tras analizar la descripcion. Otras realizaciones pueden utilizarse y derivarse de la descripcion, de modo que pueden realizarse sustituciones y cambios estructurales y logicos sin apartarse del alcance de la descripcion. Por consiguiente, la descripcion y las figuras deben considerarse como ilustrativas mas que restrictivas.

Una o mas realizaciones de la descripcion pueden denominarse en el presente documento, individual y/o colectivamente, mediante el termino invencion meramente por conveniencia y sin pretender limitar voluntariamente el alcance de esta solicitud a cualquier invencion o concepto inventivo particular. Ademas, a pesar de que se han ilustrado y descrito realizaciones espedficas en el presente documento, debe apreciarse que cualquier disposicion posterior disenada para conseguir el mismo fin o similares puede sustituirse por las realizaciones espedficas mostradas. Esta descripcion se pretende que cubra todas y cada una de las adaptaciones o variaciones posteriores de diversas realizaciones. Combinaciones de las realizaciones anteriores, y otras realizaciones no descritas espedficamente en el presente documento, resultaran evidentes a los expertos en la tecnica tras analizar la descripcion.

El objeto dado a conocer anteriormente ha de considerarse ilustrativo, y no restrictivo, y se pretende que las reivindicaciones adjuntas cubran todas las modificaciones, mejoras, y otras realizaciones que entren dentro del verdadero esprntu y alcance de la presente invencion. Por tanto, en la maxima extension permitida por la ley, el alcance de la presente invencion debe determinarse mediante la mas amplia interpretacion aceptable de las 5 siguientes reivindicaciones y sus equivalentes, y no debe restringirse o limitarse por la descripcion detallada anterior.

A pesar de que la invencion se ha descrito con referencia a varias realizaciones a modo de ejemplo, se entiende que las palabras que se han usado son palabras de descripcion e ilustracion, mas que palabras de limitacion. Dado que la presente invencion puede realizarse de varias formas sin apartarse de las caractensticas esenciales de la misma, 10 debe entenderse tambien que las realizaciones descritas anteriormente no se limitan por ninguno de los detalles de la descripcion anterior, a no ser que se especifique lo contrario. Mas bien, las realizaciones descritas anteriormente deben interpretarse ampliamente dentro del alcance de la presente invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por tanto, pueden realizarse cambios dentro de los lfmites de las reivindicaciones adjuntas.

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Claims (5)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un ventilador que comprende:

   un cubo (10); y

   una pluralidad de aspas (50) formadas en el cubo (10) con un angulo de incidencia,

   en el que, en una direccion axial del cubo (10), no se dispone ninguna parte de un borde (56) de fuga de ninguna de las aspas mas alla de un extremo (12) de salida de aire del cubo (10) a mas de una distancia aproximadamente igual al 25% de un diametro del cubo (10),

   en el que una superficie exterior del cubo (10) comprende una parte 30 cilmdrica tiene un radio constante, medido desde el eje de rotacion del cubo (10) y una parte (20) inclinada, a lo largo de la cual un radio de la superficie exterior del cubo (10) aumenta en una direccion desde un extremo (11) de entrada de aire del cubo (10) hasta el extremo (12) de salida de aire del cubo (10),

   en el que la parte (20) inclinada se extiende desde el extremo (11) de entrada de aire del cubo (10) hasta el extremo (12) de salida de aire del cubo (10).

   en el que la parte (20) inclinada se dispone en una direccion radial entre un borde (55) de ataque de una de la pluralidad de aspas y un borde (56) de fuga de un aspa adyacente, y caracterizado por que ademas el radio de la superficie exterior del cubo (10) disminuye en la direccion radial desde el borde (55) de ataque de una de la pluralidad de aspas hasta el borde (56) de fuga del aspa adyacente.
2. 2. El ventilador de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el borde (56) de fuga de cada una de las aspas se encuentra en un plano perpendicular a la direccion axial del cubo (10).
3. 3. El ventilador de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que cada una las aspas comprende una curvatura cerca de su respectivo borde (56) de fuga.
4. 4. El ventilador de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que cada uno de los angulos de incidencia oscila entre 4° y 8°.
5. 5. El ventilador de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que, en el extremo (11) de entrada de aire del cubo (10), una seccion transversal del cubo tiene la forma de un drculo.