Brevet FR2522738A1 — publié le 19830909

I. "Ventilateur soufflant à canal latéral" La présente invention concerne un ventilateur soufflant à canal latéral qui est pourvu, d'une part, d'un canal latéral ayant, en coupe perpendiculaire à son axe de symétrie, la forme d'un tore, et, d'autre part, d'une roue de volant, co-axiale à la surface de coupe et s'y raccordant en laissant libre une fente axiale, cette roue présentant, sur l'une de ses faces frontales, dans un renfoncement annulaire situé essentiellement en face du canal latéral, des aubes ou pales alignées symétrique- ment par rapport à l'axe. Un tel ventilateur soufflant à canal latéral est connu d'après le document allemand 21 35 093 Des soufflantes à canal latéral, ou soufflantes à canal an- nulaire, de ce genre, délivrent de l'air à pression élevée avec un débit relativement faible Leur courbe caractéris- tique est à pente importante Les valeurs de rendement dé- pendent fortement de la fente axiale réglée et elles va- rient de manière critique avec le changement de cette fente. la présente invention a pour but de réaliser un ventilateur soufflant à canal latéral du type mentionné ci-dessus, dans lequel la sensibilité de la dépendance entre fente axiale et rendement, soit réduite et avec le- quel le débit du ventilateursoit accru pour de mêmes fen- tes axiales. 2.- Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que le rayon d'au moins l'un des bords du renfoncement, mesuré sur la surface séparant le canal latéral de la roue de volant, est inférieur au rayon du bord suivant du canal latéral Gr Ace à cette mesure, conforme à l'invention, on obtient un accroissement surprenant du rendement (pour une même largeur de fente) et une dépendance beaucoup moins critique entre la largeur de fente axiale et le rendement. Ce résultat repose sur la constatation sui- vante: Dans les ventilateurs soufflants à canal latéral, il se superpose, au courant principal, en direction du pourtour, un courant secondaire en forme d'hélice, par lequel le gaz est aspiré, hors du canal annulaire, dans le domaine proche de l'axe, dans les chambres comprises en- tre les ailettes de la roue de volant, et est expulsé à nouveau dans le canal annulaire dans le domaine éloigné de l'axe Lorsque, ainsi que cela est habituel dans les ven- tilateurs soufflants connus à canal latéral, les bords in- térieurs et extérieurs des chambres de la roue de volant# c'est-à-dire les bords du renfoncement de forme annulaire qui reçoit les ailettes avec lesquels sont alignés les bords intérieurs et extérieurs du canal latéral, le gaz qui sort des chambres de la roue en raison de la fente axiale exis- tante vient frapper le bord extérieur limite du canal la- téral, tandis que, inversement, le courant secondaire qui quitte le canal annulaire dans la zone voisine de l'axe frappe le bord de pourtour intérieur des chambres de la roue Il en résulte un effet de retenue qui accroit de ma- nière indésirable l'indifférence d'efficacité de la fen- te de joint. Conformément à l'invention, au moins un bord de pourtour des chambres de la roue de volant est engagé, par un écart de diamètre, radialement, à l'intérieur d'un bord de pourtour du canal annulaire du carter"râce à cet écart de diamètre, la stabilisation (et retenue) du gaz 3.- dans la zone de transition du courant secondaire, des çham- bres de roue dans le canal annulaire de carter et inverse- ment se trouve évitée L'indifférence de la fente est ré- duite, Bn raison de la chute de pression dynamique obtenue avec l'invention, la sensibilité dans la dépendance entre largeur de fente et rendement du ventilateur,ist amoindrie. Suivant une réalisation avantageuse de l'inven- tion, il est prévu un ressaut de diamètre, non seulement dans le domaine d'un des bords, mais aussi bien pour le bord de pourtour extérieur que pour le bord de pourtour intérieur L'effet avantageux mentionné plus haut est ainsi accru encore davantage. On obtient des résultats particulièrement bons en prévoyant, suivant une autre forme de réalisation, lors- que le ressaut de diamètre, c'est-à-dire la différence en- tre les rayons correspondants, sur le bord intérieur, et/ ou sur le bord extérieur, est égal à 1 jusqu'à 1,5 fois la largeur de la fente axiale. Suivant une autre réalisation avantageuse de l'invention, le canal latéral est réalisé dans le fond d'un carter sensiblement en forme de pot, auquel cas la roue de volant présente une forme cylindrique, et elle est montée dans le carter en forme de pot en laissant libre une fente de joint radiale Cette fente doit être prévue aussi étroi- te et aussi longue que possible, de telle sorte que l'in- différence en direction du pourtour soit amoindrie, car elle prend sur ele en partie la fonction d'étanchéité de la fente axiale qui est ainsi accrue. Une autre augmentation de l'effet d'étanchéité de joint, et par conséquent, un accroissement du rendement du ventilateur, est obtenue, suivant une autre forme de réa- lisation avantageuse de V'invention, en prévoyant, dans le fond du carter en forme de pot, un renfoncement central cylindrique dans lequel est engagé un tourillon correspon- dant formé sur la roue de volant, en laissant libre une 4.- fente annulaire radiale Cette fente annulaire cylindrique a également pour effet de renforcer la fonction de la fente axiale expliquée plus haut. La surface frontale de la roue de volant qui est éloignée du canal annulaire ou latéral peut également participer à l'effet d'étanchéité de joint, si, conformé- ment à une autre forme de réalisation avantageuse de l'in- vention, le carter en forme de pot est fermé par un cou- vercle relié à son enveloppe cylindre en laissant libre une fente de joint axiale en direction de la roue de volant, couvercle dans lequel est prévu un évidement pour le pas- sage d'un arbre d'entralnement pour la roue de volant. Un autre accroissement de l'étanchéité peut être obtenu, suivant une autre caractéristique de l'in- ventions, en prévoyant que la roue de volant, sur sa face frontale éloignée du canal latéral, est pourvue de nervures à la manière d'un ventilateur radial, disposées entre la roue et le couvercle et qui, créent, sur la face arrière de la roue de volant, une pression qui agit en opposition à l'écoulement à travers la fente cylindrique formée entre le carter en forme de pot et la roue de volant. L'invention est expliquée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins an- nexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudi- nale à travers un ventilateur soufflant à canal latéral conforme à l'invention, la figure 2 est une vue en coupe par la li- gne II-II de la figure 1, la figure 3 est une vue en élévation de la roue de volant à partir du côté gauche de la figure 1. Le ventilateur soufflant à canal latéral re- présenté en coupe longitudinale en figure 1 comprend une enveloppe de carter en forme de pot 5 avec paroi cylindii- que 5 a Dans le fond de ce carter en forme de pot, est 5.- ménagé un canal latéral 1 ayant la forme d'une gorge annu- laire, ou d'un tore en coupe perpendiculaire à son axe de symétrie. Dans le carter en forme de pot 5 est montée une roue de volant 2, de forme essentiellement cylindrique, qui peut être entratnée en rotation par un arbre 9 Cette roue présente, sur sa face frontale tournée vers le canal latéral 1, un renfoncement annulaire, qui correspond, dans sa forme et sa position, à la forme du canal latéral Dans ce renfoncement, sont disposées des ailettes ou pales symé- triques axialement Les ouvertures d'entrée et de sortie qui débouchent dans le canal latéral 1, ainsi que la baret- te de séparation entre ouverture d'entrée et ouverture de sortie, appartiennent à l'état connu de la technique, et, en conséquence, ne sont pas représentées, pour la clarté de la figure. Sur la face frontale de la roue 2 qui est tour- née vers le canal latéral, est venu de forme un tourillon central 7 qui s'avance dans un évidement correspondant 6 du fond du carter en forme de pot 5 En raison de la con- formation cylindrique de la roue de volant et du carter en forme de pot, il existe, d'une part, entre la surface enve- loppe extérieure de la roue 2 et l'enveloppe cylindrique 5 a du carter, ainsi que, d'autre part, entre l'enveloppe ex- térieure du tourillon 7 et la paroi cylindrique de l'évide- ment 6, des fentes de joint radiales qui doivent être choisies aussi étroites'et longues que possible Sur la surface frontale de la roue qui est éloignée du canal la- téral, sont disposées des ailettes ou nervures 10, à la ma- nière d'un ventilateur radial, Ces ailettes 10, sur cette face de la roue de volant 2, sont particulièrement visibles en figure 2 Le carter en forme de pot 2 est fermé par un couvercle 8 dans lequel est ménagée une ouverture pour le passage de l'arbre d'entra nement 9 de la roue de volant 2. Conformément à l'invention, le renfoncement 3 6.- de la roue de volant 2 qui contient les ailettes 4 est dé- calé légèrement vers l'intérieur, de telle sorte que, à l'emplacement de transition entre canal latéral et renfon- cernent, ainsi que, aussi bien au voisinage de l'axe que dans la zone de pourtour, se trouve formé un décrochement ou épaulement De préférence, la différence entre le rayon intérieur Rl du bord intérieur du renfoncement contenant les ailettes et le rayon R 3 du bord intérieur du canal laté- ral est de même grandeur que la fente S existant en direc- tion axiale entre le fond du carter et le corps de la roue de volant Il en est de même sur les arêtes ou bords exté- rieurs pour les rayons R 2 et R 4. le ventilateur soufflant à canal latéral fonc- tionne comme suit S la roue de volant 2 est entrainée en rotation par l'arbre 9, de telle sorte que le gaz contenu dans le canal latéral 1 est mis en mouvement et transporté par l'intermédiaire des barrettes et des ouvertures d'entrée et de sortie Au courant de gaz principal, en direction du pourtour, se superpose un courant secondaire en forme d'hé- lice, comme indiqué en figure 1 par les flèches en traits interrompus Le gaz sortant du canal latéral 1 est aspirés dans le domaine voisin de l'axe dans les chambres ou inter - valles entre les ailettes de la roue de volant, et il est refoulé à nouveau dans le canal latéral dans le dmaine éloi- gné de l'axe. Etant donné que la roue de volant ne se rac- corde pas sans intervalle de joint à la paroi contenant le canal latéral, et que, d'ailleurs, il est prévu entre ces deux surfaces une fente de joint S il s'établit, dans le cas de soufflantes à canal latéral, d'après l'état de la technique, dans les zones de transition entre le canal la- téral et le renfoncement de la roue de volant, une pression dynamique qui augmente défavorablement l'influence de la fente de joint Du fait que, conformément à la présente invention, les bords du renfoncement contenant les ailettes 7.- de la roue de volant, sont placés un peu plus près de l'axe, c'est-à-dire qu'ils présentent un rayon plus faible que les bords correspondants du canal latéral 1, le courant se- condaire de forme hélicoïdale peut sortir du canal latéral sans être gêné et revenir à nouveau dans celui-ci, sans que se manifeste sur le bord un effet d'immobilisation avec les conséquences défavorables qui lui sont liées. Par les ailettes 10, prévues sur la surface frontale éloignée du canal latéral, dénommée c 8 té moyeu de la roue de volant, il se produit, dans la fente de joint ra- diale entre l'enveloppe 5 a du carter en pot 5 et la paroi cy- lindrique de la roue 2, une contre-pression permanente, op- posée à la pression produite par le ventilateur, de sorte que l'influence de la fente de Joint radiale est diminée. Une fonction correspondante est remplie par les ailettes ou nervures 13 disposées, à la manière d'un ventilateur ra- dial, sur la surface frontale du tourillon 7 (figure 3). 8.- REVENDIOATION S 1.-_ Ventilateur soufflant, pourvu, d'une part, d'un canal latéral ( 1) ayant, en coupe perpendiculaire à son axe, la forme d'un tore et, d'autre part, d'une roue de volant ( 2) co-axiale, se raccordant à la surface de coupe du canal en laissant libre une fente de joint axiale ( 8), cette roue présentant sur l'une de ses faces frontales, dans un renfoncement annulaire ( 3), situé en face du canal latéral ( 1), des aubes ou ailettes-( 4) alignées symétrique- ment par rapport à l'axe, ventilateur caractérisé en ce que le rayon (R 1, R 2) d'au moins un bord du renfoncement ( 3), mesuré sur la surface limite entre le canal latéral ( 1) et la roue de volant ( 2) est inférieur au rayon (R 3, R 4) du bord voisin du canal latéral ( 1). 2 Ventilateur soufflant à canal latéral sui- vant la revendication 1, caractérisé en ce que les rayons (R 1, R 2) des deux bords du renfoncement ( 3) sont inférieurs aux rayons (R 3, R 4) des bords respectifs voisins du canal latéral ( 1). 3 Ventilateur soufflant à canal latéral sui- vant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la différence (D 1, D 2) des rayons correspondants s'élè- ve à entre une et cinq fois la dimension de la fente de Joint. 4 Ventilateur soufflant à canal latéral sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le canal latéral ( 1) est ménagé dans le fond d'un carter en forme de pot ( 5)r la roue de volant ( 2) de forme cylindrique étant montée dans le carter ( 5) en laissant libre une fente de Joint radiale. 5. Ventilateur soufflant à canal latéral sui- vant la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le fond du carter en forme de pot ( 5) est prévu un évidement central cylindrique ( 6) dans lequel est engagé un tourillon ( 7) formé sur la roue de volant en laissant libre une fente 9._ de joint radiale annulaire. 6. Ventilateur soufflant à canal latéral sui- vant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le carter en forme de pot ( 5) est fermé par un couver- cle ( 8) relié à son enveloppe cylindrique ( 5 a) en laissant libre une fente de Joint axiale en direction de la roue de volant, un évidement étant prévu dans ce couvercle ( 8) pour le passage d'un arbre d'entraînement ( 9) pour la roue. 7. Ventilateur soufflant à canal latéral, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la roue de volant ( 2) est pourvue, sur sa face frontale éloignée du canal latéral ( 1), de nervures ( 10) à la manière d'un ventilateur radial. 8. Ventilateur soufflant à canal latéral sui- vant la revendication 5, caractérisé en ce que le touril- ion ( 7) est pourvu, sur sa face frontale, de nervures ( 13) à la manière d'un ventilateur radial.