Brevet FR2836186A1 — publié le 20030822

da manibra obtanlr una pomps dabs de rafoulaman1 blan constant. VENTILATEUR A FLUX AXIAL La présente invention a trait à un ventilateur à flux axial destiné à être entrané directement par un arbre de transmission d'un moteur à combustion interne, ou indirectement par un entranement à courroie, hydraulique, moteur ou autre, et, plus particulièrement, un ventilateur à flux axial pour lequel I'écoulement en bout de pales est amélioré. Un ventilateur à flux axial de ce type comprend un élément de moyeu destiné à être entrané directement ou indirectement par l'arbre de transmission d'un moteur à combustion interne, un moteur hydraulique, un moteur électrique ou autre, et des pales de ventilateur fixées en périphérie de I'élément de moyeu. Les pales de ventilateur génèrent un flux de fluide lorsque l'élément de moyeu est en rotation. Les pales de ventilateur sont globalement incurvées en forme de palette pour brasser efficacement le fluide. Ainsi dans le cas d'un ventilateur à flux axial ayant de telles pales, le problème est que du fluide traversant le ventilateur s'écoule vers l'amont du ventilateur et rébuit I'efficacité du ventilateur. Aussi, afin d'éviter ce phénomène d'écoulement du fluide au travers du ventilateur en direction de l'amont du ventilateur, on a proposé par le document JP-A-4-86399 un ventilateur à flux axial dans lequel l'écoulement en extrémité de pale est amélioré. Ce ventilateur à flux axial comprend un élément à composante centrifuge substantiellement triangulaire qui s'étend sensiblement parallèlement à un plan passant par l'axe du ventilateur et qui est formé par une partie de la pale sur un côté de cette dernière. Avec cet élément à composante centrifuge, une partie du flux traversant le ventilateur s'écoule radialement, et le flux radial forme une barrière pour l'air, de façon à prévenir l'écoulement du fluide autour de la face frontale du ventilateur. Ainsi, puisque le ventilateur à flux axial muni de l'élément à composante centrifuge comprend un élément centrifuge substantiellement triangulaire formé par torsion d'une partie ou de la totalité du bout de pale vers l'amont, I'écoulement du fluide sur le bord arrière du bout de pale est amélioré. ... Toutefois un probième persiste en ce que l'écoulement du fiuide n'est pas amélioré sur toute la plage de débit d'air. De plus, dans les dernières années, de fortes charges sont de plus en plus demandées aux ventilateurs axiaux en rapport avec l'accroissement de la puissance des moteurs à combustion interne, et, en conséquence, la consommation de puissance tend à s'accrotre. Lorsque la consommation de puissance s'accro'^t, la charge appliquce sur l'entranement du ventilateur s'accrot inévitablement en correspondance. En conséquence un ventilateur susceptible de forte charge et de plus faible consommation de puissance est nécessaire. Au vu de ces circonstances, I' invention tend à améliorer l'écoulement sur le bord arrière du bout de pale sans détériorer l'écoulement sur le bord avant du bout de pale, à réduire les pertes de puissance sans influencer largement la charge et propose un ventilateur à flux axial à hautes efficacité et performances. Le ventilateur à flux axial selon l'invention est caractérisé en ce que chaque pale comporte une portion gauchie sur le bout de pale, la portion gauchie étant formée en courbant le bout de pale vers l'amont selon un angle entre 5 et 30 degrés avec un léger congé de raccordement R le long d'une ligne qui s'étend entre un point pris sur la largeur du bout de pale sur une longueur comprise entre A et Al5, A représentant la longueur de corde A, depuis le bord arrière en direction du bord avant et un point radial du bord arrière du bout de pale situé à une distance entre B/2 et Bl10 du bord arrière du bout de pale, o B représente la longueur radiale de la pale. La figure 1 représente une vue schématique frontale du ventilateur à flux axial selon l'invention; La figure 2 est une vue schématique frontale agrandie montrant une partie de la pale du même ventilateur à flux axial; La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne lil-lil de la figure 2; La figure 4 est une vue de côté de la pale de ventilateur de la figure 2 vue du côté du bord arrière; La figure 5 est une vue de côté de la pale de ventilateur de la figure 2 vue du côté du bord avant de la paie. La figure 6 est un graphique montrant la relation entre A'/A et l'efficacité statique E maximale dans le cas o B'= 1/3B et 0=20 pour le ventilateur à flux axial selon l'invention; La figure 7 est un graphique montrant la relation entre B'/B et l'efficacité statique E maximale dans le cas o A'= 1/2A et 0=20 pour le ventilateur à flux axial selon l'invention; La figure 8 est un dessin montrant la relation montrant une relation entre (3 et l'efficacité statique E maximale dans le cas de 1/2A, 1/3B pour le ventilateur à flux axial selon l'invention; La figure 9 est un dessin montrant la pression statique P. la puissance consommable L, et l'efficacité statique E par rapport au débit d'air Q conformément au mode de réalisation de l'invention. Selon l'invention, la référence numérique 1 désigne un élément de moyeu, la référence 2 représente une pale de ventilateur, la référence 2a représente une portion gauchie, la référence 3 représente un insert en acier, la référence 4 représente un trou de fixation, A représente la longueur de corde du bout de la pale, A' représente ia longueur de la portion gauchie comprise entre A et 1 /5A qui s'étend depuis le bord arrière du bout de pale en direction du bord avant du bout de pale, B représente la longueur radiale de la pale, B' représente la longueur de la portion gauchie comprise entre 1 /2B et 1/1 OB s'étendant radialement à partir du bord arrière du bout de pale, a désigne la position dans le sens de la largeur de A', B. désigne la position radiale de B', C désigne une ligne reliant a et,B, et désigne l'angle d'inflexion de la portion gauchie 2a de la pale. En d'autres termes, le ventilateur à flux axial selon l'invention comprend une pluralité de pales 1 plastiques formée directement à la périphérie d'un élément de moyeu 1 muni d'un insert 3 circulaire en acier comportant sur sa périphérie un trou 4 de fixation réalisé dans cette périphérie, et comprend une portion gauchie 2a sur la surface latérale du bord arrière du bout de la pale. La portion gauchie, telle que représentée en figures 2 et 3, est formoe en courbant la pale selon une ligne C depuis un point a à la distance A', correspondant à une longueur comprise entre A et 1/5A, et un point radial,B à la distance B', qui correspond à une longueur comprise entre 1/2B et 1/10B à partir du bord arrière du bout de pale 2, avec un angle d'inflexion de 5 à 30 degrés avec un congé de raccordement R doux. Bien que le congé de raccordement R puisse varier en fonction de la taille de la pale, de son épaisseur, sa cambrure ou autre, le congé est préférablement réalisé de façon progressive et continue de façon à ne pas faire décrocher le flux de fluide à l'endroit du congé, et a des dimensions qui ne causent pas de concentration de contrainte. Selon l' invention, la raison pour laquelle les conditions de réalisation de la partie gauchie 2a formé sur la face latérale, du côté du bord arrière, du bout de pale comprennent le fait que la partie gauchie 2 est réalisée à partir de la ligne C reliant le point a à la distance A', qui correspond à une longueur comprise entre A et 1 /5A, à partir du bord arrière du bout de pale 2 en direction du bord avant de ce dernier et le point, à la distance B' qui correspond à une longueur entre 1/2B et 1/10B, à partir du bord arrière du bout de pale 2, est la suivante. Lorsque A' est inférieur à 1/5A, tout se passe comme si la pale n'était pas courbée, et ainsi aucun effet ne peut être espéré. Lorsque B' est inférieur à 1/10B, tout se passe comme si la pale n'était pas courbée, et ainsi aucun effet ne peut être espéré, alors que s'il excède 1 /2B, le débit d'air diminue et ainsi l'efficacité risque de diminuer. La raison pour laquelle l'angle d'inflexion du bout de pale est limité aux valeurs comprises entre 5 et 30 est que s'il est inférieur à 5 , aucun effet ne peut être espéré puisque tout se passe comme si la pale n'était pas courbée, et s'il excède 30 , I'efficacité est diminuée puisque le débit d'air diminue trop. Le congé R n'est pas spécialement limité mais il est préférable qu'il soit de l'ordre de 5mm. Les figures 6 à 8 sont des données expérimentales sur l'efficacité statique maximale de la pale de ventilateur selon l'invention. La figure 6 est un graphique représentant la relation entre A'/A et l'efficacité statique E maximale au cas o B' = 1 /3B et (3 = 20 ; la figure 7 est un graphique montrant la relation entre B'/B et l'efficacité statique E maximale dans le cas o A'= 1/2A et =20 ; et la figure 8 un dessin représentant la relation entre (3 et l'efficacité statique E maximale dans le cas de 1 /2A, 1 /3B. Comme il appara^'t à la lecture de ces donnces les conditions imposées à la partie gauchie des pales selon l'invention sont déterminantes. La pression statique P. la consommation de puissance L, et l'efficacité statique E du ventilateur à flux axial selon l'invention en fonction du débit d'air Q sont indiquées en figure 9 en comparaison avec un ventilateur à flux axial de l'art antérieur dépourvu de partie gauchie. Le ventilateur axial conforme à l'invention choisi pour les essais a un moyeu de diamètre externe de 235 mm, une longueur de corde A du bout de pale de 145 mm, une longueur radiale B de pale de 145 mm et 9 pales. Les paramètres du ventilateur à flux axial selon l' invention sont A' = 80 mm, B'=35 mm, =20 , congé R=10 mm, et la vitesse est de 2000tr/min. Il est clair des données représentées en figure 9 que le ventilateur axial de l'invention est meilleur sur les plans de la pression statique P. de la consommation de puissance L, et de l'efficacité statique E en fonction du débit d'air Q. Bien que l'exemple représenté concerne un ventilateur avec pales et moyeu d'une pièce, il va sans dire que l'invention peut être appliquée à un ventilateur du type décrit dans la demande de brevet Japonaise No 2000 402750. Comme décrit précédemment, dans le ventilateur à flux axial de l'invention, puisque l'écoulement du fluide sur le bord arrière du bout de pale pout être amélioré sans détériorer l'écoulement sur le bord avant du bout de pale en constituent une partie gauchie appropriée sur le bord arrière du bout de pale, on obtient comme effet supplémentaire qu'une perte de puissance pout être évitée sans effet notable sur le débit d'air. REVENDICATIONS 1 - Ventilateur à flux axial comportant une pluralité de pales disposées dans une direction circonférentielle selon un intervalle donné, caractérisé en ce que chaque pale (2) comporte une portion gauchie (2a) sur le bout de pale, la portion gauchie (2a) étant formoe en courbant le bout de pale vers l'amont selon u n ang le () entre 5 et 30 deg rés avec un lég er cong é de racco rd ement (R) le long d'une ligne (C) qui s'étend entre un point (a) pris sur la largeur du bout de pale à une distance (A') comprise entre A et A/5, A représentant la longueur de corde A, à partir du bord arrière en direction du bord avant et un point radial () du bord arrière du bout de pale situé à une distance (B') comprise entre B/2 et B/10 du bord arrière du bout de pale, o B représente la longueur radiale de la pale (2). 1 5