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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.