Brevet FR2728028A1 — publié le 19960614

VENTILATEUR A FAIBLE NIVEAU SONORE La présente invention concerne un dispositif à fåible niveau sonore permettant de transformer l'énergie mécanique d'un moteur en un déplacement d'un fluide ou d'un gaz tel que par exemple les ventilateurs. Dans de nombreux domaines techniques, il est nécessaire de mettre en oeuvre des dispositifs permettant de transformer l'énergie mécanique d'un moteur en une élévation de pression statique d'un gaz-. Ce gaz pouvant être de l'air ou analogue . On trouve de tels besoins en ventilation ou refroidissement d organe aussi bien dans le bâti- ment l'industrie que dans les véhicules de transport. On constate que les dispositifi existant actuellement n'ont pas un bon rendement aéraulique et sont Qlobalement fort bruyant La présente invention a pour objectif de transformer l'énergie mécanique d'un moteur en pression statique dans les conditions de performance aéraulique et acoustique nettement meilleurs que l'état de l'art antérieur. Plus précisément la présente invention a pour objet un dispositif permettant de transformer l'énergie mécanique d'un moteur en une mise en pression d'un gaz elle est caracterisee par le flut qu'elle comporte: * Des pales nombreuses qui sont préférentiellement à corde unitaire courte. La corde est préférentiellement plus grande au 1/3 extérieur de la pale. Les pales sont reliées entre elles à leur extrémité par une virole tournante ou sont terminées par des petits ailerons (ou pla que de garde) permettant de supprimer le tourbillon d'extrémité. * Un carter préférentiallement en forme de divergent gigogne (concentriques) à bord d'attaque arrondis permettant une variation la plus grande possible entre la ssurice de la couronne circulaire d'entrée du divergent et celle de sortie. La virole tournante est conçue de telle manière fig6, quelle ne fasse pas saillit dans le conduit et que sa surface intérieure 31 corresponde à la forme naturelle du conduit d'air constitué par la surface amont 32 et la surine aval 33. c'est à dire que le convergent amont 5 puis 25 et le divergent aval 6 puis 26 débouchent à fleur de cette surface. Cette topologie pouvant être obtenue soit grace à la forme naturelle des pièces amont 5. et aval 6. soit trace â des anneaux rapportés en amont. 25 ou en aval 26 (fig.6). Le jeux axial entre les pièces 25. 23 et 26 étant le plus réduit possible et a préférentiel- lement une forme en "tuile" t-elle qui est illustré sur le dessin 6, 7A. 7B et 7C. Les figures. 7A. 7B et 7C donnent une vanante ou on a ryoute des pertes de charges 27.28. 29 et 30 entre la virole tournante et la parte fixe pour interdire une fuite dans cette région (toute variante equivalente étant admise). La forme 26. de réadaptation du borde fuite. peut éventuellement être intégré a la virole tour- nante 23 comme le montre la firme 6A. Les figures 1, 2, 3 et 4 montrent lavure en coupe; fig I et 2 la vue de face fig.3 et la vue arriere fig 4 d'un dispositif répondant aux critère de la présente invention. La fig. 5 donne un exemple d'une version de pale de l'hélice selon l'invention Cette pale ayant une corde plus grande sensiblement aux 1/3 extérieurs. La figure FB donne une vue préfërentielle de la terminaison des pales avec la virole tournante 23. La figure 1 montre le moteur 1 entraaaant grâce au moyeu d'hélice 2 les pales 3 celles-ci portent a leur e:rremité une virole tournante 23 qui relie tout les sommets de pales entre eux. En amont de l'hélice se trouve un convergent 5 qui adapte la géométrie de la cire ou du conduit d'admission au diamètre de l'hélice (voir également fig r et 6). Le divergents suivant une configuration préférentielle, est constituée par le carter extérieur 6 en combinaison avec des séparateurs annulaires à bord d'attaque arrondis 7 et le carénage de mo- teur 8. La géométrie du divergent 6 étant bien entendu sujette au diamètre du conduit éventuellement connecté à sa sortie. Préféntiellement le système de suportage de moteur et des pinces 7 et 8 est constitué par des redresseurs 9 situés le plus en arriere possible du divergent 6. Outre leur rôle structural ces pièces 9 participent a la réduction de la rotation de l'air entraînee en arrière de l'hélice. La figure 2 donne une variante de la géométrie présentée en figure 1. Dans la version de la fit r le pavillon 5 est consumée par un (ou des) volume de matière acoustiquement absorbante 12. dont la surface est traité pour offrir la forme 5 d'un pavillon ou d'un conduit amont et avoir un état de surface tres lisse pennettant l'écoulement de l'air à grande vitesse à sa surface. De la même façon le moyeu d'hélice 2 est ici constitué d'une structure porteuse 11 sur laquelle se trouve un (ou des) volume d'une matière absorbante acoustiquement 10 dont la surface 2 re constitue une forme aérodynamique analogue à celle donnée en exemple en figure 1, encore une fois la surface de ces matériaux absorbants doit être iisse pour autoriser l'écoulement de l'air à grande vitesse à la surface. La matière 1Q et 12 peut etre fibreuse (laine de verre, de roche etc.) pulvérulente alvéolaire (mousse de polyuréthanne, de mélanine etc.). Ce peut être aussi des structures à résonateurs d'Helmoltz. La surface peut être une zone lisse, rigide, perforée (entre 20 et 50 % de perforation) ou souple (film plastique, PU métal en très faible épaisseur. tissu, ou film métallique très fin déformé ou déposé par exemple par CDV. électrolyse ou tout procédé donnant un film similaire. Les figures 5 et 5 B montent un exemple de réalisation préférentielle du bout 4 de la pale ;. En effet, soit ce bout de pales 4 est constitué préférentiellement par une virole tournante 23 fip 5 B: c'est å dire un tube reliant tous les bouts de pales, soit fig. 5 A ou 5C il est constitué par une plaque de garde 21 et éventuellement 22 qui termine(ent) le bout de pales et sont dans un plan sensiblement perpendiculaire à la pale 3 (en fait les parties 21 et éventuellement 22 sont le reste de la virole tournante 23 réduit à sa plus simple expression); ; le bout 21 a préférentielle- ment une allure vue en coupe telle que décrite dans la figure 5C. La partie 20 du moyeu voir fie 5 est préférentiellement la plus courte possible voir supprimée: de méme la surface de la partie 2 est à réaliser au minimum necessaire de facon à réduire la surface de cisaillement de l'air dans cette région. La surface de toutes les parties "mouillées" par de l'air à grande vitesse doit entre extrêmement lisse et si possible polie. REVENDICATIONS 1= Dispositif permettant de transformer l'énergie mécanique d'un moteur en pres- sion d'un gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte: - une pluralité de pales (3) montées sur un moyeu d'hélice (2), chaque pale compor tant à son extrémité libre une virole tournante (23) de suppression de tourbillon, et - un carter sensiblement en forme de divergent (6 et 8) pour obtenir éventuellement une différence de surface entre la surface de la couronne circulaire d'entrée et celle de sourie. 2* Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait qu'il comporte un divergent gigogne 6. 7 et 8 pour obtenir un accroissement de surfaces importantes entre la surface circulaire d'entrée et celle de sortie. 3* Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérise par le fàit que la virole tournante (23) ne fait pas saillit dans le conduits mais est précédée par des surfaces 32 et des formes qui conduisent naturellement l'air vers sa surface intérieure. Ces formes (25) peuvent faire partie intégrante du pavillon d'entre (5) fig 6 ou etre des pièces rapportées. 4* Dispositif selon la revendication 1 à 3 caractérisé par le flut que la virole tournante 23 ne fait pas sailli dans le conduit mais est suivit par des surfaces 33 et des formes qui récupèrent naturellement l'aire de sa surface interieure. Ces formes 26 peuvent firre partie du divergent de sortie 6 fie être des pièces rapportées 26 ou faire partie de la virole tournante pièce 26 de la figure 6B. 5* Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caracterisé par le fait que l'extérieur de la virole tournante est complété par des pertes de charges 27, 28, 29 et 30. 6* Dispositif selon les revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que chaque pale est ù corde unitaire courte. 7* Dispositif selon les revendications I à 6 caractérisé par le fait que chaque pale a une forme lozengique à bout écorné fig.5, la dite pale étant liée au dit moyeu d'hélice et à la dite virole tournante par la petite base. 8* Dispositif selon la revendication 7. caractérisé par le fait que la longueur de corde maximale est sensiblement située au 1/3 extérieur de l'envergure de pale. 9* Dispositif selon les revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que le pavillon 5 et (ou) le moyeu d'hélice 2 sont constitués par des matières 10 et 12 permettant d'absorber les émissions acoustique (matières alvaiolaires fibreuses pulvérulente ou résonateurs d'Helmoltz). 10* Dispositif selon les revendications 1. 2. 6, 7, 5 et 9 caractérisé par le fait que la virole tournante est réduite à de petits moignons constituant des plaques de es (21 et 22). ou 21 seul en bout de pale.