Diseño de carcasa de ventilador axial con cuñas circunferencialmente separadas.

Un método para disminuir la cantidad de contraflujo de holgura y remolino asociado en un conjunto de ventilador axial,

que tiene un rotor del ventilador (31) y una carcasa estrechamente circundante (21), que comprende:

a) proporcionar un paso orientado hacia delante en la carcasa, estando dicho paso axialmente situado a fin de circundar las puntas de las aspas de dicho ventilador; y

b) proporcionar una pluralidad de cuñas circunferencialmente separadas (26) en la superficie (23) de dicho paso, a fin de reducir el componente de remolino de contraflujo en el conjunto, caracterizado por que dichas cuñas están situadas con su mayor dimensión orientada hacia el remolino en sentido contrario, y ahusándose en la 10 dirección de giro de las aspas.

Diseño de carcasa de ventilador axial con cuñas circunferencialmente separadas

Antecedentes de la invención 5

La presente invención se refiere en general a ventiladores de flujo axial y, más particularmente, a un método y un aparato para la reducción de sus pérdidas de flujo de holgura y la mejora de su estabilidad operativa.

Los ventiladores de flujo axial se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo sistemas HVAC, de 10 refrigeración, de automoción, de energía y aeroespacial. En cada una de estas aplicaciones, el rendimiento, nivel de ruido, intervalo de funcionamiento y la compacidad son consideraciones importantes.

Pérdidas significativas se producen en los ventiladores de flujo axial debido al contraflujo la región de holgura entre el rotor del ventilador y la carcasa. El rotor puede utilizar aspas convencionales que se extienden hacia el exterior 15 con puntas de las aspas que se aproximan a la carcasa, o puede utilizar aspas que incluyen un aro de refuerzo giratorio unido a las puntas de las aspas. En cualquiera de los casos, el contraflujo es conducido desde el lado de alta presión del rotor hasta el lado de aspiración a través del espacio de holgura, dando lugar a un menor rendimiento, a un aumento del nivel de ruido y a la reducción de la estabilidad y margen de bloqueo.

Se han propuesto diversos diseños para aumentar eficiencia del ventilador mediante la reducción o el control de los flujos de holgura. Los diseños implican generalmente una interrupción o disminución en el tamaño del espacio. Un enfoque es el uso de una estructura de cierre de la punta en la que una ranura que se extiende circunferencialmente en la carcasa circunscribe las puntas de las aspas como se muestra y se describe en la patente de Estados Unidos 4.238.170. En otro enfoque, un ventilador axial está provisto de una carcasa que tiene una boca acampanada, y el 25 aro de refuerzo está formado a fin de crear una burbuja de separación entre la boca acampanada y el aro de refuerzo con el fin de limitar el flujo de circulación como se muestra en la Patente de Estados Unidos 7.086.825 asignada al cesionario de la presente invención.

La estabilidad del ventilador se ve afectada por flujos giratorios dentro del espacio de holgura. Estos flujos tienden a 30 convertirse en células giratorias organizadas que pueden conducir a fuertes oscilaciones de flujo continuo y a un ruido excesivo.

Se han propuesto diversos diseños para mejorar la estabilidad del ventilador mediante el control de estos flujos giratorios. Estos diseños se clasifican generalmente como tratamiento carcasa e implican típicamente ranuras u 35 otras características que se extienden en la pared de la carcasa.

El documento EP 1914402 desvela un ventilador axial que comprende una hélice axial que tiene aspas axiales y un anillo de camisa conectado a las puntas de las aspas, que forma un espacio radial con un anillo de guía, comprendiendo el anillo de guía un perfil interno que tiene dientes alternos. 40

El documento US 6874990 desvela una estructura del aro de refuerzo del ventilador que comprende un espacio entre un cierre de una estructura del aro de refuerzo y una banda anular acoplado a las puntas de las aspas del ventilador, teniendo el cierre un perfil ondulado.

El documento US 6863496 desvela un conjunto del aro de refuerzo del ventilador que comprende un espacio entre el aro de refuerzo y una circunferencia que conecta las puntas de las aspas del ventilador, con una pluralidad de unidades de prevención de remolinos situándose en el espacio.

Sumario de la invención 50

En un aspecto, la invención, proporciona un método para disminuir la cantidad de contraflujo de holgura y el remolino asociado en un conjunto de ventilador axial, que tiene un rotor del ventilador y una carcasa estrechamente circundante, que comprende: a) proporcionar un paso orientado hacia delante en la carcasa, estando dicho paso axialmente situado a fin de circundar las puntas de las aspas de dicho ventilador; y b) proporcionar una pluralidad de 55 cuñas circunferencialmente separadas en la superficie de dicho paso, a fin de reducir el componente de remolino contraflujo en el conjunto, caracterizado por que dichas cuñas se sitúan con su mayor dimensión orientada hacia el remolino en sentido contrario, y ahusándose en la dirección de giro de las aspas.

En otro aspecto, la invención proporciona un aparato ventilador axial que comprende: un ventilador que tiene un 60 cubo con una pluralidad de aspas que se extienden desde el mismo; una carcasa que circunda estrechamente dicha pluralidad de aspas y que tiene formada, en su superficie radialmente interna, una estructura de paso orientada hacia delante que se sitúa axialmente a fin de circundar las puntas de dicha pluralidad de aspas; y una pluralidad de cuñas circunferencialmente separadas formadas en la cara de dicha estructura de paso a fin de reducir el remolino del contraflujo, caracterizado por que dichas cuñas se disponen con su mayor dimensión orientada hacia la dirección 65 tangencial de giro del ventilador y se ahúsan en la dirección de giro.

De acuerdo con una realización de la invención, el paso orientado hacia delante es puntiagudo y la pluralidad de cuñas circunferencialmente separadas se incluye en el paso de la pared de carcasa para obtener tanto una restricción de las pérdidas del flujo de holgura como una mayor estabilidad.

Mediante otra realización de la invención, un diseño de este tipo se puede utilizar con o sin un aro de refuerzo 5 giratorio. Cuando se proporciona un aro de refuerzo, el aro de refuerzo se envuelve alrededor de las cuñas para hacer que el flujo de holgura pase a través de las cuñas y de ese modo reducir el flujo de holgura. En el ventilador sin aro de refuerzo, el borde delantero de la punta de la aspa se extiende parcialmente sobre las cuñas, que sirven de nuevo para reducir el remolino y el flujo de holgura. En cualquier caso, la intención es retrasar la aparición del bloqueo de giro. 10

Mediante otra realización adicional de la invención, se proporciona una pieza de boca acampanada de entrada para controlar aún más el flujo de holgura.

En los dibujos como se describe más adelante, se representa una realización preferida; Sin embargo, otras diversas 15 modificaciones y construcciones alternativas se pueden hacer en la misma sin alejarse del espíritu y alcance de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1A es una vista en perspectiva de una carcasa de ventilador axial de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 1B es una vista ampliada de una porción de la misma.

La Figura 1C es una vista en sección transversal de acuerdo con lo que se observa a lo largo de las líneas 1C-1C de la Figura 1A.

La Figura 1D es una vista en sección transversal de acuerdo con lo que se observa a lo largo de las líneas ID-ID de la Figura 1A. 30

La Figura 1E es una vista en sección transversal de acuerdo con lo que se observa a lo largo de líneas de IE-E de la Figura 1A.

La Figura 2A es una vista en sección axial de una combinación de ventilador y estator con la presente invención 35 incorporado en la misma.

Las Figuras 2B y 2C son vistas superior y de extremo frontal parciales, respectivamente, de las cuñas y de cómo afectan el flujo de aire.

La Figura 3A es una realización alternativa de la misma con un ventilador con aro de refuerzo incorporado en su interior.

Las Figuras 3B y 3C son parcial frontal y superior, respectivamente, de las cuñas y de cómo afectan el flujo de aire.

La Figura 3D es una vista en sección parcial del aro de refuerzo de la aspa y del patrón de flujo de aire alrededor del mismo.

La Figura 4 es una realización alternativa de la misma con una pieza de boca acampanada incorporada en su interior. 50

La Figura 5 es una realización alterativa de la misma tanto con un ventilador con aro de refuerzo como con una pieza de boca acampanada de entrada, incorporados en su interior.

La Figura 6 es una representación gráfica del comportamiento de la estabilidad del ventilador según se ve afectado 55 por la presente invención.

Descripción de la realización preferida

Haciendo referencia ahora a las Figuras 1A a 1E y 2A, la invención se muestra generalmente en 11 como aplicada a 60 un conjunto de ventilador axial que incluye en la relación de flujo de aire en serie, un ventilador axial 13 y un estator 14. El ventilador axial 13 incluye un cubo giratorio 16 y una pluralidad de aspas del ventilador 17. El estator 14 incluye un cubo estacionario 18 y una pluralidad de paletas estacionarias que se extienden radialmente... [Seguir leyendo]

1. Un método para disminuir la cantidad de contraflujo de holgura y remolino asociado en un conjunto de ventilador axial, que tiene un rotor del ventilador (31) y una carcasa estrechamente circundante (21) , que comprende:

a) proporcionar un paso orientado hacia delante en la carcasa, estando dicho paso axialmente situado a fin de circundar las puntas de las aspas de dicho ventilador; y b) proporcionar una pluralidad de cuñas circunferencialmente separadas (26) en la superficie (23) de dicho paso, a fin de reducir el componente de remolino de contraflujo en el conjunto, caracterizado por que dichas cuñas están situadas con su mayor dimensión orientada hacia el remolino en sentido contrario, y ahusándose en la 10 dirección de giro de las aspas.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicho paso orientado hacia delante comprende una superficie que se extiende sustancialmente de forma radial (23) .

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 y que incluye la provisión de un aro de refuerzo giratorio (29) unido a las puntas de las aspas de dicho rotor del ventilador.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicho aro de refuerzo incluye una porción que se extiende hacia el exterior (32) en su extremo hacia delante, con dicha porción que se extiende hacia el exterior 20 superponiéndose parcialmente a dicho paso orientado hacia delante.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 y que incluye la provisión de una pieza de boca acampanada (33) en la entrada de dicha carcasa.

6. Un aparato ventilador axial que comprende:

un ventilador (13) que tiene un cubo (16) con una pluralidad de aspas (17) que se extienden desde el mismo; una carcasa (21) que circunda estrechamente dicha pluralidad de aspas y que tiene formada, en su superficie radialmente interna, una estructura de paso orientada hacia delante (23) que está axialmente situada a fin de 30 circundar las puntas de dicha pluralidad de aspas; y

una pluralidad de cuñas circunferencialmente separadas (26) formadas en la cara de dicha estructura de paso a fin de reducir el remolino del contraflujo, caracterizado por que dichas cuñas están dispuestas con su mayor dimensión orientada hacia la dirección tangencial de giro del ventilador y se ahúsan en la dirección de giro.

7. Un aparato ventilador axial de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha estructura de paso orientada hacia delante está orientada en una dirección que se extiende sustancialmente de forma radial.

8. Un aparato ventilador axial de acuerdo con la reivindicación 6 y que incluye un aro de refuerzo (29) que interconecta y circunda dicha pluralidad de aspas. 40

9. Un aparato ventilador axial de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho aro del ventilador incluye una porción que se extiende radialmente hacia el exterior (32) que superpone a una porción de dicha estructura de paso orientada hacia delante.

10. Un aparato ventilador axial de acuerdo con la reivindicación 6 y que incluye una pieza de boca acampanada (33) unida a un extremo aguas arriba de dicha carcasa.