Brevet FR2507274A1 — publié le 19821210

L'invention concerne un dispositif d'isolement contre les vibrations pour des machines rotatives, en particulier pour des ventilateurs, de type de construction axial et également radial, dans lesquels le moteur et la roue du ventilateur sont montés de préférence avec un axe vertical. On connait déjà des ventilateurs de plafond des types de construction axiale et radiale dans lesquels le moteur est fixé sur une plaque de montage., laquelle est reliée rigidement à la construction qui la supporte et qui sert en même temps d'élént de montage pour la fixation au plafond. Ces ventilateurs sont habituellement fixés rigidement sur le plafond. L'inconvénient de ces ventilateurs.de plafond connus réside en ce que les forces agitatrices périodiquement provoquées par le moteur et le rotor du ventilateur en raison d'un balourd résiduel et de salissures sont transmises au ventilateur mentionné et au toit. Ces forces agitatrices doivent être absorbées en toute sureté, dans les ventilateurs importants, par les éléments de construction du ventilateur, en particulier par la plaque de montage et la construction support. Pour assurer la sécurité du fonctionnement, il est en conséquence nécessaire de réaliser le ventilateur de façon à éviter dans toute la mesure possible, les vibrations des éléments de construction du ventilateur.Ce résultat est habituellement obtenu en calculant les dimensions de la construction en se basant sur des points de vue non pas statiques, mais plutôt dynamiques, la fréquence propre des éléments de construction du ventilateur devant se situer essentiellement au-dessus ou en-dessous de la fréquence d'excitation de l'entratnement. Un ventilateur construit avec une fréquence propre élevée demande toutefois une construction extrême- ment stable et par suite coûteuse en matières, tandis que les ventilateurs construits avec des fréquences propres basses ne pourraient être rAalisés, en raison de la solidité limitée des matériaux, qu'avec des matériaux spéciaux de grande valeur et très onéreux ; ces derniers sont par suite peu courants. Indépendamment de la construction du ventilateur, les vibrations qui se produisent sont transmises à la construction du plafond et par suite à l'édifice, et provoquent, en fonction de la dimension du ventilateur, des détériorations qui peuvent aller de la destruction de la couverture jusqu'à la formation de crevasses sur des éléments de la construction. I1 est également déjà connu de monter les ventilateurs importants engendrant des forces d'ébranlement élevées de façon à isoler les vibrations. A cet effet, suivant l'importance du ventilateur, on dispose, entre ce ventilateur et la structure du plafond des amortisseurs de vibrations appropriés, et le ventilateur est monté sur une semelle résistant aux vibrations, constituée par exemple par un cadre en béton armé stable posé sur des amortisseurs de vibrations. Ces dispositifs d'isolement des vibrations connus pour les ventilateurs suppriment en effet la transmission des vibrations à l'édifice, mais ils présentent l'inconvénient que les vibrations, qui continuent à se produire dans le ventilateur lui-même, provoquent une transmission des sons par l'air. D'autre part, un montage isolé contre les vibrations exige dans l'édifice une dépense supplémentaire techniquement et économiquement importante. De plus, les possibilités d'installation de ces ventilateurs sont fortement affectées par ces conditions techniques d'installation, partiellement compliquées. On connait en outre par le brevet DD 147 564 une disposition consistant à fixer le moteur sur la plaque de montage en intercalant une pièce moulée en matière élastique. L'inconvénient de cette fixation connue du moteur réside en ce que son efficacité sur l'amortissement des bruits du moteur et sur l'elimination de la propagation du bruit causé par le corps du moteur est limitée à des ventilateurs de types de construction petits et moyens. Dans les ventilateurs importants, une telle fixation du moteur ne convient pas pour empêcher efficacement la transmission des vibrations aux pièces de construction du ventilateur et à l'édifice dans la zone des fréquences de rotation produites. L'invention a pour but d'améliorer les possibilités d'emploi des machines à fonctionnement rotatif, et en particulier des ventilateurs de plafond importants, en diminuant les inconvénients indiqués avec une faible dépense technique. et économique, en prenant des mesures primaires d'isolement des vibrations, ce qui diminue en même temps la quantité de matières utilisées pour leur fabrication et leur montage, simplifie les conditions de mise en oeuvre dans la technique de la construction et améliore la protection de l'environnement et par suite les conditions de travail et d'existence des personnels des ateliers. L'invention se propose de réaliser une solution constructive pour machines à fonctionnement rotatif, en particulier pour gros ventilateurs de plafond du type de construction axial ou radial dans laquelle, tout en garantissant l'existence d'une fente étroite, et par suite économique en énergie entre le rotor et la partie inférieure fixe, on supprime la transmission des vibrations du moteur et du rotor aux parties qui forment la construction du ventilateur, et, de ces pièces, à l'édifice qui les porte, Cette solution doit rendre en même temps possible l'utilisation d'un mode de construction léger, permettant d'économiser les matériaux destinés à ces pièces de construction du ventilateur, sans que l'on ait à mettre en oeuvre des matériaux spéciaux à haute résistance. Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que, dans un ventilateur dont la partie inférieure présente d'une façon connue des colonnes supports sur les axes desquelles est fixé le moyeu, la plaque de montage, avec le moteur et le rotor, est posée sur des éléments élastiques à l'intérieur de la construction qui supporte le ventilateur. Cette plaque de montage comporte des évidements pour les axes des colonnes et est guidée sur ces axes. Les éléments élastiques entourent les axes des colonnes sans contact avec elles, et sont placés sur des ressorts cuvettes sur la plaque de montage et les colonnes supports. Dans une variante de réalisation de l'invention, la plaque de montage n'est plus constituée par une plaque fermée, mais par une grille de support faite de quatre supports isolés superposés par paires en une double croix qui sont reliés rigidement entre eux aux points de croisement. Le moteur est fixé seulement sur une des paires de supports, qui possède, de préférence, un moment d'inertie qui correspond à 1,5 fois le moment d'inertie de l'autre paire de supports. Le diamètre primitif des colonnes supports se monte à au moins 1,35 fois le diamètre du totor. Le maintien de cette condition est la condition nécessaire pour obtenir un rapport suivant un nombre entier entre le nombre des colonnes supports et le nombre des ailettes du rotor. I1 est prévu, comme élément élastique, par exemple, un ressort hélicoidal. Cet -élément peut présenter une constante d'élasticité qui augmente de façon discontinue. Le fflt de la colonne peut également être pourvu d'une butée destinée à limiter le parcours du ressort. Entre le moteur et la plaque de montage1 cette plaque et le ressort-cuvette, le ressort à cuvette et la colonne support, et/ou l'élément élastique et les ressorts à cuvettes, sont disposés des lits intermédiaires en matière élastique. Conformément à l'invention, à l'intérieur de la liaison rigide de la partie inférieure avec les colonnes supports et le moyeu, monté élastiquement sur des ressorts, est placé le groupe d'entratnement composé du moteur, du rotor et de la plaque de montage. Ces derniers ressorts ou éléments formant ressorts forment, en commun avec la plaque de montage, le rotor et le moteur, un système capable de vibrer à différents degrés de liberté, dont les différentes pièces peuvent présenter une fréquence propre voisine de la fréquence d'excitation, et qui peuvent en conséquence être fabriquées suivant un mode de construction léger, sans matériaux spéciaux. Grâce aux éléments élastiques interposés, le système est accordé de façon telle que sa fréquence propre se situe très en-dessous de la fréquence d'excitation. La rigidité des éléments élastiques est determinee d'après la fréquence d'excitation, la masse capable de vibrer, et l'élasticité propre de la plaque de montage et des colonnes de support. Ces éléments élastiques sont dimensionnés de telle sorte que toutes les fréquences propres du système capable de vibrer, constitué par l'entrainement, avec le moteur, le rotor et la plaque de montage et le système élastique avec les ressorts, et l'élasticité propre des pièces de la construction soient suffisamment inférieures à la fréquence d'excitation, afin que l'amplitude de vibration de la plaque de montage et des colonnes supports soient très fortement diminuée. Par fréquences propres, on doit tenir compte ici des vibrations horizontales, verticales ainsi qu'en nutation.La solution suivant l'invention permet ainsi d'arriver à des fréquences propres qui soient de l'ordre de 0,3 à 0,5 fois celles de la fréquence d'excitation. Pour que les moments de régime et les moments de démarrage puissent être absorbés sans difficulté, les éléments élastiques doivent être disposés à une distance importante de l'axe d'entrainement. Un rapport entre les diamètres primitifs des colonnes de support et le diamètre du rotor qui soit d'au moins 1,35 satisfait à cette condition, et permet en même temps d'utiliser un rapport entre le nombre des colonnes supports et celui des ailettes du rotor qui corresponde à un nombre entier, ce qui est avantageux au point de vue constructif et technologique, et qui n'était pas admissible jusqu'à présent en raison de l'addition des compressions qui se produisaient lors du passage simultané des ailettes contre les colonnes supports. Lors de la mise en marche et de l'arrêt du moteur, il se produit un passage de résonance avec des amplitudes de vibrations importantes. Pour garantir une marche bien régulière du rotor même dans ces phases du fonctionnement, il est prévu une limitation mécanique de la course du ressort au moyen d'une butée, ou d'éléments élastiques dont la constante d'élasticité change brusquement. L'avantage de l'isolement des vibrations suivant 1'invention apprait aussi bien au cours de la fabrication que lors de l'utilisation des ventilateurs de plafond. Au cours de la fabrication de ventilateurs isolés contre les vibrations de cette façon, il devient possible grâce à cet isolement des vibrations de construire les pièces du ventilateur suivant un type de construction légère, ce qui jusqu'ici ne pouvait être obtenu. Grâce à ce type de construction économisant des matériaux, on obtient une importante économie. Dans l'utilisation des ventilateurs, leur faible masse et la possibilité de renoncer à d'autres précuations supplémentaires d'isolement des vibrations dans la technique de la construction assurent d'autres économies de matières et d'autres frais. L'isolement intégré des vibrations augmente en plus la durée d'utilisation du ventilateur et des parties de l'édifice concernées. De plus, enfin, grâce à la suppression presque complète des vibrations dans le ventilateur lui-même, l'environnement est considérablement moins affecté, ce qui apporte une sensible contribution à l'amélioration des conditions de travail et d'existénce. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après d'un exemple de réalisation et en regard du dessin unique annexé qui représente une vue en coupe transversale et d'un dispositif d'isolement contre les vibrations. La construction qui supporte le ventilateur de plafond est constituée d'une partie inférieure 4 dont la base est circulaire, et de huit colonnes supports 5 disposées à égales distances les unes des autres sur la oirconférence du cercle, dans lesquelles sont emportés des axes 9 de colonnes. Cette construction formant support est fabriquée suivant un type de construction légère en un ensemble composite acier-matière plastique. Le moteur 1 du ventilateur de plafond est placé sur la face supérieure de la plaque de montage 3. Cette plaque de montage 3, de construction également légère est constitué par une grille porteuse faite de quatre profilés de construction légère qui sont posés l'un sur l'autre par paires de façon telle que les axes porteurs intersectent le cercle des colonnes supports en ses octants, correspondant à la position des axes 9 des colonnes. Les points de croisement des quatre profilés porteurs sont reliés rigidement entre eux. Le moteur 1 est toutefois fixé sur une seule des deux paires de profilés porteurs. Cette paire portant le moteur présente un moment d'inertie qui correspond à environ 1,5 fois celui de l'autre paire. Le rotor 2, portant huit ailettes, est fixé en-dessous de la grille porteuse, directement sur l'axe vertical du moteur 1. Entre le diamètre primitif des colonnes supports 5 et le diamètre du rotor 2, existe un rapport qui est compris entre 1,35 et 1. Les huit extrémités des quatre éléments porteurs de la plaque de montage 3 présentent des évidements. Sur la face inférieure de ces extrémités correspondant avec les évidements, sont montés les cuvettes de ressorts supérieures 8. Les colonnes supports 5 portent les cuvettes de ressorts inférieures 8 correspondantes. Sur ces cuvettes de ressorts inférieures 8 sont posés, comme éléments élastiques 7, des ressorts hélicoidaux qui présentent un diamètre sensiblement plus grand que les axes 9 des colonnes et qui entourent ces derniers sans les toucher. La plaque de montage 3 est guidée sur les axes 9 des colonnes par les évidements prévus sui les extrémités des éléments porteurs et repose sur les éléments élastiques 7 qui sont bloqués par les cuvettes 8. Sur la partie supérieure, dépassant au-dessus de la plaque de montage 3, des axes 9 des colonnes est fixé le moyeu 6 qui sert par suite en même temps de fixation de sécurité pour le transport de l'ensemble de l'entratnement et comme limitation d'amplitude pour le passage de résonance. REVEND I CAT IONS 10) Dispositif d'isolement contre les vibrations pour des machines rotatives, notamment ventilateurs de plafond de type axial et radial, comportant un moteur, monté, à l'intérieur de la construction qui supporte un ventilateur, sur une plaque de montage, et dont l'axe est de préférence vertical, dispositif caractérisé en ce que la partie inférieure (4) du moteur présente, d'une façon connue, des colonnes supports (5), sur les axes (9) desquelles est monté le moyeu (6), la plaque de montage (3), avec le moteur (1) et le rotor (2) du ventilateur, étant placée à l'intérieur de la construction qui porte le ventilateur, sur des éléments élastiques (7), cette plaque présentant des évidements destinés aux axes (9), des colonnes et étant guidée sur ces axes (9), ces éléments élastiques (7) A entourant les axes (9) des colonnes sans titre en contact avec eux, et étant appuyés sur des cuvettes de ressorts (8) de la plaque de montage (3) et des colonnes supports (5). 20) Dispositif d'isolement contre les vibrations suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de montage (3) est constituée de préférence par une grille porteuse faite de quatre profilés porteurs, superposés par paires sous la forme d'une croix double, et reliés rigidement entre eux, le moteur (1) étant fixé sur une seule de ces paires porteuses, qui présente un moment d'inertie qui correspond, de préférence, à 1,5 fois le moment inertie de l'autre paire de profilés porteurs. 30) Dispositif d'isolement contre les vibrations suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le diamètre primitif des colonnes supports (5) correspond au moins à 1,35 fois le diamètre du rotor (2), et le rapport entre le nombre des colonnes supports (5) et le nombre des ailettes du rotor (2) est un nombre entier. 40) Dispositif d'isolement contre les vibrations suivant la zevendication 1, caractérisé en ce que, l'élément élastique (7), est constitué par un ressort hélicoIdal. 50) Dispositif d'isolement contre les vibrations suivant l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'élément élastique (7) présente de préférence une constante élastique qui augmente brusquement, les axes (9) des colonnes étant pourvus d'une butée destinée à limiter le parcours du ressort. 60) Dispositif d'isolement contre les vibrations suivant l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, caractérisé par des couches intermédiaires de matière élastique, disposées entre le moteur (1) et la plaque de montage (3), entre cette plaque de montage (3) et la cuvette de ressort (8), entre la cuvette (8) et la colonne support (5) et/ou entre l'élément élastique (7) et la cuvette (8),