Brevet FR3012185A1 — publié le 20150424

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une roue à pales d'air pour transporter et/ou comprimer de l'air ainsi qu'à un dispositif comportant un tel rotor et un carter enveloppant le rotor. L'invention a également pour objet un procédé de montage de roue à pales d'air dans un palier. Etat de la technique Le document DE 000008328100 U 1 décrit un turbocompresseur équipé d'une roue appuyée dans un palier axial d'air. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une roue à pales d'air pour transporter et/ou comprimer de l'air, caractérisée en ce qu'au moins une pale d'air de la roue à pales d'air est formée à une extrémité radiale de la pale d'air pour former un palier d'air, notamment un palier d'air radial et/ou un palier d'air axial portant la roue à pales d'air avec le carter enveloppant le rotor de ventilateur. La roue à pales d'air selon l'invention a l'avantage de réaliser un dispositif de transport et/ou de compression d'air particulièrement économique et particulièrement léger. Comme au moins une pale d'air de la roue à pales d'air est formée à l'extrémité radiale pour consti- tuer un palier d'air recevant la roue à pales d'air avec le carter enveloppant la roue à pales d'air, on évite tout palier mécanique supplémentaire pour servir de palier à la roue à pales d'air. La suppression du palier mécanique supplémentaire pour porter la roue à pales d'air permet une économie et un gain de poids. De façon particulièrement avantageuse, la pale d'air par une extrémité radiale est formée pour constituer un palier radial d'air ou un palier axial d'air avec le carter enveloppant. En outre, d'une manière particulièrement avantageuse, la roue à pales d'air est mise en forme pour constituer avec le carter enveloppant un palier d'air par la mise en forme de la roue à pales d'air, le palier d'air servant en même temps de palier radial d'air et de palier axial d'air. Le palier d'air peut ainsi recevoir les efforts exercés dans la direction radiale et ceux exercés dans la direction axiale. Une pale d'air selon la présente invention est une pièce mise en forme pour que lorsque la pale d'air tourne elle déplace l'air environnant d'une manière particulièrement efficace dans une ou plusieurs directions, en repoussant l'air et/ou en l'accélérant. Une roue à pales d'air selon la présente invention est cons- tituée par un ensemble d'au moins une pale d'air et notamment de plusieurs pales d'air sur une roue. La rotation de la roue ou du rotor fait bouger les pales d'air par rapport à l'air environnant pour déplacer l'air suivant l'axe de rotation de la roue à pales d'air et/ou dans la direction axiale de cette roue. Le transport de l'air selon la présente invention est le déplacement de l'air dans une direction prédéfinie. L'extrémité radiale d'une pale d'air selon la présente invention est le point de fixation de la pale d'air à la roue (rotor) à l'extrémité opposée, lorsque la pale d'air est mon- tée sur une roue pour former une roue à pales d'air. Le carter envelop- pant la roue à pales d'air selon l'invention est un carter qui entoure les pales d'air de la roue à pales d'air au niveau de leur extrémité radiale extérieure, notamment avec un diamètre supérieur à celui des extrémités radiales des pales d'air. Le palier radial recevant le rotor permet de recevoir les ef- forts d'appui dans la direction radiale. Le palier axial est un palier qui reçoit les efforts d'appui dans la direction axiale. Le palier d'air radial est un palier radial qui constitue un palier à coussin d'air de la roue en mouvements dans ce palier. Un palier axial d'air est un palier axial qui constitue un palier de coussin d'air lorsque la roue est mobile dans ce palier axial. Selon un développement, la pale d'air de la roue à pales d'air forme avec le carter qui enveloppe la roue à pales d'air, à l'extrémité des pales d'air, un intervalle allant en diminuant dans la direction oppo- sée au sens de rotation de la roue. Un tel palier radial d'air de la roue à pales d'air est particulièrement efficace et à faibles frottements, car l'intervalle allant en rétrécissant permet de particulièrement bien générer un palier d'air. L'intervalle allant en rétrécissant est l'intervalle qui a sa plus grande ouverture d'un côté par rapport au côté opposé de l'intervalle. Le sens de rotation de la roue à pales d'air est celui dans lequel la roue à pales d'air transporte et/ ou comprime de l'air. De façon avantageuse, la pale d'air forme l'intervalle allant en diminuant par la surface de son prolongement, cette surface de prolongement allongeant la pale d'air dans la direction périphérique de la roue, dans le sens opposé au sens de rotation de la roue à pales d'air. Le palier d'air réalisé par la surface de prolongement de la roue à pales d'air est particulièrement portante car cette surface de prolongement de la pale d'air crée un coussin d'air particulièrement stable et porteur pour recevoir la roue à pales d'air. La surface de prolongement d'une pale de ventilateur selon la présente invention est la surface qui suit directement la pale d'air et la prolonge dans la direction prédéfinie et/ou dans plusieurs directions prédéfinies. La direction périphérique de la roue à pales d'air est celle de la périphérie de la roue. Une pale d'air réalisée pour que sa surface de prolonge- ment s'étende dans la direction périphérique de la roue à pales d'air au moins jusqu'à la pale d'air voisine a l'avantage de développer un palier radial d'air par cette pale d'air qui est particulièrement stable et calme. L'extension de la surface de prolongement de la pale d'air jusqu'à la pale voisine permet de générer une surface fermée à la périphérie de la roue à pales d'air et de créer ainsi un coussin d'air particulièrement stable pour le palier radial d'air. La seconde pale d'air voisine de la première pale d'air est la seconde pale d'air qui, dans la disposition de la première pale d'air et de la seconde pale d'air sur la roue à pales d'air se trouve directement à côté de la première pale d'air, c'est-à-dire qui suit directement la première pale d'air le long de la périphérie de la roue à pales d'air. Selon un développement avantageux de la roue à pales d'air, la surface de prolongement de la pale d'air est reliée à la pale d'air voisine. Le palier radial d'air formé par la roue à pales d'air est particuliè- rement porteur selon le développement, car la liaison de la surface de prolongement de la pale d'air avec la pale d'air voisine crée une surface de circulation particulièrement efficace pour le palier radial d'air. Le dispositif avec une roue à pales d'air selon l'invention et le carter qui l'entoure est particulièrement léger et économique à réaliser. En outre, le dispositif comporte un palier d'air pour recevoir la roue à pales d'air, ce palier d'air étant formé par la roue à pales d'air combinée au carter. Ce dispositif permet avantageusement de transporter et/ou de comprimer de l'air ; le dispositif fonctionne d'une manière particulièrement calme, car un palier d'air ne génère que peu de vibrations. De façon particulièrement avantageuse, le palier d'air est un palier radial d'air ou un palier axial d'air. Selon un développement particulièrement intéressant, le palier d'air est réalisé à la fois comme palier radial et comme palier axial. Le palier d'air peut ainsi assurer le support de la roue à pales d'air dans la direction radiale et dans la direction axiale, en même temps et permettre une construction particulièrement compacte et légère de la roue à pales d'air avec son carter. Selon un développement avantageux du dispositif, les sur- faces de prolongement des pales d'air délimitent avec le carter un volume séparé des espaces entres les pales d'air. Le palier d'air entre la roue à pales d'air et le carter se réalise d'une manière particulièrement efficace et la roue à pales d'air avec son carter peuvent servir particulièrement bien pour transporter et/ ou comprimer de l'air car le volume qui forme le palier radial d'air et les espaces servant à transporter et/ou à comprimer l'air de la roue sont séparés et ne s'influencent pas réciproquement dans leur fonctionnement. La réalisation du dispositif selon l'invention comme com- presseur radial dans lequel la roue à pales d'air constitue la roue de turbine ou la roue de compresseur du compresseur radial fournit ainsi un compresseur radial d'une réalisation très légère et économique et d'un silence de fonctionnement particulièrement poussé. Une ou plusieurs pales d'air peuvent comporter sur le côté de la surface de prolongement tournée vers le carter, un revêtement réduisant le frottement. Il peut s'agir par exemple d'une couche de graffite. D'une manière en outre avantageuse, le carter enveloppant présente, sur son côté tourné vers les pales d'air, une couche réduisant le frottement. Le démarrage de la rotation de la roue à pales d'air par rapport au carter entourant la roue se fait avec une usure particulière- ment faible car au démarrage le palier axial d'air et/ou le palier radial d'air ne sont pas particulièrement porteurs. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation d'une roue à pales d'air re- présentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une roue à pales d'air équipée de pales pour transporter et/ou comprimer de l'air, les pales étant formées à leur extrémité radiale pour former un palier d'air avec le carter enveloppant, - la figure 2 est une vue en coupe de la roue à pales d'air de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe d'un développement de la roue à pales d'air de la figure 1, les surfaces de prolongement des pales étant reliées chaque fois à la pale suivante. Description de modes de réalisation La description suivante concerne une roue à pales d'air servant à transporter et/ou à comprimer de l'air ; au moins une pale de la roue a une extrémité radiale pour former avec le carter enveloppant la roue à pales d'air, un palier d'air pour recevoir la roue à pales d'air. La description concerne également un compresseur radial équipé d'une roue à pales d'air, notamment d'une roue comportant un carter, la roue à pales d'air constituant une roue de turbine et/ou une roue de compresseur radial. La figure 1 montre une roue à pales d'air équipée de pales pour transporter et/ou comprimer de l'air ; à l'extrémité radiale, les pales sont formées pour réaliser un palier radial d'air avec le carter envelop- pant. La figure 1 montre une roue à pales d'air 10 servant à transporter et/ou à comprimer de l'air. La figure montre la roue à pales d'air 10, une première pale 20 avec une première extrémité de pale 30 ainsi qu'une seconde pale de ventilateur 120 avec une seconde extrémité 130. La figure montre également d'autres pales de ventilateur avec des extrémités radiales, non référencées. La figure 1 montre également le sens de rotation de la roue à pales d'air ainsi qu'une surface de prolongement de la première pale 70 et une surface de prolongement de la se- tonde pale 170. En outre, la figure montre la direction périphérique 80 de la roue à pales d'air 10. La première pale de ventilateur 20 et la seconde pale de ventilateur 120 sont fixées par l'extrémité radiale intérieure de la première pale 30 et avec l'extrémité radiale intérieure de la seconde pale 130 au moyeu 180. La première pale de ventilateur 20 est prolongée à son extrémité radiale 30 de la surface de prolongement correspondant à la première pale de ventilateur 70. La surface de prolongement de la première pale de ventilateur 70 est le prolongement direct de la première pale 20 dans la direction périphérique 80 de la roue à pales d'air 10. Lorsque la roue à pales d'air 10 fonctionne pour transpor- ter et/ou comprimer de l'air, la roue tourne dans le sens de rotation indiqué par la flèche 50. Dans le présent exemple de réalisation, l'air est pris à l'extrémité supérieure de la première pale 20 pour être guidé vers l'extrémité inférieure de cette première pale 20 et sortir du rotor dans la direction radiale. L'air sort radialement de l'orifice de sortie 200. La sur- face de prolongement de la première pale de ventilateur 70 prolonge cette première pale 20 dans la direction périphérique 80 qui est la direction opposée à celle du sens de rotation 50. La seconde pale de ventilateur 120 est fixée au moyeu 180 au voisinage de la première pale 20. Cette fixation en position voisine signifie que la fixation de la première pale 20 sur le moyeu 180 se fait dans la direction périphérique 80 du moyeu 180 à la pale suivante qui est la seconde pale 120. La première pale 20 et la seconde pale 120 sont ainsi voisines et la seconde pale 120 est la pale voisine de la première pale 20. La surface de prolongement 70 de la pre- mière pale est déployée dans la direction périphérique 80, dans la direc- tion opposée à celle du sens de rotation 50 jusqu'à l'extrémité radiale de la seconde pale 130. La surface de prolongement de la première pale et/ ou la surface de prolongement de la seconde pale peuvent être plus ou moins étendues le long de la direction périphérique 80 selon un autre exemple de réalisation. Lorsque la roue à pales d'air 10 tourne dans le sens de rotation 50, l'air de l'environnement est pris par le côté supérieur de la roue à pales d'air 10 pour être transporté par la première pale ainsi que par les autres pales vers l'extrémité inférieure de la roue à pales d'air 10 ; l'air sort à cet endroit dans la direction radiale. Lorsque la roue à pales d'air 10 est mobile dans le sens de rotation 50, l'air qui est dans l'environnement de la surface de prolongement de la première pale 70 et qui est plus éloignée du moyeu 180 de la roue à pales d'air 10, comme première extrémité radiale de la première pale de la roue 10 est repous- sée radialement vers l'extérieur. Le mouvement de la surface de prolon- gement de la première pale 70 et/ou de la surface de prolongement de la seconde pale 170 prend l'air au voisinage de l'extrémité radiale de la première pale 30 et/ou à proximité de l'extrémité radiale de la seconde pale 130 pour repousser par la surface de prolongement des pales de l'extrémité extérieure des pales le long de la surface de prolongement de la première pale et/ou le long de la surface de prolongement de la seconde pale 170, pour être refoulée en direction de la roue à pales d'air 10. Le refoulement de l'air dans la direction radiale permet à la roue 10 et au carter enveloppant de former un palier radial d'air pour recevoir la roue à pales d'air 10. La roue à pales d'air 10 est ainsi montée dans un palier radial d'air ; ce palier radial d'air est formé par la périphérie extérieure de la roue constituée par les pales de la roue à pales d'air. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la première pale 20 est formée pour que cette pale 20 passe de sa fixation au moyeu 180 à sa fixation à une surface axiale 190. L'extrémité radiale de la première pale d'air 30 est ainsi, pour une certaine partie, parallèle au moyeu 180 et en partie perpendiculaire au moyeu 180. L'extrémité radiale de la première pale d'air 30 a également une zone transitoire entre son tracé parallèle et son tracé perpendiculaire. La surface de prolongement de la première pale d'air 70 suit l'extrémité radiale de cette première pale. La première partie de la surface de prolongement de la première pale 70 est ainsi pratiquement parallèle à la surface du moyeu 180. Une autre partie de la surface de prolongement est pratiquement perpendiculaire au moyeu 180. La pre- mière partie de la surface de prolongement permet de refouler l'air dans la direction radiale par rapport au moyeu 180. La première partie de la surface de prolongement peut ainsi former un palier radial d'air avec le carter enveloppant. La seconde partie de la surface de prolongement re- foule l'air dans la direction axiale de la surface de prolongement. La se- conde partie de la surface de prolongement peut ainsi former un palier axial d'air avec le carter enveloppant. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 1, la surface de prolongement de la première pale d'air et en plus par la surface de prolongement des autres pales d'air on réalise un palier radial d'air et en même temps un palier axial d'air. La figure 2 est une vue en coupe de la roue à pales d'air 10 représentée à la figure 1. Dans cette figure 2 on utilisera les mêmes références qu'à la figure 1 pour désigner les mêmes éléments. La figure 2 montre en outre, le carter 40 enveloppant la roue à pales d'air 10 ainsi que l'intervalle rétréci 60 et le palier radial d'air 110. Le carter 40 enveloppant la roue à pales d'air 10 entoure ainsi la périphérie de la roue 10. L'intervalle 60 qui se rétrécit est formé entre le carter 40 et la surface de prolongement d'une pale d'air, notam- ment entre le carter 40 et la surface de prolongement de la première pale 70. La multiplicité des intervalles allant en rétrécissant entre la surface de prolongement de chaque pale d'air et le carter enveloppant 40 constitue ainsi le palier radial d'air 110. L'intervalle 60 allant en rétrécissant résulte de l'extension de la surface de prolongement 70 le long de la direction périphérique 80 dans le sens opposé au sens de rotation 50 du fait que la surface de prolongement de la première pale d'air 70 se rapproche dans son extension dans la direction périphérique 80 du carter enveloppant 40. La surface de prolongement de la première pale d'air 70 est développée dans la di- rection périphérique 80 jusque vers la seconde pale d'air 120. La surface de prolongement de la première pale d'air 70 se termine au-dessus du point de fixation de la seconde pale d'air 130 et au-dessus du point de fixation de la surface de prolongement de la seconde pale d'air 170. La surface de prolongement de la première pale d'air 70 est ainsi étendue dans la direction périphérique du rotor de ventilateur jusqu'à la pale d'air voisine, à savoir jusqu'à la seconde pale d'air 120. Pour une rotation de la roue à pales d'air 10 dans le sens de rotation 50, l'air qui se trouve du côté intérieur du carter enveloppant 40 à proximité du bord du carter enveloppant 40 est entraîné par la sur- face de prolongement de la première pale d'air lorsque cette pale d'air tourne dans le sens de rotation 50. L'air est regroupé et comprimé par l'intervalle 60 allant en se rétrécissant. La roue à pales d'air 10 est ainsi tenue par les coussins d'air formés par la compression de l'air à proximi- té du bord du carter enveloppant 40. En résumé, le palier ainsi réalisé est le palier d'air 110. La figure 3 montre une coupe d'un développement de la roue à pales d'air de la figure 1 dans lequel les surfaces de prolongement des pales d'air sont reliées chaque fois à la pale d'air suivante. La figure 3 montre une vue en coupe de la roue à pales d'air 10 comme la figure 1 et les caractéristiques identiques portent les mêmes références qu'à la figure 1. La figure 3 montre en outre les espaces 90 et un volume 100. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la surface de prolongement de la première pale d'air 70 est reliée à la surface de pro- longement de la seconde pale d'air 170. La surface de prolongement de la première pale d'air 70, la première pale d'air 20 et la seconde pale d'air 120 délimitent ainsi un espace 90. Entre la surface de prolongement de la première pale d'air 70 et le carter 40 qui enveloppe la roue à pales d'air 10 on forme ainsi un volume 100. De la même manière entre les surfaces de prolongement des pales d'air et les pales d'air du rotor 10 on forme d'autres espaces. Lorsque la roue à pales d'air 10 tourne dans le sens de rotation 80, la première pale d'air 20, la seconde pale d'air 120 et les autres pales d'air transportent l'air dans les volumes le long du moyeu et/ou dans la direction radiale et/ ou compriment cet air. La liaison entre la surface de prolongement de la première pale d'air 70 et de la seconde pale d'air 120, notamment avec l'extrémité radiale de la seconde pale d'air 130 créent un espace fermé 90 et le transport et/ou la compression de l'air se produit dans cet espace fermé 90. Lorsque la roue à pales d'air 10 tourne dans la direction périphérique 80, l'air qui se trouve dans le volume 100 est comprimé par l'intervalle 60 allant en se rétrécissant dans la direction périphérique 80 de la roue à pales d'air 10. La compression de l'air dans le volume 100 crée un coussin d'air dans le volume 100 ; ce coussin d'air sert de palier à la roue à pales d'air 10. En résumé, on forme ainsi un coussin d'air 110 dans le volume 100. Selon un autre mode de réalisation non représenté, la roue à pales d'air 10 fait partie d'un compresseur radial ; la roue à pales d'air 10 constitue la roue de turbine et/ ou la roue de compresseur du com- presseur radial. Le carter 40 est réalisé comme carter de turbine du compresseur radial.15 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Roue à pales d'air 20 Pale d'air 30 Extrémité radiale de la première pale d'air 40 Carter 50 Sens de rotation de la roue à pales d'air 60 Intervalle 70 Surface de prolongement de la première pale d'air 80 Direction périphérique 90 Espace 100 Volume 110 Palier d'air 120 Pale d'air 130 Extrémité radiale de la seconde pale d'air 170 Surface de prolongement de la seconde pale d'air 180 Moyeu 200 Orifice de sortie20 REVENDICATIONS1°) Roue à pales d'air (10) pour transporter et/ ou comprimer de l'air, caractérisé en ce qu' au moins une pale d'air (20) de la roue à pales d'air (10) est formée à une extrémité radiale (30) de la pale d'air (20) pour former un palier d'air (110), notamment un palier d'air radial et/ou un palier d'air axial portant la roue à pales d'air (10) avec le carter (40) enveloppant la roue à pales d'air (10) . 2°) Roue à pales d'air (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une pale d'air (20) forme avec le boîtier (40) à l'extrémité radiale (30) de la pale d'air (20), un intervalle (60) allant en rétrécissant dans la direction opposée au sens de rotation (50) de la roue à pales d'air (10). 3°) Roue à pales d'air (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pale d'air (20) forme l'intervalle (60) rétrécissant par une surface de prolongement (70), cette surface de prolongement (70) prolongeant la pale (20) dans la direction périphérique (80) de la roue (10) dans le sens opposé au sens de rotation (50) de la roue (10). 4°) Roue à pales d'air (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de prolongement (70) de la pale d'air (20) prolonge la roue (10) dans la direction périphérique (80) au moins jusqu'à la pale d'air (20) voisine. 5°) Roue à pales d'air (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de prolongement (70) de la pale d'air (20) est reliée à la pale d'air (20) voisine.6°) Dispositif comportant une roue à pales d'air (10) selon l'une des revendications 1 à 5, et comportant un carter (40) entourant la roue à pales d'air (10). 7°) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la roue à pales d'air (10) forme avec le carter (40) un palier d'air (110), notamment un palier radial d'air et/ ou un palier axial d'air pour recevoir la roue à pales d'air (10). 8°) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces de prolongement (70) des pales d'air forment un volume (100) avec le carter (40), ce volume étant séparé des espaces (90) entre les pales d'air (20). 9°) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif est un compresseur radial et la roue à pales d'air (10) est une roue de turbine et/ou une roue de compresseur du compresseur radial. 10°) Procédé de montage d'une roue à pales d'air dans un palier, caractérisé en ce que la roue à pales d'air est montée dans un palier d'air, ce palier d'air étant formé par la périphérie extérieure des pales d'air de la roue.