PT1704990E

PT1704990E - Pá de hélice de ventiladores e seu método de fabrico

Info

Publication number: PT1704990E
Application number: PT05405265T
Authority: PT
Inventors: Kurt Anderegg; Dirk Wilde
Original assignee: 3A Technology & Man Ag
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2012-02-07
Also published as: EP1704990B1; PL1704990T3; ATE533613T1; EP1704990A1; ES2375623T3; DK1704990T3; HRP20120114T1

Description

DESCRIÇÃO

PÁ DE HÉLICE DE VENTILADORES E SEU MÉTODO DE FABRICO O presente invento refere-se a uma pá de hélice de ventiladores de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e um processo para produção do mesmo, ver US-A 6227805.

Instalações de ventilação para permutadores de calor ou para climatização de grandes espaços são, frequentemente, equipadas com ventiladores de baixa rotação, também denominados como turbinas axiais, as quais são accionadas por meio de hélices, também são designadas como rodas de ventilador, hélices ou rodas de pás. Estes ventiladores funcionam silenciosamente e são especialmente indicados, por isso, para utilizações nas quais se deseja um funcionamento com reduzido ruido.

Uma hélice contém, respectivamente, uma quantidade de pás de hélices dispostas em torno de um eixo. A este tipo de pás de hélices são colocadas elevadas exigências. Relativamente às suas características dinâmicas e mecânicas as hélices devem funcionar num regime de velocidade de rotação de 300 até 500 rpm (rotações por minuto) . Com isto verificam-se na pá da hélice em funcionamento tensões de tracção provocadas por forças centrífugas e tensões de flexão produzidas pelo fluxo do ar.

Além disso, as pás de hélices devem ser resistentes a influências atmosféricas, principalmente humidade e raios ultravioletas. A resistência a temperatura deve situar-se entre -20°C até aproximadamente 100°C. Além disso, elas devem 1 ser resistentes a elementos químicos, ou seja, apresentar reduzido nível de corrosão e elevada durabilidade.

Desequilíbrios tão reduzidos quanto possível devem, além disso, garantir um movimento silencioso e um funcionamento de reduzido desgaste bem como económico das hélices, em que as pás das hélices, com o objectivo de economia de energia, devem apresentar um peso tão reduzido quanto possível. É conhecida a produção de pás de hélices em material plástico reforçado com fibras, p. ex., em poliéster reforçado com fibras de vidro. Para isso, as pás de hélices são produzidas como meia concha inferior e superior por meio de laminagem manual em moldes exteriores. Ambas as meias conchas são depois e formando uma câmara oca, unidas por meio de colagem e superlaminagem da junta de impermeabilização, dando origem a uma pá de hélice.

Esta técnica apresenta a desvantagem das espessuras de parede, bem como o teor de fibras, devido à laminagem manual, não poderem ser reproduzidos com exactidão. As consequências disso são diferenças de peso entre as várias pás de hélices, o que dá origem a desequilíbrios na hélice que, por sua vez, têm que ser eliminados com medidas dispendiosas.

Para compensação de desequilíbrios são aplicados normalmente pesos de compensação, os quais por sua vez contribuem para um aumento do peso. Os pesos de compensação são normalmente aplicados no espaço oco das pás, porque só desta forma as vibrações perturbadoras produzidas nas pás das hélices, devido aos grandes desequilíbrios das pás, podem ser reduzidas. Para isso as paredes cofradas têm que ser abertas e, por meio de tampões, novamente fechadas, o que pode provocar outras fugas na pá da hélice. 2 A laminagem manual exige, além disso, muito trabalho manual com um reduzido grau de automação o que significa custos e tempos de transformação elevados. A rigidez exigida, a qual uma pá de hélice tem que apresentar, dá origem, além disso, a grandes espessuras de parede e assim para um peso elevado de componentes e consequentemente para uma elevada inércia da massa. A colagem de ambas as meias conchas é dispendiosa e igualmente também não é reprodutível com exactidão. Além disso, é difícil conseguir uma estanquidade completa das juntas de impermeabilização. As consequências são infiltrações de água ou vapores de água nas câmaras ocas e, com isto, outras diferenças de peso entre as várias pás de hélices. A água infiltrada ou formação de gelo no espaço oco pode também provocar vibrações ou ressonâncias indesejadas. As juntas de impermeabilização são, além disso, potenciais pontos fracos estruturais e apresentam tendência p. ex., para envelhecimento ou formação de fissuras condicionadas pela carga.

Para drenagem são necessários furos na parte exterior da pá da hélice. Estes só são eficazes em funcionamento rotativo e podem ser a causa de silvos. Em situação de imobilização pode também existir a infiltração de água através destes furos.

Na haste da hélice tem também que ser aplicado um núcleo resistente à pressão, o qual absorve as forças de sujeição. Os núcleos de areia utilizados normalmente são em termos comparativos mais pesados. A tarefa do presente invento é, por isso, propor uma pá de hélice de um material composto com reforço de fibras de elevada qualidade e reduzidas tolerâncias de massa e de moldagem, bem como um processo para a sua produção em série. 3

De acordo com o invento a tarefa será solucionada através de uma pá de hélice com as caracteristicas da reivindicação 1 e de um processo com as caracteristicas da reivindicação 2. Formas de execução preferidas do processo são descritas nas reivindicações 3 a 8. 0 núcleo de construção leve contém, de preferência, uma estrutura de célula, principalmente uma estrutura de célula fechada. 0 núcleo de construção leve pode, p. ex., ser de um material esponjoso, de uma espuma metálica, principalmente de alumínio, de uma madeira leve, como madeira de balsa, ou de um núcleo em forma de favo em p. ex., metal, como alumínio, ou em material plástico. 0 núcleo de material esponjoso pode ser formado em PUR (poliuretano) ou em outro material esponjoso adequado, como cloreto de polivinilo (PVC) ou de outra poliolefina, como polipropileno (PP) . A resistência à pressão e a rigidez são determinadas na pressão de injecção com a qual o plástico líquido é introduzido na ferramenta de moldar, para que não se verifique qualquer deformação inadmissível do núcleo de material esponjoso. 0 núcleo de material esponjoso é preferido de uma espuma rígida. 0 núcleo de construção leve pode, p. ex., ser expandido numa ferramenta de moldar na sua forma definitiva ou num molde prévio. 0 núcleo de construção leve pode também ser trabalhado a partir de um corpo integral com a geometria definitiva ou numa formato não definitivo. Isto acontece, p. ex., por meio de fresagem. 0 processo de produção é, de preferência, um processo RTM (= Moldagem por Transferência de Resina) ou um processo 4 VARI (= Infusão de Resina Assistida por Vácuo) semelhante ao processo RTM ou o processo VARTM (= Moldagem por Transferência de Resina Assistida por Vácuo), no qual a mistura de saída reactiva é injectada na ferramenta de moldar através de apoio de vácuo. 0 processo pode também ser um autêntico processo de injecção por vácuo, no qual a resina flui através das fibras só por meio do vácuo aplicado e sem apoio de pressão. Além disso, o processo de produção pode ser também uma variante do processo RTM, como p. ex., um processo TERTM (= Moldagem por Transferência de Resina Expandida Termicamente).

No processo de injecção de resina pode, também através disto, tratar-se de um processo RIM (= Moldagem de Injecção por Reacção) ou S-RIM (Moldagem de Injecção por Reacção Estrutural).

Os processos antes referidos são já conhecidos no campo profissional e, por isso, não são esclarecidos mais pormenorizadamente. 0 processo RTM é descrito p. ex., em "Kõte, Der Resin-Transfer-Molding-Prozess' , Verlag TUV Rheinland 1991, S3-16". A produção da pá de hélice tem lugar, de preferência, por meio de uma ferramenta de moldar com duas peças, a qual na situação de fechada, inclui uma cavidade da ferramenta. A cavidade da ferramenta ilustra o contorno exterior da pá de hélice a produzir. A ferramenta de moldar pode ser produzida a partir e um metal ou liga metálica, como alumínio, aço, cromo, aço cromado, níquel, bem como de Teflon® ou níquel-Teflon®. A ferramenta de moldar ou as paredes da cavidade da ferramenta de moldar deve, de preferência, poder ser aquecida. 5

No início do processo a cavidade da ferramenta de moldar aberta é ocupada com o núcleo de construção leve revestido com as fibras de reforço. 0 núcleo de construção leve apresenta, de preferência, uma forma essencialmente reprodutora da pá de hélice com uma dimensão, em comparação com a pá da hélice, reduzida da massa da posterior espessura da parede da pá. A geometria do núcleo de construção leve pode ser preparada de modo que a quantidade de camadas das fibras de reforço pode variar. Deste modo a parede da pá a ser produzida no processo de injecção pode ser executada em conformidade com o esforço dos componentes, sectorialmente com diferentes espessuras. Para isso, pode, p. ex., a superfície do núcleo de construção leve apresentar níveis de altura diferentes em conformidade com a espessura do laminado a obter. 0 núcleo de construção leve será, de preferência, inserido na sua forma definitiva, ou seja, p. ex., espumado completamente na cavidade da ferramenta de moldar. Os núcleos de construção leve em forma de núcleos de espuma podem, no entanto, só ser espumados na sua forma definitiva na cavidade da ferramenta de moldar durante o processo de produção (Processo TERTM). 0 núcleo de construção leve é, de forma apropriada, impenetrável a líquidos e de células fechadas. 0 núcleo de construção leve apresenta p. ex., uma densidade de 30 - 110 Kg/m3, de preferência de 60 - 80 Kg/m3 . 6 0 núcleo de construção leve pode ser produzido como peça única ou como conjunto de várias peças. 0 núcleo de construção leve pode, p. ex., ser produzido com duas peças a partir de uma parte de lâmina e de uma parte da haste. 0 núcleo de construção leve enche a câmara da pá da hélice, de preferência, completamente. No entanto também é viável a câmara ser cheia só parcialmente por meio de um ou de vários núcleos de construção leve. A câmara pode ser uma câmara aberta ou uma câmara fechada. A câmara é, de preferência, uma câmara fechada envolvida completamente pela parede de material plástico reforçada pelas fibras. 0 núcleo de construção leve pode apresentar diferentes densidades em diversos sectores. Assim, p. ex., a parte da haste, para reforço do ponto de encaminhamento de força, pode apresentar uma densidade mais elevada que a parte da lâmina. A produção de um núcleo de construção leve com diferentes densidades pode processar-se através do fabrico de elementos de núcleo de construção leve multi-partes, conforme descrito anteriormente. Elementos de construção leve de peça única de espuma de plástico com diferentes densidades por sectores podem ser produzidos com comando de condução do processo. Além disso, podem também ser colocadas peças de inserção actuantes como reforço na ferramenta de espumar ou incorporadas no núcleo de construção leve. Elas podem ser, conforme se descreve posteriormente, p. ex., casquilhos ou meias conchas na região da haste ou peças de concha completas de, p. ex., material plástico (não espumado). 0 núcleo de construção leve é ocupado em sobreposição, de preferência com fibras de reforço confeccionadas na forma de uma estrutura plana de material têxtil com uma ou várias camadas, de acordo com um plano de camadas na parte superior e inferior da superfície da lâmina. Com o fim de uma 7 transição contínua e estanque entre a camada de cobertura superior e inferior, é colocada anteriormente na parte frontal uma tira de fibras confeccionada na forma de uma estrutura plana de material têxtil com uma ou várias camadas, a qual com as camadas de fibras da parte superior e inferior da superfície da lâmina forma um sector de sobreposição. As tiras de fibra são colocadas, de preferência, numa reentrância em forma de ranhura no núcleo de construção leve.

As superfícies da lâmina são reforçadas continuamente ou por fases no sentido da haste, de preferência por meio camadas de fibras e sob acréscimo da espessura da parede das pás.

No sector da haste é, de preferência, enfiada uma mangueira de têxtil não tecido na forma de uma estrutura plana de material têxtil com uma ou várias camadas na haste do núcleo de construção leve. A mangueira de têxtil não tecido é colocada, de preferência, em sobreposição com a ocupação da lâmina da hélice. Através disto, na secção de transição crítica em termos de solidez entre a haste da hélice e a lâmina da hélice, são alcançadas as resistências mecânicas exigidas.

Para além do reforço local de sectores submetidos a esforços elevados através de camadas de fibras adicionais, pode também verificar-se um reforço através da utilização de outras fibras mais consistentes. Além disso, a evolução da força no componente pode ser optimizada através da definição objectiva do sentido das fibras nos têxteis não tecidos das fibras. No sentido da evolução da força podem ser aplicadas bandas adicionais de fibras de reforço.

Os têxteis não tecidos das fibras são fixos sob utilização de meios de fixação adequados no núcleo de 8 construção leve e/ou uns contra os outros. Deste modo é mantida a orientação das fibras prevista durante o processo de produção, o que permite obter boas caracteristicas mecânicas reprodutíveis do componente. Os têxteis não tecidos das fibras são, para isso e de preferência, parcialmente ou na superfície global colados com o núcleo de construção leve e/ou uns contra os outros. As camadas de fibras podem também ser fixas através de meios de fixação mecânicos, como grampos, no núcleo de construção leve. Além disso, os têxteis não tecidos das fibras, principalmente as mangueiras não tecidas podem ser fixas no núcleo de construção leve por meio de fios.

As fibras de reforço são, de preferência, produzidas a partir de fibras de vidro baratas, as quais satisfazem completamente as exigências mecânicas. As fibras de reforço podem também ser fibras de carbono de elevada resistência mas mais caras. Além disso, as fibras também podem ser de outras fibras orgânicas, como fibras metálicas, de fibras cerâmicas, de fibras orgânicas, como fibras de plástico, p. ex., Kevlar® ou aramida ou fibras naturais, como minerais de silicatos semelhantes a fibras, juta, sisal, cânhamo, algodão, fibras de rami. Os produtos de fibras podem, além disso, ser produzidos a partir de fibras mistas.

As fibras de reforço apresentam-se na forma de estruturas planas de material têxtil como velos, sistemas não formadores de malhas, como tecidos, têxteis não tecidos uni ou bidireccionais, entrançados e semelhantes ou sistemas formadores de malhas, como tecidos de malha e de tricô. As estruturas planas de material têxtil são produzidas, de preferência, como fibras orientadas, principalmente de fibras longas com comprimentos de fibras superiores a 30 mm. Os 9 produtos de fibras podem apresentar-se como secos ou pré-humedecidos ou produtos de fibras impregnados com um ligante.

Os produtos de fibras confeccionados podem ser pré-moldados dando origem às denominadas fibras em bruto ou pré-formas, p. ex. , na forma de elementos de concha. Isto pode acontecer, p. ex., com o auxilio de uma instalação de pré-moldagem, na qual as fibras em bruto são produzidas com ajuste de precisão numa forma pretendida adaptada ao componente. As fibras em bruto ou os produtos de fibras podem, antes de colocadas na ferramenta de moldar e com o objectivo de um aperfeiçoamento da impregnação ser pré-humedecidas com a matriz de material plástico. A ferramenta de moldar para além de um núcleo de construção leve e de fibras de reforço, pode ser equipada com outros componentes. Assim podem, p. ex., ser colocados suplementos, também denominados elementos de inserção, de p. ex., um metal na ferramenta de moldar. Os suplementos podem também ser directamente injectados de espuma no núcleo de construção leve ou deixados neste e conjuntamente com este ser colocados na cavidade da ferramenta. Os suplementos podem, conforme descrito a seguir, ser aplicados para reforço do sector de fixação da haste.

Depois do carregamento da ferramenta de moldar com os componentes anteriormente referidos, esta é fechada. Na cavidade da ferramenta de moldar e com esta fechada é, seguidamente , injectada uma matriz de material plástico. A matriz de material plástico pode ser formada a partir de material sintético duroplástico ou termoplástico. Entretanto podem ser tratados, para além de resinas duroplásticas, também os materiais sintéticos termoplásticos 10 por meio dos processos de injecção de resina, principalmente por meio dos processos RTM e VARI. Se forem utilizados os núcleos de espuma de plástico, devido à reduzida estabilidade térmica dos núcleos de material plástico, são tratados de forma apropriada os materiais sintéticos duroplásticos.

Os sistemas duroplásticos podem ser sistemas de um ou de multi-componentes, principalmente sistemas de dois componentes, nos quais a operação de endurecimento tem inicio através da mistura dos componentes. A matriz de material plástico pode ser um sistema de resinas da série das resinas de polimerização, como resinas de poliéster (UP) insaturadas, ou metacrilatos e principalmente resinas de éster vinilico (VE), ou as resinas de poliadição ou de policondensação, como as resinas epóxidas, resinas fenólicas ou poliimidas.

Sistemas sintéticos termoplásticos que são adequados para processamento por meio do processo de injecção de resina, podem ser p. ex., o sistema polímero de poli(tereftalato de butileno) (PBT) ou um sistema polímero de poliamida (PA), como poliamida 12 (PA12).

Componentes básicos para produção de sistemas polímeros PBT são p. ex., oligómeros cíclicos do PBT CPBT) , principalmente CBTtm (tereftalato de butileno cíclico) . Os componentes básicos para produção de sistemas polímeros PA são p. ex., Lactame, como LaktaM-12. A matriz de material plástico pode, além disso, conter ainda aditivos, como materiais ignífugos ou aditivos químicos para garantia da estabilidade UV.

Num exemplo preferido a camada de laminado consiste num éster de vínilo reforçado com fibras de vidro. 11 A matriz de material plástico é aplicada numa situação de baixa viscosidade e facilmente injectável na ferramenta de moldar. Para optimização do fluxo de resina e para eliminação acelerada dos gases da cavidade da ferramenta de moldar pode, no lado de saida durante a operação de injecção formar-se uma depressão ou vácuo. A ferramenta de moldar ou a parede da cavidade da ferramenta de moldar é, de preferência, aquecida durante a operação de injecção para uma temperatura entre 20°C e 100°C. A matriz de material plástico é injectada na cavidade da ferramenta de moldar com uma temperatura preferida entre 20°C e 100°C. As pressões de injecção podem comportar até 20 bar. 0 fluxo da resina acontece num modo de actuação de escoamento cruzado, sendo que a admissão da matriz de material plástico na cavidade da ferramenta de moldar se pode processar através de um ou vários bicos de injecção. A posição e quantidade de entrada e de saida são seleccionadas de modo que as fibras de reforço são totalmente impregnadas e não se podem formar quaisquer bolhas de ar. A pá da hélice, depois de concluída a operação de injecção é endurecida ou polimerizada com temperaturas mais elevadas e depois de atingida a estabilidade da forma é retirada do molde. Dependendo da matriz de material plástico utilizada a pá da hélice retirada do molde tem, eventualmente, que ser ainda submetida a uma têmpera. A parede da pá da hélice apresenta, de preferência, um teor volumétrico de fibras superior a 20%, de preferência, superior a 30% e principalmente superior a 40% e de 12 conveniência inferior a 70%, de preferência, inferior a 60%, principalmente inferior a 50%. O processo é adequado para produção de pás de hélices de diferentes dimensões. As hélices equipadas com pás de hélices de acordo com o invento podem, p. ex., apresentar um diâmetro de 0,4 até 20 m. A espessura de laminado das pás das hélices comporta, p. ex., vários milímetros. A parede da pá é formada mais forte no sector da fixação da haste para poder suportar as elevadas forças de sujeição. O sector de fixação da haste pode adicionalmente ser reforçado com casquilhos, principalmente casquilhos metálicos. Os casquilhos são, p. ex., antes do processo de produção aplicados no núcleo de construção leve ou processados directamente nele. Em vez de casquilhos podem também ser utilizados elementos de concha, p. ex., meias-conchas, os quais são aplicados p. ex., posteriormente, no sector de fixação do núcleo de construção leve. Se os núcleos de construção leve se apresentarem como núcleos de espuma de plástico, então os casquilhos ou as meias conchas ou conchas podem ser integrados no núcleo de espuma de plástico durante o processo de formação de espuma. O núcleo de construção leve apresenta, de preferência, no sector da haste um diâmetro transversal mais reduzido em torno das espessuras de parede do casquilho. O ventilador tem que ser equilibrado depois da montagem de todos os componentes. Para isso, pode ser necessário aplicar nas pás da hélice ou na fixação (ver a seguir) pesos de equilíbrio. Isto pode acontecer formando na pá da hélice uma reentrância, p. ex., na forma de um furo na zona necessária e o peso de equilíbrio, p. ex., um perno metálico é encaixado na reentrância ou comprimido no núcleo de 13 construção leve. 0 peso de equilíbrio pode, por meio de uma cola ser fixado na reentrância. Simultaneamente o furo pode ser cheio com a cola e fechado plano com a superfície.

Os pesos de equilíbrio também podem ser colados exteriormente na lâmina da hélice. Neste caso os pesos de equilíbrio são formados, por conveniência, achatados. A lâmina da hélice pode ser produzida em série como corpo integral de peça única em tipo de construção de sanduíche, no qual todos os reforços necessários são directamente integrados, graças ao processo de injecção da resina. 0 processo de acordo com o invento é de construção racional com custos favoráveis, porque se caracteriza por uma reduzida percentagem de trabalho manual e um elevado nível de automatização, bem como com elevados níveis de ciclos. Além disso, este tipo de produção permite o reforço ou escoramento do componente, p. ex., espessamento objectivo da parede em sectores submetidos a grandes esforços, assim como a integração de suplementos, p. ex., de metal, como aço ou alumínio ou de plástico. De peça única significa, neste caso, produzida como uma unidade única isenta de juntas. 0 processo de produção de acordo com o invento caracteriza-se através de elevada reprodutibilidade quanto às medidas geométricas, à distribuição da massa, às espessuras das paredes, ao peso, bem como às características mecânicas. A reprodutibilidade é alcançada através dos seguintes pontos:

Utilização de produtos de fibras pré-confeccionados, ou seja uniformes:

Utilização de uma quantidade de material plástico constante para injecção na ferramenta de moldar;

Espessuras de parede controláveis; 14

Peso controlável; Núcleo de construção leve reprodutível.

Em comparação com execuções de corpos ocos tradicionais é conseguida uma redução de peso de até 25% através da utilização de um núcleo de construção leve na construção de tipo de sanduíche. Isto com simultânea e elevada rigidez. A redução de peso, por sua vez, dá lugar a uma economia da energia de accionamento. Além disso, a redução de peso das pás da hélice permite a utilização de unidades de accionamento e de armazenamento com menores dimensões, ou seja de motores com menor potência, o que é acompanhado de mais uma redução de custos.

Através da formação da lâmina de hélice como peça única, esta apresenta uma superfície completamente fechada e estanque a água. A lâmina da hélice, além disso, não inclui qualquer espaço oco que permita a entrada de água. A superfície é, além disso, pobre em atrito, favorável para fluxos, de modo que a pá da hélice se caracteriza por uma elevada eficiência aerodinâmica. Com o objectivo de melhorar as características antes referidas, bem como para melhoria da sua aparência visual pode ser aplicada na superfície da pá um "gelcoat" ou uma camada fina de um material sintético. 0 "gelcoat" caracteriza-se por ser a camada protectora mais exterior no componente e principalmente por não apresentar fibras de reforço. A camada fina pode ser colorida. Uma pintura não é geralmente necessária. A pá de hélice produzida de acordo com o invento é resistente a corrosão, a influências atmosféricas e a UV. 15

Através da utilização de um núcleo de construção leve, não se verificam quaisquer fenómenos de ressonâncias locais na parede da pá. 0 tipo de construção em sanduíche com elevada atenuação própria caracteriza-se, por isso, por um funcionamento silencioso. 0 ventilador contém, em regra, várias pás de hélice, de preferência três ou quatro, fixas radiais em torno de uma fixação.

As pás de hélices são, de preferência, fixas numa fixação, a qual inclui dois elementos de base, em que a haste da pá da hélice está disposta entre os elementos de base e através de elementos de fixação, principalmente elementos de aperto, está ligada com a fixação. A referida haste está fixa apertando entre ambos os elementos de base.

Os elementos de base estão directa ou indirectamente acoplados ao veio de accionamento. Ambos os elementos de base são formados, de preferência, em simetria de espelho entre si e podem, p. ex., ser formados a partir de elementos de placa ou de anel em forma de disco com ou sem reentrâncias. 0 dispositivo global de fixação é, de preferência, construído essencial ou globalmente em simetria de espelho quanto a um plano ordenado perpendicular em relação ao eixo rotativo da hélice, de modo que o eixo principal de inércia da fixação coincide o mais possível com o eixo rotativo.

Os elementos de aperto podem ser formados principalmente como elementos de concha ou de meia concha, os quais envolvem a haste da pá e fixam esta na fixação. Ambos os elementos básicos são fixos um contra o outro, de preferência, por meio ligações amovíveis, principalmente por meio de uniões roscadas, sob fixação de aperto da haste da pá. 16

Os elementos de fixação podem, por meio das mesmas ligações amovíveis ou através de ligações separadas amovíveis ou não amovíveis, estar ligados com o elemento de base subordinado às mesmas. Os elementos de fixação podem ser também parte integrante dos elementos de base. A fixação descrita anteriormente permite um equilíbrio dinâmico da hélice. Porque as pás da hélice apresentam uma elevada atenuação sonora própria e vibrações de ressonância relativamente reduzidas em funcionamento, bem como pequenas tolerâncias de fabrico, podem os pesos de equilíbrio ser aplicados directamente nos elementos de base em substituição das pás da hélice. Este procedimento simplifica bastante a equilibragem. Simultaneamente as hélices com equilibragem dinâmica funcionam com desgaste reduzido e estão menos sujeitas a anomalias que as hélices com equilibragem estática com pesos de equilibragem nas pás das hélices.

Os ventiladores com as pás de hélices produzidas de acordo com o invento têm aplicação em permutadores de calor, principalmente em instalações de rearrefecimento de qualquer tipo em diferentes dimensões e níveis de potência, bem como para ventilação ou climatização de construções, principalmente para climatização de edifícios ou espaços.

Em seguida o invento será explicado exemplarmente com referência aos desenhos anexos e com mais pormenor.

Os desenhos mostram: na Fig. la uma vista de cima de uma pá de hélice; 17 na Fig. lb uma secção transversal através de uma pá de hélice ao longo da linha A - A; na Fig. 2 uma vista em perspectiva de um núcleo de construção leve; na Fig. 3 uma vista de cima de uma pá de hélice com sectores de reforço; na Fig. 4 uma vista em perspectiva de um núcleo de construção leve com têxteis não tecidos de fibras; na Fig. 5 uma vista de cima de uma face frontal da pá da hélice; na Fig. 6 um sector da haste de uma pá da hélice envolvido com têxteis não tecidos de fibras; nas Fig. 7 a-c uma apresentação esquemática de um processo RTM; na Fig. 8 uma vista lateral de uma pá de hélice; na Fig. 9 uma secção transversal através de uma pá de hélice ao longo da linha B-B; na Fig. 10 uma vista de cima de uma hélice; na Fig. 11 um recorte ampliado de uma haste da hélice; na Fig. 12 um dispositivo de fixação para fixação da pá da hélice. 18 A pá da hélice 1 integral de acordo com a Fig. la e lb é composta por uma lâmina da hélice 2 e por uma haste da hélice 3. A pá da hélice 1 inclui um núcleo de construção leve 6 (Fig. 2), o qual reproduz, essencialmente as medidas da pá da hélice reduzidas em torno da espessura da parede da pá 1. 0 núcleo de construção leve 6 inclui uma lâmina do núcleo de construção leve 7 e uma haste do núcleo de construção leve 8. A Fig. 3 mostra uma pá de hélice com quatro zonas da parede da pá 11-14 assinaladas, as quais se caracterizam por diversas espessuras de parede, assim como através de uma quantidade de comprimentos de fibras, em que a espessura de parede da zona 11 para a zona 14 aumenta por níveis em cada transição de zona. As transições de zonas no núcleo de construção leve da zona 11 para a zona 12 e da zona 12 para a zona 13 caracterizam-se por um nível, cujos níveis formam um aprofundamento na superfície da lâmina. 0 aprofundamento permite um aumento da espessura da parede da pá e com isso a colocação de camadas de fibras adicionais no decorrer contínuo da superfície exterior da lâmina da hélice. Os níveis das zonas formam em vista de cima da pá da hélice, de preferência, linhas de limitação arqueadas convexas no sentido da lâmina da hélice. 0 nível pode ser formado como tipo de escada ou como superfície de inclinação. 0 nível apresenta, de preferência, transições arredondadas entre as superfícies com diferentes inclinações. A maior espessura de laminado na zona da haste em comparação com a lâmina da hélice deve garantir uma estabilidade suficientemente grande quanto a forças de aperto actuantes na zona da haste, assim como quanto a forças de dobragem e de tracção actuantes em funcionamento, sem que 19 tenham que ser aplicados casquilhos de reforço adicionais no sector da haste.

As Fig. 4 a 6 mostram a ocupação do núcleo de construção leve com camadas de fibras têxteis. 0 núcleo de construção leve é ocupado numa primeira fase na sua face frontal com uma ou várias camadas de fibras têxteis em forma de banda 19. A banda é para isso e de preferência inserida numa reentrância 18 executada como ranhura numa face frontal. As superfícies de cobertura são, seguidamente, ocupadas com uma ou com várias camadas de fibras têxteis superiores 17a e inferiores 17b, sendo que nas zonas de reforço 12 e 13 são colocadas camadas de fibras têxteis adicionais. Uma ou várias camadas de cobertura inferior e/ou superior 17a, 17b são dobradas na face frontal da lâmina da hélice e formam com a banda têxtil 19 executada na face frontal um sector de sobreposição (Fig. 5) . A haste da hélice é envolvida com uma mangueira de têxtil não tecido 15 de várias camadas, que com as camadas de cobertura superiores e/ou inferiores 17a, 17b e/ou com as bandas de fibras 19 da face frontal formam um sector de sobreposição (Fig. 6). As fibras de têxteis não tecidos são fixas seguras contra deslizamentos no núcleo de construção leve, sendo que a mangueira de têxtil não tecido é fixa, de preferência, com um fio de fixação 10 na haste.

As Fig. 7a até 7c mostram esquematicamente um processo RTM para produção de uma pá de hélice. Um núcleo de construção leve 24 ocupado com produtos de fibras têxteis 23 é inserido numa ferramenta de moldar 20 de duas partes com uma metade superior 21 e com uma metade inferior da ferramenta de moldar 22. Na ferramenta de moldar 20 fechada é 20 injectada resina sintética 27 reactiva na cavidade da ferramenta por meio de uma ou várias admissões 26.

Depois de concluído o enchimento do molde e fixação da matriz de material plástico é retirada do molde a pá da hélice 29 com forma estável e completamente endurecida por meio de têmpera. A Fig. 8 mostra uma vista lateral de uma pá de hélice 31. Esta é apresentada na Fig. 9 numa vista em secção transversal ao longo da linha B-B. 0 núcleo de construção leve 24 é completamente envolvido com uma parede da pá 30 de material plástico reforçado com fibras, em que a parede da pá 30 compreende quatro zonas com espessuras de laminado diferentes e uma quantidade diferente de camadas de fibras têxteis. A espessura do laminado aumenta gradualmente no sentido da haste da hélice.

Por questões técnicas e mecânicas de produção, ou seja para impedimento de picos de tensão locais e para garantia de uma impregnação integral das camadas de fibras, nas transições, principalmente no sector da haste (Fig. 11), em vez de arestas vivas, estão previstos raios generosos 52,53,54,55. Assim está previsto, p. ex., no sector de transição entre a haste da hélice e a pá da hélice, um raio de transição de 40 até 60 mm. A fixação 61 de acordo com a Fig. 12 inclui duas placas de base em forma de disco 62, 63, entre as quais estão dispostos dois elementos de aperto formados respectivamente por duas meias conchas 64,65, para admissão de uma haste da pá. 21

Ambas as placas de base 62, 63 são aparafusadas uma contra a outra por meio de parafusos de cavilha 66, os quais são conduzidos através de reentrâncias nas placas de base e apertados fixas por meio de contra-porcas, em que a haste da hélice (não é mostrada) é fixa por aperto nas meias conchas.

As placas de base contêm respectivamente uma reentrância central concêntrica para admissão de um veio de accionamento. Outras reentrâncias nas placas de base servem para admissão das uniões roscadas.

Lisboa, 30 de Janeiro de 2012. 22

Claims

REIVINDICAÇÕES 1 - Pá de hélice (1) de um ventilador contendo uma lâmina de hélice (2) e uma haste de hélice (3) de material plástico reforçado com fibras, em que a pá da hélice (1) é um componente integral de peça única com uma parede da pá (30) formando uma câmara de material plástico reforçada com fibras e um núcleo de construção leve (24) enchendo a câmara, em que a pá da hélice (1) no sentido da haste da hélice (3) é reforçada por um aumento continuo ou faseado da espessura da parede da pá e aumento das camadas de fibras na parede da pá, caracterizada por a haste da hélice (3) ser envolvida com uma mangueira de têxtil não tecido com várias camadas, a qual com camadas de cobertura superiores e/ou inferiores (17a,17b) e/ou bandas de fibras (19) na parte frontal forma um sector de sobreposição.
2 - Processo para produção de uma pá de hélice (1) de ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pá de hélice (1) ser produzida através de um processo de injecção de resina como componente integral de peça única com uma parede da pá (30) formando uma câmara de material plástico reforçada com fibras e um núcleo de construção leve (24) enchendo a câmara, em que a cavidade de ferramenta de uma ferramenta de moldar (20) de vários elementos com um núcleo de construção leve (6) carregado ocupado com produtos fibrosos confeccionados (15,17a,17b,19) e a ferramenta de moldar (20) fechada e na cavidade da ferramenta sob formação da parede da pá é injectada uma matriz de material de plástico (26) de fluxo livre impregnando os produtos fibrosos (15,17a,17b,19) e o componente solidificado com uma forma estável é seguidamente retirado do molde. 1
3 - Processo de acordo com a reivindicação 2 em que o núcleo de construção leve (6) apresenta uma forma reproduzindo essencialmente a pá da hélice (1) com uma medida reduzida pela massa da parede da pá (30) em comparação com a pá da hélice (1).
4 - Processo de acordo com uma das reivindicações 2 ou 3, em que a face frontal do núcleo de construção leve é ocupada com uma banda de fibras (19) confeccionada na forma de um produto fibroso têxtil e a parte superior e inferior da lâmina do núcleo de construção leve (7) sob formação de sectores de sobreposição com a banda de fibras (19) são ocupadas respectivamente com um produto fibroso têxtil (17a,17b) confeccionado.
5 - Processo de acordo com a reivindicação 4, em que a banda de fibras (19) é inserida numa reentrância (18) com forma de ranhura no núcleo de construção leve (6).
6 - Processo de acordo com uma das reivindicações 2 a 5, em que o núcleo de construção leve (8) sob formação de um sector de sobreposição com as camadas de cobertura de fibras (17a, 17b) e/ou com a banda de fibras (19) é guarnecido com uma mangueira de têxtil não tecido (15) confeccionada com a forma de um produto fibroso têxtil.
7 - Processo de acordo com uma das reivindicações 2 a 6, em que a mangueira de têxtil não tecido (15) compreende várias camadas de fibras têxteis.
8 - Processo de acordo com uma das reivindicações 2 a 7, em que o núcleo de construção leve (6) é produzido a partir de uma espuma de plástico. Lisboa, 30 de Janeiro de 2012. 2