WO2021229116A1 - Proceso de fabricación de un rodete de movimiento de aire, rodete asi obtenido y conjunto extractor que comprende dicho rodete - Google Patents

Proceso de fabricación de un rodete de movimiento de aire, rodete asi obtenido y conjunto extractor que comprende dicho rodete Download PDF

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Albert Bach-Esteve Burch
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Soler & Palau Research, S.L.
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Definitions

  • the present invention is related to the devices that are arranged in the aeration or ventilation installations to drive the air, proposing an air movement impeller, with advantageous characteristics in its manufacturing process and in the result of the structural formation that is obtained. with said manufacturing process.
  • air drive devices in the circulation ducts, said devices comprising an impeller provided with a propeller body, to move the air by means of a rotary drive provided by a motor, said devices being Propeller body surrounded by an outer casing that increases the flow and pressure performance and reduces the noise that the impeller may cause in its operation.
  • the propeller body and the outer casing of such an impeller, for air movement are conventionally made of plastic and are joined in a single element that rotates jointly by the action of the drive motor, the propeller body being formed by a core, from which radial blades come out that are attached at their free end to the outer casing of the impeller, the joints being conventionally established by means of lugs that protrude at the extreme edge of the blades and that pass through corresponding holes or openings of the outer casing, the end of said lugs being riveted on the outside of the casing by applying heat.
  • This embodiment is expensive and time consuming to carry out, due to the need to make the lugs at the end edge of the blades of the propeller body coincide, with respect to the corresponding holes or openings in the outer casing, in order to pass said lugs to the riveting position on the outside.
  • connection by means of lugs only a point connection is obtained between the blades of the propeller body and the outer casing, leaving unconnected areas between the connection points, which results in a connection that does not effectively comply with the requirements. required strength conditions.
  • the aim is to reduce the noise generated so that with this procedure vibrations and noises can be generated in the operation of the impeller.
  • impellers for application in water circulation installations, formed with metallic elements, in which the union between the component elements is established by welding, but in these impellers the blades of the propeller body are of very short length compared to the blades required in the air movement impellers, whereby said water movement impellers do not have the positioning drawbacks that air movement impellers present to make the connection between the propeller body and the outer casing, which makes To date, welding has not been applied to join the two component elements of the air movement impellers.
  • an impeller for air movement is proposed, with which an effective union by welding between the component elements of the impeller is facilitated, achieving an advantageous structural realization of the impeller that is obtained.
  • Another object of the invention is an air extractor assembly, to be inserted in an air duct, comprising said impeller.
  • the manufacturing process according to the invention consists in the use of a propeller body and a conical outer casing made of plastic material, in such a way that the conical outer casing is made of a material transparent to laser rays, that is to say, laser rays. they pass through said outer casing without heating it.
  • the material of the conical outer casing can be, for example, ABS plastic material, preferably without colorants to reduce or avoid the absorption of laser rays.
  • the body of blades is made of a material that is opaque to laser rays, that is, it absorbs the rays of the laser rays that strike it by heating it, and consequently producing a weld between the blades and the conical outer casing.
  • the blade material comprises additives, for example, soot also called carbon black or "carbon black", so that the absorption of the laser rays is increased and consequently there is a greater heating of the edge where the laser rays hit.
  • said elements are arranged in a tooling that positions them centered on each other, maintaining the contact of the blades of the propeller body against the internal surface of the conical outer casing by means of a strong pressure exerted by a welding machine used to carry out laser projection welding.
  • a laser projection is then applied on the outside, which passes through the wall of the conical outer casing, to strike an edge of the end of the blades of the propeller body in contact with the conical outer casing.
  • the laser beam produces a heating that melts the material of said edge of the end of the blades which, when pressed against the conical outer casing, in turn heat it by contact, melting both materials and causing them to be welded.
  • temperature and displacement sensors are provided in the welding machine, which control the application of the laser projection so that it adapts to the surface of the blades and the temperature conditions required during welding.
  • the laser projection is carried out continuously along the entire extreme edge of the blades of the propeller body, following the middle central line of the thickness of said edge, with which welds are obtained that ensure a totally effective joint. between the propeller body and the conical outer casing.
  • the joints between the component elements of the impeller are further established by continuous welds along the entire length of the edges of the end of the blades of the propeller body, on the conical outer casing. In this way, a rigid and resistant structural formation of the impeller is obtained, allowing it to safely withstand the stresses of the impeller. performance in application uses, so that it is durable for its function. In addition to the fact that no excess material or edges are generated that could cause poor air flow and the consequent generation of vibrations and noise.
  • an embodiment of advantageous constructive and functional characteristics is obtained in the manufacture of air movement impellers in which the maximum performance of flow and pressure prevails together with the reduction of vibrations and noise, resulting in this embodiment with a life of its own and preferential character with respect to the conventional techniques that are applied for the manufacture of runners with the same function.
  • Figure 1 shows an exploded perspective view of an air movement impeller, with the component elements arranged to be joined according to the process of the invention.
  • Figure 2 is a perspective of the impeller of the invention with the component elements attached.
  • Figure 3 is a side elevation view of the impeller.
  • Figure 4 is a diametrical sectional view of the impeller, according to the indication IV-IV indicated in Figure 5.
  • Figure 5 is a plan view of the impeller, with the edge of the end of the blades to be welded in a broken line for a better visualization.
  • the object of the invention refers to a manufacturing process for the realization of an air movement impeller, by joining a propeller body (1) and a conical outer casing (2), falling within the scope of the invention. likewise, the structural characteristics of the impeller obtained with said manufacturing process; the propeller body (1) being formed by a core (1.1) intended for mounting on the shaft of a rotary drive motor, in particular a fan of ventilation installations, from whose core (1.1) radially leaves blades (1.2) that are intended to move the air, said blades (1.2) joining at their free end on the conical outer casing (2).
  • the manufacturing process is based on the use of a propeller body (1) and a conical outer casing (2) made of plastic material, incorporating the construction material of the blades (1.2) additives that make their material opaque to laser rays, the additive used preferably being smoke black or "carbon black".
  • the conical outer casing (2) its material is transparent to laser rays, preferably the material used will be ABS plastic, so that no additives or colorants are used to reduce or avoid the absorption of laser rays allowing pass through the conical outer casing (2) to strike the blades (1.2).
  • said elements are arranged in a tooling of a welding machine, which positions them centered among themselves, applying in this arrangement a pressure that makes the blades (1.2) of the body of propeller (1) contact in support with its edge (1.3) on the internal surface of the conical outer casing (2).
  • the welding machine incorporates temperature and displacement sensors, which control the performance of the welds so that they are carried out in the optimal conditions and according to the shape of the edge
  • This impeller is used in the manufacture of an air extractor assembly for installation in air ducts, in which it is specified that, in addition to obtaining the maximum flow and pressure performance, the vibrations and noises generated by the extractor assembly are as lowest possible.

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Abstract

Proceso de fabricación de un rodete de movimiento de aire para instalaciones de ventilación, el rodete compuesto por un cuerpo de hélice y una carcasa exterior cónica,estando formado el cuerpo de hélice por un núcleo desde el cual salen radialmente unos álabes que se unen por unextremo sobre la carcasa exterior cónica, y que el proceso comprende disponer el cuerpo de hélice y la carcasa exterior cónica centrados entre sí, con dicho extremo de los alabes en contacto con la cara interna de la carcasa exterior cónica por un borde de dicho extremo, para entonces proyectar, desde la parte externa de la carcasa exterior cónica, una proyección láser, la cual pasa a través de la carcasa exterior cónica e incide sobre el borde de dicho extremo para producir una soldadura entre los álabesy la carcasa exterior cónica.

Description

DESCRIPCIÓN
PROCESO DE FABRICACIÓN DE UN RODETE DE MOVIMIENTO DE AIRE, RODETE ASÍ OBTENIDO Y CONJUNTO EXTRACTOR QUE COMPRENDE DICHO RODETE
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con los aparatos que se disponen en las instalaciones de aireación o ventilación para impulsar el aire, proponiendo un rodete de movimiento del aire, con características ventajosas en su proceso de fabricación y en el resultado de la formación estructural que se obtiene con dicho proceso de fabricación.
Estado de la técnica
En las instalaciones de aireación y ventilación es habitual la incorporación de aparatos de impulsión del aire en los conductos de circulación, comprendiendo dichos aparatos un rodete provisto con un cuerpo de hélice, para mover el aire mediante un accionamiento giratorio proporcionado por un motor, yendo dicho cuerpo de hélice rodeado por una carcasa exterior que aumenta las prestaciones de caudal y presión y reduce el ruido que pueda ocasionar el rodete en su funcionamiento.
El cuerpo de hélice y la carcasa exterior de un rodete de ese tipo, para movimiento del aire, son convencionalmente de plástico y van unidos en un solo elemento que gira conjuntamente por la acción del motor de accionamiento, estando formado el cuerpo de hélice por un núcleo, desde el cual salen unos álabes radiales que se unen por su extremo libre a la carcasa exterior del rodete, estableciéndose convencionalmente las uniones por medio de unos tetones que sobresalen en el borde extremo de los álabes y que pasan por unos orificios o aberturas correspondientes de la carcasa exterior, remachándose el extremo de dichos tetones en la parte externa de la carcasa mediante aplicación de calor.
Esta realización resulta costosa y lenta de llevar a cabo, debido a la necesidad de hacer coincidir los tetones del borde extremo de los álabes del cuerpo de hélice, respecto de los orificios o aberturas correspondientes de la carcasa exterior, para hacer pasar dichos tetones hasta la posición de remachado por la parte externa. Además, con dicha unión por medio de tetones solo se obtiene una unión por puntos entre los álabes del cuerpo de hélice y la carcasa exterior, quedando zonas sin unir entre los puntos de unión, con lo cual resulta una unión que no cumple eficazmente con las condiciones requeridas de resistencia. Además de que en este tipo de ventiladores se persigue reducir el ruido generado de modo que con este procedimiento pueden generarse vibraciones y ruidos en el funcionamiento del rodete.
Existen rodetes, de aplicación en instalaciones de circulación de agua, formados con elementos metálicos, en los que la unión entre los elementos componentes se establece mediante soldaduras, pero en estos rodetes los álabes del cuerpo de hélice son de muy poca longitud en comparación con los álabes necesarios en los rodetes de movimiento de aire, con lo cual dichos rodetes para movimiento de agua no tienen los inconvenientes de posicionamiento que presentan los rodetes de movimiento de aire para realizar la unión entre el cuerpo de hélice y la carcasa exterior, que hace que hasta la fecha no se haya aplicado la soldadura para unión entre los dos elementos componentes de los rodetes de movimiento de aire.
Objeto de la invención
De acuerdo con la presente invención se propone un proceso de fabricación de un rodete para movimiento de aire, con el cual se facilita una unión eficaz por soldadura entre los elementos componentes del rodete, consiguiéndose una realización estructural ventajosa del rodete que se obtiene. También es objeto de la invención un conjunto extractor de aire, para ir intercalado en un conducto de aire, que comprende dicho rodete.
El proceso de fabricación según la invención consiste en la utilización de un cuerpo de hélice y una carcasa exterior cónica constituidos de material plástico, de tal modo que la carcasa exterior cónica es de un material transparente a los rayos láser, es decir, los rayos láser atraviesan dicha carcasa exterior sin calentarla. El material de la carcasa exterior cónica puede ser, por ejemplo, de material plástico ABS, preferentemente sin colorantes para reducir o evitar la absorción de los rayos láser. Mientras que el cuerpo de álabes es de un material opaco a los rayos láser, es decir, absorbe los rayos los rayos láser que inciden sobre el mismo calentándolo, y en consecuencia produciendo una soldadura entre los álabes y la carcasa exterior cónica. Para que el material de los álabes opaco a los rayos láser aumente la absorción de la proyección láser, preferentemente el material de los álabes comprende aditivos, por ejemplo, hollín también llamado negro de humo o “carbón black”, de modo que se aumenta la absorción de los rayos láser y en consecuencia se produce un mayor calentamiento del borde en el que inciden los rayos láser.
De esta forma, se disponen dichos elementos en un utillaje que los posiciona centrados entre sí, manteniendo el contacto de los álabes del cuerpo de hélice contra la superficie interna de la carcasa exterior cónica mediante una fuerte presión ejercida por una máquina de soldar empleada para realizar la soldadura por proyección láser. Se aplica entonces por la parte externa una proyección láser, la cual pasa a través de la pared de la carcasa exterior cónica, para incidir en un borde del extremo de los álabes del cuerpo de hélice en contacto con la carcasa exterior cónica. El rayo láser produce un calentamiento que funde el material de dicho borde del extremo de los álabes que al estar presionados contra la carcasa exterior cónica a su vez la calientan por contacto fundiéndose ambos materiales y ocasionando su soldadura.
Para que el proceso de soldadura se realice en las condiciones óptimas, está previsto la disposición de sensores de temperatura y de desplazamiento en la máquina de soldar, los cuales controlan la aplicación de la proyección láser para que se adapte a las superficie de los álabes y a las condiciones de temperatura necesarias durante la soldadura.
Además, la proyección láser se efectúa de manera continua a lo largo de todo el borde extremo de los álabes del cuerpo de hélice, siguiendo la línea central media del grosor de dicho borde, con lo cual se obtienen unas soldaduras que aseguran una unión totalmente eficaz entre el cuerpo de hélice y la carcasa exterior cónica.
Resulta así un procedimiento sencillo y rápido para fabricar un rodete de movimiento de aire compuesto por elementos de material plástico, los cuales se establecen unidos entre sí por soldadura de los bordes del extremo de los álabes del cuerpo de hélice sobre la carcasa exterior cónica, sin problemas de posicionamiento, ya que para las soldaduras de unión solo es necesario un contacto con presión entre las partes a unir, sin necesidad de inserciones de encaje.
Las uniones entre los elementos componentes del rodete se establecen además mediante soldaduras continuas en toda la longitud de los bordes del extremo de los álabes del cuerpo de hélice, sobre la carcasa exterior cónica. Se determina así una formación estructural rígida y resistente del rodete que se obtiene, permitiéndole soportar con seguridad los esfuerzos del funcionamiento en las utilizaciones de aplicación, de modo que resulta duradero para su función. Además de que no se generan sobrantes de material o rebordes que pudieran ocasionar un flujo de aire deficiente y la consecuente generación de vibraciones y ruidos.
Por todo ello, con el objeto de la invención se obtiene una realización de características constructivas y funcionales ventajosas en la fabricación de rodetes de movimiento de aire en los que prevalece las máximas prestaciones de caudal y presión junto con la reducción de vibraciones y ruidos, resultando esta realización con vida propia y carácter preferente respecto de las técnicas convencionales que se aplican para la fabricación de rodetes de la misma función.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra en perspectiva explosionada un rodete de movimiento de aire, con los elementos componentes dispuestos para su unión según el proceso de la invención.
La figura 2 es una perspectiva del rodete de la invención con los elementos componentes unidos.
La figura 3 es una vista lateral en alzado del rodete.
La figura 4 es una vista en sección diametral del rodete, según la indicación IV-IV señalada en la figura 5.
La figura 5 es una vista en planta del rodete, con el borde del extremo de los alabes a soldar en línea discontinua para una mejor visualización.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención se refiere a un proceso de fabricación para la realización de un rodete de movimiento de aire, mediante la unión de un cuerpo de hélice (1) y una carcasa exterior cónica (2), entrando en el ámbito de la invención, asimismo, las características estructurales del rodete que se obtiene con dicho proceso de fabricación; estando formado el cuerpo de hélice (1) por un núcleo (1.1) destinado para el montaje sobre el eje de un motor de accionamiento giratorio en particular de un ventilador de instalaciones de ventilación, desde cuyo núcleo (1.1) salen radialmente unos álabes (1.2) que son los destinados a mover el aire, uniéndose dichos álabes (1.2) por su extremo libre sobre la carcasa exterior cónica (2).
El proceso de fabricación se basa en la utilización de un cuerpo de hélice (1) y una carcasa exterior cónica (2) constituidos de material plástico, incorporando el material constructivo de los alabes (1.2) aditivos que hacen, que su material sea opaco a los rayos láser, siendo el aditivo empleado preferentemente negro humo o “carbón black”. Y en el caso de la carcasa exterior cónica (2) su material es transparente a los rayos láser, preferentemente el material empleado será plástico ABS, de forma que no se utilizan aditivos ni colorantes para reducir o evitar la absorción de los rayos láser permitiendo que pasen a través de la carcasa exterior cónica (2) para incidir en los alabes (1.2).
Para establecer la unión entre los dos elementos mencionados componentes del rodete, dichos elementos se disponen en un utillaje de una máquina de soldadura, que los posiciona centrados entre sí, aplicándose en esa disposición una presión que hace que los álabes (1.2) del cuerpo de hélice (1) contacten en apoyo con su borde (1.3) sobre la superficie interna de la carcasa exterior cónica (2).
Una vez así, desde la parte externa se aplica, sobre las zonas de contacto entre los álabes
(1.2) del cuerpo de hélice (1) y la carcasa exterior cónica (2), una proyección láser, la cual pasa a través de la pared de la carcasa exterior cónica (2), que es transparente al láser, incidiendo sobre el borde (1.3) del extremo de los álabes (1.2), cuyo material es opaco al láser, absorbiendo el mismo. De forma que la acción de la proyección láser produce un calentamiento que funde el material de dicho borde (1.3) del extremo de los álabes (1.2) y el calentamiento de la carcasa exterior cónica (2) en contacto con dicho borde (1.3), ocasionando su unión por soldadura.
Para obtener unas soldaduras adecuadas en esas uniones entre los álabes (1.2) del cuerpo de hélice (1) y la carcasa exterior cónica (2), está previsto que la máquina de soldadura incorpore sensores de temperatura y de desplazamiento, los cuales controlan la realización de las soldaduras para que se efectúen en las condiciones óptimas y según la forma del borde
(1.3) de los álabes (1.2). De manera que se proyecta el láser de forma continua a todo lo largo del borde (1.3) del extremo de cada uno de los álabes (1.2), siguiendo con precisión la línea central media del grosor de dicho borde (1.3) del extremo de los álabes (1.2). El proceso de fabricación resulta así fácil de efectuarse para la formación constructiva de rodetes de impulsión de aire compuestos por un cuerpo de hélice (1) y una carcasa exterior cónica (2), constituidos de material plástico, los cuales se unen entre sí de una forma eficaz y resistente, mediante soldaduras continuas entre el borde (1.3) del extremo de cada uno de los álabes (1.2) del cuerpo de hélice (1) y la carcasa exterior cónica (2).
Este rodete es empleado en la fabricación de un conjunto de extractor de aire para instalación en conductos de aire, en los que se precisa que, además de obtener las máximas prestaciones de caudal y presión, las vibraciones y ruidos generados por el conjunto extractor sean lo más bajos posible.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Proceso de fabricación de un rodete de movimiento de aire para instalaciones de ventilación, el rodete compuesto por un cuerpo de hélice (1) y una carcasa exterior cónica (2), que son de material plástico, estando formado el cuerpo de hélice (1) por un núcleo (1.1) desde el cual salen radialmente unos álabes (1.2) que se unen por un extremo sobre la carcasa exterior cónica (2), caracterizado porque el proceso comprende disponer el cuerpo de hélice (1) y la carcasa exterior cónica (2) centrados entre sí, con dicho extremo de los alabes (1.2) en contacto con la cara interna de la carcasa exterior cónica (2) por un borde (1.3) de dicho extremo, para entonces proyectar, desde la parte externa de la carcasa exterior cónica (2), una proyección láser, la cual pasa a través de la carcasa exterior cónica (2) e incide sobre el borde (1.3) de dicho extremo para producir una soldadura entre los álabes (1.2) y la carcasa exterior cónica (2).
2.- Proceso de fabricación de un rodete de movimiento de aire, de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la proyección láser se efectúa de manera continua lo largo de todo el borde (1.3) del extremo de cada uno de los álabes (1.2)
3.- Rodete de movimiento de aire que se obtiene según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
4 Conjunto extractor de aire que comprende un rodete según la reivindicación anterior.
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