Hélice de ventilador, en particular para vehículos automóviles.

Una hélice de ventilador para la refrigeración del motor de propulsión de un vehículo automóvil,

que comprende un rodete (14) y palas (12) que se extienden radialmente hacia el exterior a partir del rodete, de tal manera que las palas tienen una sección transversal aplanada de perfil en ala de avión, con un borde de ataque (24) y un borde de salida (26) entre los cuales se define una cuerda (28),

caracterizada por que la pala (12) presenta un espesor relativo (Erel) que alcanza su valor máximo (Emax) dentro del primer cuarto de la longitud de la cuerda (28), a partir del borde de ataque (24), estando el espesor relativo definido por la relación entre el espesor (E) de la pala y la longitud (L) de la cuerda (28), y por que el espesor relativo máximo (Emax) está comprendido entre el 12% y el 20%.

Hélice de ventilador, en particular para vehículos automóviles La invención se refiere a una hélice de ventilador que comprende un rodete y palas que se extienden radialmente hacia el exterior a partir del rodete, de tal modo que las palas tienen una sección transversal aplanada de perfil en ala de avión, con un borde de ataque y un borde de salida entre los cuales se define una cuerda.

Tales hélices se utilizan en particular para la refrigeración del motor de propulsión de vehículos automóviles, de manera que la hélice produce un flujo de aire a través de un intercambiador de calor, a saber, el radiador de refrigeración del motor de propulsión.

El rodete de la hélice, denominado también “cubo”, es apropiado para ser calado en el árbol de un motor, que puede ser un motor eléctrico gobernado por una electrónica de mando.

La expresión “sección transversal aplanada” pretende designar en esta memoria la curva cerrada y plana que se obtiene al cortar la pala por una superficie cilíndrica de revolución en torno al eje de la hélice, y desarrollar hasta un plano esta superficie cilíndrica. La cuerda se define entonces como el segmento de recta que une el borde de ataque y el borde de salida.

En el caso en que se utiliza tal hélice para la refrigeración de un motor de vehículo automóvil, esta se encuentra situada ya sea por delante, ya sea por detrás del radiador que sirve a la refrigeración del motor.

La concepción de estas hélices plantea numerosos problemas en la práctica cuando se pretende mejorar sus comportamientos aerodinámicos y acústicos.

Las hélices de ventilador se producen generalmente por moldeo de un material plástico. Para disminuir los costes de fabricación, es habitual hacer las palas de la hélice con la forma de un perfil en ala de avión de espesor también lo más pequeño posible.

Por otro lado, la mayor parte de las hélices de ventilador conocidas tienen una profundidad axial importante con el fin de permitir disminuir las cargas que se ejercen sobre las palas y, en consecuencia, el ruido generado por el ventilador.

Las hélices de palas delgadas son compatibles con una disminución del volumen axial ocupado, pero, sin embargo, se adaptan mejor a la refrigeración de motores de vehículos automóviles en el caso en que la hélice se sitúa a una distancia importante (por lo común, de varios centímetros) con respecto a la parrilla del radiador de refrigeración.

Habida cuenta del hecho de que el espacio disponible dentro del compartimiento del motor de los vehículos automóviles es, a menudo, muy limitado, es deseable no solo disponer de hélices que ocupen un volumen reducido en la dirección axial, sino también poder reducir la distancia entre la hélice y la parrilla del radiador de refrigeración.

Así, pues, las hélices de palas delgadas, como las divulgadas, por ejemplo, en los documentos FR-A-2.781.843 y US 2005/232778, ven sus comportamientos aerodinámicos y acústicos degradados cuando se encuentran a una distancia próxima a la parrilla de un intercambiador de calor, por ejemplo, de un radiador de refrigeración. Esta degradación se debe, principalmente, a las perturbaciones generadas por la fuerte turbulencia emitida por los intercambiadores de calor. La expresión “distancia próxima” pretende designar en esta memoria una distancia que es, por lo común, del orden de 1 cm.

La invención viene a aportar una solución a estos problemas.

Esta propone, a este efecto, una hélice de ventilador del tipo anteriormente definido, en la cual la pala presenta un espesor relativo que alcanza su valor máximo dentro del primer cuarto de la longitud de la cuerda partiendo del borde de ataque, definiéndose el espesor relativo por la relación entre el espesor de la pala y la longitud de la cuerda.

La pala presenta su espesor máximo dentro del primer cuarto de la cuerda partiendo del borde de ataque. Por otra parte, resulta ventajoso que este espesor relativo máximo sea de al menos el 12%.

Se realiza, de esta forma, una hélice de ventilador cuyas palas son mucho más gruesas en la región que sigue inmediatamente al borde de ataque (dentro del primer cuarto de la longitud de la cuerda) .

Se ha constatado que semejante perfil de pala permite mejorar los comportamientos aerodinámicos y acústicos especialmente en el caso de que la hélice se encuentre en una proximidad inmediata con la parrilla de un intercambiador de calor, lo que permite optimizar los comportamientos del ventilador al tiempo que limita el volumen axial ocupado por el conjunto del ventilador y la hélice. Dicho de otra manera, la pala de la hélice de la invención presenta un perfil más abultado, del tipo de bulbo, dentro de la región que sigue inmediatamente al borde de ataque.

Según otra característica de la invención, el borde de ataque presenta un radio de curvatura lo más grande posible.

Esto contribuye a proporcionar al perfil de la pala una forma de bulbo en la región que sigue al borde de ataque.

Según otra característica más de la invención, el perfil en ala de avión presenta una línea media (veta neutra) sin punto de inflexión.

Es ventajoso, además, que el perfil en ala de avión comprenda un intradós que presenta una inversión de curvatura. Esta característica permite, en particular, limitar las perturbaciones y el ruido generados por el borde de salida.

En un modo de realización preferido, los extremos radialmente exteriores de las palas están unidos entre sí por una virola.

Sin embargo, está comprendido igualmente dentro del ámbito de la invención el hecho de producir una hélice en la que los extremos anteriormente citados sean libres.

En la descripción que sigue, realizada solamente a título de ejemplo, se hace referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

-la Figura 1 es una vista frontal de una hélice de ventilador de acuerdo con la invención;

-la Figura 2 es una vista de perfil de la hélice de la Figura 1;

-la Figura 3 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de la hélice de las Figuras 1 y 2, que muestra el perfil no desarrollado de una pala obtenido cortando la pala por una superficie cilíndrica de revolución alrededor del eje de la hélice;

-la Figura 4 representa, a escala ampliada, el perfil aplanado de la pala tal y como se obtiene a partir del perfil no desarrollado de la Figura 3;

-la Figura 5 es un esquema explicativo de un perfil de pala, de manera general;

-La Figura 6 es un gráfico que muestra curvas de nivel de presión acústica y de rendimiento (eficacia) de una hélice de acuerdo con la invención, en función del emplazamiento del espesor máximo del perfil con respecto a la longitud de la cuerda; y

-La Figura 7 es un gráfico que muestra curvas de nivel de presión acústica y de rendimiento (eficacia) de una hélice de acuerdo con la invención, para un espesor relativo máximo dado.

La hélice 10, tal y como se ha representado en las Figuras 1 a 3, comprende una multiplicidad de palas 12, aquí en número de nueve, que se extienden de forma generalmente radial a partir de un rodete central 14, también denominado “cubo”, y están unidas entre sí, en la periferia de la hélice, por una virola 16. El rodete, las palas y la virola se han formado de una sola pieza por moldeo, en particular, de un material plástico.

El rodete 14 presenta una pared cilíndrica de revolución 18 a la que se unen los pies de las palas 12, y una pared frontal plana 20, vuelta en la dirección de aguas arriba con respecto al sentido del flujo de aire producido por la rotación de la hélice. El sentido de rotación de la hélice se ha designado por la flecha F en las Figuras 1 y 3.

En la pared frontal 20 se ha practicado un orificio 22 destinado a permitir calar la hélice en un árbol de propulsión (no representado) unido a un motor eléctrico (no representado) .

Las palas 12 son generalmente idénticas y tienen una forma generalmente curva desde la pared 18 del rodete 14 hasta la virola 16.

Se hace referencia ahora, más particularmente, a las Figuras 3 y 4 para describir la configuración de una pala 12 de la hélice, de la que se ha representado la sección transversal circular no desarrollada en la Figura 3 y la sección transversal aplanada en la Figura 4. Se ha designado aquí con la expresión “sección transversal aplanada” la curva cerrada y plana que obtiene al cortar la pala por una superficie cilíndrica de revolución alrededor del eje de la hélice (véase la Figura 3) , y desarrollar en un plano esta superficie cilíndrica (véase la Figura 4) .

1. Una hélice de ventilador para la refrigeración del motor de propulsión de un vehículo automóvil, que comprende un rodete (14) y palas (12) que se extienden radialmente hacia el exterior a partir del rodete, de tal manera que las palas tienen una sección transversal aplanada de perfil en ala de avión, con un borde de ataque (24) y un borde de

salida (26) entre los cuales se define una cuerda (28) ,

caracterizada por que la pala (12) presenta un espesor relativo (Erel) que alcanza su valor máximo (Emax) dentro del primer cuarto de la longitud de la cuerda (28) , a partir del borde de ataque (24) , estando el espesor relativo definido por la relación entre el espesor (E) de la pala y la longitud (L) de la cuerda (28) , y por que el espesor relativo máximo (Emax) está comprendido entre el 12% y el 20%.

2. Una hélice de ventilador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el espesor relativo máximo (Emax) es del orden del 15%.

3. Una hélice de ventilador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por que el borde de ataque (24) presenta un radio de curvatura lo más grande posible.

4. Una hélice de ventilador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el perfil en ala15 de avión presenta una línea media (LM) que no tiene punto de inflexión.

5. Una hélice de ventilador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el perfil en ala de avión comprende un intradós (32) que presenta una inversión de curvatura.

6. Una hélice de ventilador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que los extremos radialmente exteriores de las palas (12) están unidos entre sí por una virola (16) .