Brevet FR2468067A1 — publié le 19810430

"Elément structural pour des appareils ou des machines dans lesquels est mis en jeu l'écoulement d'un fluide." La présente invention concerne un élément structural pour des appareils ou des machines dans lesquels est mis en Jeu l'écoulement d'un fluide, cet élément ayant une forme ou un profil particulier du point de vue rhéologique. Un tel élé- ment structural peut 8tre, par exemple, l'ailette d'un venti- lateur. La présente invention trouve une utilisation, d'une façon générale, dans le domaine des appareils et des machines O10 dans lesquels a lieu l'écoulement d'un fluide, c'est-à-dire dans le domaine des pompes, des turbines, des ventilateurs, des divers dispositifs pour guider l'écoulement d'un fluide, de la construction aéronautique, etc. On sait que des éléments structuraux ayant un profil et une section droite déterminés, comme par exemple les diver- ses ailettes de ventilateurs ou les diverses aubes de turbines, sont difficiles à fabriquer dans de grandes dimensions. Si l'ailette d'un ventilateur utilisée dans une tour de refroidis- sement est prise comme exemple, il est évident que la fabrica- tion assurant à l'ailette la forme ou profil nécessaire du point de vue aérodynamique est extrêmement diffieile. Dans le cas de machines plus petites, de tels éléments structuraux sont usinés à partir d'une matière solide, c'est-à-dire que les ébauches sont réalisées par exemple par le moulage d'un métal. Dans le cas d'élément structural de grandes dimensions, on re- couvre un châssis avec un certain type de feuille de revêtement. Ce dernier procédé est utilisé particulièrement dans la fabrica- tion des ailes d'avion. Quel que soit le procédé de fabrication utilisé, on ne peut obtenir la forme correcte qu'avec des techniques compli- quées, une faible productivité, une main d'oeuvre nombreuse et, par conséquent, à un prix de revient élevé. La présente invention vise la simplification, la nor- malisation et l'application du principe d'assemblage modulaire, c'est-àdire d'assemblage de structures élémentaires ou modules, dans la production des éléments structuraux qui sont destinés à des appareils ou des machines mettant en Jeu l'écoulement d'un fluide et qui présentent une forme particulière du point de vue Théologique. On atteint l'objectif de la présente invention par le fait que l'élément structural lui-même est constitué de struc- tures élémentaires ou modules qui comportent des surfaces exté- rieures prédéterminées formant, globalement, la surface finale de l'élément structural. G1râce à l'application du principe approprié de l'assemblage modulaire, on peut assembler des éléments structuraux de diverses formes et dimensions à partir de nom- breuses structures élémentaires ou modules. On peut obtenir l'accouplement mutuel des structures élémentaires soit à l'aide d'éléments formant une jonction susceptible d'être séparée, soit à l'aide d'une jonction per- manente, non séparable. D'une façon générale, la jonction par collage ou soudage est préférable. On peut également envisager un rivetage ou une fixation par des moyens d'assemblage comme, par exemple, des rainures et des languettes complémentaires, des tenons et des mortaises, ou des tiges ou axes d'assemblage. La matière utilisée pour constituer les structures élémentaires est le métal; la matière synthétique; les semi- produits de métaux et de matière synthétique se présentant sous diverses formes de section droite; le bois; la matière synthétique expansée. Les structures élémentaires peuvent être des struc- tures simples à enveloppe tendue, ou des structures comportant un renforcement interne, et on peut aussi utiliser des struc- tures élémentaires remplies, par exemple, de matière synthéti- ques expansée. Les structures élémentaires peuvent être formées, par exemple par découpage, à partir de semi-produits extrudés, étirés, pressés. La caractéristique fondamentale de l'élément structu- ral selon la présenteInvention réside donc dans le fait que cet élément est formé de structures élémentaires accouplées les unes aux autres et comportant au moins une surface qui, du point de vue de l'écoulement des fluides est identique à une certaine partie de la surface finale de l'élément structural. La structure élémentaire selon la présente invention peut gtre considéréecomme uoe ?artie provenant du découpage ou démembrement de l'élément structural final. Par conséquent, dans la majorité des cas, les structures élémentaires dont il est question comportent deux surfaces qui font partie de la sur- face finale de l'élément structural final devant gtre assemblé. Naturellement la surface de la structure élémentaire préfabri- quée n'est pas dans tous les cas appropriée et l'élément structural futur et la surface finale doit être formée avec un certain type de recouvrement, de revêtement, de couche de laque, etc. Toutefois, du point de vue écoulement des fluides, au moins une surface de la structure élémentaire préfabriquée fait partie de la surface de l'élément structural final. On va décrire à titre d'exemple illustratif et non limitatif, l'élément structural selon la présente invention sous diverses formes de réalisation en se référant aux des- sins annexés, sur lesquels: la figure 1 montre le profil de l'ailette d'un ven- tilateur; la figure 2 montre l'ailette de ventilateur divisée en structures élémentaires; la figure 3 représente le mode de réalisation d'une structure élémentaire de l'élément structural représenté à titre d'exemple; la figure 4 est une coupe d'un autre mode de réalisa- tion de la structure élémentaire selon la figure 3; et la figure 5 est une coupe d'un autre mode de réali- sation de la structure élémentaire correspondant à la figure 3. L'ailette 1 de ventilateur est entourée d'une sur- face 3. La surface 3 détermine la surface essentielle du point de vue fluidique, c'est-à-dire du point de vue de l'écoulement des fluides. L'ailette 1 de ventilateur représentée sur la figure 2 est divisée en cinq structures élémentaires 2. Les structures élémentaires 2 peuvent être préfabriquées indivi- duellement et leur Jonction donne l'ailette de ventilateur représentée sur la figure 1. Au moins une surface 4 des structures élémentaires fait partie de la surface totale qui joue un r8le décisif dans l'écoulement du fluide et que com- porte l'ailette 1 de ventilateur sous la forme d'élément structural. Les structures élémentaires 2 peuvent être réalisées de manière à constituer une structure à enveloppe tendue, c'est-à-dire sous tension mécanique, comme représenté sur la figure 3. Pour associer les structures à enveloppe tendue, on utilise des rebords 5 le long desquels les structures élémen- taires adjacentes 2 peuvent être collées ou soudées l'une à l'autre ou éventuellement fixées l'une à l'autre par des rivets. Les surfaces 4 des structures élémentaires 2 déterminent en- semble la surface qui est essentielle pour l'écoulement du fluide et que comporte l'ailette 1 de ventilateur, bien que les surfaces 4, à la suite de l'association des structures élémentaires 2, soient recouvertes par un certain type de cou- che de revêtement. La figure 4 montre une structure élémentaire dans laquelle des éléments de renforcement 6 sont utilisés. Ces structures élémentaires 2 sont aussi assujetties les unes aux autres à l'aide des rebords 5 mentionnés précédemment et le long desquels la jonction des structures élémentaires est réalisée. La figure 5 montre une structure élémentaire 2 à titre d'exemple, l'intérieur de cette structure étant remplie d'une matière synthétique expansée 7. Ce mode de réalisation révèle un procédé de fixation des structures élémentaires, procédé selon lequel on forme une rainure ou mortaise 8 dans une des structures élémentaires tandis que l'on munit la structure élémentaire adjacente d'un élément complémentaire de la rainure 8. Ces élément peut consister en une ou plusieurs languettes ou tenons d'assemblage, ou en des tiges ou axes d'assemblage. La formation des structures élémentaires 2 selon le principe du procédé modulaire -est réalisable grâce à la présente invention dans le but de per- mettre l'assemblage d'éléments structuraux de dimensions et de formes différentes de celles des structures élémentaires 2. De cette façon, on peut fabriquer un grand nombre d'éléments structuraux qui diffèrent les uns des autres en ce qui concerne 2468067: leur profils et leurs dimensions. Grace à l'application appropriée dans le montage du principe d'assemblage modulaire mentionné on peut même fabriquer des modes de réalisation tordus le long de l'élément structural. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été données qu'à titre murement illustratif et non limita- tif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Elément structural destiné à des appareils ou des machines mettant en Jeu l'écoulement d'un fluide, cet élément structural ayant une forme ou un profil particulier du point de vue rhéologique et étant, par exemple, une ailette de ven- tilateur, caractérisé par le fait qu'il comporte des structures élémentaires mutuellement associées, dont au moins une surface est identique, du point de vue écoulement des fluides, à une certaine partie de la surface finale de l'élément struc- tural. 2. Elément structural suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque structure élémentaire est munie d'éléments de renforcement. 3. Elément structural suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est rempli intérieurement d'une matière de remplissage, par exemple une matière synthétique expansée. 4. Elément structural suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les struc- tures élémentaires sont fixées les unes aux autres par collage ou soudage. 5. Elément structural suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les struc- tures élémentaires sont pourvues de rainures ou mortaises et/ou de languettes ou tenons ou encore de tiges d'assemblage formant les éléments complémenrires des rainures ou mortaises.