ES2327291T3 - IMPULSOR AND FAN IMPROVED. - Google Patents
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Abstract
Description
Impulsor y ventilador mejorados.Improved impeller and fan.
La presente invención tiene que ver con un impulsor mejorado para un ventilador, en particular con un impulsor para un ventilador o un soplador, más en particular para un ventilador para su uso en aplicaciones domésticas y/o comerciales, para su empleo fundamentalmente en un conducto o conducto de ventilación o en una pared de un edificio. La presente invención tiene que ver además con un ventilador que comprende tal impulsor.The present invention has to do with a improved impeller for a fan, in particular with an impeller for a fan or a blower, more particularly for a fan for use in domestic and / or commercial applications, for use primarily in a duct or duct ventilation or on a wall of a building. The present invention it also has to do with a fan that includes such driving.
Se sabe (véanse, por ejemplo, los documentos US 2002/0098085 y EP 1355064) proporcionar álabes de ventilación, con los que el flujo de aire a través del ventilador es centrífugo. En tales ventiladores, existe una elevada turbulencia en el centro, causada por la rotación de los álabes, lo que lleva a perdidas elevadas y, por ende, a la ineficacia. Ello se debe a los vórtices centrales que, de hecho, reducen el área de entrada disponible al ventilador, de modo que hay una gran velocidad de aire en los bordes externos de la entrada para acomodar el gradiente de presión causado por el ventilador. En vista del perfil del flujo que entra en el ventilador, es una desventaja adicional de los ventiladores centrífugos existentes que el espacio libre mínimo para que entre un volumen de aire suficiente por la entrada es normalmente la mitad del diámetro del ventilador.It is known (see, for example, US documents 2002/0098085 and EP 1355064) provide ventilation blades, with the ones that the air flow through the fan is centrifugal. In such fans, there is a high turbulence in the center, caused by the rotation of the blades, which leads to losses high and, therefore, to inefficiency. This is due to the vortices centrals that, in fact, reduce the area of entry available to fan, so that there is great air velocity at the edges outside of the inlet to accommodate the pressure gradient caused by the fan. In view of the profile of the incoming flow in the fan, it is an additional disadvantage of the fans existing centrifuges that the minimum free space to enter a sufficient volume of air through the inlet is normally half of the diameter of the fan.
Los elevados gradientes de presión y otras características operativas de los ventiladores centrífugos convencionales no plantean un problema para la operación general, puesto que la abertura de entrada puede diseñarse para que acomode el flujo requerido. Sin embargo, la eficiencia de los ventiladores centrífugos convencionales se degrada significativamente cuando se colocan en una entrada estrecha y en conductos de ventilación de aire.High pressure gradients and others operating characteristics of centrifugal fans Conventionals do not pose a problem for the overall operation, since the entrance opening can be designed to accommodate The required flow. However, fan efficiency conventional centrifuges degrades significantly when placed in a narrow inlet and in ventilation ducts of air.
Una desventaja adicional de los ventiladores convencionales es que el vórtice interno que puede desarrollarse durante el uso de un ventilador centrífugo en una tubería afecta las características de presión y, por ende, reduce la eficiencia del ventilador. Por lo tanto, es necesario proporcionar un enderezador o un soporte en el conducto para evitar la formación de tal vórtice. En el caso de ventiladores centrífugos encajonados también hace falta un enderezador para reducir las pérdidas de presión.An additional disadvantage of fans conventional is that the internal vortex that can develop during the use of a centrifugal fan in a pipe affects the pressure characteristics and therefore reduces the efficiency of the fan. Therefore, it is necessary to provide a straightener or a support in the duct to prevent the formation of such a vortex. In the case of boxed centrifugal fans also does missing a straightener to reduce pressure losses.
Se ha propuesto proporcionar ventiladores que tengan un "flujo mixto", comprendiendo el flujo de aire que atraviesa el ventilador un componente axial y uno centrífugo. Sin embargo, en los ventiladores de "flujo mixto" existentes, el elemento axial del flujo de aire es muy bajo, del orden del 5% del flujo de aire total, siendo centrífugo el resto del flujo de aire. Por lo tanto, los ventiladores de flujo mixto existentes presentan las mismas desventajas que los ventiladores centrífugos convencionales.It has been proposed to provide fans that have a "mixed flow", comprising the air flow that an axial and a centrifugal component passes through the fan. Without However, in existing "mixed flow" fans, the axial element of the air flow is very low, of the order of 5% of the total air flow, the rest of the air flow being centrifugal. Therefore, existing mixed flow fans feature the same disadvantages as centrifugal fans conventional.
Además, los ventiladores de flujo mixto convencionales comprenden una centrífuga curvada hacia a atrás, con una plancha trasera cóncava, de modo que el impulsor imparta un flujo espiral o en vórtice característico al fluido que sale del ventilador. Por ello, se pierde eficiencia, debido a la generación de un flujo indeseado tangencial, más que radial, corriente abajo del ventilador.In addition, mixed flow fans Conventional ones comprise a backward curved centrifuge, with a concave back plate, so that the impeller imparts a characteristic spiral or vortex flow to the fluid leaving the fan. Therefore, efficiency is lost, due to the generation of an unwanted flow tangential, rather than radial, downstream from the fan.
Es un objeto de la presente invención proporcionar un ventilador en el que las anteriores desventajas se reduzcan o se obvien de forma sustancial.It is an object of the present invention provide a fan in which the above disadvantages are substantially reduce or obviate.
Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un ventilador que pueda ser montado en un conducto de aire con un área de entrada y de descarga relativamente estrecha en comparación con los ventiladores convencionales de ventilación, ventilador que es relativamente plano en profundidad en comparación con los ventiladores convencionales.It is a further object of the present invention provide a fan that can be mounted in a duct air with a relatively narrow inlet and discharge area in comparison with conventional ventilation fans, fan that is relatively flat in depth compared With conventional fans.
Es aún otro objeto adicional de la presente invención proporcionar un ventilador que haga pasar volúmenes relativamente elevados de aire por conductos de ventilación estrechos.It is yet another additional object of this invention provide a fan that passes volumes relatively high air through ventilation ducts narrow.
La presente invención proporciona un impulsor para un ventilador, impulsor que comprende un cubo y uno o más álabes, en el que al menos un álabe tiene: una porción radial interna cuya sección tiene un perfil aerodinámico y una porción aceleradora centrífuga que se extiende radialmente hacia el exterior de la porción con perfil aerodinámico, en la que la porción con perfil aerodinámico tiene un ángulo de ataque mayor que la porción aceleradora.The present invention provides a driver for a fan, impeller comprising a hub and one or more blades, in which at least one blade has: a radial portion internal whose section has an aerodynamic profile and a portion centrifugal accelerator that extends radially outward of the portion with aerodynamic profile, in which the portion with aerodynamic profile has a greater angle of attack than the portion accelerator
El ángulo de ataque define el ángulo entre el frente del álabe y la dirección del movimiento del álabe.The angle of attack defines the angle between the front of the blade and the direction of movement of the blade.
El impulsor conforme a la presente invención tiene características en parte de perfil aerodinámico y en parte de ventilador centrífugo, llevando así aire hacia el centro del ventilador en un grado mayor que las turbinas convencionales. Esto proporciona un perfil de flujo más homogéneo en el aire que entra en el ventilador, evitando la turbulencia hacia el centro y las resultantes regiones de elevada velocidad hacia el perímetro de la entrada al ventilador. La porción de perfil aerodinámico actúa a modo de impulsor axial, mientras que la sección aceleradora fuerza al aire hacia el exterior en dirección radial, de tal modo que los elementos axial y radial están ambos incluidos en un impulsor de flujo "combinado" conforme a la presente invención.The impeller according to the present invention It has characteristics partly of aerodynamic profile and partly of centrifugal fan, thus bringing air towards the center of the fan to a greater extent than conventional turbines. This provides a more homogeneous flow profile in the air that enters the fan, avoiding turbulence towards the center and the resulting high speed regions towards the perimeter of the fan input The aerodynamic profile portion acts at axial impeller mode, while the accelerator section forces outward in the radial direction, so that the axial and radial elements are both included in an impeller of "combined" flow according to the present invention.
En una realización, la porción radialmente interior, o de perfil aerodinámico, tiene forma helicoidal. La sección axial helicoidal situada en el origen del impulsor imparte una fuerza sustancialmente radial al aire que entra en el ventilador, forzando al aire radialmente hacia afuera. Así, el aire es forzado hacia afuera por la larga ruta de la porción aceleradora lateral.In one embodiment, the portion radially interior, or aerodynamic profile, has a helical shape. The helical axial section located at the origin of the impeller imparted a force substantially radial to the air entering the fan, forcing the air radially outward. So the air it is forced out by the long route of the accelerator portion side.
Preferentemente, la curvatura del álabe aumenta hacia el eje de rotación o el centro del impulsor. Típicamente, el ángulo del álabe con respecto al eje de rotación del impulsor es mayor en la porción central. Así, el ángulo de ataque del álabe es mayor en la porción aceleradora.Preferably, the curvature of the blade increases towards the axis of rotation or the center of the impeller. Typically, the blade angle with respect to the axis of rotation of the impeller is greater in the central portion. Thus, the angle of attack of the blade is greater in the accelerating portion.
En una realización preferida el ángulo de ataque del álabe se reduce en la porción de perfil aerodinámico y, típicamente, el ángulo de ataque es menor en el borde radialmente más interior del álabe. Así, la orientación del álabe tiene hacia un borde más externo que es sustancialmente paralelo al eje de rotación del álabe. Sin embargo, el borde más externo no alcanza una línea recta, sino que mantiene una ligera curvatura.In a preferred embodiment the angle of attack of the blade is reduced in the aerodynamic profile portion and, typically, the angle of attack is smaller at the edge radially inside the blade. Thus, the orientation of the blade has towards an outermost edge that is substantially parallel to the axis of blade rotation. However, the outermost edge does not reach a straight line, but it maintains a slight curvature.
Preferentemente, la curvatura de la porción aceleradora centrífuga es sustancialmente constante, de modo que el álabe sea sustancialmente simétrico en su borde más exterior.Preferably, the curvature of the portion centrifugal accelerator is substantially constant, so that the blade is substantially symmetrical at its outermost edge.
La orientación del álabe hacia el borde más exterior resulta particularmente ventajosa, dado que la porción aceleradora centrífuga adopta una forma similar a la de una paleta o de un álabe para generar a partir del impulsor un flujo radial, en contraposición a tangencial. En este sentido, la caída de presión en la porción aceleradora es mayor que la caída de presión en la porción de perfil aerodinámico del álabe. Por ello, la porción de perfil aerodinámico produce poco arrastre, al llevar el aire al centro del ventilador, mientras que la alargada porción aceleradora empuja el aire radialmente hacia afuera.The orientation of the blade towards the edge more exterior is particularly advantageous, since the portion Centrifugal accelerator adopts a shape similar to that of a vane or of a blade to generate a radial flow from the impeller, in tangential counterposition. In this sense, the pressure drop in the accelerating portion is greater than the pressure drop in the portion of the aerodynamic profile of the blade. Therefore, the portion of aerodynamic profile produces little drag, by bringing air to fan center, while the elongated throttle portion Push the air radially out.
La larga ruta de la porción aceleradora es particularmente ventajosa, dado que obvia la turbulencia del aire e imparte energía al aire para generar un gradiente de presión de forma novedosa.The long route of the accelerating portion is particularly advantageous, since the turbulence of the air is obvious and imparts energy to the air to generate a pressure gradient of novel form.
Además, el ángulo de ataque es mínimo en el centro, donde la velocidad del álabe es mínima, y aumenta hacia el borde más exterior, donde la velocidad es máxima. Esto promueve un perfil de flujo homogéneo de la entrada en la totalidad de la entrada del impulsor.In addition, the angle of attack is minimal in the center, where the velocity of the blade is minimal, and increases towards the outermost edge, where the speed is maximum. This promotes a homogeneous flow profile of the input in the entire impeller inlet.
Conforme a una realización preferida, el borde frontal del álabe es sustancialmente recto. Preferentemente, el borde frontal es sustancialmente tangencial a la porción de cubo del impulsor.According to a preferred embodiment, the edge The front of the blade is substantially straight. Preferably, the front edge is substantially tangential to the hub portion of the driving.
Preferentemente, el impulsor comprende 5 o 7 álabes, cada uno de las cuales tiene una porción central helicoidal de perfil aerodinámico que se extiende lateralmente a una porción aceleradora centrífuga.Preferably, the impeller comprises 5 or 7 blades, each of which has a helical central portion aerodynamic profile that extends laterally to a portion centrifugal accelerator
La presente invención proporciona además un ventilador que comprende un impulsor y un alojamiento en el que el impulsor está montado para su rotación, impulsor que comprende uno o más álabes, en la que el álabe o al menos uno de los álabes tiene una porción central helicoidal de perfil aerodinámico que se extiende lateralmente a una porción aceleradora centrífuga.The present invention further provides a fan comprising an impeller and a housing in which the impeller is mounted for rotation, impeller comprising one or more blades, in which the blade or at least one of the blades has a helical central portion of aerodynamic profile that is laterally extends to a centrifugal accelerator portion.
En una realización preferida de un ventilador conforme a la presente invención, el impulsor está montado dentro de una espiral formada dentro del alojamiento.In a preferred embodiment of a fan In accordance with the present invention, the impeller is mounted within A spiral formed inside the housing.
Se entenderá que el ángulo de ataque se refiere al ángulo entre el álabe y la dirección del movimiento del álabe. El ángulo de ataque para una sección concreta del álabe puede medirse como el ángulo entre la línea central del álabe y la dirección del movimiento del borde frontal del álabe. Para un ventilador conforme a la presente invención, la dirección del movimiento es generalmente aproximadamente perpendicular al eje de rotación.It will be understood that the angle of attack refers to the angle between the blade and the direction of the blade movement. The angle of attack for a specific section of the blade can measured as the angle between the center line of the blade and the direction of movement of the front edge of the blade. For a fan according to the present invention, the address of the movement is generally approximately perpendicular to the axis of rotation.
Ahora se describirán con más detalle realizaciones preferidas de un impulsor y un ventilador conforme a la presente invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales:Now they will be described in more detail preferred embodiments of an impeller and a fan according to the present invention with reference to the attached drawings, of which:
la Figura 1 es una vista lateral de un ventilador centrífugo convencional que muestra el patrón de velocidad de la entrada;Figure 1 is a side view of a conventional centrifugal fan showing the pattern of input speed;
la Figura 2 es una vista en planta del ventilador de la Figura 1 que muestra el patrón de descarga del aire;Figure 2 is a plan view of the fan of Figure 1 showing the discharge pattern of the air;
la Figura 3 es una vista isométrica de una realización de un impulsor conforme a la presente invención;Figure 3 is an isometric view of a embodiment of an impeller according to the present invention;
la Figura 4 es una vista en planta desde arriba del impulsor de la Figura 3;Figure 4 is a top view of the impeller of Figure 3;
la Figura 5 es una vista lateral de un ventilador conforme a la Figura 3;Figure 5 is a side view of a fan according to Figure 3;
la Figura 6 es una vista lateral de un ventilador genérico conforme a la presente invención;Figure 6 is a side view of a generic fan according to the present invention;
la Figura 7 es una vista en planta del ventilador de la Figura 6.Figure 7 is a plan view of the fan of Figure 6.
Como puede apreciarse en las Figuras 1 y 2, un ventilador centrífugo convencional mostrado de forma genérica en 10 comprende un impulsor 2 que tiene un diámetro D^{1} y está albergado en un alojamiento 4. El impulsor 2 es movido por un motor 6. El diámetro de entrada D^{2} del impulsor 2 es menor que el diámetro D^{1} del impulsor 2. Los valores típicos para los diámetros son que D^{1} = 300 mm y D^{2} = 240 mm. Para estos diámetros, el volumen máximo de aire es de 400 litros/segundo, lo que se equipara a una velocidad media de entrada de 8,8 m/s. Como puede verse en la Figura 1, el área del alojamiento 4 en el lado de la entrada del impulsor incluye una velocidad central reducida y una zona 8 de turbulencia reducida rodeada por una zona 12 de velocidad elevada. Para las dimensiones y la velocidad de entrada especificadas más arriba, la velocidad en la zona 8 de velocidad reducida es del orden de 6,5 m/s, y en la zona 12 de velocidad elevada la velocidad es del orden de 11 m/s.As can be seen in Figures 1 and 2, a conventional centrifugal fan shown generically in 10 it comprises an impeller 2 that has a diameter D 1 and is housed in a housing 4. The impeller 2 is driven by a motor 6. The inlet diameter D 2 of the impeller 2 is smaller than the diameter D 1 of impeller 2. Typical values for diameters are that D 1 = 300 mm and D 2 = 240 mm. For this diameters, the maximum volume of air is 400 liters / second, which which is equated to an average input speed of 8.8 m / s. How it can be seen in Figure 1, the area of the housing 4 on the side of the impeller input includes a reduced center speed and a zone 8 of reduced turbulence surrounded by a zone 12 of high speed. For dimensions and input speed specified above, speed in speed zone 8 reduced is of the order of 6.5 m / s, and in zone 12 speed high speed is of the order of 11 m / s.
Como puede verse en la Figura 2, el impulsor 2 es movido por un motor 6 que está ubicado en el eje de rotación del impulsor 2. Una pared interna curvada 14 está ubicada dentro del alojamiento 4 y define una espiral 16 en la que está montado el impulsor 2 para su rotación. La pared interna curvada 14 forma en un extremo una placa 18 de sección angosta de paso.As can be seen in Figure 2, impeller 2 it is moved by a motor 6 that is located on the axis of rotation of the impeller 2. A curved inner wall 14 is located within the housing 4 and defines a spiral 16 in which the impeller 2 for rotation. The curved inner wall 14 forms in a end a plate 18 of narrow passage section.
Las flechas A^{1} y A^{2} muestran esquemáticamente el patrón de descarga del aire. Como puede verse por las flechas A^{1} y A^{2}, el patrón de descarga del aire está curvado como consecuencia del remolino que es impartido al flujo por los álabes del impulsor. La descarga tiene una inercia elevada, del orden de 15-20 m/s para las dimensiones de ventilador descritas arriba.Arrows A 1 and A 2 show schematically the pattern of air discharge. As you can see by the arrows A 1 and A 2, the air discharge pattern it is curved as a result of the whirlpool that is imparted to the flow through impeller blades. The download has an inertia high, of the order of 15-20 m / s for fan dimensions described above.
Un diseño alternativo de un ventilador que tiene una relación de aspecto elevada y un patrón de flujo combinado, como se muestra en las Figuras 3 a 7.An alternative design of a fan that has a high aspect ratio and a combined flow pattern, such as It is shown in Figures 3 to 7.
Como puede verse en la Figura 3, un impulsor mostrado de forma genérica en 20 comprende una pluralidad de álabes, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 separados equiangularmente en torno a la porción del cubo 36. El cubo 36 tiene una superficie circunferencial 35 curvada que termina en el borde periférico 37. La dirección de la rotación del impulsor está indicada por la fecha 38. Cada uno de los álabes 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 comprende un borde frontal 40 que se extiende a lo largo de la porción de perfil aerodinámico 39, y una porción lateral 42 aceleradora del aire.As can be seen in Figure 3, an impeller shown generically in 20 comprises a plurality of blades, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 equiangularly separated in around the portion of the cube 36. The cube 36 has a surface curved circumferential 35 ending at the peripheral edge 37. The direction of impeller rotation is indicated by date 38. Each of the blades 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 comprises a front edge 40 extending along the profile portion aerodynamic 39, and an accelerating side portion 42 of the air.
El borde exterior 41 es sustancialmente perpendicular al borde frontal 40 y al borde posterior 40'.The outer edge 41 is substantially perpendicular to the front edge 40 and the rear edge 40 '.
Puede verse que el álabe está torcido de forma que la porción más exterior de cada álabe tiende hacia una orientación que es sustancialmente paralela al eje de rotación del impulsor. El ángulo de curvatura del álabe se reduce también a lo largo de la longitud del álabe con la distancia desde el eje de rotación. Así, la sección más interior del borde frontal define la porción 39 de perfil aerodinámico con la porción 42 aceleradora del aire que se extiende radialmente de la misma.It can be seen that the blade is crooked that the outermost portion of each blade tends toward a orientation that is substantially parallel to the axis of rotation of the driving. The angle of curvature of the blade is also reduced to along the length of the blade with the distance from the axis of rotation. Thus, the innermost section of the front edge defines the portion 39 of aerodynamic profile with accelerator portion 42 of the air that extends radially from it.
La Figura 4 muestra el impulsor 20 de la Figura 3 desde arriba. Puede verse que la profundidad de cada álabe en una dirección circunferencial es mayor adyacente al cubo y que disminuye hacia el borde exterior 41. Es decir, el grosor del álabe se reduce con la distancia desde el cubo 36 cuando se ve desde arriba. Este estrechamiento del álabe es debido a la torsión del álabe, de tal modo que se presente un área superficial mayor de álabe al flujo de aire hacia el cubo del impulsor que hacia la periferia, en la que el álabe tiene un ángulo que lo aleja del flujo de aire.Figure 4 shows the impeller 20 of Figure 3 from above. It can be seen that the depth of each blade in a circumferential direction is greater adjacent to the cube and that decreases towards the outer edge 41. That is, the thickness of the blade is reduced with the distance from cube 36 when viewed from above. This narrowing of the blade is due to the torsion of the blade, such so that a larger surface area of blade is presented to the flow of air towards the impeller hub that towards the periphery, in which the blade has an angle that moves it away from the air flow.
También puede verse en la Figura 4 que el borde frontal 40 de cada álabe forma sustancialmente una línea recta que se extiende tangencialmente desde el cubo. El borde posterior 40' del álabe en la porción aceleradora está radialmente alineado con el eje de rotación 45.It can also be seen in Figure 4 that the edge front 40 of each blade substantially forms a straight line that It extends tangentially from the cube. The back edge 40 ' of the blade in the accelerator portion is radially aligned with the axis of rotation 45.
Volviéndonos ahora a la Figura 5, puede verse que los álabes del impulsor se extienden radialmente hacia afuera desde la superficie circunferencial curvada exterior 35. La profundidad de los álabes en la dirección axial es menor en el punto más interior del álabe, y aumenta con la distancia desde el eje de rotación en virtud de la forma curvada de la superficie 35 del cubo. En este sentido, cada álabe sigue la curvatura del cubo.Turning now to Figure 5, it can be seen that the impeller blades extend radially outward from the outer curved circumferential surface 35. The depth of the blades in the axial direction is less in the innermost point of the blade, and increases with the distance from the axis of rotation by virtue of the curved shape of the surface 35 of the cube. In this sense, each blade follows the curvature of the Cube.
Sin embargo, a diferencia de los ventiladores convencionales, los álabes se extienden hacia afuera del borde más exterior de la porción del cubo. La profundidad axial del álabe en la porción de aceleración 42, entre el borde exterior del cubo y el borde externo 41 del álabe, es sustancialmente constante, aunque es preferible que cada álabe se estreche ligeramente hacia el eje de rotación.However, unlike fans conventional, the blades extend out of the edge more outside of the cube portion. The axial depth of the blade in the acceleration portion 42, between the outer edge of the hub and the outer edge 41 of the blade, is substantially constant, although it is it is preferable that each blade narrows slightly towards the axis of rotation.
La combinación de la sección interna del álabe con perfil aerodinámico y de la sección aceleradora que se extiende radialmente hacia afuera desde la misma tiene el efecto de hacer girar el aire sustancialmente 90º al pasar por el ventilador.The combination of the inner section of the blade with aerodynamic profile and the accelerating section that extends radially outward from it has the effect of making turn the air substantially 90º when passing through the fan.
En la Figura 6, el impulsor 20 tiene un diámetro D^{3} y está ubicada dentro de un alojamiento 44 que tiene una corona de entrada 47. El impulsor 20 es movido por un motor 46. El diámetro de la entrada D^{4} del impulsor 20 es menor que el diámetro D^{3} del impulsor 20. Valores típicos para los diámetros son que D^{3} = 300 mm y D^{4} = 280 mm. Para estos diámetros, el volumen máximo de entrada es de 400 litros/segundo, lo que equivale a 6,49 m/s. La velocidad de entrada es sustancialmente la misma en toda el área de D^{4} en el lado de entrada del impulsor.In Figure 6, the impeller 20 has a diameter D3 and is located within a housing 44 that has a inlet crown 47. The impeller 20 is driven by a motor 46. The diameter of the inlet D 4 of the impeller 20 is smaller than the impeller diameter D3 20. Typical values for diameters are that D 3 = 300 mm and D 4 = 280 mm. For these diameters, the maximum input volume is 400 liters / second, which It is equivalent to 6.49 m / s. The input speed is substantially the same throughout the area of D 4 on the input side of the driving.
En el ejemplo mostrado, la altura del impulsor H^{1} es de aproximadamente 50 mm; la altura del ventilador, incluida la corona de entrada, H^{2} es de aproximadamente 80 mm y la altura total de la cavidad o del conducto en el que se ubica el ventilador, H^{3} es de aproximadamente 150 mm. Así, el ventilador puede funcionar de manera efectiva con un espacio libre de solo 70 mm para proporcionar un flujo de aire de aproximadamente 500 l/s. Esto está en contraposición con un ventilador convencional, que requeriría una cavidad de típicamente 250 mm de altura para lograr una velocidad similar de flujo.In the example shown, the impeller height H 1 is about 50 mm; fan height, Including the inlet crown, H2 is approximately 80 mm and the total height of the cavity or duct in which the fan, H3 is about 150mm. So the fan It can work effectively with a free space of only 70 mm to provide an air flow of approximately 500 l / s. This is in contrast to a conventional fan, which would require a cavity of typically 250 mm in height to achieve a similar flow rate.
El aire es llevado a centro del impulsor por los elementos 40 de perfil aerodinámico de los álabes 22, 24, 26, 28, 30, 32 y 34 del impulsor. Esto evita la generación de un perfil de flujo como el mostrado en la Figura 1, y hace que el aire sea llevado de forma sustancialmente homogénea sobre el diámetro D^{2} de la entrada. Sin embargo, se apreciará que la curvatura exacta del álabe y la geometría de la porción de perfil aerodinámico pueden ser alteradas para lograr el perfil de flujo deseado para el rendimiento óptimo.The air is brought to the center of the impeller by the elements 40 of the aerodynamic profile of the blades 22, 24, 26, 28, 30, 32 and 34 of the impeller. This prevents the generation of a profile of flow as shown in Figure 1, and makes the air carried substantially homogeneously over the diameter D2 of the entrance. However, it will be appreciated that the exact curvature of the blade and the geometry of the aerodynamic profile portion can be altered to achieve the desired flow profile for the optimal performance
Las líneas L^{1} y L^{2} son paralelas al eje de rotación del impulsor. El ángulo formado entre el álabe 24 y las líneas L^{1} y L^{2} se muestra en \alpha y \beta, respectivamente.The lines L1 and L2 are parallel to the impeller rotation axis. The angle formed between the blade 24 and the lines L 1 and L 2 are shown in α and β, respectively.
El ángulo \alpha representa el ángulo formado entre el borde frontal de la porción 39 de perfil aerodinámico y el eje de rotación, mientras que el ángulo \beta se forma entre el borde frontal de la porción de aceleración y el eje de rotación. El ángulo \alpha puede estar entre 45º y 90º, mientras que el ángulo \beta está entre 0º y 30º.The angle α represents the angle formed between the front edge of the aerodynamic profile portion 39 and the axis of rotation, while the angle? forms between the front edge of the acceleration portion and the axis of rotation. He angle α can be between 45º and 90º, while the angle β is between 0 ° and 30 °.
El ángulo de ataque define el ángulo agudo entre el álabe y su dirección de movimiento. Las líneas L^{1} y L^{2} son perpendiculares a la dirección de la rotación de los álabes. Así, el ángulo de ataque del álabe en la porción de perfil aerodinámico puede definirse como 90º - \alpha, y el ángulo de ataque en la porción aceleradora puede definirse como 90º - \beta. Por lo tanto, el ángulo de ataque de la sección de perfil aerodinámico puede estar entre 0 y 45º, mientras que el ángulo de ataque de la porción aceleradora puede estar entre 60º y 90º.The angle of attack defines the acute angle between the blade and its direction of movement. The lines L1 and L2 they are perpendicular to the direction of rotation of the blades. Thus, the angle of attack of the blade in the profile portion aerodynamic can be defined as 90º -?, and the angle of attack on the accelerating portion can be defined as 90º - \beta. Therefore, the angle of attack of the profile section aerodynamic can be between 0 and 45º, while the angle of attack of the accelerator portion can be between 60º and 90º.
Así, el ángulo de ataque varía con la distancia al cubo lo largo del borde frontal. El ángulo de ataque varía constantemente a lo largo de la longitud del álabe en virtud de la torsión del álabe en torno a su borde frontal. Así, el ángulo de ataque será mínimo en el punto más interno del álabe y máximo en el borde más exterior 41. El ángulo de ataque puede variar entre 0 y 90º a lo largo del álabe.Thus, the angle of attack varies with distance. to the cube along the front edge. The angle of attack varies constantly along the length of the blade under the torsion of the blade around its front edge. So, the angle of attack will be minimal at the innermost point of the blade and maximum at the outermost edge 41. The angle of attack may vary between 0 and 90º along the blade.
Además, puede verse que la torsión del álabe varía con su longitud. La curvatura del álabe es mayor en las proximidades del borde frontal dentro de la porción con perfil aerodinámico y se reduce hacia el borde posterior. Sin embargo, la curvatura del álabe en la porción aceleradora es sustancialmente constante entre los bordes frontal y posterior. En el borde más externo, el álabe es sustancialmente simétrico en torno al punto medio del álabe, aunque el álabe puede estar ligeramente curvada hacia adelante, como se muestra en la Figura 4. A diferencia de la sección con perfil aerodinámico del álabe, es sumamente simétrica.In addition, it can be seen that the torsion of the blade It varies with its length. The curvature of the blade is greater in the proximities of the front edge within the profile portion aerodynamic and is reduced towards the rear edge. However, the curvature of the blade in the accelerator portion is substantially constant between the front and back edges. On the edge more external, the blade is substantially symmetric about the point middle of the blade, although the blade may be slightly curved forward, as shown in Figure 4. Unlike the section with aerodynamic profile of the blade, it is extremely symmetric
Como puede verse en la Figura 7, el impulsor 20 es movido por el motor 46, que se ubica en el eje de rotación 45 del impulsor 20. El motor es del tipo de rotor externo, y está dispuesto dentro de la porción del cubo para proporcionar un diseño compacto. Dentro del alojamiento 44 se encuentra una pared 48 interna curvada, y define una espiral 50 en la que se monta el impulsor 20 para su rotación. Puede verse que la angostura 49 está retractada en comparación con la placa 18 de sección angosta de paso de la Figura 1 para definir un pasillo abierto para que el aire deje el alojamiento 44.As can be seen in Figure 7, the impeller 20 it is moved by the motor 46, which is located on the axis of rotation 45 of impeller 20. The motor is of the external rotor type, and is arranged inside the cube portion to provide a design compact. Inside the housing 44 is a wall 48 curved internal, and defines a spiral 50 on which the impeller 20 for rotation. It can be seen that the narrow 49 is retracted compared to plate 18 of narrow passage section of Figure 1 to define an open aisle for air to leave the accommodation 44.
Las flechas B^{1} y B^{2} muestran esquemáticamente el patrón de descarga del aire. Como puede verse por las flechas B^{1} y B^{2}, el patrón de descarga del aire es recto. La descarga tiene inercia reducida, del orden de 11 m/s como máximo para el ventilador de las dimensiones descritas más arriba.Arrows B 1 and B 2 show schematically the pattern of air discharge. As you can see by the arrows B 1 and B 2, the air discharge pattern It is straight. The discharge has reduced inertia, of the order of 11 m / s at most for the fan of the dimensions described more above.
El principio de funcionamiento del ventilador de las Figuras 3 a 7 es como sigue. Las características de la entrada del ventilador centrífugo convencional producen patrones de velocidad elevados en los bordes exteriores y una turbulencia elevada en el centro, como se muestra en la Figura 1. El diseño del impulsor 20 de las Figuras 3 a 5 tiene una porción central helicoidal de perfil aerodinámico que discurre lateralmente hasta una porción aceleradora centrífuga, de modo que la velocidad del aire sea homogénea en toda el área de entrada, proporcionando una entrada de aire de inercia reducida. Esto también permite una proporción mayor entre entrada y diámetro del impulsor de lo que resulta posible con el impulsor convencional de las Figuras 1 y 2, reduciéndose así sustancialmente las pérdidas y el ruido de entrada, y permitiendo un espacio libre en la entrada mucho más estrecho de lo normal.The operating principle of the fan of Figures 3 to 7 is as follows. The characteristics of the entrance of conventional centrifugal fan produce patterns of high speed at the outer edges and turbulence raised in the center, as shown in Figure 1. The design of the impeller 20 of Figures 3 to 5 has a central portion helical aerodynamic profile that runs laterally up to a centrifugal accelerator portion, so that the speed of the air is homogeneous throughout the entrance area, providing a reduced inertia air intake. This also allows a higher proportion between impeller and impeller diameter than it is possible with the conventional impeller of Figures 1 and 2, thus substantially reducing the losses and noise of entrance, and allowing a lot more free space at the entrance Narrow than normal.
El diseño de la espiral está también modificado con respecto a la espiral de un ventilador convencional, debido al diseño del impulsor, a la velocidad de descarga del aire, inferior a la de un ventilador convencional. El impulsor usa un acelerador de largo recorrido para impartir energía cinética al aire, proporcionando un flujo lateral incrementado y obviando la necesidad de una placa de sección angosta de paso en la descarga. Todo lo anterior permite un ventilador mucho más estrecho de lo que normalmente cabría esperar para lograr los flujos de aire, las presiones estáticas y los niveles de ruido logrados. En particular, la velocidad menor del aire que deja los álabes con remolino reducido permite un ventilador de profundidad reducida conforme a la presente invención que iguale o supere la velocidad de flujo de un ventilador convencional, dado que puede lograrse un flujo más homogéneo hacia el ventilador, y desde el mismo, en conducciones más amplias. Esto es a pesar de la profundidad reducida de los conductos.The spiral design is also modified with respect to the spiral of a conventional fan, due to the impeller design, at air discharge rate, less than that of a conventional fan. The impeller uses a throttle long journey to impart kinetic energy to the air, providing increased lateral flow and obviating the Need for a narrow section plate of passage in the discharge. All of the above allows a much narrower fan than normally one would expect to achieve air flows, the static pressures and noise levels achieved. In particular, the lower air velocity that leaves the blades swirling reduced allows a reduced depth fan according to the present invention that matches or exceeds the flow rate of a conventional fan, since one more flow can be achieved homogeneous towards the fan, and from it, in more conduits spacious. This is despite the reduced depth of the ducts
Como se ha afirmado anteriormente, el ventilador mostrado en las Figuras 3 a 7 tiene una sección de perfil aerodinámico para llevar el aire a la porción central del impulsor, lo que, de hecho, crea una porción axial. Dado que el ventilador tiene un flujo combinado, el acelerador de largo recorrido acelera el flujo de aire.As stated previously, the fan shown in Figures 3 to 7 has a profile section aerodynamic to bring air to the central portion of the impeller, which, in fact, creates an axial portion. Since the fan It has a combined flow, the long-distance accelerator accelerates air flow
Preferentemente, el motor del ventilador es un motor de cuatro polos que funciona a 50 Hz, de modo que el ventilador gire aproximadamente a 1500 rpm. Alternativamente, pueden preferirse los motores de dos polos por los menores diámetros de las turbinas.Preferably, the fan motor is a four-pole motor that operates at 50 Hz, so that the fan rotate at approximately 1500 rpm. Alternatively, they can two-pole motors are preferred for the smaller diameters of The turbines
Es una ventaja adicional del ventilador conforme a la invención que, mientras que un ventilador convencional necesita un "enderezador" o de un soporte en el conducto de salida para evitar la formación de un vórtice interior o, en otras disposiciones, de una pérdida de presión, el ventilador conforme a la invención no precisa ni de soportes ni de enderezadores.It is an additional advantage of the compliant fan to the invention that, while a conventional fan you need a "straightener" or a support in the duct output to prevent the formation of an internal vortex or, in others provisions, of a loss of pressure, the fan according to The invention does not require supports or straighteners.
Como en los ventiladores convencionales, el ventilador conforme a la invención debe tener un número impar de álabes, por ejemplo 5 o 7. Un número par de álabes lleva a problemas de ruido debido a las frecuencias de paso de los álabes que se generarían.As in conventional fans, the fan according to the invention must have an odd number of blades, for example 5 or 7. An even number of blades leads to problems of noise due to the frequencies of the blades would generate
Claims (12)
- una porción (39) radial helicoidal interna cuya sección tiene un perfil aerodinámico; yone serving (39) internal helical radial whose section has an aerodynamic profile; Y
- una porción (42) aceleradora centrífuga que se extiende radialmente hacia el exterior de la porción (39) con perfil aerodinámico,one serving (42) centrifugal accelerator that extends radially outward of the portion (39) with aerodynamic profile,
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