BE520047A

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Info

Publication number: BE520047A
Authority: BE

Description


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  PERFECTIONNEMENTS AUX AUBES, AUX PALES DE GUIDAGE ET ANALOGUES POUR
VENTILATEURS, TURBINES ET ANALOGUES. 



   La présente invention est relative à des perfectionnements aux aubes ou pales de guidage pour ventilateurs, pompes rotatives, soufflantes, compresseurs et appareils analogues, en particulier mais non exclusivement du type à écoulement axial. 



   L'objet de l'invention est de procurer des aubes ou pales pour de tels appareils qui, lorsque l'appareil est en usage, donneront lieu à un important débit d'air associé à une pression totale élevée pour un dianètre aux extrémités (diamètre extérieur)± donné et tout rapport donné du diamètre au moyeu (aux racines), I, au diamètre extérieur. 



   Pour des aubes -ou pales de ce type, le terme de "ligne de cambrure moyenne" définit une ligne passant à travers l'aube du bord menant au bord postérieur, à mi distance entre les faces menante et postérieure de l'aube. Le terme "ligne de cambrure" est utilisé ici pour définir une ligne semblable à travers l'aube, qui est parallèle à la surface concave de l'aube et se trouve ramenée dans l'épaisseur de l'aube à une distance de la surface concave égale au quart de la plus forte épaisseur de l'aube. 



  L'angle d'attaque ou angle d'incidence est l'angle que cette ligne de cambrure fait au bord de l'aube avec l'angle de la direction d'entrée de l'air dans l'aubage. Le terme "radial" relatif aux aubes ou pales pour un tel appareil définit toute ligne tracée à travers les lignes de cambrure de l'extrémité ou de la racine de l'aube, à angle droit avec l'axe de rotation du rotor ou de l'axe équivalent du stator, et signifie véritablement radial par rapport à cet axe. 



   Le terme de "rapport d'apparence" d'une aube est employé pour définir le rapport de la hauteur de l'aube à la longueur moyenne de la corde. 



   On verra que le rapport d'apparence et la conformation radiale 

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 des aubes déterminent le nombre des aubes à employer dans une roue de ventilateur, rotor ou stator. 



   Suivant l'invention, une aube sensiblement radiale pour le rotor ou le stator d'un tel appareil est formée avec le rayon de la ligne de cambrure moyenne à la racine par supérieur à ce rayon à l'extrémité de 1' aube. 



   Pour permettre de comprendre plus clairement l'invention, des aubes suivant l'invention seront décrites à présent en se référant aux dessins ci-annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue latérale schématique d'un rotor pour appareil du type précité employant des aubes suivant   l'invention;   - la figure 2 est une coupe transversale d'une racine d'aube suivant la ligne   C-C   de la figure 1 en regardant dans le sens des flèches; - la figure 3 est une coupe par l'extrémité de l'aube, suivant la ligne B-B de la figure l en regardant dans le sens des flèches; et - la figure 4 est une vue latérale de trois aubes montrées à la figure 1 en regardant suivant A-A dans le sens des flèches. 



   En se référant aux figures 2 et 3, la ligne de courbure 10 est parallèle à la face concave 12 de l'aube 14 dans l'épaisseur de l'aube, et la ligne D-D montre l'épaisseur maxima de l'aube "x" de la face concave à la face convexe de   l'aube   16. La ligne de cambrure 10 est à distance "y" de la face 12 et x =   Y.   "
On verra d'après la figure 1 que les aubes 14 sont toutes ra- diales et que le rayon de la ligne de cambrure et par conséquent de la surface concave d'aube à la racine est plus petit que le rayon à l'extrémité ou est sensiblement égal au rayon à l'extrémité. Le rapport d'apparence de l'aube est de préférence d'une valeur de 0,4 - 1,0 mais il peut être supérieur à   1,0   si on le désire. 



   L'aube 14 peut avoir toute section d'aile aérienne convenable, par exemple pour fonctionner à des nombres de Mach supérieurs à   0,3,   l'épaisseur maxima de l'aube est 10% de la longueur de la corde et se présente entre 20 - 40% et de préférence 25 - 30 % de la longueur de la corde du bord menant de l'aube à un point quelconque du dessus de l'aube. L'épaisseur horizontale de l'aube va en décroissant également à la surface concave et convexe de   l'aube jusqu'à   une épaisseur minime au bord postérieur, tandis que la ligne de canbrure peut être un arc parabolique ou circulaire. 



   En variante, l'arbre peut être formée en section à 2 arcs circulaires ayant des bords menant et postérieur appointis symétriquement par rapport à un point de la ligne de cambrure à mi-longueur de corde depuis l'un ou l'autre bord. Dans ce cas, l'épaisseur maxima de l'aube se présente au point médian de la longueur de la corde de l'aube et peut être égale à 10 % de la longueur de corde à la racine, se réduisant à   4 %   de la corde à l'extrémité. Une telle aube est la plus convenable pour le fonctionnement à des nombres de Mach supérieurs à 0,3. 



   L'aube est de préférence conformée de telle sorte que, lorsque ses faces concave et convexe sont développées à plat, leurs bords menant et postérieur divergent de la racine à l'extrémité. 



   En construisant un anneau de rotor ou de stator pour un appareil du type précité, des aubes radiales de la conformation décrite ci-dessus sont employées suivant l'invention avec un angle d'incidence ayant une valeur négative de jusqu'à   25   combiné à un angle moyen de déflection d'air élevé, tandis que la perte de charge totale est maintenue faible. 



   En   agengant   les aubes de stator pour maintenir un écoulement d'air axial près des aubes du rotor, un tourbillon d'air à l'entrée des aubes du rotor est réduit à un niveau bas et peut même être éliminé et ceci, en ayant une vitesse d'air relativement grande au-dessus des aubes, 

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 ce qui a pour conséquence une forte pression totale, permettant ainsi de créer une pression statique sensible à travers les aubes de rotor et les aubages statiques   (immobiles)   leur faisant suite. 



   Dans un mode de construction, l'angle d'entrée des aubes à l'extrémité est réglé à 75  sur la ligne axiale, tandis qu'à la racine il est diminué de manière correspondante en raison directe du rapport du dia- mètre au moyeu au diamètre aux extrémités, tandis que le même angle négatif d'incidence est employé. Le rapport du diamètre au moyeu au diamètre aux extrémités est déterminé d'après les valeurs relatives du débit et de la pression statique demandées à chaque unité particulière, mais il n'est besoin d'aucun changement dans le dessin de l'aube de rotor. Les bords menant et postérieur d'aubes voisines sont agencés sensiblement en aligne- ment axial du rotor ou du stator. Le bord postérieur est de préférence agencé axialement de la racine à l'extrémité.. 



   Les caractéristiques d'aubes précédentes sont applicables jus- qu'à un nombre de Mach de 0,3 mais pour des valeurs supérieures à 0,3, les angles d'entrée des aubes sont déterminées par les pressions requises et les vitesses relatives de l'air sur les aubes, prenant en compte les effets de compressibilité aux hautes vitesses de l'air sur les aubes. 



   Pour des ventilateurs ou des rotors fonctionnant à des nombres de Mach supérieurs à 0,3 les bords menant et postérieur d'aubes voisines ne resteront pas nécessairement en alignement axial mais conserveront leurs caractéristiques radiales. 



   Avec-des aubes radiales ayant des rapports d'apparence faibles et des angles d'incidence négatifs comme décrit ci-avant, pour le fonctionnement à des vitesses   d"air   jusqu'à des nombres de Mach relativement élevés, il est possible de couler des rotors avec des aubes d'une pièce utilisant un alliage léger, abaissant ainsi les frais de fabrication, comparativement à des disques de rotor garnis d'aubes séparées, bien que des aubes séparées puissent être fixées dans un rotor tel qu'un anneau par exemple. En outre les fatigues centrifuges dans les aubes, naissant du fait de la rotation sont purement radiales et toutes les fatigues dues à des moments de flexion sont simplement celles associées à la pression de l'air. 



   Le changement du rayon de courbure de la ligne de cambrure moyenne peut être uniforme sur toute la hauteur de l'aube on peut varier le long de celle-ci. Semblablement, le changement de l'angle d'incidence de la racine à l'extrémité peut être uniforme ou varié. De préférence, on emploie un faible angle d'incidence, par exemple jusqu'à 25  et l'angle d'attaque est conservé sensiblement constant. Aux bords postérieurs des aubes l'angle de départ peut atteindre une valeur aussi grande que 90  
Les faces de succion des aubes peuvent être de toute courbure désirée, en sorte que les aubes ont des sections d'ailes aériennes ou d'ailes hydrauliques, par exemple, tandis que leur courbure, de la racine à l'extrémité, change uniformément ou par échelons ou en courbes plus adoucies.

   Les aubes, entre l'extrémité et la racine, peuvent avoir toute section transversale désirée dans le cadre des conditions précédentes. 



   Dans des stators ayant des pales de guidage suivant   1-'invention,   les pales sont de préférence symétriques par rapport à leurs lignes centrales normales à la ligne de cambrure, les angles d'entrée et de sortie étant constants à toute distance des racines et ils peuvent augmenter de la racine à l'extrémité 
Les aubes, le rotor et/ou le stator peuvent être des pièces coulées de matériaux convenables tels que des alliages métalliques légers et leurs surfaces peuvent être rendues lisses pour réduire les pertes par frottement. 

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Claims

REVENDICATIONS 1. Aube ou pale pour être employée dans des rotors et/ou des stators de ventilateurs, de pompes rotatives, de soufflantes, de compres- <Desc/Clms Page number 4> seurs ou d'appareils analogues,, de préférence du. type à écoulement axial, l'aube ayant le rayon de courbure de sa ligne dé cambrure moyenne pas plus grand à sa racine qu'à son extrémité.

2. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que le rayon de courbure de la ligne de cambrure moyenne est plus petit à sa racine qu'à son extrémité.

3. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que le rapport d'apparence de l'aube ne dépasse pas sensiblement. 1,0.

4. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que le rapport d'apparence de l'aube est compris entre 0,4 et 1,0.

5. Aube comme définie ci-avant pour appareil fonctionnant à des nombres de Mach jusqu'à 0,3, caractérisée en ce que l'épaisseur maxima d'aube est 10% de la longueur de la corde et se présente entre 20 - 40% et de préférence 25 - 30% de la longueur de corde du bord d'aube menant à tout point à la hauteur de l'aube.

6. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'aube va en diminuant symétriquement aux faces concave et convexe jusqu'à une épaisseur minima au bord postérieur..

7. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que l'aube est formé en section à deux arcs de cercle et à des bords menant et postérieur appointés sensiblement symétriques par rapport à un point de la ligne de cambrure à mi-distance de chaque bord.

8. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que l'épaisseur maxima de l'aube se présente au point médian de la corde de l'aube.

9. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'aube est sensiblement 10% de la longueur de la corde à la racine et sensiblement 4% de la longueur de la corde à l'extrémité.

10. Aube comme définie ci-avant, caractérisée en ce que les faces convexe et/ou concave, lorsqu'elles sont développées à plat, ont des bords menant et postérieur sensiblement parallèles.

Il. Rotor ou stator comprenant des aubes ou pales de guidage respectivement comme décrites ci-avant, caractérisé par le fait que les angles d'entrée aux extrémités des aubes sont d'environ 75 à l'axe du rotor ou du stator et diminuent à leur racine en raison directe de leurs diamètres à la racine et à l'extrémité.

12. Rotor ou stator comme décrit dans la revendication 11, caractérisée par le fait que les bords menant et postérieur d'aubes voisines sont agencées sensiblement en alignement.

13. Rotor ou stator suivant la revendication 11, ou 12 caractérisé par le fait que le changement de courbure de l'aube de la racine à l'extrémité est sensiblement doux.

14. Rotor ou stator suivant la revendication 11, 12 ou 13, caractérisé par le fait que le rotor et les aubes, ou le stator et les pales de guidages sont faits d'une pièce.