Brevet FR2501800A1 — publié le 19820917

Roue à aubes et outillages et Drocédés oour les fabriquer par moulage. La présente invention se rapporte aux roues à aubes et aux outillages et procédés pour les fabriquer par moulage. On distingue trois types de roues à aubes: Celles dites radiales centrifuges (ou centripètes) pour lesquelles les trajectoires des particules luides sont contenues dans des plans perpendiculaires - l'axe de rotation, sauf au voisinage immédiat de ce dernier; celles dites axiales dans lesquelles les particules fluides restent sensiblement à distance constante de l'axe de rotation; et celles dites hélico-centrifuges (ou hélico-centripètes) inter- médiaires. entre les deux cas précédents dans les- quelles les aubes sont conformées de manière à ce que les particules de fluide décrivent un trajet ayant à la fois une composante radiale et une com- posante axiale. -C'est ce dernier type de roues que l'invention perfectionne. Le tracé des aubes de ces roues est régi par des considérations hydrauliques, oui en définissent notamment l'angle d'entrée, l'angle de sortie, la longueur, la hauteur, le bord d'attaque et le profil. L'aube oui en résulte a une forme gauche compliquée. Elle n'est pas démoulable. Pour la réaliser en fonderie, on crée des noyaux de sable en assemblant des secteurs que l'on maintient ensemble par collage et par ligaturage. Ces assemblages donnent une pièce de fonderie, qui présente de nombreuses bavures, ce qui nécessite un ébavurage ultérieur, dont les dimensions ne sont ni précises, ni reproductibles et dont l'état de surface est -très médiocre. Lorsque les courbures des aubes sont modestes, on utilise un noyau monobloc et le noyauteur ébranle les ailettes de la-boite à noyau pour les sortir du noyau lors de la préparation de ce dernier. Non seulement les noyaux ne répondent plus ainsi aux cdtes fixés par l'hydraulicien et différent les uns des autres,. mais encore cette dif- férence de cote n'est pas connue de l'hydraulicien et varie, d'une aube à l'autre d'une même roue, d'mne manière imprévue, qui dépend d'un mouvement plus ou moins brusque du fondeur. Le fabricant de rouesà aubes hélico-centrifuges ne connaît pas le profil réel des aubes dont il a pourtant déterminé le profil théorique avec beaucoup de précision et, en raison de cette incertitude de fabrication, il est conduit à prendre des marges de tolérance plus grandes. L'invention remédie à ces inconvénients par une roue à aubes hélicocentrifuges, dont l'état de surface telle que venue de fonderie ou de moulage est impeccable, dont les dimensions sont précises et peuvent correspondre exactement aux plans fournis au fondeur sans que celui-ci se theurte à des diffi- cultés insurmontables,et dont la fabrication est plus rapide que-par le passé et peut être automatisée. L'expérience a montré que cette roue àaubes avait au moins les même performances que les rouesr!héico- centrifuges classiques et souvent desperformances supérieures à ces dernières. 250 1800 L'invention a pour objet une roue à aubes hélico-centrifuges, à axe de répétition, caractérisée en ce que l'intrados et l'extrados d'une aube s'éten- dent respectivement sur des portions de surfaces de révolution de même axe, lequel est autre que l'axe de répétition. De préférence, l'axe est à l'intersection d'un plan parallèle au plan tangent à l'aube en un point du bord d'attaque et d'un plan perpendiculaire à ce plan tangent. L'invention vise une boite à noyau qui com- prend des aubes hélico-centrifuges, à axe de répéti- tion, l'intrados et l'extrados de chaque aube s'éten- dant respectivement sur des portions de surfacesde révolution de même axe, lequel est autre que celui de répétition. Le procédé de moulage de roues à aubes métal- liques suivant l'invention consiste à créer un noyau de sable dans lequel sont ménagées des cavités à la forme des aubes de la roue à mouler, à emplir ces ca- vités de métal liquide, à laisser le métal se solidi- fier en une pièce et à détruire le noyau de sable pour libérer la pièce, et est caractérisé en ce qu'il con- siste à emplir de sable la boîte à noyau suivant l'in- vention, à y durcir le sable en un noyau et à démouler le noyau de la boîte en sortant les aubes de la boite hors du noyau en leur imprimant un mouvement de rota- tion autour de l'axe des surfaces de révolution. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: La figure 1 est une vue partielle en pers- pective d'une roue à aubes suivant l'invention, repré- sentée flasque avant enlevé. La figure 2 est une vue en coupe d'un moule pour mouler la roue de la figure 1. La figure 3 est une vue éclatée, avec arra- 250 1800 chement partiel, d'une boite à noyau permettant d'obte- nir le noyau mis en oeuvre dans le moule de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe d'une aube de la boite à noyau. La figure 5 est une vue en perspective il- lustrant la fabrication d'une roue à aubes, et La figure 6 illustre une installation auto- matisée de fabrication des aubes de la boîte à noyau. La roue de la figure 1 comprend six aubes 1 hélico-centrifuges dont l'intrados 2 et l'extrados 3 s'étendent respectivement sur des portions de surfaces de révolution de même axe, autre que l'axe X, X' de répétition des aubes 1. L'axe de révolution est à l'in- tersection d'un plan parallèle au plan tangent à l'aube en point du bord d'attaque et d'un plan perpendiculaire à ce plan tangent. La roue est fabriquée, en fonderie, à l'aide de deux châssis 9, 10 inférieur et supérieur emplis de sable, épousant les formes extérieures de la roue et, entre les deux châssis, d'un noyau 8 de sable repro- duisant la forme intérieure de la roue. (figure 2) - après la coulée et le refroidissement du métal, le sable est détruit et on obtient la roue brute de fon- derie. Pour la réalisation des deux châssis et du noyau, il est nécessaire de posséder: -deux plaques modèles reproduisant la face avant et la face arrière de la roue, - une boîte à noyau (figure 3) pour la réalisation du noyau. Les plaques modèles sont obtenues à la ma- nière classique sans difficulté. La boîte à noyau se compose essentiellement d'un fond de boîte 11,d'un ensemble d'aubes 12 et d'une coiffe 13. La fabrication du fond 11 et de la coiffe 13 250 1800 s'effectue.sans difficulté. Ce sont des pièces tournées. Pour fabriquer l'ensemble d'aubes 12, on pro- cède comme il suit: (figure 5) 1) fabrication d'une pièce appelée "toupie" 15 (figure 5). Il s'agit d'une forme en bois, tournée sui- vant la définition-du profil de la surface de révolu- tion; l'axe de cette forme étant appelé "axe de dé- moulage" (K-L). 2) fabrication d'une forme 14 à noyau. C'est une pièce en bois également tournée et représentant les formes comprises entre le flasque a- vant et le flasque arrière de la roue. 3) exécution du montage de pénétration. Après avoir pratiqué une échancrure, sans précision, dans la forme 14 à noyau, on positionne - l'axe de la toupie 15, - la toupie 15 sur cette axe KL; - une prise d'empreinte (coulée de résine), entre la "forme 14 à noyau et la toupie 15" définit exactement le squelette de l'aube parfaitement positionné sur la forme à noyau. 4) fabrication du négatif de l'aube. a) apport sur le squelette de l'aube d'une cire cali- brée d'épaisseur égale à la moitié de l'épaisseur de l'aube et représentant l'extrados. b) prise d'empreinte de l'extrados de l'aube à l'aide d'une résine de coulée. c) apport sur l'empreinte de l'extrados de l'aube d'une cire calibrée d'épaisseur égale à l'épaisseur de l'aube. d) prise d'empreinte de l'intrados de l'aube à l'aide d'une résine de coulée. Par une succession de moulage résine, on ob- tient donc le négatif de l'aube 12 positionné dans la forme 14 à noyau. Ce négatif va permettre l'obtention des aubes 250 1800 définitives et le positionnement de ces aubes 12 sur le fond 1i de boîte. Les aubes 12 sont obtenues, soit en résine coulée dans le négatif, soit en métal par moulage au sable d'une maquette issue du négatif. Dans ces deux cas, il convient d'ajouter à l'aube proprement dite une partie appelée piétage 19 (figure 4). Ce "piétage" est encastré dans le fond 11 de boîte comme un tenon dans une mortaise et permettra la mise en place et la démontabilité de l'aube 12 sur le fond 11 de boîte. La boîte à noyau permet de fabriquer autant de noyaux 11 en sable que l'on veut fabriquer de roues à aube. Chaque noyau 11 est placé entre les deux châs- sis 9, 10. On coule du métal. On libère la roue coulée en enlevant le sable. Pour sortir les aubes 12 du noyau 11, le chant de chaque aube 12 est solidaire de deux leviers 20 solidaires en rotation d'un arbre 21 se trouvant sur l'axe KL et entraînés par un moteur non représenté. La sortie des aubes de la boîte à noyau est ainsi mé- canisée (figure 6). Revendications de brevet 1. Roue à aubes hélico-centrifuges, à axe de répétition, caractérisée en ce que l'intrados et l'extrados d'une aube s'étendent respectivement sur des portions de surfaces de révolution de même axe, lequel est autre que l'axe de répétition. 2. Roue suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que l'axe est à l'intersection d'un plan parallèle au plan tangent à l'aube en un point du bord d'attaque et d'un plan perpendiculaire à ce plan tangent. 3. Boîte à noyau, utile pour la fabrication de roues à aubes hélico-centrifuges suivant la revendi- cation 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des aubes hélicocentrifuges à axe de répétition, l'intrados et l'extrados de chaque aube s'étendant respectivement sur des portions de surfaces de révolution de même axe, lequel est autre que celui de répétition. 4. Procédé de moulage d'une roue à aubes mé- talliques hélico-centrifuges suivant la revendication 1 ou 2, qui consiste à créer un noyau de sable dans le- quel sont ménagées des cavités à la forme des aubes de la roue à mouler, à emplir ces cavités de métal liquide, à laisser le métal se solidifier en une pièce et à dé- truire le noyau de sable pour libérer la pièce, carac- térisé en ce qu'il consiste à créer une boîte à noyau suivant la revendication 3, à emplir la boîte à noyau de sable, à y durcir le sable en un noyau et à démouler le noyau de la boîte en sortant les aubes de la boite hors du noyau en leur imprimant un mouvement de rotation autour de l'axe des surfaces de révolution. 5. Installation de fabrication de noyaux, caractérisée en ce qu'elle comprend une boîte à noyau suivant la revendication 3, un arbre s'étendant sui- vant l'axe des surfaces de révolution d'une aube, des moyens pour entraîner l'axe en rotation autour de lui-même et des moyens pour solidariser l'arbre à l'aube..