Brevet FR2710701A1 — publié le 19950407

KIT D'HELICE DE VENTILATEUR EN MATERIAUX COMPOSITES DESCRIPTION La présente invention concerne un kit d'hélice de ventilateur en matériaux composites, à angle de calage de pale réglable à l'arrêt, avec un système de bagues et rondelles d'adaptation permettant de monter l'hélice sur une gamme d'arbres de moteurs électriques et de viroles normalisés. Les hélices traditionnelles sont à angle de calage fixe ou variable, avec moyeu à usiner (alésage, mortaisage) en fonction de l'arbre moteur, ou avec moyeu pré-usiné pour un seul type d'arbre moteur. Aucune ne possède à la fois des pales à angle de calage réglable à l'arrêt, un système de bagues et rondelles d'adaptation permettant de monter l'hélice sur une gamme de moteurs électriques standards, sans usinage du moyeu sur machine-outil. Cet usinage grève fortement le coût de revient d'une hélice, et réduit la souplesse d'emploi des hélices sur les chantiers. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. 11 comporte en effet selon une première caractéristique (FIG. 1 et 2), un moyeu en deux parties, partie avant (1) et partie arrière (2), assemblées par des boulons (3). Ces deux parties possèdent (FIG. 1,2,3 et 4): - des demi-logements qui viennent emprisonner les queues de pales (4) en forme de pivot et empêcher leur rotation autour de leur axe, une fois l'angle de calage réglé, - une rainure pour le logement de la clavette (8) de l'arbre-moteur (7), - une rainure pour le logement du bossage axial des bagues d'adaptation (9), permettant l'entraînement en rotation de l'hélice quand les bagues d'adaptation sont utilisées. Sur chaque partie du moyeu, sur la périphérie au niveau du logement des pales, sont gravés 2 repères permettant, avec les graduations des pales, de régler les angles de calage (FIG. 5, 6, 7 et 8). Les deux repères de la partie avant du moyeu permettent le réglage de l'angle de calage des pales dans les cas suivants - pale droite, rotation horaire vu côté moteur (FIG.5), - pale gauche, rotation anti-horaire vu côté moteur (FIG. 6). Les deux repères de la partie arrière du moyeu permettent le réglage de l'angle de calage des pales dans les cas suivants - pale droite, rotation anti-horaire vu côté moteur (FIG. 7), - pale gauche, rotation horaire vu côté moteur (FIG. 8). Le kit d'hélice petit modèle comporte cinq pales, un moyeu avec alésage de base e 19 x 30 pour arbre claveté e 19 x 40 avec une rainure de clavette et une rainure pour le logement du bossage axial des bagues d'adaptation; la cote de longueur 40 s'obtient par adjonction d'une bague de longueur 10. L'hélice est arrêtée en translation par une rondelle en bout d'arbre et par l'épaulement de l'arbre. L'adaptation sur un arbre claveté de dimensions inférieures aux dimensions de bases se fait par l'adjonction d'une ou plusieurs bagues. Deux rondelles arrêtent l'hélice en translation, une en bout d'arbre et une contre l'épaulement de l'arbre. Le kit d'hélice grand modèle comporte 10 pales orientables. L'alésage du moyeu est de base aux cotes e 38 x 60 pour arbre claveté e 38 x 80, la cote de 80 s'obtenant par adjonction d'une bague de 20. L'hélice est arrêtée en translation par une rondelle et par l'épaulement de l'arbre. L'adaptation sur un arbre claveté de dimensions inférieures aux dimensions de base, se fait par l'adjonction d'une ou plusieurs bagues. Deux rondelles arrêtent l'hélice en translation. Les pales du kit s'adaptent sur le moyeu petit ou grand modèle. Elles comportent - une queue en pivot permettant leur rotation et leur fixation dans le moyeu, - des graduations permettant le réglage de l'angle de calage des pales, - une tête (partie active) au profil aérodynamique avec une flèche sur l'extrados indiquant le sens de rotation de la pale. Elles peuvent être droite ou gauche, suivant la position du bord d'attaque quand on se place du côté de l'intrados. Le matériau Le matériau composite utilisé pour la fabrication des moyeux et des bagues est un alliage polyamide/polyoléfine armé de fibres de verres et contenant d'autres additifs (carbone, ...) en fonction de certaines caractéristiques recherchées (antistatisme, ...). Le matériau utilisé pour la fabrication des pales peut être le même que celui employé pour la fabrication des moyeux et des bagues dans le cas où l'hélice doit travailler dans des conditions sévères (température, atmosphère explosible, vapeurs acides, ...) ou un matériau moins noble (polypropylène armé de fibres de verre) pour un fonctionnement en atmosphère ambiante. n possède les propriétés physiques suivantes - il rend l'hélice antistatique, évitant ainsi la formation de charges électriques sur l'hélice lors du frottement de celle-ci dans l'air, il n'y aura donc pas production d'étincelles de décharge entre l'hélice et la virole; cette propriété permet d'utiliser le kit pour des ventilateurs antidéflagrants dans des zones à atmosphère explosible, - il résiste à l'humidité et aux agents chimiques, permettant l'utilisation du kit pour extraire des vapeurs humides et acides, - il a une faible densité (inférieure à 1,5), limitant l'inertie de l'hélice et les contraintes dues aux forces centrifuges; une coupe soigneuse des pales permet d'éviter un équilibrage dynamique de l'hélice, - il a une bonne usinabilité permettant la coupe des pales, des moyeux et des bagues avec une scie à métaux. Applications Ce système de moyeux avec bagues et rondelles d'adaptation permettant la transmission d'un couple peut être utilisé sur des familles d'hélices de toutes dimensions, mais aussi de turbines centrifuges (à action ou à réaction), et sur des arbres moteurs de toutes dimensions (clavetés ou à méplat avec vis de pression). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux ventilateurs axiaux fonctionnant en atmosphère ambiante, acide ou explosible, avec des diamètres de viroles compris entre 250 et 00 mm. n peut être monté comme pièce d'origine en usine, mais surtout il permet le dépannage sur les chantiers, d'hélices cassées ou déteriorées. REVENDICATIONS 1) Kit d'hélice de ventilateur en matériau composite caractérisé en ce qu'il comporte un moyeu en deux parties (1) et (2) assemblées par des boulons (3), des pales (4) comportant une queue en pivot, des bagues (9) et rondelles d'adaptation (5) et (6) pour le montage de l'hélice sur des arbres moteurs (7) et viroles normalisés. 2) Kit d'hélice selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu est en deux parties (1) et (2) assemblées par des boulons (3), parties qui fixent les pales quand on serre les boulons. 3) Kit d'hélice selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu comporte à chaque base de pale 4 repères (FIG. 5,6,7 et 8) pour le réglage de l'angle de calage des pales (deux sur chaque partie de moyeu). 4) Kit d'hélice selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu comporte une rainure de clavette et une rainure permettant son entrainement en rotation par l'intermédiaire de bagues d'adaptation. 5) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les pales comportent sur la face supérieure de leur pivot des graduations pour le repérage de l'angle de calage (FIG. 5,6,7 et 8); une queue en pivot (FIG. 1 et 2) permettant la rotation des pales autour de leur axe et leur fixation sur le moyeu. 6) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les bagues d'adaptation (9) comportent une rainure de clavette et un bossage axial. 7) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau constituant le moyeu, les bagues et les pales permet la coupe des pales, des bagues et du moyeu avec une scie à métaux. 8) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau utilisé rend l'hélice antistatique et permet donc l'utilisation de celle-ci en atmosphère explosible. 9) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau composite constituant l'hélice, permet l'utilisation de celle-ci en atmosphère acide et humide. 10) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau composite constituant l'hélice a une faible densité, limitant ainsi l'inertie de l'hélice, et les contraintes et balourds engendrés par les forces centrifuges.