ITBO20120042A1

ITBO20120042A1 - FAN DEVICE

Info

Publication number: ITBO20120042A1
Application number: IT000042A
Authority: IT
Inventors: Marco Cocconcelli
Original assignee: Comex Europ S R L
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-01

Description

DISPOSITIVO A VENTOLA FAN DEVICE

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente le ventole, ventilatori e simili per aerare e/o raffreddare ad aria ed in particolare si riferisce ad un dispositivo a ventola particolarmente adatto al raffreddamento di radiatori, scambiatori, dissipatori e simili ad esempio nelle applicazioni motoristiche, in elettronica ed in elettrotecnica. The present invention falls within the sector concerning fans, ventilators and the like for aerating and / or air-cooling and in particular it refers to a fan device particularly suitable for cooling radiators, heat exchangers, heat sinks and the like, for example in engine applications. , in electronics and in electrical engineering.

Sono note ventole azionate da motori rotativi elettrici ed alloggiate in rispettivi telai o corpi con perimetro in genere quadrato o poligonale e che, oltre a permettere il fissaggio della ventola ed a proteggerne le parti mobili, garantiscono un incremento dell’efficienza. Di fatto tali corpi presentano alloggiamenti cilindrici che ospitano le ventole che quindi operano come eliche o ventole intubate. Fans driven by electric rotary motors and housed in respective frames or bodies with a generally square or polygonal perimeter are known and which, in addition to allowing the fixing of the fan and protecting its moving parts, guarantee an increase in efficiency. In fact, these bodies have cylindrical housings which house the fans which therefore operate as propellers or ducted fans.

Uno svantaggio di tali ventole note, consiste nel fatto che devono prevedere un eccessivo interspazio vuoto tra la ventola e la parete cilindrica della sede causando una riduzione dell’efficienza aerodinamica della ventola almeno in alcuni regimi di rotazione. Inoltre le pale di dette ventole note si deformano ai regimi di rotazione più elevati causando un ulteriore decremento di efficienza e, talvolta, un aumento di rumorosità. Ciò a causa del fatto che, per motivi di portata, di efficienza e di costo, le ventole vengono dotate di sottili pale curve realizzate in materiali plastici e vengono utilizzati regimi di rotazione delle ventole relativamente elevati che provocano deformazioni ed allungamenti centrifughi delle pale e quindi l’allungamento del raggio del disco della ventola in rotazione che, senza un adeguato interspazio di separazione dalla parete dell’alloggiamento, potrebbe strisciare contro il corpo, almeno nei regimi di rotazione più elevati. A disadvantage of such known fans consists in the fact that they must provide an excessive empty space between the fan and the cylindrical wall of the seat, causing a reduction in the aerodynamic efficiency of the fan at least in some rotation speeds. Furthermore, the blades of said known fans deform at higher rotation speeds causing a further decrease in efficiency and, sometimes, an increase in noise. This is due to the fact that, for reasons of flow rate, efficiency and cost, the fans are equipped with thin curved blades made of plastic materials and relatively high fan rotation speeds are used which cause centrifugal deformations and elongations of the blades and therefore the elongation of the radius of the rotating fan disk which, without an adequate separation gap from the housing wall, could crawl against the body, at least in the highest rotation speeds.

Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo a ventola che sia altamente efficiente in una ampia gamma di regimi di rotazione, anche molto elevati. An object of the present invention is to propose a fan device which is highly efficient in a wide range of rotation speeds, even very high ones.

Altro scopo è di proporre una ventola le cui pale conservano la forma originaria anche ad elevati regimi di rotazione. Another object is to propose a fan whose blades retain their original shape even at high rotation speeds.

Ulteriore scopo è di proporre una ventola che conservi la propria silenziosità anche ad elevati regimi di rotazione. A further purpose is to propose a fan which maintains its silence even at high rotation speeds.

Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali: The characteristics of the invention are highlighted below with particular reference to the accompanying drawings in which:

la figura 1 illustra una vista frontale del dispositivo a ventola i oggetto della presente invenzione; Figure 1 illustrates a front view of the fan device of the present invention;

la figura 2 illustra una vista in sezione secondo il piano Π - II di figura 1; Figure 2 illustrates a section view according to the plane II - II of Figure 1;

la figura 3 illustra una vista assonometrica del dispositivo di figura 1; Figure 3 illustrates an axonometric view of the device of Figure 1;

- la figura 4 illustra una vista frontale di una ventola assiale di dispositivo di figura - figure 4 shows a front view of an axial fan of the device of figure

i; the;

le figure 5 e 6 illustrano viste in sezione secondo i piani V - V e VI - VI di figura 4; Figures 5 and 6 show sectional views along the planes V - V and VI - VI of Figure 4;

le figure 7 ed 8 illustrano viste ingrandite e parziali di dettagli rispettivamente di figura 5 e di figura 6. Figures 7 and 8 show enlarged and partial views of the details respectively of Figure 5 and Figure 6.

Con riferimento alle figure da 1 ad 8, con 1 viene indicato il dispositivo a ventola, oggetto della presente invenzione, comprendete: With reference to Figures 1 to 8, 1 indicates the fan device, object of the present invention, comprising:

- un corpo 3 dotato di un condotto 5 tubolare avente un asse geometrico longitudinale; - a body 3 equipped with a tubular duct 5 having a longitudinal geometric axis;

- una ventola 7 assiale, od un’elica, alloggiata nel condotto in modo che i rispettivi assi di rotazione R e longitudinale siano coincidenti o quasi; - an axial fan 7, or a propeller, housed in the duct so that the respective axes of rotation R and longitudinal coincide or almost coincide;

- un motore rotativo per la rotazione della ventola assiale. - a rotary motor for the rotation of the axial fan.

La ventola assiale è dotata di un mozzo 9 cavo supportato in modo girevole, tramite mezzi volventi, da un mezzo di supporto 11 fissato al corpo 3 centralmente al condotto 5 e recante un insieme di pale 15. The axial fan is equipped with a hollow hub 9 rotatably supported, by means of rolling means, by a support means 11 fixed to the body 3 centrally to the duct 5 and carrying a set of blades 15.

Il mezzo di supporto 11 può essere, ad esempio, di forma discoidale, anulare od a forma di corona circolare e reca attacchi e connessioni per il motore; inoltre tale mezzo di supporto 11 è fissato al corpo 3, posizione centrale nel condotto 5, tramite un insieme di mezzi a braccio 13, ad esempio radiali, curvi o conformati da “Y”, aventi sezioni trasversali rettangolari, a goccia od altro profilo aerodinamico. The support means 11 can be, for example, discoidal, annular or circular in shape and bears attachments and connections for the motor; furthermore, this support means 11 is fixed to the body 3, central position in the duct 5, by means of a set of arm means 13, for example radial, curved or shaped like a "Y", having rectangular cross sections, teardrop or other aerodynamic profile .

Il motore può essere fissato al mezzo di supporto 11 ed essere alloggiato nel volume interno del mozzo 9, ad esempio di forma cilindrica od ogivale cava; l’albero rotativo del motore può essere fissato alla porzione centrale del mozzo 9. In tal modo il motore funge anche da mezzi volventi supportando girevolmente la ventola assiale ed azionandola in rotazione. The motor can be fixed to the support means 11 and be housed in the internal volume of the hub 9, for example of cylindrical or ogival hollow shape; the rotary shaft of the motor can be fixed to the central portion of the hub 9. In this way the motor also acts as rolling means, supporting the axial fan rotatably and driving it in rotation.

Detto dispositivo 1 comprende inoltre un mezzo anulare 19 coassiale al mozzo 9 e fissato alle pale 15 in posizioni intermedie tra le loro radici 23, ovvero i loro punti di connessione al mozzo, e le loro estremità esterne libere 25. Said device 1 also comprises an annular means 19 coaxial to the hub 9 and fixed to the blades 15 in intermediate positions between their roots 23, or their connection points to the hub, and their free external ends 25.

Come illustrato ad esempio in figura 2, il mezzo anulare 19 ha sezione trasversale rettangolare allungata, in alternativa la sezione trasversale del mezzo anulare 19 può essere aerodinamica simmetrica con asse longitudinale principale parallelo all’asse di rotazione R della ventola 7 assiale. As illustrated for example in Figure 2, the annular means 19 has an elongated rectangular cross section, alternatively the cross section of the annular means 19 can be symmetrical aerodynamic with the main longitudinal axis parallel to the axis of rotation R of the axial fan 7.

L’estensione L longitudinale del mezzo anulare 19, ovvero lungo una direzione parallela all’asse di rotazione della ventola 7 assiale, è superiore o preferibilmente approssimativamente uguale allo spessore totale T delle pale 15, ovvero del disco delle pale, nel punto di intersezione tra esse ed il mezzo anulare 19 stesso. L’invenzione prevede anche che almeno uno tra bordo d’attacco e bordo d’uscita del mezzo anulare 19 possa sporgere dalle pale 15 ovvero dal disco delle pale. The longitudinal extension L of the annular means 19, i.e. along a direction parallel to the axis of rotation of the axial fan 7, is greater than or preferably approximately equal to the total thickness T of the blades 15, i.e. of the blade disc, at the point of intersection between they and the annular means 19 itself. The invention also provides that at least one of the leading edge and trailing edge of the annular means 19 can protrude from the blades 15 or from the blade disc.

Lo spessore massimo trasversale del mezzo anulare 19 è compreso tra un terzo ed un ventesimo della sua estensione L longitudinale e preferibilmente è compreso tra circa 0,5 mm e circa 10 mm. The maximum transverse thickness of the annular means 19 is comprised between one third and one twentieth of its longitudinal extension L and is preferably comprised between about 0.5 mm and about 10 mm.

Preferibilmente, il mezzo anulare 19 è posizionato tra circa il 55% e circa il 85% dell’altezza della pala, ovvero della distanza radiale della sua estremità libera dalla sua radice. Preferably, the annular means 19 is positioned between about 55% and about 85% of the height of the blade, or the radial distance of its free end from its root.

Preferibilmente il mezzo anulare 19 è realizzato in corpo unico con le pale 15 e con il mozzo 9, ad esempio durante lo stampaggio ad iniezione della ventola. In alternativa è previsto che il mezzo anulare 19 sia realizzato indipendentemente dalla ventola 7, ad esempio in altro materiale metallico oppure a matrice resinosa o plastica rinforzata con fibre, e che sia accoppiato alla ventola tramite tecniche di costampaggio o di incollaggio. Preferably, the annular means 19 is made in a single body with the blades 15 and with the hub 9, for example during the injection molding of the fan. Alternatively, the annular means 19 is provided independently of the fan 7, for example in another metal material or with a resin matrix or fiber-reinforced plastic, and that it is coupled to the fan by means of co-molding or gluing techniques.

La distanza tra le estremità delle pale 15 e la parete del condotto 5, ovvero la dimensione trasversale interspazio vuoto, è approssimativamente compresa tra 1% e lo 0,01% del raggio della ventola 7 assiale. The distance between the ends of the blades 15 and the wall of the duct 5, that is the transverse dimension of the empty space, is approximately comprised between 1% and 0.01% of the radius of the axial fan 7.

La parete del condotto 5 di alloggiamento di una ventola 7 è preferibilmente di forma cilindrica, come illustrato in figure 1 e 2. The wall of the duct 5 for housing a fan 7 is preferably cylindrical in shape, as illustrated in Figures 1 and 2.

Più in generale, l’invenzione prevede che parete del condotto 5 riproduca la forma del solido di rotazione generato dalla rotazione delle estremità delle pale 15. Una ulteriore variante prevede che il condotto 5 sia di forma troncoconica o di settore ogivale, parabolico, ellittico o simili, per una ottimizzazione del flusso d’aria e della efficienza. More generally, the invention provides that the wall of the duct 5 reproduces the shape of the solid of rotation generated by the rotation of the ends of the blades 15. A further variant provides that the duct 5 has a truncated cone shape or an ogival, parabolic, elliptical or sector similar, for an optimization of air flow and efficiency.

Il mozzo 9 è preferibilmente a forma di parete cilindrica chiusa anteriormente da un setto 31 circolare. The hub 9 is preferably in the shape of a cylindrical wall closed at the front by a circular partition 31.

La superficie del setto 31 circolare, interna al mozzo, è dotata di una pluralità di nervature di irrigidimento 33 che si diramano radialmente da un ingrossamento 35 centrale del 9 mozzo. Tali nervature 33 si estendono anche sulla superficie interna della parete cilindrica del mozzo ove assumono un andamento parallelo alle generatrici rette della superficie cilindrica. The surface of the circular septum 31, inside the hub, is provided with a plurality of stiffening ribs 33 which radially branch off from a central enlargement 35 of the hub 9. These ribs 33 also extend on the internal surface of the cylindrical wall of the hub where they take a course parallel to the straight generatrices of the cylindrical surface.

L’ingrossamento 35 è centralmente provvisto di un foro 37 assiale destinato ad ospitare l’albero del motore ed è provvisto di una sede 39 trasversale interferente con il foro 37 e destinata ad ospitare un perno trasversale antirotazione di trasmissione del moto dell’albero del motore alla ventola. The enlargement 35 is centrally provided with an axial hole 37 intended to house the motor shaft and is provided with a transverse seat 39 interfering with the hole 37 and intended to house a transverse anti-rotation pin for transmitting the motion of the motor shaft. to the fan.

L’operatività del dispositivo prevede che durante la rotazione della ventola, il mezzo anulare 19 si opponga alle forze centrifughe di allungamento radiale delle pale reagendo con forze che danno origine a tensioni centripete che si scaricano lungo i tratti delle pale interni al mezzo anulare comprimendoli; inoltre il mezzo anulare 19 si oppone anche allo svergolamento delle intere pale e ad altre deformazioni delle stesse senza introdurre un significativo aumento delle resistenze. The operation of the device provides that during the rotation of the fan, the annular means 19 opposes the centrifugal forces of radial elongation of the blades by reacting with forces that give rise to centripetal tensions that are discharged along the sections of the blades inside the annular means by compressing them; moreover, the annular means 19 also opposes the warping of the entire blades and other deformations thereof without introducing a significant increase in the resistances.

In tal modo è possibile ridurre l’interspazio tra le estremità 25 delle pale 15 e la superficie interna del condotto 5 riducendo i vortici e la resistenza pressoché a tutti i regimi di rotazione, la configurazione della ventola sopra esposta consente anche di realizzare pale sottili e leggere senza che ciò provochi svergolamenti e deformazioni con conseguente riduzione dell’ efficienza ed aumento della rumorosità. In this way it is possible to reduce the gap between the ends 25 of the blades 15 and the internal surface of the duct 5 by reducing the vortices and the resistance to almost all the rotation speeds, the configuration of the fan exposed above also allows to realize thin and light without causing twisting and deformation with a consequent reduction in efficiency and increased noise.

Un vantaggio della presente invenzione è di fornire un dispositivo a ventola altamente efficiente in un ampio intervallo di regimi di rotazione, anche molto elevati. An advantage of the present invention is to provide a highly efficient fan device in a wide range of rotation speeds, even very high ones.

Altro vantaggio è di fornire una ventola le cui pale conservano la forma originaria anche ad elevati regimi di rotazione. Another advantage is to provide a fan whose blades retain their original shape even at high rotation speeds.

Ulteriore vantaggio è di fornire una ventola che conservi la propria silenziosità anche ad elevati regimi di rotazione. Another advantage is to provide a fan that maintains its silence even at high rotation speeds.

Claims

CLAIMS 1) Fan device comprising a body (3) equipped with a duct (5) for housing an axial fan (7), driven by a motor and equipped with a hub (9) rotatably supported by a support means ( 11) fixed to the body (3) centrally to the duct (5) and bearing a set of blades (15); said device being characterized in that it comprises an annular means (19) coaxial to the hub (9) and fixed to the blades (15) in positions between their roots (23) and their free ends (25).

2) Device according to claim 1 characterized by the fact that the annular means (19) has an elongated rectangular cross section or symmetrical aerodynamic with the main longitudinal axis parallel to the axis of rotation (R) of the axial fan (7).

3) Device according to claim 1 or 2, characterized in that the annular means (19) is made in a single body with the blades (15) and preferably also with the hub (9).

4) Device according to any one of the preceding claims characterized in that the longitudinal extension (L) of the annular means (19) is approximately equal to or greater than the total thickness (T) of the blades (15) at the point of intersection between them and the annular means (19) itself preferably made in a single body with the blades (15).

5) Device according to any one of the preceding claims characterized in that the maximum transversal thickness of the annular means (19) is comprised between one third and one twentieth of its longitudinal extension (L) and / or preferably is comprised between about 0.5 mm and about 10 mm.

6) Device according to any of the previous claims characterized by the fact that at least one of the leading edge and trailing edge of the annular means (19) protrudes from the blades (15).

7) Device according to any one of the preceding claims characterized in that the annular means (19) is preferably positioned between about 55% and about 85% of the maximum height of the blade.

8) Device according to any one of the preceding claims characterized in that the distance between the ends of the blades (15) and the wall of the duct (5) is approximately between 1% and 0.01% of the radius of the fan (7) axial.

9) Device according to any one of the preceding claims characterized in that the internal wall of the duct (5) housing a fan (7) reproduces the shape of the solid of rotation generated by the rotation of the ends of the blades (15) and / or is preferably cylindrical, truncated cone or with an ogival, parabolic, elliptical or similar sector 10) Device according to claim 1 characterized by the fact that the support means (11) is fixed to the body (3) centrally to the duct (5) by means of a set of arm means (13) with rectangular, drop or other profile section aerodynamic.