Brevet FR2138437A1 — publié le 19730105

La présente invention concerne des perfectionnements aux ventilateurs destinés à exercer une poussée aérodynamique. Il est connu que dans certaines applications des ventilateurs où l'effet d'entraînement de l'air extérieur par un jet, (effet de trompe) est prédominant, les caractéristiques essentielles ne sont plus les caractéristioues courantes, pression débit, mais la poussée. La poussée de tels ventilateurs peut être définie comme la réaction sur le ventilateur du fluide sortant. Elle est liée à la quantité de mouvement du jet fluide. Certaines conditions essentielles sont nécessaires pour obtenir la poussée maximum avec une puissance donnée et une vitesse de sortie également donnée. En premier lieu il faut que les pertes de charge soient minimales entre l'aspiration et la sortie. En second lieu il faut une absence de giration de l'air à la sortie du ventilateur. En troisième lieu la vitesse de l'air doit être uniforme dans la section de sortie. Et enfin un parallélisme des filets fluides dans le jet est requis. Or les appareils actuellement connus ne répondent pas à toutes ces conditions et ne donnent pas entièrement satisfaction. De plus, d'une manière générale les ventilateurs actuels du genre considéré ne sont adaptés à exercer une poussée que dans un seul sens, et si l'on désire inverser le sens de poussée, pour une quelconque raison, les ventilateurs doivent être équipés d'un dispositif complexe et encombrant augmentant le prix de revient, et limitant les utilisations possibles. la présente invention a pour objet un ventilateur de réalisation simple répondant aux conditions et inconvénients énumérés ci-dessus. melon un premier aspect ae l'invention le carénage du ventilateur porte, en aval de l'hélice, un cône de fuite par l'intermédiaire d'aubes de redressement, ce cône ae fuite avant son ex trématé libre avec un faible diamètre tandis que sa base correspond au moyeu de l'hélice du ventilateur. Le cône de fuite peut être tronconique à une seule ou plusieurs pentes, ou encore présenter une surface courbe, et il en est de même en ce qui concerne la partie correspondante du caré nage. Selon un autre aspect de l'invention, c'est des bras radiaux qui portent le cône de fuite et qui, simultanéent, constituent les aubages de redressement du et. Selon encore un autre aspect important de l'invention le carénage est adapté à constituer à volonté soit un ventilateur ayant un seul sens de poussée, soit un ventilateur à deux sens de poussée, simplement par une adaptation extrêmement facile à effectuer. Grâce à de telles dispositions, dont on appréciera la simplicité de construction, les ventilateurs obtenus présentent outre des caractéristiques remarquables de rendement, une meilleure souplesse d'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesauels : - la figure 1 montre schématiquement en élévation longitudinale un ventilateur suivant l'invention - les figures 2 et 3 sont des vues analogues montrant deux variantes de réalisation ; et - la figure 4 illustre la vitesse des filets d'air au voisinage de la sortie - la figure 5 illustre ce jet dans le sens longitudinal au voisinage d'une paroi - la figure 6 montre-une coupe du jet au niveau de la ligne VI-VI de la figure 5. Dans la forme de réalisation choisie et représentée à la figure 1, le ventilateur suivant l'invention, du type à poussée toujours dans le même sens, comprend un carénage extérieur indiqué dans son ensemble par 10 qui comporte d'avant en arrière un pavillon Il auquel est raccordée en 12 une partie sensiblement cylindrique 13, elle-m8me raccordée en 14 à un carénage extérieur 15 terminé par un court tronçon cylindrique de révolution 16. Dans la portion de zone médiane 12 le carénage est agencé pour porter un moteur 17 a'entraînement d'une hélice 18 située en amont d'aubages redresseurs fixes 19, prolongé par un cône de fuite intérieur 20 à surface courbe, se terminant par un très faible diamètre par rapport au moyeu 21 de l'hélice. le cône de fuite 20 peut, selon les cas, être soit à pente unique, soit à pentes dIfférentes, ou encore engendre par une courbe. h noter cue le cône extérieur 15 du carénage, généralement convergent, peut également être prévu selon les cas à plusieurs pentes ou engendré par une courbe. tuant au court tronçon cylindrique ordinaire 16 du carénage extérieur il est plus particulièrement destiné à permettre une meilleure direction et une meilleure uniformité des vitesses dans le jet. Ainsi aonc, les conditions ci-aessus mentionnées se trouvent réunies grâce au tracé ae la partie avale située au-delà des aubages redresseurs 1S, ce tracé étant prévu de façon à ce qu'il n'y ait aucun décollement des filets dans cette partie avale. En outre l'adaptation d'un pavillon à l'aspiration permet d'éviter les pertes de charge, tandis qu'une absence de giration est obtenue par les aubages redresseurs. Un avantage d'une telie disposition est que l'uniformité des vitesses d'une part, et l'absence de giration d'autre part, permettent de réduire le bruit dans de notables proportions compara- tivement aux ventilateurs de ce genre actuellement connus. Le bruit peut encore, si on le désire, être réduit par la mise en place d'un revêtement insonorisant illustré en traits mixtes en 25 et 25k. On conçoit tar ailleurs que aes moyens d'attache non représentés parce que connes en soi éauipent ie carénage en vue de la fixation de l'ensemble. On se référera maintenant plus particulièrement à la figure 2 illustrant un ventilateur, non plus à un seul sens de poussée, mais à double sens de poussée. Cette réalisation diffère de la précédente essentiellement par le fait que des tronçons de carénage 30, 31 sensiblenent analogues au tronron 15 précédent sont raccordés par un montage symétrique aux parties latérales ou tronçon central indiqué ici en 32. Afin ce réduire au minimum les pertes de charge les tarties terminales des tronçons de carénage 30, 31 sont dotées de pavillons 33, t divergents, et comme précédemment chacun des tronçons 30, 31 porte par l'intermédiaire des aubades redresseurs 19A, 19B un cône 20A, 20B qui selon l'utilisation sera du c8té aspiration ou du côté de la sortie du et. A noter également qu'un revêtement insonorisant 25k peut être prévu sur la face intérieure du carénage pour réduire le bruit au minimum. Il est à remarquer que dans un tel appareil les pales de l' hélice 18k sont à profil symétrique et peuvent être liées au moyeu 21s soit par un calage fixe, soit encore par un calage autorisant une orientation. Ainsi avec un tel appareil lorsqu'on désire inverser le sens de la poussée, on procède simplement à un changement du sens de rotation du moteur, et, partant, de l'hélice. On se référera maintenant à la figure 3 illustrant un ventilateur à double sens de poussée sensiblement similaire à la précédente réalisation. Toutefois dans cette réalisation, les cônes intérieurs indiqués ici en 20'A, 20'B, sont très effilés et à pente unique, ces cônes sont par ailleurs portés au moyen de bras radiaux 36, 36A au nombre de quatre par exemple pour chaque cône et servent en même temps d'aubages redresseurs. Les bras radiaux ci-dessus sont avantageusement construits en matériau absorbant de manière à contribuer à l'insonorisation de l'ensemble. On remarquera que comme dans le cas précédent les parties terminales 41A, 42k du carter sont divergentes afin d'éviter des pertes de charge trop importantes. Les caractéristiques du jet sortant dépendent évidemment du rapport de la section libre de l'hélice à la vitesse de sortie. Pour obtenir un rendement optimum il faut que ce rapport soit voisin de 1. Dans ce cas le diamètre de l'hélice est supérieur au diamètre de sortie, toute la diffusion se faisant au centre on trouve la plus grande vitesse à la périphérie. A la suite d'essais très poussés, effectués notaznent sur l'appareil à double sens de marche le demandeur a tiré les conclusions suivantes : illustrées par les figures 4 à 6, la figure 4 montrant les profils des vitesses du jet "J" au voisinage immédiat de la sortie du carénage. Le coefficient de contraction de veine dû à la courbure des filets fluides est compris entre 0,0 et 0,95 et le coefficient d'énergie cinétique est très voisin de 1. Dans de telles conditions le rapport de la quantité de mouvement sortant à la poussée est voisin de 1 bien que les essais aient été effectués au voisinage du sol ce qui provoque une in ter réaction défavorable. Une caractéristique essentielle du jet "J" obtenu représenté longitudinalement à la figure 5 est son épanouissement lorsqu'il se trouve près d'une paroi. Il est en effet aisé de constater (voir en particulier les figures 5 et 6) que la vitesse de sortie du jet est élevée près de la paroi "P" si celle-ci, bien entendu, n'est pas rugueuse, ce qui est particulièrement favorable pour la ventilation des tunnels, tandis que, loin des parois la vitesse de sortie décroît très vite par suite de l'énergie empruntée au jet pour entrarner l'air environnant. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation choisies et représentées, lesquelles sont au contraire susceptibles de recevoir des modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. RJVDI CkIiI ONS 1) Perfectionnements aux ventilateurs axiaux destinés à exercer une poussée aérodynamique du type comprenant un moteur entrainant une hélice logée à l'intérieur d'un carénage comportant des aubages de redressement, perfectionnements caractérisés essentiellement en ce qu'un cône de fuite est disposé en aval de l'hélice de manière que sa base se trouve au voisinage immédiat du moyeu de l'hélice tandis que son extrémité libre présente un diamètre très faible. 2) Perfectionnements aux ventilateurs, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le cône de fuite est tronconique et à pente unique. 3) Perfectionnements aux ventilateurs, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le cône de fuite est à pentes différentes successives. 4) Perfectionnements aux ventilateurs, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le cône de fuite est à surface courbe. 5) Perfectionnements aux ventilateurs, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que le cône de fuite est porté par des aubages redresseurs situés immédiatement en aval de l'hélice. 6) Perfectionnements aux ventilateurs,selon la revendication 1, caractérisés en ce que le cône de fuite est porté par des ailerons radiaux redresseurs. 7) Perfectionnements aux ventilateurs, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le carénage comprend trois tron çons respectivement antérieur constitué par un pavillon d'aspiration, médian et arrière. 8) Perfectionnements aux ventilateurs, selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisés en ce que le carénage comporte c8té sortie du jet un tronçon terminal cylindrique de révolution et côté aspiration un pavillon divergent. c;) Perfectionnements aux ventilateurs, selon la revendication 1, caractérisés en ce que la partie médiane reçoit sur ses faces latérales, des tronçons de carénage analogues et disposés de façon symétrique de sorte que le ventilateur réalisé est à double sens de poussée. 10) Perfectionnements aux ventilateurs, selon la revendication 9, caractérisés en ce que le changement de sens d poussée est obtenu par changement de sens de rotation de l'hélice. 11) Perfectionnements aux ventilateurs, selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisés en ce que chacune des parties terminales des tronçons de carénage précités est munie de pavillons évitant les pertes de charge.