Brevet FR2335983A1 — publié le 19770715

L'invention concerne un ventilateur enveloppant semi-arial destiné b la ventilation de la surface de machinesélectriques, constitué d'un moyen et d'une rous rotative à ailes fermées, ainsi que dcun carter. Pour le refroidissement des maohties 6leotriques, on utilise, suivant le but recherché, un ventilateur radial ou axial. On donne ici la préférence, en général, au ventilateur radial, en raison de la simplicité de sa construction, et de son indifférence au sens de la rotation. Toutefois, cette sis- plicité de construction entraine des pertes importantes par la fente, et par suite un mauvais rendement. Ces pertes sont particulière nient élevées quand le diamètre de la roue du ventilateur est petit par rapport au diamètre de la bague de ventilateur. On peut y parer dans une certaine mesure au moyen d'une bague de ventilateur qui soit spécialement adaptée à la roue.Des dispositions particulières de construction sont toutefois nécessaires à cet effet. On sait, d'autre part, que l'on peut améliorer le rendement d'un ventilateur au moyen drun appareil déflecteur fixe qui est relié avec le caisson du ventilateur. cet appareil déflecteur doit toutefois être adapté au ventilateur avec une grande précision, afin de maintenir la plus faible possible la dimension de la fente, qui se trouve entre cet appareil déflecteur et les ailes du ventilateur.Cela n'est possible qu'à grands frais et avec une très bonne technique de fabrication. Malgré tout, on ne peut diminuer les pertes par la fente que jusqu'à un degré détermi- né, oar, dans ces ventilateurs, la couronne est relativement courte, ce qui ne permet pas de disposer de l'important courant d'air secondaire pour le refroidissement du carter du moteur. L'importance des pertes par la fente sont aussi l'origine essentielle de l'émission de bruit par uhe machine, à quoi s'ajoutent encore les effets de la vitesse circonférentielle (vitesse de sortie de l'air), de la poei- tion, du carter et autres.Par suite, on ne peut pas se montrer très exigeant pour la stabilité de marche d'un ventilateur dont la roue peut fonctionner dans les deux sens aussi bien dans le type ouvert que dans le type fermé. Dans la plupart des cas, seul le remplace- ment du ventilateur radial par un ventilateur axial peut aider à diminuer le bruit. Par suite, on ne peut toutefois plus utiliser la machine que dans un seul sens de rotation. On ne peut rétablit l'in- dépendance de la machine vis-à-vis du sens de rotation qu'en entrainant séparément le ventilateur axial, ce qui, à son tour, ge une nouvelle dépense. Dans l'ensemble, le problème des pertes. par la fente dans un ventilateur de ce genre n'a pas encore trouvé une solution satisfaisante. Comme le progrès conduit à rechercher des machines de plus en plus silencieuses, il est indispensable de maintenir ces pertes par la fente aussi faibles que possible o L'invention se propose donc de réa- liser un ventilateur pour machines électriques du type décrit en commençant, avec pour objet d'améliorer le rendement en diminuant d'une façon simple les pertes par la fente et d'arriver ainsi b une diminution de l'émission de bruit, sans modifier la configura- tion connue du chapeau du ventilateur. L'invention concerne à cet effet un ventilateur du type ci-dessus caractérisé en ce que les ailes sont établies sous la forme d'aubes ayant en plan la forme d'un quadrilatbre irrégulier, dont le plus petit carré est fixé sur le moyeu, et dont le plus grand côté qui est è l'opposé du moyeu, est pourvu, sur toute sa longueur, d'un élément déflecteur de l'air, en forme d'enveloppe. Les avantages obtenus avec l'inven- tion résident dans la réalisation combinée des ailes et des élémenti déflecteurs, qui forment ensemble un corps unitaire, qui n'assure pas seulement un bon guidage de l'air pour le courant deair principal, tout en augmentant sensiblement la trainée du courant d'air secondaire au moyen des éléments déflecteure de l'air qui tournent avec la roue, ce qui améliore le rendement du ventilateur, mais qui présente aussi un prolongement de la couronne de ventila- teur.Ce prolongement permet de réduire la fente entre le ohapeau du ventilateur et l'élément déflecteur tournants et apporte ainsi une contribution essentielle à la diminution du bruit recherchée. On a constaté qu'il y avait avantage suivant une forme de réalisation de l'invention, à ce que l'arête de chaque aile jouxtant le moyeu s'étende à peu près perpendioulairement à l'axe du ventilateur, l'autre arête formant un angle aigu avec cet axe du ventilateur0 On obtient ainsi, d'une façon avantageuse, un rapport favorable entre la zone d'entrée dentrée de l'air et la zone de sortie de l'aix. On peut rendre ce rapport encore plus favorable, si, suivant un autre mode de réalisation de l'in- vention, l'arête qui porte l'élément déflecteur de l'air est roliée, d'une part, avec l'arête qui s'étend b angle aigu par rapport à l'axe du ventilateur, dans le voisinage immédist de la grille d'en trJe de l'air du carter qui entoure le ventilateur, et d'autre part, avec l'arête qui s'étend perpendiculairement à l'axe du ventilateur, à une très faible distanoe du carter, On peut faire ressortir Comme avantage que la fente qui sépare les éléments déflecteurs tournants et le carter du ventilateur peut outre maintenue partioulièrement pe- tite, et qu'en outre le long chemin qu'a à parcourir le courant d'air sooondaire passant dans cette fonte, jusqu'à ce qu'il rentre dans le ventilateur, diminue plus encore les pertes par la fente en raison de l'importance de la résistance, et apporte ainsi une contribution essentielle à la diminution du bruit causé par le ven tilateur. Suivant un mode de réalisation, l'invention est perfectionnée en ce que ltardte qui porte l'élément déflecteur est toujours disposée à moitié axialement entre 30 et 600 par rapport k l'axe du ventilateur, qu'elle soit rectiligne ou courbe. On obtient ainei pour des machines exéoutées avec un blindage total, des rapporte favorables au point de vue de la technique de l'écoulement pour les éléments déflecteurs tournants, tout en maintenant la fente la plus petite possible entre ces éléments déflecteurs tournants et le carter du ventilateur, On dimie encore ainsi les pertes par la fente, et le diamètre exté- rieur de la roue à ailes peut maintenant être choisi plus petit qu'auparavant, ce qui antraîne une nouvelle diminution du bruit produit.Il est particulièrement avantageux que, suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le moyeu les agies et les éléments déflecteurs soient faits d'une seule pièce par exemple Entre une pièce moulée fondue. 11 s'en suit un type a. fabrication dont la technique est simple. L'invention sera nieux comprise en regard de la description oi-après et des dessins annexés, représen- tant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquel a - la figure 1 représente en coupe un ventilateur semi-axial k ailes fermées et éléments déflecteurs tournants. - la figure 2. représente un ventilateur semi-arial à ailes fermées et appareil déflecteru fixe, en coupe. - la figure 3 représente un ventila- teur radial à ailes ouvertes, on coupe. Comme le montre la figure 1, le ven- tilateur est constitué dtun moyeu 3, sur lequel sont fixées des ailes 1 qui, en plan, sont en forme de quadrilatère irrégulier. Ces ailes 1 sont toutes rattachées au moyeu 3 par leur côté 2. Un bord 6 butant sur le moyeu est disposé k peu près perpendiculaire. ment k l'axe du ventilateur 8, pendant que l'autre bord 7, se rattachent au moyeu 3, s'étend k angle aigu par rapport à axe du ventilateur. Les bords 6 et 7 butent sur le bord 4, qui forme le bord le plus long et qui est pourvu, sur toute sa longueur, d'un élément déflecteur 5. Le ventilateur 8 est monté en avant dune machine 11, sur le mFme arbre, et est recouvert vers l'extérieur d'un chapeau 10, qui est pourvu sur sa face avant d'une grille 9 d'entrée d'air. Grâce à la configuration des ailes 1 portant les éléments déflecteurs 5, il se forme dcune part un courant principal HS d'air, qui est guidé semi-axialement, et d'autre part un courant secondaire NS d'air dont le chemin est tracé par la longueur des éléments déflecteurs 5, Grâce à la présenoe de l'angle aigu que forment les bords 4 et 6, on obtient que la fente 8 soit petite. Le diamètre de la couronne du ventilateur est, dans le cas présent, égal au diamètre DR de la roue tournante. On a désigné par Da le diamètre extérieur de la roue b ailes, et par Di le diamètre intérieur de cette roue; L'illustration de la figure 2 sert simplement k la comparaison avec un type d'exécution connu jusqu' ici d'un ventilateur semi-axial. L'aile la présente un plan quadran- gulaire sensiblement régulier, déterminé par la hauteur h et la largeur b. Un appareil déflecteur 5a est relié rigidement avec le carter 10a qui possède sur sa face avant une grille 9a d'entrée de l'air. Par 3a, on désigne un moyeu dont la longueur correspond à peu près k la hauteur h de l'air la. Les pertes par la fente sont déterminées par la distance s qui sépare l'appareil déflecteur 5a du bord le plus éloigné du moyeu 3a.La configuration de l'aile 1a permst un guidage semi-axial, du courant principal ES, pendant que le courant d'air secondaire NS est déterminé par la longueur du bord éloigné du moyeu 3a et par l'appareil déflecteur 5a. Dens le cas présent, le diamètre extérieur Da de la roue à ailes est égal au diamètre de la roue tournante. Le rapport entre le diamètre Di intérieur de la roue à ailes, et le diamètre extérieur Dx de cette roue est déterminé par la hauteur h de l'aile la. La figure 3 aussi est destinée à faire une comparaison aveo un ventilateur radial connu. Les ailes 1b sont ici ouvertes et fixées par un bord sur le moyeu 3b. des conditions créées par la configuration du moyeu 3b, on arrive k un guidage radial de l'air du courant principal SE pendant que le courant d'air secondaire Ns se dirige essentiellement d'après la forme as bord extérieur de l'aile 1b et la forme du chapeau du ventilateur lob correspondant b cette zone. Ia grille d'entrée dair 9b se trouve sur la face avant du carter 10b. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée k l'exemple de réalisation ci-dessus déerit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Ventilateur enveloppant semiaxial pour machines électriques dont la surface est refroidie t l'air, constitué d'un moyen et d'une roue tournante à ailes fermées ainsi que d'un carter, caractérisé en oe que les ailes sont établies sous la forme d'aubes (1) ayant en plan la forme d'un quadri- latère irrégulier, dont le plus petit côté (2) est fixé sur le moyeu (3), et dont le plus grand côté (4) qui est à l'opposé du moyeu, est pourvu, sur toute sa longueur, d d'un élément déflecteur de l'air (5), en forme d'enveloppe. 20) Ventilateur suivant la revendi- cation i, caractérisé en ce que le bord (6) de chaque aile (1) adjacant au moyeu (3) s'étend toujours k peu près perpendioulairement k l'axe (8) du ventilateur, et que ltautre bord (7) est disposé de façon k former un angle aigu par rapport k l'axe du ventilateur (8), 3 ) Ventilateur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bord (4) est relié avec l'élément déflecteru (5), d'un côté au moyen du bord (7) qui s'étend à angle aigu par rapport à l'axe (8) du ventilateur, dans le voisinage immédiat de la grille d'entrée (9) d'air du carter (10) qui enferme le ventilateur, et d'autre part, k une très faible distance du carter (10), au moyen du bord (6) qui s'étend perpendiculairement à l'axe (8) du ventilateur. 40) Ventilateur suivant l'une quelconque des revendications 1 k 3, caractérisé en ce que le bord (4), portant l'élément déflecteur (5), est toujours disposé, semi-axiale- ment, dans un champ angulaire se situant entre 30 et 600 par rapport k l'axe (8) du ventilateur, qu'il soit établi rectiligne ou courbe. 50) Ventilateur suivant l'une quelconque des revendications 1 k 4, caractérisé en oe que le moyeu (3), les. ailes (1) et les éléments déflecteurs (5) de l'air, ont faits d'une seule pièce, par exemple d'une pièce coulée.