Brevet FR2389017A1 — publié le 19781124

La présente invention se rapporte à un dispositif de refroidissement notamment pour les ventilateurs radiaux dans lesquels un arbre d'entratnement s1 étend dans la zone d'entrée d'un carter de ventilateur pour porter par l'in- termédiaire d'un moyeu une roue de ventilateur. Les dispositifs de refroidissement de ce type peuvent être appliqués à différents domaines aussi bien pour assurer un refroidissement continu qu'un refroidissement occasionnel, par exemple en cas d'incendie ou draugmentation brutale de la température nécessitant un tel refroidissement. Très fréquemment, on impose certaines exigences aux ventilateurs d'évacuation d'air dans les installations de ventilation étant donné que ces ventilateurs fonctionnent à titre de ventilateurs d'évacuation des gaz de combustion et qu1ils doivent être efficaces pendant un certain temps apres que l'incendie se soit déclaré. Ainsi, ces ventilateurs doivent pouvoir transporter notamment du gaz à haute température (300 à 5000C) pendant quelques heures. Pour cela, on a jusqu'a présent été obligé d'utiliser pour les processus industriels, des ventilateurs haute température spécialement mis au point avec des dispositifs de refroidissement compliqués, encombrants et comateux. Un problème qui se pose lorsqu'un gaz brillant s'écoule au travers d'un ventilateur radial, réside dans le fait que la zou du ventilateur et le moyeu aBxignent rapidement une température élevée. La chaleur se propage alors par l'arbre du ventilateur vers les paliers de ce dernier et en premier lieu vers le palier disposé à proximité immédiate de ladite roue de ventilateur. Si le palier est chauffé par l'axe, le jeu prévu dans le palier diminue si bien que le palier à tendance, quelque soit sa nature, à se gripper et à empocher la rotation. Si l'on choisit un jeu beaucoup trop important pour empocher tout grippage, il en résulte une destruction du lubrifiant avec les conséquences qui en résultent normalement pour le palier. D'autre part, mEme si un palier pouvait tourner pendant un certain temps sans lubrifiant, sa capacité portante seretrspidement diminuée par la température si bien que ce paMArs3zzi rapidement hors d'usage. Il est donc nécessaire d'empocher que les températures trop élevées atteignent le ou les paliers. Par les publications de demandes de brevet allemand avant examen N0 1 503 533 et N 2 340 641 ainsi que par les brevets U.S. NO 618 590 et N 2 755 989, on connait certaines propositions pour s'opposer aux inconvénients précités. Ces dispositifs de refroidissement déjà connus ne sont pas en mesure de garantir une certaine durée de fonctionnement à un ventilateur en dépit des hautes températures. Ainsi, dans le dispositif proposé par le brevet américain N 616 590, seul 1 'arbre est entouré d'un courant d'air qui est aspiré par un manchon placé autour de l'arbre.On ne peut donc pas éviter que l'arbre subisse une surchauffe au niveau d'une de ses extrémités et que cette surchauffe se répercute aux paliers dans lesquels le lubrifiant est cokéfié, si bien que lesdits paliers ont rapidement tendance à se gripper. Une solution comparable au brevet américain précité est décrite dans le brevet américain N 2 755 989 suivant lequel on permet à la chaleur autre transmise sans obstacle de la roue de ventilateur à son arbre, par l'intermédiaire du moyeu. Par la publication de demande de brevet allemand avant examen n0 2 540 641, l'arbre est refroidi de 1'intérieur tandis que le moyeu massif transmet la chaleur non abaissée à l'arbre. Indépendamment du fait que l'arbre soit creux ou massif, il se produit en très peu de temps une surchauffe des paliers de leur intérieur, par l'intermédiaire de l'arbre, si bien que ces derniers sont rapidement grippés. Enfin, par la publication de la demande de brevet allemand avant examen N 1 503 533, on connait un mode de réalisation dans lequel on a prévu des cavités dans le moyeu et/ou dans l'arbre qui diminuent le transfert de chaleur à l'aine précité mais ne sont pas toutefois pas en mesure dlemp8cher que l'arbre soit rapidement porté à température élevée étant donné qu'il n'y a en réalité aucun refroidissement.D'autre part, à proximité de son palier, l'axe est librement exposé vis-à-vis de l'intérieur du carter du ventilateur si bien qu'il peut se produire sur cette portion, un transfert de chaleur direct. Il faut également dire que les modes de réalisation déjà connus, pour présenter une efficacité minimale, exigent une longueur très importante pour le manchon et donc ppur l'arbre si bien que-la course de transfert vers les--paliers-est très longue, ce qui cons titué~un inconvénient important au point de vue--économie de matériau et qui entraient une construction encombrante d'autre part, une longueur relativement importante du manchon d'enveloppe présente également l'inconvénient que l'air aspiré est fortement réchauffé jusqu-'à ce qu'il atteigne ltextrémité interne ouverte dudit manchon. La présente invention a donc pour but de créer un dispositif de refroidissement simple, bon marché mais offrant une grande sécurité de fonctionnement, qui peut titre utilisé dans les installations déjà existantes telles qu'un ventilateur radial comprenant un dispositif d'entralnément;-le montage du dispositif conforme b l'invention ne nécessitant que l'intervention la plus réduite dans les équipements déjà existants. Un autre but de la présente invention est d'améliorer et de développer l'état de la technique dans ce domaine. Conformément à l'invention, ces buts sont obtenus par un dispositif de refroidissement qui se caractérise en ce que le moyeu entourant l'arbre est muni de canaux faisant communiquer l'atmosphère1 à l'extérieur du carter du ventilateur, avec l'intérieur de ce dernier dans certaines conditions de fonctionnement, ces canaux s'étendant axialement au travers dudit moyeu en étant régulièrement répartis sur la périphérie de ce dernier, et par le fait que le moyeu protège totalement l'arbre de-l'3ntérieur du carter du ventilateur et s'détend à l'extérieur de ce dernier. Avec un tel dispositif, on peut donner à un ventilateur d'évacuation d'air conventionnel pour les installations de conditionnement ou de ventilation, en modifiant légèrement le moyeu de la raue de ventilateur, un effet de refroidissement suffisant pour assurer un fonctionnement efficace en cas dlincendie. Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que contrairement à la plupart des dispositifs de refroidissement déjà connus, la construction de l'arbre du ventilateur nwest pas modifiée. La présente invention peut donc avantageusement être appliquée à des cas dans lesquels la roue de ventilateur doit être montée sur l'arbre d'un moteur standard. Grâce à la solution proposée par la présente invention, les gaz très chauds ne peuvent absolument pas venir au contact de l'arbre et la chaleur se formant autour de ce dernier est évacuée avant même qu'elle ne puisse atteindre ledit arbre. Par ailleurs, la solution proposée par la présente invention garantit que la roue de ventilateur en dépit du degré de température extrêmement élevé peut fonctionner dans le carter du ventilateur0 L'invention permet d'autre part une construction compacte en amenant ainsi une économie de matériel, cette construction pouvant également être appliquée aux ventilateurs qui ne font circuler des gaz bitiants que dans certaines conditions de fonctionnement. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant différents modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une représentation partielle schématique d'un ventilateur radial qui est équipé d'un dispositif de refroidissement suivant un premier mode de réalisation de l'invention, cette vue étant une coupe longitudinale diamétrale partielle - la figure 2 montre une partie de la figure 1 à échelle agrandie ;; - la figure 5 est une représentation analogue à la figure 2 d'un mode de réalisation légèrement modifié de la partie représentée à la figure 2 ; - la figure 4 Illustre en coupe une variante de réalisation de l'invention ; et - la figure 5 est une coupe suivant la ligne I -IX de la figure 4. L'invention repose sur le phénomène selon lequel dans les ventilateurs d'évacuation d'air il règne toujours une dépression dans la zone centrale de larooe de ventilateur, comparativement à lapression atmosphérique de 11 environnement. A l'aide de cette différence de pression, on peut facilement créer un écoulement d'air environnant relativement froid en direction de la partie centrale de la roue de ventilateur. Ce courant d'air est guidé de telle manière qu'il refroidisse le moyeu l'arbre et les palirsO Sur les dessins, les mêmes pièces ou des pièces analogues sont désignées par les mêmes chiffres de référence. Ainsi, la figure 1 montre un carter de ventilateur 1 avec une entrée 2 et une roue radiale 3.- Cette dernière est supportée et entrainée par un arbre de ventilateur 4 logé avantageusement dans deux paliers d'appui 5 et 6 qui peuvent être tous les deux disposés à llextérieur du carter du ventilateur comme le montre la figure 1, où de façon que le premier palier 5 soit disposé dans ltentrée du ventilateur ou en dtautres emplacements appropriés.D'une manière connue, l'arbre peut être entraîné en rotation à l'aide d'une source d'énergie non représentée, par exemple d'un moteur électrique. L'arbre 4 peut être massif, c'est-à-dire ne pas présenter de réduction de section et être plein (figures 1 à 3) ou bien il peut encore s'agir d'un arbre creux, auquel cas un canal axial stétend au travers de arbre et relie directement ou indirectement 11 entrée du ventilateur avec l'atmosphère à l'extérieur du carter de ce dernier. Indépendamment de la configuration de l'arbre, ce dernier s'étend avantageusement au travers d'un moyeu 8 muni d'une pluralité de canaux de moyeu 9 orientés longitudinalement qui, en cas de nécessité, sont en mesure de relier ltatmosphère à l'extérieur du carter du ventilateur, avec l'entrée de ce dernier0 Dans un mode de réalisation-pratique, le moyeu peut présenter une forme sensiblement cylindrique et les canaux peuvent s1 étendre axialement au travers dudit moyeu, avantageusement en étant répartis régulièrement sur la périphérie de ce dernier Pour cela, on se reportera aux figures 4 et 5. L'arbre et le moyeu sont, d'une manière connue, solidaires en rotation, ce qui peut par exemple être obtenu par un ressort d'ajustage 10 pour le raccordement à une partie d'accouplement d'un moteur notamment ou par un autre dispositif d'entratnement, comme ceci est schématisé sur la partie droite de la figure I A la figure i, la référence Il désigne une butée stationnaire fixe pour les paliers d'appui 5 et 6 qui peut également être portée par le carter du ventilateur 1. Selon une variante, la référence Il peut désigner~une partie du moteur portant les paliers 5 et 6, ce qui signifie que les paliers et l'arbre peuvent faire partie d1un moteur ou d'une autre source d'entraenement sans appartenir directement au ventilateur. Aux figures 2 et 3 on a représenté des exemples de réalisation à échelle agrandie des extrémités de l'arbre et du moyeu débouchant dans l'entrée 2 du ventilateur. Dans les deux cas, le moyeu 8 peut être assuré sur 1 11arbre 4 par une vis 12 qui vient s'appliquer, après interposition d'une rondelle 13, contre l'extrémité interne dudit moyeu et, par sa périphérie contre la partie interne de ladite rondelle, tandis que la partie filetée de la vis 12 est introduite dans l'arbre 4. Comme le montre la figure 2, la rondelle ne s'applique pas sur toute l'extrémité du moyeu mais laisse au contraire libres les canaux débouchant librement dans cette partie. Sil1oeisouhaite obtenir un refroidissement continu ou une ventilation continue par le moyeu, les canaux 9 sont laissés totalement libres.Toutefois, une telle ventilation n'est souhaitable que dans des cas particuliers, par exemple en cas d'incendie ou en cas d'augmentation brutale et importante de température. On pourra donc rendre étanche les extrémités internes des canaux 9 à l'aide de bouchons 14 qui sont de préférence formés d'un matériau fondant à la chaleur tel qu'un métal fusible ou une matière organique ou que certaines matières synthétiques. On obtient donc que toute zone d'écoulement auxiliaire est évitée et que d'une manière avantageuse, les canaux 9 soient dégagés en cas draccroisse- ment important de température si bien que le ventilateur peut encore fonctionner pendant un certain temps gracie à l'air s'écoulant ai travers des canaux de moyeu 9, qui assurent ainsi le refroidissement du moyeu et de l'arbre entouré par ce dernier. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation selon lequel une rondelle 15 vient s'appliquer de manière analogue à la figure 13, sur l'extrémité du moyeu et s'étend toutefois par une partie formant bride externe 16 légèrement dans la zone prévue en aval du débouché des canaux précités à un certain écartement de ces derniers pour entourer une bague rotative 17 qui est formée avantageusement de la mme matière que les bouchons 14. On peut également réaliser la bague 17 sous forme dlun bilame si ltouverture et la fermeture des canaux 9 s'effectue avec une certaine fréquence. Enfin, comme le montrent les figures 4 et 5, on peut réaliser un moyeu de telle manière queles effets négatifs n'apparaissent pas ou sont considérablement réduits de par le courant pénètrant par 11 entrée du ventilateur et par l'augmentation de pression qui en résulte. Ainsi, l'extrémité interne du moyeu est munie d'une bride radiale 22 qui, pour le reste de son extension, se maintient à llintérieur du contour du moyeu et se raccorde en direction axiale audit moyeu par l'intermédiaire d'une découpe 23 périphérique. Cette découpe est avantageusement orientée-radialement sur le cOté de la bride en étant inclinée vers l'extérieur et vers l'arrière, la ou le moyeu présente à nouveau son diamètre normal. Les canaux de moyeu 9 débouchent dans la partie de cette découpe 23 et sont masqués de cette façon par la bride 22 en étant protégés en direction axiale par rapport au courant d'air pénétrant par l'entrée du ventilateur0 De cette façon on facilite l t évacuation extrêmement rapide de l'air aspiré par les canaux 9 si bien que lton dispose d'une ventilation plus importante. Aux figures 4 et 5 on a également montré un trou orienté radialement~24 qui peut être un alésage fileté pour recevoir une vis d'arrêt stappliquant sur l'arbre qui traverse ledit moyeu.Dans cette zone, le canal 9 adjacent peut être un canal borgne à un certain écartement du trou radial 24. La découpe 23 est également très avantageuse pour l'introduction de moyens servant à masquer ou fermer les canaux 9 en fonction delta température rencontrée0 Comme le montrent les exemples de réalisation décrits et représentés, l'invention peut s'appliquer facilement à des constructions neuves ou-également à des installations déjà existantes dans lesquelles on n'est pas obligé de remplacer l'arbre du ventElateur puisqu'il suffit de passer autour desdits arbres un moyeu tel que celui qui est montré aux figures I à 3 ou 4 et 5. Il est enfin possible d'obturer l'extrémité interne du moyeu de manière complémentaire par une plaquette et d'obtenir de cette façon un certain effet de protection permettant de diminuer la température. Bien entendu, l'invention ncest nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans 1 cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 Dispositif de refroidissement notamment pour les ventilateurs à roue disposés radialement, dans lesquels un arbre d'entraînement s'détend dans la zone d'entrée du carter du ventilateur pour porter à l'intérieur de ce dernier par l'intermédiaire dtun moyeu une roue de ventilateur, caractérisé en ce que le moyeu entourant l'arbre est muni de canaux faisant communiquer au moins dans certaines conditions de fonctionnement l'atmosphère à l'extérieur du carter avec 11 intérieur de ce dernier, qui s'étendent axialement au travers dudit moyeu en étant régulièrement répartis sur la périphérie de ce dernier, et en ce que ledit moyeu masque totalement l'arbre vis-à-vis de l'intérieur du carter du ventilateur et stétend à l'extérieur de ce dernier. 2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, -caractérisé en ce que les extrémités de canaux débouchant dans l'intérieur du carter sont obturées à l'aide d'une matière fondant sous l'action de la chaleur tulle qu'un métal fusible ou une matière organe et notamment certaines matières synthétiques. 3. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans les extrémités desdits canaux on a prévu des bouchons formés de la matière précitée. 4. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémité-des canaux sont obturées par une bague formée de ladite matière ou d'un bilame qui vient stappliquer bord à bord contre l'extrémité interne du moyeu et qui est avantageusement arrêteepar une arête interne à laide dtune rondelle ancrée dans l'arbre au moyen d'une vis, l'arbre étant avantageusement un arbre plein 5. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les canaux qui stétendent au travers du moyeu précité, se terminent à un certain écartement de l'extrémité de moyeu libre logée à ltintérieur du carter du ventilateur et débouchent dans une gorge ou découpe périphérique prévue au niveau de ladite extrémité, qui est ouverte en direction radiale. 6. Dispositif de refroidissement selon la revendication 5, caractérise en ce qu'au moins une paroi de ladite gorge est inclinée notamment en opposition à l'extrémité libre dudit moyeu. 7. Dispositif de refroidissement selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite gorge est remplie au moins partiellement d'une matière fondant à la chaleur.