Ventilador y pala de ventilador.

Ventilador (9) que comprende al menos una pala de ventilador (1) dispuesta alrededor de un cubo (7) accionado,

en el que puede ajustarse una posición de giro de la al menos una pala de ventilador (1) alrededor de un eje de giro (x) que discurre radialmente,

en el que la al menos una pala de ventilador (1) comprende:

un borde de entrada de flujo (2) y

un borde exterior (4) que comprende la superficie de perfil radialmente más exterior de la al menos una pala de ventilador (1) y que es más corto que el borde de entrada de flujo (2),

en el que el punto medio (M) del borde exterior (4) de la pala de ventilador (1) se sitúa sobre el eje de giro (x) del ajuste de pala, siendo el punto medio (M) el punto de corte, situado sobre el borde exterior (4), de dos líneas que discurren sobre el borde exterior (4), de las que una línea discurre desde el extremo de entrada de flujo delantero del borde exterior (4) hasta el extremo de salida de flujo trasero y a este respecto mantiene en cada punto la misma distancia respecto a un borde lateral largo del borde exterior (4) que respecto al otro borde lateral, y la otra línea une como línea recta los centros de los bordes laterales largos del borde exterior (4) entre sí,

estando el ventilador (9) dispuesto en una carcasa,

estando el ventilador caracterizado porque el borde de entrada de flujo está curvado en forma de S en el plano de hoja de pala.

Ventilador y pala de ventilador

La invención se refiere a un ventilador y una pala de ventilador.

En ventiladores o impulsores modernos, las palas de ventilador conformadas favorablemente desde el punto de vista de la mecánica de fluidos posibilitan una eficacia alta por ejemplo con respecto al volumen de flujo circulado alcanzado o la presión de flujo de salida. Sin embargo a este respecto es problemática con frecuencia una fuerte generación de ruido en el funcionamiento del ventilador.

El documento DE 199 480 75 utiliza para reducir el ruido de marcha un ventilador axial con palas que presentan un borde de pala en forma de S adelantado con una esquina exterior sobresaliente.

El documento EP 887 558 B1 propone palas de ventilador con un borde de entrada de flujo en forma de S y un borde de salida de flujo reflejado respecto al borde de entrada de flujo.

El documento US 3 416 725 muestra una forma de pala con un borde de entrada de flujo curvado dos veces en forma de media luna y un borde de salida de flujo ligeramente curvado una vez en forma de media luna.

El documento DE 103 26 637 B3 describe un ventilador con sentido de giro alterno, que presenta palas con bordes de entrada de flujo en forma de S que decrecen fuertemente hacia el exterior.

El documento WO 1998005868 da a conocer un método numérico para la optimización aeroacústica de un ventilador axial o de su geometría de hoja.

El documento US 2 649 921 pone a disposición un ventilador con palas muy cortas y anchas y bordes de entrada y de salida de flujo curvados tres veces.

El documento FR 27 280 28 representa palas con zonas de borde convexas con grandes puntas alares.

Finalmente el documento US 5 533 865 da a conocer un rotor para una turbina eólica cuyas palas presentan un borde trasero en forma de dientes de sierra.

Frente a estos antecedentes técnicos, la invención se ocupa del problema de poner a disposición un ventilador o pala de ventilador que funcione con poco ruido.

La invención soluciona este problema con un ventilador según las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes contienen configuraciones ventajosas.

Antes de que se describa la invención en más detalle, se explican algunos términos para facilitar la comprensión. A este respecto se considera un ventilador con generalmente varias palas de ventilador dispuestas en forma de estrella por medio de dispositivos de fijación en un cubo (un ventilador según la invención utiliza para ello palas de ventilador según la invención, tal como se describirán a continuación) para mover la materia que rodea al ventilador, como por ejemplo aire u otro gas. El cubo constituye el punto medio del ventilador.

Para cada pala de ventilador se define un haz radial que discurre como recta desde el punto medio del cubo por en medio a través del pie de pala respectivo de la pala de ventilador hacia el exterior.

Cada pala de ventilador presenta un borde de entrada de flujo que se adelanta en el funcionamiento en el sentido de movimiento normal, y un borde de salida de flujo que se atrasa en el funcionamiento en el sentido de movimiento normal. Preferiblemente también es posible un funcionamiento del dispositivo descrito en el sentido de marcha opuesto. Sin embargo generalmente los bordes de entrada y salida de flujo sólo están conformados de manera óptima para un sentido de marcha; el funcionamiento en sentido contrario no puede proporcionar un rendimiento óptimo.

“Interior” es, en un ventilador descrito, el cubo, “exterior” la carcasa o la caja (en caso de que esté disponible, lo que sin embargo generalmente es el caso) . Por tanto el borde exterior de la pala de ventilador es el borde que se encuentra más alejado del cubo; suele ser más corto que los bordes de entrada y salida de flujo.

Además la hoja de pala de ventilador tiene un lado de aspiración, que en el funcionamiento aspira el aire de entrada de flujo, etc., así como un lado de presión opuesto, sobre el que se acumula la presión para expulsar el aire, etc.

Un ventilador según la invención se distingue ahora frente a un ventilador convencional comparable por un funcionamiento con ruido reducido. Como ya se mencionó anteriormente, un ventilador según la invención utiliza al menos una pala de ventilador según la invención que se dispone (n) (en el caso de varias palas de ventilador preferiblemente a distancias iguales) alrededor de un cubo. Para fijar la al menos una pala, el ventilador comprende correspondientes dispositivos de fijación; por ejemplo un dispositivo en el cubo aloja una pieza complementaria dispuesta en la pala. Según su naturaleza el ventilador dispone de un motor controlable que se encarga de su funcionamiento, es decir la rotación de la al menos una pala de ventilador alrededor de un eje imaginario a través del punto medio del cubo. Generalmente el ventilador se encuentra en una caja o carcasa. Para el experto en la técnica son conocidos otros detalles de la estructura y función de los componentes convencionales de un ventilador, tal como accionamiento o control, sobre los que no se entrará en más detalle en el presente documento.

La al menos una pala de ventilador según la invención utilizada por un ventilador según la invención consigue en el funcionamiento, debido a una forma de borde especial, una formación de ruido reducida frente a ventiladores convencionales comparables. Concretamente el borde de entrada de flujo de una pala según la invención está configurado en forma de S en el plano de hoja de pala, es decir presenta dos arcos con un punto de inflexión. El punto de inflexión preferiblemente se encuentra aproximadamente en el centro del borde de entrada de flujo; el arco situado hacia el exterior desde el punto de inflexión se arquea preferiblemente de manera cóncava hacia dentro de la superficie de pala, es decir en dirección al haz radial, mientras que el arco situado hacia el interior desde el punto de inflexión se arquea preferiblemente de manera convexa alejándose del haz. La designación “en el plano de hoja de pala” sólo aclara a este respecto que la forma de S del borde de entrada de flujo causa una combadura hacia dentro o hacia fuera de la superficie de pala y no por ejemplo un arqueo perpendicular a ésta. Sin embargo hay que señalar que en la mayoría de configuraciones los puntos individuales de la hoja de pala no están situados sobre un plano en el sentido geométrico; generalmente tampoco se encuentran los puntos individuales del borde de entrada de flujo sobre una recta. En este sentido sólo está presente un “plano de hoja de pala”, desde un punto de vista estrictamente geométrico, en los casos menos frecuentes.

La forma de S descrita del borde de entrada de flujo lleva durante el funcionamiento del ventilador a una formación de ruido reducida, porque los puntos individuales del borde de entrada de flujo se encuentran en diferentes instantes de tiempo con un frente de onda (por ejemplo provocado por una perturbación) que llega a los mismos por ejemplo en sentido contrario al de su movimiento. Por eso se originan dentro de un intervalo de tiempo determinado, por el encuentro desplazado en el tiempo de los puntos individuales del borde de entrada de flujo con el frente de onda, una detrás de otra muchas ondas acústicas (débiles) , mientras que en el caso de palas de ventilador no curvadas el encuentro casi simultáneo de todos los puntos del borde de entrada de flujo con el frente de onda provoca una única onda acústica (fuerte) . En el caso de las palas de ventilador según la invención se obtiene por consiguiente, en contraposición con palas de ventilador no curvadas, que causan un pico de ruido alto y corto en una banda de frecuencia estrecha, un ruido de menor amplitud, de duración en parte algo más prolongada pero de banda ancha y menos perceptible.

Sin embargo un ventilador según la invención evita determinadas restricciones que pueden aparecer debido a una forma de borde curvada de las palas de ventilador.

En los ventiladores se intenta concretamente minimizar el flujo de aire desde el lado de presión hacia el lado de aspiración de las palas de ventilador a través de su borde exterior. A este respecto se prevé con frecuencia preferiblemente sólo un intersticio lo más estrecho posible entre el borde exterior de una pala de ventilador y una carcasa. Por otro lado debe seguir garantizándose la posibilidad de ajustar el ángulo de ataque de hoja (ángulo entre el aire que entra y la cuerda del perfil, siendo la cuerda del perfil la recta imaginaria entre el punto de remanso en el extremo delantero de la pala, donde se dividen los flujos de aire, y su extremo trasero)... [Seguir leyendo]

1. Ventilador (9) que comprende al menos una pala de ventilador (1) dispuesta alrededor de un cubo (7) accionado,

en el que puede ajustarse una posición de giro de la al menos una pala de ventilador (1) alrededor de un eje de giro (x) que discurre radialmente,

en el que la al menos una pala de ventilador (1) comprende:

un borde de entrada de flujo (2) y

un borde exterior (4) que comprende la superficie de perfil radialmente más exterior de la al menos una pala de ventilador (1) y que es más corto que el borde de entrada de flujo (2) ,

en el que el punto medio (M) del borde exterior (4) de la pala de ventilador (1) se sitúa sobre el eje de giro (x) del ajuste de pala, siendo el punto medio (M) el punto de corte, situado sobre el borde exterior (4) , de dos líneas que discurren sobre el borde exterior (4) , de las que una línea discurre desde el extremo de entrada de flujo delantero del borde exterior (4) hasta el extremo de salida de flujo trasero y a este respecto mantiene en cada punto la misma distancia respecto a un borde lateral largo del borde exterior (4) que respecto al otro borde lateral, y la otra línea une como línea recta los centros de los bordes laterales largos del borde exterior (4) entre sí,

estando el ventilador (9) dispuesto en una carcasa,

estando el ventilador caracterizado porque el borde de entrada de flujo está curvado en forma de S en el plano de hoja de pala.

2. Ventilador (9) según la reivindicación 1, en el que la al menos una pala de ventilador (1) presenta un borde de salida de flujo (3) al menos parcialmente a franjas.

3. Ventilador (9) según la reivindicación 2, en el que en la al menos una pala de ventilador (1) el tamaño de cada franja (25) del borde de salida de flujo (3) al menos parcialmente a franjas depende de la velocidad de entrada de un fluido que entra a la respectiva franja y/o de una frecuencia límite que se prefija, por encima de la cual se conseguirá una reducción de ruido.

4. Ventilador (9) según la reivindicación 2 ó 3, en el que en la al menos una pala de ventilador (1) cada franja

(25) del borde de salida de flujo (3) al menos parcialmente a franjas presenta dos bordes (21, 23) , de los que uno se sitúa perpendicular al haz radial (x) .

5. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el borde de salida de flujo (3) de la al menos una pala de ventilador (1) está curvado en el plano de hoja de pala.

6. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el borde exterior (4) de la al menos una pala de ventilador (1) está colocada una pieza transversal (10) .

7. Ventilador (9) según la reivindicación 6, en el que la pieza transversal (10) de la al menos una pala de ventilador (1) discurre por toda la longitud del borde exterior (4) y sobresale por toda o una parte de la longitud hacia ambos lados de la anchura del borde exterior (4) .

8. Ventilador (9) según la reivindicación 6 ó 7, en el que la pieza transversal (10) de la al menos una pala de ventilador (1) tiene la anchura del borde exterior (4) en los extremos del borde exterior (4) .

9. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la hoja de pala de la al menos una pala de ventilador (1) está curvada a lo largo del haz radial (x) .

10. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el perfil de sección paralelo al borde exterior de la al menos una pala de ventilador (1) presenta en cada punto forma de ala.

11. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el borde de entrada de flujo (2) y el borde de salida de flujo (3) de la al menos una pala de ventilador (1) discurren paralelos entre sí en la zona exterior de la pala (1) .

12. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el borde de entrada de flujo (2) y el borde de salida de flujo (3) de la al menos una pala de ventilador (1) tienen en su respectivo punto más exterior la mínima distancia de uno a otro.

13. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el borde de salida de flujo (3) de la al menos una pala de ventilador (1) presenta en total tres curvaturas y dos puntos de inflexión.

14. Ventilador (9) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el borde exterior (4) de la al menos una pala de ventilador (1) presenta una curvatura que se adapta a la curvatura de la carcasa.