<Desc/Clms Page number 1>
SOCIETE ANONYME DES ETABLISSEMENTS NEU, résidant à LILLE ( France ).
PERFECTIONNEMENT AUX APPAREILS CENTRIFUGES POUR LA CIRCULATION DE FLUIDES.
On sait que, dans un ventilateur centrifuge, et en général dans toute machine servant à déplacer un fluide, pompe, ventilateur ou compres- seur, les caractéristiques relevées lors des essais diffèrent considéra- blement des caractéristiques théoriques calculées à partir de l'équation d'Euler.
L'invention a pour objet un perfectionnement aux appareils cen- trifuges pour la circulation de fluide, qui est remarquable notamment en ce- ci que pour augmenter la pression, notamment au voisinage du point de fonctionnement à débit nul, il est prévu sur les faces extérieures de la roue centrifuge, des ailettes auxiliaires destinées à entraîner l'air si- tué entre la roue et la partie fixe enveloppante, ou volute, de l'appareil
L'invention prévoit également de disposer ces ailettes à la par- tie périphérique de la roue, et lorsque celle-ci comporte un diffuseur tour- nant, de faire porter ces ailettes par ce diffuseur tournant, de manière à les disposer à proximité immédiate de la sortie d'air de la roue.
L'invention sera maintenant décrite tant en ce qui concerne son principe que son application en se référant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est un diagramme représentant les courbes théorique et expérimentale pression-débit des appareils centrifuges habituels.
La figure 2 est une coupe schématique, en élévation, d'un ven- tilateur centrifuge classique.
La figure 3 est une coupe en élévation, schématique, d'un venti- lateur centrifuge conforme à l'invention.
La figure 4, est un diagramme comparatif des courbes pression-dé- bit obtenues pour des appareils centrifuges conformes à l'invention.
Les figures 5 et 10 représentent vue de face, différentes formes
<Desc/Clms Page number 2>
d'ailettes conformes à l'invention.
La figure 11 représentent différentes formes de profil pour les ailettes de l'invention.
La figure 1 permet, à titre d'exemple, la comparaison des carac- téristiques débit-pression théorique et expérimentale à vitesse constante d'un appareil centrifuge à aubes radiales classique.
Parmi les différentes causes qui agissent pour produire la di- vergence constatée entre les courbes, il en est une qui, pour prépondé- rante qu'elle soit dans la zone située au voisinage des débits nuls, n'en existe pas moins dans toute la zone d'action du ventilateur.
Cette cause réside dans les frottements qui se produisent de chaque coté du flux fluide l( figure 2) sortant de la roue contre les cou- ches de fluides 2 et 3 comprises dans les espaces latéraux, entre les flancs 4 et 5 de la roue et les flancs 6 et 7 de la volute .
Lorsque le flux fluide 1 sortant de la roue renferme une quan- tité d'énergie importante, comme c'est le cas lorsque le débit est impor- tant, les frottements dont il est question mettent en rotation autour de l'axe du ventilateur, les couches 2 et 3 et il s'y forme des tubes - tour- billons plus ou moins parfaits dont la vitesse tangentielle au droit du cylindre 8 de sortie des aubes est presque égale à la vitesse tangentielle du fluide à la sortie des aubes de la roue. L'influence des frottements sera donc faible dans ce cas et la chute de pression due à cette cause mini- me .
Au contraire, quand l'énergie contenue dans le flux fluide est faible, comme c'est le cas au voisinage du débit nul, les frottements vont ralentir la vitesse tangentielle du flux fluide sortant de la roue et celle-ci, au lieu de tendre à être égale à la vitesse périphérique de l'extrémité des aubes, sera bien inférieure à celle-ci. Il en résulte que la pression qui, théoriquement, devrait être alors voisine du double de la pression dynamique de cette vitesse périphérique prend une valeur beau- coup moindre.
C'est donc principalement à cette cause que l'on doit attribuer l'inflexion 9 - 10 de la courbe expérimentale (figure 1) , inflexion qui est la cause du phénomène souvent très gênant dénommé pompage.
Le but recherché par la présente invention est de rendre la vi- tesse tangentielle des tubes tourbillons des espaces latéraux 2 et 3 indé- pendants de celle du flux fluide 1 sortant de la roue.
On conçoit en effet que si l'on donne, par un moyen quelconque, à la vitesse tangentielle du tube tourbillon une valeur égale, par exemple à la vitesse périphérique des aubes, on aura supprimé tous les frottements dans le cas du point de débit nul, et on retrouvera à ce moment là une pres- sion égale à la pression théorique du point 11 de la figure 1.
On conçoit encore que, si la roue est à aubes radiales, un tel tube tourbillon n'engendrera pas non plus de frottements dans le cas de dé- bits importants, puisque avec uns telle roue la vitesse tangentielle du flux sortant de la roue est théoriquement toujours égale à la vitesse péri- phérique de l'extrémité des aubes. Les frottements qui contribuaient à ra- lentir un peu le flux fluide n'existeront plus et par conséquent on aura lé- gèrement remonté la pression également dans ce cas.
On conçoit enfin que, si la roue est à aubes couchées en arrière toujours en supposant que le tube tourbillon ait une vitesse tangentielle toujours égale à la vitesse périphérique et dans la zone des débits impor- tants où la théorie veut que la vitesse tangentielle du flux sortant de la roue soit inférieure à la vitesse périphérique, il y aura de nouveau des frottements, mais cette fois-ci dans l'autre sens. Ces frottements devenus moteurs au lieu d'être résistants contribueront encore à relever la pression.
Les moyens utilisés pour parvenir à ce but, moyens qui font 1'
<Desc/Clms Page number 3>
objet de la présente invention, consistent à disposer de chaque cote de la roue un jeu d'ailettes auxiliaires dont le nombre, la forme, la dimension et la position seront choisis en fonction de la valeur que l'on veut don- ner à la vitesse tangentielle des tubes tourbillons latéraux.
On utilisera de préférence des ailettes auxiliaires en combi- naison avec des roues pourvues d'un diffuseur périphérique mobile, Un pareil dispositif est représenté en coupe dans la figure 3.
Une roue 12, montée sur un arbre 13, tourne à l'intérieur d'une volute 14, pourvue d'une ouïe d'aspiration 15 et d'un orifice de refoule- ment 16 Cette roue comporte deux flancs 4 et 5 prolongés par deux flasques
17 et 18, de manière à former diffuseur tournant au-delà du cylindre 8 formant périphérie de l'extrémité des aubes 19.
A l'extérieur de la roue, on fixe des ailettes auxiliaires 20 et 21, en nombre, forme, dimension et positions appropriés.
En tournant, ces ailettes vont entraîner les couches fluides oc- cupant les espaces latéraux 2 et 3, et provoquer la formation, dans ces espaces latéraux,de tubes tourbillons dont la vitesse tangentielle au droit du cylindre 22 limitant la sortie du diffuseur tournant sera devenue indépendante du flux 1 sortant de la roue et ne dépendra plus que des ai- lettes 20 et 21.
On conçoit, en effet, que si l'on dispose un grand nombre de grandes ailettes 23 (figure 5), (20 par exemple , sur chaque face de la roue) au voisinage de la périphérie 22 du diffuseur tournant on donnera aux tubes tourbillons une vitesse tangentielle beaucoup plus grande que si l'on se contente de placer un petit nombre de petites ailettes 24 (5 par exemple, sur chaque face de la roue) au-dessous de la périphérie 8 des aubes de la roue.
On conçoit aussi que si l'on cantonne la position des ailettes en-dessous de cette périphérie 8, ce qui est le cas de la roue classique sans diffuseur tournant, la limite maximum que l'on pourra donner au tube tourbillon en ce point sera la vitesse périphérique des aubes, tandis qu'on peut dépasser cette valeur si l'on place les ailettes au-dessus. La com- binaison avec une roue à diffuseur tournant sera donc beaucoup plus effi- cace que la combinaison faite avec une roue classique sans diffuseur tour- nant. On pourra même obtenir alors des pressions qui, au voisinage du point à débit nul, dépasseront la pression théorique.
La figure 4' où l'on a reporté à titre d'exemple, trois cour- bes expérimentales correspondant à trois positions d'ailettes, permet la comparaison d'une part avec la courbe théorique et d'autre part avec la courbe obtenue sans ailettes.
La courbe A est la droite théorique d'une roue à aubes radiales la courbe B est la courbe expérimentale de la roue à diffuseur tournant, sans ailettes auxiliaires La courbe C est celle obtenue quand on dispose de petites ailettes au voisinage de la périphérie 22, la courbe D est celle obtenue quand les ailettes sont juste au-dessous de la périphérie 8, et, enfin, la courbe E correspond à une position intermédiaire.
Ces courbes montrent aussi que le dispositif est très efficace pour supprimer le pompage
En ce qui concerne la forme des ailettes, on peut utiliser 1' une ou l'autre des formes des figures 6 à 10 en les calant suivant l'un ou l'autre des profils de la figure 11, selon que l'expérience montrera leur plus ou moins grande efficacité à résoudre un problème donné.