Brevet FR2501802A1 — publié le 19820917

Roue à aubes et outillages et procédés pour les fabriquer par moulage. La présente invention se rapporte au;: 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 fluides sont contenues dans des plans perpendiculaires à 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, qui en définissent notamment l'angle d'entrée, l'angle de sortie, la longueur, la hauteur, le bord d'attaque et le profil. L'aube qui 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 côtes fixés par l'hydraulicien et différent les uns des autres, mais encore cette dif- férence de cote ntest pas connue de l'hydraulicien et varie, d'une aube à l'autre d'une même roue, d'une manière imprévue, qui dépend d'un mouvement plus ou moins brusque du fondeur. Le fabricant de roues à 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 heurte 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 à aubes avait au moins les même performances que les roues hélico- centrifuges classiques et souvent des performances supérieures à ces dernières. L'invention a pour objet une roue à aubes, formée d'un moyeu entouré d'un flasque, qui est de 250 1802 révolution autour de l'axe du moyeu et duquel naissent des aubes hélicocentrifugee à intrados et extradas parallèles et admettant l'axe du moyeu comme axe de répétition, caractérisé en ce que le prolongement imaginaire de la génératrice du flasque coupe l'axe du moyeu et les intrados et extrados des aubes s'é- tendent suivant des portions d'hélico!des aigus dont l'axe commun est celui du moyeu. De préférence, le flasque est sensiblement conique et l'angle aigu entre le rayon vecteur d'un hélicolde et l'axe de celui-ci est égal à l'angle entre le bord d'attaque de l'aube et l'axe du moyeu. On désigne par l'expression hélicolde aigu un hélicolde dont l'angle entre le rayon vecteur et l'axe de révolution est aigu, au lieu que le rayon vecteur soit perpendiculaire à cet axe. On conserve ainsi exactement l'angle d'entrée, de grande importance du point de vue hydraulique. On comprend qu'une telle roue à aubes en matière plastique soit démoulable aisement d'un moule, le procédé de moulage consistant à créer un moule dont les cavités sont délimitées par des portions d'héli- coldes aigus de même axe, à emplir ces cavités de matière plastique liquide, à faire durcir la matière plastique en une pièce rigide, et à démouler la pièce rigide en lui imprimant un mouvement hélicoïdal autour de l'axe des hélicoIdes L' état de surface est impeccable, tout comme la précision des dimensions et l'automaticité du démoulage peut être obtenue par des moyens im- primant un mouvement hélicoïdal autour de l'axe des hélicoldes à la pièce se trouvant dans le moule. Pour une roue à aubes venue de fonderie, le procédé consiste à créer un noyau de sable dans le- quel son ménagées des cavités à la forme des aubes de la roue à mouler, à emplir ces cavités de métal liquide, laisser le métal se solidifier en une pièce et à dé- truire le noyau de sable pour libérer la pièce et est caractérisé en ce qu'il consiste à créer une boîte à noyau ayant des aubes dont les intrados et extrados s'étendent suivant des portions d'hélicoides aigus de même axe, à emplir la boîte à noyau de sable, à y durcir le sable en un noyau et à démouler le noyau de la boite en imprimant aux aubes de celle-ci ulin mouve- ment hélicoïdal autour de leur axe. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: La figure 1 est un schéma en perspective d'un moule suivant l'invention. La d'une roue à La illustrant la l'invention. -. La - éclatée, avec noyau. La d'une boite à La figure 2 est une vue en coupe, éclatée, aubes suivant l'invention. figure 3 est une vue en perspective fabrication d'une boite à noyau suivant figure 4 est une vue en perspective arrachement partiel, d'ule bolte à figure 5 est une vue en coupe d'une aube noyau; et - figure 6 est une vle en coupe d'un moule incorporant un noyau de sable suivant l'invent on. Pour fabriquer un moule de roues à aubes en matière plastique, on crée des cavités 1 de même taxe (une seule d'entre elles est représentée))D' de répétition dans une forme 2, en matière métallique, a l'aide d'une électrode 3 par électroérosion. Les faces opposées de l'électrode 3 s'étendent suivant des portions d'hélicoides aigus d'axe ZX". L'électrode 3 250 1802 est portée par un porte-électrode 4 entrainé, pas à pas, suivant un mouvement hélicoïdal, de même axe et de même pas que celui des hélicoldes, sur une vis 5 par des moyens non représentés. La forme 2, munie des cavités 1, et une coiffe conique donnant un moyeu constituent un moule. Le démoulage s'effectue un donnant à la pièce moulée un mouvement hélicoïdal. On obtient (fig. 2) un flasque 6 conique à moyeu, muni d'aubes 7, sur les chants des- quelles il suffit de souder par ultrasons un flasque 8 de fermeture pour obtenir une roue à aubes. Le pro- longement imaginaire de la génératrice du flasque 6 coupe l'axe YY' du moyeu. Les intrados et extrados des aubes 7 s'étendent suivant des portions d'héli- cordes aigus d'axe YY'. En fonderie, la roue est fabriquée 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 llade sable reproduisant la forme intérieure de la roue. (figure 6) - Après la coulée et le refroidissement du métal le sable est détruit et on obtient la roue brute de fonderie. 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 botte à noyau (figure 4) pour la réalisation du noyau. Les plaques modèles sont obtenues à la manière classique sans difficulté. La boite à noyau se compose essentiellement d'un fond de botte hl d'un ensemble d'aubes 12 et d'une coiffe 13, 250 1802 La fabrication du fond il et de la coiffe 13 s'effectue sans difficulté. Ce sont des pièces tournées. Pour fabriquer l'ensemble d'aubes 12, on pro- cède commeil suit: (figure 3) 1) Fabrication d'une forme 14 à noyau: c'est um pièce en bois tournée et représentant les formes comprises entre le flasque avant et le flasque arrière. 2) Fabrication d'une rampe 15 correspondant au pas de l'hélicolde. 3) Fabrication d'un couteau 16 monté sur un axe 17 et incliné par rapport à celui-ci de la valeur de l'angle os-de l'hélicolde. Après avoir ménagé une échancrure sans précision dans la forme 14 à noyau, on exécute un troussage à l'aide du couteau 16 se dé- plaçant sur la rampe 15. Celui-ci décrit donc le squelette de l'aube sur une résine préalablement posée sur la forme 14 à noyau. 4) Fabrication du négatif de l'aube a) apport sur le squelette de l'aube d'une cire calibrée d'épaisseur égale à la moitié de l'épaisseur de l'aube et représentant ltextrados. 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 obtient donc le négatif de l'aube positionné dans la forme 14 à noyau. Ce négatif va permettre l'obtention des aubes définitives et le positionnement de ces aubes 12 sur le fond Il de boite. Les aubes 12 sont obtenues soit en résine 250 1802 coulées dans le négatif, soit en métal par moulage au sable d'une maquette issue du négatif. Dans ces 2 cas, il convient d'ajouter à l'aube proprement dite une partie appelée piétage 19 (figure 5) Ce "piétage" est encastré dans le fond ll de boîte comme un tenon dans une mortaise et permettra la mise en place et la démontabilité de l'aube 12 sur le fond ll de boitte. La boite à noyau permet de fabriquer autant de noyaux il en sable que l'on veut fabriquer de roues à aube. Chaque noyau llaest placé entre les deux châssis 9, 10. On coule du métal. On libère la roue coulée en enlevant le sable. Il va de soi que le flasque de révolution peut aussi se reduire à un disque plat. i Revendications de brevet 1. Roue à aubes, formée d'un moyeu entouré d'un flasque, qui est de révolution autour de l'axe du oyeu et duquel naissent des aubes h!licocentrifuges 5. intrados et extrados parallèles et admettant l'axe du moyeu comme axse de répétition, caractérisé en ce que le prolongement imaginaire de laE génératrice du flasque coupe l'axe du moyeu et les intrados et extrados des aubes s'étendent suivant des portions d'hélicoides aigus dont l'axe commun est celui du moyeu. 2. Roue suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le flasque est sensiblement tronconique. 3. Roue suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle aigu entre le rayon vecteur d'un hélicoIde E l'axe de celui-ci est égal à l'angle entre le bord d'attaque de l'aube et l'axe du moyeu. - - 4. Procédé de moulage d'une roue *- aubes en matière plastique suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à créer un moule dont les cavités sont délimitées par des portions d'hélicoldes aigus de même axe, à emplir ces cavités de matière plastique liquide, à faire durcir la matière plastique en unie pièce rigide, et démouler la pièce rigide en lui imprimant un mouvement lic cal autour de l'axe des hélicoides 5. Idoule pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication- 4, caractérisé en ce auil compDrend des cavités délimitées par des portions d'h lico!des aigus de même axe. 6. iroule suivant la revendication 5, caracé- risé en ce qu'il comprend des moyens pour inprimer un mouvement hélicoïdal autour de l'axe des hélicoides 250 1802 à la pièce se trouvant dans le moule. 7. Procédé de moulage d'une roue à aubes métal- lique qui 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 cavités de métal liquide, à laisser le métal se solidifier en une pièce et à détruire le noyau de sable pour libérer la pièce, caractérisé en ce qu'il consiste à créer une botte à noyau ayant des aubes dont les intrados et extrados s'étendent suivant des portions d'hélicoldes aigus de même axe, à emplir la botte à noyau de sable, à y durcir le sable en un noyau et à démouler le noyau de la botte en imprimant aux aubes de celle-ci un mouvement hélicoïdal autour de leur axe. 8. Boite à noyau pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des aubes, dont les intrados et extrados s'étendent suivant des portions d'hélicoldes aigus d'axe de répétition commun et qui naissent d'un flasque de révolution autour de l'axe de ré- pétition des aubes.