Unidad para tratar aire con un flujo controlado.

Unidad para el tratamiento de aire con un flujo controlado, que comprende un rotor libre centrífugo (GL),

con una entrada simple o doble y con una entrada paralela al eje del rotor libre centrífugo (GL) y expulsión radial del aire, teniendo dicho rotor libre centrífugo (GL) un cuerpo circular central (CR), sobre el que se monta al menos una carcasa circular (CL), equipada con álabes curvados (PL) e insertada dentro de un conducto (CD) direccional, con una entrada simple o doble, que comprende una carcasa (CDA) a cuyos lados (F) está montado dicho rotor libre centrífugo (GL), teniendo dicha carcasa (CDA) de dicho conducto direccional (CD) al menos una entrada o boca de descarga (BA) para la entrada de aire dispuesta en dichos lados (F) y al menos una boca de descarga (BU) dispuesta en al menos una abertura de salida de aire, estando situadas dicha entrada o boca de succión (BA) sobre un plano que es perpendicular a un plano que contiene dicha boca de descarga (BU) de dicho conducto direccional (CD), donde dicho rotor libre centrífugo (GL) está insertado dentro de dicho conducto direccional (CD) de modo que dicha cubierta circular (CL) de dicho rotor libre centrífugo (GL) está dispuesta a una primera distancia desde dicha cubierta (CDA) del conducto direccional (CD), y dicha cubierta (CDA) del conducto direccional (CD) está dispuesta a una segunda distancia (D2) del extremo de cada álabe curvado (PL) de dicho cuerpo central circular (CR) del rotor libre centrífugo (GL), caracterizada porque dicha primera distancia (D1) es de entre 0, 15 y 1 veces el diámetro (D) del rotor libre (GL) y dicha segunda distancia (D2) es de entre 0, 17 y 1, 12 veces el diámetro (D) del rotor libre (GL) .

Unidad para tratar aire con un flujo controlado La invención se refiere a una unidad para el tratamiento de aire con un flujo controlado.

Con mayor detalle, la invención se refiere a la aplicación en unidades genéricas para contener ventiladores, o mejor al uso de cualquier rotor libre, con una entrada simple o doble, dentro de conductos direccionales respectivos adecuados para transportar y dirigir de manera efectiva el flujo de aire generado por el rotor libre.

Es conocido, en el campo de la ventilación y en particular en las unidades de tratamiento de aire (UT, "Treatment Units" según sus siglas en inglés) , el uso de rotores libres, o en otras palabras sin cubierta CL (Tornillo hidráulico) , donde las aplicaciones lo requieran o lo permitan o en relación a sus características aeráulicas y de tamaño (en las figuras adjuntas 1A y 1B se ilustra un ejemplo de un GL de rotor libre equipado con un DAN de disco frontal y un DPO de disco posterior) .

Dado su uso generalizado, a lo largo de los años se ha producido un proceso de investigación y desarrollo llevado a cabo por varios fabricantes para ofrecer al mercado un producto adecuado para ofrecer un rendimiento aeráulico aún mayor, mayores eficiencias y menores emisiones de ruido (véase, por ejemplo, el documento de patente GB-A2354552) .

Para conseguir esos resultados, aparte de la morfología y la inclinación de los álabes (parte del know-how de cada fabricante) , una técnica relativamente frecuente es utilizar un difusor rotativo, que se obtiene mediante el uso de un disco frontal y un disco trasero del rotor con un diámetro mayor que el diámetro de los álabes (véase, por ejemplo, GB 207741) .

El estudio y aplicación de los difusores y, más específicamente, del difusor rotativo, también se ilustran en algunas publicaciones de B.. Eck, G. Klingenberg y F. Schlender, donde se establece que ralentizar el flujo dentro de un tornillo hidráulico u otro tipo conducto en espiral o deflector direccional (independientemente del tipo o forma) para transformar parte de la presión dinámica en presión estática, es técnica anterior y que se obtienen beneficios análogos actuando directamente sobre el rotor utilizando un difusor rotativo.

Al mismo tiempo, B. Eck también divulga la idea de que, mediante el uso de un rotor libre GL con un difusor rotativo DF dentro de un tornillo hidráulico CL convencional caracterizado por una geometría con forma espiral y con el relativamente necesario deflector (como se ilustra en las figuras adjuntas 2A y 2B) , teóricamente se habría obtenido un ventilador que podría combinar las ventajas del rotor libre y del ventilador convencional, incluso si dicha idea permanece como tal, ya que no ha sido confirmado por pruebas experimentales.

Además, el rotor libre, como es sabido, no es un rotor simple convencional utilizado sin tornillo hidráulico; esto es porque como base del desarrollo hay un criterio de diseño muy diferente que en un rotor que tiene que trabajar dentro de una carcasa.

La característica forma en espiral de un tornillo hidráulico, además, es tal que permite que el componente de presión dinámica del fluido se transforme lo máximo posible en presión estática por el efecto de la disminución gradual de sección, para ser utilizada de manera efectiva en la salida.

Por tanto, se debe desarrollar el rotor relativo, en su geometría, precisamente para explotar y mejorar la geometría de un tornillo hidráulico, consiguiéndose un equilibrio entre boquillas de desplazamiento de entrada y deflector que es delicado pero, al mismo tiempo, único y característico de esa configuración particular, que tiene como resultado final un flujo direccional con un componente de presión dinámica significativo.

Por tanto, se deduce de esto que, si se utiliza dicho rotor convencional como rotor libre, se obtendría un rendimiento pobre debido a la falta de interacción con el tornillo hidráulico y, además, debido a la ocurrencia de la entrada en pérdida aeráulica y acústica debido a la ausencia de deflector. El rotor libre, por otro lado, está diseñado y desarrollado de modo que es su propia geometría, que no tiene un tornillo hidráulico convencional, el que asegura el rendimiento y eficiencia estáticos máximos posibles (una característica, de hecho, del rotor libre) , y que las mismas geometrías, además, también permiten evitar el Stahl aeráulico y acústico, o al menos atenuarlo hasta valores mínimos (sin el deflector convencional) ; por otro lado, sin embargo, no hay un flujo unidireccional, sino un flujo radial.

Debido a características diferentes y opuestas, es fácil entender cómo un rotor convencional no se puede utilizar como rotor libre (debido al bajo rendimiento que se consigue y a la aparición de pérdidas) y, viceversa, cómo un rotor libre no se puede utilizar dentro de un tornillo hidráulico convencional, que, en este caso, constituiría un estorbo durante el funcionamiento de dispositivo, con el resultado consiguiente de un rendimiento final no óptimo.

En las características anteriormente mencionadas, el objeto de la presente invención es evitar los inconvenientes anteriores y, en particular, fabricar una unidad para el tratamiento de aire con un flujo controlado, que permita que el flujo generado por un rotor libre sea transportado y dirigido de una manera óptima y efectiva.

Otro objeto de la presente invención es fabricar un conducto direccional adecuado para rotores libres con o sin difusor rotacional y con una entrada simple o doble, que se caracteriza por la ausencia de las desventajas, mencionadas anteriormente, que se encuentran cuando se utiliza un rotor libre dispuesto dentro de un tornillo hidráulico convencional.

Estos y otros objetivos se consiguen gracias a una unidad para el tratamiento de aire con un flujo controlado de acuerdo con la reivindicación 1.

Ventajosamente, analizando las teorías divulgadas por B. Eck sobre el uso de un rotor libre dentro de un tornillo hidráulico, se pueden identificar sus limitaciones aeráulicas y comerciales, siendo las siguientes las principales.

En primer lugar, la rotación del difusor implica que el diámetro máximo del rotor es al menos algo mayor que el diámetro de los álabes; esta característica, junto con el hecho de que, para asegurar las condiciones de funcionamiento del rotor libre, se requiere una distancia mínima adecuada entre el rotor y el lado de desplazamiento interior, forzaría el uso de un tornillo hidráulico convencional sustancialmente grande, haciendo más difícil su uso en unidades, la tendencia actual que está desplazándose hacia una reducción de las dimensiones máximas y en consecuencia de los costes de fabricación.

Además, B. Eck también indica que el tornillo hidráulico, debido a su funcionamiento, fuerza el uso de un deflector para:

- evitar que parte del flujo vuelva a entrar en el tornillo hidráulico del ventilador, por la acción del rotor, a través de la sección de salida, en el área A de descarga, generando recirculaciones que reducen la eficiencia (la figura adjunta 3A indica el área A y el área A' para el paso de aire en el estrechamiento del deflector DL) ;

- explotar la distancia del tornillo hidráulico desde el rotor y la altura relativa, encontrando una posición óptima para el funcionamiento estable del ventilador y al mismo tiempo definiendo una distancia mínima desde el rotor, además de lo cual (moviéndose aún más cerca) se mejora el conocido "efecto sirena".

El deflector, sin embargo, si por un lado es necesario y fundamental en tornillos hidráulicos convencionales (por ejemplo, son conocidas aplicaciones con un deflector DL, un difusor DF, y medios de direccionamiento de flujo IF, como se muestra en la figura 3B adjunta) , por otro lado crea el inconveniente fundamental de amplificar el tono de los álabes, haciendo aún más complicado, además de los inconvenientes anteriormente mencionados relativos al tamaño, el uso de un rotor libre dentro de un tornillo hidráulico convencional en instalaciones (también en términos de sus emisiones sonoras) .

También se ha llevado a cabo más investigación y desarrollo sobre el uso de un rotor libre en unidades de tratamiento de aire UT, comenzando por soluciones actualmente conocidas y adoptadas, como el redondeamiento de los bordes de la unidad UT para atenuar las pérdidas creadas por los mismos (en las figuras 4A, 4B, 4C y 4D se muestran esquemas de ejemplo de rotores libres GL instalados en unidades de tratamiento... [Seguir leyendo]

1. Unidad para el tratamiento de aire con un flujo controlado, que comprende un rotor libre centrífugo (GL) , con una entrada simple o doble y con una entrada paralela al eje del rotor libre centrífugo (GL) y expulsión radial del aire, teniendo dicho rotor libre centrífugo (GL) un cuerpo circular central (CR) , sobre el que se monta al menos una carcasa circular (CL) , equipada con álabes curvados (PL) e insertada dentro de un conducto (CD) direccional, con una entrada simple o doble, que comprende una carcasa (CDA) a cuyos lados (F) está montado dicho rotor libre centrífugo (GL) , teniendo dicha carcasa (CDA) de dicho conducto direccional (CD) al menos una entrada o boca de descarga (BA) para la entrada de aire dispuesta en dichos lados (F) y al menos una boca de descarga (BU) dispuesta en al menos una abertura de salida de aire, estando situadas dicha entrada o boca de succión (BA) sobre un plano que es perpendicular a un plano que contiene dicha boca de descarga (BU) de dicho conducto direccional (CD) , donde dicho rotor libre centrífugo (GL) está insertado dentro de dicho conducto direccional (CD) de modo que dicha cubierta circular (CL) de dicho rotor libre centrífugo (GL) está dispuesta a una primera distancia desde dicha cubierta (CDA) del conducto direccional (CD) , y dicha cubierta (CDA) del conducto direccional (CD) está dispuesta a una segunda distancia (D2) del extremo de cada álabe curvado (PL) de dicho cuerpo central circular (CR) del rotor libre centrífugo (GL) , caracterizada porque dicha primera distancia (D1) es de entre 0, 15 y 1 veces el diámetro (D) del rotor libre (GL) y dicha segunda distancia (D2) es de entre 0, 17 y 1, 12 veces el diámetro (D) del rotor libre (GL) .

2. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera distancia (D1) es igual a la distancia entre dicha cubierta circular (CL) del rotor libre centrífugo (GL) y un borde (BB) de dicha boca de descarga (BU) del conducto direccional (CD) .

3. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho rotor libre centrífugo (GL) tiene un difusor rotativo (DFR) .

4. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha cubierta (CDA) del conducto direccional (CD) tiene una configuración simétrica con relación a un plano horizontal (I) que pasa centralmente y transversalmente con relación a dicho cuerpo circular central (CR) del rotor libre centrífugo (GL)

o bien una configuración simétrica con diferentes radios de curvatura (R1, R2) .

5. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, cerca de la boca de descarga (BU) , dicha carcasa (CDA) del conducto direccional (CD) tiene un perfil (PP) que forma un ángulo, con relación a la trayectoria horizontal, de entre -45º y +45º .

6. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dicha boca de descarga (BU) del conducto (CD) direccional tiene una sección rectangular, con dimensiones respectivas (A, B) de entre 0, 5 y 3, 5 veces y entre 0, 4 y 2 veces el tamaño de dicho diámetro (D) del rotor libre centrífugo (GL) .

7. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con las reivindicación 4, caracterizado porque dicho borde (BB) de la boca de descarga está ubicado a una distancia desde un plano vertical (0) que es perpendicular a dicho plano horizontal (I) , siendo dicha distancia 0, 7 y 1, 6 veces el tamaño de dicho diámetro (D) del rotor libre centrífugo (GL) .

8. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque se disponen dispositivos direccionales (DA) y/o dispositivos anti-retorno (DAR) , como conductos con aletas, en dicha boca de descarga (BU) del conducto direccional (CD) .

9. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos un primer codo (PC) con una dirección independiente de la dirección de rotación de dicho rotor libre centrífugo (GL) está directamente conectado a dicha boca de descarga (BU) del conducto direccional (CD) o dicho primer codo (PC) está conectado a la boca de descarga (BU) por medio de una primera porción rectilínea (LL) de un conducto.

10. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los dispositivos (SR') para ajustar el flujo están conectados a dicha boca de descarga (BU) del conducto direccional (CD) , sin crear inestabilidad y/o las posibles vibraciones relativas consecuentes.

11. Unidad para el tratamiento de aire de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos una pared (P) está situada cerca de dicha entrada o boca de succión (BA) del conducto direccional (CD) a una distancia de entre 0, 25 y 0, 5 veces el tamaño de dicho diámetro (D) del rotor libre centrífugo (GL) .