Brevet FR2614369A1 — publié le 19881028

"Stator a pas variable" L'invention se rapporte a il stator a pas variable, généralement destiné à communiquer un mouvement hélicoidal à un fluide en oiroulation le traversant. L'invention est plus particulièrement destinée au domaine de la ventilation et notamment le chauffage ou la climatisation de locaux. mettant en oeuvre des systèmes où l'air est forcé de haut en bas pour assurer un renouvellement permanent de- l'air et pour réduire les gradients de température, spécialement dans un local de grande hauteur D'une façon générale, lorsqu'il s'agit de capter ou d'augmenter l'énergie d'un fluide en mouvement, on utilise une combinaison de rotors et de stators, les uns et les autres pouvant être à pas variable.Le stator a pour fonction, soit de rendre optimal le rendement du rotor situe en aval, en modifiant les conditions d'admission du fluide, soit de conférer au flux mis en mouvement par le rotor- des caractéristiques déterminées adaptées à l'effet recherché et a son maintien, lorsque les conditions changent En aéronautique comme en hydraulique, les performances exigées habituellement de tels systèmes conduisent a des solutions techniques très élaborée et coûteuses, ce qui en limite l'emploi dans d'autres domaines.Ainsi, dans le domaine du chauffage de locaux, et plus particulièrement des locaux industriels, on emploie des dispositifs du type comportant un ventilateur disposé pour faire circuler 1 'air de haut en bas au travers d'un stator a aubes inclinées, destiné a donner à l'air un mouvement héliooidal divergent, produisant au niveau des occupants un déplacement d'air compatible avec les exigences du confort, c'est-à-dire relativement lent et imperceptible. Cependant, & des vitesses d'air faibles les trajectoires varient en fonction des temperatures donc des saisons, ce qui rend souhaitable de disposer d'un réglage au niveau du stator, en l'occurrence la possibilité de régler l'inclinaison des aubes par rapport a l'axe du stator.Ce besoin est ressenti avec encore plus d'acuité si on envisage d'utiliser un tel appareil, non seulement pour le recyclage et le chauffage de l'air, mais aussi pour une simple ventilation, voire une climatisation des locaux, en été. Dans ce cas, le réglage du stator devient indispensable. Pour des raisons de prix de revient évoquées plus haut, il n'est pas possible de faire appel à des solutions dérivées des applications connues en aéronautique ou en hydraulique. Dans l'état actuel des choses, l'adaptation s'obtient en modifiant l' ' inci i nalii son ou pas des aubes du stator chaque aube devant être réorientée dans des conditions difficiles en raison de l'implantation généralement élevée de l'appareil. Il va de soi qu'une telle opération est réservée à un spécialiste et n'est effectuée qu'exceptionnellement.Dans la pratique, l'inclinaison des aubes est réglée une fois pour toutes à la mise en route de l'installation et ce réglage représente le meilleur compromis possible, compte tenu du site et du ou des modes de fonctionnement envisages L'invention a pour but de rendre une tel le adaptation réalisable par un personnel non qualifié, comme par exemple le service d'entretien d'un entreprise, afin, d'une part, d'assurer le maintien du meilleur confort possible en fonction des changements de conditions climatiques mais aussi, d'autre part, de permettre d'augmenter le nombre de fonctions de l'installation (ventilation, climatisation ...) pour rendre ladite installation a la fois plus efficace et plus rentable. L'invention se propose de résoudre tous les problèmes mentionnés ci-dessus à partir d'une structure de stator à pas variable très simplifiée, de prix de revient compatible avec le domaine d'application principalement envisagé. Dans cet esprit, l'invention. 'concerne un stator à pas variable, notamment pour la ventilation, conportant des aubes régulièrement réparties circonférentiellement autour d 'un axe, chaque aube étant associée à des moyens de pivotement permettant de faire varier l'angle entre son propre plan et ledit axe, caractérisé en ce que lesdites aubes sont articulées a un premier support et en ce qu'elles sont en contact par des bords longitudinaux respectifs avec un second support lié audit premier support et écarté de celui-ci d'une distance réglable permettant d'ajuster l'inclinaison desdites aubes. Dans la pratique, les premier et second support; précités seront de préférence des plateaux a contour circulaire. Les deux supports seront par exemple reliés l'un a 1 @autre par une vis disposée selon l'axe précité, cette vis étant engagée dans un écrou soudé audit premier support pour permettre d'ajuster la distance séparant les deux supports et par conséquent l'inclinaison des aubes engagées entre ceux-ci De préférence, chaque aube est sollicitée en pivotement, en direction du second support, par un ressort. Ce ressort peut être combiné avec les moyens d'articulation de l'aube elle-même, gréce à un montage à barre de torsion. Enfin, il est parfaitement possible d'envisager de motoriser la commande de réglage de la distance séparant les deux supports. On peut ainsi faire varier le pas des aubes depuis le sol , en commandant un simple moteur électrique Celui-ci peut être monté sur l'un des supports et couplé par tout moyen convenable a la vis précitée; il peut@également être monté à distance et relié au stator par un système de poulies et courroie L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un stator à pas variable conforme à son principe, donnée uniquement å titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels. - la figure 1 est une vue partielle en perspective, schématique, d'un premier mode de réalisation d'un stator a pas variable; - la figure 2 est une vue schématique partielle e élévation de ce même stator, montrant les détails de certains éléments de structure; - la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un second mode de réalisation d'un stator a pas variable conforme à l'invention; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, illustrant un troisième mode de réalisation; - la figure 5 est une vue partielle de dessous du mode de réalisation de la figure 4; et - la figure 6 est une vue partielle de détail illustrant un moyen de réglage supplémentaire adaptable modes de réalisation des figures précédentes. En se reportant plus particulièrement aux figures es et 2, on a représenté un stator il principalement composé d'un premier support 13, d'un second support 14, lie au premier support et suspendu sous celui-ci, en utilisation et d'une pluralité d'aubes 15 régulièrement réparties circonférentiel lement autour d'un axe 16. Pour plus de clarté dans les dessins, on n'a représenté que six aubes sur la figure 1 1.Chaque aube peut être une simple plaque de métal, de contour sensiblement rectangulaire. La flèche 18, parallèle a :i 'axe 16, symbolise la direction du flux d'air entrant, forcé à traverser le stator par un ventilateur, non représneté, situé en amont. Dans l'exemple représente, les deux supportes 1::3, 14, sont des plateaux à contour circulaire, ici de même diamètre et les portions radialement les plus internes des aubes sont engagées et maintenues entre ces deux plateaux. Dans la suite de la description, on désigne par "bords longitudinaux" d'une aube, les bords horizontaux 20, 21 orienté sensiblement radialement et qui sont les plus longs. On désigne par "bords transversaux" 22, 23, les bords les plus courts qui sont respectivement situés près de l'axe 16 et prés de la périphérie du stator.Ce dernier est limité extérieurement par une enveloppe tubulaire cylindrique 25, raccordée au support 13 par des bras 26. 1 es bords transversaux externes 23 des aubes 1.5 se situent au voisinage de la paroi interne cie ce t te enveloppe tubulaire 25, sans la toucher dans aucune position. La partie active de chaque aube s'étend donc entre la périphérie du support 13 et l'enveloppe cylindrique 25. Chaque aube est associée a des moyens de pivotment permettant de faire varier l'angle entre son propre plan et l'axe 16 du stator. Pour ce faire, et selon le principe cie base de l'invention, chaque aube 15 est articulée au premier support 13 et est en contact par son bord longitudinal inférieur 20 avec le second support 14. Ce dernier est écarté du premier support 13 d'une distance réglable D'autre part, selon un agencement particulièrement simple, le second support 14 est suspendu au premier support 13 par une vis 34 disposée selon l'axe 16 et engage dans un élément fileté solidaire du premier support 13, ici un simple écrou 36 soudé ou autrement fixé 23 la face supérieure dudit premier support. A cet effet, ce dernier comporte un trou axial 38 permettant le passage de la vis 34 et autour duquel est fixé l'écrou. De même, le second support 14 comporte un trou axial 40 pour le passage de la vis 34; il repose ainsi contre la tete de la vis, par l'intermédiaire d'une rondelle 41.Un manchon 42, formant entretoise, est passé autour de la vis 34 et constitue une butée axiale évitant un rapprochement excessif entre les deux supports qui conduirait à un écrasement du dispositif en cas de fausse manoeuvre. L'action conjuguée de toutes les aubes maintient 1 les deux supports 13 et 14 parallèles en toutes circonstances.Il est à noter que la partie active -telle que définie ci-dessus- de chaque aube, peut avoir une largeur supérieure ai; celle de la partie située entre les deux supports. Il suffit pour cela que le centre de. poussée du flux d'air s'exercant sur ladite partie active, soit situé au-dessous du bord 21 ou plus généralement, de la droite autour de laquelle s'articule l'aube. Dans ces conditions, l'action de l'air sur l'aube s'exerce toujours dans un sens tendant à augmenter l'application du bord inférieur 20 de 1 'aube contre ledit second support , action qui s'ajoute à celle du ressort. Le réglage clu stator est des plus simples et découle avec évidence de la description qui précède. En tournant la vis dans un sens convenable, on rapproche ou on écarte les supports 13 et 14, ce qui entrane respectivement une augmentation ou une diminution de l'angle d'incidence a de chaque aube. par rapport à l'axe 16.Dans le cas des figures 1 et 2, cet angle d'incidence est évidemment le même pour toutes les aubes. A partir d'une position de référence le décompte $du nombre de tours de vis permet de connaître 1 'angle ci' incidence obtenu. L'opération est simple et peut être effectuée par un non spécialiste. Si la vis 34 est couplée d'une façon ou d'une autre à un moteur électrique, comme mentionné ci-dessus, le réglage peut être effectué du sol. Dans les modes de réalisation qui vont @@ maintenant être décrits, les éléments de structure analogues portent les mères références numériques et ne seront pas décrits 8 nouveau. Ainsi, en considérant la figure 3, on voit que les charnières sont supprimées au profit d'un système å encoches et crochets, entre les aubes et le premier support 13. Plus précisément, au voisinage de la périphérie dudit premier support, chaque aube comporte, soudée, une patte latérale 50, formant crochet, faisant saillie au-delà du bord longitudinal 21, vers le haut. Cette patte est engagée avec possibilité de pivotement dans une encoche 51 correspondante, pratiquée a la périphérie du premier support 13.Ce dernier comporte par ailleurs un moyeu fixe 53, faisant saillie axialement sous le plateau et comportant lui-même un petit plateau central 54 muni d'encoches 55 à sa périphérie. Bien entendu, le moyeu et le bord du support sont munis d'un même nombre d'encoches (égal au nombre d'aubes) en correspondance radiale, deux à deux. De plus, le bord transversal @ interne 22 de chaque aube est lui aussi muni d'une encoche .58 engagée dans l'une des encoches 55 du moyeu.Deux telles encoches 55, 58 sont suffisamment larges pour coopérer entre elles avec jeu et permettre ainsi un certain pivotement l: de 1 '.aube 15. Avec ce montage, il apparaît que l'aube pivote autour d'une ligne 59 s'étendant entre deux encoches 51 5!5 au voisinage de son bord supérieur 21 .Par ailleurs, Je ressort 32a est ici un ressort de traction accroché entre un point 61 de. l'aube, voisin de son bord longitudinal inférieur 20 et un point 62 dudit premier support ce point 62 étant à la fois décalé du plan de l'aube et situé radialement davantage vers l'intérieur par rapport au point 61 . De cette façon, l'action du ressort 32a se traduit à la fois par un couple de basculement de l'aube, comme dans le cas précédent, mais aussi par une composante sensiblement radiale, dirigée vers l'intérieur propre a maintenir l'encoche 58 de l'aube engagée dans l'encoche 55 du jnoyeu. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, les moyens d'articulation de l'aube sont combiné au ressort, sous la forme avantageuse d'un élément élastique formant barre de torsion 64, raccordant chaque aube 15 audit premier support 13. Selon l'exemple, cet élément élastique est une tige du genre "corde à piano" fixée à l'aube le long d'une partie du bord longitudinal supérieur 21. La fixation de cette tige le long de l'aube est assurée de la façon suivante. La tige est engagée dans un trou 65 pratiqué dans une portion extrême interne 66, repliée, de l'aube, d'une part, et elle comporte une boucle 68 appliquée à plat contre l'aube et immobilisée dans un tronçon tubulaire 69 rapporté transversalement sur la surface de l'aube, l'autre part.Ce tronçon 69 peut comporter à cet effet un prolongement plat 69a par lequel il est soudé ou autrement fixé sur l'aube. La boucle 68 s'étend, elle aussi globalement transversalement, contre une face de l'aube. La tige formant la barre de torsion est raccordée audit premier support 13 par ses deux extrémités. Ainsi, la portion radialement la plus externe de la tige, prolongeant la boucle 68 est engagée dans une encoche 51a pratiquée à la périphérie dudit premier support tandis que la portion radialement la plus interne de cette méme tige s'enroule partiellement en 70 autour d'un goujon à tête 71 ou analogue (solidaire dudit premier support et situé dans la partie centrale de celui-ci) avant de prendre appui contre un goujon voisin (voir figure 5) le nombre de goujons étant égal au nombre d'aubes.Avant montage, la position de la tige formant barre de torsion est normalement décalée de sa position définitive. Cette position est schématisée par la ligne 72 sur la figure 5. De cette façon, la tige subit une précontrainte élastique lorsque son extrémité, prolongeant la boucle 68, est engagée dans l'encoche 51a, ce qui stabilise le montage de l'aube. Si on désire faire varier la direction du flux d'air dans 3.e local, on peut monter le stator sur rotule. On peut aussi lui adjoindre un élément 75 comme celui représenté a la figure 6. Plus prcisément, le second support 14 repose sur la tete de la vis 34 par l'intermédiaire dudit élément 75 tel qu'une embase en forme de disque d'un diamètre inférieur à celui du second support et dont un secteur d'environ 120 a été coupé pour former un bord rectiligne 75a.Sur le diamètre sensiblement perpendiculaire au bord 75a est prévu un trou taraudé 76a dans lequel s'engage une vis calante 76. Lorsque l'extrémité libre de la vis 76 fait saillie au-deld de la surface supérieure de l'embase 75 adjacente au second support 14, ce dernier repose sur l'embase 75 en prenant appui sur le bord 75a et sur l'extrémité de la vis 76.Ainsi, en vissant et en dévissant la vis 76, on fait varier l'angle b entre le second support 14 et l'embase 75, et pisr conséquent l'angle entre les deux supports 13, 14. L'embase 7'5 est montée par l'intermédiaire d'un palier REVENDICATIONS 1- Stator à pas variable, notamment pour la ventilation, comportant des aubes régulièrement réparties cironférentiellement autour d'un axe (16), chaque aube étant associée à des moyens de pivotement permettant de faire varier l'angle (a) entre son propre plan et ledit axe, caractérisé en ce que lesdites aubes (15) sont articulées à un premier support (13) et en ce qu'elles sont en contact par des bords longitudinaux (20) respectifs avec un second support (14) lié audit premier support et écarté de celui-ci d'une distance réglable permettant d'ajuster l'inclinaison desdites aubes. 2- Stator à pas variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second supports (13, 14) sont des plateaux à contour circulaire entre lesquels sont engagées lesdites aubes 3- Stator à pas variable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque aube (15) est sollicitée en pivotement en direction du second support, par un ressort (32). 4- Stator à pas variable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit second support (14) est suspendu au premier support (13) par une vis (34) disposée selon l'axe précité, cette vis étant engagée dans un élément fileté solidaire dudit premier support, par exemple un écrou 5- Stator à pas variable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque. aube (15 > est suspendue par une charnière (30) audit premier support 6- Stator à pas variable selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que chaque aube (15) comporte une patte latériile (50), formant crochet, engagée avec possibilité de pivotement dans une encoche (51) correspondante pratiquée à la périphérie dudit premier support (13). 7- Stator a pas variable selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit premier support @ 13) comporte un moyeu fixe (53) muni d'encoches (55) et en ce que chaque aube précitée comporte sur son bord transversal interne une encoche (58) engagée dans l'une des encoches dudit moyeu, deux telles encoches (55, 58), respectivement de ladite aube et dudit moyeu, coopérant entre elles avec jeu pour permettre un certain pivotement de ladite aube. 8- Stator à pas variable e selon l'ensemble des revendications 3 et 7, caractérisé en ce que le ressort associé à chaque aube est monté entre celle-ci et ledit premier support de façon que son action développe une composante sensiblement radiale dirigée vers l'intérieur propre à maintenir l'encoche (58) de ladite aube engagée dans celle 9- Stator a pas variable selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque aube précitée est raccordée audit premier support par l'intermédiaire d'un élément élastique formant barre de torsion (64). 10- Stator à pas variable selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément élastique est une tige fixée a ladite aube le long d'une partie d'un bord longitudinal de celle-ci et conformée avec une bouc 11- Stator à pas variable selon la revendication 10, caractérisé en ce que la portion radialement la plus interne de chaque tige s'enroule partiellement autour d'un goujon (71) ou analogue correspondant, solidaire dudit premier support 12- Stator à pas variable selon la revendication 11 caractérisé en ce que ladite tige est engagée, d'une part dans un trou (15) pratiqué clans une portion extrême interne (66), repliée, de ladite aube et, d'autre. part, par ladite boucle, dans un troncon tubulaire (69) rapporté transversalement sur la surface de ladite aube 13- Stator à pas variable selon l'une des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que ledit second support (14) repose sur la tête de la vis (34) le reliant audit premier support par l'intermédiaire d'une embase (75) munie d'une vis calante excentrée (76), ou analogue.