Brevet FR2273772A1 — publié le 19760102

Cette invention concerne un rotor à axe horizontal pour l'irnorporation de gaz à des liquides, notamment d'air à des eaux résiduelles, comprenant un grand nombre d'éléments batteurs distribués en étoile sur le pourtour extérieur et le long du rotor, et partant de celui-ci sensiblement dans une direction radiale, plusieurs de ces éléments batteurs faisant corps avec une partie commune formant le moyeu. les éléments batteurs conçus sous la forme de barreaux, d'aubes, de palettes, etc., plongent pendant le fonctionnement en partie dans l'eau et interviennent de cette manière pour incorporer au liquide des gaz se présentant au-dessus de la surface, et ce en fonction de la forme par battage, de préférence par aspiration ou formation de tourbillons. les chocs sans cesse répétés et exercés par les éléments batteurs sur le liquide imposent à ces éléments de fortes contraintes alternatives, de sorte qu'ils doivent répondre à des conditions rigoureuses de résistance mécanique et de résistance à la flexion, tandis que leur liaison avec l'arbre porteur doit présenter une forte résistance aux contraintes et à la fatigue. Il convient de tenir complémentairement compte du problème de la corrosion, notamment lorsqu'vil s'agit d'aérer des eaux résiduelles.Or on a constaté que la conception des rotors connus jusqu'ici ne répond pas toujours de à mnnière la plus favo- rable à ces conditions, ou ne répond à celles-ci qu'avec des dépenses importantes pour les matériaux de construction et pour la fabrication. Pour permettre aux constructeurs de trouver de nouveaux moyens répondant mieux aux conditions précitées, et ce d'une manière particulièrement favorable en ce qui concerne les dépenses pour les matériaux de construction et la fabrication, la Demanderesse a déjà proposé une conception dont le principe consiste à assembleren bloc plusieurs éléments batteurs sur un moyeu commun. En premier lieu il s'agit dans ce cas d'assembler en bloc des éléments faits en matière plastique. La présente invention propose un perfectionnement de ce principe, ce perfectionnement n'étant cependant pas limité à la fabrication en matière plastique. Selon l'invention, un rotor du type précité est caractérisé par le fait que chaque élément de moyeu est formé par un flan de tôle sensiblement disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe présentant sur le pourtour extérieur des éléments#batteurs et sur le pourtour intérieur des languettes destinées à prendre appui sur le pourtour de l'arbre et respectivement formées par découpage à l'emporte-pièce et pliage consécutif. Il en résulte un avantage en ce sens qu'on peut obtenir des éléments d'une seule pièce non seulement faits avec le matériau de construction relativement peu coûteux, plus précisément la tôle d'une épaisseur appropriée, mais surtout façonnée par des opérations très simples telles que le découpage à l1emporte-pièce et le pliage, ces opérations de façonnage pouvant m8me être combinées en une seule, les éléments d'une seule pièce ainsi obtenus se pr8- tant sans aucune préparation complémentaire à la fixation sur l'arbre. Il peut alors s'agir de disques annulaires ou encore de moi tiés ou de segments de ces disques assemblés pour former un groupe couplet d'éléments batteurs en étoile.On obtient également un avantage complémentaire en ce sens que 1 conditions derésistance mécanique imposées aux éléments batteurs peuvent être moins rigoureuses, parce que la longueur de ceux-ci peut être choisie juste suffisante pour correspondre à la profondeur d'immersion, les éléments batteurs étantparailleurs directement raccordés au flan de tôle. les contraintes de flexion agissant dans le sens périphérique sur les éléments batteurs sont ainsi considérablement réduites par rapport aux éléments batteurs prolongés jusqu'à l'arbre, et ce grtce au bras de levier plus court. Il est vrai que le Brevet allemand 2.212.126 propose déjà un rotor d'aération à axe horizontal comprenant des éléments batteurs faisant corps les uns avec les autres et façonnés par découpage à l'empor#e-pièce et pliage, Cependant, il s'agit dans ce cas d'une bandedet8le enroulée hélicoidalement et d'une manière continue autour de l'arbre, de sorte qu'il n'en résulte pas pour les éléments batteurs un agencement en étoile formant la condition préalable pour la présente invention.De plus, le pourtour intérieur de cette bande de tôle ne présente aucun élément d'appui ou de fixation façonné par pliage et destiné à toucher le pourtour de l'arbre,ce bord périphérique intérieur étant au contraire destiné à être perpendiculairement assemblé avec 11 arbre par soudure. Ce dispositif connu n'offre donc pas les avantages de fabrication que permet d'obtenir l'invention. lorsque plusieurs, de préférence deux flans de t81e se complètent mutuellement pour former un disque entourant l'arbre, chacun de ces flans de tole peut être avantageusement doté de moyens de fixation pour l'assemblage, ces moyens de fixation étant alors également façonnés par découpage à l'emporte-pièce et pliage consécutif. Ces moyens de fixation peuvent par exemple être conçus sous la forme de brides ou de languettes rabattues perpendiculairement vers l'extérieur et présentant des trous pour le passage de boulons de serrage. Pour les disques de tôle d'une seule pièce simplement emmanchés sur l'arbre, aussi bien que pour les disques formés par plusieurs éléments et serrés sur l'arbre par un assemblage mutuel, il est nécessaire de bloquer les flans de tôle en rotation les uns par rapport aux autres. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, ceci peut entre obtenu par le fait que les disques formés par des flans de#,t3le sont bloqués en rotation les uns par rapport aux autres par serrage axial, ou par engrènement des languettes rabattues axialement vers l'extérieur avec des languettes correspondantes du disque adjacent ou d'anneaux intermédiaires sans aubes intercalés entre les disques. Grâce à cet engrènement des disques, éventuellement des anneaux intermédiaires, on obtient un ensemble bloqué en rotation et dans lequel les disques prennent appui les uns sur les autres de façon qu'il suffise de prévoir des liaisons relativement espacées avec l'arbre ou seulement aux extrémités du rotor, notamment lorsque la longueur de celui-ci est relativement réduite, ce qui permet de réduire complémentairement les dépenses de fabrication. lorsque les languettes destinées à prendre appui sur l'arbre et à engrener les unes avec#les autres sont formées par des lignes de coupe radiales angulairement séparées par des intervalles uniformes, les encoches résultant du pliage vers l'extérieur sont plus larges que les languettes proprement dites, de sorte que l'engrènement peut avoir lieu avec un certain jeu, qu'on peut éviter grâce au fait que les languettes ne sont pas découpées avec les largeurs et des espacements angulaires égaux, mais qu'elles sont au contraire uniquement prévues en certains points, ou encore par le fait que les anneaux intermédiaires ou les disques portant les éléments batteurs, ou mêmes les flans de t81e formant ces disques sont assemblés par paires et dont les languettes rabattues vers les deux côtés latéraux sont choisies suffisamment larges pour remplir complètement les encoches entre les languettes des disques adjacents. Un façonnage en forme de coin des languettes engrènant les unes avec les autres offre un avantage complémentaire en ce sens qu'un serrage axial permet d'assembler les disques et les languettes en prise avec les encoches de façon qu'il en résulte un engrènement sans le moindre jeu. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, la conception des différents éléments batteurs (ou des aubes) prévus sur les flans de tôle peut être choisie de façon que ces éléments puissent être découpés à l'emporte-pièce le long de deux bords latéraux s'étendant radialement ou parallèlement, ces bords étant ensuite repliés autour de l'axe longitudinal detaçon qu'une partie au moins de l'aube soit localisée dans un plan axial. Cette partie de chacune des aubes est alors symétrique par rapport au plan du flan de tôle.La racine repliée de l'aube présente alors une certaine dissymétrie qui peut engendrer une certaine composante axial le des poussées de circulation lorsque cette racine plonge à son tour dans le liquide, ces composantes pouvant cependant être compensées par le fait que les aubes périphériquement consécutives sont alternativement repliées vers le côté droit et vers le c8té gauche. Dans un autre mode de mise en oeuvre de 11 invention, les éléments batteurs peuvent présenter au moins sur la majeure partie de leur longueur une partie disposée dans le plan du flan de tôle et une ailette repliée hors du plan de ce flan de t3le. La partie comprise dans le plan du flan de tôle remplit alors la fonction de nervure de renforcement et améliore considérablement la résistance mécanique de l'élément batteur. L'ailette peut être repliée autour d'une arête, par exemple radiale,et peut être également raccordée à la partie disposée dans le plan du flan de t81e par un coude incurvé progressivement, ce qui permet d'établir des conditions particulièrement favorables de circulation et de tourbillonnement. De préférence les ailettes des éléments batteurs sont repliées alternativement vers l'un et vers l'autre côté du flan de tale. Il est cependant également possible d'assembler face contre face des flans de tôle présentant des ailettes exclusivement repliées vers un seul côté de façon qu'il en résulte un disque portant des éléments batteurs avec des ailettes repliées symétriquement vers les deux côtés par rapport au plan médian. Quelques modes de mise en oeuvre de l'invention seront décrits ci-après à titre d'exemples en regard du dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un flan de tôle découpé à l'emporte-pièce mais non encore façonné par pliage. la figure 2 est une vue en élévation latérale d'un arbre de rotor portant un disque annulaire à aubes en étoile façonnées par pliage en partant d'un flan de tole selon la figure 1, et d'un disque annulaire intermédiaire. La figure 3 montre schématiquement un développement des éléments d'appui et dentés drun mode de réalisation modifié. les figures 4 et 5 sont respectivement une vue de face et une vue en élévation latérale d'un disque de rotor formé par deux flans de tôle montés sur l'arbre et garnis d'éléments batteurs représentés avant le pliage dans la moitié supérieure de la figure 4. La figure 6 représente un mode de réalisation d'un rotor à aubes en étoile formé par deux flans de tôle assemblés face contre face. la figure 1 montre un flan de tale annulaire 10 portant sur le pourtour extérieur des aubes 12 découpées à l'emporte-pièce, délimitées à titre d'exemple par des bords latéraux rectilignes et parallèles entre eux. Sur le pourtour intérieur du flan de tôle 10 sont distribuées des languettes 14 de même largeur découpées à l'emporte-pièce et délimitées par des ar#tes de découpage radiales 13. les aubes 12 peuvent être pliées le long d'une ligne médiane pendant le découpage à l'emporte-pièce ou par une opération ultérieure, et ce de façon que les parties repliées soient localisées dans un plan radial et perpendiculaire au plan du flan de t8le, tandis que les languettes 14 sont repliées alternativement vers l'une et vers l'autre des faces le long d'une ligne de pliage annulaire 16. le flan de tôle 10 forme alors un disque à aubes en étoile pouvant être monté par emmanchement sur un arbre de rotor 1 de la manière représentée sur la figure 2, les aubes 12 étant alors orientées dans des plans axiaux par rapport à l'arbre 1, tandis que la partie non découpée à l'emporte-pièce du flan de t81e 10 forme le moyeu. portant les aubes 12 et présentant sur le pourtour intérieur des languettes 14 rabattues latéralement et formant des éléments d'appui touchant le pourtour extérieur de l'arbre et centrant la couronne d'aubes en étoile sur l'axe de l'arbre 1, tòut en la maintenant dans un plan perpendiculaire à cet ate. Pour permettre le fonctionnement parfait de la couronne d'aubes en étoile, il ne manque plus d'un moyen permettant de la bloquer en rotation sur l'arbre 1. À titre d'exglrrple, ceci peut Outre obtenu par collage des languettes 14 sur le pourtour extérieur de l'arbre. Dans un mode de mise en oeuvre pré9érB de l'inventions le blocage en rotation est cependant obtenu par l'engrènement des languettes 14 avec les languettes correspondantes 14' d'une couronne d'aubes en étoile adjacente 10' ou de préférence avec les languettes 17 d'un élément annulaire intermédiaire 18 intercalé entre deux couronnes d'aubes en étoile consécutives. Cet élément annulaire intermédiaire 18 comprend de la manière indiquée sur la figure 2 deux flancs de tôle annulaires assemblés face contre face pour être solidaires en rotation l'un de l'autre, et dont les languettes 17 ne sont respectivement rabattues que vers l'un ou l'autre côté. I1 en résulte un avantage en ce sens que les languettes 17 peuvent eAtre.choisies plus larges que les encoches qui les séparent, pour remplir complètement les encoches entre les languettes 14 qui doivent être nécessairement plus larges que ces dernières. De cette manière il est alors possible d'aligner un grand nombre de couronnes d'aubes en étoile et d'éléments annulaires in termédiaires le long de l'arbre, et de les assembler en bloc résistant à la torsion, par engrènement des languettes 14, 17. La friction entre ces blocs et le pourtour extérieur de l'arbre peut déjà suffire à l'obtention d'un blocage en rotation, mais il est également possible de créer d'une manière appropriée des points de fixation périphériques uniquement aux extrémités de l'arbre, ou seulement en quelques points intermédiaires, par exemple par soudure, collage ou encore par des moyens de fixation mécaniques. La figure 3 représente schématiquement un développement des éléments prenant appui sur l'arbre et faisant partie d'une variante de mise en oeuvre de l'invention, dans laquelle les disques de telle adjacents portant sur le pourtour extérieur des éléments batteurs, ou pouvant également se présenter sous la forme d'éléments annulaires intermédiaires sans aubes, mais ne comprenant dans tous les cas qu'un seul élément de tole présentant sur le pourtour intérieur des languettes rabattues 21, 22 qui ne sont pas délimitées par des lignes de coupe radiales uniformément distribuées, mais qui sont distribuées sur le pourtour avec des intervalles égaux de fa çon que quelques languettes isolées 21 soient rabattues vers un caté, et que des paires de languettes 22 soient alors rabattues vers le côté opposé, les languettes isolées 21 remplissant alors complètement les encoches entre les languettes 22. On voit également sur la figure 5 qu'un façonnage en forme de coin des languettes 21 et 22, et un serrage axial des disques de tôle 20 permettent d'obtenir un engrènement sans le moindre jeu. Dans le mode de réalisation selon les figures 4 et 5, deux flans de tale demi-circulaires 24, 26 sont montés sur le pourtour extérieur d'un arbre 1 dans ce cas tubulaire et serrés sur cet arbre et l'un sur l'autre par des boulons 28. les brides 29 dans lesquelles sont engagés les boulons 28 sont également façonnées dans les flans de tôle 24, 26 par découpage à l'emporte-pièee et par pliage à angle droit de préférence en même temps que les languettes 14 au moyen desquelles les flans de tale 24,26 prennent appui sur l'arbre 1 et qui engrènent comme dans les modes de réalisation selon les figures 2 et 3 avec des languettes correspondan tes de flans de tale adjacents portant des éléments batteurs ou pour en former des disques annulaires intermédiaires (non représentés). les éléments batteurs ou aubes 30 du mode de réalisation selon les figures 4 et 5 comprennent une partie 32 disposée dans le plan du flan de tôle et une ailette 35 délimitée par une ligne de découpage radiale 37, de découpage 34 s'étendant dans la direction périphérique, et cette ailette est repliée après le découpage à 1' emporte-pièce et par rapport à partie 32 le long d'une ligne de pliage 36 pour entre amenée dans un plan perpendiculaire par rapport au plan du flan de tale 24 ou 26. la moitié supérieure de la figure 4 montre la position des différentes parties après le découpage à l'emporte-pièce, mais avant le pliage. les ailettes 35 des aubes consécutives sont pliées alternativement vers l'un et vers l'autre catie. Pendant le fonctionneneat du rotor, le sens de rotation 38 est de préférence choisi tel que les parties 32 précèdent les autres parties dans ce sens de rotation.De plus on voit que, dans ce mode de réalisation, la ligne de pliage 36 est inclinée par rapport à la direction radiale de façon que. les ailettes 35 ne soient pas localisées dans des plans radiaux ais présentent au contraire un angle d'incidence positif par rapport i la direction radiale, c' est-à-dire que ces ailett.#soient inclinées vers l'avant dans le sens de rotation. il en résulte Quton peut obtenir des effets particulièreient avantageux en ce qui concerne la puissance d'aération par rapport à l'énergie d'entratnezent nécessaire. Bien entendu, les ailettes 35 peuvent Entre également orientées radialement ou peuvent meme présenter un angle d'incidence négatif grtce à une orientation appropriée de la ligne de pliage 36. Pour chaque aube, on peut également remplacer l'arête de pliage des ailettes 35 par une courbure progressive du raccordement à la partie 32 disposée dans le plan du flan de tale. Selon la figure 6 deux disques respectivement formés par des flans de tale 40, 42 et 44, 46 sont assemblés face contre face par des bouions 48, 49 pour former à leur tour un rotor à double paroi monté sur l'arbre 1 et prenant appui sur celui-ci par l'intermédiaire des languettes 14 rabattues axialement. Chacune des aubes 30 de chacun des disques de tôle comprend une partie 52 localisée dans le plan du flan de tôle et une ailette 54 rabattue vers l'extérieur par une courbure progressive et raccordée à la partie 52 précitée. L'assemblage des deu2 disques de tôle donne un rotor présentant des aubes composites comprenant des ailettes incurvées symétriquement et progressivement vers l'extérieur et dont l'arête médiane est disposée à l'avant par rapport au sens derotation. - REVENDICATIONS 1.- Rotor à axe horizontal pour l'incorporation de gaz à des liquides, notamment de l'air à des eaux résiduelles, comprenant un grand nombre d'éléments batteurs distribués en étoile sur le pourtour extérieur du rotor et partant de celui-ci sensiblement dans une direction radiale, plusieurs de ces éléments batteurs faisant corps avec une partie commune formant le moyeu, caractérisé par le fait que chaque moyeu est formé par un flan de tôle 10 ou 24,26 sensiblement disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe et présentant sur le pourtour extérieur des éléments batteurs 12 ou 30 ou 50 et sur le pourtour intérieur des languettes 14 destinées à prendre appui sur le pourtour de l'arbre et respectivement formées par découpage à l'emporte-pièce et pliage consécutif. 2.- Rotor selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des flans de tble 10 est conçu sous la forme d'un disque annulaire entourant l'arbre 1. 3.- Rotor selon la revendication 1, caractérisd par le fait que chacun des flans de t81e 24, 26 ne a'retend que sur une partie du pourtour de l'arbre et que deux au moins de ces flans de tole sont assemblés pour former un disque annulaire entourant l'ar- bre, chacun de ces.flans de tôle étant doté de moyens de fixation 29 qui sont également façonnés par découpage à l'emporte-pièce et pliage consécutif. 4.- Rotor selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chacun desdisques est formé par deux flans de tôle demi-circulaires 24, 26 entourant l'arbre et assemblés radialement. 5.- Rotor selon l'une des revendications 1 à 4, ca ractérisé par le fait que les disques formés par les flans de t81e 10, 24 ou 26 sont bloqués en rotation les uns par rapport aux autres par serrage axial ou par engrènement-des languettes rabattues axialement vers l'extérieur avec des languettes correspondantes 14', 17 de disques adjacents ou d'anneaux intermédiaires 18 sans aubes et intercalés entre les disques. 6.- Rotor selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les éléments 14 prenant appui sur le pourtour de l'arbre et faisant partie des flans de tdle formant les disques sont conçus sous la forme de languettes repliées alternativement vers l'un et vers l'autre côté et séparées par des encoches destinées à venir en prise avec des languettes correspondantes des disques ou anneaux intermédiaires adjacents. 7.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que deux disques adjacents formés par des flans de tôle et portant des éléments batteurs sont séparés l'un de l'autre par un anneau intermédiaire sans aubes 18 formé par deux disques de tôle assemblés face contre face et présentant sur le pourtour intérieur des languettes respectivement rabattues vers l'un et vers l'autre c8té et dont la largeur est supérieure à celle des encoches qui les séparent. 8.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que les languettes sont façonnées à la forme de coins dont la largeur est choisie telle qu'il en résulte un engrènement sans pieu pendant le serrage axial des disques et des anneaux intermédiaires. 9.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les languettes d'appui des flans de t81e sont assemblées par collage avec le pourtour de l'arbre. 10.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que chacun des éléments batteurs 12 présente sur toute la largeur une courbure de 900 autour de l'axe longitudinal. Botor selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que chacun des éléments batteurs 30 présente au moins sur la majeure partie de sa longueur une partie 32 disposée dans le plan du flan de t81e et une ailette 35 repliée hors du plan de ce flan de t8le. 12.- Rotor selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les ailettes 35 des éléments batteurs périphériques consécutifs sont repliées alternativement vers l'un et vers l'autre côté du plan du flan de t81e. 13.- Rotor selon la revendication 11 ou 12, caractérisé par le fait qué chacune des ailettes 35 est repliée d'environ 900 par rapport à l'autre partie 32 de l'élément batteur et ce autour d'une.arête 36 localisée dans le plan du flan de t81e. 14.- Rotor selon la revendication 13, caractérisé par le fait que l'ar8te de pliage 36 forme un certain angle avec la direction radiale. 15.- Rotorselon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que les ailettes sont raccordées à la partie disposée dans le plan du flan de t81e par un coude incurvé progressivement. 16.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé par le fait que les disques sont formés par deux flans de t81e assemblés face contre face, tandis que les éléments batteurs sont repliés symétriquement vers les deux côtés latéraux.