Brevet FR2527681A1 — publié le 19831202

" Aube pour roues mobiles de machine à fonctionnement rotatif. L'invention concerne une aube pour les roues mobiles de machine rotatives, notamment pour les roues mobiles de ventilateurs radiaux. I1 est connu, de prévoir comme aubes dans les roues mobiles de ventilateurs radiaux, des plaques planes ou galbées d'épaisseur constante en matière plastique ou en matériaux métalliges. Ces aubes connues présentent l'inconvénient qu'en fonction de la dimension du ventl- lateur radial et de sa vitesse de rotation ainsi que de la largeur et de la disposition de ces aubes. il intervient sur ces aubes des contraintes de flexion qui nécessitent des épaisseurs importantes. De telles aubes entrainent alors des constructions de ventilateurs lourdes et couteuses en matériaux et affectent défåvo- rablement d'une façon importante les paramètres d'écoulement de la roue mobile. La vitesse périphérique de la roue mobile est en conséquence limitée par la résistance du matériau des aubes. C'est ainsi que par exemple des roues mobiles avec des aubes recourbées vers l'arrière ne peuvent, s'il existe un rapport défavorable entre la largeur des aubes et le diamètre de la roue mobile, être entrainées qu'avec une vitesse périphérique relativement réduite. Le domaine dans lequel de tels ventilateurs peuvent etre mise en oeuvre, est ainsi fortement limité. Il est déjà connu, pour raidir les aubes de disposer à l'intérieur de la roue mobile, une ou plusieurs plaques annulaires jouant le rôle d'anneaux de soutien qui servent à compléter la fixation des aubes, en réduisant leur portée et en permettant ainsi une réduction de lgépaisseur de ces aubes, Ces plaques annulaires connues entrainent une dépense supplementaire importante lors de la réalisation et notamment lors du montage des parties eonstitutives des ventilateurs, et entraînent en même temps une détérioration importante du rendement des ventilateurs. Il est également connu de remédiel aux inconvénients aérodynamiques d'une aube d'épaisseur onstante par un profilage approprié de la section transversale de cette aube. Dans le document DE-OS 27 54 582, il est proposé à cet effet des aubes avec une section transversale en forme de croissant. L'inconvénient de ces aubes connue reside dans l'incompatibilité entre la forme aérodyna- miquement favorable de la section transversale e l'aube d'une part, et ltépaisseur de l'aube necessaire en raison des contraintes de flexion. C'est ainsi que la zone de l'arête antérieure de l'aube est prévue selon le document DE-OS 27 54 582, de façon aérodynamiquement favorable, mince et acérée, alors qu'avec une aube recourbée vers l'carrière et une plaque de recouvrement recourbée, c'est précisément sur cette arete antérieur qu'intervient la contrainte maximale en flexion. La brise en oeuvre de telles aubes n'est de ce fait possible que de façon limitée. Il est en outre connu si les aubes sont faites de matières métalliques, de rabattre leurs bords et de les rendre ainsi plus résistantes aux contraintes de flexion. Un tel raidissement n'est pas possible avec des aubes en matière plastique à cause de l'épaisseur notablement plus importante de l'aube. Le but de l'invention est de réaliser, en évitant les inconvénients précités, les aubes des roues mobiles de machines rotatives, notamment de ventilateurs radiaux, de façon telle que la mise en oeuvre de telles roues mobiles soit possible avec une vitesse périphérique très élevée et un diamètre très important ainsi qu'avec une température de fonctionnement très élevée et qu'ainsi, notamment lors de l'utilisation de matière plastique pour les parties constitutives du ventilateur, une construction économique en matière de ces parties constitutives, épargnant la dépense en matières et les coûts soit obtenue, et que de nouveaux domaines d'application soient ouverts à de tels ventilateurs radiaux. L'invention a pour objet de réaliser une aube pour roues mobiles de machines rotatives notamment pour les roues mobiles de ventilateurs radiaux, qui présente une rigidité élevée à la flexion et une résistance mécanique et thermique élevée, et qui soit, de préférence, susceptible d'être réalisée en matière plastique. Ce but est atteint conformément à l'invention de la façon suivante I1 a été trouvé que l'influence de la masse proprement dite des aubes sur la flexion de ces aubes, est notablement plus importante que l'influence du moment d'inertie de la section transversale de l'aube, et que contrairement aux conclusions tirées de l'allè gement d'autres éléments de construction, pour lesquels la réduction de la masse propre et donc également du moment d'inertie d'un profil plein, implique une com- pensation par une hauteur de construction plus importante du profil de construction légère, avec la réduction en valeur absolue de la masse des aubes pour une épaisseur d'aube identique ou même réduite, il ne se produit qu'une réduction relative du moment d'inertie et la flexion est réduite de façon tout à fait surprenante. Les aubes comportent pour une épaisseur identique, ou bien même réduite par rapport à un profil d'aube plein, une enveloppe fermée et, à l'intérieur de la section transversale de l'aube, des espaces creux, de prefèrence de forme cylindrique ou prismatique, s'étendant d'un bout à l'autre, parallèlement à la direction de la tension. Les nervures transversales existant entre les espaces creux voisins, sont de préférence disposées radialement ou à peu près radialement. Ces espaces creux peuvent être répartis sur la totalité de la section transversale de l'aube ou bien être concentrés aux emplacements des contraintes de flexion les plus élevées, de préférence, le bord antérieur et/ou postérieur de l'aube. Selon une variante de l'invention, l'aube comportant un ou plusieurs espaces creux, est constituée d'un morceau mis à longueur d'un profil obtenu au moyen d'une extrudeuse, d'une machine à mouler par injection, etc... Selon une autre variante de l'invention, l'aube est constituée de profilés pleins individuels et/ou de profiles creux fermés de tous côtés ou ouverts d'un côté, qui sont assemblés pour constituer la section transversale de l'aube, de préférence par soudure ou collage. Les espaces creux de la section transversale de l'aube peuvent ne pas etre remplis, ou être remplis avec une substance de remplissage de densité réduite Selon une variante de l'invention, notamment si les contraintes de flexion sont particulièrement élevées, les espaces creux de l'aube, de préférence les espaces creux du bord antérieur et/ou du bord postérieur de l'aube, sont munis de pièces insérées en un matériau d'une résistance élevée, de préférence de pièces insérées en acier. L'aube conforme à l'invention est reliée d'une façon connue, par assemblage à tenons et mortaises et/ou par soudure ou par collage ou des moyens analogues avec le disque de pied et le disque de tete de la roue mobile. L'avantage de l'aube conforme a l'in- vention réside dans la résistance remarquablement élevée à la flexion de l'aube munie d'espaces creux par rapport à un profil plein. Ce mode de construction léger permet d'économiser la matière des aubes et grace a cette réduction de la masse propre des aubes, d'économiser aussi des matériaux utilisés pour les autres parties constitutives de la roue mobile et du ventilateur Grace à la réduction de l'épaisseur des aubes, les paramètres d'écoulement et donc le rendement des ventilateurs radiaux, se trouvent en outre améliorés La résistance plus élevée à la flexion de l'aube conforme à l'invention, permet en outre, l'uti- lisation de roues mobiles de plus grandes dimensions et de vitesses périphériques plus élevées, ainsi qe la mise en oeuvre à des températures de fonctionnement plus élevées, 51 bien que de nouveaux domaines d'appli- cation sont ouverts à de tels ventilateurs radiaux1 de préférence en matière plastique. L'invention est exposée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une coupe transver- sale d'une aube avec ses espaces creux, - la figure 2 est une coupe transversale du bord d'une aube avec un provil creux ajouté, - la figure 3 est une coupe transversale @u bord d'une aube avec deux profils creux ajoutés, - la figure 4 est une coupe transversale du bord d'une aube avec un profil creux et une pièce @nsérée. Sur la figure 1 est représentée une aube 1 en matiere thermoplastique, entièrement d'un mode de construction legeS Cette aube 1, avec une forme de section transversale aerodynamique, comporte une enveloppe ermée 2 avec une surface @isse et à l'intérieur de la section transversale de l'aube, des espaces creux 3 s'étendant d'un bout à l autre parallèlement à la direction de la tension et qui présentent, suivant leur position à l'lntérieur de la section de l'aube, des surfaces de base approximativement triangulaires et rectangulaires Les nervures transversales 4 existant entre les expaces reux 3 voisins, sont disposées radialement ou a peu ares radialement avec une épalsseur uniforme. L'enveloppe 2 présente une paisseur irregulière. Elle est toujours lus mince au milieu entre les nervures transversales dans la zone du moment en travee et elle est rendue plus épaisse par des renforcemen@s n forme de optes @mmédiatement au voisinage des nervures transversales 4 dans la zone du moment d'appui. Tours les coins et tous les bords à l'intérieur des espaces creux sont arrondis. Une telles section transversale d'aube de construction lègère est susceptible d'être obtenue au moyen d'une extrudeuse par tronçons, à partir desquels te aubes individuelles 1 sont coupées a longueur. Sur les figures 2 et 3 snt représentées 'cs aubes 1, assemblees a partir OC profiles séparés pleins é et creux 8, mais qui peuvent égaiement être réalisés d'une façon identique ou analogue complétement a partir de profilés creux 8. Dans ces aubes i, las espaces creux 3, sont disposés uniquement aux emplace- ments où les contraintes de flexion sont les plus importantes, c'est-à-dire au bord antérieur5 et/ou au bord postérieur 6.Au lieu de profilés creux 8 en forme de U ouvert d'un coté, on peut aussi utiliser des profilés creux 8 fermés de tous côtés, notamment en dehors de la zone immédiate des bords antérieur ou postérieur 5 ou 6 de l'aube i La liaison entre les différents profilés pleins 7 et profilés creux 8, pour lesquels des profil ès en matière plastique appropriés courants du commerce peuvent etre utilises, s'effectue au moyen d'assemblage, connus par soudure ou collage, sur les surfaces respectives de butée ou de recouvrement La possibilité d'obtenir une résistance particulièrement élevée à la flexion est illustrée sur la figure 4.Etant donné que l'acier, à côté d'une résistance très élevée, a un module d'élasticité plusieurs fois supérieur à celui des matières plastiques on peut insérer dans un espace creux de l'aube 1, à des emplacements où les contraintes de flexion sont élevées, comme c'est le cas sur le bord antérieur 5 et/ou le bord postérieur 6 de l'aube l, une pièce 9 en acier. Sur la figure 4, les espaces creuX 3 de l'aube 1 sont de forme cylindriques et la pièce insérée 9 est une barre ronde en acier. Cette barre ronde présente des deux côtés une longueur plus grande que l'aube 1 et est introduite dans des évidements correspondants du disque de base et du disque de tête, tandis que l'aube 1 elle-même est aboutée avec le disque de base et de tette. On peut également insérer des pièces 9 de ce genre, de la même façon, dans les profilés creux 8 des figures 2 et 3. REVENDICATIONS 10) Aube, notamment en matière plastique pour les roues mobiles de machines rotatives, notamment pour les roues mobiles de ventilateurs radiaux, caraco térisée en ce que cette aube (1) comporte une enveloppe fermée t2j et à l'intérieur de sa section transversale, des espaces creux (3i de préférence cylindriques ou prismatiques allant d'un bout à l'autre parallèlement à la direction de la tension5 tandis que les nervures transversales (4j existant entre les espaces creux (3) voisins, sont disposés radialement ou à peu près radialement. 20) Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que seul le bord antérieur et/ou le bord postérieur (5, 6) de l'aube (1) comportent un ou plusieurs espaces creux (3). 30) Aube selon l'une des revendications l et 2, caractérisée en ce que l'aube (1) comportant un ou plusieurs espaces creux (3) est d'une seule pièce. 40) Aube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'aube (l) comportant un ou plusieurs espaces creux (3) est assemblée à partir de différents profilés pleins t7) et/ou à partir de différents profilés reux t8) fermés de tous côtés ou ouverts d'un côté. 5 ) Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisée en ce que les espaces creux (3) de l'aube (1) ne sont pas remplis 601 Aube selon l'une quelconque des revendications i à 4. caractérisée en ce que les espaces @reux @ 3, de 1 aube (1) sont remplis avec une matière de remplissage de faible densité. 7 )Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisée en ce que les espaces reux (3) de l aube (1), de preférence les espaces creux (3) du bord antérieur et/ou du bord postérieur (5, 6), sont munis de pièces insérées (9) en un matériau à haute résistance, de préférence de pièces (9) en acier.