Brevet FR2794194A1 — publié le 20001201

L'invention concerne un ventilateur comportant une roue de ventilateur, qui est montée en rotation dans un carter divisé en au moins deux parties de carter, et dans lequel est prévue une ouverture d'aspiration destinée à l'aspiration d'un gaz à un faible niveau de pression, et une ouverture de refoulement destinée à délivrer le gaz compriimé. De tels ventilateurs ou soufflantes sont par exemple utilisés pour des systèmes de brûleur, dans lesquels un mélange de substances combustibles est brûlé en vue de produire de l'énergie calorifique. Dans ces cas, le gaz comprimé, en règle générale de l'air, doit quitter l'ouverture de refoulement avec une pression élevée, en vue de pouvoir garantir, même lors du démarrage du système de brûleur, la production d'une flamme stable à l'encontre de variations de volume s'établissant dans une chambre de combustion. L'établissement d'une pression de gaz relativement élevée est, entre autres, rendu possible par une paroi de séparation s'étendant transversalement à travers la roue de ventilateur et favon*sant un établissement, en deux étapes, de la pression élevée à l'intérieur du gaz. Dans le cas d'une telle pression élevée, au moins dans une partie du carter associée à l'ouverture de refoulement, la pression élevée risque, dans le cas de carters fabriqués conventionnellement en au moins deux parties de caner, d'être compensée par l'intermédiaire d'un plan de joint au niveau duquel les deux parties de carter sont assemblées l'une à l'autre. Aussi, le but de la présente invention consiste-t-il à améliorer un ventilateur du type de celui mentionné en introduction, de manière à disposer au niveau de l'ouverture de refoulement, de la pression éle#,,-ée ayant été établie dans le carter. Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que les parties de carter sont rendues étanches l'une par rapport à l'autre. Ces parties de carter rendues étanches l'une par rapport à l'autre permettent de ne pas engendrer de pertes de pression, même dans le cas de pressions élevées, dans la zone du plan de Joint au niveau duquel sont reliées les deux parties de carter. Comme ce plan de joint, notamment dans le cas de carters divisés longitudinalement, présente une surface relativement grande, qui est sollicitée par une surface conjuguée correspondante, les plus infimes inégalités de surface ou défauts de planéité les plus infimes sur les surfaces se sollicitant réciproquement , jouent déjà un rôle considérable quant à l'étanchéité de ce plan de joint. En outre, les parties de carter peuvent également se déformer facilement durant la fabrication, dans la zone des surfaces se sollicitant réciproquement. De telles parties de carter ne peuvent conduire, pour une qualité de fabrication par ailleurs bonne, à un effet d'étanchéité suffisant. Aussi, selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, on prévoit des joints d'étanchéité entre des parois en regard les unes des autres, des parties de carter. Ces joints d'étanchéité sont en mesure de rendre étanches aussi bien des irrégularités de surfaces ou des défauts de planéité, que des surfaces d'étanchéité s'étendant de manière très légèrement oblique l'une par rapport à l'autre. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, les joints d'étanchéité sont flexibles. Ces joints d'étanchéité flexibles s'adaptent particulièrement bien à d'éventuelles irrégularités de surface ou d'éventuels défauts de planéité du plan de Joint, qu'ils compensent le cas échéant, de sorte qu'il s'établit un ajustement étanche des surfaces adjacentes. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, pour respecter une hauteur de passage libre, prescrite, entre les parties de carter, on prévoit entre les parties de carter, des entretoises, dans la zone desquelles, lorsque le- carter est fermé, les parties de carter se sollicitent directement, tandis qu'elles se sollicitent par l'intermédiaire des joints d'étanchéité dans leur zone d'étanchéité réciproque. Ces entretoises permettent de garantir que même dans le cas de l'utilisation de joints d'étanchéité flexibles, il soit possible de respecter des ajustements à l'intérieur du carter, de manière à ce que des pièces se déplaçant à l'intérieur du carter restent, par exemple, préservées de tout contact avec les parties de carter, en cours de fonctionnement. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, pour des parties de carter se sollicitant directement dans la zone des entretoises, les joints d'étanchéité sont sollicités dans la zone des parois, avec une pression nécessaire suffisante pour réaliser l'étanchéité. Cela permet de garantir, d'une part que les joints d'étanchéité puissent satisfaire totalement à leur fonction d'étanchéité, et d'autre part que les ajustements puissent être respectés à l'intérieur du carter. Selon un autre mode de réalisation préféré de I'Mivention, les parois rendues réciproquement étanches l'une par rapport à l'autre, délimitent une chambre intérieure du carter, prévue pour la compression du gaz. De cette manière, la chambre intérieure sollicitée par la pression élevée du gaz, est maintenue dans des dimensions les plus petites possibles, de sorte que les problèmes d'étanchéité apparaissant peuvent également être minimisés. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, les entretoises sont réalisées en tant que parois extérieures, qui délirruitent le carter. Ces parois extérieures peuvent être plus ou moins éloignées des parois rendues étanches de la chambre intérieure, et entourer des zones de carter utilisées à d'autres fins. Il suffit simplement de veiller à ce que dans la zone des parois rendues étanches, la pression d'étanchéité nécessaire à réaliser l'étanchéité puisse être appliquée, et que les ajustements à respecter à l'intén"eur de la chambre intérieure permettent le montage de pièces ajustées en conséquence. Selon un mode de réalisation de l'invention, des bords terminaux en regard l'un de l'autre, de parois extérieures de différentes parties de carter, qui se sollicitent réciproquement, sont pourvus de guides qui fixent mutuellement les parties de carter dans leur position. D'après un autre mode de réalisation de l'invention, les parties de carter sont réalisées sous la forme d'une partie inférieure recevant la roue de ventilateur, et d'un couvercle de carter recouvrant ladite partie inférieure. Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint d'étanchéité est déposé dans une rainure qui est prévue dans un bord terminal délimitant la paroi d'une partie de carter, et qui est dirigée vers une surface d'appui formée sur la partie de carter correspondante, et reposant sur le joint d'étanchéité lorsque les parties de car-ter sont assemblées. Cette sui-face d'appui est d'une configuration correspondant à une surface du joint d'étanchéité qui est dirigée vers cette surface d'appui. Par ailleurs, entre le bord terminal et la surface d'appui, il est prévu, lorsque les parties de carter sont assemblées, une distance qui correspond à la hauteur d'un joint d'étanchéité comprimé avec la force d'étanchéité nécessaire lorsque des surfaces de délimitation sollicitent des faces d'appui des parois exténieures. D'après un autre mode de réalisation de l'invention, le joint d'étanchéité est réalisé en un caoutchouc ou en une matière plastique s'adaptant bien aux inégalités de surface et défauts de planéité. Par ailleurs, le joint d'étanchéité peut s'étendre dans la rainure, sous forme de bande élastique préfabriquée. En outre, le joint d'étanchéité peut être constitué par une masse plastique ayant été pressée dans la rainure, qui durcit dans la rainure en formant un joint d'étanchéité élastique et fait saillie hors de cette rainure avec la portion en saillie, nécessaire. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la chambre intérieure est subdivisée par une paroi de séparation, en une partie basse pression associée à une ouverture d'aspiration, et une partie haute pression associée à une ouverture de refoulement. D'autre caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée, qui va suivre, et des dessins annexés sur lesquels a été représenté, à titre d'exemple, un mode de réalisation préféré de l'invention. Les dessins montrent Fig. 1 une coupe longitudinale d'un système de brûleur, Fig. 2 une représentation en perspective d'une première partie de carter, Fig. 3 une représentation en perspective d'une seconde partie de carter, dans sa position associée à la première partie de carter, Fig. 4 une représentation en perspective d'une roue de ventilateur dans son association à la seconde partie de carter, Fig, 5 une section transversale de la première partie de carter, le long de la ligne de coupe V-V de la figure 2, Fig. 6 une représentation en coupe d'un carter fermé, sensiblement le long de la ligne de coupe V-V de la figure 2, et Fig. 7 une autre représentation en coupe d'un carter fermé. Un ventilateur 1 comprenant une zone de haute pression 4 rendue étanche par rapport à une zone de basse pression 2 par l'intermédiaire d'urie paroi de séparation 3 assurant une étanchéité, est, par exemple, mis en oeuvre pour le fonctionnement d'un système de brûleur 5. Celui-ci possède un car-ter de brûleur 6 stationnaire, de la plaque de montage 7 duquel fait saillie un tube de support 8. Celui-ci possède une chambre inténieure 9 dans laquelle est préparé de l'air de combustion pour une flamme non représentée, qui s'étend à travers un tube de flamme 10 relié au tube de support 8. A cet effet, il est prévu dans le tube de support 8, à son extrémité dirigée vers le tube de flanune 10, une buse de pulvérisation 11, par l'intermédiaire de laquelle du combustible, de préférence du fuel de chauffage, est pulvérisé en direction d'une chambre de combustion 12 entourée par le tube de flamme 10. En vue de produire un rapport de mélange entre le combustible et l'air de combustion, favorable à la combustion du combustible, on trouve au niveau de la transition du tube de support 8 au tube de flamme 10, un tube mélangeur 13 qui coopère avec un agencement de diaphragme 14. Cet agencement de diaphragme 14 possède une ouverture centrale de diaphragme 15, par laquelle le tube mélangeur 13 est alimenté en air de combustion et en combustible. Le tube mélangeur 13 est entouré coaxialement parle tube de flamme 10. Le tube mélangeur 13 est fixé de manière rigide à l'agencement de diaphragme 14, par I'Mitermédiaire de pattes de support 16. Ces pattes de support 16 établissent un interstice, qui agit en tant que section de recirculation intérieure, qui est ouverte en direction de l'intérieur du tube de flamme 10. Entre l'extrémité arrière 17 du tube de flamme 10, dirigée vers le tube de support 8,- et l'extrémité avant du tube de support 8, voisine de celle-ci, il est prévu un autre interstice 18, qui en tant que section de recirculation extérieure, établit une liaison à un foyer de chaudière 19. La buse de pulvérisation 11 est reliée à un tube de combustible 21, par I'Mitermédiaire d'un préchauffeur de fuel 20. Ce tube de combustible établit la liaison à une pompe à combustible 22. En vue de rendre un tel système de brûleur indépendant de variations de pression apparaissant dans le foyer de chaudière 19, notamment au cours de la phase de démarrage, il a déjà été proposé de mettre en oeuvre un ventilateur présentant une courbe caractéristique de fonctionnement d'allure relativement raide. En raison de cette allure raide de la courbe caractéristique de fonctionnement du ventilateur, le débit volumique est stabilisé pendant la phase de démarrage, parce que seule une partie relativement faible des variations de volume résultent des variations de pression obtenues pour une allure raide de la courbe caractéristique de fonctionnement du ventilateur. Cette minimisation des variations de volume permet de s'affranchir d'une action sur la recirculation extérieure, sans être obligé de renoncer aux valeurs d'émission de NOx favorisées par la recirculation extérieure, La courbe caractéristique raide de la pression différentielle du volume refoulé, ne peut toutefois être atteinte qu'à l'aide d'un ventilateur permettant une compression élevée. A cet effet, on a déjà proposé le ventilateur 1 muni de la paroi de séparation 3, qui permet de réaliser une compression en deux étapes, de l'air de combustion. Une amélioration supplémentaire de la compression est rendue possible par le fait que le ventilateur fonctionne à l'aide d'une roue de ventilateur 24 ajustée de manière très minutieuse dans un carter 23. A cet effet, la roue de ventilateur 24 possède des délimitations latérales 25, 26 qui sont ajustées de manière très précise dans des disques de recouvrement 27, 28 qui leurs sont voisins, et à l'aide desquels le carter 23 est rendu étanche dans la zone des délimitations latérales 25, 26 de la roue de ventilateur 24. Cet ajustement des délimitations latérales 25, 26 dans la zone des disques de recouvrement 27, 28 doit toutefois tenir compte de tolérances à l'intérieur desquelles la roue de ventilateur 24 peut effectuer des mouvements de direction axiale. Si, comme dans le cas des constructions usuelles jusqu'à présent, la roue de ventilateur 24 est localisée contre un épaulement non représenté et prévu à cet effet sur un arbre de moteur 29 sur lequel est fixée la roue de ventilateur 24, cette roue de ventilateur possède, dans la direction axiale, les mêmes tolérances que l'arbre de moteur 29 possède à l'intérieur du moteur 30. Des tolérances de grandeur correspondante doivent donc également exister entre les délimitations latérales 25, 26 de la roue de ventilateur 24 et les disques de recouvrement 27,28. Une diminution de ces tolérances est obtenue à l'aide d'une rondelle-entretoise 31 qui fixe une distance d'espacement J2 entre la délimitation latérale 26 et le disque de recouvrement 28, si étroite qu'il ne puisse pas se produire une compensation de pression notable entre la zone de haute pression 4 et la zone de basse pression 2, dans la zone de cette distance d'espacement 32. De manière sinfflaire, sur un côté opposé de la roue de ventilateur 24, la délimitation latérale 25 est ajustée dans le di3que de recouvrement 27 voisin. A cet effet, dans cette zone des disques de recouvrement 27, 28 sont prévus des évidements concentriques 33, 34 qui reçoivent les délimitations latérales 25, 26 dans la zone d'aubes 35, avec des tolérances très restreintes. Cette distance d'espacement 32 très étroite dans la zone des évidements 33, 34 est possible parce que la fixation de la roue de ventilateur 24 sur l'arbre de moteur 29 est effectuée à l'aide d'une vis de serrage qui s'étend transversalement à l'arbre de moteur 29 lorsque la roue de ventilateur 24 s'appuie de manière fixe contre la rondelle-entretoise 3 1. Pour réduire davantage encore la perte de pression à l'intérieur d'un carter 23, des parties de carter 50, 51 qui forment en commun le carter 23, sont rendues étanches l'une par rapport à l'autre de façon telle, que le gaz comprimé ne puisse pas pénétrer d'une zone 52 de pression élevée dans une zone 53 d'une pression moindre. Dans ce cas, la zone 52 de pression élevée peut, par exemple, être considérée comme étant constituée par le carter 23 entourant la roue de ventilateur 24, y compris une zone de renvoi 54 dans laquelle un courant de gaz fortement comprimé est dévié à travers un alésage 55, en direction de la chambre intérieure 9 du tube de support 8. La partie de carter 51 est dans ce cas considérée conu-ne étant une plaque de montage 7, dans laquelle est prévue une ouverture 56, dans la zone de laquelle la roue de ventilateur 24 est fixée à l'arbre de moteur 29. Cette plaque de montage 7 est, en outre, traversée par un alésage 57 à travers lequel passe le tube de combustible 21 en direction de la buse de pulvérisation 11. La zone 52 de pression élevée est rendue étanche par rapport à la zone 53 de pression moindre, à l'aide d'un joint d'étanchéité flexible 58. Celui-ci s'étend dans une rainure 59, qui est prévue dans un bord supérieur 60 de parois 61, 62, qui séparent la zone 52 de pression élevée de la zone 53 de pression moindre. Ce joint d'étanchéité flexible 58 est sollicité, dans sa portion 63 faisant saillie hors de la rainure 59, par une surface d'appui 64 qui est formée sur la partie de carter 5 1. Cette surface d'appui peut être réalisée sur une protubérance 65 qui fait saillie de la partie de carter 51 en direction du joint d'étanchéité flexible 58. La partie 51 peut toutefois également être fixée en position par rapport à la partie 50, au moyen d'un guide 66 formé entre la zone 52 de pression élevée et la zone 5.) de pression moindre. Dans ce cas, le joint d'étanchéité flexible 58 se situe avantageusement dans une zone des parties de carter 50, 5 1, dirigée vers la zone 52 de pression élevée, de sorte que le guide 66 se trouve placé entre le joint d'étanchéité flexible 58 et la zone 53 de pression moindre. Un plan de joint 67 est placé de manière décalée par rapport audit guide 66, plan de joint dans lequel des surfaces de délimitation 68 de la partie de carter 50 sollicitent des faces d'appui 69 de la partie de carter 5 1, qui leur sont opposées. Ce décalage des plans de joint 67 peut être effectué, soit en direction de la partie de carter 5 1, soit en direction de la partie de carter 52. Dans tous les cas, ce décalage permet d'offrir une sécurité supplémentaire pour l'ajustement des deux parties de carter 50, 5 1. Les plans de joint 67 et, le cas échéant, le guide 66 sont ici dimensionnés de façon telle, que le carter 23 enfermé par les deux parties de carter 50, 51 présente une largeur ou hauteur libre 70, qui, par exemple, est suffisante pour permettre de pouvoir ajuster la roue de ventilateur 24 dans le carter 23, avec les tolérances nécessaires à son fonctionnement. Cette roue de ventilateur 24 est fixée sur l'arbre de moteur 29, qui fait saillie à l'intérieur du car-ter 23, en traversant un alésage 71 prévu dans la partie de carter 51. La roue de ventilateur 24 en rotation dans le carter 23, est alimentée en gaz devant être comprimé, à travers une ouverture 72 sur le côté du carter 23, opposé à celui de la partie de carter 5 1. En vue de pouvoir garantir une marche sans entraves de la roue de ventilateur 24 à l'intérieur d'une chambre intérieure 73 entourée par les parois 61, 62, le carter de brûleur 6 possède des entretoises réalisées sous forme de parois extérieures 74, 75, qui sont dimensionnées de façon à ce que la roue de ventilateur 24 puisse tourner à l'intérieur de la chambre intérieure 73, sans entrer en collision avec des parois 61, 62 qui l'entourent. Dans la zone du plan de joint 67, les surfaces de délinùtation 68 de la partie de carter 50 reposent alors sur les faces d'appui 69 de la partie de carter 5 1. Simultanément, dans la zone du guide 66, les surfaces de guidage correspondantes reposent également les unes sur les autres. Dans le cas de cette définition de la largeur ou hauteur libre 70, le joint d'étanchéité flexible 58 est défirui quant à ses dimensions et à sa position à l'intérieur de la rainure 59, de façon à ce qu'il soit sollicité par la surface d'appui 64 dans sa portion 63 en saillie, de manière à assurer l'étanchéité à l'encontre de la pression élevée régnant à l'intérieur de la zone 52, de sorte que du gaz ne peut parvenir de cette zone 52 dans la zone 53 de pression moindre. Le joint d'étanchéité flexible 58 est ici sollicité avec la pression nécessaire à réaliser l'étanchéité, sans que pour autant l'on transmette aux parties de carter 50, 5 1, des forces qui pourraient conduire à des déformations de forme, permanentes. La surface d'appui 64 par laquelle la partie de carter 51 sollicite le joint d'étanchéité flexible 58, peut être réalisée sous la forme d'une surface plane ou courbe, qui dans le cas d'une courbure peut être adaptée à une surface de la portion 63 en saillie, qui lui est opposée. Le choix du joint d'étanchéité flexible 58 se fait de façon que dans le cas de la sollicitation des surfaces. de délainitation 68 par les faces d'appui 69, la pression d'étanchéité exercée sur la portion en saillie 63 suffise à déformer le joint d'étanchéité flexible 58 pour que celui-ci s'appuie de manière étanche avx gaz sur la surface d'appui 64. REVENDICATIONS 1. Ventilateur comportant une roue de ventilateur (24), qui est montée en rotation dans un carter (23) divisé en au moins deux parties de carter (50, 5 1), et dans lequel est prévue une ouverture d'aspiration destinée à l'aspiration d'un gaz à un faible niveau de pression, et une ouverture de refoulement destinée à délivrer le gaz comprimé, caractérisé en ce que les parties de carter (50, 5 1) sont rendues étanches l'une par rapport à l'autre. 2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des joints d'étanchéité (58) sont prévus entre des parois (60, 65 ; 62, 65) en regard les unes des autres, des parties de carter (50, 5 1). 3. Ventilateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les joints d'étanchéité (58) sont flexibles. 4. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour respecter une hauteur de passage libre (70), prescrite, entre les parties de carter (50, 51), on prévoit entre les parties de carter (50, 51), des entretoises, dans la -zone desquelles, lorsque le carter (6) est fermé, les parties de carter (50, 5 1) se sollicitent directement, tandis qu'elles se sollicitent par l'intermédiaire des joints d'étanchéité (58) dans leur zone d'étanchéité réciproque (52). 5. Ventilateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour des parties de carter (50, 51) se sollicitant directement dans la zone des entretoises, les joints d'étanchéité (58) sont sollicités dans la zone des parois (61, 65 , 62, 65), avec une pression nécessaire suffisante pour réaliser l'étanchéité. 6. Ventilateur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les parois (61, 65 ; 62, 65) rendues réciproquement étanches l'une par rapport à l'autre, délimitent une chambre intérieure (73) du carter (6), prévue pour la compression du gaz. 7. Ventilateur selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les entretoises sont réalisées en tant que parois extérieures (74, 75), qui délimitent le carter (6). 8. Ventilateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que des bords terminaux en regard l'un de l'autre, de parois extérieures (74, 75) de différentes parties de carter (50, 5 1), qui se sollicitent réciproquement, sont pourvus de guides (66) qui fixent mutuellement les parties de carter (50, 5 1) dans leur position. 9. - Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les parties de carter (50, 51) sont réalisées sous la forme d'une partie inférieure (50) recevant la roue de ventilateur (24), et d'un couvercle de carter recouvrant ladite partie inférieure. 10. Ventilateur selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (58) est déposé dans une rainure (59) qui est prévue dans un bord terminal délimitant la paroi (61, 62) d'une partie de carter (50), et qui est dirigée vers une surface d'appui (64) formée sur la partie de carter (5 1) correspondante et reposant sur le joint d'étanchéité (5 8) lorsque les parties de carter sont assemblées. 11. Ventilateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surface d'appui (64) est d'une configuration correspondant à une surface du joint d'étanchéité (58), qui est dirigée vers cette sur-face d'appui. 12. Ventilateur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'entre le bord terminal et la surface d'appui (64), il est prévu, lorsque les parties de carter (50, 5 1) sont assemblées, une distance qui correspond à la hauteur d'un joint d'étanchéité (58) comprimé avec la force d'étanchéité nécessaire lorsque des surfaces de déliraitation (68) sollicitent des faces d'appui (69) des parois extérieures (74, 75). 13. Ventilateur selon l'une des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (58) est réalisé en un caoutchouc s'adaptant bien aux inégalités de surface et aux défauts de planéité. 14. Ventilateur selon l'une des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (58) est réalisé en une matière plastique s'adaptant bien aux inégalités de surface et aux défauts de planéité. 15. Ventilateur selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (58) s'étend dans la rainure (59), sous forme de bande élastique préfabriquée. 16. Ventilateur selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (58) est constitué par une masse plastique ayant été pressée dans la rainure (59), qui durcit dans la rainure en formant un joint d'étanchéité élastique et fait saillie hors de cette rainure avec la portion (63) en saillie, nécessaire. 17. Ventilateur selon l'une des revendications 6 à 16, caractérisé en ce que la chambre - intérieure (73) est subdivisée par une paroi de séparation (3), en une partie basse pression associée à une ouverture d'aspiration, et une partie haute pression associée à une ouverture de refoulement.