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PERFECTIONNEMENTS A L'ETABLISSEMENT DES PALES DE VENTILATEURS. ET SEMBLABLES
L'invention est relative à l'établissement des pâles de ventilateurs ou semblables et elle a pour objet une disposition de pâle telle que tout en obtenant un rendement élevé, la oonstruotion en soit plus simple tandis que la pâle répond mieux aux desiderata de la pratique que oelles proposées jusqu'à présent:
On sait que le rendement maximum d'une hélice propulsive implique l'obtentipn d'une pression et d'une vitesse axiale constantes dans toute la surface balayée, et certains modes de construction connus sont propres à procurer des hélices à haut rendement mais toutefois de conformation compliquée'
Or étant donné la tendance générale actuelle d'avoir recours aux procédés de fonderie pour la construction de ces hélices, il importe de donner aux pâles la forme la plus simple
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Parmi les hélices à haut rendement, celles considé- rées jusqu'à présent comme les plus avantageuses comportent un pas géométrique maximum dans la section voisine du moyeu en même temps qu'une largeur croissante de pâle vers le moyeu.
Précisément, ce type d'hélice, en raison surtout de la variation du pas géométrique, présente des difficultés de moulage oonsidé- rables et nécessite des modèles et méthodes de fonderie compli- qués et dispendieux.
En outre, pour cette même raison, et du fait également de l'accroissement de largeur vers le moyeu, ce dernier doit obligatoirement présenter un développement axial considérable. Le poids élevé de l'hélice qui en résulte implique naturellement une construction appropriée des organes de support et autres du ventilateur et influence défavorablement le coût d'établissement de ce dernier.
Si par l'artifice du dédoublement des pâles on cherche à remédier à l'inconvénient de ce grand développement axial du moyeu, on aboutit soit à l'impossibilité d'exécution dans certains cas, soit à des difficultés de fonderie encore plus marquées, comme notamment lorsque le dédoublement nécessite une seconde rangée de pâles en retrait de la première.
L'invention évite ces inconvénients. ni résulte en effet des études et recherches expérimentales des demandeurs que l'on peut obtenir une pression constante dans toute la surfaoe balayée par une pâle d'hélice à profil d'aile ou aérodynamique si, tout en maintenant le pas géoniétri- que constant, on fait varier oonvenablement la courbure relative et l'épaisseur relative des sections de la pâle en même temps que la largeur de celle-ci de telle façon que ces valeurs croissent à mesure que l'on se rapproche du moyeu.
Il faut entendre par épaisseur et courbure relatives d'un profil aérodynamique, les valeurs, rapportées à la largeur de la section considérée, de l'épaisseur du profil prise à son maximum et de l'ordonnée maximum de la ligne médiane de ce profil.
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Dans les ventilateurs hélicoides qui présentent un pas géométrique maximum à l'intersection de la pâle et du moyeu on sait que la ohute de pression est compensée par l'emploi de grands angles d'attaque, d'où résulte l'accroissement du pas géométrique vers le moyeu,'Toutefois l'angle d'attaque maximum utilisable pour les profils aérodynamiques des pâles d'hélices propulsives et de ventilateurs est d'environ 8 , les angles d' attaque de valeur plus élevée conduisant à un accroissement de la résistance sans augmentation de la poussée.
Si on prend comme angle d'attaque moyen un angle de
4 , lorsque cet angle devient 8 la poussée augmente de 20 à 25%.
Or il résulte des recherches et expériences précitées que, toutes ohoses égales, si l'on part par exemple d'une épais- seur relative de 0,075 et d'une courbure relative de même valeur, couramment utilisées pour des pressions moyennes, et si l'on double par exemple l'épaisseur relative en lui donnant la valeur
0,15, on trouve que la poussée augmente d'environ 15%; si la va- leur de la courbure relative est doublée, la poussée augmente d' environ 20%.
L'accroissement combiné de l'épaisseur relative et de la courbure relative permet donc très aisément d'atteindre par ce moyen au résultat obtenu en accroissant l'angle d'attaquer
Conformément, l'invention consiste, dans une pâle à profil d'aile ou aérodynamique,de pas géométrique constante, faire varier dans les sections successives, de l'extrémité jusqu'au moyeu, la oourbure relative, l'épaisseur relative et la largeur de la pâle, de telle façon que la courbure relative, l'épaisseur rela- tive et la largeur soient maxima dans la section la plus voisine du moyeu,' L'accroissement de chacun de ces éléments -- courbure relative, épaisseur relative et largeur -- peut être continu ou s'effectuer progressivement par paliers;
l'un ou l'autre élé- ment peut conserver une valeur oonstante sur une étendue plus ou moins importante de la longueur de la pâle et ensuite croître
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plus rapidement; enfin tout accroissement que devrait recevoir un ou même deux éléments suivant sa loi normale d'accroissement peut être remplacé par un accroissement plus marqué des ou de 1' autre élément.
En établissant des pâles d'hélice comme il est dit oi-dessus on pourra naturellement donner à l'un des bords, et par exemple au bord d'attaque, une forme rectiligne en regardant l'hélice de face o'est à dire suivant l'axe de rotation.
Des hélices comportant des pâles conformées de cette façon sont toutefois bruyantes.
On a constaté pouvoir sensiblement réduire le bruit occasionné par la rotation de l'hélice si, au lieu de donner au bord une forme rectiligne, on lui donne au contraire une forme courbe, de préférence concave.
Il en est de même du bord arrière, et, conformément, l'invention consiste également à donner à l'un des borda de la pâle ou au deux une forme courbe, de préférence concave, si 1' on regarde l'hélice de face, c'est à dire suivant son axe de rotation.'
En vertu des mêmes considérations, le ou les deux bords de la pâle, vue de côté, recevront une conformation courbe et de préférence concave.
L'invention consiste donc encore, à donner à l'un ou les deux bords de la pâle *ne forme courbe, de préférence concave, si l'on regarde la pâle de côté, c'est à dire perpendiculairement à l'axe de rotation.
Et afin que l'on puisse bien comprendre de quelle façon une hélice comportant application de l'invention peut tre pratiquement réalisée, les dessins annexés montrent, à titre d'exemple, un mode d'exécution préféré.
Dans ces dessins :
Fig. 1 est une vue de face d'une hélice;
Fig. 2 est un diagramme oonstructif d'une pâle ;
Fig. 3 est une vue de côté, partiellement en coupe
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de l'hélice de la fig. 1, suivant la ligne 3-3 de cette figure.
Fig. 4 est une vue partielle, à plus grande échelle, de la figure 1.
Fig. 5 est un diagramme montrant les variations de largeur, d'épaisseur relative et de courbure relative d'une pâle d'hélice, suivant la longueur de cette dernière',
En se référant tout d'abord à la figure 2, Xx dési- gne l'axe de rotation, c m le rayon du moyeu et p p le pas - 2Ò a b, a1 b1..... désignent, représentées de façon conventionnelle. , les sections successives obtenues suivant a c, al c1 .... de dixième en dixième de la longueur de la pâle, le bord d'attaque étant reotiligne et les sections rabattues dans le plan de figure.
On voit que les cordes a p, a1 p, a2 p..... se rejoignent au point p sur l'axe XX, montrant que le pas géomé- trique est oonstant.
Les largeur, oourbure relative et épaisseur relative oroissent d'autre part progressivement depuis la section a-c, en direction du moyeu.
Dans les figures 1 et 3, on a représenté de faoe et vu de côté, partie en coupe, une hélice dont les pâles sont établies conformément à la fige 2, mais dont le bord d'attaque e a été ramené à un profil courbe, concave, vue aussi bien de face que de coté.
On voit que dans ces conditions le bord arrière f prend également une forme concave.'
Dans la figure 4 qui montre à échelle agrandie une pâle de l'hélice de la fig. 1 les sections successives a b, a1 b1... ont été rabattues autour des charnières a c,a1 c1.... et l'on y remarque plus olairement les variations de largeur, épaisseur rela- tive et courbure relative, du reste indiquées dans la fig. 5 res- pectivement par les courbes q, r et s montrant l'accroissement con- tinu des valeurs de ces fonctions à mesure que l'on se rapproche du moyeu,
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Par application de l'invention, on obtient des hélices à haut rendement, facilement exécutables par moulage, dont le moyeu présente un développement axial réduit et qui sont par suite d'un faible poids;
elles sont en outre relativement silencieuses.
Il va de soi que l'hélioe représentée n'est qu'un exemple auquel on pourra apporter des modifications sans s'éoarter de l'es- prit de l'invention; notamment, comme il a été indiqué, les aoorois- sements de la largeur, de l'épaisseur relative et de la oourbure relative pourraient tout en'étant progressifs, ne pas'être oonti- nus, mais prooéder par paliers successifs; l'un ou l'autre ou plu- sieurs de ces éléments pourraient rester constant sur une étendue plus ou moins considérable de la longueur et ensuite varier de façon marquée ; enfin on peut oompenser un accroissement moindre ou même l'absence d'accroissement d'un ou de plusieurs de ces éléments sur une portion de la longueur de la pâle par l'accroissement plus prononoé des ou de l'élément restant.
REVENDICATIONS.
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1.- Une pâle de ventilateur héliooide, de pas géométrique constant, comportant des sections à profil d'aile ou aérodynami- que, oaraotérisée en ce que l'épaisseur relative, la courbure rela- tive et la largeur sont maxima dans la section de pâle la plus voisine du moyeu.
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IMPROVEMENTS IN THE ESTABLISHMENT OF FAN BLADES. AND SIMILAR
The invention relates to the establishment of fan blades or the like and its object is an arrangement of the blade such that while obtaining a high efficiency, the oonstruotion is simpler while the blade responds better to the desiderata of practice. that they proposed so far:
It is known that the maximum efficiency of a propeller propeller involves obtaining a constant pressure and axial velocity throughout the swept area, and certain known construction methods are suitable for providing high efficiency propellers but nevertheless of high efficiency. complicated conformation '
However, given the current general tendency to have recourse to foundry processes for the construction of these propellers, it is important to give the blades the simplest form
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Among the high efficiency propellers, those considered heretofore to be the most advantageous have a maximum geometric pitch in the section adjacent to the hub at the same time as an increasing blade width towards the hub.
Specifically, this type of helix, mainly because of the variation in the geometric pitch, presents considerable molding difficulties and requires complicated and expensive foundry models and methods.
In addition, for this same reason, and also because of the increase in width towards the hub, the latter must necessarily have a considerable axial development. The resulting high weight of the propeller naturally implies a suitable construction of the supporting members and the like of the fan and adversely influences the cost of establishing the latter.
If by the artifice of the doubling of the blades one seeks to remedy the drawback of this large axial development of the hub, one ends up either in the impossibility of execution in certain cases, or in even more marked casting difficulties, such as especially when the doubling requires a second row of blades set back from the first.
The invention avoids these drawbacks. nor in fact results from the studies and experimental research of the applicants that it is possible to obtain a constant pressure throughout the surface swept by a blade of a propeller with a wing profile or aerodynamic profile if, while maintaining the geonetic pitch constant, the relative curvature and the relative thickness of the sections of the blade are appropriately varied at the same time as the width of the latter so that these values increase as one approaches the hub.
The relative thickness and curvature of an aerodynamic profile should be understood to mean the values, referred to the width of the section considered, of the thickness of the profile taken at its maximum and of the maximum ordinate of the median line of this profile.
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In helicoidal fans which have a maximum geometric pitch at the intersection of the blade and the hub, it is known that the pressure drop is compensated by the use of large angles of attack, resulting in the increase in the geometric pitch. towards the hub, however, the maximum angle of attack usable for the aerodynamic profiles of the propeller blades and fans is about 8, the higher value angles of attack leading to an increase in resistance without increased thrust.
If we take as the average angle of attack an angle of
4, when this angle becomes 8 the thrust increases by 20 to 25%.
Now it results from the aforementioned research and experiments that, all ohoses being equal, if we start for example from a relative thickness of 0.075 and from a relative curvature of the same value, commonly used for average pressures, and if l 'for example the relative thickness is doubled by giving it the value
0.15, we find that the thrust increases by about 15%; if the value of the relative curvature is doubled, the thrust increases by about 20%.
The combined increase in the relative thickness and the relative curvature therefore makes it very easy to achieve by this means the result obtained by increasing the attack angle.
In accordance with the invention, in a blade with a wing or aerodynamic profile, of constant geometric pitch, the invention consists in varying in successive sections, from the end to the hub, the relative curvature, the relative thickness and the width. of the blade, so that the relative curvature, the relative thickness and the width are maxima in the section closest to the hub, 'The increase of each of these elements - relative curvature, relative thickness and width - can be continuous or be carried out gradually in stages;
one or the other element can keep a constant value over a greater or lesser extent of the length of the pale and then grow
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faster; finally, any increase which one or even two elements should receive according to its normal law of increase can be replaced by a more marked increase of or of the other element.
By establishing the propeller blades as stated above, we can naturally give one of the edges, and for example the leading edge, a rectilinear shape by looking at the propeller from the front o, that is to say following the axis of rotation.
Propellers comprising blades shaped in this way are however noisy.
It has been observed that the noise caused by the rotation of the propeller can be substantially reduced if, instead of giving the edge a rectilinear shape, it is, on the contrary, given a curved shape, preferably concave.
The same is true of the rear edge, and, according to the invention also consists in giving one or both edges of the blade a curved shape, preferably concave, if one looks at the propeller from the front. , that is to say along its axis of rotation. '
By virtue of the same considerations, the edge or both edges of the blade, viewed from the side, will receive a curved and preferably concave conformation.
The invention therefore also consists in giving one or both edges of the blade * a curved shape, preferably concave, if we look at the blade from the side, that is to say perpendicular to the axis of rotation.
And so that one can clearly understand how a propeller comprising application of the invention can be practically produced, the appended drawings show, by way of example, a preferred embodiment.
In these drawings:
Fig. 1 is a front view of a propeller;
Fig. 2 is a constructive diagram of a pale;
Fig. 3 is a side view, partially in section
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of the propeller of FIG. 1, taken from line 3-3 of this figure.
Fig. 4 is a partial view, on a larger scale, of FIG. 1.
Fig. 5 is a diagram showing the variations in width, relative thickness and relative curvature of a propeller blade, along the length of the latter ',
Referring first of all to FIG. 2, Xx denotes the axis of rotation, c m the radius of the hub and p p the pitch - 2Ò a b, a1 b1 ..... denote, represented in a conventional manner. , the successive sections obtained according to a c, al c1 .... from tenth to tenth of the length of the blade, the leading edge being reotilinear and the sections folded in the plane of the figure.
We see that the strings a p, a1 p, a2 p ..... meet at point p on the axis XX, showing that the geometric pitch is constant.
The width, relative curvature and relative thickness oroonner on the other hand progressively from section a-c, in the direction of the hub.
In Figures 1 and 3, there is shown from faoe and seen from the side, part in section, a propeller whose blades are established in accordance with fig 2, but whose leading edge has been reduced to a curved profile, concave , seen from the front as well as from the side.
It can be seen that under these conditions the rear edge f also takes on a concave shape.
In FIG. 4 which shows on an enlarged scale a blade of the propeller of FIG. 1 the successive sections ab, a1 b1 ... have been folded back around the hinges ac, a1 c1 .... and we more clearly notice the variations in width, relative thickness and relative curvature, moreover indicated in fig. 5 respectively by the curves q, r and s showing the continuous increase in the values of these functions as one approaches the hub,
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By application of the invention, high efficiency propellers are obtained, easily executable by molding, the hub of which has a reduced axial development and which are consequently of low weight;
they are also relatively silent.
It goes without saying that the helium shown is only an example to which modifications can be made without departing from the spirit of the invention; in particular, as has been indicated, the changes in width, relative thickness and relative curvature could, while being progressive, not be continuous, but proceed in successive stages; one or more of these elements could remain constant over a more or less considerable extent of the length and then vary markedly; finally, it is possible to compensate for a lesser increase or even the absence of growth of one or more of these elements over a portion of the length of the blade by the more pronounced increase of or of the remaining element.
CLAIMS.
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1.- A helioid fan blade, of constant geometric pitch, comprising sections with a wing or aerodynamic profile, characterized in that the relative thickness, the relative curvature and the width are maxima in the section of pale closest to the hub.