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Perfectionnements apportés aux dispositifs de pavillon d'entrée pour volutes de ventilateur.
La présente invention se réfère aux dispositifs de pa- villon d'entrée pour volutes de ventilateurs centrifuges et elle vise plus particulièrement les ventilateurs du genre en question comportant un rotor en forme de tambour avec couronne d'extrémité.
Les volutes de ce type s'utilisent couramment dans les installa- tions de brûleurs à huile, les ventilateurs d'air et autres ma- chines pneumatiques analogues. L'invention est également appli- cable avec avantage dans le cas des rotors à aubes incurvées vers l'arrière et couronre à bord roulée tels que ceux utilisés dans les ventilateurs récents à grande puissance.
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Les rotors en forme de tambour sont généralement établis avec une couronne d'extrémité et un pavillon d'entrée. Fig. 1 mon- tre l'allure de l'écoulement au voisinage d'un tel pavillon. Celui- ci s'arrête à une certaine distance du rotor en ménageant ainsi un jeu ou entrefer. L'écoulement qui s'effectue à travers cet entre- fer correspond pratiquement à une fuite d'air sous pression qui représente une perte d'environ 5%. En outre l'énergie cinétique de l'air qui sort ainsi de l'entrefer provoque la déviation du courant d'air principal aspiré par le ventilateur. Cette déviation de l'air qui pénètre dans l'aubage du rotor agit comme si l'on avait donné au pavillon d'entrée un diamètre moindre. Il se produit de plus une forte perte d'énergie par formation de tourbillons à l'inté- rieur de l'angle supérieur du rotor.
L'invention vise à mettre en oeuvre des moyens construc- tifs simples en vue d'éviter les inconvénients qui précèdent et de permettre d'établir un dispositif de pavillon d'entrée de rende- ment notablement plus élevé, en suivant à cet effet une voie qu'on a à peine envisagée jusqu'ici et qu'on a même écartée comme inef- ficace. La solution du problème ainsi posé repose sur la constata- tion qu'on peut, en mettant en oeuvre plusieurs moyens simples, réduire la pression et la vitesse du courant d'air de fuite qui passe entre le bord intérieur du pavillon et celui de la couronne du rotor, régulariser ce courant et l'orienter de façon appropriée.
Le dispositif de pavillon d'entrée suivant l'invention, destiné aux rotors de ventilateurs et plus particulièrement à ceux ' en forme de tambours avec couronne d'extrémité, comporte la parti- cularité que, grâce à une conformation aérodynamique appropriée des pièces intéressées, il commande le courant d'air dans la chambre intermédiaire coriprise entre l' entrefer extérieur et l'entrefer intérieur, en agissant ainsi sur l'intensité et la direction de la fuite qui passe entre les bords intérieurs du pavillon et de la couronne.
Cette conformation du trajet d'écoulement du courant d'air
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de fuite est assurée par une buse de déviation disposée en amont du , bord intérieur du pavillon et de celui de la couronne, ladite buse agissant sur le courant d'air précité à la façon d'un éjectour sous l'effet des filets d'air qui circulent contre la paroi du pavillon.
Suivant une autre caractéristique de l'invention l'espa- ce situé en arrière du pavillon d'entrée est transformé en chambré de détente par une enveloppe annulaire disposée en vis-à-vis du bord extérieur de la couronne du rotor.
L'air ne peut pénétrer dans cette chambre à partir de l'extérieur que par le jeu ménagé entre le bord extérieur de la couronne du rotor et le bord intérieur de l'enveloppe.
Suivant une autre caractéristique de l'invention pour aspirer l'air de façon contrôlée à partir de la chambre de dé- tente on donne à la couronne du rotor un plus grand diamètre 1-. térieur de manière qu'elle ne recouvre plus les bords intérie". des aubes dans la zone où ceux-ci sont voisins de la fente ou en- trefer par lequel l'air sort de ladite chambre.
Ce dispositif d'aspiration peut encore être amélioré par conformation aérodynamique. On peut par exemple replier vers l'rr- rière le bord roulé de la couronne du rotor ou éventuellement les deux bords roulés en vis-à-vis..
Plus particulièrement, pour éliminer totalement l'espace mort dans lequel les tourbillons se produisent vers le bord su rieur gauche du rotor on peut,suivant l'invention, faire c@ à la couronne de celui-ci des ouvertures avantageusement d@ au milieu de sa hauteur, en face du centre de la chambre te, ces ouvertures étant préférablement réparties de face lière sur la couronne.
Tous les perfectionnements visés par l'invention peuvent, suivant les besoins, s'utiliser séparément, par groupes de plu- sieurs à la fois, ou tous ensemble.
L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise, à l'aide de la description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés,
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lesquels description et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Fig. 1 représente, comie sus-indiqué, une demi-coupe schématique d'un ventilateur de type connu.
Fig. 2 reproduit la partie supérieure gauche du pavillon d'entrée du ventilateur de fig. 1 en indiquant de façon schématique un premier perfectionnement visant l'entrée des filets d'air.
Fig. 3 est une vue semblable à celles de fig. 1 et 2, mais concernant un autre perfectionnement.
Fig. 4 et 5 montrent à leur tour de même manière des per- fectionnements ultérieurs suivant l'invention.
Fig. 6 est une vue en élévation partielle de la couronne d'extrémité du rotor suivant fig. 5.
Fig. 7 correspond à un graphique montrant à titre compa- ratif diverses courbes caractéristiques.
Fig. 8 à 11 sont des vues semblables à celles de fig. 2 et 5, mais indiquant des variantes constructives.
Les dessins correspondent à la construction du pavillon d'entrée suivant l'invention pour des rotors de ventilateur, ainsi qu'au fonctionnement réalisé.
En fig. 2 le pavillon d'entrée 1 s'arrête de manière que son bord intérieur 2 ménagè une fente ou entrefer 3 en avant du bord intérieur 4 de la couronne d'extrémité 5 du rotor 6 du venti- lateur.
Conformément à l'invention on a agencé une buse déviatri- ce 7, à une certaine distance de l'entrefer 3, entre les bords en regard 2 et 4. De cette manière les filets 8 du courant d'air de fuite de l'entrefer 3 sont déviés dans le sens des filets 9 par effet d'éjecteur entre les parois 1 et 7. Cette déviation réduit la zone tourbillonnaire 10 dans la partie supérieure gauche du ro- tor, en arrière du haut de la couronne 5, comme le fait bien res- sortir la comparaison avec la fig. 1. On obtient en outre un écou- lement régulier au voisinage de la section transversale du bord 2, comme l'indiquent les flèche* 9 à 11.
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En fig. 3 le pavillon d'entrée 1, 2 est à nouveau disposé au voisinage d'un rotor, savoir dans l'exemple représenté le rotor
6 avec sa couronne d'extrémité 5. Ce pavillon est ici entouré d'une enveloppe annulaire 12 dont le diamètre extérieur correspond à peu près à celui de la couronne 5. Entre le bord 13 de cette enveloppe
12 et le bord extérieur 14 de la couronne 5 est ménagé une fente ou entrefer 15. L'air qui pénètre suivant les flèches 16 arrive ainsi dans une chambre de détente 17. Il se produit à l'intérieur de, celle-ci un écoule,-ment turbulent qui ne permet que le passage d'un faible débit de fuite par l'entrefer 3, dans la zone d'écoulement désirée du pavillon 1, conformément aux flèches 18.
On voit de plus le peu d'importance de l'écoulement turbulent représenté par les flèches 10 ainsi que le très faible étranglement de la section transversale effective du pavillon 1 au voisinage de son bord in- térieur 2.
Suivant fig. 4 on améliore notablement la réalisation de la chambre de détente 17 en agençant la couronne d'extrémité 5 de manière qu'elle s'arrête en-deçà du oord intérieur 19 des aubes du rotor 6. Grâce à cette disposition la partie ainsi découverte des aubes exerce directement un effet d'aspiration sur l'air qui se trouve dans l'entrefer 3 et également sur le bord du courant d'air principal, le long de la paroi du pavillon 1, comme le montre la flèche 20.
Cette forme d'exécution aboutit à un écoulement relative- ment régulier par la fente ou entrefer 15, puis dans la chambre 17 et par l'entrefer 3 au voisinage du rotor de sorte que la zone de turbulence lOreste très petite, alors qu'au contraire, et comme le montrent les flèches de fig. 4, l'air s'écoule régulièrement dans le rotor, lequel est du type à couronne d'extrémité dans l'exemple représenté.
La réalisation du pavillon d'entrée et du bord intérieur de la couronne d'extrémité suivant les fige 5 et 6 améliore encore . l'écoulement dans le rotor. L'agencement général correspond à ce qui a été décrit en référence à fig. 4. Là encore la rarigée annu- laire des bords dépassants 19 des aubes se trouve disposée en face
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de l'entrefer 3 ménagé entre les bords en regard 2 et 4a du pavil- lon et de la couronne d'extrémité, ceci en vue d'aspirer directe- ment l'air de fuite qui traverse l'entrefer. On maintient de cette manière un écoulement régulier sur la longueur du pavillon jusqu'au bord de ce dernier, dans le sens de la flèche 20. On assure de même une aspiration régulière à partir de la partie basse de la chambre de détente 17.
Toutefois ce qui est essentiel dans la forme d'exé- tion de fig. 5, ce sont les ouvertures 21 pratiquées dans la cou- ronne5 et grâce auxquelles l'air est aspiré directement à partir de la chambre 17, de sorte qu'on obtient un écoulement d'air régu- lier suivant la flèche 22 sur toute la largeur et toute la profon- r du rotor 6. Fig. 6 montre plus particulièrement que les ouver- tures 21 de la couronne 5 sont avantageusement disposées à mi-hau- teur de celle-ci, en vis-à-vis de la chambre 17 et entre les aubes 6 successives. On distingue en outre clairement en fig. 6 le bord libre intérieur 19 de ces dernières.
Les explications ci-dessus données en référence aux fig.2 à 6 concernant la construction et le fonctionnement du pavillon d'entrée suivant l'invention, montrent clairement que les perfec- tionnements successifs qu'on peut trouver dans chacune des figures, sont susceptibles d'être Utilisés combinés par groupes ou en tota- lité. Par exemple les ouvertures 21 peuvent être pratiquées dans la couronne 5 suivant fig. 2. De même le bord intérieur 4 de la couronne suivant fig. 2 peut être établi de manière à laisser dé- passer le bord intérieur 19 des aubes.
L'invention comporte donc de nombreuses possibilités d'adaptation aux conditions de chaque cas particulier envisagé, qu'il s'agisse de réaliser des rotors plats ou en forme de tambour, ou qu'on désire mettre en oeuvre sélectivement un certain nombre des perfectionnements précités pour agir sur la puissance, la vitesse ou autres caractéristiques.
Il y a lieu de souligner que les dessins ne montrent que de façon très schématique les possibilités essentielles de perfec-
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tionnements suivant l'invention. Tout technicien peut, sans explica- tions particulières, améliorer encore les appareils en remplaçant toutes les arêtes vives référencées en fig. 2 à 6 par des bords repliés à profil aérodynamique suivant fig. 8 à 11. Ce.tte remarque vaut par exemple pour l'agencement de collets aérodynamiques roulés sur l'arête 4a de la couronne d'extrémité. Cela vaut également pour la disposition légèrement repli vers l'arrière de ladite arête 4a (fig. 8 à 11) ainsi que pour l'engagement du bord la à l'intérieur du bord 4a, tout ceci aboutissant à un passage d'écoulement plus régulier, comme le montrent clairement les figures.
Les remarques ci-dessus valent enfin aussi pour le profil des ouvertures 21 et pour la conformation de leurs bords.
Fig. 7 montre à la façon connue les courbes caractéricti- ques des pavillons d'entrée de trois rotors de ventilateur pour brûleurs à huile identiques les uns aux autres et dans les même conditions d'essai, ces courbes ayant été référencées 1, 2 et 3.
Les rotors sont établis en recherchant une caractéristique orientée vers le bas de façon aussi régulière que possible. Les abscisses correspondent au débit Q en m3/heure.
Le rotor 3 correspond à l'invention, tandis que les deux rotors 1 et 2, de construction habituelle, sont établis de façon extrêmement voisine, mais sans dispositif de déviation du courant d'air provenant de l'entrefer. Les trois courbes de gauche COTI. pondent au rendement @. Comme on peut le voir le rotor 3 a@ supérieur aux deux autres pour les faibles et fortes charger courbes de droite montrent clairement la supériorité de la carac- téristique du rotor suivant l'invention pour les grandes p@ de refoulement d'air.
Comme il va de soi, et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse au contraire toutes les variantes.
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Improvements to the entrance roof devices for fan scrolls.
The present invention relates to inlet flap devices for volutes of centrifugal fans and it relates more particularly to fans of the type in question comprising a rotor in the form of a drum with an end ring.
Volutes of this type are commonly used in oil burner installations, air fans and other similar pneumatic machines. The invention is also applicable with advantage in the case of rotors with rearward curved blades and curved edge rolled edge such as those used in recent high power fans.
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Drum-shaped rotors are usually established with an end crown and an entrance bell. Fig. 1 shows the shape of the flow in the vicinity of such a pavilion. This stops at a certain distance from the rotor, thus leaving a clearance or air gap. The flow which takes place through this air gap corresponds practically to a leak of pressurized air which represents a loss of about 5%. In addition, the kinetic energy of the air which thus leaves the air gap causes the deflection of the main air current drawn in by the fan. This deflection of the air entering the rotor blade acts as if the inlet horn had been given a smaller diameter. There is also a great loss of energy due to the formation of vortices within the upper angle of the rotor.
The invention aims to implement simple construction means with a view to avoiding the above drawbacks and to making it possible to establish an entrance horn device with a significantly higher yield, by following a method for this purpose. a path that has hardly been considered until now and that has even been dismissed as ineffective. The solution of the problem thus posed is based on the observation that it is possible, by implementing several simple means, to reduce the pressure and the speed of the leakage air current which passes between the internal edge of the roof and that of the roof. rotor crown, regulate this current and orient it appropriately.
The inlet roof device according to the invention, intended for fan rotors and more particularly for those in the form of drums with end crowns, has the peculiarity that, thanks to an appropriate aerodynamic conformation of the parts concerned, it controls the air current in the intermediate chamber formed between the outer air gap and the inner air gap, thus acting on the intensity and direction of the leak which passes between the inner edges of the bell and the crown.
This conformation of the flow path of the air current
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leakage is ensured by a deflection nozzle arranged upstream of the inner edge of the roof and that of the crown, said nozzle acting on the aforementioned air stream in the manner of an ejector under the effect of the threads of air circulating against the wall of the pavilion.
According to another characteristic of the invention, the space located behind the entrance pavilion is transformed into a pressure relief chamber by an annular casing placed opposite the outer edge of the rotor crown.
Air can only enter this chamber from the outside through the clearance between the outer edge of the rotor ring and the inner edge of the casing.
According to another characteristic of the invention, in order to suck the air in a controlled manner from the expansion chamber, the crown of the rotor is given a larger diameter 1-. interior so that it no longer covers the inner edges of the blades in the area where they are adjacent to the slot or gap through which the air leaves said chamber.
This suction device can be further improved by aerodynamic conformation. For example, the rolled edge of the rotor crown or possibly the two rolled edges facing each other can be folded backwards.
More particularly, to completely eliminate the dead space in which the vortices occur towards the upper left edge of the rotor, it is possible, according to the invention, to make openings in the crown of the latter, advantageously d @ in the middle of the rotor. its height, in front of the center of the chamber te, these openings preferably being distributed on the front side on the crown.
All the improvements targeted by the invention can, as required, be used separately, in groups of several at the same time, or all together.
The invention can, in any case, be well understood, with the aid of the following description as well as of the appended drawings,
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which description and drawings are, of course, given primarily by way of indication.
Fig. 1 shows, comie above, a schematic half-section of a known type of fan.
Fig. 2 reproduces the upper left part of the fan inlet of fig. 1 showing schematically a first improvement aimed at the entry of the air streams.
Fig. 3 is a view similar to those of FIG. 1 and 2, but concerning another improvement.
Fig. 4 and 5 in turn also show further improvements according to the invention.
Fig. 6 is a partial elevational view of the end ring of the rotor according to FIG. 5.
Fig. 7 corresponds to a graph showing various characteristic curves for comparison.
Fig. 8 to 11 are views similar to those of FIG. 2 and 5, but indicating constructive variations.
The drawings correspond to the construction of the inlet pavilion according to the invention for fan rotors, as well as to the operation achieved.
In fig. 2 the inlet flag 1 stops so that its inner edge 2 forms a slot or air gap 3 in front of the inner edge 4 of the end ring 5 of the rotor 6 of the fan.
According to the invention, a deflection nozzle 7 has been arranged at a certain distance from the air gap 3, between the opposite edges 2 and 4. In this way the threads 8 of the leakage air stream from the air gap 3 are deflected in the direction of the threads 9 by ejector effect between the walls 1 and 7. This deflection reduces the vortex zone 10 in the upper left part of the rotor, behind the top of the crown 5, like the brings out the comparison with fig. 1. In addition, a smooth flow is obtained in the vicinity of the cross section of edge 2, as indicated by arrows * 9 to 11.
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In fig. 3 the entrance pavilion 1, 2 is again arranged in the vicinity of a rotor, namely in the example shown the rotor
6 with its end crown 5. This pavilion is here surrounded by an annular envelope 12, the outside diameter of which corresponds approximately to that of the crown 5. Between the edge 13 of this envelope
12 and the outer edge 14 of the crown 5 is formed a slot or air gap 15. The air which penetrates according to the arrows 16 thus arrives in an expansion chamber 17. There occurs inside, the latter a flow. , - turbulent element which only allows the passage of a small leakage flow through the air gap 3, in the desired flow zone of the pavilion 1, in accordance with arrows 18.
We can also see the small importance of the turbulent flow represented by the arrows 10 as well as the very low constriction of the effective cross-section of the horn 1 in the vicinity of its inner edge 2.
According to fig. 4 the realization of the expansion chamber 17 is notably improved by arranging the end ring 5 so that it stops below the inner oord 19 of the blades of the rotor 6. Thanks to this arrangement the part thus discovered vanes directly exert a suction effect on the air which is in the air gap 3 and also on the edge of the main air stream, along the wall of the roof 1, as shown by arrow 20.
This embodiment results in a relatively regular flow through the slot or air gap 15, then in the chamber 17 and through the air gap 3 in the vicinity of the rotor so that the zone of turbulence remains very small, while at contrary, and as shown by the arrows in fig. 4, the air flows regularly in the rotor, which is of the type with an end ring in the example shown.
The realization of the entrance pavilion and the inner edge of the end crown following the pins 5 and 6 further improves. flow in the rotor. The general arrangement corresponds to what has been described with reference to FIG. 4. Here again the annular rarity of the projecting edges 19 of the vanes is located opposite
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of the air gap 3 formed between the opposite edges 2 and 4a of the horn and of the end ring, with a view to directly sucking the leakage air which passes through the air gap. In this way, a regular flow is maintained over the length of the pavilion up to the edge of the latter, in the direction of the arrow 20. A regular suction is also ensured from the lower part of the expansion chamber 17.
However, what is essential in the form of the example of FIG. 5, these are the openings 21 made in the crown 5 and thanks to which the air is sucked directly from the chamber 17, so that a regular air flow is obtained according to the arrow 22 over the whole. width and full depth of rotor 6. Fig. 6 shows more particularly that the openings 21 of the crown 5 are advantageously arranged at mid-height thereof, facing the chamber 17 and between the successive blades 6. We can also clearly see in FIG. 6 the inner free edge 19 of the latter.
The above explanations given with reference to FIGS. 2 to 6 concerning the construction and operation of the entrance pavilion according to the invention, clearly show that the successive improvements which can be found in each of the figures are likely to be Used combined in groups or as a whole. For example the openings 21 can be made in the crown 5 according to FIG. 2. Similarly the inner edge 4 of the crown according to fig. 2 can be set up so as to let the inner edge 19 of the vanes protrude.
The invention therefore comprises numerous possibilities of adaptation to the conditions of each particular case envisaged, whether it is a question of producing flat or drum-shaped rotors, or whether it is desired to selectively implement a certain number of improvements. aforesaid to influence power, speed or other characteristics.
It should be emphasized that the drawings only show very schematically the essential possibilities of perfecting.
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operations according to the invention. Any technician can, without specific explanation, improve the devices even further by replacing all the sharp edges referenced in fig. 2 to 6 by folded edges with aerodynamic profile according to fig. 8 to 11. This remark applies, for example, to the arrangement of aerodynamic collars rolled on the edge 4a of the end ring. This also applies to the slightly rearwardly folded arrangement of said ridge 4a (fig. 8 to 11) as well as to the engagement of edge 1a inside edge 4a, all this resulting in a more flow passage. regular, as the figures clearly show.
Finally, the above remarks also apply to the profile of the openings 21 and to the conformation of their edges.
Fig. 7 shows in the known manner the characteristic curves of the inlet horns of three fan rotors for oil burners which are identical to one another and under the same test conditions, these curves having been referenced 1, 2 and 3.
The rotors are built by looking for a downward characteristic as evenly as possible. The abscissas correspond to the flow rate Q in m3 / hour.
The rotor 3 corresponds to the invention, while the two rotors 1 and 2, of usual construction, are set up in an extremely similar manner, but without a device for deflecting the air flow coming from the air gap. The three left curves COTI. weight at yield @. As can be seen the rotor 3 a @ superior to the other two for the low and high load curves on the right clearly show the superiority of the characteristic of the rotor according to the invention for the large p @ of air discharge.
As goes without saying, and as it emerges moreover already from what precedes, the invention is in no way limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, having been more specially indicated; on the contrary, it embraces all the variants.