Brevet FR2280810A1 — publié le 19760227

La présente invention coneerne un ventilateur radial ayant au moins un rotor muni d'une pluralité d'ailettes uniforiêment réparties sur son pourtour, qui s'étendent axialement entre un flasque porteur et un flasque de protection et refoulent dans le sens radial un fluide arrivant axialement. On connaît des rotors de ventilateurs munis d'ailettes incurvées vers l'arrière, qui ont un bon rendement et une caractéristique qui les protège contre les surcharges, c'est-à-dire une puissance absorbée maximale qui se tr-ouve à peu prés dans la même plage que le rendement maximal. L'inconvénient de ces rotors connus est qu'à vitesse périphérique égale, ils fournissent un débit volumétrique et une pression considérablement inférieurs à ceux obtenus avec des rotors de type tambour. Lorsqu'avec un rotor radial connu du type précité on désire obtenir le même point de fonctionnement qu'avec un rotor tambour correspondant, il faut recourir à des vitesses périphériques beaucoup plus élevées, ce qui a pour effet une augmentation considérable du niveau de bruit. L'invention a donc pour objet de réaliser un ventilateur radial muni d'un rotor apte à remplacer avantageusement un rotor tambour de mêmes dimensions et dont les caractéristiques non dimensionnelles, de préférence le débit volumétrique, sont considérablement plus élevée. En conséquence, le rotor radial selon l'invention doit avoir aussi une caractéristique qui le soustrait aux surcharges, c'est-à-dire le rendement maximal doit se trouver sur la courbe de fonctionnement et la courbe de puissance absorbée doit retomber vers le point "refoulement libre" de la courbe de fonctionnement. I1 doit en outre avoir un meilleur rendement que le rotor tambour.L'avantage que présente un rotor radial sur un roter tambour, à savoir la possibilité d'une conversion en pression plus élevée, due à celle de pouvoir travailler à de plus grandes vitesses pour des dimensions extérieures égales, doit être maintenu. Par ailleurs, le rendement volumétrique du rotor radial,selon l'invention doit être supérieur à celui des rotors radiaux connus. En d'autres termes, l'invention a pour objet de réaliser un ventilateur radial combinant les avantages des ventilateurs radiaux connus à ceux des rotors à tambour. A cet effet, dans le ventilateur selon l'invention, le nombre des ailettes est compris entre dix et seize et les ailettes, vues en coupe, ont, de façon connue en soi, un profil correspondant à celui des surfaces portantes d'avions pour faibles vitesses de vol, l'angle des ailettes est, sur le côté entrée de l'air, compris entre 200 et 350 > ^t, sur le côté sortie de l'air, entre 400 et 550, et le bord intérieur de chaque ailette1 celui tourné vers l'axe de rotation du rotor, est obli que et se rapproche du dit axe en allant du flasque de protection vers le flasque porteur, de telle façon que la distance mesurée, en passant par l'axe de rotation, entre les bords intérieurs respectifs d'ailettes opposées diminue de la face en bout portant le flasque de protection vers la face en bout portant le flasque porteur. L'invention est basée sur le fait constaté qu'un nombre d'ailettes relativement grand a pour conséquence d'amener la distance entre les ailettes au-dessous de la valeur où des turbulences peuvent se produire dans le canal de l'aubage. En outre, un nombre d'ailettes relativement élevé donne un spectre de fréquences favorable. Par ailleurs, la distance entre les ailettes ne doit pas être trop faible, car il en résulterait une diminution de la section de passage de l'air et un frottement exagéré sur les parois des ailettes. En conséquence, dans une forme d'exécution particulièrement avantageuse du ventilateur selon l'invention, il est prévu douze ailettes. En prévoyant sur le côté entrée de l'air un angle d'ailette compris entre 250 et 550 et sur le côté sortie un angle de 400 à 500, l'invention se base sur une autre constatation.Ce dimensionnement est en effet celui qui permet d'obtenir une relation optimale entre le débit volumétrique et la caractéristique de rendement. En effet, avec des valeurs d'angle supérieures, on pourrait améliorer l'indice volumétrique, mais la caractéristique de rendement en souffrirait. Du fait que le bord de l'ailette tourné vers le flasque de protection décrit un arc de cercle, de préférence un quart de cercle, on évite le risque de décollements. En outre, l'obliquité du bord intérieur des ailettes permet d'augmenter la dimension moyenne des ailettes dans le sens radial sans avoir à diminuer le diamètre intérieur sur le côté du flasque de protection. Une ailette trcP courte dans le sens radial aurait eu pour conséquence une mauvaise conversion d'énergie dans le ca- nal de l'aubage; ceci a été évité. Selon une autre caractéristique de l'invention, le rapport en- tre les distances qui séparent les bords intérieurs respectifs de deux ailettes opposées à la face en bout portant le flasque protecteur et à celle portant le flasque porteur est égal à 1,16 environ. Comme le rotor radial selon l'invention doit remplacer un rotor tambour tradit-onnel il est nécessaire qu'il ait extérieurement la forme d'un cylindrez En ce qui concerne les gim?nsions ntérieures, il est prévu, dans une ò1'w, d'exécution avantageuse, iie le rapport entre la distance qui sépare es borde intérieurs respectifs de- deux a lettes Opposés e i lIe répare les bancsextérieurs de @@@@@ @@lettes est égales A ceté flar@@ porteur et 0,77 sur @@@ côté flasque pr@@@@@@ Comme il a été dit plus haut, l'invention prévoit en outre que les bords intérieurs dés ailettes soient disposés obliquement par rapport à l'axe de rotation du rotor. Cette convergence des bords intérieurs en direction du flasque porteur est plus avantageuse qu'un parallélisme avec l'axe de rotation, car une portée radiale trop courte des ailettes nuit à la transformation de l'énergie dans le canal de 1' aubage.Or l'obliquité des bords intérieure permet d'obtenir une portée radiale moyenne plus grande en diminuant le diamètre intérieur moyen. L'invention prévoit enfin de donner une forme d'arc de cercle au profil du flasque de protection. On obtient ainsi un ventilateur ayant un très fort débit volumétrique pour un bruit aussi faible que possible, apte à remplacer les rotors à tambour à des vitesses déterminées Ce ventilateur est tout à fait dans la ligne de la tendance qui règne actuellement dans le secteur de la climatisation et de la ventilation et qui préconise l'emploi de ventilateurs ayant une caractéristique qui les soustrait aux surcharges, un meilleur rendement que le rotor tambour et un degré de conversion en pression supérieur à celui de ce dernier (en raison d'une vitesse plus élevée). De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représen- tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce ven- tilateur; Fig. 1 est une vue en bout, côté flasque de protection, du rotor d'un ventilateur radial selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe axiale du rotor de fig. 1, seules deux ailettes diamétralement opposées ayant été représentées pour ne pas nuire à la clarté du dessin. Le rotor 1 du ventilateur radial représenté dans les figures comporte des ailettes 2 , qui sont disposées symétriquement par rapport à son axe de rotation 2 et s'étendent, dans le sens axial, entre ses deux faces en bout. Une des faces en bout, appelée ci-après côté flasque porteur, porte un flasque '4, qui est le flasque porteur et a la forme d'une couronne circulaire plate. Le flasque opposé, ou flasque de protection 5, auquel est raccordée la tubulure d'entrée, a la forme d'une bride annulaire dont la section est incurvée en arc de cercle. Touts les ailettes ont une forme identique, visible à la fig. 1, et leur profil correspond à celui des plans de sustentation d'un avion pour faibles vitesses de vol, pSr exemple pour avions devant voler jusqu'à 250 km/h seulement. Comme d'habitude, l'air est aspiré axialement par le centre et est re foulé dans le sens radial. L'angle 1 des ailettes sur le côté entrée de l'air est compris entre 200 et 350, de préférence entre 250 et 300, et l'angle 2 de ces mêmes ailettes, sur le côté sortie de l'air, est compris entre 400 et 55 , de préférence entre 450 et 500. Dans la forme d'exécution représentée, il est prévu un total de douze ailettes 3 réparties uniformément sur le pourtour du rotor, mais on peut toutefois choisir un nombre d'ailettes compris entre dix et seize.Les bords intérieurs 6 des ailettes 2 sont orientés obliquement par rapport à l'axe de rotation 2 de telle façon que la distance Di1 mesurée entre les bords intérieurs de deux ailettes diamétralement opposées, en passant par l'axe de rotation 2, sur le côté flasque de protection 2, est supérieure à la distance Di2, mesurée de la meme façon sur le côté flasque porteur 4. Le rapport entre les distances Di et Di2 est approximativement égal à 1,16. Comme on peut le voir à la fig. 2, les bords extérieurs 7 des ailettes 2 considérées dans le sens axial sont parallèles à l'axe de rotation, de sorte que le rotor 1 a extérieurement la forme d'un cylindre et peut remplacer un rotor tambour traditionnel.Le diamètre extérieur Da du rotor est donc constant. Du fait de l'obliquité des bords intérieurs 6, le rapport Di /Da, sur le côté 2 flasque de protection est égal à 0,73 cnviron, tandis que le rapport Di1/Da, sur le côté flasque porteur, est approximativement égal à 0,63. Sur le côté flasque de protection, le bord des ailettes a la forme d' un arc de cercle et épouse le profil du flasque, avec la face interne duquel il est en contact sur toute sa longueur. Dans la forme d'exécution représentée, la longueur des ailettes est telle que leur bord intérieur 6, dont l'arrondi a un rayon de courbure supérieur à celui du bord extérieur 7, se trouve sur un cercle dont le diamètre est dans un rapport de 6/7 à 9/11 avec le diamètre extérieur du rotor et de 6/7 à 7/8 avec le diamètre de la tubulure d' entrée. Le rotor selon l'invention peut permettre d'obtenir, non seulement des valeurs de pression et de débit volumétrique proches de celles obtenues avec le rotor tambour, mais aussi un niveau de bruit général inférieur à celui des constructions connues, des essais ayant démontré qu'on peut abaisser le niveau sonore jusqu'à 7 décibels environ et même davantage. Le nombre élevé d'ailettes donne en outre un spectre de fréquences favorable avec une fréquence relativement élevée. - REVENDICATIONS - 1.- Ventilateur'radial ayant au moins un rotor muni d'une pluralité d'ailettes uniformément réparties sur son pourtour, qui s'éten- dent axialement entre un flasque porteur et un flasque de protection et refoulent dans le sens radial un fluide arrivant axialement, caractérisé en ce que le nombre des ailettes est compris entre dix et seize, par exemple douze, en ce que les ailettes, vues en coupe, ont, de façon connue en soi, un profil correspondant à celui des plans de sustentation d'avions conçus pour des faibles vitesses de vol, en ce que l'angle des ailettes est, sur le côté entrée de l'air, compris entre 200 et 350 et, sur le côté de sortie de l'air, entre 400 et 550, et en ce que le bord intérieur de chaque ailette1 celui tourné vers l'axe de rotation du rotor, est oblique et se rapproche du dit axe en allant du flasque de protection vers le flasque porteur, de telle façon que la distance mesurée en passant par l'axe de rotation entre les bords intérieurs respectifs d'ailettes opposées diminue de la face en bout munie du flasque de protection vers la face en bout munie du flasque porteur. 2.- Ventilateur selon la revendication 7, caractérisé en ce le bord de chaque ailette tourné vers le flasque de protection dont le profil a par exemple la forme d'un arc de cercle, a avantageusement la forme d'un arc, de préférence d'un quart de cercle, tandis que le bord de chaque ailette tourné vers le flasque porteur peut être contenu dans un plan. 3.- Ventilateur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le bord extérieur de chaque ailette est plus court que son bord intérieur. 4.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle de chaque ailette, sur le côté entrée de l'air, est compris entre 250 et 500, tandis que sur le côté sortie de l'air, il est compris entre 450 et 500. 5.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 4, caractérisé en ce que l'arrondi du bord intérieur de chaque ailette a un plus grand rayon de courbure que celui du bord extérieur. 6.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport entre la distance qui sépare les borts intérieurs respectifs de deux ailettes opposées, mesurée sur le côté flasque de protection et cette même distance mesurée sur le côté flasque porteur est approximativement égal à 1,16, tandis que le rap portsentre la distance qui sépare les dits bords intérieurs et celle qui sépare les bords extérieurs des dites ailettes est égal à 0,63 en viron sur le côté flasque porteur et à 0,73 environ sur le côté flasque de protection. 7.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 6, caractérisé en ce que les bords intérieurs des ailettes se trouvent sur un cercle dont le diamètre est avec le diamètre extérieur du rotor dans un rapport de 6/7 à 9/11 et, avec le diamètre de la tubulure d' entrée de l'air, dans un rapport de 6/7 à 7/8. 8.-- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les bords intérieurs des ailettes sont obliques par rapport à l'axe de rotation du rotor, tandis que leurs bords intérieurs sont, mais non nécessairement, parallèles à cet axe.