Brevet FR2404132A1 — publié le 19790420

La présente invention concerne des systèmes ventilateurs d'aération et elle est applicable principalement, bien que non exclusivement, aux systèmes de grandes dimensions utilisés pour l'aspiration de l'air à partir de tunnels souterrains pour chemins de fer ou similaires. Les grands ventilateurs d'aération du type à écoulement axial, comprenant un rotor monté sur un aie Nertical et muni de multiples ailettes radiales, sont largement utilisés dans la technique. I1 est nécessaire de prévoir, avec de tels ventilateurs, un système de diffusion afin d'obtenir le meilleur rendement possible de pompage. En général, ces ventilateurs sont exploités dans le mode d'aspiration de l'air et, en conséquence, le diffuseur qui leur est associé est placé au-dessus du ventilateur en direction verticale. tes systèmes antérieurs d'aération, utilisant des ventilateurs et des diffuseurs du genre défini ci-dessus, comportaient des diffuseurs de section rigoureusement -conique. Certes, de tels systèmes sont satisfaisants du point de vue du rendement de pompage, mais ils présentent un certain nombre de caractéristiques indésirables. Un inconvénient principal consiste en ce que cela se tra -duit par une construction de hauteur considérable et, étant donné qu'il est généralement nécessaire de prévoir un logement pour les équipements auxiliaires, les travaux de génie civil pour la construction d'un mur environnant et d'un toit de protection entrava nent des frais élevés. Un autre inconvénient tient à la nécessité de prévoir des ailettes de guidage réductrices de turbulence dans le diffuseur si l'on veut obtenir des performances aérodynamiques satis. faisantes,ce qui se traduit par un niveau élevé du bruit engendre. tes bâtiments élevés, situés à proximité d'un tel système, peuvent recevoir une proportion excessive du bruit engendré , car leurs étages supérieurs sont exposés directement aux émanations sonores du diffuseur conique qui se comporte à la manière d'un porte-voix. La présente invention a pour but de fournir, aux fins précitées, des systèmes de ventilateur d'aération qui éliminent pratiquement certains ou la totalité des inconvénients évoqués cidessus. L'invention se rapporte à un système de ventilateur d-'aération, destiné à être monté en surface au-dessus d'un passage souterrain à travers lequel on doit faire circuler l'air, ce système comprenant un ventilateur à écoulement axial et à ailettes radiales, monté sur un axe vertical et comportant un moyeu central, une première paroi fixe qui s'étend de bas en haut à partir du moyeu du ventilateur et a une dimension croissante de ses limites circulaires dans le sens dirigé.verticalement vers le haut, tout en étant symétrique autour de l'axe vertical du ventilateur, pour former la paroi interne d'une chambre de diffusion pour l'air qui est aspiré par le ventilateur, une seconde paroi fixe qui comprend une partie conique inférieure qui est située au-dessous du ventilateur et en position coaxiale avec celui-ci, d'où il résulte que l'air aspiré converge vers les ailettes du ventilateur, et une autre partie supérieure qui s'étend au-dessus du ventilateur et qui présente des dimensions croissantes de ses limites circulaires dans le sens dirigé verticalement vers le haut, la circonférence minimale de la paroi externe étant située au même niveau horizontal que le ventilateur et étant dimensionnée de façon à dégager les extrémités des ailettes radiales du ventilateur, la partie supérieure de la seconde paroi fixe constituant paroi externe de la chambre de diffusion, chambre qui a la forme annulaire d'un diffuseur de turbine hydraulique et, considérée en une vue en coupe verticale, est courbee vers l'extérieur par rapport à l'axe du ventilateur, le ventilateur et les moyens d'entrainement électrique qui lui sont associés étant logés dans une construction profilée dont l'enveloppe constitue la paroi interne de la chambre de diffusion et la structure de support pour le ventilateur et les moyens d'entraînement qui lui sont associés comprenant des organes de montage anti-vibratoires situés autour de la circonférence de base de.la seconde paroi fixe. L'invention consiste également en ce que, dans un système de ventilateur d'aération selon le paragraphe précédent, les moyens d'entraînement pour le ventilateur sont contenus.à l'intérieur de la première paroi fixe, l'équipement électrique auxiliaire pour ces moyens d'entraînement étant logé dans une enceinte à l'abri des intempéries, montée au-dessus de la première paroi fixe et contiguë à celle-ci. L'invention consiste également en ce que, dans un système de ventilateur d'aération-selon le paragraphe précéder.t, la structure de support pour le-ventilateur pour la première paroi fixe, pour les moyens d'entraînement, pour l'équipement électrique auxiliaire et pour l'enceinte comprend la seconde paroi fixe. L'invention consiste également en ce que:, dans un système de ventilateur d'aération selon le premier des deux paragraphes qui précèdent, la structure de support pour le ventilateur, pour la première.paroi fixe, pour les moyens d'entraînement, pour l'équipement électrique auxiliaireet pour l'enceinte comprend des éléments qui pénètrent dans la seconde paroi fixe. L'invention consiste également en ce que,-dans un système de ventilateur d'aération selon le premier des quatre paragraphes qui précèdent, les moyens d'entraînement pour le ventilateur sont situés au-dessous de celui-ci dans un carter contigu au moyeu du ventilateur. L'invention consiste égalemént en ce que, dans un système de ventilateur d-'aération selon le paragraphe qui précède, la structure de support pour le ventilateur et pour ses moyens d'entraînement comprend des éléments de support qui pénètrent dans la seconde paroi fixe. L'invention consiste également en ce que, dans un système de ventilateur d'aération selon l'un quelconque des paragraphes qui précèdent, il est prévu en combinaison une paroi environnante d'atténuation acoustique, située à distance du système de ventilateur d'aération, mais suffisamment près de celui-ci pour couper la projection de la tangente à la courbe formée par une coupe verticale de la paroi interne de la chambre de diffusion au niveau du diamètre supérieur de cette paroi. L'invention consiste également en ce que, dans une combinaison selon le paragraphe qui précède, l'équipement auxiliaire pour les moyens d'entraînement électrique est situé dans l'intervalle entre le système de ventilateur d'aération et la paroi environnante, cet interva I e étant fermé par un toit qui s'étend entre la paroi environnante et la périphérie supérieure de la seconde paroi fixe. L'invention concerne également des systèmes de ventilateur d'aération à écoulement axial correspondant dans l'essentiel à ce qui est décrit dans le présent mémoire en référence aux dessins ci-annexés. La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un système de ventilateur d'aération selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe du système représenté sur la figure 1. la figure 3 est une vue'en coupe verticale d'un système de ventilateur d'aération selon une variante de réalisation de l'invention par rapport au mode illustré par la figure 1. la figure 4 est une vue en coupe du système représenté sur la figure-3. Comme on peut le voir tout d'abord sur les figures 1 et 2, le système représenté comprend un ventilateur à écoulement axial 1 composé d'un moyeu2 et d'ailettes radiales 3 agencés de manière à tourner autour d.'un axe vertical X-X. Le ventilateur est disposé au-dessus d'un conduit vertical 4 qui s'étend au-dessous du niveau du sol vers un tunnel souterrain qui doit être aéré, faisant par exemple partie d'un réseau ferroviaire souterrain. Les ailettes du ventilateur sont normalement orientées de manière à aspirer l'air à partir du conduit 4, mais des dispositions sont prises pour que les ailettes puissent être facilement réglées pour agir dans un mode de pompage pour insuffler de l'air dans le conduit 4. Cette possibilité est offerte par levait qu'il n'est pas nécessaire d'avoir des ailettes de guidage fixes avec une chambre de diffusion en forme de diffuseur de turbine hydraulique. Un plancher d'acier ajouré 5 recouvre le haut du conduit 4, ce qui permet un écoulement libre d'air dans un sens comme dans l'autre. Une première paroi fixe 6, de forme courbe en coupe verticale, s'étend au-dessus du ventilateur et présente, dans le prolongement du moyeu 2 et d' un nez en cône 7, une surface profilée hydrodynamiquement à l'air qui est aspiré à partir du conduit 4. Une seconde paroi fixe 8 est située à distance de la paroi 6 et entoure les extrémités des ailettes 3 du ventilateur. La paroi 8 comprend une partie supérieure 8a et une partie inférieure 8b. Une porte d'accès 9 est pratiquée dans la partie inférieure 8b. ta partie supérieure Ba constitue, avec la première paroi fixe 6, un diffuseur 10 pour l'air aspiré par le ventilateur 1. Ce diffuseur a une forme annulaire semblable à celle des diffuseurs en des turbines hydrauliques utilisées dans les groupes électrogènes à énergie hydraulique. le ventilateur 1 est entraîné par un moteur électrique 11 au moyen d'une transmission à courroie 12, le moteur et la transmission étant logés l'un et l'autre à l'intérieur de la paroi fixe 6. Un carter de moteur 13 renferme un panneau 14 de commande du moteur et de distribution, ainsi qu'un palan 15 monté sur un porti que saillant 16 pour faciliter ltentretien du du ventilateur et le rem- placement du moteur. Une échelle d'accès 17'dont la partie supérieure 18 est articulée est également prévue. L'évacuation des eaux du toit du.carter de moteur 13 s'effectue par un tuyau de descente 19. Le support de la structure centrale constituée par le ventilateur 1, la paroi 6, le moteur 11, la transmission 12 et le carter de moteur 13, est assuré par des éléments tubulaires 20 qui s'étendent de bas en haut à partir de la paroi 8. L'un ou plusieurs de ces tubes 20 débouche de préférence dans le tuyau de descente 19. le bas de la paroi 8 est supporté par des fondations dans le sol, par l'intermédiaire de supports anti-vibratôîres 21. Les contraintes auxquelles est soumise la paroi 8 peuvent être diminuées par des variantes de réalisation consistant à prolonger les tubes 20 jusqu'au niveau du sol. Quel que soit le mode de réalisation, les parois 6 et 8 du diffuseur en forme de diffuseur de turbine hydraulique sont dessinées de façon à supprimer les efforts internes, ce qui permet d'envisager pour leur fabrication l'emploi de matériaux de remplacement, tels que le béton renforcé de fibres de verre, à la place d'acier pour ces structures. Le système ventilateur et diffuseur est entouré par une paroi 22 d'atténuation acoustique dans la forme de réalisation de l'invention qui est représentée. La direction de la sortie du diffu seur 8 est choisie de sorte que le son émanant du diffuseur soit dirigé vers la paroi 2s de telle manière que le bruit qui s'échappe vers le haut soit dtabord atténué par réflexion sur la paroi ou à l'intérieur du diffuseur. L'utilisation d'un diffuseur ayant la forme de celui d'une turbine hydraulique permet la récupération des composantes de vitesse axiale et de turbulence dans le courant d'air en aval du ventilateur en cas d'aspiration d'air et elle permet aussi d'égaliser le gradient de vitesse le long des parois interne et externe du diffuseur, ce qui favorise l'obtention d'une plus grande vitesse de diffusion sans séparation de l'écoulement. L'absence d'ailettes de guidage améliore le rendement du ventilateur lorsqu'il est utilisé dans le mode de pompage. Le prolongement du carénage interne du diffuseur ayant la forme de celui d'une turbine hydraulique pour former le carter du moteur et de l'équipement de commande dans le système représenté sur les figures 1 et 2 réduit considérablement les frais de génie civil en comparaison d'un système à diffuseur conique, car il n'y a pas besoin de toit entre la paroi d'atténuation acoustique environnante et le diffuseur.En outre, la paroi d'atténuation acoustique peut avoir une hauteur réduite dans une mesure appréciable; Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'ensemble en position centrale offre cet avantage supplémentaire qu'il peut être monté en usine à des fins d'essai, si bien que tous les éléments, à l'exception des branchements éleetriques sur le réseau, peuvent être installés et testés avant l'expédition, ce qui réduit considérablement le travail à effectuer sur place. Dans la variante de réalisation de l'invention représentée sur les figures 3 et 4, le système des parois des diffuseurs est semblable à celui des figures 1 et 2, mais le mécanisme d'entraînement à moteur 23 est raccordé directement au ventilateur 1, le moteur étant dans ce cas logé au-dessous du ventilateur. Le support pour le ventilateur et le moteur est assuré par des éléments structurels 24 qui pénètrent dans la jupe inférieure de la paroi 8 et reposent sur des supports anti-vibratoires 25. Les supports 25 sont situés autour du bord du conduit 4, de même que dans la forme de réalisation préférée. Dans ce système, afin de protéger l'équipe- ment 26 de commande du moteur, il est nécessaire de recouvrir d'un toit l'intervalle entre le diffuseur et la paroi 22. Un treillis métallique 28 est prévu dans l'une et l'autre des formes de réalisation représentées afin d'empêcher la pénétration de matières étrangères dans le diffuseur. - REVENDICATIONS 1. Système de ventilateur d'aération, destiné à être monté en surface au-dessus d'un passage souterrain à travers lequel on doit faire circuler l'air, caractérisé en ce qu'il comprend un ventilateur a écoulement axial et à ailettes radiales, monté sur un axe vertical et comportant un moyeu central, une première paroi fixe qui s'étend de bas en haut å partir du moyeu du ventilateur et a une dimension croissante.de ses limites circulaires dans le sens dirigé verticalement vers le haut, tout en étant symétrique autour de l'axe vertical du ventilateur, pour former la paroi interne d'une chambre de diffusion pour l'air qui est aspiré par le ventilateur, une seconde paroi fixe qui comprend une partie inférieure conique qui est située au-dessous du ventilateur et en position coaxiale avec celui-ci, d'out il résulte que l'air aspiré -converge vers les ailettes du ventilateur, et une autre partie supérieure quis'étend au-dessus du ventilateur etqui présente des dimensions croissantes de ses limites circulaires dans le sens dirigé verticalement vers le haut, la circonférence minimale de la paroi externe étant située au même niveau horizontal que le ventilateur et étant dimensionnée de façon à dégager les extrémités des ailettes radiales du ventilateur, la partie supérieure de la seconde paroi fixe constituant la paroi externe de la chambre de diffusion, chambre qui a la forme annulaire d'un diffuseur de turbine hydraulique et, considérée en vue en coupe verticale, est courbée vers l'extérieur par rapport à l'axe du ventilateur, le ventilateur et les moyens d'entraînement électrique qui lui sont associés étant logés dans une construction profilée aérodynamiquement dont l'enveloppe constitue la paroi interne de la chambre de diffusion et la structure de support pour le ventilateur et les moyens-d'entraînement qui lui sont associés comprenant des organes de montage anti-vibratoires situés autour de la circonférence de base de la seconde paroi fixe. 2. Système de ventilateur d'aération selon la revendication 1, caractérisé en.ce que les moyens d'entraînement pour le ventilateur sont contenus a l'intérieur de la première paroi fixe, l'équipement électrique auxiliaire pour ces moyens d'entraînement étant logé dans une enceinte à l'abri des intem péries, montée au-dessus de la première paroi fixe et contiguë a celle-ci. 3. Système de ventilateur d'aération selon la revendication 2, caractérisé en ce que la structure de support pour le ventilateur, pour la première paroi fixe, pour les moyens d'entraînement, et pour l'équipement électrique auxiliaire et l'enceinte comprend la seconde paroi fixe. 4. Système de ventilateur d'aération selon la revendication 2, caractérisé en ce que la structure de support pour le ventilateur, pour la première paroi fixe, pour les moyens d'entraînement, pour l'équipement électrique auxiliaire et pour l'enceinte comprend des éléments qui pénètrent dans la seconde paroi fixe. 5. Système de ventilateur d'aération selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entralnement pour le ventilateur sont situés au-dessous de celui-ci dans un carter contigu au moyen du ventilateur. 6. Système de ventilateur d'aération selon la revendication 5, caractérisé en ce que la structure de support pour le ventilateur et ses moyens d'entraînement comprend des élé- ments de support qui pénètrent dans la seconde paroi fixe. 7. Système de ventilateur d'aération selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, en combinaison avec lui, une paroi environnante d'atténua- tion acoustique, située à distance du système de ventilation d'aération, mais suffisamment près de celui-ci pour couper la projection de la tangente à la courbe formée par une coupe verticale de la paroi interne de la chambre de diffusion au niveau du diamètre supérieur de celle-ci. 8. Combinaison selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'équipement auxiliaire pour les moyens d'entraînement électrique est situé dans l'intervalle entre le système de ventilateur d'aération et la paroi environnante, cet espace étant fermé par un toit qui s'étend entre la paroi environnante et la périphérie supérieure de la seconde paroi fixe.