Brevet FR2596108A1 — publié le 19870925

La présente invention est relative à des pales pour une hélice de ventilateur et plus particulièrement à des pales de ventilateur, telles que celles utilisées pour envoyer de l'air de refroidissement sur des moteurs d'automobile ou d'autres sortes d'appareils, ou pour d'autres buts, et qui sont faites par exemple en résine ou en métal. Deux exemples d'hélices de ventilateurs connus sont représentés sur les figures 12 et 13. Chacune des 10 hélices comprend un moyeu 11 ayant une surface périphérique extérieure et une multiplicité de pales 12 faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir de la surface périphérique extérieure du moyeu 11. Chaque pale 12 du ventilateur représenté sur la figure 12 présente une 15 multiplicité d'ouvertures 14 qui la traversent, entre son axe longitudinal et son bord arrière 13. Les ouvertures 14 permettent à l'air de circuler au travers et de ce fait elles réduisent la différence de pression entre les côtés d'aspiration et d'évacuation de la pale 20 12 de façon à éviter un décollage sensible de la couche limite le long de la surface latérale d'aspiration de la pale 12, car une telle séparation est cause de bruit. La pale 12 représentée sur la figure 13 présente une pluralité d'indentations 15 le long de son bord arrière 25 13. Les indentations 15 empêchent la formation d'un important écoulement turbulent d'air à son bord arrière 13 et de la sorte elles réduisent le bruit produit par le ventilateur. Lorsque le ventilateur à hélice est entraîné, il produit un bruit causé principalement par l'air qui se sépare, l'air qui circule et le jet d'air. Le son de l'air en séparation est dû à un débit d'air turbulent qui est engendré par le décollage de l'air d'une couche limite quittant la surface de la pale comme il a été dit ci-dessus. Le long de la surface de chaque pale, du côté aspiration, il y a deux écoulements d'air, un écoulement externe d'air à grande vitesse, qui est sensible10 ment constant, et un écoulement interne d'air (couche limite) en contact avec la surface de la pale et ayant une faible vitesse et une faible énergie cinétique, laquelle est due à la viscosité de l'air. L'épaisseur de la couche limite augmente avec la vitesse de l'air et vers le bord arrière de la pale, et finalement cette couche se sépare de la surface de la pale pour former des tourbillons. Aucun des ventilateurs connus et mentionnés n'est très efficace pour éliminer le bruit, y compris 20 le son de l'air en séparation. De plus les ouvertures ou indentations réduisent l'efficacité du ventilateur et la résistance mécanique de la pale elle-même. Un objet de la présente invention consiste à fournir des pales pour un ventilateur à hélice, qui 25 peuvent effectivement surmonter les inconvénients de l'art antérieur tels qu'ils ont été montrés ci-dessus. Or on a trouvé en effet que si une partie au moins de la surface latérale d'aspiration de chaque pale est rendue rugueuse, l'air dans la couche limite est agité, produisant ainsi un écoulement d'air tourbillonnant finement divisé, qui se mélange avec la couche externe, ce qui imprime une énergie cinétique considérable à la couche limite. Ceci réduit l'épaisseur de la couche limite et empêche, ou au moins retarde, sa 35 séparation. - 3 Le degré dont la couche limite est agitée par la surface rugueuse dépend de la densité et de la profondeur des indentations définissant la surface rugueuse et la vitesse de l'air. La vitesse de l'air en tout point sur chaque pale tournante est proportionnelle à sa distance radiale du centre de l'hélice. Vers l'extrémité radialement extérieure de la pale, l'air présente une plus grande vitesse et la couche limite est plus fortement agitée ce qui augmente le flux d'air turbulent finement divisé qui arrive dans la couche externe. Par conséquent, si chaque pale a une surface rugueuse sur une partie au moins de sa surface, du côté aspiration, ou si sa surface est rendue rugueuse par des indentations dont la densité et/ou la profondeur 15 augmentent de l'extrémité radialement extérieure de la pale à son extrémité radialement intérieure, il est possible d'empêcher sensiblement l'apparition d'un courant d'air turbulent résultant de la séparation de l'air d'avec la surface de la pale du côté aspiration, et par suite, 20 de réduire le bruit du ventilateur sans abaisser le débit d'air du ventilateur ou la résistance mécanique de la pale elle-même. Conformément à l'invention, on propose des pales pour un ventilateur qui comprend un organe relié 25 à un corps tournant et présentant une surface périphérique extérieure et une pluralité de pales faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir de cette surface périphérique extérieure, le tout de faQon que chacune des pales ait une surface rendue rugueuse sur 30 une partie au moins à son côté aspiration. De préférence, la rugosité de la surface augmente de l'extrémité radialement extérieure de la pale à son extrémité radialement intérieure. La surface rendue rugueuse peut être une surface rainurée ou une 35 surface satinée, ou une combinaison des deux. On décrira maintenant, à titre d'exemple, des modes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins ci-annexés parmi lesquels: la figure 1 est une élévation frontale frag5 mentaire d'une hélice de ventilateur; les figures 2 à 7 sont des vues semblables à celle de la figure 1, montrant d'autres modes de réalisation de la présente invention; la figure 8 est une coupe transversale prise 10 le long de la ligne VIIIVIII de la figure 7; la figure 9, une vue semblable à celle de la figure 1, montrant encore un autre mode de réalisation; la figure 10, une coupe transversale, prise le long de la ligne X-X de la figure 9; 15. la figure 11 est une vue semblable à celle de la figure 1, mais montrant un autre mode de réalisation; la figure 12 est une élévation frontale fragmentaire d'une hélice de ventilateur connue dans 20 l'art; et la figure 13 est une vue élévation frontale fragmentaire d'une autre hélice de ventilateur connue dans l'art. Les ventilateurs représentés sur les figures 25 1 à 4 comprennent chacun un moyeu annulaire 1 possédant une surface périphérique extérieure et une paroi de montage 1, par laquelle il est rattaché à un corps tournant (non représenté), et une pluralité de lames ou pales 2 en saillie radialement vers l'extérieur à partir de la surface périphérique extérieure du moyeu 1. Le ventilateur peut être fait par exemple en résine synthétique ou en métal tendre tel que l'aluminium ou un alliage d'aluminium. Chaque pale présente une surface finement rugueuse 4 qui couvre la surface 3 du côté aspi35 ration en totalité, comme représenté sur les figures 1 et 3, ou partiellement, comme représenté sur les figures 2 et 4. Quand une partie seulement de la surface 4 est rugueuse, cela peut être par exemple le long du bord avant, arrière ou radialement extérieur de la pale 2, ou bien le long d'une partie centrale longitudinalement de celle-ci. La surface 4 rugueuse peut être formée par une multiplicité de fines rainures 5 comme on a représenté sur la figure 1 ou 2, ou bien ce peut être une surface satinée 5 comme on voit sur la figure 3 ou 4. 10 Les rainures peuvent s'étendre parallèlement les unes aux autres ou bien elles peuvent se couper pour former un réseau, ou encore elles peuvent définir un dessin irrégulier. La surface rugueuse des pales a de préférence 15 une rugosité de 5 à 300 Dm et, dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, elle peut être formée en frottant du papier de verre ou une brosse à fils métalliques contre la surface 3 de la pale 2 sortie du moule, ou bien le moule peut présenter une surface intérieure 20 finement rainurée. Les figures 3 et 4 montrent une surface rugueuse formée en envoyant un jet de sable sur la surface 3 de la pale 2 venue de moulage ou en utilisant un moule présentant une surface intérieure finement satinée. Naturellement il est possible de former une 25 surface de pale combinée rainurée ou satinée. Chacune des pales 2 représentées sur les figures 5 et 6 est semblable aux pales représentées aux figures 1 à 4, mais en diffère en ce que la densité de la rugosité de surface 4' croît graduellement depuis l'extrémité extérieure de la pale 2 jusqu'à son extrémité radialement intérieure. Chacune des pales 2 représentées sur les figures 7 à 10 est également similaire à celles représentées sur les figures 1 à 4, mais en diffère par le fait que la profondeur des accidents constituant la surface rugueuse 4", et par conséquent sa rugosité, augmente graduellement depuis l'extrémité extérieure de la pale 2 jusqu'à son extrémité radialement intérieure. Sur chacune des figures, une flèche montre le sens de la rotation de l'hélice de ventilateur. Dans ce qui précède, on a énuméré des modes de réalisation concernant une hélice de ventilateur comprenant un moyeu annulaire 1 pourvu d'une paroi de montage 1' pour rattacher le moyeu annulaire à un corps tournant et une pluralité de pales 2 formées solidaire10 ment avec le moyeu annulaire. L'invention n'est pas restreinte à de tels modes de réalisation que ceux mentionnés ci-dessus. Le ventilateur à hélice peut être construit par exemple comme représenté par exemple sur la figure 11, un flas15 que 7 comportant une surface de montage 8 pour relier le flasque à un corps tournant et une pluralité de pales 2 formées indépendamment du flasque, et fixées sur celuici par des rivets 9 ou de façon analogue. Dans le cas o les pales sont faites en résine synthétique ou en métal 20 tendre, elles peuvent être moulées de façon à comporter un insert destiné à être fixé à la périphérie extérieure du flasque par des rivets ou par des moyens analogues. Dans le cas o les pales sont faites en métal dur tel que du fer, elles peuvent avoir une surface rugueuse obtenue en frottant du papier de verre ou une brosse à fil métallique contre la surface revêtue auparavant de peinture, en revêtant la surface de peinture mélangée avec une matière en fines particules, ou en pulvérisant une matière en fines particules contre la 30 surface préalablement revêtue d'un agent adhésif. La surface rugueuse 4, 4' ou 4" sert à agiter l'air dans la couche limite le long de la surface 3 de chaque pale 2 et, de cette façon, à mélanger cette couche limite avec la couche externe à énergie cinéti35 que relativement élevée. Par conséquent, il est possible de diviser.finement le gros écoulement d'air turbulent, qui, sinon, résulterait de la séparation de l'air d'avec la surface 3 de la pale et de communiquer une grande quantité d'énergie cinétique à la couche limite pour 5 réduire son épaisseur, de sorte que la séparation de l'air avec la surface de la pale peut être empêchée ou tout au moins retardée. La proportion dans laquelle la couche limite est agitée par la surface rugueuse dépend de la densité 10 ou de la profondeur des indentations définissant la surface rugueuse, et de la vitesse de l'air s'écoulant dans la couche limite. La vitesse de l'air s'écoulant en un point sur chaque pale est proportionnelle à sa distance radiale du centre de ventilateur. Comme l'air présente 15 une vitesse maximale à l'extrémité extérieure de la pale, et la couche limite y est plus fortement agitée, ce qui augmente l'écoulement d'air turbulent finement divisé qui pénètre dans la couche externe. Par consequent, si la surface rugueuse a une densité et/ou une 20 profondeur de rugosité qui augmentent depuis l'extrémité radialement extérieure de chaque pale jusqu'à son extrémité radialement intérieure, on obtient une réduction plus importante du bruit de ventilateur, car l'écoulement turbulent d'air résultant de la séparation de l'air d'avec la surface de la pale est diminué ou finement divisé. Un avantage important de l'invention est la possibilité d'avoir des pales convenant bien pour un ventilateur à hélice, avec une fabrication facile n'exigeant aucun changement essentiel de la construction des pales et ne diminuant ni la capacité des ventilateurs ni la résistance mécanique des pales elles-mêmes. 63 RÉPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS 2 596 109 Ce numéro n'a donné lieu à aucune publication o qu O la G> &L REVENDICATIONS 1. Hélice de ventilateur comportant une pièce (1, 8) destinée à être fixée sur un corps tournant et une pluralité de pales (2) s'étendant radiale5 ment vers l'extérieur à partir de la surface extérieure de ladite pièce, chacune desdites pales étant caractérisée en ce qu'elle présente une surface rugueuse sur une partie au moins de son côté aspiration. 2. Hélice selon la revendication 1, caractéri10 sée en ce que la surface rugueuse est définie par de fines rainures. 3. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface rugueuse est une surface satinée. 4. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface rugueuse est une surface combinée, rainurée et satinée. 5. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface rugueuse pré20 sente une rugosité de 5 à 300 Nm. 6. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la rugosité de la surface augmente graduellement depuis l'extrémité extérieure de la pale jusqu'à son extrémité radialement intérieure. 7. Ventilateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface rugueuse présente une densité de rugosité qui augmente graduellement de l'extrémité extérieure à l'extrémité intérieure. 8. Ventilateur selon la revendication 6 ou 7, 30 caractérisé en ce qu'une surface rugueuse a une profondeur de rugosité qui augmente graduellement de l'extrémité extérieure à l'extrémité intérieure.