Brevet FR2026620A1 — publié le 19700918

La. présente invention est relative aux ventilateurs centrifuges à un ou plusieurs étages et du type qui comporte un rotor installé dans une enveloppe de ventilâteur en vue d'un refoulement radial de l'air et une ouverture de sortie disposée axialement pour 5 chaque étage, de sorte qu'une paroi interposée entre le rotor et l'ouverture de sortie définit une chambre de diffusion qui communique, par l'entremise d'un passage entre la paroi et l'enveloppe du ventilateur, avec le côté de refoulement du rotor. Des ventilateurs de ce type sont utilisés en particulier dans des appareils à usage 10 domestique tels que des aspirateurs et similaires. Dans un ventilateur du type précité, l'air qui quitte le rotor doit être dirigé vers la sortie pour déboucher soit dans l'air atmosphérique soit dans l'étage suivant. A la sortie du ventilateur, l'air se déplace à une grande vitesse et, pour cette raison, sous 15 une pression dynamique élevée. XI est donc souhaitable de transformer la charge de vitesse de l'air sortant en une charge de pression avant que l'air ne soit transmis à l'étage suivant. Dans ce but, on utilise des ailettes fixes à l'aide desquelles la vitesse de l'air est modérée et sa pression dynamique est transformée en une pres-20 sion statique. Pour que les ailettes soient entièrement efficaces en ce qui concerne l'établissement de l'action de diffusion désirée, la construction la plus fréquente consiste à leur donner une forme hélicoïdale. Ces ailettes définissent des canaux dont la section transversale augmente en direction de l'ouverture de sortie 25 et, par ce moyen, on réussit à abaisser la vitesse de l'air en circulation. Quand l'air vient en contact avec les ailettes d'une telle construction connue, sa vitesse subit une baisse rapide. Mais, malgré toutes les tentatives de profilage des ailettes pour leur don-30 ner un caractère aussi aérodynamique que possible, on n'a pas encore réussi à éviter des pertes importantes sous forme de chocs d'air et de turbulence. De plus, le fonctionnement du ventilateur est bruyant en raison du ralentissement rapide du courant d'air. Dans les ventilateurs connus, le nombre et la forme des ailet— 35 tes ainsi que la distance qui les sépare du rotor du ventilateur sont étudiés pour aboutir à un fonctionnement optimal en ce qui concerne les divers facteurs mentionnés. Un ventilateur équipé d'un ensemble d'ailettes travaille dans les conditions les plus efficaces dans une zone autour d'un point donné ou avec un nombre donné 40 de révolutions du ventilateur. Si l'on change l'emplacement de ce 69 38720 2. 2026620 point de travail ou si,l'on modifie le nombre de tours/minute du ventilateur, les pertes d'énergie deviennent plus fortes et, en même temps, le fonctionnement devient plus bruyant- On aboutit ainsi à des ennuis particulièrement marqués sous forme d'une baisse 5 du coefficient de rendement et d'un niveau sonore trop élevé du ventilateur, quand celui-ci travaille avec une vitesse de rotation élevée et avec une grande vitesse de l'air. Des ailettes hélicoïdales sont utilisées avec succès pour guider l'air dans des ventilateurs à un seul étage mais, dans une 10 installation à plusieurs étages, ces ailettes aboutissent à une baisse du coefficient de rendement du ventilateur- Par ailleurs, ces ailettes sont d'une fabrication et d'un mode d'assemblage coûteux. Afin que les ailettes soient parfaitement efficaces, la distance radiale entre les pales du ventilateur et les ailettes doit 15 être relativement importante de telle sorte que l'enveloppe du ventilateur doit être nécessairement d'une dimension importante par rapport au diamètre du rotor. La présente invention vise à surmonter les inconvénients précités et le ventilateur qui en fait l'objet est essentiellement 20 caractérisé en ce qu'un ou plusieurs éléments perméables à l'air est ou sont montés dans la chambre de diffusion et constituent des amortisseurs dans les sens axial, tangentiel et radial pour l'air qui quitte le rotor. Dans ces conditions, le courant d'air compact qui tourne à grande vitesse dans un ventilateur classique est brisé 25 en un grand nombre de petits filets d'air lors du contact avec 1* ou lesdits éléments et le ralentissement se produit déjà à l'entré» de la chambre de diffusion, c'est-à-dire à proximité du passage courbe. Des essais ont permis de constater que l'on peut,.dans ces conditions, améliorer très grandement le coefficient de rendement 30 sur un intervalle étendu de vitesses du rotor et aussi réduire le niveau de sonorité ou le caractère bruyant de l'appareil. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite ci-après en se référant,aux dessins annexés, sur lesquels : ' 35 - la Fig. 1 est une vue en perspective, avec coupe partielle, d'un ventilateur centrifuge selon l'invention; - la Fig. 2 est une coupe schématique et à plus grande échelle d'un rotor de ventilateur et de la chambre de diffusion; - la Fig. 3 est une vue de face du montage représenté à la 40 Fig. 2, et 69 38720 3- 2026620 - la Fig. 4 est un graphique qui montre les résultats des essais qu'on obtiènt grâce à l'invention. Dans le mode de réalisation représenté, l'enveloppe d'un ventilateur à un seul étage est indiquée par la référence 10 et elle 5 comprend une ouverture d'entrée ou d'aspiration 11 et une ouverture de sortie ou de refoulement 12, cette enveloppe entourant un rotor 13» Une paroi radiale 14 entre-la périphérie du rotor 13 et l'ouverture de refoulement 12 définit une chambre de diffusion 15 qui, dans certains cas, peut être équipée d'ailettes immobiles 16. La 10 paroi 1k définit avec l'enveloppe 10 un passage annulaire 17 à travers lequel l'air qui quitte le rotor 13 peut s'écouler dans la chambre de diffusion 15» Sur la périphérie de cette chambre de diffusion au voisinage immédiat du passage 17» est installé un élément perméable à l'air sous forme d'un ressort à boudin 18. Dans la cham-15 bre de diffusion, ce ressort à boudin peut agir seul ou en combinaison avec des ailettes. De toute évidence, le ralentissement dans l'écoulement de l'air ainsi obtenu exige de l'énergie. On a cependant pu démontrer de façon incontestable que la somme des pertes par suite des petits 20 chocs provoqués par l'écoulement de l'air à travers le ressort à boudin est plus faible que la perte totale qu'on observe quand le ralentissement de l'air est assuré uniquement à l'aide d'ailettes. Le graphique de la Fig. h a été établi pour un ventilateur à deux étages et à cinq ailettes; ce graphique représente sous forme de 25 courbes l'augmentation de la pression H et du coefficient de rendement (portés en ordonnées en fonction des débits portés en abscisses)* après la mise en place de ressorts à boudin dans la chambre de diffusion. Les traits pleins indiquent les valeurs obtenues dans un montage classique tandis que les traits discontinus corres-30 pondent aux valeurs obtenues dans le même appareil quand on utilise les ressorts à boudin. Le niveau du son développé pendant le ralentissement baisse également du fait que la majeure partie du bruit est d'une fréquence élevée au-delà de l'intervalle des fréquences que peut percevoir une oreille humaine, de sorte qu'on observe une 35 diminution globale du bruit. On a pu mesurer que le niveau sonore dans un agencement selon l'invention est inférieur à celui d'un ventilateur classique d'une valeur comprise entre h et 6 dBA. XI va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit mais peut être modifiée de plusieurs fa-40 çons. Ainsi, au lieu du ressort hélicoïdal^ on peut utiliser d'au- 69 38720 t. 2026620 très éléments ou matériaux qui possèdent les mêmes propriétés. On peut également installer l'élément hélicoïdal dans la chambre de diffusion sous forme de plusieurs enroulements autour de 1*ouverture de refoulement. On peut encore envisager un certain mode de ré-5 glage consistant à étirer l'élément hélicoïdal ou ressort à boudin pour aboutir au ralentissement désiré. 69 38720 5. 2026620 - REVENDICATIONS. - 1 - "Ventilateur centrifuge à un ou plusieurs étages, comportant un rotor installé dans une enveloppe de ventilateur en vue d'un refoulement radial de l'air et une ouverture de sortie disposée 5 axialement pour chaque étage, une paroi interposée entre le rotor et l'ouverture de sortie définissant une chambre de diffusion en communication, par un passage ménagé entre ladite paroi et l'enveloppe du ventilateur, avec le côté refoulement du ventilateur, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs éléments perméables à l'air est tO ou sont montés dans la chambre de diffusion et CcQnsfci:tUi8£ffc un amortisseur dans les sens axial, tangentiel et radial pour l'air qui quitte le rotor. 2 - Ventilateur centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments sont disposés à proximité du pas- 15 sage annulaire ménagé dans la chambre de diffusion. 3 - Ventilateur centrifuge selon iftj revendication 1 ou. 2, caractérisé en ce que les éléments sont disposés dans la chambre de diffusion et descendent jusqu'à l'ouverture de sortie. h — Ventilateur centrifuge selon 1* revendication 1 ou 2, 20 caractérisé en ce que des ailettes fixes sont montées dans la chambre de diffusion à proximité de l'ouverture de sortie. 5 — Ventilateur centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments sont sous la forme d'un ressort à boudin enroulé sur un ou plusieurs tours dans la chambre de diffu-25 sion tout autour de l'ouverture de sortie.