ES2859598T3

ES2859598T3 - Entrada del ventilador HVAC

Info

Publication number: ES2859598T3
Application number: ES19211215T
Authority: ES
Inventors: Mina Adel Zaki; Ryan K Dygert; Richie C Stauter
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2021-10-04
Anticipated expiration: 2039-04-05
Also published as: EP3553321A1; ES2883724T3; US10982863B2; CN110360137A; EP3633210B1; EP3633210A1; US20190309963A1; CN110360137B; EP3553321B1

Abstract

Una carcasa de ventilador (184) para alojar un ventilador (154) que gira alrededor de un eje central (500), comprendiendo la carcasa del ventilador: una entrada (212); un difusor (202); una superficie de diámetro interior (DI) (200, 210) orientada hacia el eje central; y una superficie de diámetro exterior (DE) (240) orientada en dirección opuesta al eje central, en donde, un reborde (220) en la entrada tiene una pluralidad de vértices (231) y una pluralidad de nadirs (233), caracterizado por que, en sección longitudinal central, la superficie del diámetro interior y la superficie del diámetro exterior tienen partes convexas; y al menos en una posición axial dada, posiciones radiales respectivas de las partes convexas de la superficie del diámetro interior y la superficie del diámetro exterior varían en la dirección circunferencial 15 alrededor del eje central.

Description

DESCRIPCIÓN

Entrada del ventilador HVAC

La presente invención se refiere a una carcasa de ventilador y a una unidad de climatización exterior que incluye la carcasa de ventilador. En el documento US2010/0269537 A1 se desvela un ejemplo de una carcasa de ventilador de la técnica anterior.

Las realizaciones ilustrativas se refieren a entradas de ventilador para ventiladores HVAC que reciben flujos de entrada que no son circunferencialmente uniformes.

Un sistema de climatización residencial habitual (aire acondicionado y/o bomba de calor) tiene una unidad exterior que incluye un compresor, un intercambiador de aire refrigerante y calor (serpentín), y un ventilador eléctrico para dirigir un flujo de aire a través del intercambiador de calor. La unidad exterior incluirá a menudo un inversor para alimentar el motor del compresor y/o el motor del ventilador.

En una configuración de unidad exterior básica, la unidad exterior tiene una huella generalmente cuadrada con el intercambiador de calor envolviendo cuatro lados y tres esquinas de esa huella entre dos colectores. El compresor está colocado dentro de una cavidad central rodeada por el intercambiador de calor sobre una base de la unidad. Un panel de servicio de la carcasa está montado alineado con el espacio y sostiene el inversor. El ventilador está montado encima de la unidad exterior y atrae aire hacia dentro a través del intercambiador de calor hacia la cavidad central y luego lo expulsa hacia arriba.

Visto desde un primer aspecto, la invención proporciona una carcasa de ventilador para alojar un ventilador que gira alrededor de un eje central. La carcasa del ventilador comprende: una entrada; un difusor; una superficie de diámetro interior (DI) orientada hacia el eje central; y una superficie de diámetro exterior (DE) orientada en dirección opuesta al eje central. Un reborde en la entrada tiene una pluralidad de vértices y una pluralidad de nadirs, en donde, en sección longitudinal central, la superficie del diámetro interior y la superficie del diámetro exterior tienen partes convexas, y al menos en una posición axial determinada, posiciones radiales respectivas de las partes convexas de la superficie del diámetro interior y la superficie del diámetro exterior varían en la dirección circunferencial alrededor del eje central. Opcionalmente, la carcasa tiene una pestaña de montaje.

Opcionalmente, la pestaña de montaje tiene una forma en planta generalmente rectangular y los nadirs están alineados con lados del rectángulo y los vértices están alineados con esquinas del rectángulo.

Opcionalmente, los vértices son de salientes a lo largo de una parte inferior de la pestaña de montaje que sobresale hacia abajo y radialmente hacia fuera con respecto al eje central.

Opcionalmente, las partes convexas se extienden desde el reborde de la entrada.

Opcionalmente, en al menos una posición circunferencial, la parte convexa de la superficie del diámetro exterior se extiende sobre un tramo longitudinal (A2) del 5 % al 40 % de un diámetro de garganta (D^garganta) y un tramo radial (Tr) del 3 % al 20 % de D^garganta.

Opcionalmente, en los vértices, el tramo radial (T^r) es al menos el 200 % del tramo radial (T^r) en los nadirs.

Opcionalmente, en los vértices, el tramo radial (T^r) es del 200 % al 1000 % del tramo radial (T^r) en los nadirs.

Opcionalmente, los vértices están separados axialmente de los nadirs mediante una altura A¹de al menos el 3 % de un diámetro de garganta (D^garganta).

Opcionalmente, los vértices están separados axialmente de los nadirs por dicha altura A¹del 4 % al 12 % del diámetro de garganta (D^garganta).

Opcionalmente, la carcasa del ventilador comprende una cubierta superior unida a un miembro inferior, siendo el miembro inferior de plástico moldeado e incluyendo la pestaña de montaje.

Otro aspecto de la invención proporciona una unidad de climatización exterior que comprende una carcasa de ventilador como se ha comentado anteriormente y que comprende además: un compresor que tiene un motor eléctrico; un intercambiador de aire refrigerante y calor acoplado al compresor y que se extiende alrededor del eje central entre un primer colector y un segundo colector; y un ventilador eléctrico rodeado por la carcasa del ventilador y colocado para dirigir un flujo de aire a lo largo de una trayectoria de flujo de aire a través del intercambiador de aire refrigerante y calor, luego a través de la entrada y fuera del difusor.

Opcionalmente, el intercambiador de aire refrigerante y calor tiene una huella con cuatro lados y cuatro esquinas, un espacio entre colectores en una de las cuatro esquinas; los vértices están alineados con respectivos vértices de las cuatro esquinas; y los nadirs están alineados con respectivos nadirs de los cuatro lados.

Opcionalmente, el ventilador eléctrico está encima de la unidad exterior.

Otro aspecto de la divulgación, que no está reivindicado actualmente, implica una carcasa de ventilador para alojar un ventilador que gira alrededor de un eje central, comprendiendo la carcasa del ventilador: una entrada; un difusor; una superficie de diámetro interior (DI) orientada hacia el eje central; y una superficie de diámetro exterior (DE) orientada en dirección opuesta al eje central. En sección longitudinal central, la superficie del diámetro exterior tiene una parte convexa. En dicha sección longitudinal central, la superficie del diámetro interior tiene una parte convexa. Al menos en una posición axial dada, posiciones radiales respectivas de las partes convexas de la superficie del diámetro interior y la superficie del diámetro exterior varían en la dirección circunferencial alrededor del eje central.

Otro aspecto de la divulgación, que no está reivindicado actualmente, implica una unidad de climatización exterior que comprende: un compresor que tiene un motor eléctrico; un intercambiador de aire refrigerante y calor acoplado al compresor y que se extiende alrededor de un eje central entre un primer colector y un segundo colector; una carcasa del ventilador que tiene una entrada inferior y un difusor superior; y un ventilador eléctrico rodeado por la carcasa del ventilador y colocado para dirigir un flujo de aire a lo largo de una trayectoria de flujo de aire a través del intercambiador de aire refrigerante y calor, luego a través de la entrada y fuera del difusor. La entrada del conducto del ventilador comprende medios para limitar una separación del flujo de entrada y reducir irregularidades del flujo de entrada alrededor del eje central.

Opcionalmente, el intercambiador de aire refrigerante y calor tiene una huella con cuatro lados y cuatro esquinas, un espacio entre colectores en una de las cuatro esquinas; la entrada tiene primeras partes alineadas con las tres esquinas restantes y segundas partes alineadas con los cuatro lados; y las primeras partes sobresalen axialmente más allá de las segundas partes.

Los detalles de una o más realizaciones preferidas se exponen en los dibujos adjuntos y la siguiente descripción. Otras características, objetos y ventajas se pondrán de manifiesto a partir de la descripción y los dibujos, así como de las reivindicaciones.

La Figura 1 es una vista esquemática de un sistema de bomba de calor en un modo de calefacción.

La Figura 2 es una vista esquemática del sistema de bomba de calor en modo de refrigeración.

La Figura 3 es una vista lateral de una unidad exterior del sistema de bomba de calor.

La Figura 4 es una vista superior parcialmente en corte de la unidad exterior.

La Figura 5 es una vista parcialmente en corte de la unidad exterior.

La Figura 6 es una vista despiezada verticalmente de un conducto de ventilador y un conjunto de ventilador de la unidad exterior.

La Figura 7 es una vista aislada del conducto del ventilador.

La Figura 8 es una vista aislada de un conducto de la técnica anterior.

La Figura 9 es una primera vista en sección parcial parcialmente esquemática de una parte superior, de la unidad exterior tomada a lo largo de la línea 9-9 de la Figura 4.

La Figura 10 es una segunda vista en sección vertical parcial parcialmente esquemática de la unidad exterior tomada a lo largo de la línea 10-10 de la Figura 4.

La Figura 11 es una vista en sección vertical parcial parcialmente esquemática de una unidad exterior de la técnica anterior.

La Figura 12 es un modelo de flujo para la sección transversal de la Figura 9.

La Figura 13 es un modelo de flujo para la sección transversal de la Figura 11.

Los números de referencia y las designaciones similares en los diversos dibujos indican elementos semejantes. En esta y otras aplicaciones de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) donde un intercambiador de calor (serpentín) está aguas arriba del ventilador, el rendimiento del ventilador depende en gran medida del flujo a través del serpentín, la configuración del serpentín, las características del serpentín, y la distancia del serpentín con respecto a la entrada del ventilador. Esto generalmente se traduce en una aceleración no uniforme del flujo de entrada que entra en el ventilador y con el uso de una entrada de ventilador plana, esto ocasionará una separación del flujo, un aumento de la potencia del ventilador, y un aumento del ruido del ventilador. Un ejemplo clave es la unidad exterior de bomba de calor residencial, donde la naturaleza no circular de la huella del intercambiador de calor impone asimetrías circunferenciales en el flujo de entrada.

La Figura 1 muestra un ejemplo de un sistema HVAC 20 que tiene una unidad exterior 22 (que tiene una carcasa 23) y una unidad interior 24 (que tiene una carcasa 25). La unidad interior 24 está dentro del interior 26 de un edificio 28. Como se analiza más adelante, la unidad exterior 22 ilustrativa es una bomba de calor residencial que tiene modos de calefacción (Figura 1) y refrigeración (Figura 2). La unidad exterior de bomba de calor ilustrativa contiene un compresor accionado eléctricamente 30 que tiene un motor 32. El compresor dirige un flujo de refrigerante a lo largo de una trayectoria de flujo de refrigerante que entra en el compresor en un puerto de succión 34 y sale del compresor en un puerto de descarga 36. Las diversas líneas ilustradas pueden ser de construcción de línea/conducto de refrigerante convencional.

La unidad exterior tiene un intercambiador de calor exterior 40 (por ejemplo, un intercambiador de aire refrigerante y calor) y un ventilador eléctrico 42 para dirigir un flujo de aire 520 a lo largo de una trayectoria de flujo de aire 521 a través del intercambiador de calor exterior. De manera similar, la unidad interior tiene un intercambiador de calor interior 50 (por ejemplo, un intercambiador de aire refrigerante y calor) y un ventilador eléctrico 52 para dirigir un flujo de aire 522 a lo largo de una trayectoria de flujo de aire 523 a través del intercambiador de calor interior. El flujo 520 ilustrativo pasa desde una entrada de la carcasa 23 de la unidad exterior a una salida de la carcasa. De manera similar, el flujo 522 puede pasar desde una entrada de la unidad interior a una salida de la unidad interior para regresar al interior 26. Son posibles otros sistemas más complejos que implican intercambio de aire. La unidad exterior ilustrativa incluye además un dispositivo de expansión 44 para usar en el modo de calefacción (por ejemplo, una válvula de expansión térmica, válvula de expansión electrónica, orificio o similar). Se proporciona una derivación de válvula de retención 46 para derivar el dispositivo de expansión 44 en el modo de refrigeración. De manera similar, la unidad interior incluye un dispositivo de expansión del modo de calefacción 54 y una válvula de retención de derivación 56. La unidad exterior ilustrativa incluye además un acumulador 60 y una o más válvulas de conmutación para conmutar entre el modo de calefacción y el modo de refrigeración. La válvula de conmutación ilustrada ilustrativa es una válvula de cuatro vías 62.

En el modo de calefacción, un flujo 510 de refrigerante es comprimido por el compresor y pasa a lo largo de una trayectoria de flujo de refrigerante 511 desde el puerto de descarga a través de la válvula de conmutación 62 ilustrativa a lo largo de una línea (línea de vapor) que sale de la unidad exterior y entra al edificio para entrar finalmente en la unidad interior para alimentar el intercambiador de calor interior 50. En este modo, el intercambiador de calor interior 50 actúa como un intercambiador de calor de rechazo de calor que rechaza calor hacia el flujo de aire 522 (por ejemplo, actuando como condensador o refrigerador de gas). El flujo de refrigerante refrigerado pasa entonces a través de la derivación 56 y vuelve a salir de la unidad interior y el edificio a través de una línea (línea de líquido) para volver a entrar en la unidad exterior. La Figura 1 muestra un par ilustrativo de válvulas de servicio 70 y 72 en la unidad exterior que permite el servicio de la misma. Después de pasar al interior de la unidad exterior, el refrigerante avanza a través del dispositivo de expansión 44 hacia el intercambiador de calor 40 que actúa por tanto convencionalmente como un intercambiador de calor de absorción de calor o evaporador que absorbe calor del flujo de aire 520. El refrigerante regresa entonces a través de la válvula 62 y el acumulador 60 ilustrativo hacia el puerto de succión 34.

El modo de refrigeración de la Figura 2 invierte generalmente la dirección del flujo a través de los intercambiadores de calor con el refrigerante comprimido pasando inicialmente al intercambiador de calor exterior, luego a través de la derivación 46 y a través del dispositivo de expansión 54 y el intercambiador de calor interior 50 para regresar finalmente. Por lo tanto, en el modo de refrigeración, el intercambiador de calor exterior actúa como un intercambiador de calor de rechazo de calor y el intercambiador de calor interior actúa como un intercambiador de calor de absorción de calor que rechaza y absorbe calor desde sus respectivos flujos de aire asociados.

Como se analiza con más detalle a continuación, un inversor alimenta el motor de compresor 32 ilustrativo. La refrigeración del inversor es un factor crítico en el funcionamiento del sistema.

La Figura 3 muestra una unidad exterior 22 ilustrativa. La unidad exterior tiene una base (bandeja de base) 100 con forma en planta generalmente cuadrada (por ejemplo, con esquinas redondeadas o facetadas). La bandeja de base soporta el resto de los componentes de la unidad exterior. Serpentines alternativos pueden tener otras formas en planta tales como rectángulos no cuadrados o triángulos de otros polígonos. Otros serpentines más pueden estar orientados de manera diferente (por ejemplo, serpentines en V donde la envoltura está encima de la V).

La bandeja de base forma una parte de la carcasa 23. La carcasa se extiende hacia arriba para incluir una cubierta superior 102. A lo largo del perímetro lateral, uno o más paneles de celosía 104 y/o postes de esquina 105 (también mostrados con celosía en la realización ilustrada) u otros miembros estructurales pueden conectar la bandeja de base a la cubierta superior. La cubierta superior puede ser un conjunto que sostiene el ventilador 42 e integrarse con una carcasa/envoltura (analizada a continuación) de dicho ventilador. El ventilador ilustrativo y su motor definen un eje vertical central 500 compartido con el resto de la unidad exterior. En una parte superior de la cubierta superior, el conjunto de cubierta superior puede incluir una pantalla o un protector de ventilador 110. Las aberturas de celosía forman una entrada de aire a lo largo de la trayectoria de flujo de aire de la unidad exterior y las aberturas del protector del ventilador de la cubierta superior forman una salida de aire.

El intercambiador de calor exterior 40 ilustrativo comprende una matriz de tubos que envuelve generalmente cuatro lados y tres esquinas de la huella de la unidad exterior entre un primer colector 120 y un segundo colector 122 (mostrados en la Figura 5). Un espacio 123 entre los dos colectores está alineado generalmente con una esquina 124 (Figura 4, mostrado con la cubierta superior 102 y el protector del ventilador 110 separados localmente) de la huella de la unidad exterior. Una caja de control 130 (Figura 5) se puede montar verticalmente a lo largo de esta esquina y contener la unidad de control/inversor del motor del compresor 132 y otros componentes asociados. El compresor (no mostrado) puede estar situado en el centro rodeado por el intercambiador de calor exterior soportado sobre la bandeja de base. La potencia de entrada ilustrativa es CA monofásica (por ejemplo, 220V nominal, 60Hz). La salida ilustrativa de la unidad inversora es CA trifásica (por ejemplo, variando en tensión, corriente y frecuencia). La potencia del inversor suele estar limitada por la corriente y la temperatura del inversor.

La Figura 6 muestra un conjunto 150 que incluye el ventilador 42. El ventilador tiene un motor eléctrico 152 y un impulsor de paletas 154. El impulsor 154 ilustrativo es una estructura de chapa metálica o una estructura polimérica moldeada que tiene un cubo 156 con un casquillo 158 enchavetado para montarlo en un árbol de rotor del motor. Una pluralidad de paletas 160 se extienden radialmente hacia fuera desde una pared lateral periférica 162 del cubo hasta extremos o puntas distales asociados 164. Esto se distingue de un impulsor que tiene una envoltura de diámetro exterior (DE) que forma parte de las paletas. Sin embargo, se pueden usar impulsores con envoltura de manera alternativa. Las paletas tienen respectivos bordes anteriores 166 y bordes posteriores 168. El revestimiento del motor puede comprender uno o más orificios de montaje 170 para montar el motor. El montaje ilustrativo puede ser mediante atornillado al protector del ventilador 110 o a un armazón (no mostrado) montado a través de un extremo superior de una abertura 180 a través de la cubierta superior. Como se ha indicado anteriormente, la cubierta superior 102 ilustrativa combina con un miembro inferior 182 que tiene una abertura 183 para definir una carcasa de ventilador 184 (también conocida como envoltura del ventilador o conducto de salida de la unidad) que rodea el impulsor del ventilador. La Figura 7 muestra la cubierta superior 102 y el miembro inferior 182 ensamblados formando un conducto de salida 184 con un paso vertical 186 a través de los mismos.

La Figura 9 muestra la superficie de diámetro interior (DI) o interna de la cubierta superior 200 con una forma divergente aguas abajo para actuar como un difusor 202. En la realización ilustrativa, una ubicación de DI o garganta mínima 204 en el conducto de salida está próxima a una unión entre la superficie de DI de la cubierta superior 200 y la superficie de DI 210 del miembro 182. La unión puede formarse empalmando el reborde inferior de la cubierta superior 206 y el reborde superior 208 del miembro 182. Sin embargo, puede que esto no sea siempre así y, como se analiza más adelante, incluso en dichas otras combinaciones de conductos de dos piezas, el límite puede estar a lo largo de una o la otra de las dos piezas. Y, adicionalmente, son posibles combinaciones de más piezas y también son posibles conductos de una sola pieza.

Sin embargo, en esta implementación ilustrativa, el miembro 182 forma una entrada 212 (aguas arriba de la garganta) para el ventilador con una superficie convergente generalmente aguas abajo que se extiende desde una extremidad inferior 220.

La Figura 9 es una vista en sección parcial parcialmente esquemática de una parte superior de la unidad exterior tomada a lo largo de la línea 9-9 de la Figura 4, que es una diagonal de la huella que corta transversalmente dos esquinas del intercambiador de calor. La Figura 10 es una vista en sección vertical parcial parcialmente esquemática de la unidad exterior tomada a lo largo de la línea 10-10 de la Figura 4 que corta transversalmente dos lados de la huella cortando transversalmente dos lados o patas de la huella del intercambiador de calor.

Comparando las Figuras 9 y 10, se ve que el miembro 182 (más particularmente, cualquier elemento que forme la entrada del conducto) no es giratoriamente simétrico alrededor del eje 500, sino que tiene cuatro partes que sobresalen axialmente espaciadas circunferencialmente (salientes o lóbulos) 230 (Figura 9) (que forman picos que tienen vértices asociados 231 a lo largo del reborde 220) circunferencialmente intercalados con cuatro depresiones 232 (que forman valles con nadirs asociados 233 a lo largo del reborde 220). Los vértices y los nadirs se definen en el marco de referencia de la propia envoltura y su miembro inferior 182 para que sean independientes de la orientación de la envoltura. De este modo, en la unidad exterior ilustrativa los vértices son puntos bajos en el marco de referencia de un observador.

Como se analiza más adelante, los salientes o lóbulos/vértices están alineados circunferencialmente con las esquinas de la huella del intercambiador de calor y las depresiones/nadirs están alineados con los lados.

La Figura 8 muestra una cubierta superior 900 de la técnica anterior o básica. La cubierta superior 900 ilustrativa está formada como estampado de chapa metálica. De este modo, tiene un grosor de pared esencialmente constante. La cubierta superior 900 ilustrativa define completamente el conducto de salida del ventilador asociado. Por consiguiente, un reborde inferior 902 forma una entrada de conducto. Avanzando aguas abajo desde la entrada 902, una parte convexa hacia dentro 904 (Figura 11) se extiende hacia una garganta 906, después de lo cual un difusor 908 se extiende más aguas abajo hacia un reborde 910. El difusor puede ser generalmente similar al proporcionado por la cubierta superior 102. Con dicha entrada de conducto, se ha observado que tener el intercambiador de calor de huella cuadrada con esquinas redondeadas impone asimetrías de flujo de entrada que interfieren con el flujo de aire deseado a través del conducto.

En la realización de las Figuras 9 y 10 ilustrada a modo de ejemplo y el correspondiente estado de la técnica de la Figura 11, el borde superior 260 del intercambiador de calor está encima del nivel de la entrada. Adicionalmente, existen asimetrías por tener una mayor distancia entre el ventilador y el intercambiador de calor cerca de las esquinas de la huella que cerca de los lados. Con dicho sistema, la Figura 13 muestra el efecto de una burbuja de separación 950 formándose en el conducto adyacente a las esquinas de la huella. La burbuja de separación comienza muy aguas arriba de las paletas. A medida que cada paleta gira circunferencialmente y se encuentra con la burbuja de separación, la paleta experimenta cambios en las condiciones de flujo y, por tanto, experimenta una entrada cíclica. El resultado es potencialmente una posterior pérdida de eficacia y la generación de sonido asociada. Como se analiza más adelante, la presencia de los lóbulos y depresiones ayuda a nivelar circunferencialmente el flujo para reducir o eliminar la burbuja de separación. Esto puede maximizar el flujo minimizando al mismo tiempo el ruido y la pérdida de energía.

Como se ha indicado anteriormente, un primer aspecto de la entrada modificada es la asimetría. Un segundo aspecto es reemplazar la construcción de chapa metálica de una sola capa por una que separe una superficie externa (diámetro exterior (DE)) 240 (Figura 9) del miembro 182 lejos de la superficie interna. En sección vertical, esto presenta una superficie convexa radial y axialmente hacia afuera regular desde una parte inferior de una pestaña de montaje 250 hacia la extremidad o reborde inferior 220, después de lo cual la transición regular continúa a través de la superficie de DI convexa radialmente hacia dentro y axialmente hacia afuera 210. La Figura 9 muestra el diámetro del ventilador D^ventiladoren puntas de las paletas justo dentro del diámetro de garganta DGARGANTA. Una altura A¹se muestra entre las extremidades del reborde inferior. Una altura (tramo vertical) de la convexidad externa se muestra como A². Un tramo radial de la convexidad externa se muestra como T^r. Una A¹ilustrativa es al menos el 3 % de D^garganta, más particularmente, del 3 % al 20 % o del 4 % al 12 %. Una A²ilustrativa en los vértices y nadirs es al menos tan grande como A¹. Por ejemplo, una A²ilustrativa es al menos el 5 % de D^garganta, más particularmente, del 5 % al 40 % o del 10 % al 30 %. Técnicamente, las depresiones pueden ir a la parte inferior de la pestaña para que A²sea localmente cero.

Un T^rilustrativo en los vértices es al menos el 5 % de D^garganta, más particularmente, del 6 % al 25 % o del 6 % al 15 %. Un T^rilustrativo en los nadirs es al menos el 1 % de D^garganta, más particularmente, del 1 % al 10 % o del 2 % al 6 %. En algunas realizaciones, un T^ren los vértices puede ser al menos el 200 % del T^ren los nadirs, o del 200 % al 1000 % o del 250 % al 1000 %. Técnicamente el T^ren los nadirs podría ir a cero cuando las depresiones pudieran ir a la pestaña.

La estructura de entrada lobulada puede adoptarse como una renovación de una unidad existente con una cubierta superior 900 existente. En algunas variaciones de dicha situación, la cubierta superior existente puede conservarse/mantenerse y el miembro inferior 182 añadido puede unirse a la cubierta superior 900 para extender hacia abajo el conducto de salida resultante debajo del reborde 902 y definir tanto la estructura protuberante en general (por ejemplo, desplazando flujo de aire lejos de la superficie exterior de la chapa metálica) y definiendo los distintos salientes/lóbulos particulares. De este modo, en un ejemplo de eso, la cubierta superior existente puede definir la superficie de DI de entrada hasta el reborde inferior 902 de la cubierta superior. La superficie de DI del miembro inferior puede continuar la superficie de DI de entrada hacia abajo/aguas arriba hacia el reborde 220 inferior/aguas arriba y luego formar la superficie de DE, todos continuando la convexidad longitudinal. Sin embargo, mientras que la parte de la superficie de DI de entrada a lo largo de la cubierta superior puede ser giratoriamente simétrica, a lo largo del miembro inferior a medida que alguien se acerca al reborde 220, la superficie de DI se volverá giratoriamente asimétrica para definir partes de superficie de DI de los lóbulos o salientes 230. De este modo, debido a dicha asimetría, al menos en una posición axial dada por debajo del reborde 220, posiciones radiales respectivas de las partes convexas de la superficie de DI y la superficie de d E pueden variar en la dirección circunferencial alrededor del eje central 500.

Factores de exposición ambiental pueden causar la estampación de la chapa metálica (por ejemplo, aleación de acero o aluminio) para la cubierta superior 102. Esto puede hacerse mediante técnicas existentes para cubiertas superiores. El miembro inferior puede ser un material plástico moldeado. Este puede ser un moldeado relativamente estructural (por ejemplo, moldeado por inyección) con bandas/nervaduras de refuerzo. O puede ser una estructura de pared delgada, tal como moldeado por soplado o termoformado de láminas. Sin embargo, otras variaciones incluyen la formación del miembro inferior de material de cuentas expandidas (por ejemplo, polipropileno expandido (EPP)) o espumas. De manera alternativa, podría utilizarse una estampación de chapa metálica para el miembro inferior.

Un proceso de diseño puede configurar el conducto de salida (principalmente la entrada del mismo) para controlar/preacondicionar/redistribuir el flujo de salida del serpentín que entra en el ventilador circunferencialmente/radialmente/axialmente para alcanzar la reducción de potencia del ventilador y/o la reducción del ruido del ventilador. Esto se hace variando la sección transversal de la configuración de entrada circunferencialmente alrededor del ventilador que va desde la sección del punto de constricción ventilador-serpentín (la menor proximidad ventilador-serpentín) hasta la sección de esquina ventilador-serpentín (la mayor proximidad ventilador-serpentín). La variación particular puede optimizarse mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) o iteración física. Las secciones transversales de la entrada del ventilador lobulada en la esquina ventilador-serpentín y el punto de constricción ventilador-serpentín se muestran en las figuras. Se puede ver cómo la entrada del ventilador lobulada se caracteriza por una forma ondulada única alrededor de la circunferencia del ventilador, donde la sección de entrada lobulada es más profunda dentro del serpentín en las secciones de esquina y es más superficial en las secciones de punto de constricción. Esta forma lobulada u ondulada permite que la entrada controle la aceleración del flujo en consecuencia a medida que varía alrededor de la circunferencia del ventilador.

En diversas implementaciones, la entrada lobulada del ventilador puede controlar la aceleración del flujo de entrada y eliminar o reducir la separación del flujo de entrada y reducir faltas de uniformidad del flujo de entrada. Esto puede permitir un mejor rendimiento del ventilador, reduciendo así la potencia del ventilador. La entrada lobulada del ventilador también puede redistribuir el flujo de entrada de manera más uniforme alrededor de la circunferencia del ventilador, reduciendo así la falta de uniformidad del flujo de entrada que entra en el ventilador y reduciendo los niveles de ruido del ventilador. La entrada lobulada del ventilador puede reducir así la potencia del ventilador y los niveles de ruido del ventilador.

Aunque se ilustra en el contexto de una unidad exterior residencial, otras situaciones son posibles. Un ejemplo es una unidad HVAC comercial donde el ventilador está encima de un serpentín en V en un conducto HVAC rectangular. A menudo, hay dos ventiladores a lo largo de un serpentín en V y, por tanto, ambos pueden tener dicha entrada lobulada.

Se han descrito una o más realizaciones. No obstante, se entenderá que pueden realizarse diversas modificaciones. Por ejemplo, cuando se aplican a un sistema básico existente, los detalles de dicha configuración o su uso asociado pueden influir en los detalles de implementaciones particulares. Por consiguiente, otras implementaciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una carcasa de ventilador (184) para alojar un ventilador (154) que gira alrededor de un eje central (500), comprendiendo la carcasa del ventilador:

una entrada (212);

un difusor (202);

una superficie de diámetro interior (DI) (200, 210) orientada hacia el eje central; y

una superficie de diámetro exterior (DE) (240) orientada en dirección opuesta al eje central,

en donde, un reborde (220) en la entrada tiene una pluralidad de vértices (231) y una pluralidad de nadirs (233), caracterizado por que, en sección longitudinal central, la superficie del diámetro interior y la superficie del diámetro exterior tienen partes convexas; y al menos en una posición axial dada, posiciones radiales respectivas de las partes convexas de la superficie del diámetro interior y la superficie del diámetro exterior varían en la dirección circunferencial alrededor del eje central.

2. La carcasa de ventilador (184) de la reivindicación 1 en donde:

la carcasa tiene una pestaña de montaje (250).

3. La carcasa de ventilador (184) de la reivindicación 2 en donde:

la pestaña de montaje (250) tiene una forma en planta generalmente rectangular; y

los nadirs (223) están alineados con lados del rectángulo y los vértices (231) están alineados con esquinas del rectángulo.

4. La carcasa de ventilador (184) de cualquier reivindicación anterior en donde:

los vértices (231) son de salientes a lo largo de una parte inferior de la pestaña de montaje (250) que sobresale hacia abajo y radialmente hacia fuera con respecto al eje central (500).

5. La carcasa de ventilador (184) de cualquier reivindicación anterior en donde:

las partes convexas se extienden desde el reborde (220) de la entrada.

6. La carcasa de ventilador (184) de la reivindicación 5 en donde al menos una posición circunferencial:

la parte convexa de la superficie del diámetro exterior (240) se extiende sobre un tramo longitudinal (A²) del 5 % al 40 % de un diámetro de garganta (D^garganta) y un tramo radial (T^r) del 3 % al 20 % del D^garganta.

7. La carcasa de ventilador (184) de la reivindicación 6 en donde:

en los vértices (231), el tramo radial (T^r) es al menos el 200 % del tramo radial (T^r) en los nadirs (233).

8. La carcasa de ventilador de la reivindicación 6 en donde:

en los vértices (231), el tramo radial (T^r) es del 200 % al 1000 % del tramo radial (T^r) en los nadirs (233).

9. La carcasa de ventilador (184) de cualquier reivindicación anterior en donde:

los vértices (231) están separados axialmente de los nadirs (233) por una altura A¹de al menos el 3 % de un diámetro de garganta (D^garganta).

10. La carcasa de ventilador (184) de la reivindicación 9 en donde:

los vértices (231) están separados axialmente de los nadirs (233) por dicha altura A¹del 4 % al 12 % del diámetro de garganta (D^garganta).

11. La carcasa de ventilador (184) de cualquier reivindicación anterior en donde:

la carcasa de ventilador comprende una cubierta superior (102) unida a un miembro inferior (182), siendo el miembro inferior de plástico moldeado e incluyendo la pestaña de montaje.

12. Una unidad de climatización exterior (22) que comprende la carcasa del ventilador de cualquier reivindicación anterior y que además comprende:

un compresor (30) que tiene un motor eléctrico (32);

un intercambiador de aire refrigerante y calor (40) acoplado al compresor y que se extiende alrededor del eje central entre un primer colector (120) y un segundo colector (122); y

en donde el ventilador (154) es un ventilador eléctrico (42) rodeado por la carcasa del ventilador y colocado para dirigir un flujo de aire (520) a lo largo de una trayectoria de flujo de aire (521) a través del intercambiador de aire refrigerante y calor, luego a través de la entrada y fuera del difusor.

13. La unidad de climatización exterior de la reivindicación 12 en donde:

el intercambiador de aire refrigerante y calor tiene una huella con cuatro lados y cuatro esquinas, un espacio entre colectores (123) en una de las cuatro esquinas;

los vértices (231) están alineados con respectivos vértices de las cuatro esquinas; y

los nadirs (233) están alineados con respectivos vértices de los cuatro lados.

14. La unidad de climatización exterior (22) de la reivindicación 12 o 13 en donde:

el ventilador eléctrico (42) está encima de la unidad exterior.