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" DIFFUSEUR POUR SOUFFLAGE "
La présente invention est relative aux souf- flantes ou ventilateurs et concerne, plus particulière* ment, un diffuseur perfectionné permettant d'obtenir une pression ou aspiration plus importante.
Dansun type classique de soufflante utilisé par exemple pour excercer une aspiration dans une ma- chine à fritter, la soufflante comprend une chambra ayant la forme d'une volute, ou d'une spirale, entou- rant un diffuseur qui, à son tour, entoure le rotor.
La rotation de ce dernier aspire les gaz axialement par rapport au rotor, entre ses aubes, et ces aubes
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évacuent lesgaz à travers le diffuseur à ailettes Jus- que dans la chambre en forme de volute, d'où ces gaz sont évacues de la soufflante . Dans les soufflantes de ce type construites Jusqu'à présent, les arêtes d'entrée, de cisaillement des ailettes du diffuseur sont relativement effilées et étroites lorsqu'on les mesure dans le sens circonférenticl.
Selon un mode de réalisation préféré de l'in- vention, ces arêtes d'entrée s'étendent oiroonféren- tiellemont, au-delà du point de cisaillement, sur une distance relativement importante, comparable à celle qui existe entre les aubes du rotor ,Cette caracté- ristique permet d'obtenir une meilleure étanchéité au courant de gaz entre les canaux du diffuseur, et pré- sente de plus d'autres avantagea qui apparaîtront au cours de la description .
En conséquence, les buts de l'invention sont d'améliorer le rendement de l'aspiration que permet d'obtenir une telle soufflante, et, d'une façon gêné- rale, de perfectionner la fabrication et le fonctionne- ment des soufflantes ou compresseurs à gaz .
L'invention a donc pour objet un diffuseur à ailettes, qui est destiné à être utilisé dans une soufflante comprenant un rotor à aubes monté rotatif dans un carter , et qui comprend un certain nombre d'ailettes entourant de façon générale ledit rotor, les extrémités d'entrée des ailettes du diffuseur étant disposées au voisinage des extrémités de sortie des aubes du rotor et formant chacune une surface qui n'étend circonférentiellement sur une certaine largeur
D'autres caractéristiques de l'invention appa- raîtront au cours de la description qui! va suivre ,
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Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple ;
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la I-'1g.l est une vue de face en élévation et avec arrachement partiel d'une soufflante selon l'in- vent.ion ; la Flg.2 en est une vue en coupe verticale
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suivant la ligne 2-2 de la Fis.l , la Fig. 3 en est une coupe horizontale, le capter onlevé , et prise suivant la igno 3-3 de la Fig.2 ;
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la Fis.4 cet une vue en 1fc1vat1o;\ latérale de l'un des disques de ventilation pour le :rerroitl4sser.-ent des paliers de la soufflants ; la Fig.5 est une vue en bout et en élévation do ce disque @
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la Fig.6 est une vu en coupe du 1tfutur , représenté séparé de la soufflante, cette coupe étant prise suivant un plan perpendiculaire t l'axe da la soufflante ;
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les FISP7 k 12 sont des vu en coupe de dé- tail, prises ion 108 lignes 7*7 à 12- , respecti- vementp de la Fia.6, et représentent 104 9&na du diffuseur ,
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Dana la suite de la présenta de,ClrJ.pt1cn de nombreux détails seront désignés par des terme. parti- culiera, dans un but de commodité, mais ils doivent être entendus dans le sons général, en oe qui concerne leur application, dans toute la mesure ou la technique le permet ,
Au dessin, les mêmes références désignent les mêmes parties sur les différentes figuras .
Dans la description et le dessin annexé certaines
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caractéristiques de l'invention sont décrites & titre indicatif mais 11 doit être entendu que les détails peuvent en être moaifiés de différentes façons sano pour autant s'écarter du cadre général de l'invention .
Zn se reportant au dessin, et plus particu- lièrement aux Fig. 1,2 et 3, la soufflante va tout d'abord être décrite de façon générale . Comme repré- 3enté, elle repose sur un socle 10 comportant une par- tie surélevée et destinée à supporter un moteur élec- trique 18 d'entraînement . La soufflante, comprend un bâti ou carter 12 comportant un diffuseur à ailettes 35 entourant un rotor 13 . Ce rotor est monté sur un arbre principal 14 qui tourillonne dans des paliers 16 et 17.
L'arbre 14 est relié à l'arbre du moteur 18 par un ac- couplement 19 .Il porta des disques do ventilation 20,21 pour le refroidissement doa paliers 16 et 17. La soufflan- te comporte, en bas, un passage d'entrée 22 coïncidant avec une ouverture prévue dans le socle 10, et un passa- ge 23 d'évacuation 4 l'avant de la soufflante .
On va maintenant décrire la soufflante de façon plus détaillée .Le carter 12 est séparé verticalement en une section de droite et une section de gauche, il est également séparé horizontalement en une partie in- férieure ou base 29, et une partie supérieure 30. Les sections de droite et de gauche sont reliées au moyen de brides 27 boulonnées et la base 29 et la partie su- périeure 30 sont reliées au moyen d'autres brides bou- lonnées 28, d'une façon bien connue des techniciens .
La base 29 comprend des parois nervuréea 31 et 32 qui soutiennent les paliers 16 et 17 de la soufflante .
Le carter 12 comprend une volute, ou spirale divergente
36 dont : l'extrémité la plus grande est reliée avec
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l'ouverture de sortie avant 23 et dont l'extrémité la plus petite est séparée de cette ouverture de sortie par une cloison amovible .
La volute 36 a, en coupe transversale, une forme générale rectangulaire comme représenté à la Fig. 1 , et la surface de sa section augmente progrcasivement
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connue représenté a la Fig.2. La volute comporte des arides ou 1?ucs annulaire radiales 37 dtétanchélté qui enferment les ex ¯d,Lés de sortie dea aubes 50 du rotor d"une façon qui zrv décrite plus complètement par lu suite .Trouver' e d'entrée 22, au bas de la soufflante,
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Pst reliée avfo Tes passages d'admission 34 qui chevau- chent la vole-9 36 et communiquent avec des ouïes d'en-
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trés 38, cirsul .ires, disposées de chaque côté du rotor en se reportant maintenant égale:.eraua'Fig"6 à 12, le diffuseur 35 st constitué par deux demi-section.9 relises e :tr -:
lies au moyen de? ::'ide3 41t, Ce1 comporte -ne série d'ailattes 40, en forzie <j'' spirale #.<: formant des canaux 42 de sortie divergents sexe rotés internes, ou d'entrée, des ailettes 4C flr"/rtent des surfaces étendues de séparât! I 4j -. surfaces 13'éteiLaent à partir des arûtr, ^il:emen 45 cir- confrrentiellemer.t , ?# ' ç= ;cr3ueurs relativement im- portantes ,it un -von fixe dont le centre 14a est ait .'-t i'axe ,. 11 arbru 14. Ces surfaces 43 seront dé ;-itec p'.. complètement dans la suite .
Les bords internes du diffuseur 35 comportent des rebords annulaires 44 qui reposent sur des surfaces l'appui 46 de la volute 36.Les jouas 37 et le diffuseur
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35 T-.r ier.5 a-'r.31 une coursière ur les aubes 50 du ro- tor 13.
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Ce rotor comporte un moyeu 47 claveté sur l'ar- bre 14.11 comporte également un élément central 48 en forme de plateau comportant des nervures 52 en saillie, et une série d'aubes radiales 50. Les extrémités inter- pes, osts entrée, des aubes sont convergentes comme re. présentées en 49 à la Fig.l .Les extrémités externes , coté sortie, des aubes 50 sont logées dans la coursière /' entre les Joues 37 comme représentées en particulier aux Fige 1 et 3 .
L'espace libre, ou Jeu, entre les aubes 50 du rotor d'une part, et les Joues 37 et les surfaces 43, d'autre part, est auosi faible que possible .
Le carter 12 comporte des Joints 51 aux points de passade de l'arbre 14. Au voisinage de ces Joints sont disposés les disques de ventilation 20,21, conducteurs de la chaleur . Ces disques sont de préférence en cui- vre ou en toute autre matière bonne conductrice de la chaleur .
Les deux disques de ventilation 20 et 21, conduc- teurs de la chaleur,sont identiques à cela près que l'un est de droite et l'autre de gauche ;en conséquence on rie décrira en détail que l'un d'eux .Chaque disque i est divisé en 53 ( Fig. 4,5) . Il comprend, un moyeu 54 fixé de façon rigide & l'arbre 14, des ailettes 55 et des ouvertures 56. Les ailettes 55 sont agencées suivant un angle tel que les disques de ventilation engendrent des courants d'air qui s'écoulent en direction de leurs paliers respectifs 16 et 17.
En fonctionnement, le moteur électrique 18 en- traîne le rotor 13 dans le sens de la flèche 58 de la Flg.2, Le gaz est aspiré dans la soufflante à travers l'ouverture d'entrée inférieure 22, à travers les
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deux passages d'entrée 34 ; et. dans les ouïes d'entrée 38 à chaque extrémité du rotor 13. Le gaz est ensuite aspiré vers l'intérieur par les aubes 50 du rotor et évacué par ces aubes dans les canaux 42 du diffuseur 35 et délivré à la volute 36 et de là, vers l'ou- verture de sortie 23.
Comme on l'a déjà indiqué l'une des caractéris- tiques importantes de l'invention est l'étendue des surfaces internes 43 du diffuseur .Dans les soufflan- tes analogues construites jusqu'à présent les arêtes d'entrée, de cisaillement des ailettes du diffuseur étaient effilées et étroites ( dans le tens oircon- férentiel) tandis que .dans la présente soufflante, les surfaces internes 43 s'étendent circonférentielle- ment au-delà des points de cisaillement 45, sur une longueur relativement importante .
A titre d'explications supplémentaire$ du fonctionnement d'une soufflante selon l'invention,on remarquera que, lorsque les aubes 50 du rotor défiloht au droit des surfaces 43, le courant de sortie des gaz au voisinage de la surface des aubes est arrêta pendant un instant très bref et, ainsi , les gaz, au voisinage des aubes reçoivent la vitesse totale des aubis 50 de sorte qu'une longueur notable des surfaces 43 est nécessaire pour obtenir les résultats les meilleurs , Lorsque la longueur ciroonférentielle des surfaces 43 est diminuée l'efficacité de l'action désirée est diminuée mais,
même une augmentation de 15% en lon- gueur des surfaces au-delà des points de cisaillement 45 par rapport à la distance entre les points de ci- ' saillement des ailettes successives,permet d'obtenir des résultats meilleurs que les arêtes de cisaillement
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effilées ou étroitesdes diffuseurs de soufflantes connus jusqu'à présent .
L'explication suivante supplémentaire, du rôle des surfaces prolongées 43, est donnée dans le but de rendre plus clair le fonctionnement de la soufflante selon l'invention et ne doit pas être interprétée dans un sens limitatif . Compte non tenu de la théorie, le fonctionnement est amélioré de façon considérable comme le démontrent les épreu- ves décrites ci-après .
On pense que l'amélioration du fonctionne- ment est due, au moins en partie, au fait que les surfaces internes 43 et le faible jeu entre les ex- trémités des aubes 50 du rotor et lesdites surfaces internes, réduisent à un minimum la recirculation de l'air entre lea aubes du rotor 13 et les ailettes du diffuseur 35. Ceci permet de réaliser une étanchéi- té plus positive au courant des gaz .Pendant le temps de passage des aubes 50 du rotor sur les surfaces i internes 43, le courant de sortie du gaz provenant du rotor est partiellement bloqué, ou interrompu, de aorte que la force centrifuge appliquée par le rotor engendre des compressions localisées .Ceci augmente la pression ou l'aspiration statique de distribution de la soufflante et améliore son rendement .
Les essais suivants montrent l'efficacité des surfaces internes prolongées 43, en comparaison avec celles des arêtede cisaillement effilées de la technique antérieure . Deux essais ont été faits avec doux soufflantes en série . Dans les deux cas les soufflantes étaient analogues à l'exception des diffu- seurs; la température des gaz étant approximativement de 177 C. la consommation d'énergie et le débit vo-
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lumétrique étalant les infinies.
Avec le diffuseur ordinaire, ayant des arêtes de cisaillement offilés, l'aspiration obtenue au moyen des deux soufflantes en sérié correspondant à une colonne d'eau de 1,77 m tandis que, avec le diffuseur perfectionné selon l'invention, l'aspi- ration obtenue au moyen des deux soufflantes en sé- rie correspondait à une colonne d'eau de 2,03 m.
Les dimensions et les proportions des dif- férentes parties peuvent être modifiées dan3 une grande proportion en fonction de l'énergie, de la vitease de rotation, de l'aspiration, de la pression, et du volume désiré . A titre d'exemple, dans le mode de réalisation représenté, qui est destiné au fonctionnement d'une machine à fritter, le rotor 13 a une vitesse de rotation de 1500 à 1700't/minutes.
Le moteur 18 a une puissance de 800 ev. Le rotor a un diamètre de 1,60 m. Le jeu à l'extrémité des aubes du rotor par rapport aux surfaces internes 43 est de 6,35 mm . Les surfaces internes 43 ont une langueur de 34,3 cm (mesurée circonférentiellement par rapport au déplacement du rotor ), et les aubes ont une largeur de 45,7 cm à leurs extrémités (axia- lement par rapport à l'arbre 14). Il y a quatorze aubes 50 sur le rotor et six ailettes 40 au diffusuur.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple, de nombreu- ses modifications pouvant leurs être apportées sans pour autant s'écarter de son cadre ou de son esprit.
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"DIFFUSER FOR BLOWING"
The present invention relates to blowers or fans and more particularly relates to an improved diffuser making it possible to obtain a greater pressure or suction.
In a conventional type of blower used for example to exert suction in a sintering machine, the blower comprises a chamber in the form of a volute, or a spiral, surrounding a diffuser which, in turn, surrounds the rotor.
The rotation of the latter sucks the gases axially relative to the rotor, between its blades, and these blades
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exhaust gas through the finned diffuser into the volute-shaped chamber, where these gases are exhausted from the blower. In blowers of this type heretofore constructed, the inlet, shear edges of the diffuser fins are relatively tapered and narrow when measured circumferentially.
According to a preferred embodiment of the invention, these inlet ridges extend orally, beyond the point of shearing, over a relatively large distance, comparable to that which exists between the blades of the rotor, This feature makes it possible to obtain a better seal against the flow of gas between the channels of the diffuser, and also presents other advantages which will become apparent during the description.
Consequently, the objects of the invention are to improve the suction efficiency which such a blower makes it possible to obtain, and, in general, to improve the manufacture and operation of blowers or gas compressors.
The subject of the invention is therefore a finned diffuser, which is intended for use in a fan comprising a paddle rotor mounted rotatably in a housing, and which comprises a number of fins generally surrounding said rotor, the ends inlet of the diffuser fins being arranged in the vicinity of the outlet ends of the rotor blades and each forming a surface which does not extend circumferentially over a certain width
Other characteristics of the invention will become apparent during the description which! go follow ,
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In the appended drawing given only by way of example;
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I-'1g.l is a front elevational view with partial cutaway of a fan according to the invention; Flg. 2 is a vertical sectional view
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following line 2-2 of Fis.l, FIG. 3 is a horizontal section, the capture raised, and taken along the igno 3-3 of Fig.2;
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the Fis.4 this is a side view of one of the ventilation discs for the: rerroitl4sser.-ent of the bearings of the blowers; Fig. 5 is an end view in elevation of this disc @
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Fig.6 is a sectional view of the 1tfutur, shown separated from the fan, this section being taken along a plane perpendicular to the axis of the fan;
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the FISP7 k 12 are seen in detail section, taken ion 108 lines 7 * 7 to 12-, respec- tively p of Fia.6, and represent 104 9 & na of the diffuser,
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In the continuation of the presentation of, ClrJ.pt1cn many details will be designated by terms. in particular, for the sake of convenience, but they should be heard in general sounds, as far as their application is concerned, as far as technique permits,
In the drawing, the same references designate the same parts on the different figures.
In the description and the accompanying drawing certain
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Characteristics of the invention are described for information only, but it should be understood that the details may be modified in different ways without departing from the general scope of the invention.
Zn referring to the drawing, and more particularly to Figs. 1, 2 and 3, the blower will first of all be described in general. As shown, it rests on a base 10 having a raised part and intended to support an electric drive motor 18. The fan comprises a frame or housing 12 comprising a finned diffuser 35 surrounding a rotor 13. This rotor is mounted on a main shaft 14 which is journaled in bearings 16 and 17.
The shaft 14 is connected to the motor shaft 18 by a coupling 19. It carried ventilation disks 20, 21 for cooling the bearings 16 and 17. The blower comprises, at the bottom, a passage for inlet 22 coinciding with an opening provided in the base 10, and an exhaust passage 23 4 in front of the blower.
The blower will now be described in more detail. The casing 12 is separated vertically into a right section and a left section, it is also separated horizontally into a lower part or base 29, and an upper part 30. The right and left sections are connected by means of bolted flanges 27 and the base 29 and the top 30 are joined by other bolted flanges 28, in a manner well known to those skilled in the art.
The base 29 comprises ribbed walls 31 and 32 which support the bearings 16 and 17 of the fan.
The housing 12 includes a volute, or divergent spiral
36 of which: the larger end is connected with
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the front outlet opening 23 and the smaller end of which is separated from this outlet opening by a removable partition.
The volute 36 has, in cross section, a generally rectangular shape as shown in FIG. 1, and the area of its section gradually increases
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known figure shown in Fig.2. The volute has arid or radial annular oculars 37 sealing which enclose the ex ¯d, exits of the vanes 50 of the rotor in a manner which is more fully described hereinafter. bottom of the blower,
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Pst connected avfo Your admission passages 34 which overlap flight-9 36 and communicate with
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very 38, cirsul .ires, arranged on each side of the rotor by referring now equal: .eraua'Fig "6 to 12, the diffuser 35 is constituted by two half-section. 9 re-reads e: tr -:
linked by means of? :: 'ide3 41t, Ce1 comprises -a series of fins 40, in forzia <j' 'spiral #. <: forming channels 42 of exit divergent internal rotated sex, or entry, fins 4C flr "/ rtent large areas of separat! I 4j -. surfaces 13 'eteiLaent from the arûtr, ^ il: emen 45 cir- confrrentiellemer.t,? #' ç =; relatively large cr3ueurs, it un -von fixed whose center 14a is on the axis,. 11 arbru 14. These surfaces 43 will be de; -itec p '.. completely in the following.
The internal edges of the diffuser 35 have annular flanges 44 which rest on the support surfaces 46 of the volute 36. The yokes 37 and the diffuser
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35 T-.r ier.5 a-'r.31 a race on the blades 50 of the rotor 13.
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This rotor comprises a hub 47 keyed to the shaft 14.11 also comprises a central element 48 in the form of a plate comprising projecting ribs 52, and a series of radial vanes 50. The interposed ends, the inlet osts, of the vanes are convergent like re. shown at 49 in Fig.l. The outer ends, on the outlet side, of the vanes 50 are housed in the race / 'between the cheeks 37 as shown in particular in Figs 1 and 3.
The free space, or clearance, between the blades 50 of the rotor on the one hand, and the cheeks 37 and the surfaces 43, on the other hand, is as low as possible.
The housing 12 comprises seals 51 at the passing points of the shaft 14. In the vicinity of these seals are arranged the ventilation discs 20, 21, heat conductors. These discs are preferably made of copper or any other material which is a good conductor of heat.
The two ventilation discs 20 and 21, heat conduc- tors, are identical except that one is on the right and the other on the left; therefore, only one of them will be described in detail. Each disk i is divided into 53 (Fig. 4,5). It comprises, a hub 54 rigidly attached to the shaft 14, fins 55 and openings 56. The fins 55 are arranged at an angle such that the ventilation discs generate air currents which flow in the direction. of their respective bearings 16 and 17.
In operation, the electric motor 18 drives the rotor 13 in the direction of arrow 58 of Flg. 2. The gas is sucked into the blower through the lower inlet opening 22, through the
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two entry passages 34; and. into the inlet vents 38 at each end of the rotor 13. The gas is then drawn inward by the blades 50 of the rotor and discharged through these blades into the channels 42 of the diffuser 35 and delivered to the volute 36 and from there , to the exit opening 23.
As already stated one of the important features of the invention is the extent of the internal surfaces 43 of the diffuser. In similar blowers heretofore constructed the inlet, shear ridges of the Diffuser fins were tapered and narrow (in the differential tension) while in the present fan the internal surfaces 43 extend circumferentially past the shear points 45 for a relatively long length.
By way of additional explanations of the operation of a fan according to the invention, it will be noted that, when the blades 50 of the rotor scroll past the surfaces 43, the outflow of gases in the vicinity of the surface of the blades is stopped. for a very brief moment and, thus, the gases in the vicinity of the blades receive the total speed of the blades 50 so that a significant length of the surfaces 43 is necessary to obtain the best results, when the ciroonferential length of the surfaces 43 is decreased the effectiveness of the desired action is decreased but,
even a 15% increase in the length of the surfaces beyond the shear points 45 with respect to the distance between the shear points of successive fins, results in better results than the shear edges.
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tapered or narrow blower diffusers known hitherto.
The following additional explanation, of the role of the extended surfaces 43, is given for the purpose of making the operation of the fan according to the invention clearer and should not be interpreted in a limiting sense. Not taking into account the theory, the operation is considerably improved as demonstrated by the tests described below.
It is believed that the improvement in operation is due, at least in part, to the fact that the internal surfaces 43 and the small clearance between the tips of the rotor blades 50 and said internal surfaces, reduce recirculation to a minimum. air between the rotor blades 13 and the diffuser vanes 35. This provides a more positive gas flow seal. During the time of passage of the rotor blades 50 over the internal surfaces 43, the Gas output current from the rotor is partially blocked, or interrupted, causing the centrifugal force applied by the rotor to cause localized compressions. This increases the static pressure or suction of the blower distribution and improves its efficiency.
The following tests show the effectiveness of the extended internal surfaces 43 as compared to those of the tapered shear edges of the prior art. Two tests were done with gentle blowers in series. In both cases the blowers were similar except for the diffusers; the gas temperature being approximately 177 C. the energy consumption and the vol-
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lumetric spreading out the infinites.
With the ordinary diffuser, having offiled shear edges, the suction obtained by means of the two blowers in series corresponding to a water column of 1.77 m while, with the improved diffuser according to the invention, the suction - ration obtained by means of the two blowers in series corresponded to a water column of 2.03 m.
The dimensions and proportions of the different parts can be varied to a great extent depending on the energy, rotational speed, suction, pressure, and volume desired. By way of example, in the embodiment shown, which is intended for the operation of a sintering machine, the rotor 13 has a rotational speed of 1500 to 1700 t / minute.
Motor 18 has a power of 800 ev. The rotor has a diameter of 1.60 m. The clearance at the end of the rotor blades relative to the internal surfaces 43 is 6.35 mm. The inner surfaces 43 have a length of 34.3 cm (measured circumferentially with respect to the displacement of the rotor), and the vanes are 45.7 cm wide at their ends (axially to the shaft 14). There are fourteen 50 vanes on the rotor and six 40 vanes at the diffuser.
Of course, the invention is not limited to the embodiments shown and described which have been chosen only by way of example, many modifications being able to be made to them without thereby departing from its scope or of his mind.