Brevet FR2481378A1 — publié le 19811030

L'invention concerne un ventilateur à courant transversal, comportant un élément-guide entourant l'espace de pression et fixé à des parties d'enveloppe latérales, une cloison séparatrice entre l'espace d'aspiration et l'espace de pression et une turbine montée en rotation dans les parties d'enveloppe latérales et possédant des pales dont les arêtes sont sensiblement parallèles à son axe de rotation. On connaît un tel ventilateur à courant transversal (demande de brevet allemand DE-AS 25 45 036). Ce ventilateur connu a été conçu pour obtenir un appareil qui, en faisant passer le gain de pression au second plan, devait être plus silencieux que les ventilateurs connus d'un genre comparable. A cette fin, ce ventilateur à courant transversal connu possède une cloison séparatrice compliquée avec, en plus, des parois- guides et des parois poreuses. De telles dispositions accroissent sensi- blement le prix du produit et ne conviennent donc pas pour la fabri- cation en grande série. De plus, il n'est pas certain que ce ventilateur connu conserve ses propriétés de faible bruit en service de longue durée, car cet avantage peut être compromis par encrassement, et donc par obturation des pores, après un certain temps. On connait en outre des ventilateurs à courant transversal (brevet allemand DE-PS 14 28 071) ayant une marche stable et peu bruyante. Dans ces ventilateurs connus, on recourt à une forme en spirale de l'élémentguide et à un angle d'enveloppement relativement grand de celui-ci pour obtenir une caractéristique de débit d'air stable. De plus, ce ventilateur est relativement peu bruyant. Ce ventilateur connu, déjà fabriqué en grande série depuis une dizaine d'années, et d'ailleurs toujours fabriqué, a satisfait dans le passé à tous les impératifs concernant le débit d'air et le bruit. Dans le cadre des efforts d'amélioration de l'environnement et des contraintes visant à une plus grande économie, notamment pour ce qui est de la consommation d'énergie, l'industrie construisant de tels appareils recherche pour l'avenir des ventilateurs à courant transversal ayant non seulement une caractéristique de débit d'air améliorée (autorisant par conséquent une construction plus compacte) mais aussi un niveau de bruit extrêmement réduit. Actuellement, ces exigences, notamment celles concernant le faible bruit, ne sont satisfaites par aucun ventilateur à courant trans- versal connu. Le faible succès obtenu jusqu'à présent, pour ce qui est de la réduction du niveau de bruit d'un ventilateur à courant transversal, montre que cela ne pouvait être obtenu dans l'art antérieur qu'au prix d'une grande complication. Or, la fabrication en grande série exige qu'un tel ventilateur ait une structure simple. L'invention a pour objet de parvenir à un ventilateur à courant transversal dont les dimensions extérieures n'excèdent pas celles des ventilateurs à courant transversal connus construits en grande série et qui a un niveau de bruit très réduit, tout en offrant un débit d'air amélioré et en ayant une structure simple convenant à une fabrication en grande série. Bien entendu, ce ventilateur doit aussi avoir un comportement stable en fonctionnement. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que, partant de la ligne de plus grande proximité du pourtour de la turbine, l'élément-guide suit un contour qui s'écarte de ce pourtour en s'en éloignant de préférence de façon constante et qui, après un angle d'au moins quatre-vingt-dix degrés, se continue par une droite, par le fait que la cloison séparatrice est constituée de façon que son extrémité en regard de la turbine forme un arrondi et par le fait que son extré- mité non en regard du rotor forme, avec la partie sensiblement recti- ligne de l'élément-guide, un angle compris sensiblement entre vingt et quarante degrés, cette extrémité occupant une position telle que la section de sortie coté pression soit de l'ordre de cinquante-cinq à soixante-cinq pour cent de la section d'entrée côté aspiration. Grâce à ces dispositions, le nouveau ventilateur à courant transversal présente, par rapport à celui connu par le brevet allemand DE-PS 14 28 071, un niveau de bruit réduit et un débit d'air accru, cela pour une même vitesse du rotor. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints o: - la figure I montre le profil du nouveau ventilateur à courant trans- versal; - la figure 2 représente une vue en élévation d'une partie latérale de l'enveloppe; - la figure 3 représente la même partie latérale, vue en coupefaite selon la ligne AB de la figure 2; - la figure 4 représente une vue en coupe transversale du ventilateur; - la figure 5 représente une vue en élévation d'une face de la turbine; - la figure 6 est un diagramme montrant la caractéristique à vitesse de turbine constante du nouveau ventilateur et, à titre-de comparaison, du ventilateur connu; - la figure 7 est un diagramme montrant le niveau de tierce maximal pour divers points de fonctionnement du nouveau ventilateur et du ventilateur connu; et - la figure 8 est un diagramme de la pression acoustique relevée pour différents points de fonctionnement des ventilateurs précités. Sur la figure 1, est représenté le profil du ventilateur à courant transversal qui est constitué d'une turbine 1, d'un élément- guide d'air 2 et d'une cloison ou paroi 3 de séparation entre l'espace d'aspiration et l'espace de pression. L'élément-guide 2 possède, entre les points A (moindre distance entre l'élément-guide et le rotor) et B, sur un angle y plus grand ou égal à quatre-vingt-dix degrés, un profil en spirale qui se continue ensuite par une droite. Si, dans la partie en spirale, l'élément-guide 2 s'écartait légèrement d'une spirale exacte, cela n'aurait pas de répercussion notable sur les caractéristiques physiques du ventilateur. Il en est de même pour la partie rectiligne de l'élément-guide. La grandeur de la distance C entre la turbine I et l'élément-guids 2 est par contre très importante dans le cas du venti- lateur à courant transversal selon l'invention. Les distances de la périphérie de la turbine à l'arrondi 4 et à l'élément-guide 2 sont désignées respectivement par les références 22 et 23 Le diamètre de la turbine est désigné par DL' Selon l'invention, la distance C doit être de l'ordre de 0,2 à 0,4.fois le diamètre DL; la distance 22 est de l'ordre de 0,07 à 0,11 fois le diamètre DL; et la distance 23 est de l'ordre de 0,08 à 0,12 fois le diamètre DL. La cloison de séparation 3 est en forme de gradin et son extrémité la plus proche de la turbine est formée en arrondi 4. L'extré- mité inférieure de l'arrondi 4 possède la forme d'une droite 5 s'éloignant constamment de la partie rectiligne de l'élément-guide 2. A la suite de cette partie droite 5, la cloison séparatrice possède une portion rectiligne 6 qui est inclinée vers la partie rectiligne de l'élément-guide 2. La dernière portion 7 de la cloison 3 est également rectiligne et s'éloigne de nouveau constamment de la partie rectiligne de l'élément-guide 2 avec laquelle elle forme un angle a dont la valeur est de vingt à quarante degrés. Dans l'exemple représenté, la partie médiane, en forme de gradin, de la cloison séparatrice 3 possède une configuration telle que le changement de direction dans la 248 1378 région du gradin s'effectue de façon assez abrupte. Le changement de direction dans la région du gradin peut aussi se faire de manière sensi- blement plus progressive,-ette zone médiane possédant alors une forme plus proche de celle d'une ondulation. L'extrémité de l'élément-guide 2, côté pression, est munie d'un gradin 8 qui s'étend sur la plus grande partie de la longueur du ventilateur. Ce gradin 8 peut occuper par exemple les deux tiers de la longueur du ventilateur et ne pas exister dans la région des parties latérales. La figure 2 représente unepartielatérale 9de l'enveloppe. Dans la régionde cette partie latérale dans laquelle la turbine est montée à rotation, cette partie est élargie en poche 10 (figure 3). L'arête '14 à la transition entre la poche 10 et la partie latérale 9 est arrondie. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, la partie latérale 9 de l'enveloppe est munie, dans la région du palier de la turbine, d'une ouverture 11-dans laquelle le palier élastique de la turbine est inséré et retenu de façon connue en soi. Comme représenté sur la figure 2, la partie latérale 9 de l'enveloppe du ventilateur à courant transversalJ selon l'invention, est pourvue d'autres ouvertures 12 et 13 qui sont prévues aussi bien dans la région de la poche 10 qu'à l'extérieur de celle-ci. Sur la figure 2, les ouvertures à l'intérieur de la poche 10 sont repérées par la référence 12 et celles à l'extérieur par la référence 13. Afin de faire apparaître clairement la position des ouvertures 12 et 13, la poche 10 est, sur la figure 2, subdivisée en quadrants I à IV, et la ligne verticale de séparation de deux quadrants est choisie comme ligne d'origine. il apparaît donc sur la figure 2 que les ouvertures 12 s'étendent sur une plage de moins quatre-vingt-dix degrés à plus soixante-quinze degrés, c'est-à-dire sur environ cent soixante- cinq degrés. Par contre, les ouvertures 13 s'étendent de moins trente degrés à plus quarante-cinq degrés, c'est-à-dire sur environ soixantequinze degrés. De préférence, la section d'ouverture totale des ouvertures 12 est de l'ordre de quatre à cinq pour cent de la surface des faces de la turbine, et celle des ouvertures 13 est de l'ordre de trois pour cent de la-surface des faces de la turbine. La figure 4 illustre deux autres particularités du nouveau ventilateur à courant transversal. C'est en premier lieu la paroi latérale 15 qui appartient à la partie latérale 9 de l'enveloppe et se trouve au-dessus de la cloison séparatrice 3. La plus petite distance H, entre son arête oblique 16 et la turbine, est H = 0,2 x DL. Elle peut être pourvue d'ouvertures 20.Lorsque la turbine 1 est en place, il subsiste, entre son pourtour et la surface intérieure que la poche comporte parallèlement à l'axe, un interstice 21 qui doit être compris entre 0,015 x DL et 0,05 x DL. Si le diamètre DL de la turbine est égal à soixante-cinq millimètres, l'interstice 21 est d'environ 1 à 3,5 mm. La figure 5 montre l'agencement et la répartition des ouver- tures 17 dans les faces 18 de la turbine 1. Comme on peut le voir sur la figure 5, la plus grande partie de la section des ouvertures (environ soixante à soixante-dix pour cent) se trouve à l'intérieur du cercle 19 ayant un diamètre de l'ordre de 0,5 x DL. Les trente à quarante pour cent restants de la section des ouvertures se trouvent à l'extérieur du cercle 19, mais toutefois à l'intérieur d'un cercle ayant un diamètre de l'ordre de 0,75 x-DL. La section d'ouverture totale des ouver- tures 17 dans une face de la turbine est de l'ordre de 7,5 % de la surface de cette face. La figure 6 montre la caractéristique "pression-volume" du nouveau ventilateur (QLN) et, à titre de comparaison, la caractéristique correspondante (QLD) du ventilateur connu par le brevet allemand DE-PS 14 28 071, ces caractéristiques étant relevées à vitesse constante de la turbine. Il ressort nettement de la figure 6 que, pour une même vitesse de turbine, le nouveau ventilateur, ayant sensiblement la même pression maximale, fournit un débit d'air notablement plus important. Les figures 7.et 8 permettent de comparer le bruit du nouveau ventilateur et du ventilateur connu. Les caractéristiques montrent une réduction notable du bruit. Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ventilateur à courant transversal, comportant un élément- guide entourant l'espace de pression et fixé à des parties d'enveloppe latérales, une cloison séparatrice entre l'espace d'aspiration et l'espace de pression et une turbine montée en rotation dans les parties d'enveloppe latérales et possédant des pales dont les arêtes sont sensiblement parallèles à son axe de rotation, ce ventilateur étant caractérisé en ce que, partant de la ligne de plus grande proximité du pourtour de la turbine (1), l'élément-guide (2) suit un contour qui s'écarte de ce pourtour en s'en éloignant de préférence de façon constante et qui, après un angle d'au moins quatre-vingt-dix degrés, se continue par une droite, en ce que la cloison séparatrice (3) est constituée de façon que son extrémité en regard de la turbine forme un arrondi (4) et en ce que son extrémité non en regard du rotor forme, avec la partie sensiblement rectiligne de l'élément-guide, un angle (a) compris sensiblement entre vingt et quarante degrés, cette extrémité occupant une position telle que la section de sortie coté pression soit de l'ordre de cinquante-cinq à soixante-cinq pour cent de la section d'entrée côté aspiration. 2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison séparatrice (3) possède une configuration en gradin telle qu'elle présente au moins deux changements de direction. 3. Ventilateur selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé en ce que l'arête extérieureque l'élément-guide (2) possède côté pression est munie d'un gradin (8) qui s'étend sur presque toute la longueur du ventilateur. 4. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en ce que la distance (C), entre le pourtour de la turbine et le début de la partie rectiligne de l'élément-guide (2), est de l'ordre de 0,2 à 0,4 fois le diamètre de la turbine. 5. Ventilateur selon l'une quelconque des revendicationsl à 4, caractérisé en ce que les parties latérales (9) de l'enveloppe comportent des poches (10) pourvues d'ouvertures (12). 6. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications là 5, caractérisé en ce que les parties latérales (9) de l'enveloppe sont munies d'ouvertures (13) situées en dehors de la zone de la poche. 7. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites ouvertures (12) à l'intérieur de la 2481378' zone de la poche sont disposées dans une plage angulaire d'environ cent soixante-cinq degrés située dans les quadrants II et III des parties latérales (9), ces ouvertures présentant au total une section d'ouver- ture de l'ordre de quatre à cinq pour cent de la surface des faces de la turbine. 8. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les ouvertures (13) situées à l'extérieur de la zone de la poche sont aménagées dans une plage angulaire d'un seul tenant, occupant environ trente degrés du quadrant II et quarante- cinq degrés du quadrant III, et présentent ensemble une section d'ouverture.de l'ordre de trois pour cent dela surface des faces de la turbine. 9. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que les faces de la turbine sont munies d'ouvertures (17). 10. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la section d'ouverture des ouvertures (17) dans une face de la turbine est de l'ordre de 7,5 % de la surface de cette face, la plus grande partie et la plus petite partie de cette section d'ouverture se trouvant respectivement à l'intérieur et à l'extérieur d'un cercle (19) dont le diamètre est de l'ordre de 0,5 fois le diamètre de la turbine. 11. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au-dessus de la cloison séparatrice (3), les parties latérales (9) de l'enveloppe sont munies de parois-guides (15). 12. Ventilateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les parois-guides sont munies d'ouvertures (20). 13. Ventilateur selon l'une des revendications 11- ou 12, carac- térisé en ce que la plus petite distance (H), entre le pourtour de la turbine et l'arâte (16) des parois-guides (15) qui est la plus éloignée de ladite turbine,est sensiblement égale à 0,2 fois le diamètre de la turbine. 14. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la transition entre la poche (10) et la partie latérale (9) de l'enveloppe est arrondie. 15. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la distance (21),entre le pourtour de la turbine et la surface intérieure que la poche comporte parallèlement à l'axe,est de l'ordre de 0,015 à 0,05 fois le diamètre de la turbine. 2 48 137 3 16. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications I à 15, caractérisé en ce que la distance (22) entre le pourtour de la turbine et l'arrondi (4) de la cloison séparatrice (3) est de l'ordre de 0,07 à 0,11 fois le diamètre de la turbine. 17. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications I à 16, caractérisé en ce que la distance (23) entre le pourtour de la turbine et l'élément-guide (2), à l'endroit (A) o ce dernier est le plus proche de la turbine, est de l'ordre de 0,08 à 0,12 fois le diamètre de la turbine.