ES2697801T3 - Conjunto de ventilador centrífugo para máquinas barredoras de calles - Google Patents

Abstract

Un vehículo de limpieza de calles incluyendo un dispositivo de recogida de residuos (100), incluyendo el dispositivo de recogida de residuos (100) un conjunto de ventilador centrífugo (19), incluyendo el conjunto de ventilador centrífugo (19): una caja (101) incluyendo una porción de voluta (30), un paso de salida (31) y una entrada de aire, estando conectada la porción de voluta (30) al paso de salida (31) y la entrada de aire, estando formada una esquina (106) en la caja (101) entre la porción de voluta (30) y el paso de salida (31); y un impulsor rotativo (103) que incluye múltiples palas (25), estando situado el impulsor (103) en la porción de voluta (30) próxima a la esquina (106) y dispuesto para aspirar aire por la entrada de aire y dirigir el aire al paso de salida (31); caracterizándose el vehículo de limpieza de calles porque incluye además: una pared (107) que separa el paso de salida (31) en un primer y un segundo paso (36, 37), extendiéndose la pared (107) desde una salida del paso de salida (31) a un extremo interior (102) próximo al impulsor (103), estando sellados uno de otro los pasos primero y segundo (36, 37) excepto en los extremos de los pasos primero y segundo (36, 37), donde el extremo interior (102) está colocado, y el impulsor (103) está dispuesto, de manera que, cuando una pala (25) pase por el extremo interior (102), se forme una segunda onda de presión que interfiera de forma destructiva con una primera onda de presión formada por una pala (25) que pasa por la esquina (106); y donde la distancia W entre el extremo interior (102) y el impulsor (103) es más grande que la distancia Z entre la esquina (106) y el impulsor (103).

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de ventilador centrífugo para máquinas barredoras de calles

Esta invención se refiere a conjuntos de ventilador centrífugo para máquinas de limpieza de calles.

Las máquinas de limpieza de calles (también conocidas como máquinas barredoras) se utilizan comúnmente para quitar residuos indeseados de las calles. Una máquina típica de limpiar calles 10 se representa en la figura 1, que, en este ejemplo, es una barredora compacta de cuatro ruedas 10 en forma de un vehículo operado por conductor que tiene un eje delantero y ruedas correspondientes 11 y un eje trasero y ruedas correspondientes 12. Una estación de control de operador 13 está situada hacia la parte delantera del vehículo, debajo de la que se disponen herramientas de limpieza, tal como cepillos limpiadores 14 y un dispositivo de recogida de residuos 15.

El dispositivo de recogida de residuos 15 incluye comúnmente conductos de aspiración que proporcionan un paso para recoger residuos de la calle y llevarlos a un depósito montado en el chasis de vehículo. La fuerza de aspiración en los conductos la facilita comúnmente un ventilador extractor centrífugo que está dispuesto para crear una presión negativa en el depósito. La fuerza de transporte aspira los residuos llevándolos desde los conductos de aspiración al depósito y, una vez en el depósito, un sistema de separación separa los residuos del aire antes de ser expulsado por el ventilador a la atmósfera.

Se describe un ventilador centrífugo adecuado en GB-A-2225814. El ventilador centrífugo incluye un impulsor que tiene chapas circulares delantera y trasera y múltiples palas entremedio. Cada pala está unida en un extremo a un cubo generalmente cilíndrico. Se han previsto medios, comúnmente en forma de un motor, para girar el cubo y por ello el impulsor. El impulsor está alojado en una caja que tiene una porción de voluta y una salida de aire. Los lados de cada pala están soldados a la chapa trasera y la chapa delantera del impulsor. La chapa delantera incluye una entrada de aire para que pueda entrar aire al impulsor.

Sin embargo, cuando el impulsor gira, la potencia sonora generada, es decir, la energía acústica emitida por una fuente de sonido, por el ventilador puede ser significativa. La alta potencia sonora molesta tanto a los operadores como a los peatones cuando el ventilador está en uso. Por lo tanto, un objeto de esta invención es reducir la potencia sonora generada por un ventilador centrífugo para el dispositivo de recogida de residuos de máquinas barredoras de calles, pero evitando una reducción de la fuerza de aspiración proporcionada por el ventilador centrífugo.

US 2008/279681 se refiere a un ventilador centrífugo.

JP2008261274 se refiere a un ventilador centrífugo capaz de suprimir la degradación del rendimiento del inyector, y de suprimir la generación de ruido tal como ruido a baja frecuencia.

EP0234782 se refiere a vehículos de barrer calles, del tipo de aspiración, y más en concreto a tales vehículos que incorporan un sistema de atenuación de ruido.

Por lo tanto, la invención proporciona un vehículo de limpieza de calles con los elementos de la reivindicación 1, a saber un vehículo de limpieza de calles incluyendo un dispositivo de recogida de residuos, incluyendo el dispositivo de recogida de residuos un conjunto de ventilador centrífugo, incluyendo el conjunto de ventilador centrífugo: una caja incluyendo una porción de voluta conectada a un paso de salida y una entrada de aire, estando formada una esquina en la caja entre la porción de voluta y el paso de salida; y caracterizado por: un impulsor rotativo incluyendo múltiples palas, estando situado el impulsor en la porción de voluta próxima a la esquina y dispuesto para aspirar aire por la entrada de aire y dirigir el aire al paso de salida; y una pared que separa el paso de salida en un primer y un segundo paso, extendiéndose la pared desde una salida del paso de salida a un extremo interior próximo al impulsor, estando sellados uno con respecto a otro los pasos primero y segundo excepto en los extremos de los pasos primero y segundo, donde el extremo interior está colocado, y el impulsor está dispuesto, de tal manera que, cuando una pala pase por el extremo interior, se forme una segunda onda de presión que interfiera de forma destructiva con una primera onda de presión formada por una pala que pase por la esquina.

Preferiblemente, la distancia W entre el extremo interior e impulsor es mayor que la distancia Z entre la esquina y el impulsor. Preferiblemente, W es del rango de 1,1Z a e incluyendo 1,5Z. En realizaciones preferidas, el ángulo alrededor del centro de rotación del impulsor entre el extremo interior y la esquina, también conocido como el ángulo de desviación, es sustancialmente menor que 180°, más preferiblemente menor que 160° y más preferiblemente menor que 145°. En una realización preferida concreta, el ángulo alrededor del centro de rotación del impulsor entre el extremo interior y la esquina es 132,5°.

Preferiblemente, el ángulo alrededor del centro de rotación del impulsor entre el extremo interior y la esquina es la suma de: el ángulo entre al menos dos de las múltiples palas; y un ángulo, que es menor que el ángulo entre dos palas adyacentes, dando lugar a que la segunda onda de presión esté desfasada aproximadamente 180° con respecto a la primera onda de presión. En particular, el ángulo alrededor del centro de rotación del impulsor entre el extremo interior y la esquina es la suma de: el ángulo entre tres de las múltiples palas; y un ángulo, que es menor que el ángulo entre dos palas adyacentes, que da lugar a que la segunda onda de presión esté desfasada aproximadamente 180° con respecto a la primera onda de presión.

En algunas realizaciones, el número de palas es un múltiplo de tres. Las palas pueden estar espaciadas de forma sustancialmente uniforme, o espaciadas asimétricamente. En estas realizaciones, el ángulo de desviación es del rango de 105° a 135°.

Preferiblemente, el tamaño de garganta del paso de salida aumenta hacia la salida del paso de salida. Más preferiblemente, la pared se coloca de tal manera que una cantidad de aire sustancialmente similar sea dirigida a través de cada uno de los pasos primero y segundo cuando el impulsor esté girando. Más preferiblemente, el extremo interior está colocado a mitad de camino entre la periferia exterior del impulsor y la caja en la porción de voluta.

Preferiblemente, la salida del paso de salida está conectada a un dispositivo de salida trasero, incluyendo el dispositivo de salida trasero un conducto trasero interno encerrado por una cubierta que va a una salida de aire del conjunto de ventilador centrífugo.

Preferiblemente, el conducto trasero interno está dividido en pasos primero y segundo por una pared.

Preferiblemente, el tamaño de garganta del conducto trasero interno aumenta hacia la salida de aire.

La invención proporciona además un impulsor para un conjunto de ventilador centrífugo del dispositivo de recogida de residuos de una máquina de limpiar calles, incluyendo el impulsor: chapas primera y segunda montadas alrededor de un cubo; múltiples palas montadas entre las chapas primera y segunda y espaciadas alrededor del cubo, teniendo cada pala una primera pala adyacente situada en su lado y una segunda pala adyacente situada en su lado opuesto, siendo la espaciación entre cada pala y la primera pala adyacente diferente de la espaciación entre cada pala y la segunda pala adyacente.

Preferiblemente, las múltiples palas están formadas por uno o varios conjuntos de una pala de entrada, una pala primaria y una pala retrasada, donde: la pala de entrada está separada de la pala primaria un primer ángulo; estando separada la pala retrasada de la pala de entrada un segundo ángulo; estando separada la pala primaria de una pala adyacente delantera un tercer ángulo; y el tercer ángulo de pala es más grande que el primer ángulo de pala y el segundo ángulo de pala es más grande que el tercer ángulo de pala.

Preferiblemente, el primer ángulo de pala es X°, el segundo ángulo de pala es X°+2Y° y el tercer ángulo de pala es X°+Y°.

Preferiblemente, las palas están curvadas hacia atrás.

La invención proporciona además dicho conjunto de ventilador centrífugo incluyendo dicho impulsor.

Preferiblemente, el ángulo de desviación entre el extremo interior y la esquina se calcula usando la ecuación:

donde Nset es el número de conjuntos de palas, n es el número total de palas, p es el número de restricciones e Y es la diferencia entre los ángulos primero y tercero.

La invención también proporciona un dispositivo de recogida de residuos incluyendo dicho conjunto de ventilador centrífugo y/o impulsor. La invención proporciona además un vehículo de limpieza de calles incluyendo dicho conjunto de ventilador centrífugo y/o impulsor.

A modo de ejemplo solamente, realizaciones de un conjunto de ventilador centrífugo para un vehículo de limpieza de calles se describen ahora con referencia a los dibujos acompañantes, y se muestran en ellos, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina típica de limpiar calles de la técnica anterior.

La figura 2 es una vista en perspectiva de un dispositivo de recogida de residuos incluyendo el conjunto de ventilador centrífugo de la presente invención.

La figura 3 es una vista en alzado lateral en sección parcial del dispositivo de recogida de residuos de la figura 2.

La figura 4 es una vista en planta del dispositivo de recogida de residuos de las figuras 2 y 3, ocultándose el lado superior del conjunto de ventilador centrífugo.

La figura 5 es una vista en planta del lado inferior de un impulsor del dispositivo de recogida de residuos de las figuras 2 a 4 con una primera chapa ocultada.

La figura 6 es un gráfico que ilustra el movimiento de un número de palas que forman parte del impulsor de la figura 5.

La figura 7 es una vista en planta de un intervalo entre una esquina y la pala del dispositivo de recogida de residuos de las figuras 2 a 4. Y la figura 8 es una vista en planta de un intervalo entre un extremo interior de una pared y la pala del dispositivo de recogida de residuos de las figuras 2 a 4.

La presente invención se refiere en general a conjuntos de ventilador centrífugo para máquinas de limpieza de calles.

La potencia sonora producida por un ventilador centrífugo (ignorando la potencia sonora de otros componentes tales como el motor o los cojinetes) incluye tonos de paso de pala y un espectro de ruido continuo. Central para la comprensión de la mecánica de la potencia sonora es la frecuencia de paso de pala (BPF), que es la frecuencia (en Hz) a la que las palas pasan por un solo punto de referencia y se calcula usando la ecuación:

donde N es la velocidad rotacional del cubo en revoluciones por minuto y t es el número de palas.

El espectro de ruido continuo es parcialmente un resultado de remolinos en el aire detrás del borde de salida de cada pala y los pulsos hacia fuera del aire impulsado hacia delante por el borde delantero de las palas. Los remolinos producen un amplio espectro de ruido aleatorio y los pulsos hacia fuera se producen en la BPF con sus armónicos. Ambos son más fuertes cerca de las puntas de las palas, por ser las partes móviles más rápidas de las palas. El espectro de ruido continuo también se forma por resonancia y reverberación del aire en rápido movimiento a través de los conductos de entrada y salida conectados al ventilador centrífugo.

Los tonos de paso de pala se crean cuando cada pala pasa por la pared del conducto de salida en el que la espaciación entre la pala y la caja se restringe discretamente. En este punto, el aire entre la pala y la caja es comprimido rápidamente y se produce una presión o pulso de sonido, denominado aquí un tono de paso de pala. El tono de paso de pala incluye ondas en la b Pf y sus armónicos, calculándose la frecuencia Fn del armónico n usando la ecuación:

Ntn

Los tonos de paso de pala son amplificados en particular donde la BPF o sus armónicos concuerdan con la frecuencia resonante de la caja, cubo u otro componente del ventilador centrífugo.

El movimiento de las puntas de pala puede ser modelado como una onda sinusoidal. La posición y en tiempo t puede caracterizarse por la ecuación:

donde A es el radio del impulsor desde el centro de rotación a la punta de pala, w es la frecuencia angular y 0 es el ángulo de fase (el ángulo de desviación de las palas como se describe más adelante).

La presente invención se refiere a reducir la potencia sonora producida por el ventilador centrífugo de una barredora de calles en la vista del espectro de ruido continuo y los tonos de paso de pala. La figura 2 ilustra una realización de un dispositivo de recogida de residuos 100 incluyendo un conjunto de ventilador centrífugo 19 de la presente invención.

El dispositivo de recogida de residuos 100 incluye un conducto de entrada 20 que proporciona un paso para dirigir los residuos recogidos a un depósito 111. La forma del depósito 111 es un cuboide sustancialmente rectangular, aunque en otras realizaciones puede ser cualquier otra forma adecuada. El conducto de entrada 20 (véase la figura 4) está conectado a un primer extremo 60 del depósito 111. Una boquilla o análogos (no se representa) está conectada al extremo del conducto de entrada 20 para recoger los residuos, por ejemplo, de la calle o acera. El depósito 111 recoge y guarda los residuos para extracción posterior por un operador.

El conjunto de ventilador centrífugo 19 está montado en el depósito 111 e incluye un ventilador centrífugo 21, un conducto de salida 108 y un dispositivo de salida trasero 40. El ventilador centrífugo 21 y el conducto de salida 108 están montados en el lado superior del depósito 111 y el dispositivo de salida 40 está montado en, o adyacente a, un segundo extremo del depósito 111. Sin embargo, en otras realizaciones, el conjunto de ventilador centrífugo 19 puede ir montado en el depósito 111 en cualquier otra forma adecuada.

El ventilador centrífugo 21 está montado sobre una salida de depósito 22 y está dispuesto para crear un vacío en el depósito 111 aspirando aire del depósito. Como se ilustra en las figuras 2 a 4, el ventilador 21 incluye una caja 101 y un impulsor 103. El impulsor 103 incluye sustancialmente chapas circulares primera y segunda 23, 24 (véase la figura 3). La primera chapa 23 incluye una entrada de aire en forma de un agujero central 27 que está montado sobre la salida de depósito 22. La salida de depósito 22 tiene forma de una boca de campana que se extiende hacia arriba hacia el agujero central 27. La boca de campana ayuda a proporcionar un flujo continuo y suave de aire al impulsor 103, reduciendo por ello la potencia sonora del ventilador 21.

Múltiples palas, generalmente designadas 25 aquí, están montadas entre las chapas primera y segunda 23, 24, por ejemplo, por soldadura o análogos. En los extremos interiores de las palas 25 se ha dispuesto un cubo sustancialmente cónico 26. El extremo más pequeño del cubo 26 está situado adyacente a la salida de depósito 22 y el extremo más grande del cubo 26 está situado más alejado de la salida de depósito 22.

Un motor 104 está conectado operativamente al cubo 26. Una unidad de control y un suministro de potencia (no representado) pueden operarse para accionar selectivamente el motor 104 y por ello girar el impulsor 103. Durante la rotación, las variaciones de presión creadas por las palas 25 dirigen aire desde el depósito 111 a través de la salida de depósito 22 al impulsor 103 y posteriormente al volumen interno de la caja 101.

La disposición de las palas 25 se representa con más detalle en la figura 5, que ilustra el impulsor 103 desde el lado de la primera chapa 23 con la primera chapa 23 quitada. Cada pala 25 está curvada preferiblemente hacia atrás o hacia la parte trasera de tal manera que se curve alejándose de la dirección de rotación. Preferiblemente, cada pala 25 tiene un ángulo vector de pala de 45° nominales. El beneficio de una pala curvada hacia atrás 25 es que, cuando el impulsor gira, no hay ralentización ni aceleración del aire cuando sale de la pala en un vector de dirección relativo constante. En otras realizaciones, cada pala 25 es recta o curvada hacia delante. Cada pala puede tener cualquier forma adecuada en sección transversal y grosor.

Puede haber cualquier número adecuado de palas. Preferiblemente, el número de palas 25 es un múltiplo de tres, es decir, tres, seis, nueve, doce, quince y así sucesivamente. En la realización ilustrada se han dispuesto nueve palas 25 y aquí se indican individualmente con 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122 y 123.

Las palas 25 están dispuestas en una configuración asimétrica de manera que no están uniformemente espaciadas una de otra, es decir, el ángulo de pala 46, 47, 48 varía. El eje de pala 45 se define aquí como una línea radial que se extiende desde el centro de rotación del impulsor 103, perpendicular al eje de rotación, a la punta de la pala 25. Donde la punta de la pala 25 es de un grosor sustancial, el eje 45 se extiende al punto más trasero de la pala 25. El ángulo de pala 46, 47, 48 se define como el ángulo entre dos palas adyacentes 25.

Así, el impulsor 103 ilustrado puede describirse como un impulsor centrífugo curvado hacia atrás con espaciación de palas axialmente asimétrica.

Cada conjunto de tres palas 25 tiene una pala primaria 116, 119, 122. Una pala de entrada 115, 118, 121 está situada delante de la pala primaria 116, 119, 122 a un primer ángulo de pala 46, tal como X°. Una pala retrasada 117, 120, 123 está situada delante de la pala de entrada 115, 118, 121 a un segundo ángulo de pala mayor 47, tal como X°+2Y°. La pala retrasada 117, 120, 123 está situada detrás de otra pala primaria 116, 119, 122 a un tercer ángulo de pala 48 que tiene una magnitud entre los ángulos de pala primero y segundo 46, 47, tal como X°+Y°. Así, cada pala primaria 116, 119, 122 está situada delante de una pala retrasada 117, 120, 123 al tercer ángulo de pala 48.

El uso de la expresión “delante de” pretende indicar aquí que, durante la rotación, una pala de entrada 115, 118, 121 pasa por un punto específico antes de que una pala primaria 116, 119, 122 y una pala retrasada 117, 120, 123 pase por un punto específico después de una pala primaria 116, 119, 122. Mirando desde un punto específico durante la rotación del impulsor 103, una pala de entrada 115, 118, 121 se vería primero, luego una pala primaria 116, 119, 122, después una pala retrasada 117, 120, 123, a continuación otra pala de entrada 115, 118, 121, y así sucesivamente. En una realización particular, hay nueve palas 25 y el primer ángulo de pala 46 es 35°, el segundo ángulo de pala 47 es 45° y el tercer ángulo de pala 48 es 40°

Así, el tercer ángulo de pala 48 es preferiblemente una cierta cantidad más grande que el primer ángulo de pala 46 y el segundo ángulo de pala 47 es la misma cantidad más grande que el tercer ángulo de pala 48. Se ha hallado que tal disposición es adecuada para equilibrar efectivamente el impulsor 103.

En impulsores con palas igualmente espaciadas 25 habrá una sola BPF y las ondas de presión generadas por el movimiento de la pala 25, en particular las creadas cuando cada pala 25 pasa por la restricción creada en la esquina 106 de la caja de ventilador 101, tendrá una sola frecuencia relacionada con la BPF. Las ondas sonoras producidas por palas secuenciales estarán así sustancialmente en fase una con otra y se superpondrán a dicha frecuencia. Así, la potencia sonora es relativamente alta. La potencia sonora es especialmente alta donde la BPF corresponde a la frecuencia resonante de la caja 101.

El efecto de la disposición asimétrica de la pala 25 se ilustra en la figura 6. La figura 6 es un gráfico en el que el eje Y es la posición de la punta de una pala 25 y el eje X es el tiempo. Las líneas 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79 ilustran el recorrido de una punta de pala, que sigue un recorrido sinusoidal como se ha explicado aquí previamente. Las líneas de entrada primera, segunda y tercera 71, 74, 77 ilustran el recorrido de una punta de una pala de entrada 115, 118, 121. Las líneas primarias primera, segunda y tercera 72, 75, 78 ilustran el recorrido de una punta de una pala primaria 116, 119, 122. Las líneas retrasadas primera, segunda y tercera 73, 76, 79 ilustran el recorrido de una pala retrasada 117, 120, 123. Como se ilustra, los recorridos de las puntas de las palas 25 en cada conjunto de palas 25 (es decir, una pala de entrada, retrasada y primaria) están desfasados uno de otro.

Como resultado de la disposición asimétrica, la BPF y sus armónicos para el impulsor ya no son valores únicos. Desde un punto de referencia adyacente al impulsor, variará el tiempo tomado entre cada pala que pasa. Como resultado, las ondas de presión generadas por el movimiento de una pala 25 estarán desfasadas a una onda de presión creada por una pala adyacente 25. Así, las amplitudes de las ondas de presión creadas por el impulsor asimétrico no pueden superponerse en sus máximos y se dispersarán sobre un número de frecuencias diferentes o una banda de frecuencia. La superposición de las ondas de presión en una sola frecuencia se reduce, reduciendo así la magnitud máxima de la potencia sonora. Por lo tanto, el ventilador centrífugo es más silencioso.

La caja 101 incluye una pared exterior 32 que define una porción de voluta 30 en la que el impulsor 103 está situado y una porción de salida 31 para dirigir aire expulsado por el impulsor 103 al conducto de salida 108. Aunque no se representa en las figuras 2 y 4, la caja incluye además una cubierta superior 33 situada encima de la parte superior de la porción de voluta 30 y la porción de salida 31. La cubierta superior 33 forma un volumen interno sustancialmente sellado de la caja 101.

Una esquina 106 está dispuesta en la pared exterior 32 donde el impulsor 103 está más próximo a la pared exterior 32. La esquina 106 forma la unión entre la porción de voluta 30 y la parte de la porción de salida 31 más próxima al impulsor 103. La pared exterior 32 está curvada, siendo el centro de curvatura el centro de rotación del impulsor 103. El radio de curvatura de la pared exterior 32 aumenta de forma continua a una tasa regular entre el radio en la esquina 106 al radio en el inicio de la porción de salida 31. La porción de voluta 30 y el impulsor 103 están ^{dispuestos de tal manera que la espaciación entre ellos aumente desde la esquina} 106 ^{, alrededor de la pared} exterior 32 y a la entrada a la porción de salida 31.

La porción de salida 31 puede definirse como la porción de la caja 101 entre el conducto de salida 108 y un plano que pasa a través de la esquina 106 y el punto en la pared exterior 32 donde el radio de curvatura deja de aumentar de forma constante (es decir, donde termina una espiral sustancialmente perfecta). El tamaño de garganta de la porción de salida 31, que es la zona en sección transversal de un plano que se extiende a través de la porción de salida 31 entre partes opuestas de la pared exterior 32, aumenta hacia la salida de la porción de salida 31. La sección transversal de la garganta es de forma sustancialmente rectangular. La altura de la porción de salida, es decir, la dimensión de la garganta paralela al eje de rotación del impulsor 103, permanece sustancialmente la misma. Sin embargo, como se ilustra en la figura 4, la distancia entre las partes opuestas de la pared exterior 32, es decir, la anchura de garganta, aumenta hacia la salida de la porción de salida 31. La anchura de garganta aumenta de forma continua a una tasa constante cuando las partes opuestas de la pared exterior 32 se curvan alejándose una de otra.

El conducto de salida 108 está montado encima del depósito 111, estando su entrada conectada y sellada a la salida de la porción de salida 31 de la caja 101. El conducto de salida 108 está dispuesto para dirigir aire desde el ventilador centrífugo 21 al dispositivo de salida 40. Como se ilustra en las figuras, el conducto de salida 108 incluye una hoja curvada o conformada y remachada al depósito 111. Sin embargo, en otras realizaciones, el conducto de salida 108 se forma integralmente con la porción de salida 31. Alternativamente, la caja 101 no incluye una porción de salida 31 y, en cambio, el conducto de salida 108 está conectado directamente a la porción de voluta 30. Como tal, las varias disposiciones posibles de la porción de salida 31 y del conducto de salida 108 pueden describirse diciendo que forman un paso de salida 31, 108 que va desde la porción de voluta 30 al dispositivo de salida 40. El paso de salida 31, 108 está dividido en dos pasos separados primero y segundo 36, 37 por un tabique o pared 107. A excepción de en sus extremos, los pasos primero y segundo 36, 37 están sellados uno con respecto a otro.

La pared 107 se extiende desde la salida del paso de salida 31, 108 a un extremo interior 102 sustancialmente adyacente al impulsor 103.

La pared 107 se ha colocado tanto para reducir la potencia sonora producida como para asegurar que una cantidad de aire sustancialmente similar sea dirigida a través de cada uno de los pasos primero y segundo 36, 37 cuando el impulsor 103 esté girando.

Los efectos se logran, en parte, colocando con esmero la pared 107 en base a las dimensiones del impulsor 103, la tasa esperada de flujo volumétrico, la forma y/o el tamaño de la caja 101 y la anchura de garganta del paso de salida 31, 108. Sin embargo, los inventores han hallado que la potencia sonora producida puede reducirse drásticamente mediante la colocación del extremo interior 102 y la distancia alrededor del impulsor 103 por la que se extiende la pared 107. En particular, el extremo interior 102 se coloca de tal manera que se cree una onda de presión en su entorno cuando cada pala 25 pasé por él.

Cuando el impulsor 103 gira, la restricción entre una pala 25 y la esquina 106 crea las primeras ondas de presión o tonos de paso de pala. Además, la restricción que tienen lugar entre una pala 25 y el extremo interior 102 de la pared 107 crea las segundas ondas de presión o tonos de paso de pala. Las frecuencias de las ondas de presión primera y segunda serán sustancialmente similares a, o estarán relacionadas con, las frecuencias del movimiento de cada pala 25 en cada conjunto de palas 25. Dado que las frecuencias son sustancialmente similares, y la disposición del extremo interior 102 es tal que la segunda onda de presión está desfasada con respecto a la primera onda de presión aproximadamente 180°, las ondas primera y segunda interferirán de forma destructiva. Así, la potencia sonora producida por el ventilador centrífugo 21 se reducirá en gran parte.

El extremo interior 102 se ha colocado para asegurar que esta interferencia destructiva tenga lugar. El ángulo entre el extremo interior 102 y la esquina 106, denominado aquí el ángulo de desviación, puede determinarse como el ángulo entre las líneas imaginarias primera y segunda, estando la primera línea entre el centro de rotación del impulsor 103 y la esquina 106 y estando la segunda línea entre el centro de rotación del impulsor 103 y el extremo interior 102. En la realización donde hay nueve palas, si el ángulo de desviación es 120°, las ondas de presión primera y segunda estarán en fase e interferirán de forma constructiva. Así, el ángulo de desviación tiene que ser diferente de 120° para que se produzca interferencia destructiva.

Como se ilustra en la figura 4, el efecto de esto es que, cuando una pala 25 está en el punto más próximo a la esquina 106, ninguna pala 25 está en el punto más próximo al extremo interior 102. En este momento, la distancia entre la pala más próxima 25 y el extremo interior 102 está dispuesta de modo que las segundas ondas de presión serán la mitad de la longitud de onda fuera de fase con respecto a las primeras ondas de presión. En otros términos, el extremo interior 102 tiene que estar desfasado con respecto a la esquina 106 con relación a la colocación de las palas 25. Así se puede producir interferencia destructiva.

En particular, el ángulo de desviación es sustancialmente menor de 180°, más preferiblemente menor de 160° y más preferiblemente menor de 145°. Un ángulo de desviación de 132,5° es especialmente adecuado para las palas 25 que están en una disposición sustancialmente simétrica. Si el número de palas 25 es un múltiplo de tres, el ángulo de desviación está preferiblemente en el rango de 105° a 135°.

Se ha hallado que, donde las palas 25 están en una disposición asimétrica en conjuntos de tres, el ángulo de desviación preferido se calcula usando la ecuación:

Ángulo de desviación = 3(X 2Y) - 0.5Y

donde X e Y se determinan como se ha descrito previamente con respecto a las palas asimétricas. Así, en dicho ejemplo donde X = 35° e Y = 5°, el ángulo de desviación es 132,5°. Éste es el cálculo para el ángulo de desviación contrario a la dirección de rotación. El ángulo de desviación en la dirección de rotación es 360 menos este valor, es decir, 227,5°.

Donde hay cualquier número Nset de conjuntos de palas, el ángulo de desviación opuesto a la dirección de rotación en radianes puede calcularse usando la ecuación:

donde n es el número total de palas y p es el número de restricciones, es decir, el extremo interior 102 y la esquina 106 forman dos restricciones. En la dirección de rotación, el ángulo de desviación es 2n menos el ángulo calculado mediante la ecuación anterior.

Además, los autores de la presente invención han hallado que, cuando el extremo interior 102 está demasiado cerca del impulsor 103, hay un efecto negativo en el flujo de aire a los pasos 36, 37 mediante la creación de turbulencia y otros efectos análogos. Como resultado, se prefiere que la distancia entre el impulsor 103 y el extremo interior 102 sea ligeramente mayor que la distancia entre el impulsor 103 y la esquina 106.

Una disposición adecuada se ilustra en las figuras 7 y 8. Preferiblemente, la distancia W entre el impulsor 103 y el extremo interior 102 es del rango de 1,1 a e incluyendo 1,5Z, donde Z es la distancia entre el impulsor 103 y la esquina 106. Incluso más preferiblemente W = 1,375Z. Las distancias se calculan a partir de los puntos más alejados del extremo interior 102 y la esquina 106 en contra de/en la dirección de rotación del impulsor 103. Preferiblemente, W = 0,11Q, donde Q es el diámetro del impulsor 103 y por ello Z = 0,08Q.

En general, la pared 107 se coloca a mitad de camino entre las paredes de la caja 101 en la porción de salida 31, a mitad de camino entre la periferia exterior del impulsor 103 y la caja 101 en la porción de voluta 30 y a mitad de camino entre los lados del conducto de salida 108. La división del paso de salida 31, 108 y el conducto de salida 112 en dos pasos separados 36, 37, 65, 66 promueve el flujo laminar y reduce la turbulencia. Además, la tasa de aumento del tamaño de garganta produce estos efectos. Por lo tanto, si no hubiese pared 107, el paso de salida 31, 108 tendría que tener el doble de longitud para lograr el mismo efecto.

El dispositivo de salida trasero 40 baja por el segundo extremo del depósito 111 e incluye un conducto trasero interno 112 encerrado por una cubierta trasera 114. Aunque no siempre es necesario, el dispositivo de salida trasero 40 asiste la atenuación adicional de ruido y dirige el aire del ventilador a una salida colocada más adecuadamente que la salida del paso de salida 31, 108. En la figura 2, la cubierta trasera 114 está parcialmente ocultada para mostrar el conducto trasero interno 112.

El conducto trasero 112 incluye una entrada en la salida del paso de salida 31, 108. Un par de paredes laterales opuestas 50, 51 se extienden hacia abajo de la entrada y definen los bordes exteriores del conducto trasero 112. Se ha dispuesto capas de material de atenuación de ruido 52 en las paredes laterales 50, 51 para reducir la potencia sonora producida por el aire que fluye a través del conducto trasero 112. El material de atenuación de ruido es preferiblemente una espuma de alvéolos abiertos o una fibra apelmazada. Se han dispuesto chapas perforados 54 sobre la parte superior de las capas 52 para reducir el daño del material de atenuación de ruido resultante del impacto del aire que circula rápidamente por encima de él.

El segundo extremo 61 del depósito 111 puede incluir una puerta o cubierta (no representada) montada en el cuerpo del depósito 11 con una bisagra. La puerta proporciona acceso a los residuos aspirados al depósito 111. La bisagra sirve para girar la puerta hacia arriba. Como resultado, el dispositivo de salida trasero 40 se monta en la puerta y/o depósito 111 de tal manera que pueda girar hacia arriba alrededor de un pivote adyacente a la entrada al dispositivo 40.

De manera similar al paso de salida 31, 108, el conducto de salida 112 está dividido por un tabique o pared 113 en dos pasos separados primero y segundo 65, 66.

La distancia entre las paredes laterales 50, 51 aumenta gradualmente hacia la salida del dispositivo de salida trasero 40.

Las paredes 107, 113 pueden incluir además una o más capas, o estar compuestas de, un material de atenuación de ruido y/o anecoico. Por lo tanto, las paredes 107, 113 pueden absorber las ondas sonoras que bajan por los pasos de salida 31, 108 y el conducto de salida 112 más bien que permitir entonces que se reflejen o reverberen. Como resultado, la potencia sonora total producida puede reducirse.

Además, la expansión de la zona de garganta del paso de salida 31, 108 da lugar a un volumen en continua expansión y por ello ralentiza el aire movido por el impulsor 103 más uniformemente con menos turbulencia y remolinos transitorios. Por lo tanto, se reducen las ondas de presión y reverberaciones a través de la caja 101 y se reduce la potencia sonora generada.

En la transición entre el conducto superior 108 y los conductos verticales 50 y 51 se utiliza el efecto Coanda para mejorar el flujo.

En la realización antes descrita, la reducción de la potencia sonora se logra, entre otros, por una combinación de la pared 107, la expansión del paso de salida 31, 108 y el conducto de salida 112 y la disposición asimétrica de las palas 25. Sin embargo, en otras disposiciones, el ventilador centrífugo puede incluir la pared 107, la expansión del paso de salida 31, 108 y/o conducto de salida 112, o la disposición asimétrica de las palas 25. La reducción de potencia sonora no será tan grande como cuando se usen las tres, pero, en ciertos tipos de ventiladores centrífugos, es posible que las tres no sean necesarias puesto que se precisa menos reducción de potencia sonora.

Sin embargo, los autores de la presente invención han hallado inesperadamente que una combinación de al menos la pared 107 y la disposición asimétrica de las palas 25 puede producir una mayor reducción total de la potencia sonora que la reducción de potencia sonora lograda individualmente por cada uno de estos componentes. Se piensa que esto es un resultado de las ondas de presión primera y segunda producidas con un rango más amplio de frecuencias/longitudes de onda. Puede producirse interferencia destructiva en este rango más amplio de frecuencias/longitudes de onda, incluso donde las ondas de presión primera y segunda están ligeramente fuera de fase. Así, la potencia sonora se reduce drásticamente.

Varios beneficios de la presente invención serán evidentes. Puede lograrse la misma tasa de flujo volumétrico en comparación con los ventiladores centrífugos de la técnica anterior a la misma presión, de tal manera que se mantiene el rendimiento. El desplazamiento de frecuencia debido a minimizar la frecuencia de paso de pala de ventilador esparce los picos de ruido, disminuyendo por ello la generación general de potencia sonora. Un aumento continuo, pero gradual, del área en sección transversal del paso de salida da lugar a una reducción de la turbulencia y a una ralentización más gradual del aire. Dividir toda la cámara de salida desde la cámara de ventilador a la abertura atmosférica permite canalizar entre ellas una cantidad uniforme de aire. Esto mejora la eficiencia reduciendo la impedancia del sistema en todo el sistema de salida. Finalmente, los canales claramente divididos en el escape proporcionan a los expertos un mayor número de formas de tunear el sistema para cumplir diferentes requisitos operativos. La combinación de dichos efectos reduce la generación de potencia sonora del sistema, manteniendo al mismo tiempo las capacidades de limpieza y de recogida de residuos. Esto da lugar a un aumento de la eficiencia general del sistema.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un vehículo de limpieza de calles incluyendo un dispositivo de recogida de residuos (100), incluyendo el dispositivo de recogida de residuos (100) un conjunto de ventilador centrífugo (19), incluyendo el conjunto de ventilador centrífugo (19):

una caja (101) incluyendo una porción de voluta (30), un paso de salida (31) y una entrada de aire, estando conectada la porción de voluta (30) al paso de salida (31) y la entrada de aire, estando formada una esquina (106) en la caja (101) entre la porción de voluta (30) y el paso de salida (31); y

un impulsor rotativo (103) que incluye múltiples palas (25), estando situado el impulsor (103) en la porción de voluta (30) próxima a la esquina (106) y dispuesto para aspirar aire por la entrada de aire y dirigir el aire al paso de salida (31) ; caracterizándose el vehículo de limpieza de calles porque incluye además:

una pared (107) que separa el paso de salida (31) en un primer y un segundo paso (36, 37), extendiéndose la pared (107) desde una salida del paso de salida (31) a un extremo interior (102) próximo al impulsor (103), estando sellados uno de otro los pasos primero y segundo (36, 37) excepto en los extremos de los pasos primero y segundo (36, 37),

donde el extremo interior (102) está colocado, y el impulsor (103) está dispuesto, de manera que, cuando una pala (25) pase por el extremo interior (102), se forme una segunda onda de presión que interfiera de forma destructiva con una primera onda de presión formada por una pala (25) que pasa por la esquina (106); y

donde la distancia W entre el extremo interior (102) y el impulsor (103) es más grande que la distancia Z entre la esquina (106) y el impulsor (103).

2. Un vehículo de limpieza de calles según la reivindicación 1, donde W es del rango de 1,1Z a e incluyendo 1,5Z.

3. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el ángulo alrededor del centro de rotación del impulsor (103) entre el extremo interior (102) y la esquina (106) es la suma de:

el ángulo entre al menos dos de las múltiples palas (25); y

un ángulo, que es menor que el ángulo entre dos palas adyacentes (25), que da lugar a que la segunda onda de presión esté desfasada aproximadamente 180° con respecto a la primera onda de presión; y, opcionalmente, donde el ángulo alrededor del centro de rotación del impulsor (103) entre el extremo interior (102) y la esquina (106) es la suma de:

el ángulo entre tres de las múltiples palas (25); y

un ángulo, que es menor que el ángulo entre dos palas adyacentes (25), que da lugar a que la segunda onda de presión esté desfasada aproximadamente 180° a la primera onda de presión.

4. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el número de palas (25) es un múltiplo de tres.

5. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el ángulo alrededor del centro de rotación del impulsor (103) entre el extremo interior y la esquina es 132,5°.

6. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el tamaño de garganta del paso de salida (31) aumenta hacia la salida del paso de salida (31).

7. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde la pared (107) se coloca de tal manera que una cantidad de aire sustancialmente similar se dirija a través de cada uno de los pasos primero y segundo (36, 37) cuando el impulsor (103) esté girando.

8. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el extremo interior (102) está colocado a mitad de camino entre la periferia exterior del impulsor (103) y la caja (101) en la porción de voluta (30).

9. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde la salida del paso de salida (31) está conectada a un dispositivo de salida trasero (40), incluyendo el dispositivo de salida trasero (40) un conducto trasero interno (112) encerrado por una cubierta (114) que va a una salida de aire desde el conjunto de ventilador centrífugo (19).

10. Un vehículo de limpieza de calles según la reivindicación 8, donde el conducto trasero interno (112) está dividido en pasos primero y segundo (65, 66) por una pared (113).

11. Un vehículo de limpieza de calles según la reivindicación 9 o la reivindicación 10, donde el tamaño de garganta del conducto trasero interno (112) aumenta hacia la salida de aire.

12. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el impulsor (103) incluye chapas primera y segunda (23, 24) montadas alrededor de un cubo (26), estando montadas las múltiples palas (25) entre las chapas primera y segunda (23, 24) y espaciadas alrededor del cubo (26), donde cada pala (25) tiene una primera pala adyacente situada en su lado y una segunda pala adyacente situada en su lado opuesto, y la espaciación entre cada pala y la primera pala adyacente es diferente a la espaciación entre cada pala y la segunda pala adyacente.

13. Un vehículo de limpieza de calles según la reivindicación 12, donde las múltiples palas (25) están formadas por uno o varios conjuntos de una pala de entrada (116, 119, 122), una pala primaria (116, 119, 122) y una pala retrasada (115, 118, 121), donde:

la pala de entrada (116, 119, 122) está separada de la pala primaria (116, 119, 122) un primer ángulo; estando separada la pala retrasada (115, 118, 121) de la pala de entrada (116, 119, 122) un segundo ángulo; estando separada la pala primaria (116, 119, 122) de una pala de entrada adyacente un tercer ángulo; y el tercer ángulo de pala es más grande que el primer ángulo de pala y el segundo ángulo de pala es más grande que el tercer ángulo de pala;

y, opcionalmente, donde el primer ángulo de pala es X°, el segundo ángulo de pala es X°+2Y° y el tercer ángulo de pala es X°+Y°.

14. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones 12 a 13, donde las palas (25) están curvadas hacia atrás.

15. Un vehículo de limpieza de calles según alguna de las reivindicaciones 12 a 14, donde el ángulo de desviación entre el extremo interior (102) y la esquina (106) se calcula usando la ecuación:

Ángulo de desviación = Nset x

Y

donde Nset es el número de conjuntos de palas, n es el número total de palas, p es el número de restricciones e Y es la diferencia entre los ángulos primero y tercero.