ES2910188T3 - Conjunto de piezas y procedimiento para la fabricación de un ventilador radial - Google Patents
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Abstract
Conjunto de piezas para un ventilador radial, con una rueda de ventilador (2), una parte de carcasa de base (1) y una primera parte de carcasa complementaria (3) que se pueden ensamblar para formar una primera carcasa que rodea a la rueda de ventilador ( 2) y presenta una abertura de entrada y una salida, en el que al menos una segunda parte de carcasa complementaria (3', 3"), cuya forma difiere de la de la primera parte de carcasa complementaria (3), se puede conectar a la parte de carcasa de base (1) en lugar de a la primera parte de carcasa complementaria (3) para formar una segunda carcasa, y en el que las partes de carcasa complementarias (3, 3', 3") se diferencian por la sección transversal de una zona de pared (28, 40', 40") que delimita un canal de aire de soplado (32) que rodea a la rueda de ventilador (2), caracterizado por que en aquella parte de carcasa complementaria (3) que delimita el canal de aire de soplado (32) con una sección transversal más pequeña, un lado exterior de la zona de pared (28) está cubierto con nervaduras (33).
Description
DESCRIPCIÓN
Conjunto de piezas y procedimiento para la fabricación de un ventilador radial
La presente invención se refiere a un conjunto de piezas para la fabricación de un ventilador radial y su uso.
Un ventilador radial normalmente tiene una carcasa con una cámara en la que una rueda de ventilador gira alrededor de un eje, una abertura de entrada adyacente al eje y una abertura de salida situada en la periferia de la cámara.
La relación entre el número de revoluciones de la rueda de ventilador, la diferencia de presión entre las aberturas de entrada y salida y el flujo volumétrico depende de la geometría de la rueda de ventilador y de la cámara que la aloja y es una característica de cada modelo de ventilador. Los requisitos para esta relación varían dependiendo de la aplicación para la que está prevista el ventilador radial. Si se utiliza un ventilador por ejemplo para fines de refrigeración, entonces su flujo volumétrico debería variar lo menos posible con la diferencia de presión para poder mantener un flujo de aire de refrigeración suficiente incluso en condiciones desfavorables, por ejemplo en caso de una sección transversal restringida de la ruta del aire de refrigeración. Si por el contrario se usa un ventilador para insuflar aire a un paciente, entonces es deseable que el flujo volumétrico dependa fuertemente de la diferencia de presión para por un lado poder proporcionar un flujo volumétrico alto cuando el paciente inspira, pero por otro lado no impedir su exhalación por una contrapresión alta.
Convencionalmente, estos requisitos opuestos se satisfacen construyendo diferentes ventiladores para refrigeración o insuflación de aire. Las partes de carcasa específicas para estos ventiladores solo son requeridas en pequeñas cantidades y tienen costes unitarios correspondientemente altos.
El estado de la técnica relativo a este campo técnico se da a conocer en los documentos US 2007/247009 A1 y FR 1299702 A.
El objeto de la presente invención es crear un conjunto de piezas y un procedimiento con el que se puedan proporcionar de forma barata ventiladores con una relación entre la diferencia de presión y el flujo volumétrico adaptada en cada caso a una aplicación concreta.
El objeto se consigue por un lado mediante un conjunto de piezas para un ventilador radial que comprende además de una rueda de ventilador, una parte de carcasa de base y una primera parte de carcasa complementaria, que se pueden ensamblar para formar una primera carcasa que rodea a la rueda de ventilador y que tiene una abertura de entrada y una abertura de salida, al menos una segunda parte de carcasa complementaria, cuya forma difiere de la de la primera parte de carcasa complementaria, y que se puede conectar a la parte de carcasa de base en lugar de a la primera parte de carcasa complementaria para formar una segunda carcasa.
Mientras que la parte de carcasa complementaria está optimizada específicamente con respecto a una relación deseada entre la presión y el flujo volumétrico y se requiere en varias versiones para poder representar diferentes relaciones, la parte de carcasa de base, preferiblemente también la rueda de ventilador, no es específica de una aplicación. Por tanto, resultan ventajas de coste, por un lado del hecho de que las piezas no específicas de la aplicación pueden ser suministradas de forma barata en grandes cantidades, pero también del hecho de que las partes de carcasa complementarias específicas de la aplicación solo constituyen una pequeña parte de la carcasa completa y por tanto pueden ser fabricadas con herramientas de pequeño formato, relativamente simples y correspondientemente baratas.
La parte de carcasa de base tiene entonces en particular a lo sumo una influencia pequeña en la relación entre la presión y el caudal volumétrico si una placa de base de la rueda de ventilador está dispuesta en su lado orientado hacia la parte de carcasa de base y así la parte de carcasa de base está protegida en gran medida de la circulación de aire en el interior de la carcasa.
La abertura de entrada debería estar prevista en las partes de carcasa complementarias, por un lado porque para variar la relación entre presión y caudal volumétrico puede ser necesario cambiar las dimensiones de la abertura de entrada, y esto solo es posible en el lado de la parte de carcasa complementaria, y por otro lado porque allí no puede ser bloqueada por la placa de base.
La salida también debería ser variable eligiendo una parte de carcasa complementaria y por tanto estar limitada al menos en cierta medida por la parte de carcasa complementaria; dado que la salida generalmente se sitúa lejos del eje, preferiblemente está delimitada tanto por la parte de carcasa de base como por la parte de carcasa complementaria ensamblada con la parte de carcasa de base. En particular, tales salidas diferentes pueden ser realizadas de modo que las partes de carcasa complementarias difieran en la sección transversal de una zona de pared que delimita un canal de aire de soplado que rodea a la rueda de ventilador.
Para poder formar diferentes secciones transversales libres de la salida, las partes de carcasa complementarias deberían diferenciarse en el curso de una pared que delimita la salida.
Según la invención, las partes de carcasa complementarias difieren una de otra en la sección transversal de una zona de pared que delimita un canal de aire de soplado que rodea a la rueda de ventilador.
Cuanto menor sea la sección transversal del canal de aire de soplado, menor será en general también la concavidad de la zona de pared de la parte de carcasa complementaria que delimita el canal de aire de soplado, y menor será también la rigidez de la zona de pared. Sin embargo, para dar la rigidez necesaria a una parte de carcasa complementaria, en particular a aquella parte de carcasa complementaria que delimita un canal de aire de soplado con una sección transversal pequeña, según la invención la zona de la pared está provista de nervaduras de refuerzo en su lado exterior. Las interfaces para la colocación en la parte de carcasa de base deberían ser idénticas para todas las partes de carcasa complementarias. Estas interfaces pueden comprender, por ejemplo, bridas que contacten entre sí o conexiones de lengüeta y ranura que se apliquen una a otra para un contacto estanco entre la parte de carcasa de base y la parte de carcasa complementaria, o medios de fijación cooperantes para el anclaje de la parte de carcasa complementaria en la parte de carcasa de base.
La rueda de ventilador está montada preferiblemente en la parte de carcasa de base. Así es posible premontar en primer lugar ambas para formar un grupo de construcción no específico de la aplicación y llevar a cabo una adaptación a una aplicación prevista mediante la fijación de la parte de carcasa complementaria adecuada para la aplicación en cada caso. Por tanto, el grupo de construcción puede ser fabricado de forma económica en grandes cantidades y eventualmente mantenerse en stock; combinándolo en cada caso con la parte de carcasa complementaria adecuada a pedido del cliente, el capital inmovilizado en el stock puede mantenerse bajo y sin embargo se puede reaccionar de manera rápida y flexible a requisitos inesperados por parte de clientes.
Convenientemente, en la parte de carcasa de base también está previsto un espacio de instalación para un motor que acciona la rueda de ventilador.
El objeto se logra además mediante un procedimiento para la fabricación de un ventilador radial con las etapas:
- proporcionar una parte de carcasa de base, una rueda de ventilador y varias partes de carcasa complementarias, cada una de diferente forma, que pueden combinarse con la parte de carcasa de base para formar carcasas que alojen la rueda de ventilador,
- seleccionar una de las partes de carcasa complementarias; y
- ensamblar la parte de carcasa complementaria seleccionada con la parte de carcasa de base y la rueda de ventilador.
Otras características y ventajas de la invención resultan de la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas. Muestran:
Fig. 1: un conjunto de piezas según la invención en un corte axial expandido;
Fig. 2: una vista en planta desde arriba en dirección axial de una parte de carcasa de base y una rueda de ventilador del conjunto de partes;
Fig. 3: vistas de una primera parte de carcasa complementaria del conjunto de piezas;
Fig. 4: vistas de una segunda parte de carcasa complementaria; y
Fig. 5: vistas de una tercera parte de carcasa complementaria.
La Fig. 1 muestra en una vista expandida una parte de carcasa de base 1, una rueda de ventilador 2 y una parte de carcasa complementaria 3 de un ventilador radial. El plano de sección de la Fig. 1 discurre a lo largo de un eje de rotación 4 de la rueda de ventilador 2.
La parte de carcasa de base 1 comprende una placa de base 5, una pared exterior 6 y un anillo amortiguador elástico 7, a través del cual la placa de base 5 está unida a la pared exterior 6 para formar una copa exterior. Un motor eléctrico 9 está alojado concéntricamente en la copa exterior, formando un canal de aire de refrigeración 8 circunferencial en forma de anillo, y encerrado por una pared intermedia 11 apoyada en un hombro 10 de la pared exterior 6.
El motor eléctrico 9 comprende un eje 12, un rotor 13, un estator 14, una placa de circuito impreso 15 que lleva un inversor para alimentar al estator 14, así como una carcasa que encierra dichos componentes 12-15. La carcasa comprende una copa interior 16 y una tapa 17 que cierra la copa interior 16, a través de cuya abertura central sobresale el eje 12.
La pared intermedia 11 y la tapa 17 expuesta en una abertura de la pared intermedia forman una meseta central 18 alrededor del eje de rotación 4. Una zona de borde de la pared intermedia 11 que rodea a la meseta 18 sobresale hacia el interior de la copa exterior y , junto con la pared exterior 6, delimita una acanaladura 19, que se extiende alrededor del eje de rotación 4 con una sección transversal que aumenta gradualmente.
La rueda de ventilador 2 tiene una placa de base 20 que está alineada perpendicularmente al eje de rotación 4 y cuyo diámetro no es mayor que el de la meseta 18 y que, en el estado ensamblado, se encuentra frente a la plataforma 18 muy cerca. Las palas de aire 21 sobresalen en dirección axial en el lado de la placa de base 20 más alejado de la meseta 18.
En la representación de la Fig. 2 se puede ver la parte de carcasa de base 1 en una vista en planta desde arriba y la rueda de ventilador 2 montada en el eje 12 en un corte radial. Se puede reconocer claramente la acanaladura 19 que, partiendo de un punto inicial 22 y ensanchándose gradualmente, se extiende en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de la rueda de ventilador 2 y desemboca en una salida 23 que se bifurca tangencialmente al contorno de la rueda de ventilador 2.
La pared intermedia 11 tiene una o varias aberturas 24 a través de las cuales la acanaladura 19 comunica con el canal de aire de refrigeración 8 en la proximidad del punto inicial 22. Estas aberturas 24 están tapadas por la rueda de ventilador 2 en la Fig. 2 y por tanto están representadas con líneas discontinuas. Otro paso 25 entre la acanaladura 19 y el canal de aire de refrigeración 8 se encuentra en la salida 23.
La rotación de la rueda de ventilador 2 genera una presión más alta delante del paso 25 que en las aberturas 24, de modo que el aire entra en el canal de aire de refrigeración 8 a través del paso 25, absorbe allí calor residual del motor 9 y sale de nuevo del canal de refrigeración 8 a través de las aberturas 24. Una pared radial 26 entre el motor 9 y la pared exterior 6 divide al canal de aire de refrigeración 8 y obliga al aire aspirado a rodear al motor 9 casi por completo en el camino desde el paso 25 hasta las aberturas 24 .
La parte de carcasa complementaria 3 de la Fig. 1 también se puede ver en la Fig. 3 en tres vistas y un corte radial. Tiene una pared frontal 28 que se extiende alrededor de una abertura de entrada 27 en torno al eje de rotación 4, cuya superficie interior 29 en forma de embudo se enfrenta en el estado ensamblado a bordes 30 de las palas de aire 21 a una pequeña distancia. En la parte de carcasa complementaria 3 de la Fig. 1, esta superficie interior 29 en forma de embudo se extiende radialmente más allá del borde de la placa de base 20 y topa con un lado interior de la pared exterior 6. En el ventilador ya montado, la pared frontal 28 delimita por un lado una cámara de rueda 31, en la que gira la rueda de ventilador 2, así como, junto con la acanaladura 19, un canal de aire de soplado 32 que se extiende alrededor de la cámara de rueda 31, en el que la rotación de la rueda de ventilador 2 genera una sobrepresión.
En un lado de la pared frontal 28 alejado de la rueda de ventilador 2 y del canal de aire de soplado 32 están conformadas nervaduras de refuerzo 33.
Alrededor de la superficie interior 29 perpendicularmente al eje de rotación 4 se extiende una brida 34 con forma anular. Frente a ella se sitúa una brida 35 en un borde superior de la pared exterior 6. Ambas bridas 34, 35 tienen, respectivamente, una ranura anular 36. Un anillo de obturación 37, que encaja en ambas ranuras anulares 36 en el estado montado, obtura el canal de aire de soplado 32 radialmente por fuera.
En el contorno de la parte de carcasa complementaria 3 están distribuidos estribos 38 que sobresalen por la brida 34. Estos están previstos para ser encajados en salientes 39 (véase la Fig. 2) en la pared exterior 6 de la parte de carcasa de base 1 durante el montaje de la carcasa y, así unir de forma permanente las partes de carcasa 1,2 entre sí.
La Fig. 4 muestra una segunda parte de carcasa complementaria 3' en vistas análogas a la Fig. 3. En esta parte de carcasa 3' se reduce el diámetro de la abertura de entrada 27' en comparación con la parte de carcasa 3.
También el diámetro de la superficie interior 29' se reduce en comparación con la Fig. 3, de modo que se sitúa solo frente a la rueda de ventilador 2 y entre ella y la brida 34 hay una acanaladura 40’ simétrica especularmente con respecto a la acanaladura 19 de la parte de carcasa de base 1. La brida 34 y los estribos 38 distribuidos sobre ella tienen la misma forma que los de la parte de carcasa 3, de modo que discrecionalmente uno u otro se pueden juntar a la parte de carcasa de base 1. Cuando se utiliza la parte de carcasa complementaria 3’, el resultado es una sección transversal significativamente mayor del canal de aire de soplado 26.
El perfil de sección transversal de la superficie interior 29' corresponde al de la zona interior de la superficie interior 29 opuesta a la rueda de ventilador 2, de modo que ambas partes de carcasa complementarias 3, 3' también pueden ser combinadas con la misma rueda de ventilador 2. Por tanto, es posible premontar la parte de carcasa de base 1, el motor 9 y la rueda de ventilador 2 para formar un grupo de construcción, cuyas propiedades aerodinámicas solo sean determinadas posteriormente por la unión de la parte de carcasa complementaria 3 o 3'.
La pronunciada curvatura en la zona de la acanaladura 40' confiere a la pared frontal 28' una rigidez relativamente alta, de modo que las nervaduras mostradas en la parte de carcasa 3 en la Fig. 3 pueden omitirse aquí o reducirse considerablemente en su altura.
La sección transversal relativamente estrecha del canal de aire de soplado 32 en la parte de carcasa 3 favorece una forma con simetría central de la característica presión-flujo volumétrico, es decir, la cantidad en la que la caída de presión en el ventilador con un flujo volumétrico negativo -Q (en contra de la dirección de soplado del ventilador) está elevada en comparación con la caída de presión con caudal volumétrico nulo (Q=0), corresponde en términos de valor absoluto a la disminución de presión con la misma magnitud de caudal volumétrico Q en la dirección de soplado. Los ventiladores con tal característica se utilizan preferentemente en aparatos de insuflación de aire. La parte de carcasa 3' es adecuada para aplicaciones en las que se espera un ruido de flujo bajo, debido a la pequeña sección transversal de entrada y al canal de aire de soplado relativamente espacioso.
En la Fig. 5 se muestra otra parte de carcasa complementaria 3". Como en la parte de carcasa 3', su pared frontal 28"
tiene una acanaladura circunferencial 40", la abertura de entrada 27" es más grande que la de las partes de carcasa 3, 3'. Esta parte de carcasa complementaria 3" no es tan silenciosa como la parte de carcasa 3', pero permite mayores caudales de aire y, por tanto, es especialmente adecuada para la refrigeración eficiente de aparatos que se utilizan en naves de fabricación u otros entornos de por sí ruidosos.
Símbolos de referencia
1 parte de carcasa de base
2 rueda de ventilador
3 parte de carcasa complementaria
4 eje de rotación
5 placa inferior
6 pared exterior
7 anillo amortiguador
8 canal de aire de refrigeración
9 motor eléctrico
10 hombro
11 pared intermedia
12 eje
13 rotor
14 estator
15 placa de circuito impreso
16 copa
17 tapa
18 meseta
19 acanaladura
20 placa de base
21 pala de aire
22 punto inicial
23 salida
24 abertura
25 paso
26 pared radial
27 abertura de entrada
28 pared frontal
29 superficie interna
30 borde
31 cámara de rueda
32 canal de aire de soplado
33 nervadura
34 brida
35 brida
36 ranura anular
37 anillo de sellado
38 estribo
39 saliente
40 acanaladura
Claims (8)
1. Conjunto de piezas para un ventilador radial, con una rueda de ventilador (2), una parte de carcasa de base (1) y una primera parte de carcasa complementaria (3) que se pueden ensamblar para formar una primera carcasa que rodea a la rueda de ventilador ( 2) y presenta una abertura de entrada y una salida, en el que al menos una segunda parte de carcasa complementaria (3', 3"), cuya forma difiere de la de la primera parte de carcasa complementaria (3), se puede conectar a la parte de carcasa de base (1) en lugar de a la primera parte de carcasa complementaria (3) para formar una segunda carcasa, y en el que las partes de carcasa complementarias (3, 3', 3") se diferencian por la sección transversal de una zona de pared (28, 40', 40") que delimita un canal de aire de soplado (32) que rodea a la rueda de ventilador (2), caracterizado por que en aquella parte de carcasa complementaria (3) que delimita el canal de aire de soplado (32) con una sección transversal más pequeña, un lado exterior de la zona de pared (28) está cubierto con nervaduras (33).
2. Conjunto de piezas según la reivindicación 1, caracterizado por que una placa de base (20) de la rueda de ventilador (2) está dispuesta en el lado de la rueda de ventilador (2) que mira hacia la parte de carcasa de base (1).
3. Conjunto de piezas según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la abertura de entrada (27, 27', 27") está prevista en las partes de carcasa complementarias (3, 3', 3").
4. Conjunto de piezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las partes de carcasa complementarias (3, 3', 3") se diferencian en la sección transversal de sus aberturas de entrada (27, 27', 27").
5. Conjunto de piezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la salida (23) está delimitada por la parte de carcasa de base (1) y la parte de carcasa complementaria (3, 3', 3") ensamblada a la parte de carcasa de base (1).
6. Conjunto de piezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las partes de carcasa complementarias (3, 3', 3") tienen interfaces (34, 38) idénticas para la colocación en la parte de carcasa de base (1).
7. Conjunto de piezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la rueda de ventilador (2) está montada en la parte de carcasa de base (1).
8. Conjunto de piezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que está previsto un espacio de instalación para un motor (9) en la parte de carcasa de base (1).
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