Brevet FR2297337A1 — publié le 19760806

La présente invention concerne une soufflante axiale à pales dont l'orientation est réglable sans discontinuité et qui sont montes par leur pivot dans un moyeu du rotor de cette soufflante munie par ailleurs d'un organe positionneur des pales coaxial au rotor, tournant avec celui-ci, pouvant coulisser dans le sens axial et relié aux pivots des pales de la roue. Dans une soufflante de ce genre le coulissement de l'organe positionneur, donc le déplacement des pales (dans le but de modifier le débit), peut être assuré de manière purement mécanique, ou électro-mécanique, ou encore pneumatique ou hydrauligue. Dans des soufflantes connues l'organe positionneur pouvant coulisser axialement est relié aux pivots des pales par des le viers de positionnement ou des coulisses. Ces constructions sont complexes et ne permettent de modifier l'orientation des pales que d'un angle relativement petit. On connaît en outre des systèmes de réglage, faisant usage de roues dentées; ils permettent bien de balayer de grandes plages anzulaires, mais ces systèmes sont également très lourds et coûteux. La présente invention a pour but lie créer un système de réglage pour soufflantes axiales qui soit de conception simple, léger, et avec lequel pourtant il S- ,v possible opérer un réglage de l'orientation des pale; sur une plage angulaire aussi grande que possible. Pour parvenir à ce but l'inventio.l prévoit qu'à i'nr- gane de positionnement sont reliés des éléments (câbles, chalnes) qui assurent la transmission unidirectionnelle d'une force et dont chacun est relié à un pivot de pale et entoure ce pivot de façon que tout coulissement de lto-gane de positionnement a pour conséquence de faire pivoter les pales. L'invention fait usage du falc que dans une soufflante axiale, lors de la rotation du rotor, ii s'exerce sur chaque pale un couple centrifuge qui tend à la faire pivoter pour lui faire prendre l'angle d'incider.ce le plus petits donc à la faire pivoter dans. la direction de la fermeture du rotor.Il a été constaté que sur la base de ce fait on pouvait utiliser les câbles ou chines plus simples et moins lourds que les leviers de positionnement fixés au pivot des pales coquine jusqu'à présent, et que le système positioiniur n' à e.erccr une force que dans une seule direction puisque le pivote.ent des pales dans l'autre direction s'effectue automatiquement sous l'effet des couples centrifuges. La disposition selon l'invention a en outre pour avartage que Ja force qui agit sur le pivot conserve par rapport à ce dernier la même distance à tous les angles d'incidence.Cette distance est égale au demi diamètre du pivot ou d'une roue à gorge dans laquelle par exemple le câble est engagé. Par contre dans les soufflantes connues munies de leviers de positionnement attaquant les pivots des pales le bra de levier effectif diminue de longueur à mesure que les pales s'éloignent de leur position angulaire noyenne. De ce faits comme déjà mentionné plus haut, l'anf,le laximal de pivotement se trouve limité à une valeur relativement petite. L'invention permet en outre de réaliser une économie de poids considérable. Le moment d'inertie moindre qui en résulte facilite le démarrage de la soufflante. Ainsi par exemple, dans le cas où un moteur électrique est utilisé comme machine d'entraînement, le courant de démarrage est plus faible. Dans le cas où il n'importe pas beaucoup que le poids total soit faible, les éléments qui assurent la transmission unidi wectXonnelle d'une force et qui sont en soi très légers (câbles ot chaînes) peuvent être disposés à une distance relativement grande de l'axe de la soufflante, ce qui simplifie la disposi tio et l'assemblage des pièces qui la constituent. Chaque pale est généralement montée dans deux paliers de pivot, l'un disposé radialement à l'intérieur, l'autre radia lement à l'extérieur. Dans cette disposition, le point d'attaque les éléments assurant la transmission unidirectionnelle d'une force peut être disposé dans la partie comprise entre ces deux paliers. Ce point d'attaque peut être par exemple la roue à gorge pour un câble. Cependant, il est particulièrement avantageux de faire en sorte que lesdits élément3 (câbles ou chaines) attaquent entre le palieé radialement extérieur et la pale proprement dite. Ceci lçprésente unc solution simple pouvant être réalisée au prix d'un travail d'assemblage très réduit. Dans le cas d'une scufflante avec système positionneur de pales hydraulique ou pneumatique, cette solution présente en outre l'avantage que l'on dispose tie surfaces actives relativement grandes pour le cylindre positionrleur et le piston. De ce fait, on peut opérer avQc des pressions hydrauliques ou pneumatiques relativement faibles, ce qui simplifie les moyens à mettre en oeuvre pour assurer l'étanchéité du circuit. I1 est en outre prévu, selon l'invention, qu'un ressort de tension attaque l'organe positionneur de manière telle que ce ressort maintient les pales du rotor dans leur position d'ouverture maximale lorsque le rotor est arrêté. Grâce à cette disposition les câbles ou chaines ne se détendent pas lorsque le rotor ne tourne pas. Au démarrage, le couple centrifuge qui peut vaincre la force du ressort provoque la fermeture des pales ; ce n' est qu'ensuite que ces dernières seront amenées dans la position désirée, par manoeuvre de 1 'organe positionneur. Une autre solution selon l'invention pour empêcher les câbles de prendre du mou consiste à faire en sorte qu'un ressort de torsion coaxial au pivot de la pale attaque celuini et place la pale sous l'angle d'incidence le plus petit, donc en position fermée, lorsque le rotor est à l'arrêt. Cette disposition est cinématiquement l'inverse de celle décrite cidessus à propos du ressort de torsion qui tend à mettre la pale dans la position d'ouverture maximale à l'arrêt du rotor. Par rapport à cette disposition assurant l'ouverture, celle assurant la fermeture présente l'avantage que durant l'accélération de la soufflante à partir de la vitesse nulle le moteur de celleci est moins sollicité parce que les pales sont déjà en position fermée au début du démarrage. Une forme d'exécution particulièrement avantageuse de l'im ention prévoit que l'amplitude de la course de l'organe positionneur et que l'angle d'enroulement du câble ou de la chaîne autour du pivot de pale sont suffisamment grands pour que les pales puissent pivoter de plus de 1800 afin d'inverser la direction du courant de fluide véhiculé par la soufflante. On peut ainsi, d'une manière particulièrement simple et au moyen de l'utilisation selon l'invention d'éléments assurant la transmission unidirectionnelle d'une force, rendre la soufflante utilisable dans les deux sens. Il faut souligner ici tout particulièrement que quel que soit le sens de transport du fluide le débit est réglable sans discontinuité et que le coefficient de rendement de la soufflante est aussi bon dans un sens que dans l'autre. Lorsqu'il est fait usage d'un cylindre positionneur hydraulique ou pneumatique il y a intérêt à disposer sur le piston de ce cylindre une bride (couronne de réglage) à laquelle sont fixés les éléments assurant la transmission unidirectionnelle de la force. Il peut alors être prévu que cette couronne et le piston constituent une partie du carter du moyeu qui est nécessaire pour des raisons d'aérodynamique, c'est-àdire pour assurer un écoulement de fluide présentant le moins de pertes de charge possible. La couronne de réglage et le piston jouent ainsi un double rôle. Des exemples d'exécution de l'invention sont décrits ci-après avec référence au dessin, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle au travers d'une soufflante axiale conçue selon l'invention, avec système pneumatique d'orientation des pales, - la figure 2 est une vue en coupe, longitudinale partielle, à plus grande échelle qu'à la fig.1, montrant une entre forme d'exécution, - la figure 3 est une vue en coupe transversale vivant la ligne III-IlI tracée sur la fig.2, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale partielle schématique au travers d'une soufflante munie d'un système d'orientation des pales purement mécanique, - la figure 5 est une vue analogue à la fig.4 mais avec un système électro-mécanique d'orientation des pales, et - la figure 6 illustre schématiquement une pale de rotor dans des positions différentes pour chacune des deux directions d'écoulement. La soufflante axiale représentée à la fig.1 comporte ur conduit à air 1 et des pales de rotor 2. Chaque pale 2 est montee à pivotement, par un pivot 5, dans une douille de moyeu 4 (palier à rouleaux 6 et palier pendulaire 7). Chaque douille de moyeu 4 comporte des oeillets 8 et 9 par lesquels elle est fixée à deux disques de moyeu 10 et il au moyen de boulons ou de vis 12. Par leur périphérie intérieure ces deux disques de moyeu: 10 et 11 sont disposés sur un coussinet 13 auquel ils sont reliés par l'intermédiaire de tiges filetées 14 et d'enize- toises 14a. Le coussinet 13 est fixé directement sur l'arbre de sortie 15 d'un moteur (non représenté) par une clavette à faces parallèles 16. Pour réduire le coupE centrifuge la pale 2 est munie de contrepoids 17. Au disque de moyeu Il est fixé par une bride un cylindre positionneur 18 avec un piston 19. Sur le pourtour extérieur du piston 19 est fixée une couronne de réglage 20 qui, sur son pourtour extérieur, est munie pour chacune des pales d'un système 21 de retenue et de tension d'un câble 22 qui est relié au pivot de la pale correspondante. Des vis de tension 21a assurent la tension nécessaire du câble et permettent d'effectuer un réglage très précis de l'angle de chaque pale. Comme représenté à la fig.1 chaque câble 22 est enroulé autour du pivot 5 de la pale, à l'extrémité supérieure de celui-ci, juste au-dessous de la pale proprement dite. Le piston 19 qui peut coulisser axialement sur le cylindre positionneur 18 est muni d'une bague d- centrage 23. Derrière cette bague, du côté de l'enceinte sous pression entre le cylindre 18 et le piston 19 est disposé un ressort de compreb sion 24 avec une valve 25. Par ailleurs, un injecteur d'air 26 relié à une source d'air comprimé non représentée est disposé sur un support (également non représenté) disposé coaxialement en avant du rotor. Entre le cylindre positionneur 18 et le piston 19 est disposé un ressort de tension 27 (voir fig.1) par lequel les pales 2 sont, lorsque le rotor ne tourne pas, repoussées dans la position d'ouverture maximale. Sur la baste de centrage 23 est disposé, pour déterminer la position du piston 19, une bague magnétique 28 qui, conjointement avec un éleent de mesure fixe 29, fait office de "potentiomètre sans contact" déterminant le courant induit. Le réglage de l'orientation des pales 2 a lieu de la manière décrite ciaprès : lorsque la soufflante commence à tour lier, la force centrifuge surmonte la force du ressort de tension '7 et place les pales 2 dans leur position correspondant à l'angle d'incidence le plus petit. En accouplant l'injecteur d'air 26 à la bague de centrage 23 de sorte que cet injecteur tourne alors à la vitesse de l'arbre du rotor, de l'air comprimé est envoyé dans l'enceinte entre le cylindre po3itionneur 18 et le piston 19, ce qui fait que l'angle des pales augmente et peut être amené jusqu'la valeur requise. L'injecteur d'air 26 est alors retiré.Si la pression doit être diminuée dans ladite enceinte l'injecteur 26 est ramené contre la bague de centrage 23. Mais cette fois il n'est appuyé que légèrement contre cette bague, ce qui fait que de l'air s'échappe par le ressort de compression 24 et la valve 25. Le mode de fonctionnement de l'injecteur d'air 26, du ressort de compression 24 et de la valve 25 est le même que lorsqu'il s'agit de modifier la presson rle gonflement d'un pneumatique de roue de véhicule. Le piston 19 et la couronne 20 forment une partie de IihaDillage du moyeu, avec également le capot 3. La variante de réalisation représentée aux fig.2 et 3 a essentiellement la même structure que la disposition décrite avec référence à la fig.1. Toutefois, le point d'attaque du câble 22' est maintenant situé entre les deux paliers 6' et 7', et le ressort de tension 27 est remplacé par un ressort de torsion ;O. Le câble 22' traverse la paroi de la douille de moyeu 4' par un perçage 31 ménagé dans cette paroi. L'extrémité libre de ce table est passée dans un perçage 32 (fig.3) du pivot et d'une poulie 33 fixée sur le pivot. Une manchette d'étanchéité 34 est appliquée devant l'orifice du perçage 31. A sa partie inférieure le pivot de pale 5' est creux. Dans la creusure se trouve le ressort de torsion 30 dont une extrémité est engagée dans un perçage du pivot 5' tandis que son autre extrémité est engagée dans un perçage de la douille de moyeu 4'. A l'encontre de l'exemple d'exécution selon la fig .1, dans lequel le ressort de tension 27 agit dans le sens "ouverture des pales le ressort de torsion 30 est disposé de façon à agir dans le sens "fermeture" des pales 2. Bien entendus )Qs caractéristiques différentes des deux formes d'exécution peuvent être combinées entre elles comme désiré. Les parties essentielles de la soufflante axiale représentée à la fig.4 sont le conduit d'air 40 et le rotor 41 reposant sur le bout d'arbre 42 d'un moteur électrique 43 installé dans un capot de sortie 44 fixe relié au conduit d'air 40 par l'intermédiaire des aubes fixes 45. Le rotor 41 comprend un moyeu 46 dans lequel sont montées à rotation les nales 47 par leurs pivots 48. Un ressort combiné de compression et de torsion 49 repousse les pales 47 contre le palier extérieur 50 et tend en outre à faire tourner les pales dans la direction "fermeture. comme dans l'exemple d'exécution selon la fig.3. Un organe positionneur pouvant coulisser axialement, désigné dans son ensemble par le repère 51, comporte des câbles 52 reliés chacun à un pivot différent 48. Lorsque le rotor est arrêté, le coulissement axial de l'organe positionneur 51 peut être effectué par une broche 53 avec un filetage 54. Le capot du moyeu est désigné dans son ensemble par le repère 55. L'exemple d'exécution selon la fig.5 se différencie de celui selon la fig.4 par le fait que le système positionneur purement mécanique et ne pouvant êre manoeuvré que lorsque le rotor est arrêté et ici remplàcé par un système positionneur électro-mécanique qui, comme dans le cas de la fig.1, agit également lorsque rotor tourne. Les parties de ce système non modifiées par rapport à celles selon la fig.4 portent les mêmes repères numériques que sur cette dernière. Pour faire coulisser axialement l'organe positionneur 60 il est fait usage d'un groupe moteur-réducteur 61 dans lequel est montée une broche 62 supportée dans une douille de guidage 63 fixée dans le carter du réducteur.Le groupe moteur-réducteur 61 est monté d'une part dans le moyeu 46 du rotor par l'intermédiaire de la broche 62, d'autre part dans l'organe positionneur 60 par l'intermédiaire de la douille de guidage 63 - ce groupe est en outre verrouillé en rotation par un appui de couple de rotation non représenté au dessin et qui est associé au capot fixe 64 à l'entrée du conduit d'air 40a. La mise en route du groupe moteur-réducteur 61 a pour conséquence de déplacer axialement la broche 62 par rapport à ce groupe. Mais comme cette broche prend appui, dans la direction axiale, contre le moyeu 46 du rotor par l'intermédiaire du palier 65, c'est le groupe moteur-réducteur 61 qui se déplace dans le sens axial sur la broche 62 en même temps que l'organe positionneur 60.Le conduit d'air 40a comporte une embouchure d'entrée d'air amovible 40b dans laquelle est fixé, par l'intermédiaire de goussets 66 ou d'aubes prédirectrices, le capot 64 balayé par l'air aspiré. La fig.6 montre schématiquement une pale de rotor 70 d'une soufflante axiale dont les pales peuvent pivoter de plus de 1800 afin de permettre d'inverser le sens d'écoulement de l'air transporté. Le câble servant à positionner une pale porte le repère 71, la poulie associée au tourillon de la pale le repère 72 > une partie de l'organe positionneur pouvant coulisser dans le sens axial le repère 73. Quatre positions différentes sont représentées ; elles sont désignées par Aos Ax, Bo et Bx Le sens de rotation correspondant aux positions Ao et Ax est indiqué par la flèche A, celui pour les positions Bo et Bx par la flèche B.A partir de la position A (rotor fermé, o débit nul), on peut faire pivoter la pale 70 d'environ 45 pour lui faire occuper la position Ax (rotor grand ouvert, débit maximum). La course de l'organe positionneur 73 nécessaire pour que ce pivotement ait lieu est désignée par 'latl. Si l'on continue de faire nivoter la pale de 1350 environ (course "b"), elle atteint la position Bo pour l'autre sens de rotation B (rotor fermé, débit nul). Le sens de rotation de la soufflante doit alors etre inversé. A partir de cette position on peut à nouveau faire pivoter la pale d'un angle d'environ 450 (course c") pour qu'elle atteigne la position Bx (rotor grand ouvert, débit maximum dans la direction inverse). Selon l'invention l'inversion du sens de déplacement de l'air peut être effectuée sans qu'il soit nécessaire de modifier le système positionneur. I1 suffit de veiller à ce que l'angle d'enroulement maximal du câble 71 sur la poulie 72 soit au moins de 2700 environ, et a ce que l'organe positionneur 73 pouvant coulisser dans le sens axial puisse décrire une course totale H = a+b+c. REVENDICATIONS 1. Soufflante axiale à pales dont l'orientation est réglable sans discontinuité et qui sont montées par leur pivot dans un moyeu du rotor de cette soufflante munie par ailleurs d'un organe positionneur des pales coaxial au rotor, tournant avec celui-ci, pouvant coulisser dans le sens axial et relié aux pivots des pales de la roue, cette soufflante étant remarquable en ce qutà l'organe de positionnement (19) sont reliés des éléments (câbles 22, chaînes) qui assurent la transmission unidirectionnelle d'une force et dont chacun est relié à un pivot de pale (5) et entoure ce pivot de façon que tout coulissement de l'organe de positionnement (19) a pour conséquence de faire pivoter les pales (2). 2. Soufflante axiale selon la revendication 1, dans laquelle chaque pale est montée dans un palier radialement intérieur et dans un palier radialement extérieur, remarquable en ce que le point d'attaque des éléments (22) assurant la transmission unidirectionnelle d'une force est disposé entre le palier radialement extérieur (7) et la pale proprement dite (2a). 3. Soufflante axiale selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce qu'un ressort de tension (27) attaque organe positionneur (19) de manière telle que ce ressort maintient les pales (2) du rotor dans leur position d'ouverture maximale lorsque le rotor est arrêté. 4. Soufflante axiale selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce qu'un ressort de torsion (30) coaxial au pivot (5') de la pale (2) attaque celui-ci et place la pale sous l'angle d'incidence le plus petit, donc en position fermée. 5. Soufflante axiale selon i'une quelconque des revendications 1 à 4, remarquable en ce que l'amplitude (H) de la course de l'organe positionneur (73) et l'angle d'enrou liement du câble (71) ou de la chaîne autour du pivot de pale sont suffisamment grands pour que les pales (70) puissent pivoter de plus de 1800 afin d'inverser la direction du courant de fluide véhiculé par la soufflante. 6. Soufflante axiale selon l'une quelconque des revendications 1 à 5s munie d'un-cylindre positionneur hydraulique ou pneumatique, remarquable en ce que sur le piston (19) du cylindre positionneur est fixée une bride (couronne de réglage 20) à laquele sont fixés les éléments assurant la transmission unidirectionnelle de la force. 7. Soufflante axiale selon la revendication 6, remarquable en ce que la couronne(20) et le piston (19) constituent une partie du carter du moyeu.