Brevet FR2791738A1 — publié le 20001006

VENTILATEURS CENTRIFUGES ET MIXTES A TRES FAIBLE NIVEAU SONORE: CAS A SENS DE ROTATION FIXE ET SENS DE ROTATION REVERSIBLE A. DOMA4INE DE L 'INVENTION Les roues des ventilateurs centrifuges ou mixtes sont en général porteuses de pales en tôle ou en profil injecté d'épaisseur constante. De rares roues utilisent des profils épais 5. en forme de profil d'aile. B. ETATDEL4 TECHNIQUE m- Dans le cas des ventilateurs à sens de rotation constant. On constate que les profils sont mal orientés et provoquent des décollements en bord 15. d'attaque. La figure 1 montre le montage classique. U est le vecteur induit par la rotation de la roue; V est la vitesse débitante et W est la vitesse résultat de la somme vectorielle des 2 vecteurs précédents. On désigne par squelette, la droite 3 allant du bord d'attaque 5 au bord de fuite 6 du profil et par angle d'attaque 4, l'angle formé par 3 avec W. Le fait de placer le profil épais tel que décrit en figure 1 (c'est-àdire extrados 1 coté opposé à l'arrivée de l'écoulement), fait qu'il n'est bien adapté que sur une très faible 25. gamme d'angles d'attaque. Au-delà, il décroche et fait du bruit. Dans le cas d'un profil mince, placé le long de la surface 1 de l'extrados, la situation est encore plus critique, car on observe un décrochage (générateur de bruit) à 30. proximité du point d'arrêt 5 et sur tout 1 'intrados 2. s. C. PRINCIPE DE L 'INVENTION - Cas des ventilateurs à sens de rotation constant. 10. La figure 2 montre la disposition du profil, préférentiellement épais, à utiliser. Elle consiste à placer l'extrados 1 coté arrivée de l'écoulement. Grâce à cette disposition, le profil sera bien adapté sur une plus grande plage d'attaque angulaire, il aura un meilleur rendement aérodynamique et il ne sera plus sujet à décrochage sur son 15. intrados. Dans le cas non souhaitable de l'utilisation d'un profil à épaisseur constante. Il doit suivre la forme et être tangent à l'extrados 1 de la figure 2. 20. Il doit préférentiellement comporter un bord d'attaque épais qui peut être obtenu par le repliement à 180 de la tôle de bord d'attaque coté intrados (ce qui permet de reconstituer le galbe du point d'arrêt 5. 25. D. ETAT DE LA TECHNIQUE m- Cas des ventilateurs réversibles. 30. On utilise des profils minces placés radialement, c'est-à-dire parallèles au sens de V. Le triangle des vitesses, lié à la rotation U et à la vitesse débitante V, induit un vecteur W qui forme un angle 4 considérable avec le squelette 3 du profil. 35. Il y a donc un décrochement garanti de l'écoulement coté sous le vent et un bruit considérable notamment à proximité du point d'arrêt 5 (zones o se produisent des cisaillements importants). 40. Si la roue tourne dans le sens inverse, la situation se reproduit à l'identique, mais avec un vecteur -U à la place du vecteur U. C'est afin de préserver cette symétrie de fonctionnement que le calage radial du profil 45. a été retenu. E. PRINCIPE DE L'INVENTION 50. m- Cas des ventilateurs réversibles. L'idée est de reprendre le concept décrit en figure 2, mais d'être capable de fonctionner de façon acceptable dans les 2 sens de rotation. Pour cela, il existe plusieurs solutions que nous allons décrire ciaprès: 5. Dans un premier temps, préférentiellement, on a intérêt à accroître le module du vecteur V par rapport au vecteur U. Ceci signifie que les bords d'attaque des pales doivent être placées le plus près possible du centre de la roue et que l'envergure des pales doit être la plus faible possible par rapport à un dimensionnement classique. 0. Ceci peut se gérer sans problème, notamment si l'on fait appel à des roues à diffuseur (fixe ou rotatif), décrit dans le brevet français N 9903046. La figure 4 montre l'allure d'une pale 13 optimisée pour les faibles débits et fortes 15. pressions. Elle se distingue par l'usage d'une forme 1 et 1' qui reprend la courbure de l'extrados de 2 profils analogues à la figure 2, mais aboutés bord d'attaque à bord d'attaque. 20. 20. Les bords de fuite 6 et 6' sont conservés et l'espace les séparant est soit fermé, soit préférentiellement organisé en 2 cavités 8 et 8' séparées par un diaphragme à bord d'attaque arrondi 7. Cette forme permet de stabiliser 2 tourbillons qui coopèrent avec les jets principaux de 25. bord de fuite. La figure 5 montre deux types de dispositifs utilisables dans le cas de débits plus importants. Ces profils peuvent être utilisés indépendants ou en combinaison (c'est à 30. dire que l'on peut créer des roues n'ayant que le profil 12 ou que le profil 11 ou une combinaison de profils 12 et 11). Le profil 11 se caractérise par 2 bords d'attaque 5 et 5', ainsi que des intrados 2 et 2' analogues à ceux de la figure 2 placés tête bêche. Ces intrados se réunissent en une queue 10 qui finit par un bord de fuite 6 unique. Entre les 2 bords d'attaque 5 et 5', coté intérieur roue, on lisse avec un profil 9 préférentiellement ellipsoïdal qui a tendance à " aspirer " le débit et l'orientation vers la pale suivante. 40. Le profil 12 est analogue dans sa philosophie à celui décrit en figure 4. Il a une forme grossièrement en goutte d'eau constituée de 2 extrados 1 et 1' qui convergent vers un bord de fuite commun 6. 45. Toute combinaison entre les profils 12, 11 et 13 ou tout usage indépendant des profils tombe dans le champs du brevet. Remarque: On peut raccourcir la queue 10 du profil 11 qui a alors l'allure 11'. 50. On désigne la forme symétrique de l'extrados 1, 1' de la pale 13 figure 4 par forme en fer à cheval. REVENDICATIONS Pale de ventilateur centrifuge ou centraxial a sens de rotation unique, caractérisé par l'usage d'un profil dont l'extrados 1 se trouve coté amont c'est-à-dire coté le plus proche du centre de la roue. 2. Pale de ventilateur centrifuge ou centraxial à double sens de rotation 13 caractérisé par l'usage d'un extrados 1 et 1' en forme de fer à cheval. Les courbures I et 1' étants dérivées d'extrados, style profil d'aigle épais. 3 Pale de ventilateur centrifuge ou centraxial à double sens de rotation, selon la revendication 2, caractérisé par la présence de formes concave par exemple 8 et 8' séparées par un diaphragme à bord arrondi 7. 4. Pale de ventilateur centrifuge ou centraxiaux à double sens de rotation 12 caractérisé par une forme en goutte d'eau constitué de 2 extrados I et 1' et d'un bord de fuite 6. 5. Pale de ventilateur centrifuge ou centraxiaux à double sens de rotation 1 1, caractérisé par une fornne constituée de 2 bords d'attaque 5 et 5' suivi de 2 intrados 2 et 2' rejoignant une queue radiale 10 finissant en bord de fuite 6. 6. Pales de ventilateur centrifuge ou centraxiaux à double sens de rotation caractérisé par l'usage simultanée des formes 11 et 12 ou 12 et 13 ou 1i1 et 13, placées en coopération sur la même roue.