ES2837106T3

ES2837106T3 - Unidad de ventilación

Info

Publication number: ES2837106T3
Application number: ES16380007T
Authority: ES
Inventors: Burch Albert Bach-Esteve
Original assignee: Soler and Palau Research SL
Current assignee: Soler and Palau Research SL
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: EP3219992B1; EP3219992A1; PT3219992T

Abstract

Una unidad de ventilación, que comprende una carcasa (1) con una abertura interior central (3) que está provista de un rodete centrífugo (4) accionado de manera giratoria por un motor (5), el rodete centrifugo (4) tiene un conjunto de alabes (9) dispuestos en una distribución alre dedor del hueco central interior (3), y en una posición inclinada respecto de la dirección radial del rodete centrifugo (4), el rodete centrifugo (4) tiene un borde interior (10) adyacente al hueco central interior (3) y un borde exterior (11) en la periferia del rodete centrifugo (4), en la que los alabes (9) presentan una configuración arqueada que se extiende transversalmente entre el borde interior (10) adyacente al hueco central interior (3) y el borde exterior (11) dispuesto sobre la periferia del rodete centrifugo (4), los alabes (9) curvando hacia atrás y teniendo una configuración convexa en el lado de presión posicionada hacia la parte interna del rodete centrífugo (4), y caracterizado por que la unidad de ventilación comprende además medios de medición configurados para medir el flujo de aire accionado por el rodete centrífugo (4) basado en el consumo de energía del motor (5) y por que la configuración arqueada de los alabes (9) tiene una curvatura con un radio (r) compuesto entre la mitad y el doble del radio (Rr) del rodete centrífugo (4).

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de ventilación

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a ventiladores de impulsión de aire y en particular con los ventiladores de tipo radial, proponiendo una unidad de ventilación provista de un rodete centrifugo realizado con una formación estructural que le confiere una funcionalidad ventajosa de eficiencia en relación con el caudal de aire que se impulsa y el consumo de energía eléctrica del accionamiento para la impulsión, y en donde el caudal de aire se puede obtener a partir del consumo energético del motor que impulsa el rodete centrifugo, sin la necesidad de emplear sensores externos.

Estado de la técnica

Son conocidas las unidades de ventilación radial, las cuales incluyen un rodete centrifugo que es accionado giratoriamente por un motor, de tal manera que al girar dicho rodete centrifugo impulsa un flujo de aire desde un hueco central interior, en proyección de salida hacia la periferia; para este propósito poseyendo el rodete centrifugo un conjunto de alabes dispuestos en una distribución alrededor del hueco central interior, para extraer el aire radialmente desde dicho hueco central interior y proyectarle hacia el exterior por la periferia.

En dichos rodetes centrífugos, la posición y configuración de los alabes, son los factores fundamentales para determinar la capacidad de impulsión de aire del rodete centrifugo, afectando por lo tanto decisivamente en el rendimiento de la unidad de ventilación; de manera que dichos factores son esenciales en el diseño estructural de los rodetes centrífugos.

En ese sentido, los rodetes centrífugos con alabes que se curvan hacia adelante son conocidos convencionalmente, en donde los alabes impulsores del aire se disponen uniformemente en una posición inclinada en el sentido de giro y respecto de la dirección radial del rodete centrifugo, con una configuración arqueada en el sentido transversal desde el borde interior hasta el borde exterior según la posición en el rodete centrifugo, presentando los alabes una configuración convexa hacia la parte periférica exterior del rodete centrifugo.

En los rodetes centrífugos de alabes curvados hacia adelante, la medición del caudal de aire se obtiene directamente midiendo el consumo energético del motor que impulsa el rodete centrifugo, y de acuerdo a la curva característica de caudal/consumo energético de la unidad de ventilación. Aunque este tipo de rodetes centrífugos permiten medir directamente el caudal de aire a partir del consumo energético del motor, tienen una baja eficiencia en términos de caudal/presión respecto al consumo energético que impulsa el rodete centrífugo.

Por otro lado, son conocidos los rodetes centrífugos de alabes curvados hacia atrás, en donde los alabes impulsores del aire también se disponen uniformemente en una posición inclinada en el sentido de giro y respecto de la dirección radial del rodete centrifugo, con una configuración arqueada en el sentido transversal desde el borde interior hasta el borde exterior según la posición en el rodete centrifugo, pero en este caso, los alabes presentan una configuración convexa hacia la parte periférica interior del rodete centrifugo.

Con esta realización, para poder medir el caudal de aire que impulsa el rodete centrífugo es necesario emplear sensores externos de medición de caudal que aumentan la complejidad y coste de la unidad de ventilación. Esto es debido a que al emplear este tipo de rodetes centrífugos de alabes curvados hacia atrás, la medición del caudal de aire no se puede realizar directamente a partir de la medición del consumo energético del motor que impulsa el rodete centrifugo, ya que la curva característica de caudal/consumo energético de este tipo de rodetes centrífugos presenta un punto máximo, de tal manera que para un mismo consumo energético existen dos caudales de funcionamiento diferentes, siendo imposible poder determinar en cuál de los dos está trabajando la unidad de ventilación, de manera que se hace necesario disponer de sensores externos. Otros ejemplos de la técnica anterior se pueden encontrar, por ejemplo, en los documentos DE 29818179 U1, WO 03/031918 A1, US 2008/134713 A1 o US 2006/275123 A1.

Objeto de la invención

La invención se define en la reivindicación adjunta y propone una unidad de ventilación de configuración radial que incorpora un rodete centrifugo que se ha desarrollado en su formación estructural con unas características que le hacen eficazmente ventajoso para la función impulsora de aire, permitiendo medir de forma indirecta el caudal de aire a partir del consumo energético de la unidad de ventilación, sin la necesidad de emplear sensores externos.

La unidad de ventilación comprende una carcasa con un hueco central interior en donde se dispone un rodete centrífugo accionado en giro por un motor. El rodete centrifugo tiene un conjunto de alabes dispuestos en una distribución alrededor del hueco central interior, y en una posición inclinada respecto de la dirección radial del rodete centrifugo. El rodete centrífugo tiene un borde interior adyacente al hueco central interior y un borde exterior en la periferia del rodete centrifugo.

De acuerdo con la invención, los alabes presentan una configuración arqueada que se extiende transversalmente entre el borde interior adyacente al hueco central interior y el borde exterior dispuesto en la periferia del rodete centrifugo, los alabes curvando hacia atrás y teniendo una configuración convexa en el lado de presión posicionada hacia la parte interna del rodete centrífugo.

La unidad de ventilación adicionalmente comprende unos medios de medida configurados para determinar el caudal de aire impulsado por el rodete centrífugo a partir del consumo energético del motor.

En particular, la configuración arqueada transversal de los alabes tiene una curvatura con un radio comprendido entre la mitad y el doble del radio del rodete centrifugo, con el cual se ha comprobado experimentalmente un resultado de impulsión del aire que favorece la combinación caudal-consumo energético, de tal manera que se consigue un rendimiento mejor que el de los rodetes centrífugos convencionales con alabes de curvatura más pronunciada, con un radio de al menos 85 milímetros, las cuales resultan además de una fabricación más costosa.

De este modo se obtiene una unidad de ventilación con un rodete centrifugo en el cual las características estructurales de la configuración de los alabes determina unas condiciones que hacen que el comportamiento funcional de impulsión de aire sea más eficiente que con la realización de los rodetes centrífugos convencionales, mejorando el rendimiento de la unidad de ventilación.

Por lo tanto, la unidad de ventilación objeto de la invención presenta un rodete centrifugo que resulta de unas características que le confieren vida propia y carácter preferente respecto de otras unidades de ventilación con rodetes convencionales de la misma aplicación.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista en sección de la unidad de ventilación de la invención.

La figura 2 muestra en perspectiva un rodete centrífugo realizado con las características de la invención.

La figura 3 es una vista frontal de dicho rodete centrífugo de la figura 2.

La figura 4 es una vista en sección diametral del rodete centrífugo, según la sección IV-IV indicada en la figura 3. La figura 5 es una vista parcial ampliada del rodete centrífugo según la sección V-V indicada en la figura 4. La figura 6 muestra una gráfica comparativa con las curvas características de caudal/consumo energético de la unidad de ventilación de la invención, una unidad de ventilación convencional con un rodete centrífugo de alabes curvados hacia adelante y una unidad de ventilación convencional con un rodete centrífugo de alabes curvados hacia atrás.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a una unidad de ventilación de configuración radial que incorpora un rodete centrífugo con una formación estructural que mejora la eficiencia y el rendimiento de las unidades de ventilación que incorporan rodetes centrífugos convencionales de la misma aplicación.

Como se observa en la vista en sección de la figura 1, la unidad de ventilación comprende una carcasa (1) en la que se dispone, o está directamente reproducida, una conducción del aire en forma de voluta (2) que presenta un hueco central interior (3) en donde se dispone un rodete centrifugo (4) que es accionado giratoriamente por un motor (5), específicamente un motor eléctrico sin escobillas. La entrada del aire se realiza por uno de los costados de la unidad de ventilación hacia el hueco central interior (3) en dirección axial al rodete centrífugo (4), y la salida del aire se realiza en dirección radial al rodete centrífugo (4) a través de una boca de descarga (6) de la unidad de ventilación.

El rodete centrifugo (4) comprende dos elementos anulares (7) y (8) dispuestos axialmente paralelos entre sí, alabes (9) dispuestos alrededor de la abertura interior central (3) intercaladas entre los elementos anulares (7) y (8), y presentando el rodete centrifugo (4) un borde interior (10) adyacente al hueco central interior (3) y un borde exterior (11) dispuesto en la periferia del rodete centrifugo (4). Los alabes (9) se extienden desde el hueco central interior (3) del rodete centrifugo (4) hasta la periferia exterior del rodete centrifugo (4), en una posición inclinada respecto de la dirección radial del rodete centrifugo (4), y de acuerdo con una disposición tangencial respecto del hueco central interior (3).

De acuerdo con la presente invención, los alabes (9) presentan una configuración arqueada que se extiende transversalmente entre el borde interior (10) adyacente al hueco central interior (3) y el borde exterior (11) que queda en la periferia del rodete centrifugo (4), los alabes (9) curvando hacia atrás y teniendo una configuración convexa en el lado de presión posicionada hacia la parte interna del rodete centrífugo (4).

La unidad de ventilación adicionalmente comprende unos medios de medida que están asociados al motor (5) que acciona el rodete centrífugo (4), estando especialmente configurados dichos medios de medida para determinar el caudal de aire impulsado por el rodete centrifugo (4) a partir de la medición del consumo energético del motor (5).

De forma adicional, la configuración arqueada transversal de los alabes (9) se determina con una curvatura de radio (r) comprendido entre la mitad y el doble del radio (Rr) del rodete centrifugo (4), es decir, la curvatura del radio (r) de los alabes (9) está comprendido en el intervalo [0,5*Rr < r < 2*Rr]. Esta selección del radio junto con la configuración estructural de los alabes (9) definida por la invención permite obtener un comportamiento mejorado de la unidad de ventilación, tal y como se muestra en los resultados experimentales mostrados en la figura 6.

Dicha figura 6 muestra una gráfica comparativa de tres curvas características de caudal (Q)/consumo energético (Wa). La primera curva (C⁰), representada a trazo continuo, muestra la curva característica de una unidad de ventilación convencional con un rodete centrífugo de alabes curvados hacia atrás; la segunda curva (C¹), representada a trazo y punto, muestra la curva característica de la unidad de ventilación de la invención; y la tercera curva (C²), representada a trazos, muestra la curva característica de una unidad de ventilación convencional con un rodete centrífugo de alabes curvados hacia adelante.

De la comparativa de la segunda y tercera curvas (Ci, C²), se observa que, para un mismo caudal, el consumo enérgico de la unidad de ventilación de la invención es muy inferior al consumo energético de una unidad de ventilación convencional con un rodete centrífugo de alabes curvados hacia adelante. Por otro lado, la primera curva (C⁰) tiene un punto máximo (M) a partir del cual el consumo energético pasa de ser creciente a ser decreciente, y por lo tanto, para un mismo consumo energético del motor de accionamiento del rodete centrifugo existen dos caudales diferentes. Esta particularidad de la primera curva (C⁰) característica de una unidad de ventilación convencional de alabes curvados hacia atrás imposibilita que la medición del caudal pueda ser realizada directamente a través del consumo energético, lo cual provoca la necesidad de emplear sensores de caudal externos para realizar una medición eficiente. Sin embargo, la segunda curva (Ci) característica de la unidad de ventilación de la invención siempre presenta un consumo energético creciente a medida que aumenta el caudal del aire impulsado, de tal forma que a un valor de caudal de aire siempre le corresponde de forma inequívoca un valor de consumo energético.

Por consiguiente, la configuración de los alabes (9) del rodete centrifugo (4) de la invención permite mejorar el comportamiento funcional de la unidad de ventilación, consiguiendo una adecuada relación impulsión de aire respecto al consumo energético, al igual que las unidades de ventilación convencionales provistas de alabes curvados hacia atrás. De forma adicional, se consiguen unas condiciones de funcionamiento en donde el caudal de aire impulsado siempre aumenta cuando aumenta el consumo energético, al igual que las unidades de ventilación convencionales provistas de alabes curvados hacia delante, de tal manera que se puede hacer la lectura del caudal de aire con fiabilidad y precisión a partir del consumo energético, sin necesidad de utilizar sensores externos como requieren las unidades de ventilación convencionales equivalentes de alabes curvados hacia atrás.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de ventilación, que comprende una carcasa (1) con una abertura interior central (3) que está provista de un rodete centrífugo (4) accionado de manera giratoria por un motor (5), el rodete centrifugo (4) tiene un conjunto de alabes (9) dispuestos en una distribución alrededor del hueco central interior (3), y en una posición inclinada respecto de la dirección radial del rodete centrifugo (4), el rodete centrifugo (4) tiene un borde interior (10) adyacente al hueco central interior (3) y un borde exterior (11) en la periferia del rodete centrifugo (4), en la que los alabes (9) presentan una configuración arqueada que se extiende transversalmente entre el borde interior (10) adyacente al hueco central interior (3) y el borde exterior (11) dispuesto sobre la periferia del rodete centrifugo (4), los alabes (9) curvando hacia atrás y teniendo una configuración convexa en el lado de presión posicionada hacia la parte interna del rodete centrífugo (4), y caracterizado por que la unidad de ventilación comprende además medios de medición configurados para medir el flujo de aire accionado por el rodete centrífugo (4) basado en el consumo de energía del motor (5) y por que la configuración arqueada de los alabes (9) tiene una curvatura con un radio (r) compuesto entre la mitad y el doble del radio (Rr) del rodete centrífugo (4).