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BREVET D'INVENTION ------------------ PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS COMPRENANT DES HELICES TOURNANTES, TELS LES' VENTILATEURS, POMPES, COMPRESSEURS ET ANALOGUES.
L'invention est relative aux appareils comprenant des hélices tournantes, tels que les ventilateurs, pompes, compresseurs et analogues, dans lesquels le fluide mis en mouvement par la ou les hélices est amené à s'écouler dans une direction donnée.
Pour obtenir pareil écoulement, il est de pratique courante d'associer à ou aux hélices des aubes directrices,dont la fonction est de redresser dans la dite direction le fluide entrainé circulairement par l'hélice en rotation. Toutefois, on ne peut éviter que le fluide conserve un certain mouvement de giration sans accroître considérablement l'étendue axiale des aubes,ce qui dans la plupart des cas est absolument prohibitif.
. D'autre part lorsque le rotor ou hélice présente un moyeu développé par rapport à son diamètre, pour obtenir une détente progressive du fluide refoulé axialement, on est amené à prévoir
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une carène disposée derrière l'hélice, une détente satisfaisante sans tourbillons secondaires ou locaux et notamment sans décollement notable des veines fluides à la carène exigeant toutefois une carène axialement très développée,qui est alors très dispendieuse.
Dès lors en pratique l'étendue axiale du carénage est dans la majorité des cas limitée à une longueur bien inférieure à la longueur de carène théoriquement nécessaire pour assurer une détente satisfaisante.
Le mouvement tourbillonnaire de direction circulaire du fluide refoulé par l'hélice engendrera naturellement du décollement des veines fluides de la carène, même pour une carène de longueur théorique, et il amplifie nécessairement à ce point de vue les défauts d'un carénage de longueur axiale insuffisante, en affectant d'autant plus le rendement de l'appareil.
L'invention a pour but de remédier, par une solution simple et économique, aux inconvénients signalés.
A cet effet elle consiste, principalement, à s'opposer au mouvement tourbillonnaire du fluide refoulé par la ou les hélices, en disposant dans son courant des guides indépendants des aubes de redressement s'il en existe, et agencés suivant une direction en principe généralement axiale.
Ces guides qui peuvent être constitués par des organes très simples, et qui peuvent être en nombre relativement réduit, sont placés en aval de l'hélice, ou des aubes de redressement s'il y en a, en leur donnant de préférence une longueur axiale relativement importante.
Pour accroitre leur effet utile, on pourra au besoin les conformer, c'est à dire, par exemple les recourber plus ou moins à leur extrémité d'entrée afin d'amener plus progressivement les filets fluides à prendre la direction axiale.
Lorsque l'appareil comporte un carénage de fuite, les guides précités sont disposés dans l'espace intermédiaire entre la carène et l'enveloppe, et peuvent s'étendre radialement sur la totalité ou une portion seulement du dit espace; ils reçoivent de
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préférence une longueur égale ou supérieure à celle de la carène.
En utilisant les guides de l'invention, on constate uneamélio.- ration notable du rendement de l'appareil et principalement une uniformité beaucoup plus grande des vitesses axiales du fluide dans toute la section du conduit de refoulement, principalement lorsque les pressions de refoulement sont élevées.
Et afin que de toute façon l'invention puisse être bien compri- se, elle sera décrite ci-après plus en détail, conjointement à un mode simple de réalisation, dans l'application de l'invention à un ventilateur hélicoïde équipé d'une carène de fuite et en réfé- rence aux dessins annexés dans lesquels! Fig.l montre,partiellement en coupe longitudinale,un ventila- teur hélicoide à plusieurs étages comportant application de l'in- vention; Fig.2 est une vue en bout, du coté du refoulement, du ventila- teur de la fig.l; , @ Fig.3 sont les diagrammes d'essais montrant des résultats obtenus grâce aux' guides de l'invention;
Fig.4 montre en coupeet schématiquement, diverses variantes de guides.
En se référant aux figures 1 et 2, 1. désigne des rotors montés l'un derrière l'autre sur un arbre 2 entrainé par un moteur élec- trique 3.. 4 désigne des couronnes d'aubes directrices montées res- pectivement entre les rotors et en aval du second rotor. 5 désigne un carénage de profil connu et de construction appropriée, suppor- té dans l'enveloppe 6 du ventilateur par un croisillon ou une monture équivalente, 7.
Pour réaliser l'invention, on dispose, entre le carénage 5 et l'enveloppe 6, des guides 8,qui- dans l'exemple.. sont au nombre de quatre.et constitués par des tronçons de tôle plane, s'étendant radialement depuis le carénage 5 jusqu'à l'enveloppe 6. Ils sont fixés à l'un ou l'autre ou à ces deux organes de toute manière appropriée,'par exemple par des consoles 9.
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De préférence, comme il est représenté, les guides sont prolongés sur toute la longueur du carénage et même dépassent quelque peu ce dernier, mais il doit être entendu qu'ils peuvent être moins ou plus étendus axialement qu'il n'est représenté.
De même, radialement, les guides 8 peuvent occuper tout ou une partie seulement de l'espace intermédiaire entre le carénage 5 et l'enveloppe 6.
La figure 4 montre diverses dispositions pouvant être adoptées lorsque les guides ne règnent que sur une partie de l'intervalle.
Dans cette figure, le guide 10 a été assemblé à l'enveloppe 6, et s'étend radialement jusqu'en un point où le mouvement tourbil. lonnaire du fluide a une valeur suffisamment réduite que pour ne plus influencer notablement les remous ou autres décollements qui se produisent au voisinage du carénage proprement dit. Le guide 11 est monté à partir du carénage, et s'étend radialement jusqu'en un point où, par suite de l'influence de la paroi de l'enveloppe 6, le mouvement tourbillonnaire du fluide n'a plus une valeur excès. sive.
Enfin le guide 12 est monté entre la carène 5 et l'enveloppe 7 sans atteindre l'un ou l'autre de ces organes, tout en s'étendant suffisamment centralement pour atteindre la région où le mouvement tourbillonnaire ne possède qu'une intensité réduite et suffisamment vers l'enveloppe pour atteindre la région où l'influence des frottements dûs à cette enveloppe réduit notablement la valeur du mouvement tourbillonnaire.
Dans tous les cas indiqués, les guides pourront être conformée dans le sens de leur longueur, notamment en leur communiquant une courbure inverse du sens d'entrainement en rotation du fluide re- foulé par l'hélice, afin que ce fluide épouse progressivement la direction axiale, ou bien en leur donnant dans l'ensemble de leur longueur une conformation en hélice de pas croissant à mesure que l'on s'écarte de leur bord d'entrée, afin d'annuler pro gressive- ment le mouvement tourbillonnaire.
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Les diagrammes de la.fig.3 ont été obtenus à l'aide d'un ventilateur du type de celui illustré dans les figs. 1 et 2.
Dans le diagramme I, la courbe A se rapporte à un essai dans lequel la contre pression au refoulement est faible, l'appareil n'étant pas équipé de guides suivant l'invention.
Les vitesses indiquées sont mesurées le long d'un diamètre et l'on remarque,, qu'au centre ces vitesses sont notablement plus faibles.
La courbe B se rapporte à un essai effectué dans les mômes conditions de vitesse de rotation du ventilateur et de contre pres- sion de refoulement, mais en équipant l'appareil de guides tels que ceux décrits en référence aux figures 1 et 2.
On remarque que si les vitesses d'écoulement sont plus faibles vers la périphérie, elles sont notablement augmentées au centre.
On obtient dans l'ensemble un gain en principe minime, mais les vitesses sont remarquablement plus uniformes.
Dans le diagramme II, les courbes A et B sont obtenues dans les mêmes conditions d'essais que celles du diagramme I, mais avec une contre pression de refoulement très élevée. On remarquera très aisément que non seulement les vitesses sont remarquablement uni- formisées dans toute la section, mais que l'on obtient encore un accroissement considérable de rendement.
Bien que l'invention ait été particulièrement décrite en relation avec un ventilateur à aubes directrices et à carène de fuite, il est bien entendu qu'elle n'y est pas limitée mais qu'elle s'applique également aux ventilateurs ne comprenant pas de caré- nage, ni d'aubes directrices ; de même elle s'applique aux appareils analogues aux ventilateurs ou dans lesquels des conditions sembla- bles sont réalisées,telles les pompes et les compresseurs.
En outre, il va de soi que le nombre, le montage et les détails d'agencement des guides pourront varier sans s'écarter des limites de l'invention.