ES2238751T3 - Ventilador de flujo transversal. - Google Patents
Ventilador de flujo transversal.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION DESCRIBE UN VENTILADOR DE FLUJO CRUZADO MENOS RUIDOSO DURANTE SU FUNCIONAMIENTO. SI SE SUPONE QUE UN RADIO DE INICIACION DE UNA PARTE DE LA ESPIRAL, ES DECIR, LA LONGITUD DE UN SEGMENTO O-F 1 EN UN PUNTO DE INICIACION DE LA PARTE DE LA ESPIRAL F 1 , ES R 1 QUE UN RADIO MAXIMO DE LA ESPIRAL, ES DECIR, LA LONGITUD DE UN SEGMENTO O-F SUB,2 EN EL PUNTO DE INICIACION DE LA PARTE DE SALIDA F 2 , ES R M , QUE UN ANGULO MAXIMO DE LA ESPIRAL, ES DECIR, UN ANGULO FORMADO POR EL SEGMENTO OF 2 Y EL SEGMENTO O-F SUB,1 ES A M Y QUE LA DISTANCIA DE ESTE PUNTO EN LA PARTE DE LA ESPIRAL AL CENTRO O DEL EJE GIRATORIO ES R J = (R SUB,1 + R M )/2 Y UN ANGULO AL J FORMADO, POR UN L ADO, POR UN SEGMENTO QUE UNE ESE PUNTO Y EL CENTRO O DEL EJE GIRATORIO Y, POR OTRA PARTE, EL SEGMENTO O-F 1 ES A M /2(=F 1 -OF J) ES F J , SE FORMA UNA PARTE DE LA ESPIRAL DE UNA CARCASA EN CARACOL EN UN ARCO CIRCULAR TAL QUE R1 <R J <R M , Y QUE EL ARCO CIRCULAR PASA A TRAVES DE LOS PUNTOS F 1 ,F J Y F 2 .
Description
Ventilador de flujo transversal.
La presente invención se refiere a un ventilador
de flujo transversal dispuesto como unos medios de soplado, por
ejemplo, para un acondicionador de aire.
Las figuras 18 a 22 de los dibujos anexos son
diagramas que ilustran ejemplos de aparatos de aire acondicionado en
los que se montan ventiladores de flujo transversal 8.
Ejemplos de tales ventiladores de flujo
transversal según las porciones precaracterizantes de las
reivindicaciones 1 y 2 también se describen en
US-A-4.014.625 y
US-A-3.695.775.
La figura 18 es una vista en perspectiva de un
cuerpo principal 1 de un acondicionador de aire en el que una
rejilla superior de entrada de aire 5 no está dispuesta en el lado
de superficie trasera de un punto de inicio redondo F_{0} de una
carcasa espiral 10, y la figura 19 es una vista en sección
transversal, tomada a lo largo de un plano X en la dirección de
flecha L, del cuerpo principal 1 del acondicionador de aire en la
figura 18. La figura 20 es una vista en perspectiva del cuerpo
principal 1 del acondicionador de aire en el que la rejilla superior
de entrada de aire 5 está dispuesta en el lado de superficie trasera
del punto de inicio redondo F_{0} de la carcasa espiral 10, y la
figura 21 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo del
plano X en la dirección de flecha L, del cuerpo principal 1 del
acondicionador de aire en la figura 20. La figura 22 es un diagrama
que ilustra el flujo de aire en la figura 21.
En la figura 18, el cuerpo principal 1 del
acondicionador de aire forma una carcasa que consta de una caja 2,
que está situada en el lado de superficie trasera del cuerpo
principal 1 del acondicionador de aire, así como un panel 3 que
tiene una rejilla delantera de entrada de aire abrible y soltable
rotativamente 4 y la rejilla superior de entrada de aire 5. Además,
una salida de aire 6 está formada por la carcasa 2 y el panel 3.
En la figura 19, el número de referencia 7 denota
un termointercambiador curvado en forma de cheurón que está
dispuesto en el lado de superficie delantera de cuerpo principal 1
del acondicionador de aire con respecto al punto de inicio redondo
F_{0}, que es un punto de inicio de la carcasa espiral 10. El
número 19 denota una bandeja de drenaje para recibir agua de drenaje
producida cuando se condensa aire por el termointercambiador 7. El
número 17 denota un filtro eliminador de polvo para sacar polvo en
el aire aspirado al cuerpo principal 1 del acondicionador de aire.
El número 18 denota un filtro de limpieza de aire para limpiar el
aire por medio de carbón activado.
Una sección de la carcasa 2 que se extiende desde
su porción cerca de la porción superficial trasera a su porción
inferior, está formada por la carcasa espiral 10 y una guía inferior
de salida de aire 12 que continúa y se extiende desde la carcasa
espiral 10. Una sección de boquilla está formada por la bandeja de
drenaje 19, un estabilizante 11, y una guía superior de salida de
aire 13. Un conducto de salida 14 es una porción rodeada por la guía
superior de salida de aire 13, la guía inferior de salida de aire
12, y el panel 3, y es una porción para guiar el flujo de aire desde
el ventilador de flujo transversal 8 a la salida de aire 6. El
ventilador de flujo transversal 8 está formado por un impulsor 9, la
carcasa espiral 10, y el conducto de salida 14.
En el cuerpo principal 1 del acondicionador de
aire así construido, cuando el impulsor 9 del ventilador de flujo
transversal 8 gira alrededor del centro O del eje rotativo del
impulsor en la dirección de la flecha A como se representa en la
figura 19, se induce y produce un remolino circular 21, y el
impulsor 9 aspira aire y comienza a soplar el aire. Como resultado,
se aspira aire de la rejilla delantera de entrada de aire 4 y la
rejilla superior de entrada de aire 5. Después, como se indica con
la flecha B, después de que el aire pasa por el filtro eliminador de
polvo 17 y parte del aire pasa por el filtro de limpieza de aire 18,
el aire se somete a intercambio térmico por el termointercambiador
7, y es aspirado al impulsor 9 del ventilador de flujo transversal
8. Después, el aire C expulsado del impulsor 9 del ventilador de
flujo transversal 8 se recoge directamente o por la carcasa espiral
10, y pasa por el conducto de salida 14. Después de regular
apropiadamente la dirección de soplado por una chapa de cambio de
dirección de soplado a izquierda/derecha 16 y chapas de cambio de
dirección de soplado hacia arriba/abajo 15, el aire es suministrado
después desde la salida de aire 6 a una habitación 22 para
climatizar la habitación 22.
Las figuras 20 y 21 son diagramas que ilustran un
ejemplo del acondicionador de aire en el que, en contraposición al
acondicionador de aire antes descrito, se incrementa el área del
termointercambiador 7, y la rejilla superior de entrada de aire 5
también está dispuesta en el lado de superficie trasera del punto de
inicio redondo F_{0} para alcanzar alto rendimiento del
acondicionador de aire. La operación es similar a la del
acondicionador de aire representado en la figura 19. Con el
acondicionador de aire que tiene el ventilador de flujo transversal
antes descrito 8, cuando se sopla aire desde el impulsor 9 del
ventilador de flujo transversal 8, puesto que la rejilla superior de
entrada de aire 5 está dispuesta también en el lado de superficie
trasera del punto de inicio redondo F_{0} de la carcasa espiral
10, el flujo de aire expulsado C choca en la carcasa espiral 10
cerca del impulsor 9, y se produce fluctuación de presión P en esta
porción. En consecuencia, se produce el fenómeno en el que el ruido
se agrava cuando las aletas del impulsor 9 pasan por la sección de
la fluctuación de presión P, y este fenómeno ha sido un
problema.
La presente invención se ha ideado para superar
el problema antes descrito, y su objeto es obtener un ventilador de
flujo transversal que produce menos ruido durante su operación.
Según un primer aspecto de la presente invención,
se ha previsto un ventilador de flujo transversal incluyendo: un
impulsor que tiene un centro O de un eje rotativo y un diámetro de
\PhiD; una carcasa espiral incluyendo una porción inicial redonda
que se extiende desde un punto de inicio redondo F_{0} a un punto
de inicio de porción de voluta F_{1}, una porción de voluta que se
extiende desde el punto de inicio de porción de voluta F_{1} a una
porción de punto de inicio de salida F_{2}, y una porción de
salida que se extiende desde la porción de punto de inicio de salida
F_{2} a una porción de punto de terminación de salida F_{3}; una
sección de boquilla que tiene un estabilizante; y una entrada de
aire dispuesta hacia fuera del punto de inicio redondo F_{0};
caracterizado porque: dicha porción inicial redonda está formada en
un arco circular que tiene el centro O del eje rotativo como su
centro y en el que un ángulo inicial redondo a_{0} formado por un
segmento O-F_{0} y un segmento
O-F_{1} es igual a 15º a 25º, y un radio de inicio
redondo R_{0}, es decir, una longitud de un segmento que conecta
el punto de inicio redondo F_{0} y el centro O del eje rotativo,
es igual a 0,535 a 0,555 x \PhiD, y si se supone que un radio de
inicio de porción de voluta, es decir, la longitud del segmento
O-F_{1} en el punto de inicio de porción de voluta
F_{1}, es R_{1}, que un radio de voluta máximo, es decir, una
longitud de un segmento O-F_{2} en la porción de
punto de inicio de salida F_{2}, es R_{M}, que un ángulo de
voluta máximo, es decir, un ángulo formado por el segmento
O-F_{2} y el segmento O-F_{1},
es a_{M}, y que dicho punto en dicha porción de voluta (10b), es
decir, su distancia al centro O del eje rotativo es R_{J} =
(R_{1} + R_{M})/2 y un ángulo a_{3}formado, por una parte, por
un segmento que conecta dicho punto y el centro O del eje rotativo
y, por otra parte, el segmento O-F_{1} es
a_{M}/2 (= F_{1}-O-F_{J}) es
F_{J}, dicha porción de voluta (10b) se forma en arco circular tal
que R_{1} < R_{J} < R_{M}, y que el arco circular pase
por los puntos F_{1}, F_{J} y F_{2}.
Un segundo aspecto de la invención proporciona un
ventilador de flujo transversal incluyendo: un impulsor que tiene un
centro O de un eje rotativo y un diámetro de \PhiD; una carcasa
espiral incluyendo una porción inicial redonda que se extiende desde
un punto de inicio redondo F_{0} a un punto de inicio de porción
de voluta F_{1}, una porción de voluta que se extiende desde el
punto de inicio de porción de voluta F_{1} a una porción de punto
de inicio de salida F_{2}, y una porción de salida; una sección de
boquilla que tiene un estabilizante; y una entrada de aire dispuesta
hacia fuera del punto de inicio redondo F_{0}; caracterizado
porque: dicha porción inicial redonda está formada en un arco
circular que tiene el centro O del eje rotativo como su centro y en
el que un ángulo inicial redondo a_{0} formado por un segmento
O-F_{0} y un segmento O-F_{1} es
igual a 15º a 25º, y un radio de inicio redondo R_{0}, es decir,
una longitud de un segmento que conecta el punto de inicio redondo
F_{0} y el centro O del eje rotativo, es igual a 0,535 a 0,555 x
\PhiD, y cuando se supone que una longitud de un segmento
O-F que conecta el centro O del eje rotativo y un
punto arbitrario F en dicha porción de voluta es un radio arbitrario
R, que un ángulo formado por el segmento O-F y el
segmento O-F_{1} es a, y que un ángulo de voluta
máximo formado por el segmento O-F_{2} y el
segmento O-F_{1} es a_{M}, dicha porción de
voluta se forma en una forma logarítmicamente espiral que cumple la
fórmula: R=R_{1} x EXP(I_{L} x 2 x \Pi x a/360º) donde
I_{L} (relación de expansión espiral) = 0,18 a 0,23; 0 < a <
a_{M}; y a_{M} = 60 a 90º.
La porción de salida puede tener una guía
inferior de salida de aire, y formarse de tal manera que un paso de
flujo de aire se expanda hacia la guía inferior de salida de
aire.
Además, si un radio de inicio de porción de
salida, es decir, la longitud del segmento O-F_{2}
que conecta el centro O del eje rotativo y la porción de punto de
inicio de salida F_{2}, es R_{2}, un radio de terminación de
porción de salida, es decir, la longitud del segmento
O-F_{3} que conecta el centro O del eje rotativo y
la porción de punto de terminación de salida F_{3}, es R_{3}, y
un ángulo F_{2}-O-F_{3} es un
ángulo de porción de salida a_{J}, la porción de salida se puede
formar en un arco circular tal que R_{2} < R_{3},
R_{3}/R_{2} = 1,1 a 1,8, y a_{3}= 125º a 145º, y el arco
circular contacta la guía inferior de salida de aire en la porción
de punto de terminación de salida F_{3}.
La invención se describirá mejor a modo de
ejemplo con referencia a los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva del
cuerpo principal de un acondicionador de aire según una primera
realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal,
tomada a lo largo de un plano X en la dirección de flecha L, del
cuerpo principal del acondicionador de aire en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama que ilustra el flujo
de aire en la figura 2.
La figura 4 es un diagrama del ventilador de
flujo transversal quitado en la figura 3.
La figura 5 es un diagrama en un caso en el que
el intervalo entre un impulsor y una porción inicial redonda es
demasiado ancho.
La figura 6 es un diagrama en un caso en el que
el intervalo entre el impulsor y la porción inicial redonda es
demasiado estrecho.
La figura 7 es un diagrama que ilustra la
relación entre un ángulo inicial redondo y un cambio en el nivel de
ruido al mismo caudal en un caso en el que la porción inicial
redonda es un arco circular.
La figura 8 es un diagrama que ilustra la
relación entre un radio de inicio redondo y un cambio en el nivel de
ruido al mismo caudal y a un cierto ángulo inicial redondo.
La figura 9 es un diagrama que ilustra un cambio
en el nivel de ruido con respecto a la relación relativa entre un
radio de inicio de porción de voluta, un punto en la porción de
voluta, y un radio de voluta máximo al mismo caudal.
La figura 10 es un diagrama que ilustra un cambio
en el nivel de ruido con respecto a la relación relativa entre un
radio de inicio de porción de salida y un radio de terminación de
porción de salida al mismo caudal.
La figura 11 es un diagrama que ilustra los
resultados de análisis FFT (análisis de frecuencia) de ruido al
mismo caudal en un ejemplo y la presente invención.
La figura 12 es un diagrama que ilustra la
relación del nivel de ruido cuando el caudal se varía en el ejemplo
y la presente invención.
La figura 13 es un diagrama que ilustra un estado
en el que aire caliente de una habitación fluye hacia atrás de una
salida de aire durante el enfriamiento, y se condensa escarcha en la
superficie de la carcasa espiral porque un ángulo de voluta máximo y
el radio de voluta máximo, que indican el grado de expansión de la
porción de voluta, son excesivamente grandes en una segunda
realización de la presente invención.
La figura 14 es un diagrama que ilustra el cambio
en el nivel de ruido al mismo caudal cuando se varían el ángulo de
voluta máximo y la relación entre el radio de voluta máximo y el
radio de inicio de porción de voluta.
La figura 15 es un diagrama que ilustra el
ventilador de flujo transversal según una tercera realización de la
presente invención.
La figura 16 es un diagrama que ilustra el cambio
en el nivel de ruido al mismo caudal cuando una relación de
expansión espiral y el ángulo de voluta máximo han fluctuado.
La figura 17 es un diagrama que ilustra la
relación entre el cambio en el nivel de ruido y el estado del flujo
de aire expulsado cuando se varían la relación del radio de
terminación de porción de salida al radio de inicio de porción de
salida así como un ángulo de porción de salida.
La figura 18 es una vista en perspectiva del
cuerpo principal de un acondicionador de aire en el que una rejilla
superior de entrada de aire no está dispuesta en el lado de
superficie trasera de un punto de inicio redondo de una carcasa
espiral.
La figura 19 es una vista en sección transversal,
tomada a lo largo de un plano X en la dirección de flecha L, del
cuerpo principal del acondicionador de aire en la figura 18.
La figura 20 es una vista en perspectiva del
cuerpo principal del acondicionador de aire en el que la rejilla
superior de entrada de aire está dispuesta en el lado de superficie
trasera del punto de inicio redondo de una carcasa espiral.
La figura 21 es una vista en sección transversal,
tomada a lo largo del plano X en la dirección de flecha L, del
cuerpo principal del acondicionador de aire en la figura 20.
Y la figura 22 es un diagrama que ilustra el
flujo de aire en la figura 21.
Primera
realización
A continuación, se describirá una primera
realización con referencia a los dibujos.
La figura 1 es una vista en perspectiva del
cuerpo principal 1 de un acondicionador de aire según la primera
realización de la presente invención. La figura 2 es una vista en
sección transversal, tomada a lo largo de un plano X en la dirección
de flecha L, del cuerpo principal 1 del acondicionador de aire en la
figura 1. La figura 3 es un diagrama que ilustra el flujo de aire en
la figura 2, y la figura 4 es un diagrama del ventilador de flujo
transversal quitado en la figura 3.
En la figura 1, el cuerpo principal 1 del
acondicionador de aire forma una carcasa que consta de una caja 2 y
un panel 3, que están provistos de rejillas superiores de entrada de
aire 5, respectivamente, dispuestas en el lado de superficie
delantera y el lado de superficie trasera de un punto de inicio
redondo F_{0} de una carcasa espiral 10, una rejilla delantera de
entrada de aire abrible rotativamente 4 que se encaja en el panel
3.
En la figura 2, el número de referencia 7 denota
un termointercambiador que se curva en una pluralidad de etapas. El
número 19 denota una bandeja de drenaje para recibir agua de drenaje
producida cuando se condensa aire por el termointercambiador 7. El
número 17 denota un filtro eliminador de polvo para quitar polvo del
aire aspirado al cuerpo principal 1 del acondicionador de aire. El
número 18 denota un filtro de limpieza de aire para limpiar el aire
por medio de carbón activado. Una sección de la carcasa 2 que se
extiende desde su porción cerca de la porción superficial trasera a
su porción inferior, está formada por la carcasa espiral 10 y una
guía inferior de salida de aire 12 que continúa y se extiende desde
la carcasa espiral 10. Una sección de boquilla está formada por la
bandeja de drenaje 19, un estabilizante 11, y una guía superior de
salida de aire 13. Un conducto de salida 14 es una porción rodeada
por la guía superior de salida de aire 13, la guía inferior de
salida de aire 12, y el panel 3, y es una porción para guiar el
flujo de aire del ventilador de flujo transversal 8 a la salida de
aire 6. El ventilador de flujo transversal 8 está formado por un
impulsor 9, la carcasa espiral 10, y el conducto de salida 14.
En el cuerpo principal 1 del acondicionador de
aire así construido, cuando el impulsor 9 del ventilador de flujo
transversal 8 gira alrededor del centro O del eje rotativo del
impulsor en la dirección de la flecha A como se representa en la
figura 3, se aspira aire desde la rejilla delantera de entrada de
aire 4 y la rejilla superior de entrada de aire 5. A continuación,
como se indica con la flecha B, después de que el aire pasa por el
filtro eliminador de polvo 17 y parte del aire pasa por el filtro de
limpieza de aire 18, el aire se somete a intercambio térmico por el
termointercambiador 7, y es aspirado al impulsor 9 del ventilador de
flujo transversal 8. Después, el aire C expulsado del impulsor 9 del
ventilador de flujo transversal 8 se recoge directamente o por la
carcasa espiral 10, y pasa por el conducto de salida 14. Después de
regular apropiadamente la dirección de soplado con una chapa de
cambio de dirección de soplado a izquierda/derecha 16 y las chapas
de cambio de dirección de soplado hacia arriba/abajo 15, el aire es
suministrado después desde la salida de aire 6 a una habitación
22.
En la figura 4, el impulsor 9 del ventilador de
flujo transversal 8 se representa con un diámetro externo de
\PhiD, y se representa el estabilizante 11 de la sección de
boquilla 20. Además, la carcasa espiral 10 está formada por una
porción inicial redonda 10a, una porción de voluta 10b, y una
porción de salida 10c.
En la porción inicial redonda 10a, se supone
ahora que la longitud de un segmento O-F_{0} que
conecta el centro O del eje rotativo del impulsor y el punto de
inicio redondo F_{0}, es decir, el punto en la porción inicial
redonda 10a más próximo al impulsor 9, es un radio de inicio redondo
R_{0}, que la distancia entre el centro O del eje rotativo del
impulsor y un punto de inicio de porción de voluta F_{1}, es
decir, un punto de terminación de la porción inicial redonda 10a y
un punto de inicio de la porción de voluta 10b, es un radio de
inicio de porción de voluta R_{1}, y que un ángulo
Fo-O-F_{1} formado por los
segmentos O-F_{0} y O-F_{1} es
un ángulo inicial redondo \alpha_{0}. Bajo este supuesto, la
porción inicial redonda 10a se forma en un arco circular cuyo radio
de inicio redondo R_{0} es igual a R_{1} con el centro O del eje
rotativo del impulsor establecido como su centro, como se representa
en la figura 4.
Si R_{0} < R_{1} como se representa en la
figura 5, el intervalo entre el impulsor 9 y la porción inicial
redonda 10a resulta demasiado ancho, de manera que el flujo de aire
expulsado es inestable y se agrava el ruido. Mientras tanto, si
R_{0} > R_{1} como se representa en la figura 6, el intervalo
entre el impulsor 9 y la porción inicial redonda 10a es demasiado
estrecho, de manera que el flujo de aire expulsado se bloquea,
deteriorando la característica de suministro de aire.
Además, si el ángulo inicial redondo
\alpha_{0} es demasiado grande o demasiado pequeño, aunque la
porción inicial redonda 10a sea arqueada circularmente, el flujo de
aire expulsado resulta inestable y se agrava el ruido. Además, el
flujo de aire expulsado se bloquea, deteriorando la característica
de suministro de aire. Por consiguiente, hay un rango óptimo para el
ángulo inicial redondo \alpha_{0}.
Además, si el radio de inicio redondo R_{0} es
pequeño, el impulsor 9 y la porción inicial redonda están demasiado
cerca, se produce el ruido NZ que es el ruido de rotación, el cual
es desagradable para el oído, y se agrava el ruido. Si el impulsor 9
y la porción inicial redonda están demasiado distantes uno de otro,
se agrava la característica de suministro de aire del impulsor 9, y
puesto que se suministra aire al mismo caudal, el ruido resulta
grande. Por consiguiente, también hay un rango óptimo para el radio
de inicio redondo R_{0}.
La figura 7 muestra un cambio \DeltaSPL [dBA]
en el nivel de ruido al mismo caudal Q [m^{3}/min] en un caso en
el que el ángulo inicial redondo \alpha_{0} se varía cuando la
porción inicial redonda 10a es un arco circular con R_{0} =
R_{1}. Por consiguiente, si el ángulo inicial redondo
\alpha_{0} es del orden de 15-25º, la agravación
de ruido y el cambio en el ruido son pequeños, y el flujo de aire
expulsado es estable.
La figura 8 muestra el cambio \DeltaSPL en el
nivel de ruido al mismo caudal en un caso en el que el radio de
inicio redondo R_{0} se varía cuando \alpha_{0} es igual, por
ejemplo, a 20º, que cae dentro del rango óptimo de \alpha_{0} en
la figura 7. Se puede apreciar por el gráfico que si el radio de
inicio redondo está en un rango tal que R_{0} = 0,535 a 0,555 x
\PhiD (\PhiD = diámetro del impulsor), el cambio en el ruido es
pequeño, y el comportamiento es estable.
Además, en la porción de voluta 10b en la figura
4, se supone ahora que una porción de punto de inicio de salida, es
decir, un punto de terminación de la porción de voluta 10b y un
punto de inicio de la porción de salida 10c, es F_{2}, que el
radio de inicio de porción de voluta, es decir, la longitud del
segmento O-F_{1} en el punto de inicio de porción
de voluta F_{1}, es R_{1}, que un radio de voluta máximo, es
decir, la longitud del segmento O-F_{2} en la
porción de punto de inicio de salida F_{2}, es R_{M}, que un
ángulo de voluta máximo, es decir, un ángulo formado por los
segmentos O-F_{2} y O-F_{1}, es
\alpha_{M}, y que dicho punto en la porción de voluta 10b, es
decir, su distancia al centro O del eje rotativo es R_{J} =
(R_{1} + RM)/2 y un ángulo \alpha_{3} formado, por una parte,
por un segmento que conecta dicho punto y el centro O del eje
rotativo y, por otra parte, el segmento O-F_{1} es
\alpha_{M}/2 (=
F_{1}-O-F_{J}) es F_{j}. Bajo
este supuesto, la porción de voluta 10b se forma en un arco circular
tal que R_{1} < R_{J} < R_{M}, y que pasa por los tres
puntos F_{1}, F_{J}, y F_{2}. Se deberá observar que un
ejemplo de un arco circular se representa en esta realización.
Formando la porción de voluta 10b de la manera
antes descrita, la porción de voluta 10b se abomba más hacia fuera
que en el caso del ejemplo indicado por las líneas de trazos en la
figura 2, la porción del flujo de aire expulsado C donde la
velocidad de flujo de aire es rápida no contacta con la carcasa
espiral 10 al menos cerca del impulsor 9, como se representa en la
figura 3. Por lo tanto, desaparece el fenómeno en el que la
fluctuación de presión P, que se produce debido al choque del flujo
de aire expulsado C en la carcasa espiral 10 cerca del impulsor 9,
afecta al impulsor 9 y agrava el ruido. Por lo tanto, se puede
lograr ruido bajo.
La figura 9 muestra la relación del cambio
\DeltaSPL en el nivel de ruido con respecto a la relación entre
R_{1}, R_{J}, y R_{M} al mismo caudal. Se puede ver que si
R_{1} < R_{J} < R_{M} como se representa en la figura 9,
el ruido es bajo.
Además, en la porción de salida 10c en la figura
4, se supone ahora que un radio de inicio de porción de salida, es
decir, la longitud del segmento O-F_{2} que
conecta el centro O del eje rotativo y la porción de punto de inicio
de salida F_{2}, es R_{2} (= R_{M}), que un radio de
terminación de porción de salida, es decir, la longitud del segmento
O-F_{3} que conecta el centro O del eje rotativo y
una porción de punto de terminación de salida F_{3}, es R_{3}, y
que el ángulo F2O-F_{3} es un ángulo de porción de
salida \alpha_{J}. Bajo este supuesto, en comparación con el
mismo caudal, si se forma la porción de salida 10c ampliada
gradualmente de la porción de voluta 10b de manera que sea un arco
circular que pase por la porción de punto de inicio de salida
F_{2} y la porción de punto de terminación de salida F_{3} y
contacta la guía inferior de salida de aire, se puede reducir la
resistencia, y se puede disminuir el ruido.
Cuando la porción inicial redonda 10a, la porción
de voluta 10b, y la porción de salida 10c se forman así para formar
la carcasa espiral 10, se puede alcanzar ruido bajo en una región de
frecuencia ancha de 800 [Hz] o más como se representa en el
resultado del análisis FFT (análisis de frecuencia) de ruido al
mismo caudal en la figura 11.
Además, la consideración de la relación
representada en la figura 12 sobre el nivel de ruido al tiempo en
que se varía el caudal, revela que el ruido se baja en la región
general en comparación con el ejemplo. Es decir, es posible obtener
un ventilador de flujo transversal de bajo ruido. Es posible
disminuir el ruido aproximadamente 3 [dBA] en particular al tiempo
de un caudal alto cuando se efectúa calentamiento rápido.
Segunda
realización
A continuación, se describirá una segunda
realización de la presente invención con referencia a los
dibujos.
La figura 13 es un diagrama que ilustra un estado
en el que aire caliente de la habitación 22 fluye hacia atrás de la
salida de aire 6 durante el enfriamiento, y condensa escarcha en la
superficie de la carcasa espiral 10 porque el ángulo de voluta
máximo a_{M} y el radio de voluta máximo R_{M}, que indican el
grado de expansión de la porción de voluta 10b, son excesivamente
grandes.
Si la porción de voluta 10b es demasiado grande,
una ligera acumulación de polvo en la rejilla delantera de entrada
de aire 4, la rejilla superior de entrada de aire 5, el filtro
eliminador de polvo 17, y el filtro de limpieza de aire 18 hace que
el flujo de aire frío expulsado C resulte inestable, de manera que
hay una posibilidad de que el aire caliente de la habitación 22
fluya hacia atrás de la salida de aire 6, y se condense escarcha en
la superficie de la carcasa espiral 10, como se representa en la
figura 13.
Hay rangos óptimos para el ángulo de voluta
máximo a_{M} y el radio de voluta máximo R_{M}, que indican el
grado de expansión de la porción de voluta 10b, para obtener un
acondicionador de aire altamente fiable en el que, aunque se acumule
polvo y análogos en los filtros y otras porciones, se estabiliza el
flujo de aire expulsado C y no se produce el flujo hacia atrás.
La figura 14 es un diagrama que ilustra el cambio
en el nivel de ruido al mismo caudal cuando se varían el ángulo de
voluta máximo \alpha_{M} y la relación RM/R_{1} entre el radio
de voluta máximo R_{M} y el radio de inicio de porción de voluta
R_{1}.
Como se ilustra, si \alpha_{M} = 60º a 90º, y
R_{M}/R_{1} = 1,12 a 1,5, es posible obtener un ventilador de
flujo transversal de bajo ruido y altamente fiable.
Tercera
realización
Con referencia ahora a los dibujos, se describirá
una tercera realización de la presente invención.
La figura 15 es un diagrama que ilustra el
ventilador de flujo transversal.
En el dibujo, se supone ahora que la porción de
punto de inicio de salida, es decir, el punto de terminación de la
porción de voluta 10b y el punto de inicio de la porción de salida
10c, es F_{2}, que el radio de inicio de porción de voluta, es
decir, la longitud del segmento O-F_{1} entre el
centro O del eje rotativo del impulsor y el punto de inicio de
porción de voluta F_{1}, es R_{1}, que el radio de voluta
máximo, es decir, la longitud del segmento O-F_{2}
en la porción de punto de inicio de salida F_{2}, es R_{M}, que
el ángulo de voluta máximo, es decir, el ángulo formado por los
segmentos O-F_{2} y O-F_{1}, es
\alpha_{M}, que un punto arbitrario en la porción de voluta 10b
es F, que la longitud de un segmento que conecta el centro O del eje
rotativo y el punto arbitrario F es R, y que un ángulo formado por
los segmentos O-F y O-F_{2} es
\alpha. Bajo este supuesto, la porción de voluta 10b se forma en
forma logarítmicamente espiral que cumple la fórmula:
R=R_{1} \ x \
EXP (I_{L} \ x \ 2 \ x \ l \ \Pi \ x \ \alpha
/360^{o})
\newpage
donde I_{L} es una relación de
expansión espiral; p es el círculo relación; y 0º < \alpha <
\alpha_{M}.
Formando la porción de voluta 10b de la manera
antes descrita, la porción de voluta 10b se abomba más hacia fuera
que en el caso de la carcasa espiral ejemplar indicada por las
líneas de trazos en la figura 2, la porción del flujo de aire
expulsado C donde la velocidad de flujo de aire es rápida no
contacta la carcasa espiral 10 al menos cerca del impulsor 9. Por lo
tanto, desaparece el fenómeno en el que la fluctuación de presión P,
que se produce debido al choque del flujo de aire expulsado C en la
carcasa espiral 10 cerca del impulsor 9, afecta al impulsor 9 y
agrava el ruido, como se representa en la figura 23. Por lo tanto,
se puede alcanzar bajo ruido.
Hay rangos óptimos para la relación de expansión
espiral I_{L} y el ángulo de voluta máximo \alpha_{M}, que
indican el grado de expansión de la porción de voluta 10b, para
obtener un acondicionador de aire de bajo ruido en el que, aunque se
acumule polvo y análogos en los filtros y otras porciones, se
estabiliza el flujo de aire expulsado C y no se agrava el ruido.
La figura 16 es un diagrama que ilustra el cambio
en el nivel de ruido al mismo caudal cuando la relación de expansión
espiral I_{L} y el ángulo de voluta máximo \alpha_{M} han
fluctuado cuando el radio de inicio de porción de voluta R_{1} =
R_{0} = \PhiD x 0,54, por ejemplo.
Como se representa en el dibujo, si I_{L} =
0,18 a 0,23 y \alpha_{M} = 60º a 90º, es posible obtener un
ventilador de flujo transversal estable, de bajo ruido, y altamente
fiable.
Cuarta
realización
Con referencia ahora a los dibujos, se describirá
una cuarta realización de la presente invención.
Hay rangos óptimos para la relación entre el
radio de inicio de porción de salida R_{2} y el radio de
terminación de porción de salida R_{3} y el ángulo de porción de
salida \alpha_{J}, que indican el grado de expansión de la
porción de salida 10c, para obtener un acondicionador de aire de
bajo ruido en el que, aunque se acumule polvo y análogos en los
filtros y otras porciones, se estabiliza el flujo de aire expulsado
C y no se agrava el ruido.
La figura 17 es un diagrama que ilustra la
relación entre el cambio en el nivel de ruido y el estado del flujo
de aire expulsado cuando se varían la relación R_{3}/R_{2} del
radio de terminación de porción de salida R_{3} al radio de inicio
de porción de salida R_{3} así como el ángulo de la porción de
salida \alpha_{J}.
Como se representa en el dibujo, si
R_{3}/R_{2} = 1,1 a 1,8, y el ángulo de porción de salida
\alpha_{3} = 125º a 145º, es posible obtener un ventilador de
flujo transversal de bajo ruido en el que se estabiliza el flujo de
aire expulsado.
En el ventilador de flujo transversal según la
presente invención, desaparece el fenómeno en el que la fluctuación
de presión, que se produce debido al choque del flujo de aire
expulsado C en la carcasa espiral cerca del impulsor, afecta al
impulsor y agrava el ruido, de manera que se puede alcanzar bajo
ruido.
Además, formando la porción de salida de tal
manera que el paso del flujo de aire se expanda hacia la guía
inferior de salida de aire, se puede reducir la resistencia, y se
puede disminuir el ruido.
Claims (4)
1. Un ventilador de flujo transversal (8)
incluyendo:
un impulsor (9) que tiene un centro O de un eje
rotativo y un diámetro de \PhiD;
una carcasa espiral (10) incluyendo una porción
inicial redonda (10a) que se extiende desde un punto de inicio
redondo F_{0} a un punto de inicio de porción de voluta F_{1},
una porción de voluta (10b) que se extiende desde el punto de inicio
de porción de voluta F_{1} a una porción de punto de inicio de
salida F_{2}, y una porción de salida (10c) que se extiende desde
la porción de punto de inicio de salida F_{2} a una porción de
punto de terminación de salida F_{3};
una sección de boquilla que tiene un
estabilizante (11); y
una entrada de aire (4, 5) dispuesta hacia fuera
del punto de inicio redondo F_{0}; caracterizado
porque:
dicha porción inicial redonda (10a) está formada
en un arco circular que tiene el centro O del eje rotativo como su
centro y en el que un ángulo inicial redondo a_{0} formado por un
segmento O-F_{0} y un segmento
O-F_{1} es igual a 15º a 25º, y un radio de inicio
redondo R_{0}, es decir, una longitud de un segmento que conecta
el punto de inicio redondo F_{0} y el centro O del eje rotativo,
es igual a 0,535 a 0,555 x \PhiD, y
si se supone que un radio de inicio de porción de
voluta, es decir, la longitud del segmento O-F_{1}
en el punto de inicio de porción de voluta F_{1}, es R_{1}, que
un radio de voluta máximo, es decir, una longitud de un segmento
O-F_{2} en la porción de punto de inicio de salida
F_{2}, es R_{M}, que un ángulo de voluta máximo, es decir, un
ángulo formado por el segmento O-F_{2} y el
segmento O-F_{1}, es a_{M}, y que dicho punto en
dicha porción de voluta (10b), es decir, su distancia al centro O
del eje rotativo es R_{J} = (R_{1} + R_{M})/2 y un ángulo
a_{j} formado, por una parte, por un segmento que conecta dicho
punto y el centro O del eje rotativo y, por otra parte, el segmento
O-F_{1} es a_{M}/2 (=
F_{1}-O-F_{J}) es F_{J}, dicha
porción de voluta (10b) se forma en arco circular tal que R_{1}
< R_{J} < R_{M}, y que el arco circular pase por los
puntos F_{1}, F_{J}, y F_{2}.
2. Un ventilador de flujo transversal (8)
incluyendo:
un impulsor (9) que tiene un centro O de un eje
rotativo y un diámetro de \PhiD;
una carcasa espiral (10) incluyendo una porción
inicial redonda (10a) que se extiende desde un punto de inicio
redondo F_{0} a un punto de inicio de porción de voluta F_{1},
una porción de voluta (10b) que se extiende desde el punto de inicio
de porción de voluta F_{1} a una porción de punto de inicio de
salida F_{2}, y una porción de salida (10c);
una sección de boquilla que tiene un
estabilizante (11); y
una entrada de aire (4, 5) dispuesta hacia fuera
del punto de inicio redondo F_{0}; caracterizado
porque:
dicha porción inicial redonda (10a) está formada
en un arco circular que tiene el centro O del eje rotativo como su
centro y en el que un ángulo inicial redondo a_{0} formado por un
segmento O-F_{0} y un segmento
O-F_{1} es igual a 15º a 25º, y un radio de inicio
redondo R_{0}, es decir, una longitud de un segmento que conecta
el punto de inicio redondo F_{0} y el centro O del eje rotativo,
es igual a 0,535 a 0,555 x OD, y
Cuando se supone que una longitud de un segmento
O-F que conecta el centro O del eje rotativo y un
punto arbitrario F en dicha porción de voluta (10b) es un radio
arbitrario R, que un ángulo formado por el segmento
O-F y el segmento O-F_{1} es a, y
que un ángulo de voluta máximo formado por el segmento
O-F_{2} y el segmento O-F_{1} es
a_{M}, dicha porción de voluta (10b) se forma en una forma
logarítmicamente espiral que cumple la fórmula:
R=R_{1} \ x \
EXP(I_{L} \ x \ 2 \ x \ \Pi \ x \
a/360^{o})
donde I_{L} (relación de
expansión espiral) = 0,18 a 0,23; 0 < a < a_{M}; y a_{M} =
60 a
90º.
3. El ventilador de flujo transversal según la
reivindicación 1 o 2, donde dicha porción de salida (10c) tiene una
guía inferior de salida de aire (12), y se forma de tal manera que
un paso de flujo de aire se expanda hacia dicha guía inferior de
salida de aire (12).
4. El ventilador de flujo transversal según la
reivindicación 3, donde si un radio de inicio de porción de salida,
es decir, la longitud del segmento O-F_{2} que
conecta el centro O del eje rotativo y la porción de punto de inicio
de salida F_{2}, es R2, un radio de terminación de porción de
salida, es decir, la longitud del segmento O-F_{3}
que conecta el centro O del eje rotativo y la porción de punto de
terminación de salida F_{3}, es R3, y un ángulo
F_{2}-O-F_{3} es un ángulo de
porción de salida a_{3}, dicha porción de salida (10c) se forma en
arco circular tal que R_{2} < R_{3}, R_{3}/R_{2} = 1,1 a
1,8, y a_{3}= 125º a 145º, y el arco circular contacta dicha guía
inferior de salida de aire (12) en la porción de punto de
terminación de salida F_{3}.
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1999
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