Brevet FR2386706A1 — publié le 19781103

Les roues hélicoïdes confèrent à l'air qui les traverse une différence de vitesse de giration (Vul - Vu2 ) entre l'amont et l'aval : cette différence de giration est particulièrement élevée quand on veut que la roue crée une différence de pression importante pour des vitesses circonférentielles U2 et U1 faibles, la pression d'Euler répondant à l'expression bien connue PE -T(U2 Vu2 - U1 VU1) où PE est en pascals g en kg/m3 et les vitesses en m/s. On sait que l'on peut établir des ventilateurs hélicoïdes de rendement élevé où la pression de giration est transformée en pression statique soit en disposant un inclineur de prérotation à L'amont de la roue, soit en utilisant un doublet d'hélices contra-rotatives, soit en montant un redresseur à l'aval de la roue, constitué par des aubes fixes ayant un tracé tel que ltentrée dans le redresseur se fasse dans de bonnes conditions d'angle d'attaque pour le régime d'utilisation normale de la turbo-machine, que le redressement des trajectoires avec ralentissement se fasse avec le minimum de pertes et qu'a la sortie du redresseur les vitesses soient très sensiblement parallèles à l'axe. Ces conditions conduisent à des aubes courbes d'un tracé complexe et d'une fabrication coûteuse si l'on veut récupérer la totalité de l'énergie de giration. Les simplifications de tracé ou la diminution du nombre de pales n'ont pas conduit jusqu'a présent à une diminution de coût intéressante eu égard à la baisse du rendement qui les accompagnait. Les dispositions prévues par la présente invention permettent de réduire considérablement le coût des redresseurs tout en ne sacrifiant le rendement que dans des limites raisonnables. Un ventilateur conforme à l'invention tel que représenté par la figure 1 qui est une coupe passant par l'axe et la figure 2 une coupe perpendiculaire à cet axe, comporte une roue hélicolde 1 constituée d'un moyeu 2 portant des pales 3 et tournant sur un arbre 4 porté par des paliers 5 et 6 pouvant être placés en amont ou en aval de la roue 1. Ce peuvent être en particulier les paliers d'un moteur électrique. La roue tourne dans une enveloppe 7 qui sur le mode de réalisation particulier montré par cette figure est cylindrique et dont l'axe est confondu avec celui de l'arbre 4. Une disposition essentielle de l'invention est que le moyeu 2 a dans son prolongement un carénage fixe 8 ayant très sensiblement le même diamètre et que ce carénage porte des aubes planes 9 dont le plan passe par l'axe de révolution de la machine et dont le bord d'attaque 10 est rectiligne ou légèrement incurve de telle manière que l'angle G de la droite joignant les points situés sur le carénage d'une part, sur l'enveloppe d'autre part, fasse un angle compris entre 65 degrés et 45 degrés avec l'axe de la machine. Le bord de fuite 11 de ces aubes 9 est rectiligne : il est perpendiculaire à l'axe de la machine ou incliné jusqu a être parallèle à la ligne du bord d'attaque comme représenté sur la figure 1. La longueur moyenne de ces aubes suivant l'axe est au moins égal à la moitié de la hauteur suivant un rayon. Leur nombre est d'au moins trois et dépend ainsi que leur longueur de l'intensité de la giration à récupérer et est choisi de manière à limiter les harmoniques des sons pouvant être produits par les sillages des pales de la roue. La machine peut être avantageusement équipée d'un carénage aval tel que 12, d'un pavillon tel que 13 et d'un carenage amont tel que 14. le matériau utilisé pour la fabrication des pales fixes peut être du métal ou du plastique armé ou non, mis en oeuvre à partir de produits laminés, extrudés, coulés ou injectés. Son épaisseur est choisie de manière à résister aux efforts aerodynamiques que les aubes doivent supporter, et suivant le poids de la roue, de l'arbre, des paliers, éventuellement du moteur si on se sert du carénage 8 pour porter les paliers et reporter les efforts sur l'enveloppe 7 par l'intermédiaire des aubes 9. L'invention prévoit que les aubes 9 peuvent être creuses, dans ce cas, elles sont constituées de deux parois symétriques par rapport à un plan passant par l'axe de la machine, I'ensemble des deux parois constituant un corps creux ayant un faible coefficient de traanée aérodynamique C et pouvant être utilisé pour x le passage de celles, de conduits de lubrification, l'envoi et le retour éventuels d'un fluide de refroidissement des paliers ou du moteur d'entraînement; la figure 3 qui est une vue de dessus montre à titre d'exemple une telle réalisation. Sur la figure 4 nous avons représenté en trait continu les cotes de la pression totale Pt et du rendement Q en fonction du débit q pour un ventilateur hélicoide à coefficient de pression élevé, équipé d'un redresseur parfait, en pointillé celles du meme ventilateur sans redresseur et en trait mixte celles d'un ventilateur équipé d'un redresseur conforme aux prescriptions de l'invention. On voit que malgré sa simplicité et son faible coût le dispositif préconise apporte des gains de pression et de rendement considérabl On peut constituer une turbomachine à plusieurs étages en mettant à la suite des uns des autres plusieurs ventilateurs conformes à l'invention. La figure 5 montre, à titre d'exemple, un autre tracé prévu par l'invention où l'enveloppe est un tronc de cône 15 formant divergent. Nous avons représenté une autre disposition prévue par l'invention sur la figure 6 où lten- veloppe 7 est cylindrique mais où le carénage aval 16 est tronconique. REVENDICATION Revendication unique Ventilateur hélicoïde à enveloppe caractérisée par l'utilisation d'une roue créant une pression de giration constituant une part appréciable de la pression totale, suivie d'un aubage fixe constitué par au moins trois pales planes reliant à ltenveloppe un carénage fixe prolongeant le moyeu et dont le bord d'attaque rectiligne ou courte est tracé de manière a ce que les points de contact avec le carénage et l'enveloppe soient sur une droite faisant un angle compris entre 65 degrés et 45 degrés avec l'axe de rotation de la machine, leur longueur moyenne suivant oet axe étant supérieure au tiers de leur hauteur suivant un rayon.