Brevet FR2793530A1 — publié le 20001117

L'invention a trait au domaine des assemblages de moteurs pour turbine à air, en particulier ceux utilisés pour des applications demandant un grand volume et une basse pression, par exemple des pistolets de pulvérisation de peinture et analogues. Dans des applications antérieures typiques à grand volume, basse pression, il est courant d'utiliser une conception modifiée de moteur d'aspirateur pour produire l'écoulement d'air souhaité. Cependant, les aspirateurs ont besoin d'un écoulement d'air de grand volume, et ces moteurs sont conçus pour de grands orifices, par exemple ceux de tuyaux et d'accessoires d'aspiration pour magasins. Lorsque de tels moteurs d'aspirateurs sont raccordés à des pistolets de pulvérisation à grand volume, basse pression ayant de petits diamètres de tuyaux, des passages intérieurs et des orifices, l'écoulement résultant est notablement diminué, conformément aux principes de la mécanique des fluides. Ces moteurs fonctionnent habituellement bien en dehors de la plage de conditions de fonctionnement souhaitable, descendant même à moins de 10% de rendement. En plus des pertes de rendement indiquées ci-dessus, l'écoulement diminué dans les systèmes antérieurs engendre une contre pression qui élève la température de la turbine à air, provoquant une élévation de la température de l'air de charge fourni au pistolet de pulvérisation, échauffant le tuyau d'air et nuisant même au motif de la pulvérisa- tion. Certains systèmes antérieurs comprennent un ventilateur séparé de refroidissement pour faire circuler par aspiration de l'air de refroidissement sur le moteur pendant le fonctionnement. Cependant, un ventilateur séparé de refroidissement, seul, n'est pas suffisant pour refroidir l'air de charge jusqu'à la température souhaitée. Compte tenu des inconvénients et défauts indiqués ci- dessus affectant les dispositifs antérieurs, on a donc besoin d'un assemblage de moteur à grand volume, basse pression, de rendement amélioré. On a également besoin d'un assemblage de moteur à air présentant une température réduite de l'air de charge. On a également besoin d'un assemblage de moteur à grand volume, basse pression, ayant des caractéristiques d'écoulement d'air améliorées. On satisfait à ces besoins ainsi qu'à d'autres au moyen du présent assemblage de moteur dans lequel un moteur est relié en rotation à un organe d'impulsion pour la production d'un écoulement de fluide, avantageusement un écoulement d'air. Un passage de Venturi est prévu pour conduire un jet d'air à haute vitesse à partir de l'écoulement d'air. Un déflecteur est configuré vers le passage à Venturi pour faire passer par tirage un souffle d'air sur le moteur afin d'assurer le refroidissement et d'abaisser la température de l'air de charge. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'assem- blage de moteur selon l'invention; la figure 2 est une vue de côté montrant le carter de la présente invention; les figures 3A, 3B et 3C sont respectivement une vue de dessus avec coupe, une vue de côté avec coupe et une vue en perspective avec coupe de l'assemblage de moteur et du carter selon l'invention; et les figures 4A, 4B et 4C sont respectivement une vue en perspective, une vue en coupe axiale et une vue de face du diffuseur de la présente invention. Comme représenté sur les figures, o les mêmes réfé- rences numériques désignent les mêmes éléments, le présent assemblage de moteur comprend un moteur 10 destiné à produire une rotation autour d'un axe 12. Le moteur 10 est avantageusement retenu à l'intérieur d'un carter 14 ayant une admission d'air 16 à filtre. D'autres particularités du carter 14 seront décrites en détail ci-dessous. Le présent assemblage de moteur comprend une enveloppe de moteur ou chambre 20 de turbine qui renferme un ensemble à organe d'impulsion, relié en rotation au moteur 10 pour produire un écoulement de fluide, le fluide étant avantageusement de l'air. L'ensemble à organe d'impulsion comprend avantageusement un organe d'impulsion 22 de premier étage ayant une admission 26 et un organe d'impulsion 24 de second étage. L'ensemble à organes d'impulsion aspire de l'air à travers l'admission d'air 16 du carter, dans l'admission 26 de l'organe d'impulsion et admet de l'air à l'organe d'impulsion 22 du premier étage. Un collecteur/élément de renvoi 28 de premier étage dirige l'air vers un organe d'impulsion 24 de second étage. L'organe d'impulsion 24 de second étage élève la pression de l'air et envoie l'air à un collecteur 70 de diffuseur. Une sortie 40 reçoit l'écoulement d'air provenant du diffuseur/collecteur 70 et le conduit à un refoulement. La sortie 40 est avantageusement raccordée à un adaptateur 42 de tuyau, et le refoulement passe avantageusement par un tuyau 44 raccordé à un appareil, avantageusement un pistolet à peindre qui reçoit de l'air provenant de l'assemblage de moteur, à un grand volume et une basse pression. L'invention repose sur le principe de Venturi pour réaliser un tirage d'air de refroidissement sur la chambre de turbine. Un ou plusieurs passages 50 (avantageusement deux) de Venturi sont prévus pour conduire un jet d'air à haute vitesse (A) à partir de la sortie 40. Les passages 50 de Venturi sont de préférence formés d'une seule pièce à l'intérieur du carter 14. La sortie 40 est formée de façon à présenter un nombre respectif de trous 52 de prise de Venturi pour l'admission d'un jet d'air ayant une vitesse et une pression spécifiques souhaitées à partir de l'air de charge. Les passages 50 de Venturi sont en communication de fluide avec un nombre respectif de déflecteurs 54 qui sont avantageusement formés d'une seule pièce à l'intérieur du carter. Les déflecteurs 54 entourent la chambre de turbine pour canaliser un souffle d'air de refroidissement (B) reçu depuis une ouverture d'admission 66, passant par des passages 58 du carter et autour de la chambre de turbine5 20. Au passage des jets d'air à haute vitesse (A) dans les passages de Venturi 50, ces jets font passer par tirage le souffle d'air dans les passages 58 du carter, à travers une ouverture 56 du passage de Venturi et jusque dans le passage 50 de Venturi. Ce souffle d'air 54 évacue la10 chaleur de la chambre 20 de turbine, abaissant ainsi la température de l'air de charge. On a observé qu'avec la présente invention, la température de l'air de charge est abaissée de 7 à 10 C par rapport aux dispositifs précédents. En plus des passages de Venturi 50 et des passages 58 du carter pour refroidir la chambre de turbine 20, l'invention comprend avantageusement un ventilateur 60 à flux radial, fonctionnant également en dehors du moteur pour refroidir les composants électriques du moteur 10, à savoir le stator 62 et la bobine d'excitation 64. Le ventilateur 60 à flux radial tire de l'air de refroidisse- ment avec la charge d'air à travers le carter 14 en passant par l'admission d'air 16 du carter. Un écoulement d'air commun est divisé en un emplacement le long de l'axe du moteur, à proximité de l'admission 26 de l'organe d'impulsion et de l'air de refroidissement est aspiré le long de l'axe, en passant par les composants électriques 62, 64. Le ventilateur 60 à flux radial fait circuler de l'air de refroidissement radialement le long de passages d'écoulement définis par des déflecteurs, et fait sortir l'air de refroidissement par des évents 68 d'évacuation situés dans le carter 14, refroidissant ainsi les composants électriques. La chambre de turbine 20 renferme et entraîne l'air de charge et le dirige vers un diffuseur collecteur 70 retenu à l'intérieur de la sortie 40, qui reçoit l'écoulement dirigé radialement et le canalise dans une direction axiale. Comme montré en particulier sur les figures 4A, 4B et 4C, le diffuseur 70 comporte plusieurs ailettes qui font saillie de la surface de ce diffuseur 70 pour réduire les turbulences dans l'écoulement d'air. Le diffuseur 70 comprend une partie effilée 72, qui est effilée dans la direction axiale, avantageusement d'une configuration globalement conique ou tronconique. La partie effilée 72 comporte plusieurs ailettes 74 de transition s'étendant axialement définissant des canaux 82 d'ailette de transition pour dévier l'écoulement d'air radial et le canaliser dans une direction axiale. La forme de réalisation illustrée présente quatre ailettes 74 s'étendant axialement, mais tout nombre peut être envisagé sans sortir du cadre de l'invention. Le diffuseur 70 est monté fixement de façon à ne pas pouvoir tourner sur la chambre 20 de turbine au moyen d'une plaque supérieure 76 ayant des ouvertures destinées à recevoir l'écoulement d'air provenant de l'ensemble à organes d'impulsion. La plaque supérieure 76 comporte plusieurs ailettes 78 en forme de spirale, avantageusement au nombre de huit, destinées à définir entre elles un nombre correspondant de canaux d'écoulement 80. Dans la forme de réalisation illustrée, quatre ailettes alternées 78 en forme de spirale aboutissent dans une position radiale située vers l'intérieur au voisinage de l'axe 12, de façon à faire confluer des canaux d'écoulement d'ailette contigus 80 avec une turbulence minimale et à établir une section transversale souhaitée pour maintenir l'écoulement et la pression d'air demandés. Les quatre autres ailettes 78 en forme de spirale se terminent à proximité des quatre ailettes 74 de transition s'étendant radialement le long de la partie effilée 72 afin de modifier la direction de l'écoulement d'air pour le faire passer d'une direction radiale à une direction axiale tout en redressant l'écoulement d'air en un écoulement sensiblement laminaire devant être fourni au tuyau 44 et au pistolet. Le diffuseur alimente le rendement du système par rapport aux dispositifs précédents en présentant une courbure d'ailette efficace pour faire tourner l'air suivant des angles de rampe, des chanfreins d'attaque et des congés ne produisant aucun étranglement pour produire des passages d'écoulement non turbulent. La courbure générale des ailettes 78 en forme de spirale détermine la manière dont la hauteur équivalente d'écoulement d'air à vitesse de rotation peut être récupérée en une hauteur équivalente de pression. Il est apparu que les performances et le rendement peuvent être améliorés en concevant les ailettes de façon que le rayon des ailettes pour une ailette de référence en un point donné varie avec un angle suivant un système de références à coordonnées de la plaque supérieure 76, vue depuis l'extrémité de tuyère, o l'origine des coordonnées est le centre de la plaque, conformément à: R = A(1 - cosO) (pour une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre) R = A(1 + cosO) (pour une rotation dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre) o R est le rayon, 0 est l'angle et A est une constante de proportionnalité. L'invention procure donc un refroidissement supérieur et une meilleure réduction de la turbulence qui engendre de la chaleur. Ces particularités prolongent la durée de vie du moteur, abaissent les températures de pulvérisation et prolongent la durée de vie des tuyaux, ce qui représente des performances et un rendement améliorés. Bien qu'un système à deux étages soit représenté, avec un organe d'impulsion et un ventilateur de refroidissement séparés, on peut envisager n'importe quel nombre d'étages multiples. De plus, la présente invention pourrait également être mise en oeuvre dans un seul étage, dans lequel un refroidissement est réalisé sans ventilateur de refroidissement séparé, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, la conception peut également être adaptée à un refoulement radial tangentiel plutôt qu'au refoulement axial tel que5 décrit, dans le cadre de l'invention. La présente invention telle que décrite ci-dessus résout de nombreux problèmes posés par les systèmes antérieurs et améliore le rendement et la facilité de mise en oeuvre. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'assemblage décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Assemblage de moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur (10) destiné à produire une rotation autour d'un axe (12); une chambre de turbine (20) comportant un organe d'impulsion (22, 24), reliée en rotation au moteur, pour produire un écoulement de fluide; au moins un déflecteur (54) entourant la chambre de turbine et destiné à canaliser un souffle de fluide de refroidisse- ment autour de la chambre de turbine; une sortie (40) destinée à recevoir l'écoulement de fluide provenant de l'organe d'impulsion et à le conduire à un refoulement; au moins un passage à Venturi (50) destiné à conduire un jet de fluide à haute vitesse provenant de la sortie, et en communication de fluide avec le ou chaque déflecteur pour aspirer le souffle de fluide autour de la chambre de turbine. 2. Assemblage de moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un carter (14) destiné à retenir le moteur et la chambre de turbine, le ou chaque déflecteur et le ou chaque passage à Venturi étant formé d'une seule pièce à l'intérieur du carter. 3. Assemblage de moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou chaque passage de Venturi présente au moins un trou (52) de prise de Venturi formé dans la sortie. 4. Assemblage de moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est de l'air et la sortie comporte un adaptateur (42) de tuyau, le refoulement comprenant un tuyau (44) destiné à alimenter en air un appareil. 5. Assemblage de moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'appareil est un pistolet à peindre et l'assemblage de moteur fournit de l'air à grand volume et basse pression. 6. Assemblage de moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un diffuseur (70) destiné à canaliser l'écoulement d'air provenant de l'organe d'impulsion vers la sortie, le diffuseur comportant au moins une ailette (74) ou (78) destinée à réduire une turbulence dans l'écoulement de fluide. 7. Assemblage de moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe d'impulsion présente une ouverture axiale (16) pour l'admission du fluide, et plusieurs passages d'écoulement radial pour diriger l'écoulement de fluide dans une direction radiale par rapport à l'axe, le diffuseur recevant et canalisant un écoulement de fluide dans une direction axiale. 8. Assemblage de moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diffuseur comporte une partie effilée (72) qui est effilée dans une direction axiale. 9. Assemblage de moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ou chaque ailette comprend plusieurs ailettes qui font saillie de la surface du diffuseur, comprenant au moins une ailette (74) de transition s'étendant axialement le long de la partie effilée du diffuseur, définissant au moins un canal d'ailette de transition respectif (82), pour canaliser l'écoulement de fluide dans une direction axiale. 10. Assemblage de moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le diffuseur comporte une plaque supérieure (76) globalement plate en amont de la partie effilée, la plaque supérieure comportant plusieurs ailettes (78) globalement en forme de spirale, définissant entre elles un nombre correspondant de canaux (80) d'ailette en forme de spirale, au moins un canal d'ailette en forme de spirale rejoignant un canal correspondant d'ailette de transition le long de la partie effilée. 11. Assemblage de moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ailettes en forme de spirale comprennent huit ailettes en forme de spirale, quatre ailettes alternées en forme de spirale se terminant dans une position située radialement vers l'intérieur et les canaux des autres ailettes respectives en forme de spirale rejoignant quatre canaux respectifs d'ailettes de transition. 12. Assemblage de moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ailettes en forme de spirale ont une forme sensiblement conforme à: R = A(1 - cosO) (pour une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre) R = A(1 + cosO) (pour une rotation dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre) o R est le rayon à partir du centre de la plaque supérieure, 0 est un angle de référence ayant une origine au centre de la plaque supérieure, et A est une constante de proportionnalité, la rotation étant observée face à la sortie. 13. Assemblage de moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un ventilateur (60) à flux radial destiné à refroidir des composants électriques du moteur.