ES2282900T3 - Dispositivo que comprende un arbol con una pluralidad de cuerpos de ventilador previstos en el mismo y procedimiento para el montaje del dispositivo asi como la utilizacion del dispositivo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para obtener circulación de un fluido que comprende un árbol (2) y provisto en este una pluralidad de cuerpos de ventilador (3) que giran en una cavidad provista de aberturas de entrada y salida para el flujo del fluido, caracterizado porque los cuerpos de ventilador (3), en su forma básica, son cuerpos con forma sustancialmente de disco que se extienden en una dirección sustancialmente radial y que están posicionados en el árbol (2) de forma que se extiende a través del centro de los cuerpos de ventilador y de tal forma que se forma un vacío entre dos cuerpos de ventilador (3) contiguos, cuyos dos cuerpos de ventilador (3) están en conexión entre sí solo en la proximidad o a través del árbol (2) y la cavidad es sustancialmente cilíndrica y comprende por lo menos dos aberturas (16, 16'') para la entrada y la descarga tangencial del fluido que va a circular.

Description

Dispositivo que comprende un árbol con una pluralidad de cuerpos de ventilador previstos en el mismo y procedimiento para el montaje del dispositivo así como la utilización del dispositivo.

La presente invención se refiere a un dispositivo para obtener circulación de aire, a un procedimiento para la producción de este y al uso del dispositivo.

En diversas aplicaciones existe la necesidad de una cortina de aire frío o caliente; por ejemplo, para garantizar el enfriamiento adecuado de productos alimentarios en un mostrador congelador o refrigerado. Otros ejemplos pueden ser: un camión o un contenedor refrigerado u otro tipo de armario donde sea esencial mantener una temperatura constante en una gran superficie. Otras aplicaciones pueden ser la refrigeración de máquinas físicas, como por ejemplo, máquinas electrónicas, ordenadores, etcétera.

Normalmente, en el caso de mostradores congeladores o refrigerados, esta necesidad se ha conseguido instalando una pluralidad de ventiladores individuales a intervalos regulares en la dirección longitudinal del mostrador congelador o refrigerado. En refrigeración localizada de este tipo, se utiliza una cantidad relativamente elevada de energía ya que también es necesario obtener refrigeración suficiente en los puntos situados entre dos elementos de ventilador y solo se obtiene una distribución uniforme del aire a algunas distancias de los ventiladores. Cada elemento de ventilador debe disponer además de una unidad de accionamiento. Para conseguir una refrigeración puntual de este tipo es necesario un gran número de unidades separadas en el sistema que deben controlarse, mantenerse y posiblemente sustituirse y ello requiere mucha dedicación y es caro. Un ejemplo de tal solución se da a conocer en el documento US 02/0047506 (figura 1), en el que los elementos de ventilador están dispuestos en determinados puntos tanto en la parte superior como en la parte inferior de un mostrador refrigerado.

Un dispositivo que proporcionará una mejora se da a conocer, por ejemplo, en los documentos US 02/0094005 y EP 0697574, que presentan ventiladores alargados, que ya no proporcionan un efecto de circulación localizada, pero generan una cortina de aire uniforme. Todos estos ventiladores alargados están provistos de elementos como paletas dispuestos esencialmente en la dirección longitudinal del ventilador, opcionalmente con medios de refuerzo/fijación situados a intervalos regulares a lo largo del árbol del ventilador, es decir de forma continuada en la dirección longitudinal del ventilador. Otro tipo de ventilador se describe en la patente US nº 4.902.199.

Estos ventiladores adolecen del inconveniente de que no son particularmente fáciles de adaptar a cualquier longitud de cortina de fluido que pueda necesitarse.

Otro problema es que estos ventiladores solo pueden funcionar con una determinada dirección de entrada y salida de flujo de aire, y no pueden adaptarse fácilmente a otras direcciones de flujo que puedan necesitarse. En los dispositivos de ventilador existentes, a menudo se detectan problemas asociados con la entrada de aire en el dispositivo del ventilador.

Uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar un ventilador que produce una buena circulación de aire uniforme en una distancia sustancial en los alrededores inmediatos de la salida del ventilador. Otro objetivo es también proporcionar un ventilador que pueda adaptarse muy fácilmente al sitio de uso particular tanto en cuanto a la anchura en la que el ventilador va a proporcionar un flujo de aire uniforme como a la sencillez y economía de producción.

Aún otro objetivo es obtener un ventilador que pueda adaptarse fácilmente a la importante necesidad de conseguir un patrón de aire del ventilador por lo que respecta a la difusividad y la centricidad. Igualmente, es un objetivo obtener un ventilador que sea silencioso y cuyos costes de limpieza y de mantenimiento sean mínimos.

También es un objetivo proporcionar un dispositivo de ventilador con una buena capacidad de entrada y que pueda ajustarse fácilmente en relación con la dirección de entrada y de salida del flujo de aire, otorgando así al ventilador una mayor área de aplicación.

Los objetivos mencionados anteriormente se alcanzan con un dispositivo, un procedimiento y un uso tales como los que se describen en las reivindicaciones adjuntas.

El dispositivo comprende un árbol provisto de una pluralidad de cuerpos de ventilador dispuestos en una cavidad. Los cuerpos de ventilador, en su forma básica, presentan una forma sustancialmente de disco y se extienden en una dirección sustancialmente radial en relación con un árbol de rotación. Los cuerpos de ventilador presentan un grosor en la dirección axial y presentan una extensión mayor en la dirección radial que en la dirección axial, y como resultado tienen la forma de disco. El árbol se extiende por el centro de los cuerpos de ventilador. La longitud del árbol y el número de los cuerpos de ventilador pueden variar en función del sitio de uso del dispositivo y de la capacidad y rendimiento deseados.

Los cuerpos de ventilador, en su forma básica, son con preferencia sustancialmente simétricos y giratorios alrededor de su centro y están dispuestos esencialmente en ángulo recto con respecto al árbol. Los cuerpos de ventilador están preferentemente separados entre sí. Pueden realizarse otros diseños en los que los discos en sus bordes externos presentan formas que no sean simétricas y giratorias y/o que están dispuestos en un ángulo relativo al árbol del ventilador.

Los cuerpos de ventilador, sobre o en sus superficies sustancialmente radiales, están provistos de elementos de flujo que potencian una mejor circulación del aire. Estos elementos de flujo pueden ser de diferentes tipos y un cuerpo de ventilador o un ventilador puede estar provisto de un tipo o de una combinación de tipos diferentes de elementos de flujo.

Los elementos de flujo están constituidos preferentemente por por lo menos un resalte en las caras radiales del cuerpo de ventilador. Estos resaltes pueden obtenerse de diferentes maneras. Pueden estar realizados como parte del elemento de ventilador cuando éste está, por ejemplo, en proceso de fundición, pueden añadirse posteriormente soldándolos, pegándolos o clavándolos o pueden fijarse de alguna otra forma, u obtenerse insertando elementos a modo de placa en ranuras situadas en el cuerpo de ventilador.

Si los elementos de flujo están provistos de ranuras, éstas pueden realizarse en la superficie posteriormente o pueden estar formadas como parte del cuerpo de ventilador durante la producción de este. Otra variante para realizar ranuras y/o resaltes puede ser repujarlos en el elemento de ventilador.

Éstos pueden ser repujados que solo afecten a una superficie del cuerpo del ventilador o un repujado donde las ranuras y los resaltes en una de las caras que se extienden sustancialmente de forma radial resulten en ranuras y/o resaltes que presenten formas opuestas en la otra cara opuesta del cuerpo del ventilador que se extiende sustancialmente de forma radial.

El número de elementos de flujo y la forma de estos pueden contribuir al grado del ventilador de difusividad o centricidad del flujo de aire, y también tienen un efecto en si el ventilador crea una presión negativa en un lado o presión positiva en el otro lado. Esencialmente, tales ranuras y/o resaltes en la superficie se extienden radialmente hacia fuera desde una zona central del cuerpo de ventilador hacia el borde exterior radial del cuerpo de ventilador. Las ranuras y/o resaltes pueden ser sustancialmente rectos y extenderse en una dirección radial, o pueden ser sustancialmente rectos y extenderse en una dirección hacia delante o hacia atrás, o pueden ser curvados en una dirección curvada hacia delante o hacia atrás esencialmente radial. Si los resaltes están curvados hacia atrás en relación con la dirección de rotación, el ventilador puede funcionar como si fuera una bomba, mientras que si la curvatura de los resaltes es hacia delante en relación con la dirección de rotación el rendimiento del ventilador es excelente; es decir, se ejerce una presión en la parte posterior del ventilador. Normalmente, las ranuras y/o los resaltes estarán distribuidos de forma uniforme alrededor de la circunferencia del cuerpo de ventilador.

En una forma de realización preferida, el cuerpo de ventilador está realizado con resaltes como elementos de flujo. Estos resaltes son idénticos en ambos lados del cuerpo de ventilador y están distribuidos de forma uniforme alrededor del cuerpo de ventilador. Los resaltes se extienden preferentemente en una curva hacia delante desde una parte central del cuerpo de ventilador, con un radio r1, en un ángulo de 90 grados aproximadamente en relación con una tangente de rotación, hasta un radio exterior r2, que corresponde a un punto exterior del cuerpo de ventilador, en un ángulo de 50 grados en relación con la tangente de rotación. Un cuerpo de ventilador puede, por ejemplo, estar realizado con 12 resaltes a lo largo de su circunferencia, pero también puede estar provisto de un número distinto de resaltes.

Los cuerpos de ventilador están posicionados preferentemente en el árbol a intervalos. Las pruebas realizadas han demostrado que doblando el espacio entre los discos de 10 mm a 20 mm, es decir, que habiendo un espacio de 10 mm entre los puntos exteriores de los resaltes, se produce un aumento del 30% aproximadamente del caudal volumétrico del aire en salida libre a una velocidad constante. Esto significa que un 200% de espacio entre un 100% de la altura de los elementos de flujo da un buen resultado de flujo para el ventilador según la invención.

La selección de los materiales del árbol y de los cuerpos de ventilador dependerá del área de aplicación del dispositivo. Un dispositivo en el que los cuerpos de ventilador tengan un diámetro de pocos centímetros y donde el peso es importante naturalmente estará realizado con un material diferente que un dispositivo en el que los cuerpos de ventilador tengan un diámetro de un metro. Puede utilizarse cualquier tipo de material para todo el dispositivo o para partes de este, como por ejemplo, metal, plástico, carbón, fibra de vidrio, etcétera.

Los cuerpos de ventilador pueden estar dispuestos en el árbol de diversas formas y el procedimiento empleado dependerá también del material seleccionado para las partes. Un procedimiento posible es ajustar en caliente los cuerpos de ventilador en el árbol. Para fijarlos también se pueden soldar, atornillar o acuñar. Se pueden proporcionar espaciadores entre los cuerpos de ventilador de forma que permanezcan adecuadamente separados entre sí en el árbol. Los espaciadores pueden ser espaciadores independientes que estén introducidos en el árbol entre cada cuerpo de ventilador, o pueden estar formados de una sola pieza con los cuerpos de ventilador, estando formados los cuerpos con un reborde circular sobresaliente en la proximidad del centro del cuerpo de ventilador en una o en ambas superficies del cuerpo de ventilador. También es posible que los cuerpos de ventilador con espaciadores estén sujetos unos a otros, ya sea soldados, mediante sujeciones de tornillo o conexiones a presión, de forma que los propios cuerpos de ventilador formen una parte o todo el árbol del dispositivo.

En un procedimiento de montaje del ventilador, el árbol se corta a la longitud deseada para el uso en cuestión. Se determina el número de cuerpos de ventilador con la superficie deseada, se inserta en el árbol con espaciadores intermedios opcionales y se fija al árbol. La disposición se instala en la cavidad en el sitio de uso sujetándola a un soporte y conectándola a una unidad de accionamiento.

Un procedimiento alternativo para proporcionar un ventilador según la invención es fundir el dispositivo en una sola pieza, por ejemplo, fundiendo en una sola operación un árbol de 10 metros con unos discos de ventilador cada uno de los cuales presenta un patrón, resaltos o forma determinados y después, por ejemplo, cortar el árbol con la longitud
deseada.

En una forma de realización preferida, el árbol con los cuerpos de ventilador está dispuesto en una cavidad que está definida por una cubierta. No obstante, es posible que la cavidad sea una cavidad en otros elementos en el sitio de uso o una combinación de una cavidad en otros elementos y una cubierta.

La cavidad presenta esencialmente una forma tubular o alternativamente una forma helicoidal con extremos cerrados y entrada y salida de aire. La cavidad puede estar realizada provista de una entrada con forma de embudo dirigida hacia los elementos de ventilador y una salida con forma de difusor que parte de los elementos de ventilador.

La invención también se refiere al uso del dispositivo en lugares en los que es deseable disponer de una cortina de aire caliente o frío obtenida mediante la circulación del aire, por ejemplo, en armarios, contenedores o mostradores refrigerados o congeladores, etcétera. Si, por ejemplo, el dispositivo de ventilador va a instalarse en un mostrador refrigerado o congelador, la cubierta independiente puede omitirse; estando la estructura del mostrador refrigerado o congelador provista de una cavidad que contiene conductos para la entrada y la salida del flujo de aire que sustituye la cubierta en la que está montado el dispositivo de ventilador.

Debido a la extensión radial general de los cuerpos de ventilador, las superficies de los cuerpos de ventilador, a causa de la fuerza centrífuga durante la rotación, se mantendrán siempre limpios y así su rendimiento será siempre óptimo, incluso en entornos con polvo, polen, etcétera.

Debido a su extensión longitudinal y a la forma de los cuerpos de ventilador, el dispositivo hará circular el aire esencialmente en una dirección bidimensional, lo cual, generalmente, produce muy poco ruido. Además, el rendimiento del ventilador puede controlarse mediante el control de la velocidad del árbol.

La tecnología descrita es ampliable tanto en cuanto a la dimensión radial y/o axial del cuerpo de ventilador particular como al ensamblaje de una pluralidad de cuerpos en un árbol. A continuación, la invención se describirá mediante formas de realización de ejemplo y referencias a los dibujos adjuntos en los cuales:

la figura 1 muestra en principio una sección transversal de un cuerpo de ventilador y un árbol, envueltos por una cubierta;

la figura 2 muestra dibujos de diversas direcciones de flujo de aire posibles de un ventilador según la invención;

la figura 3 es un dibujo isométrico de los elementos de un ventilador, excluida la cubierta;

la figura 4 es una sección longitudinal tomada a lo largo de la línea A-A de la figura 3;

la figura 5 es una vista en perspectiva de una forma de realización preferida de un cuerpo de ventilador; y

la figura 6 muestra un uso de un ventilador según la invención en un mostrador refrigerado.

La figura 1 muestra en principio una sección de un ventilador 1 según la invención con un cuerpo de ventilador 3 montado en un árbol 2, envueltos por una cubierta 15. La cubierta circundante 15 es parcialmente circular y está equipada con una entrada 16 con forma de embudo, que proporciona una entrada tangencial hacia las ruedas de ventilador, y una salida 16' que proporciona del mismo modo una salida tangencial hacia el exterior del dispositivo de ventilador. La entrada 16 con forma de embudo tangencial puede ubicarse en cualquier punto de la circunferencia en relación con la salida 16', lo cual permite diferentes direcciones de flujo que pueden adaptarse al sitio de uso en cuestión como se muestra en la figura 2.

En la figura 3, la cubierta 15 se ha retirado y se muestran más detalles del ventilador 1 según la invención, incluida una pluralidad de cuerpos de ventilador 3 montados en un árbol 2. La longitud del árbol 2 y el número de cuerpos de ventilador 3 se adaptan al sitio de uso. Normalmente, el árbol 2 se conectará directamente a una unidad de accionamiento 4, como se muestra en la figura 3, o indirectamente mediante transmisiones. Normalmente también, el árbol 2 estará montado en por lo menos un cojinete 5 que puede estar previsto en un soporte 6 que está fijado a una base.

Los cuerpos de ventilador 3, en su forma básica, presentan una forma sustancialmente de disco y, como se muestra en la figura 4, se extienden en una dirección sustancialmente radial con un grosor inferior en la dirección axial que el de su extensión en la dirección radial. Se pueden proporcionar unos espaciadores 7 entre los cuerpos de ventilador 3, ya sea como partes independientes o formados de una sola pieza como un reborde con el cuerpo de ventilador.

Las superficies que se extienden radialmente de los cuerpos de ventilador 3, es decir, las superficies encaradas a la superficie de un segundo cuerpo de ventilador pueden estar equipadas con elementos de flujo 8. Estos pueden presentar la forma de ranuras o preferentemente resaltes.

En una forma de realización preferida, como se muestra en la figura 5, el cuerpo de ventilador 3 está realizado con 12 elementos de flujo 8, en cada lado del cuerpo de ventilador 3. Los elementos de flujo 8 son resaltes que son sustancialmente laminares y que están realizados con una curva dirigida hacia delante desde un punto de partida en un radio r1 hasta un punto exterior en un radio r2, que se corresponde esencialmente con un punto exterior del cuerpo de ventilador 3. El radio interior r1 está a cierta distancia de un punto central del cuerpo de ventilador 3, que alrededor de su árbol central está realizado con un espaciador 7 que presenta la forma de un reborde. El resalte 8 está realizado de forma que se extiende en una curva hacia delante que forma un ángulo de esencialmente 90 grados en relación con una tangente de rotación en el radio interior r1 y que forma un ángulo de esencialmente 50 grados con una tangente de rotación en el radio exterior r2.

La cubierta 15 con su forma sustancialmente tubular puede, por ejemplo, estar realizada de un tubo extrusionado, pero los expertos en la materia pueden idear muchas otras formas de proporcionar la cubierta. Cuando el ventilador está montado en, por ejemplo, un mostrador refrigerado, la cubierta independiente 15 puede omitirse si la estructura del mostrador refrigerado está provista de una cavidad circular longitudinal con entrada y salida para el flujo de aire que sustituye la cubierta y en la que el ventilador puede montarse. La figura 6 muestra un dispositivo de ventilador montado en un mostrador refrigerado.

En relación con la producción del dispositivo, pueden existir diferentes variantes. Una variante es producir árboles y cuerpos de ventilador con o sin espaciadores separados, de forma que el árbol se corta con la longitud deseada en el sitio de instalación y se monta el número deseado de cuerpos de ventilador con la superficie deseada en el árbol y se fija a este, y la combinación se monta en el sitio de uso sujetándola a un soporte y se conecta a una unidad de accionamiento.

Alternativamente, el dispositivo que comprende un árbol y cuerpos de ventilador se produce en longitudes a metros prefabricadas. Para la instalación en el sitio de uso, los árboles se cortan con la longitud adecuada antes de montarse en un cojinete y conectarse a una sola unidad de accionamiento. También es posible producir el árbol y los cuerpos de ventilador como una unidad, o producir el árbol y los cuerpos de ventilador y ensamblarlos como una unidad completa en la fábrica.

Un dispositivo según la invención tiene muchas áreas de aplicación como pueden ser mostradores refrigerados, como se muestra en la figura 6, grandes ventiladores de plantas de procesamiento o unidades de ventilador para ordenadores, calefactores y secadoras. Los intercambiadores de calor giratorios se pueden utilizar en la industria de productos alimenticios o de procesamiento, instalaciones de calefacción centralizada de ciudades, etcétera. En función de sus áreas de uso, el tamaño del ventilador será muy diferente, pudiendo medir desde milímetros a metros. También será necesario producir el dispositivo con tipos de material diferentes según las áreas de uso. En aquellos casos en los que el peso sea importante, el peso de los materiales será un factor decisivo. Alternativamente, la potencia o la conductividad del calor pueden ser importantes. El tipo de material elegido para las diferentes partes del dispositivo depende también en gran medida de si se desean elementos de flujo específicos o formas de estos específicas. Las partes pueden realizarse con metal, plástico, carbón, fibra de vidrio, etcétera. El dispositivo puede utilizarse tanto como un ventilador aspirador para gases como
para la circulación de fluidos.

La invención se ha descrito mediante formas de realización a título de ejemplo, pero pueden concebirse muchas variantes de la invención según se define en las reivindicaciones adjuntas y que se encuentran en el campo de conocimiento de los expertos en la materia.

Claims (13)

1. Dispositivo para obtener circulación de un fluido que comprende un árbol (2) y provisto en este una pluralidad de cuerpos de ventilador (3) que giran en una cavidad provista de aberturas de entrada y salida para el flujo del fluido, caracterizado porque los cuerpos de ventilador (3), en su forma básica, son cuerpos con forma sustancialmente de disco que se extienden en una dirección sustancialmente radial y que están posicionados en el árbol (2) de forma que se extiende a través del centro de los cuerpos de ventilador y de tal forma que se forma un vacío entre dos cuerpos de ventilador (3) contiguos, cuyos dos cuerpos de ventilador (3) están en conexión entre sí solo en la proximidad o a través del árbol (2) y la cavidad es sustancialmente cilíndrica y comprende por lo menos dos aberturas (16, 16') para la entrada y la descarga tangencial del fluido que va a circular.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud del árbol (2) y el número de cuerpos de ventilador (3) pueden variar en función del sitio de uso del dispositivo.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los cuerpos de ventilador (3), en su forma básica, son sustancialmente simétricos y giratorios alrededor de su centro y están dispuestos esencialmente en ángulos rectos en relación con el árbol (2) y con una separación entre los cuerpos de ventilador (3).

4. Dispositivo según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque los cuerpos de ventilador (3), sobre sus caras que se extienden sustancialmente de forma radial o en las mismas, están provistos de unos elementos de flujo (8) que potencian una mejor circulación del aire.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos de flujo (8) están constituidos por al menos un resalte en las caras radiales del cuerpo de ventilador.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque los elementos de flujo (8) están constituidos por resaltes en ambas caras del cuerpo de ventilador que se extienden sustancialmente de forma
radial.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el o los resaltes (8) se extienden desde un radio r1 hasta un radio r2, siendo r1 < r2, y siendo r2 sustancialmente igual a un punto exterior del cuerpo de ventilador.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el o los resaltes (8) se extienden a lo largo de una línea de curvatura que está curvada hacia delante en relación con la dirección de rotación en un ángulo esencialmente igual a 90 grados en relación con una tangente de rotación en r1 y en un ángulo de 50 grados en relación con una tangente de rotación en r2.

9. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos de flujo (8) pueden realizarse de forma recta y radial o recta y en ángulo o curvada y radial, curvada hacia delante o hacia atrás en relación con la dirección de rotación.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la cavidad sustancialmente tubular, en la que gira el árbol, está definida por una cubierta (15) con unas aberturas de entrada y salida (16, 16').

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la cavidad tubular, en la que gira el árbol, está formada de una sola pieza con la estructura en la que el dispositivo de ventilador va a montarse.

12. Procedimiento para montar el dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol (2) se corta a la longitud deseada para el uso en cuestión, se determina el número de cuerpos de ventilador (3) con la superficie deseada y se inserta en el árbol (2) con unos espaciadores (7) intermedios opcionales y se fija al árbol (2), o porque un árbol de una pieza (2) con unos cuerpos de ventilador (3) se produce en longitudes y se corta a la longitud correcta según sea necesario, de forma que el árbol con los cuerpos se dispone en la cavidad.

13. Uso del dispositivo según las reivindicaciones 1 a 11, en ubicaciones en las que es deseable disponer de una cortina uniforme de aire caliente o frío que se obtiene mediante la circulación de aire como, por ejemplo, armarios, contenedores y/o mostradores refrigerados o congeladores.