ITMI20002156A1 - Ventilatore assiale con pale provviste di elemento flessibile nella zona fra la parte destinata allo spostamento dell'aria ed il mozzo - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: Ventilatore assiale con pale provviste di elemento flessibile nella zona fra la parte destinata allo spostamento dell’aria ed il mozzo

DESCRIZIONE

Oggetto dell’invenzione è l'inserimento nelle pale di un ventilatore assiale; nella zona compresa fra la parte destinata allo spostamento dell’aria ed il mozzo, di un elemento flessibile rispetto al piano di rotazione del ventilatore, opportunamente dimensionato in funzione delle caratteristiche del profilo e delle condizioni di funzionamento del ventilatore e tale che, quando il ventilatore è in marcia, le pale possano disporsi nella posizione in cui il momento flettente dovuto alla trazione è neutralizzato dal momento dovuto alla forza centrifuga.

Di conseguenza i carichi statici e dinamici che agiscono sulla radice della pala tenderanno ad annullarsi e contemporaneamente si ridurranno i carichi e le vibrazioni trasmesse dal ventilatore al gruppo d trasmissione di potenza ed alla struttura di sostegno.

L'invenzione sarà descritta con riferimento alle figure allegate, dove: - le figure 1 e 2 mostrano una vista laterale (parzialmente sezionata) ed una vista dall'alto di una pala connessa al mozzo in modo in sé noto; - le figure 3 e 4 mostrano una vista laterale (parzialmente sezionata) ed una vista dall’alto di una pala connessa al mozzo mediante l’elemento flessibile oggetto de! presente trovato.

Nelle figure allegate P indica la pala, M indica il mozzo, A indica il flusso d’aria, PP indica il piano perpendicolare all'asse di rotazione del ventilatore, I indica l'inclinazione dell'asse della pala P, FC indica la forza centrifuga, MFC indica il momento dovuto alla forza centrifuga FC, T indica la trazione esercitata dalla pala P, MT indica il momento dovuto alla trazione T e EF indica l’elemento flessibile oggetto del presente trovato.

Attualmente la riduzione dei carichi sulle pale viene ottenuta con uno dei seguenti metodi:

1 ) dando alle pale P una inclinazione fissa nella direzione opposta a quella del flusso d’aria A (fig. 1)

2) collegando il profilo alla radice della pala P mediante una cerniera H che consenta alla pala P di flottare quando il ventilatore è in marcia (fig. 2).

Queste tecniche presentano degli inconvenienti:

1 ) il primo sistema non è efficace sui carichi dinamici e, per quanto riguarda i carichi statici, ha il grosso limite che l'inclinazione è fissa e quindi il carico può essere annullato solo se il ventilatore opera esattamente nelle condizioni previste nel calcolo, cosa improbabile.

2) Il sistema basato sulla cerniera ha la necessità intrinseca di uno scorrimento di una parte rispetto alla altra e ciò comporta usura delle due parti con conseguente necessità di manutenzione, che porta ad escludere l'uso del sistema nei casi, frequenti, ove non siano amméssi ventilatori che richiedano manutenzione.

Inoltre·, fra le due parti che ruotano una rispetto alla altra esiste un gioco che permette la penetrazione dì eventuali elementi corrosivi o la formazione di depositi che potrebbero bloccare il movimento relativo delle due parti della cerniera; in questo caso i carichi statici e dinamici supererebbero quelli per cui la pala è stata dimensionata provocando la rottura della pala stessa.

La presente invenzione evita gli inconvenienti di cui sopra e consegue altri vantaggi come si dimostrerà qui di seguito.

Essa è basata sulla considerazione che esistono alcuni materiali, ad esempio le resine rinforzate con fibre, che sono dotati di un modulo di elasticità tale che, anche se sottoposti a carichi bassi, possono flettersi sensibilmente.

Un elemento flessibile EF realizzato in uno di questi materiali, opportunamente dimensionato ed inserito fra la parte della pala P predisposta a muovere l’aria e la parte della pala P fissata nel mozzo M (fig.3) consentirà alla prima, quando il ventilatore è in marcia, di disporsi (grazie alla componente verticale della forza centrifuga FC) nella posizione ove il momento flettente MFC generato dalia forza centrifuga FC è neutralizzato dal momento flettente MT, opposto, generato dalla trazione T: in questo modo i carichi principali per cui deve essere dimensionato il ventilatore tendono ad annullarsi.

Ciò permette:

1 ) Di risparmiare sui costi, in quanto i carichi per cui si deve dimensionare il ventilatore sono inferiori e quindi si possono utilizzare materiali meno pregiati o utilizzare spessori inferiori o una combinazione dei due.

2) Di trasmettere carichi inferiori sul gruppo di trasmissione di potenza e sulle strutture sottostanti con conseguenti risparmi sulia costruzione degli stessi e con riduzione delle vibrazioni.

3) Non esistendo spostamenti relativi come nel caso della cerniera, non si verificheranno perciò i relativi problemi.

4) Per la parte diretta a spostare l'aria, nel caso si vogliano usare profili aerodinamici cavi ed un sistema di fissaggio interno, dato che vengono meno i vincoli strutturali che privilegerebbero i profili spessi, si potranno utilizzare anche profili molto sottili, che in alcuni casi hanno migliore efficienza.

L'elemento flessibile EF può avere sezioni con le più svariate geometrie a condizione di soddisfare il requisito di ottenere, sotto l’azione di carichi bassi, una flessione in senso ortogonale al piano di rotazione del ventilatore che consenta alle pale P, quando il ventilatore è in marcia, di disporsi nella posizione di momento flettente neutro e nello stesso tempo di resistere ai carichi dovuti all'inerzia delle pale P, alla resistenza dell’aria e alla forza centrifuga FC; in particolari casi si può utilizzare anche la consueta sezione circolare.

In caso contrario, l’elemento flessibile EF può essere realizzato in vari modi per risultare il più possibile vantaggioso tecnicamente o economicamente come, ad esempio:

- essere costituito da una lamina a sé, con elementi separati da aggiungere alle estremità per sposare da una parte il profilo e dalla altra il mozzo M;

- essere formato da una parte laminare integrale con una o ambedue le estremità di geometria tale da consentire un fissaggio diretto sul profilo e/o sul mozzo M;

- essere parte integrale della pala P.

Se non sussiste la necessità di avere pale a calettamento variabile si può usare un elemento flessibile EF laminare fissato direttamente sul mozzo M.

Nei casi in cui si desidera aumentare l’angolo di inclinazione I della pala P con bassi carichi e si utilizza per lo spostamento dell’aria un profilo aerodinamico cavo, l’elemento flessibile EF si estende all’interno del profilo ed è fissato più esternamente: per evitare interferenze, quando il ventilatore è in marcia, fra il profilo (che è più rigido) e l'elemento flessibile EF, le due parti vengono dimensionate in modo che fra esse resti lo spazio necessario (fig.4).

Qualora la flessibilità dell'elemento EF obbliga la pala P ad avere, a ventilatore fermo, una inclinazione tale da creare interferenze con altri elementi dell'impianto servito dai ventilatore o comunque una inclinazione eccessiva, a ventilatore fermo le pale P poggiano su un elemento di sostegno fissato al mozzo M del ventilatore.

L'elemento di sostegno può essere in comune a tutte le pale P (ad esempio un disco) oppure associato a ciascuna pala (ad esempio un profilato).

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Ventilatore assiale con pale (P) provviste di un elemento flessibile (EF), caratterizzato dal fatto che tale elemento (EF) flettendosi fa diminuire i carichi che si generano quando il ventilatore è in marcia.
2. 2. Ventilatore come da rivendicazione 1, caratterizzato dai fatto che l'elemento flessìbile (EF) è situato nella zona di radice della pala (P), fra la parte destinata a produrre lo spostamento dì aria e la parte che viene fissata nel mozzo (M).
3. 3. Ventilatore come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’elemento flessibile (EF) è situato fra la parte destinata a spostare l'aria ed il mozzo (M).
4. 4. Ventilatore come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'elemento flessibile (EF) si estende all’interno del profilo ed è fissato al profilo stesso in una zona più esterna.
5. 5. Ventilatore come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le pale (P), a ventilatore fermo, appoggiano su un sostegno fissato al mozzo (M).