Brevet FR2910079A1 — publié le 20080620

La présente invention concerne un ventilateur utilisé dans un appareil de délivrance régulée d'un gaz, notamment d'oxygène. Cet appareil peut en particulier être un appareil d'assistance respiratoire. Un ventilateur délivrant des gaz autres que l'air, en particulier de l'oxygène, comprend classiquement une volute dont l'ouverture d'entrée est en communication avec le conduit d'amenée d'oxygène, une roue à ailettes, située immédiatement en aval de cette ouverture d'entrée, comprenant une ouverture d'entrée reliée à cette ouverture d'entrée de la volute et des orifices de sortie débouchant dans la volute, et un moteur électrique d'entraînement de la roue en rotation. La rotation de la roue génère un flux centrifuge de l'oxygène, qui est transformé en pression accrue du gaz dans la volute. Sur ce type de ventilateur, il se pose un problème important de fuite d'oxygène en direction du moteur électrique par l'interstice existant nécessairement entre l'arbre du moteur et la paroi de la volute que traverse cet arbre. Une pénétration d'oxygène en direction du moteur ou d'autres organes ou composants électriques de l'appareil, résultant de cette fuite, n'est pas acceptable compte tenu du risque d'inflammation qui pourrait en résulter ; les normes d'un certain nombre de pays interdisent d'ailleurs la présence d'oxygène en proportion de plus de 26% dans les zones d'un appareil médical comportant des circuits électriques. L'invention a pour objectif principal de solutionner ce problème dans les meilleures conditions. Un problème de refroidissement du moteur électrique se pose également sur les ventilateurs existants, ce moteur subissant un échauffement important compte tenu de sa vitesse de rotation élevée. L'invention a également pour objectif de remédier à ce problème dans les meilleures conditions, conjointement au traitement du problème de fuite précité. Le ventilateur concerné comprend, de manière connue en soi, une volute dont l'ouverture d'entrée est en communication avec le conduit d'amenée d'oxygène, une roue à ailettes, située immédiatement en aval de l'ouverture d'entrée de la volute, comprenant une ouverture d'entrée reliée à cette ouverture d'entrée de la volute et des orifices de sortie débouchant dans la volute, et un moteur électrique d'entraînement de la roue en rotation. Selon l'invention, le ventilateur comprend : - un compartiment dans lequel est placé le moteur et éventuellement d'autres 35 organes ou composants électriques que comprend le ventilateur, ce compartiment 2910079 2 comprenant une paroi d'extrémité traversée par l'arbre du moteur et étant alimenté en air sous pression, et - une chambre de collecte de fuites, intermédiaire entre la volute et ledit compartiment, également traversée par l'arbre du moteur et comportant un orifice 5 d'évacuation. Ainsi, le moteur et les éventuels autres organes ou composants électriques du ventilateur, sont placés dans un compartiment contenant de l'air sous pression, cet air s'écoulant hors de ce compartiment par l'interstice existant nécessairement entre l'arbre du moteur et ladite paroi d'extrémité. Cet écoulement d'air sous pression 10 permet de s'opposer à l'entrée, dans le compartiment, d'oxygène sous pression s'écoulant par l'interstice existant nécessairement entre l'arbre du moteur et la paroi de la volute traversée par cet arbre. Ces fuites respectives d'air et d'oxygène sont collectées dans la chambre de collecte et peuvent être évacuées par simple écoulement au travers d'un orifice 15 d'évacuation que comprend cette chambre de collecte. De préférence, l'arbre du moteur comprend au moins un organe déflecteur permettant de séparer les écoulements respectifs d'air et d'oxygène et d'orienter ces écoulements, en sortie desdits interstices, selon des directions sensiblement perpendiculaires à l'arbre du moteur. 20 Des conflits entre ces écoulements sont ainsi éliminés, et le risque de pénétration d'oxygène dans le compartiment est encore réduit, nonobstant la pression de l'écoulement d'oxygène, qui est nettement supérieure à celle de l'écoulement d'air. La mise sous pression de l'air s'écoulant dans le compartiment peut être 25 avantageusement réalisée par une roue à ailettes disposée en regard de l'ouverture d'entrée d'air que comprend ce compartiment. Avantageusement, dans ce cas, cette roue à ailettes est disposée sur l'arbre d'entraînement de la roue à ailettes située dans la volute ; elle est donc entraînée par le même moteur. Les parois délimitant le compartiment peuvent comprendre une ou plusieurs 30 ouvertures débouchant directement dans ladite chambre de collecte. Cette ou ces ouvertures permettent un écoulement d'air sous pression autour du moteur puis dans la chambre de collecte, ce qui permet d'assurer un refroidissement du moteur. L'écoulement de cet air dans la chambre de collecte permet en outre une évacuation rapide du mélange d'air et d'oxygène présent dans cette chambre. 2910079 3 De préférence, le compartiment comprend une paroi transversale interne distincte de la paroi d'extrémité précitée, qui est percée d'au moins un trou d'écoulement de l'air au travers d'elle. Cette paroi transversale interne et cette paroi d'extrémité délimitent ainsi entre 5 elles une chambre secondaire d'écoulement d'air, et le ou les trous que comprend ladite paroi transversale interne optimisent la mise en pression de cette chambre secondaire afin de permettre que la fuite au niveau dudit interstice se produise dans les meilleures conditions. Ce débit de fuite reste ainsi efficace, utilisant la pression d'air relativement élevée créée dans la chambre secondaire. 10 Ladite paroi transversale interne peut notamment former corps avec d'autres parois délimitant le compartiment et servir au centrage du moteur dans ce compartiment. Ladite paroi extrémité peut être constituée par une plaquette mince. Dans le même but, la paroi de la volute traversée par l'arbre du moteur peut 15 également être constituée par une plaquette mince adaptée à la précision requise pour l'obtention d'un jeu réduit au droit dudit interstice situé au passage de l'arbre dans la paroi de volute. Les fuites collectées par la chambre de collecte peuvent être purement et simplement évacuées, ou peuvent être recyclées, auquel cas l'orifice d'évacuation de 20 la chambre de collecte peut être relié directement au conduit d'amenée d'oxygène. Dans ce même cas de recyclage des fuites collectées, la chambre de collecte est avantageusement divisée en deux sous-chambres contiguës, dont une, située du côté de la volute, est principalement destinée à collecter l'écoulement d'oxygène provenant de cette volute et dont l'autre, située du côté dudit compartiment, est 25 principalement destinée à collecter l'écoulement d'air provenant de ce compartiment, chaque sous-chambre comprenant un orifice d'évacuation qui lui est propre. Ainsi, la sous-chambre située du côté de la volute collecte principalement l'écoulement d'oxygène, lequel peut être recyclé par une mise en communication de l'orifice d'évacuation que comprend cette sous-chambre au conduit d'amenée 30 d'oxygène. L'invention sera bien comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront, en référence au dessin schématique annexé, qui représente, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation possibles de l'appareil qu'elle concerne. 2910079 4 La figure 1 en est une vue en coupe axiale, selon une première forme de réalisation ; la figure 2 en est une vue de détail, à échelle agrandie ; la figure 3 en est une vue en coupe axiale similaire à la figure 1, selon une 5 deuxième forme de réalisation ; la figure 4 en est une vue de détail, à échelle agrandie, selon cette deuxième forme de réalisation ; la figure 5 en est une vue en coupe axiale similaire à la figure 1, selon une troisième forme de réalisation ; et 10 la figure 6 en est une vue de détail, à échelle agrandie, selon cette troisième forme de réalisation. Par simplification, les parties ou éléments d'une forme de réalisation qui se retrouvent de manière identique ou similaire dans une autre forme de réalisation sont désignés par les mêmes références numériques et ne sont pas à nouveau décrits. l5 Les figures 1 et 2 représentent un ventilateur 1 utilisé dans un appareil de délivrance régulée d'un gaz, notamment d'oxygène, cet appareil pouvant en particulier être un appareil d'assistance respiratoire. Le ventilateur 1 comprend classiquement une volute 2 dont l'ouverture d'entrée 3 est en communication avec un conduit d'amenée d'oxygène (non 20 représenté sur cette figure), une roue 4 à ailettes, située immédiatement en aval de cette ouverture d'entrée 3, comprenant une ouverture d'entrée reliée à cette ouverture 3 et des orifices de sortie 4a débouchant dans la volute 2, et un moteur électrique 5 d'entraînement de la roue 4 en rotation. Le fond de la volute 2 est délimité par une paroi constituée par une plaquette 25 mince 2a, traversée par l'arbre du moteur 5. Il existe un interstice entre cet arbre et cette plaquette 2a, au travers duquel s'écoule inévitablement de l'oxygène sous pression contenu dans la volute 2. Comme cela est représenté, le ventilateur 1 comprend également un compartiment 6 et une chambre 7 de collecte de fuites. 30 Le compartiment 6 contient le rnoteur 5 ainsi qu'éventuellement d'autres organes ou composants électriques que comprend le ventilateur 1. Il comprend une entrée d'air 10, plusieurs ouvertures 11 débouchant directement dans la chambre de collecte 7, une paroi transversale 12 et une paroi d'extrémité 13. L'entrée d'air 10 est située sur l'extrémité du compartiment 6 opposée à la 35 volute 2, et est coaxiale à l'arbre du moteur 5 comportant la roue 4. Immédiatement 2910079 5 en aval de cette entrée 10, le ventilateur 1 comprend une roue à ailettes 15, plus petite que la roue 4, disposée sur une extension de l'arbre du moteur 5 qui comporte la roue 4. Comme cela se comprend, l'entraînement de cette roue 15 en rotation par le 5 moteur 5 permet de créer une circulation d'air sous pression dans le compartiment 6 ; cet air passe dans la chambre de collecte 7, majoritairement au travers des ouvertures 11, et minoritairement au travers de trous 16 que comprend la paroi 12 et de l'interstice existant entre le moyeu d'un organe déflecteur 17 que comporte l'arbre du moteur 5 et la paroi d'extrémité 13. 10 Dans cet exemple représenté, les ouvertures 11 sont aménagées dans la paroi périphérique délimitant le compartiment 6, perpendiculairement à l'arbre du moteur 5. La paroi transversale 12 forme corps avec cette paroi périphérique et sert au centrage du moteur 5 dans le compartiment 6. La paroi d'extrémité 13 est, quant à elle, constituée par une plaquette mince. :15 Cette paroi 13 est fixée à un rebord que comprend le ventilateur 1 dans le prolongement de la paroi périphérique délimitant le compartiment 6, de sorte qu'elle se trouve à distance de la paroi 12 et qu'elle délimite avec cette dernière une chambre secondaire d'écoulement d'air. Les trous 16 que comprend la paroi transversale 12 optimisent la mise en pression de cette chambre secondaire afin de 20 permettre une fuite d'air au niveau de l'interstice précité. La chambre de collecte 7 est située entre la volute 2 et le compartiment 6, dont elle englobe la partie supérieure. Elle est traversée par l'arbre du moteur 5 et comporte un orifice d'évacuation 20. L'organe déflecteur 17 comprend, outre le moyeu précité qui sert à son 25 montage sur l'arbre du moteur 5, une partie en forme de collerette formant corps avec ce moyeu. Comme le montre plus particulièrement la figure 2, cet organe déflecteur 17 permet de séparer les écoulements respectifs d'air et d'oxygène provenant des interstices respectifs précités et d'orienter ces écoulements, en sortie desdits interstices, selon des directions sensiblement perpendiculaires à l'arbre du 30 moteur 5. Comme cela apparaît de ce qui précède, l'air s'écoulant hors du compartiment 6 par l'interstice existant entre l'arbre du moteur 5 et la paroi d'extrémité 13 permet de s'opposer à l'entrée, dans le compartiment 6, d'oxygène sous pression s'écoulant par l'interstice existant entre l'arbre du moteur 5 et la paroi 2a de la volute 2 traversée par 35 cet arbre. Ces fuites respectives d'air et d'oxygène sont collectées dans la chambre 6 2910079 6 et peuvent être évacuées par simple écoulement au travers de l'orifice d'évacuation 20 que comprend celle-ci. L'organe déflecteur 17 permet d'éliminer les conflits entre ces écoulements. La roue à ailettes 15 permet par ailleurs de réaliser une circulation forcée d'air 5 sous pression autour du moteur 5, qui permet d'assurer un bon refroidissement de celui-ci. L'écoulement de cet air dans la chambre de collecte 7 permet en outre une évacuation rapide du mélange d'air et d'oxygène présent dans cette chambre. Les figures 3 et 4 représentent un appareil 1 similaire à celui qui vient d'être décrit, sinon que, dans ce cas, les orifices 11 débouchent dans une chambre 25 10 séparée de la chambre de collecte 7. Cette dernière se limite à la zone comprise entre la paroi 2a délimitant le fond de la volute 2, la paroi d'extrémité 13 et des parois 26 que forme le corps de l'appareil 1, rejoignant la partie du compartiment 6 située du côté de la volute 2 à la paroi périphérique délimitant la chambre 7. L'orifice 20 d'évacuation que comprend la chambre de collecte 7 est en 15 communication, par l'intermédiaire d'un tuyau 27, avec le conduit 28 d'amenée d'oxygène. Le mélange d'air et d'oxygène s'écoulant au travers des interstices précités est ainsi recyclé dans le circuit d'oxygène. Les figures 5 et 6 représentent un appareil 1 dans lequel la chambre de collecte 7 est divisée en deux sous-chambres contiguës 7a, 7b, dont une, 7a, est 20 délimitée par la paroi 2a de la volute 2 et par une paroi intermédiaire 30, et dont l'autre, 7b, est délimitée par la paroi intermédiaire 30 et par une paroi périphérique 31 attenante au compartiment 6. Comme cela se comprend en référence à ces figures 5 et 6, la sous-chambre 7a est principalement destinée à collecter l'écoulement d'oxygène 25 provenant de la volute 2 tandis que la sous-chambre 7b est principalement destinée à collecter l'écoulement d'air provenant du compartiment 6. Chaque sous-chambre 7a, 7b comprend un orifice d'évacuation 20a, 20b qui lui est propre, celui de la sous-chambre 7a étant raccordé, par un tuyau 27, au conduit 28 d'amenée d'oxygène. De l'oxygène pratiquement pur est ainsi recyclé dans le circuit d'oxygène. 30 L'invention fournit par conséquent un ventilateur 1 permettant de solutionner dans les meilleures conditions le problème de fuite d'oxygène en direction du moteur 5, une pénétration d'oxygène n'étant pas acceptable compte tenu du risque d'inflammation qui pourrait en résulter, et de solutionner simultanément le problème du refroidissement du moteur, ce moteur subissant un échauffement important 35 compte tenu de sa vitesse de rotation élevée. 2910079 7 Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle s'étend à toutes les formes de réalisations couvertes par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1 û Ventilateur (1) utilisé dans un appareil de délivrance régulée d'un gaz, notamment d'oxygène, comprenant une volute (2) dont l'ouverture d'entrée (3) est en communication avec le conduit d'amenée d'oxygène, une roue à ailettes (4), située immédiatement en aval de l'ouverture d'entrée (3) de la volute (2), comprenant une ouverture d'entrée reliée à cette ouverture d'entrée (3) de la volute (2) et des orifices de sortie (4a) débouchant dans la volute (2), et un moteur électrique (5) d'entraînement de la roue (4) en rotation, caractérisé en ce qu'il comprend : - un compartiment (6) dans lequel est placé le moteur (5) et éventuellement d'autres organes ou composants électriques que comprend le ventilateur (1), ce compartiment (6) comprenant une paroi d'extrémité (13) traversée par l'arbre du moteur (5) et étant alimenté en air sous pression, et - une chambre (7) de collecte de fuites, intermédiaire entre la volute (2) et ledit compartiment (6), également traversée par l'arbre du moteur (5), et comprenant un orifice d'évacuation (20). 2 û Ventilateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre du moteur (5) comprend au moins un organe déflecteur (17) permettant de séparer les écoulements respectifs d'air et d'oxygène et d'orienter ces écoulements selon des directions sensiblement perpendiculaires à l'arbre du moteur (5). 3 û Ventilateur (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une roue à ailettes (15) disposée en regard de l'ouverture (10) d'entrée d'air que comprend le compartiment (6). 4 û Ventilateur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la roue à ailettes (15) que comprend le compartiment (6) est disposée sur l'arbre d'entraînement de la roue à ailettes (4) située dans la volute (2), et est entraînée par le même moteur (5) que cette dernière. 5 û Ventilateur (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les parois délimitant le compartiment (6) comprennent une ou plusieurs ouvertures (11) débouchant directement dans ladite chambre de collecte (7). 6 û Ventilateur (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le compartiment (6) comprend une paroi transversale interne (12) distincte de ladite paroi d'extrémité (13), qui est percée d'au moins un trou (16) d'écoulement de l'air au travers d'elle. 2910079 9 7 û Ventilateur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite paroi transversale interne (12) forme corps avec d'autres parois délimitant le compartiment (6) et sert au centrage du moteur (5) dans ce compartiment (6). 8 û Ventilateur (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 5 ladite paroi extrémité (13) est constituée par une plaquette mince. 9 û Ventilateur (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la paroi (2a) de la volute (2) traversée par l'arbre du moteur (5) est constituée par une plaquette mince. 10 û Ventilateur (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que 10 la chambre de collecte (7) est divisée en deux sous-chambres contiguës (7a, 7b), dont une, située du côté de la volute (2), est principalement destinée à collecter l'écoulement d'oxygène provenant de cette volute (2) et dont l'autre, située du côté dudit compartiment (6), est principalement destinée à collecter l'écoulement d'air provenant de ce compartiment (6), chaque sous-chambre (7a, 7b) comprenant un 15 orifice d'évacuation (20a, 20b) qui lui est propre.