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PERFECTIONNEMENTS AUX VENTILATEURS COMPRESSEURS ET POMPES CENTRIFUGES.
L'invention a pour objet des perfectionnements apportés aux appareils centrifuges tels que ventilateurs, compresseurs ou pompes. Pour plus de commodité dans la description, on utilisera dans le cours de la description suivante le terme "du genre indiqué", mais il doit être bien entendu que ce terme englobe les appareils analogues agissant sur un fluide par effet centrifuge, tels que les compresseurs, ventilateurs et les pompes.
Le but de l'invention est d'obtenir un appareil du genre indiqué dont la courbe pression/débit ne comporte aucune zone de pompage, ce qui n'avait jamais été réalisé jusqu'à ce jour, tout en couvrant avec un rendement supérieur à celui des autres appareils une gamme de régime beaucoup plus étendue.
A cet effet, l'invention consiste à utiliser simultanément et en combinaison différents perfectionnements, dont certains avaient pu être pré- conisés séparément auparavent, mais dont l'ensemble n'avait jamais été révélé comme susceptible d'apporter aux appareils de ce genre des qualités très supérieures.
Selon l'invention, la roue est formée de pales à profil d'ailes d'avion enfermées entre des flasques se prolongeant au dejà desdites pales de manière à former un diffuseur tournant, mobile avec la roue, celle-ci étant contenue dans une volute dont les flancs sont largement espacés des flasques de la roue d'une distance comprise entre 1 et 2 fois la largeur de la sortie du diffuseur, et qui comporte d'une part un pavillon d'aspiration arrondi, dont le profil se raccorde avec celui de la partie de flasque recouvrant la roue, et d'autre part un large arrondi de la crosse de volute, c'est-à-dire au raccordement entre la volute et la tubulure de sortie, de préférence cet arrondi sera de l'ordre de 1/10 du rayon de la roue ou du diffuseur tournant.
Les aubes ont un profil d'aile d'avion, pouvant être réduite à la
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ligne médianes le calage des aubes étant déterminé de manière à former avec la trajectoire fluide 19angle d'incidence optimum conduisant à la meilleure finesse de la polaire correspondant au profil choisio
L'invention sera maintenant décrite en se référant, à titre d'exemple, à des formes de réalisation représentées sur les dessins annexés, dans lesquels:
La figo 1 est une coupe transversale d'un appareil du genre indiqué conforme à 1?invention;
La figo 2 est une vue de profil correspondant à la fig. 1;
Les fig. 3 et 4 sont des vues de détail montrant deux formes de réalisation des ailettes;
Les figo 5 et 6 représentent les profils des ailettes des fig. 3 et 4;
Les fig. 7, 8 et 9 sont des graphiques des courbes de débit et pression du dispositif selon l'invention et de dispositifs de types usuels dont les schémas sont représentés-aux figo 10 et 11; -
Les figo 12, 13, 14 et 15 sont des variantes de la fig. 1.
En se reportant au dessin, on voit que l'appareil du genre indiqué comporte une roue 1, dont les aubes 2 sont enfermées entre des flasques 3 et 4.
Ces flasques se prolongent en s'évasant de préférence au delà des palettes centrifuges 2, de manière à former un diffuseur tournant 5. De la sorteg le fluide à la sortie des aubes se détend sans éprouver de frottement sensible sur les flasques mobiles qui sont animées d'une vitesse périphérique comparable à la sienne., contrairement à ce qui se passe dans un diffuseur fixe où la grande vitesse relative de l'air introduit un frottement considérableo
Cette roue est située dans une volute 6 dont les flancs 7 et 8 sont largement espacés des flasques de la roue, d'une distance comprise entre une et deux fois la largeur du diffuseur à sa sortie.
L'expérience montre en effet que le flux qui sort de la roue induit par frottement, dans les espaces 9, 10 qui l'entourent, deux tubes tourbillons qui se prolongent dans les espaces latéraux 11, 12. Il s'est révélé qu'en adoptant une telle forme, il en résulte un relèvement des pres- sions, d'une part, dans la zone des régimes voisins du débit nul et, d'autre part, dans la zone des régimes à grand débit, les dissipations d'énergie dans les espaces latéraux sont diminuées et la puissance absorbée est donc moindre quand les tubes-tourbillons sont bien formés, c'est-à-dire dans la zone des grands débitso Il en résulte une augmentation de rendement sensible dans cette dernière zone, tandis que, dans la première, on note un moindre risque de pompage.
La création de tubes-tourbillons latéraux importants procure en outre l'avantage très appréciable de réduire considérablement les pressions statiques aux points 13, 14 qui constituent entre-fer pour l'arbre et pour la roueen sorte que l'emploi de joints labyrinthes devient inutile.-
La volute est munie d9un pavillon d'aspiration 15 évasé dont la courbure se raccorde à celle du profil de la roue, on évite ainsi le décollement de filets d'air à l'entrée de la roue. L'air rejeté dans la volute s'échappe par la bride de refoulement 16, Contrairement à ce qui avait été fait jusqu'à ce jour,, le raccordement de la bride avec la volute s'effectue au moyen d'un large arrondi 17 dont le rayon de courbure est de l'ordre d'environ 1/10 du rayon de la roue ou du diffuseur tournant ;
il s'est révélé quen choisissant une telle forme contrairement aux enseignements de la théorie et de la pratique usuelle qui préconisaient un raccordement tangent au point 18 ou un faible arrondi tel que 19, il était possible d'amoindrir encore le risque de pompage.
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Les figo 3, 4, 5, 6 montrent les formes d'aubes adoptées pour la roue.
Dans la figo 3, on a représenté une roue dont les formes d'ailet- tes se rapprochent de celles utilisées p our les ventilateurs compresseurs et pompes, et dans la fig. 4 une variante conforme à la technique des compres- seurs d'avionso Dans les deux cas, on parvient à éliminer le décollement qui tend à se produire dans la zone 20 un peu en arrière de l'arrondi maximum ain- si que des survitesses trop importantes en 21 et des sous-vitesses trop fai- bles en 22. On parvient à ces tracés en traçant des sections de la roue : a, b, c, d, etc..., normales à l'écoulement. On fait en sorte que ces sections soient égales entre elles ou, préférablement, à ce qu'elles soient légèrement décroissantes, de l'amont vers l'aval.
Le résultat maximum sera atteint en plaçant, en outre, comme il a été dit, en amont de la roue, un pavillon bien arrondi 23, et un diffuseur tournant 24.
Dans ces conditions, la théorie permet de calculer très exactement les angles d'entrée et de sortie du fluide dans la roue et par conséquent de tracer les trajectoires des filets d'air dans l'espace.
Si l'on développe ces trajectoires en plan, il est facile alors de disposer relativement à ces trajectoires des profils d'ailes d'avions de bonne finesse, soit à épaisseur variable, soit réduits à leur squelette, ce qui permet alors d'utiliser une simple tôle pour la construction, ou bien en- core des profils différents des profils d'ailes mais dont l'expérience a démontré l'efficacité.
Dans le premier cas, correspondant par exemple à la trajectoire moyenne 25 de la fig. 3, pour une aube commençant en 26, point dont le diamètre moyen est sensiblement égal à celui de l'ouie, et se terminant en 27, on aura le développement représenté fige 5, l'aube ayant en 28 et 29 l'intrados et l'extrados d'une aile d'avion ou étant réduite à son'squelette ou ligne moyenne 30. La corde 31 de ce profil sera calée par rapport à la trajectoire développée 32 de manière à faire, pour le régime de fonctionnement choisi, l'angle d'incidence 1 correspondant à la meilleure finesse.
Dans le deuxième cas, correspondant par exemple à la trajectoire moyenne 33 de la fig. 4 pour une aube commençant en 34 et se terminant en 35 et qui comporte une partie plane 36, précédée d'un bec constitué par une portion de cylindre 37 d'axe radial et se raccordant tangentiellement en 38 à la partie plane 36, on aura le développement représenté fig. 6 : le squelette de l'aube se composera d'une partie droite 40 correspondant à la portion plane 36 et d'une partie courbe 42 correspondant au bec 37. Les deux parties se raccordent tangentiellement au point 44.. Le squelette peut être épaissi et, profilé ou non à la manière d'un profil d'aile qui comportera un intrados 45 et un extrados 46. La corde 47 de ce profil fait avec la trajectoire développée 48, l'angle d'incidence i.
Dans ce deuxième cas, au point de vue de la construction, on pourra constituer une roue monobloc, les parties 36 et 37 étant d'une seule venue, fixée sur un moyeu unique, mais en variante, elles peuvent constituer deux demi-roues différentes fixées l'une sur un moyeu 49, l'autre sur un moyeu 50, les deux moyeux étant juxtaposés. Dans ce cas, la joue de la roue pourra également être divisée en deux parties 51 et 52, chacune d'elles étant fixée sur la demi-roue correspondante.
Le premier type de roue convient particulièrement lorsque les caractéristiques demandées imposent des tracés d'aubes fortement inclinées vers l'arrière du sens de rotation, tandis que le deuxième type convient mieux lorsque les aubes doivent être radiales ou voisines de cette p osition, la variante à demi-roues séparées convenant particulièrement bien pour les vitesses périphériques très élevées.
Les fig. 7, 8 et 9, où l'on a représenté les performances d'un appareil conforme à la présente invention (A) vis-à-vis d'un ventilateur clas-
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sique (B) conforme à la figo 10 et d'un compresseur d'avion (C) conforme à la fig. 11, avec diffuseur garni d'aubes fixes, montrent clairement ce résultat.
La figo 7 donne les courbes débit-pression des trois appareils.
La figo 8 donne les courbes débit-rendement des trois appareils.
La figo 9 donne les courbes débit-qualité de pression des trois appareils.
Bien entendu, la comparaison porte sur des appareils de même diamètre de roues (aubes), de même section d'ouïe, de même angle de sortie des aubes de même vitesse de rotation.
On voit sur les figures l'avantage considérable que procure la combinaison des différents facteurs énoncés, l'appareil A couvrant avec des rendements supérieurs aux autres une gamme de régimes de beaucou plus étendue, tout en présentant une qualité de pression meilleure. En outre, tout risque de pompage est éliminée
Dans la fige 12 qui représente à titre d'exemple une autre variante, on utilise une volute 53 de section rectangulaire, le grand côté du rectangle étant placé dans un plan radiale Cette variante convient particulièrement bien pour les roues larges à simple ouïe ou pour les roues à double ouieo Dans la fige 12, on a représenté, à titre d'exemple, une roue 54 à deux ouïes, chaque moitié de la roue 55 et 56 étant du type représenté fig.
3 ou fig 4. Un diffuseur mobile unique 57 est commun aux deux demi-roues dans cet exemple, mais il est bien entendu que sans sortir de l'invention, il pourrait également être divisé en deux parties, chacune d'elles étant cette fois-ci affectée à une demi-roue seulemento
Le montage sera complété par deux pavillons 58 et 59, supportant les paliers 60 par l'intermédiaire de bras profilés 61. En variante, les pavillons peuvent être éventuellement remplacés par des caissons 62 remplissant le même office tout en permettant aux paliers d'être reportés à l'extérieur du fluide..
Une autre variante de volute à section rectangulaire est représentée figo 13, mais cette fois-ci le grand côté du rectangle est placé parallèlement à l'axée Cette variante convient particulièrement bien lorsque l'on utilise des roues étroites, car elle permet de donner aux espaces latéraux 63 et 64 un développement convenableoLe pavillon 65 peut être intégré dans la voluteo
La fig. 14 représente une autre variante dans laquelle la volute 66 a une section circulaire, cette forme convient particulièrement bien aux roues larges, ou aux roues à deux ouieso
Enfin, la fig. 15 représente une variante dans laquelle la volute 67 a une section triangulaire. Comme la précédente, cette forme convient bien aussi aux roues larges ou aux roues à deux ouïes.
Bien entendu, dans toutes ces variantes, les volutes permettent de disposer d'espaces latéraux bien développés et sont pourvues de crosses à large arrondie et les roues sont toujours du type représenté et décrit figo 3 ou figo 40 REVENDICATIONSo
1.- L'invention concerne des perfectionnements aux ventilateurs, compresseurs et pompes centrifuges, selon lesquels la roue comporte des ales à profil d'ailes d9avion enfermées entre deux flasques qui se prolongent au delà desdites pales de manière à former un diffuseur tournant,,
mobile avec la rouets cette dernière étant contenue dans une volute dont les flancs sont espacés des flasques de la roue d'une distance comprise entre une et deux fois la largeur de sortie du diffuseurs cette volute étant munie d'un pavil-
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lon d'aspiration évasé vers 1?extérieur et présentant un large arrondi à son raccordement avec la tubulure de sortie.
2. - Dispositif selon 1, présentant également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: a) Suivant une forme de réalisation, les aubes commencent en un point dont le diamètre moyen est sensiblement égal à celui de l'ouïe, elles sont constituées par des profils d'ailes d'avion qui peuvent être réduites à leurs squelettes.
Ces aubes peuvent faire, à leur extrémité aval, un angle plus ou moins grand avec le rayon, selon le cas particulier posé. b) Selon une autre forme de réalisation, les aubes sont consti- tuées par une partie plane radiale ou voisine de cette p osition, précédées d'un bec de forme cylindrique à axe radial et se raccordant tangentiellement à elles, elles peuvent être d'une seule pièce formant ainsi une roue mono- bloc, ou être divisées en deux parties juxtaposées, l'une d'elle formant l'é- lément centrifuge proprement dit et comprenant la partie plane, l'autre com- prenant les becs.