Brevet FR2650637A1 — publié le 19910208

VENTILATEUR DU TYPE A FLUX TRAVERSANT TANGENTIEL La présente-invention est relative aux ventilateurs du type à flux traversant tangentiel, comprenant, dans un stator ou un carter; un rotor du type: à Lanterne ou en cage d'écureuil, formé par des flasques ou disques réunis par des aubes inclinées équidistantes angulairement. De tels ventilateurs sont, géneralement, dépourvus d'un. arbre de Liaison entre les flasques ou disques qui sont uniquement solidarisés par les aubes fixées par soudure ou collage, etc... Si une telle technique permet de réaliser un rotor de faible masse, elle ne peut être retenue Lorsqu'il convient de construire un appareil capable de produire un rideau d'air continu de grande longueur, car une telle structure ne permet pas de disposer d'une résistance mécanique en rapport avec la longueur axiale. En effet, l'absence d'arbre traversant a pour conséquence que la transmission du couple ne peut être assuréeque par Les aubes dont la résistance à La torsion ou à la flexion est limitée. Une telle structure ne peut donc être envisagée que pour des vcntilateurs à vitesse de rotation limitée ne connaissant que des phases d'accélération- décéLération limitées. Pour éviter de tels inconvénients, la production d'un rideau d'air de grande longueur est généralement réalisée selon la technique ci-dessus en disposant, coaxialement bout à bout, plusieurs rotors dans un même carter devant être divisé par des cloisons transversales à même de supporter les paliers des différents demi-arbres. Si une telle construction est envisageable; en réalité, elle ne permet pas de répondre au. véritable problème de fournir un -rideau continu, car les cloisons intermédiaires et, plus particulièrement, les cloisons proches des extrémités, devant être réservées pour assurer La résistance du rotor et La liaison avec les demi-arbres, sont responsables de La production d'une succession de flux adjacents Laissant subsister, à proximité des paliers, des plages dépourvues de circulation d'air. Si un tel inconvénient peut, dans certaines applications, être négligé, il n'en est pas de même dans Le cas de mise en oeuvre pour le soufflage des débris végétaux au sein d'une vendange récoltée mécaniquement ou, encore, lorsqu'il convient de produire un rideau d'air thermique constituant un barrage entre deux volumes devant être thermiquement isolés. L'objet de lrinvention est, justement, de remédier aux inconvénients ci-dessus en préconisant une nouvelle structure de ventilateur, du type à flux traversant tangentiel, structure spécifiquement choisie pour permettre la réalisation de rotors de grande longueur, robustes mécaniquement et capables de produire un rideau continu sur une grande longueur axiale. Un autre objet de l'invention-est de proposer un nouveau rotor de ventilateur de construction simple, légère et néanmoins robuste, et pouvant être monté à partir d'éléments constitutifs standardisés, sans faire intervenir d'opération de soudure, collage ou analogue, les différents éléments constitutifs etant relativement montés par simple assemblage. Un autre objet de.l'invention est de proposer une nouvelle structure de rotor pouvant être réalisée sous une très faible masse minimisant, voire supprimant Les problèmes d'équilibrage statique et dynamique. Un autre objet de l'invention est de proposer une nouvelle structure qui puisse faire L'objet d'opérations d'entretien ou de changement de certains éléments constitutifs par simple intervention manuelle rapide, sans outillage spécifique. Pour atteindre Les objectifs ci-dessus, l'objet de l'invention est caractérisé en ce que - les disques presentent des lumières s'ouvrant à la périphérie et définies chacune par un axe longitudinal constitué par un segment de cercle sous-tendu par une corde dont la médiatrice fait un angle avec une direction radiale passant par le point milieu de L'axe longitudinal, - les aubes sont constituées par des Lames engagées dans les lumières et présentant, en section droite transversale, une forme en croissant de lune de faible épaisseur, - et un moyen de déformation élastique est prévu sur les lames etlou les disques pour immobiliser éiastiquement les lames dans les lumières. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe transversale schématique d'un ventilateur à flux traversant tangentiel. La fig. 2 est une coupe prise, sensiblement, selon La ligne 11-11 de la fig. 1 et illustrant, schématiquement, la structure du rotor conforme à l'invention. La fig. 3 est une vue transversale prise, à plus grande échelle, selon la ligne III-III de la fig. 2-. La fig. 4 est une coupe diamétrale prise selon la ligne IV-IV de la fig. 3. La Tig. 5 est une vue partielle montrant, à plus-grande échelle, un détail de réalisation de certains des éléments constitutifs de l'objet de l'invention. La fig. 6 est une perspective, en partie arrachée, illustrant un exemple d'application de L'objet de l'invention. La fig. 7 est une perspective, analogue à La fig. 6, mais illustrant une autre forme de constitution d'un rotor. La fig. 8 est une coupe axiale montrant un détail de réalisation de l'exemple d'application selon la fig. 7. La fig. 1 montre, en coupe transversale, un ventilateur 1 du type à flux traversant tangentiel, comprenant un carter ou stator 2 délimitant une ou;e d'aspiration 3 et une bouche de sortie-refoulement 4. Le carter 2 contient, intérieurement, un rotor 5 monté, par des tourillons extrêmes 6 dans des paliers portés par les parois transversales du çarter 2. Le rotor 5 est mû en rotation dans le sens de la flèche f1 par tout organe moteur approprié ne faisant pas partie directement de l'invention. La fig. 1 montre, schématiquement, la forme particulière du carter 2 propre au type de ventilateur à flux traversant et tangentiel. De tels ventiLateurs sont largement connus dans la technique et Leur théorie de fonctionnement, de même que La caractéristique constructive et structurelle du carter 2, n'ont pas à être reprises plus avant. Le rotor 5 est- du type en cage d'écureuil ou en lanterne, constitué, comme cela apparaît aux fig. 2, 3 et 4, par au moins deux flasques ou disques 7 qui sont montés parallèlement l'un à L'autre sur un arbre 8 porté par des paliers extrêmes 9 présentés par les parois 10 transversales du carter 2. Les disques 7 sont réunis entre eux par des aubes 11 disposées périphériquement, de façon équidistante angulairement. Selon L'invention, chaque disque 7 est réalisé, de préférence, en une matière plastique moulée et comprend un voile 12 d'épaisseur sensiblement constante, s'étendant à partir d!une bague centrale 13 délimitant une ouverture centrale 14. La bague 13 s'étend, de préférence mais non obligatoirement, d'un même côté du plan P du voile 12, sur une longueur axiale supérieure à l'épaisseur de ce dernier.La bague 13 présente, dans sa surface cylindrique intérieure, au moins une gorge axiale 16 destinée à permettre l'emmanchement serré du disque 7 sur au moins l'une des extrémités 17 d'une goupille 18 traversant diamétralement l'arbre 8. L'emmanchement serré est obtenu, d'une part, en mettant à profit la matière constitutive du.disque 7 acceptant un fluage ou une déformation élastique et/ou plastique et, d'autre part, en conférant à la gorge une section légèrement inférieure à celle de la goupille 18. A titre d'exemple, Le disque 7-est réaLisé en alliage métallique ou en une matière pLastique, telle que celle connue sous le nom commercial de "DeLrin". Les disques 7 peuvent être réalisés pour posséder un caractère rigide ou flexible. Les disques 7 sont réunis, comme dit ci-dessus, par des aubes 11 qui sont constituées, comme ceLa ressort de La fig. 5, par des Lames 19 adaptées à La périphérie des disques 7, par analogie constructive avec -les structures en lanterne. Chaque lame 19 est réalisée, soit en aLLiage métallique, soit en matière plastique, telle que le chLorure de plyvinyle, et présente, de préférence, une section droite transversale de faible épaisseur, en forme de croissant de lune. Chaque lame 19 peut être flexible ou non. Selon l'invention, chaque disque 7 est conçu et réalisé de manière que les différentes lames 19 puissent être mises en place, par simple assemblage ou montage, sans nécessiter d'appareillage ou d'outillage spécifique ou, encore, d'opération de solidarisation par tout moyen approprie. A cet effet, chaque disque 7 est pourvu de n Lumières 21 destinées chacune à recevoir et à maintenir une Lame 19. La fig. 5 montre, plus en détail, que chaque lumière 21, de largeur sensiblement constante, est définie par un axe Longitudinal x-x' constitué par un segment de cercle de centre 0 et qui est soustendu par une corde C dont La médiatrice. n, passant par Le centre 0, fait un angle a avec une direction radiale R passant par Le centre du disque 7 et le point milieu de l'axe longitudinal ou du segment de cercLe définissant la lumière 21. L'angle a est fonction de la vitesse de rotation, du diamètre du disque 7, de La forme et du nombre de lames 19 et possède, sensiblement, une valeur proche de Chaque lumière 21, déLimitée à proximité de la périphérie du disque 7, possède ainsi un bord longitudinal concave extérieur 22, un bord longitudinal convexe intérieur 23 et deux bords transversaux sensiblement semi-circulaires 24 et 25. Chaque lumière 21 s' ouvre a la périphérie du disque 7 par un couloir d'engagement 30 possédant deux bords 31 et 32, partiellement parallèles, aboutissant à un passage en chicane 33 faisant communiquer le couloir 30 avec la lumière 21. Le passage en chicane 33 est délimité par un-arc de cercle concave 34 de raccordement entre le bord 32 et un bossage 35 formé par le bord longitudinal 23 auquel il se raccorde par une portion droite 36. Le passage en chicane 33 est, par ailleurs, défini par un segment de bord rectiligne 37 prolongeant Le bord transversal semicirculaire 25 pour se raccorder au bord 31 avec lequel il forme un becquet d'arrêt 38 en contre-depouille par-rapport à un sens d'engagement selpn ta flèche f2. Le bord 32 du couloir d'engagement 30 peut se raccorder au bord 31 du couloir suivant dans le sens de rotation selon la flèche f1, soit au droit de La périphérie du disque 7, soit par l'intermédiaire d'un arrondi de raccordement 39 conférant localement au couloir 30, une section d'introduction décroissant progressivement jusqu'à la section constante ménagée entre Les bords sensiblement paralleles 31 et 32. La mise en place d'une lame 19, à-caractére flexible, simultanément dans deux lumières 21:correspondantes et angulairetnent alignées de deux disques rigides 7 montés par emmanchement serré sur L'arbre 8 par l'intermédiaire des goupilles. 18, s'effectue en engageant ta lame dans le sens de la flèche f2 pour lui faire suivre Le couloir d'engagement 30, en vue de pénétrer dans le passage en chicane 33. La flexibilité transversale permet à la lame 19 de suivre L'arc de-raccordement 34 pour progresser par dessus le bossage 35 permettant, à cette lame, de pénétrer à L'intérieur des Lumières 21. Le glissement, dans Le vens de la flèche f2, s'effectue jusqu'au moment ou la lame 19 vient en butée contre le bord 24. Dans cet état, La Lame 19 est plus amplement déformée elastiquement par flexion transversale, de manière à faire passer le second bord longitudinal derrière le becquet d'arrêt 38 favorisant L'amenée en butée et le maintien de ce bord contre le bord transversal semi-circulaire 25.Dans cet état, la lame flexible 19 peut ou non être maintenue sous contrainte de déformation transversale tendant à accentuer son arcure, par appui en butée des bords transversaux 24 et 25 et par appui sur le bossage 35. Dans tous les cas, La - lame 19 est fermement immobilisée dans la position requise, sans risque de dégagements intempestifs axial et longitudinal. Le montage d'une -lame 19, à caractère rigide, simultanément dans deux lumières 21 correspondantes et angulairement alignées de deux disques 7 à caractère flexible, montés par emmanchement sur l'arbre 8, par l'intermédiaire des goupilles 18, s'effectue, comme dit précédemment, par engagement dans le couloir 30 dans Le sens de la flèche f2. Lorsque La lame 19 atteint L'arc de raccordement 34, sa progession force La- partie 40 du disque 7, isolée par deux couloirs 30 successifs, en déformation élastique dans le sens de la flèche f3. Cette partie 40 présente une forme en languette dont la partie terminale, pourvue du becquet 38, s'apparente à un cliquet ou crochet.L'effacement élastique de ce cliquet, dans le sens de la flèche 3,- permet à la lame de continuer sa progression et de franchir le bossage 35 pour pénétrer dans les Lumières 21. Le glissement, dans le sens de la fleche f2, se poursuit jusqu'au moment où le cliquet 40 vient se rabattre derrière le bord longitudinal de la lame contrainte par le bord 37 du becquet 38. Dans cet état, la lame 19 est serrée élastiquement par flexion transversale du cliquet 40 L'appuyant contre le bossage 35 et se trouve limitée entre les bords 24 et 25. La lame rigide 19 est ainsi fermement immobilisée dans la position requise, sans risque de dégagements intempestifs axial et longitudinal. L'utilisation de matériaux flexibles pour Les lames 19 eut les disques 7 peut aussi être envisagée pour combiner les avantages ci-dessus. L'utilisation d'une matière flexible permet, dans tous les cas, de disposer d'un moyen d'immobilisation élastique entre les Lames t9 et les disques 7 et de supprimer les moyens traditionnels de liaison qui, outre leurs inconvénients intrinsèques, sont, généralement, responsables de l'existence d'un balourd exigeant une opération ultérieure d'équilibrage statique et dynamique. Les moyens ci-dessus permettent de réaliser un rotor de très grande longueur, en faisant rappel à un arbre 8 de La longueur choisie et dont la section correspond aux charges mécaniques, statiques et dynamiques devant êtreasupportees. Les parties terminales de L'arbre 8, telles qu'illustrées par la fig. 6, peuvent être maintenues dans des paliers 9 des parois latérales 10 du carter 2 et la constitution du rotor proprement dit peut faire alors intervenir des lames 19 de même longueur que L'arbre 8 ou de longueurs elémentaires sous-multiples: Dans tous les cas, un nombre n de disques 7 est prévu pour assurer le maintien optimal des lames 19.Un mode de construction, tel qu'illustré par la fig. 2, concernant la mise en oeuvre de lames de longueur élémentaire sous-multiple de celle de L'arbre 8, peut faire intervenir un dépassement des parties terminales des différentes lames 19 par rapport aux disques 7 les supportant. Dans un tel cas, les parties terminales des lames 19 peuvent alors pénétrer dans Les chicanes circulaires 41. ménagées dans les surfaces latérales 1 2 des cloisons 10, contribuant, en outre, à L'étabLissement des dépressions et pressions à l'intérieur du rotor en cage d'écureuil.De cette manière, il est possible de disposer, en alignement parfait, l'ensemble des longueurs étémentaires des Lames flexibles pour couvrir toute la longueur utile du rotor et fournir, par La bouche de refoulement 4, un rideau continu de flux pulsé ou soufflé. Dans le cas de réalisation de très grande longueur, il peut être envisagé de réaliser Le rotor comme illustré par la fig. 7. Selon cette figure, l'arbre 8 est supporte par au moins un palier intermédiaire 9a po:té par une cloison 42 adaptée à L'intérieur du carter 2. En raison-de ta possibilité de faire déborder chacune des lames 19 au-delå des plans des disques 7 et d'associer des chicanes 41, il est possible de réaliser un rotor de grande longueur ne présentant que de faibles soLutions de contrainte axiales comparables à l'exemple selon la fig. 2. Dans les cas de construction ci-dessus, les goupilles 18 assument, également, comme illustré par la fig. 8, une fonction de liaisons angulaire et axiale avec un noyau 43 constituant une pièce de raccordement de deux tronçons d'arbres tubulaires 8a et 8b correspondant à deux-segments de rotor. A l'une des extrémités du rotor, une goupille 18 assure aussi une fonction de Liaisons angulaires et axiales avec un arbre 44 d'un moteur d'entraînement 45 ou analogue. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Ventilateur du type à flux traversant tangentiel comprenant un carter (2) et un rotor (5) monté tournant dans des paliers (9) du carter et constitué par au moins deux disques (7) réunis par des aubes périphériques (11), équidistantes angulairement, caractérisé en ce que : - les disques présentent des lumières (21) s'ouvrant à la périphérie et définies chacune par un axe longitudinal constitué par un segment de cercle (x-x') sous-tendu par une corde (C) dont la médiatrice (M) fait un angle (a) avec une direction radiale (R) passant par le point milieu de l'axe longitudinal, - les aubes sont constituées par des lames (19) engagées dans les lumières et présentant, en section droite transversale, une forme en croissant de lune de faible épaisseur, - et un moyen de défjrmation élastique est prévu sur les lames etlou les disques pour immobiliser élastiquement les lames dans les Lumières. 2 - Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en' ce que le moyen de déformation élastique consiste à conférer, à chaque lame, un caractère de flexibilité au moins transversale. 3 - Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de déformation élastique consiste à conférer un caractère flexible, au moins localement, à chaque disque dans une partie délimitant les Lumières. 4 - Ventilateur selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que chaque disque (7) comporte des Lumières (21) s'ouvrant la périphérie, chacune par un couloir d'engagement (30) en partie au moins fermé par un crochet (40) délimitant en partie la Lumière. 5 - Ventilateur selon la revendication 1, 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque disque (7) comporte des lumières (21) s'ouvrant à la périphérie, au travers d'une chicane (33) ménagée entre le couloir d'engagement. (30) et le bord intérieur longitudinal convexe (23) de la lumière. 6 - Ventilateur selon la revendication .5, caractérisé en ce que la chicane est définie, d'une part, par un bord en arc de cercle concave (34) se raccordant à un bossage (35) saillant par rapport abord longitudinal convexe intérieur (23) auquel il se raccorde par une portion droite (36) et, d'autre part, par un segment de bord rectiligne (37) proLongeant le bord transversaL semi-circulaire (20) correspondant de la lumière et se raccordant au couloir (30) par un becquet d'arrêt (38) en contre-dépouille par rapport au sens d'engagement (f 2). 7 - Ventilateur selon La revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les lames (19) s'étendent au-delà des disques extrêmes dù rotor. 8 - Ventilateur selon la revendication 7, caractérisé en - ce que les lames s'étendent au-delå des disques et pénètrent en partie dans des chicanes circulaires (41) présentées par des cloisons extrêmes ou intermédiaires -(10, 42) du carter (3). 9 - Ventilateur selon la revendication 1, 3, 4 ou 5 caractérisé en ce que les disques possèdent chacun un trou central (14) et sont montés sur L'arbre (8) par emmanchement axial serré chacun sur une goupille (18) saillant radialement de L'arbre. 10 - Ventilateur selon ta revendication 1, 3, 4, 5 ou 9, caractérisé en ce que chaque disque présente, dans ta surface cylindrique délimitant le trou (14), au moins une gorge axiale (16) d'emmanchement sur la goupille. 11 - Ventilateur selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la goupille (18) assume une fonction de - Liai sons axiale et angulaire avec un noyau cylindrique (41) de raccordement entre deux arbres (8a et 8b) ou de support d'un arbre dans un palier.