La presente invention concerne un ventilateur à écoulement de fluide radial centrifuge ou centripète et/ou axial comportant une roue munie de pales montees pivotantes et à angle de calage variable.
L'invention a pour objet de perfectionner ces appareils et, plus particulièrement, d'en faciliter la construction, les conditions d'exploitation et le mode de reglage, à I'arret ou en cours de marche.
Dans ce but, le ventilateur selon l'invention est earactérisé en ce que la force d'inertie centrifuge de la pale ou d'une masse pivotante associée à celle-ci, mise en jeu par la rotation de la roue, est dirigée, au moins dans une gamme de pivotement de la pale, de maniere à exercer sur celle-ci un moment ou un couple ayant pour effet de ia deplacer d'une position de repos à une position active.
Avantageusement, la pale est associée à un moyen, par exemple un ressort, qui sert à la ramener en position de repos quand la roue s'arrete, ainsi qu'à une butee qui fixe sa limite de déplacement en position déployée, ou position active.
Dans une application, cette butee est reglable en position, en vue du reglage de l'angle de calage de la pale, avant demarrage ou bien en cours de marche.
L'invention vise, comme cas particulier, celui des pales dont l'axe de pivotement est dirigé radialement par rapport à l'axe de rotation de la roue. Elle propose de relier rigidement au pied de la pale, qui lui sert d'arbre de rotation ou de pivot, une masse qui occupe, du moins dans une gamme de pivotement de la pale, une position telle qu'aucun des trois axes d'inertie principaux de l'ensembie pivotant, constitue par la pale et la masse qui lui est reliee rigidement, ne soit parallele à l'axe de rotation de la roue.
Avantageusement, cette masse occupe une telle position quand la pale est au repos et la roue immobile, la simple mise en marche de celle-ci ayant pour effet de déplacer la pale vers sa position active.
Convenablement, le pied de pale muni d'une teile masse presente egalement une saillie radiale ou ergot, tournant avec iui, et adapte à entrer en contact avec un organe de buten, pour fixer la limite de deplacement de la pale en position active. Cet organe de butee peut avantageusement etre monte mobile et ajustable en position suivant l'axe de la roue, pour permettre de modifier la position active des pales, c'est-ä-dire leur angle de calage. I1 peut aussi etre aménagé, le cas echeant, pour tourner avec la roue, et consiste, selon un mode de réalisation,
en un verin hydraulique, pneumatique ou électrique monte coulissant suivant l'axe de l'appareii.
Une autre disposition permettant de realiser les buts de l'in- vention, et applicable en particulier aux pales à axe de pivotement radial, consiste à amenager un element monte coulissant sur un arbre fixe rigidement à la pale et monte pivotant sur la roue, cet element etant bloque en rotation et formant avec l'arbre un assemblage à vis et écrou, et le déplacement coulissant de l'ele- ment, par effet centrifuge, le long de l'arbre, ayant pour effet de faire tourner celui-ci de maniere à amener la pale en position active.
Les dispositions énoncées ci-dessus sont applicables également aux pales dont l'axe de pivotement est parallele à l'axe de rotation de l'appareii, ou oblique par rapport à celui-ci.
L'invention propose en outre la possibilite de donner aux pales la dimension requise pour leur permettre de se recouvrir les unes les autres en position de repos, I'aubage de la roue formant ainsi barriere entre les codes aspiration et refoulement de l'appa- reil.
Les objets, caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront, par ailleurs, de la description que l'on va en donner ci-apres, portant sur divers modes de realisation, choisis à titre d'exemple et representes sur les dessins annexes.
Sur ces dessins: la fig. 1 est une coupe axiale d'un ventilateur realise conforme- ment à rinvention; la fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1: la fig. 3, homologue de la fig. 2, concerne une variante; la fig. 4 represente schématiquement, vu sur jante, un appareil du meme genre avec pales en position active: la fig. 5 represente ce meme appareil, avec pales en position de repos: la fig. 6 represente, vu de face, un autre appareil realise suivant l'invention, avec pales en position active: la fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 6: la fig. 8, homologue de la fig. 6, represente cet appareil avec les pales en position de fermeture, ou au repos.
Les elements identiques ou equivalents sont dsigns par les memes numeros d'indice sur toutes les figures.
Suivant l'exemple choisi et represente sur les fig. 1 et 2, un ventilateur à roue et aubage presente un flasque 1, presentant sur une de ses faces principales, dite face arriere, un bossage central 2, muni d'un prolongement arriere constitue par une paroi cylindrique 3, qui forme un évidement cylindrique coaxial à la roue et ouvert vers barriere. La roue presente, en outre, toujours sur sa face face arriere, un rebord périphérique 4, formant jante à surface exterieure arrondie, et des oreilles 5, une par pale, situees entre la jante 4 et le bossage 2.
Une pale 6, formant partie d'une serie de pales reparties à la peripherie de la roue, repose sur la face arrondie de la jante 4, et est rigidement fixee à un pied de pale 7, formant tourillon. Le pied de pale 7 traverse en direction radiale la nervure 4 et une oreille 5, et pivote dans celles-ci.
Au pied de pale 7 sont fixes rigidement deux elements excen tres par rapport à son axe de rotation. L'un de ces elements est une masse 8, situee entre les elements 4 et 5, tandis que Fautre, plus rapproché de l'axe de rotation de la roue, est un ergot 9, disposé entre l'oreille 5 et le bossage central 2.
La face interieure de la paroi cylindrique 3 presente un epaulement annulaire, non design, sur lequel s'appuie un disque 10, maintenu en position par une bague filetée 11, vissée sur cette face interieure. Au disque 10 est fixee par une de ses extremites une tige 12, situee dans l'axe de rotation de la roue, son extremite opposee, ou extremite arriere, etant garnie et entouree d'un de creux 13, ouvert en direction avant, et comportant un fond 14, ainsi qu'une paroi cylindrique 15, coaxiale à la roue du ventilateur.
Une chambre cylindrique 16, coaxiale à la roue et fermee à ses deux extremites, est composee de deux manchons borgnes 17 et 18, se faisant face par leurs extremites ouvertes respectives, munies de brides d'assemblage 19, 20, et relies bout à bout au moyen de celles-ci. Le fond 21 du manchon borgne 17 est perce de maniere à pouvoir coulisser sur la tige 12.
Un contre-manchon 22, entourant le manchon 17, et prenant naissance sur la face exterieure de ceiui-ci, s'etend vers l'avant, et enveloppe par montage coulissant la face exterieure de la paroi cylindrique 3. La face cylindrique interieure du manchon 33 est creusee d'une rainure axiale 23, dans laquelle est reçue à coulisse- ment une clavette 24, rigidement fixee à la paroi 3. Les conditions sont ainsi realisees pour rendre la chambre 16 solidaire en rotation de la roue de rappareil, tout en lui permettant de coulisser suivant l'axe de cet appareil.
Ainsi qu'il apparait sur la fig. 2, chaque ergot 9 prend contact par une face arrondie 27 avec la tranche avant 26 du contremanchon 24.
Une membrane 25 souple et étanche, fixes au de creux 13 dont elle recouvre le fond 14 sur sa face exterieure, se rabat vers l'avant, le long de la face exterieure de la paroi 15, puis se replie en arriere, et penetre par son bord péripherique exterieur entre les deux brides de serrage 19 et 20, qui la retiennent à joint etanche.
L'espace V delimite par la membrane flexible 27 et le manchon borgne 18 est alimente en fluide sous pression par une conduite 28, par l'intermédiaire d'un joint tournant 38. La mobi lite axiale du joint tournant et des pieces solidaires peut etre utilisee pour indiquer la position des pales et permettre l'installation d'un dispositifde regulation.
Un ressort à boudin 29 est monte en compression entre le fond 21 du manchon borgne 17 et le fond 14 du de creux 13.
Un ressort 30, agissant sur le pied de pale 7, maintient la pale 6 en une position déterminée, ou position de repos, quand la roue est immobile, et tend à la ramener vers cette position de repos quand la roue s'arrete.
Pour ce qui est du fonctionnement de la roue de ventilateur ainsi amenagee, au moment du démarrage, la position des axes d'inertie principaux de la masse pivotante que represente la pale 6, munie des elements 8 et 9, est dissymétrique. Cette masse est ainsi soumise, lors de la mise en marche de la roue, à une force d'inertie centrifuge qui presente une composante tangentielle, excentree par rapport à l'axe de pivotement de la pale, et tendant à la faire tourner contre l'action du ressort 30, dans le sens antihoraire sur la vue de la fig. 2. L'ergot 9, solidaire de la pale 6, tend à tourner dans le meme sens, et à appuyer par sa face arrondie 27 contre la tranche 26 de la paroi 22.
La position imposee ainsi ä la pale 6, par effet centrifuge, est donc déterminée par la position axiale de la face 26. Cette position peut etre reglee à volonte, avant demarrage ou en cours de marche, par reglage de rapport de fluide sous pression à l'espace V. En augmentant la pression de fluide dans cet espace, on force le manchon borgne 18, formant verin avec la membrane flexible 25, à se deplacer vers la droite, sur la vue de la fig. 1, en entrainant avec lui les elements 17 et 22, ainsi que la face de contact 26, contre l'action du ressort 29 et, quand cette pression diminue, le ressort 29 tend à ramener la face de contact 26 vers la gauche.
Chaque pale presente ainsi une position de repos, imposee par le ressort de rappel 30, et est amenagee de maniere à se déplacer par effet centrifuge, lors du démarrage de la roue, vers une position active, déterminée avant démarrage ou reglage à volonte en cours de marche.
Dans l'exemple choisi et represente, la masse 8 est dissymé- trique par rapport à l'axe de pivotement de la pale associee, mais une telle disposition n'est pas indispensable; en effet, si on dispose cette masse symetriquement par rapport au pied de pale 7, elle sera soumise à un couple sous l'effet centrifuge, sauf si son grand axe est parallele au plan de la roue, auquel cas les forces centrifuges la maintiennent en équilibre, ou parallele ä l'axe de rotation de la roue, auquel cas la masse est en équilibre instable. En pratique, seule la position de parallelisme du grand axe au plan de la roue ne permettra pas d'obtenir un moment de rotation par effet centrifuge.
En plus des elements décrits ci-dessus, la machine des fig. 1 et 2 en comporte d'autres, connus, omis sur les dessins ou bien representes schemaüquement, en particulier moteur de commande, dispositif de buten axiale maintenant la pale en translation, paliers à pivot, munis le cas echeant de billes, aiguilles, rouleaux, pour diminuer les forces de frottement s'exercant sur les pales en cours de calage.
Sur la variante de la fig. 3, homologue de la fig. 1, la masse 8 est remplacee par un element 31, monte à la maniere d'un ecrou sur le pied 7 de la pale 6. Dans l'assemblage à vis et ecrou ainsi realise, le pas de vis n'est que legerement incline sur l'axe de rotation de la pale, de sorte que, dans la mesure Ofi Fun des deux elements 7 et 31 de l'assemblage est libre de tourner, on peut les faire coulisser Fun par rapport à Fautre suivant l'axe de l'assem- blage, pour provoquer entre eux un mouvement de rotation.
Dans le mode de realisation de la fig. 3, I'ecrou 31 est retenu en rotation, mais peut coulisser le long du pied de pale 7, et entrainer de ce fait la rotation de celle-ci.
En ce qui concerne le fonctionnement de L'appareil represente sur la fig. 3, la position au repos de la pale, correspondant à l'arrêt de la machine, est imposee par l'action du ressort de rappel 30 et, lors de la mise en marche de la roue, la masse de l'élé- ment 31, soumise à l'effet centrifuge, se déplace le long de l'axe de pivotement du pied de pale 7 en comprimant le ressort 30 et fait tourner la pale 6 vers sa position active, déterminée selectivement par la position axiale de la face de contact 26.
Les vues schématiques sur jante des fig. 4 et 5 montrent, respectivement, les pales 6 en position active et au repos. Dans la position au repos (fig. 5), les pales se recouvrent les unes les autres de maniere à former ecran entre les cotes aspiration et refoulement du ventilateur.
La variante des fig. 6 à 8 concerne une roue de ventilateur comportant un flasque 32, dans lequel sont montes à pivot des pieds de pale 33, solidaires chacun d'une pale 34. Dans i'exemple represente, les axes de pivotement des pales sont paralleles à l'axe de rotation du ventilateur, mais ce mode de realisation est applicable egalement au cas d'axes de pivotement de pales disposés obliquement par rapport à cet axe de rotation.
Une ouie d'aspiration 35 est montee sur le cote d'aubage opposé a celui du flasque 32.
Quand la roue du ventilateur est immobile, des ressorts de rappel 36 maintiennent ou rappellent les pales 34 en position de repos (fig. 8), position dans laquelle ces pales se recouvrent les unes les autres pour former barriere entre les cötes aspiration et refoulement de l'appareil. Quand celui-ci démarre, la force d'inertie centrifuge s'exerçant sur les pales 34, dont la masse est excentree par rapport à leur axe de pivotement, tend à les faire tourner jusqu'ä une position déterminée par buten reglable (par exemple selon des dispositions du genre décrit dans les modes de realisation précédents), ou bien,
en l'absence de telles dispositions, jusqu'ä ce que le centre de gravite de chaque pale se trouve dans le plan déterminé par son axe de pivotement et l'axe de rotation de la roue de ventilateur.
L'appareil des fig. 6, 7 et 8 peut inclure, le cas échéant, un contre-flasque 37, represente en traits mixtes sur la fig. 7, formant passage de guidage en direction radiale centrifuge pour le fluide comprime.
The present invention relates to a fan with centrifugal or centripetal radial fluid flow and / or axial comprising an impeller provided with blades mounted to pivot and with a variable pitch angle.
The object of the invention is to improve these devices and, more particularly, to facilitate their construction, the operating conditions and the mode of adjustment, when stationary or during operation.
For this purpose, the fan according to the invention is characterized in that the centrifugal force of inertia of the blade or of a pivoting mass associated with it, brought into play by the rotation of the wheel, is directed at less in a range of pivoting of the blade, so as to exert on the latter a moment or a torque having the effect of moving from a rest position to an active position.
Advantageously, the blade is associated with a means, for example a spring, which serves to bring it back to the rest position when the wheel stops, as well as to a stop which fixes its limit of movement in the deployed position, or active position. .
In one application, this stopper can be adjusted in position, with a view to adjusting the pitch angle of the blade, before starting or else during operation.
The invention relates, as a particular case, to that of blades whose pivot axis is directed radially with respect to the axis of rotation of the wheel. It proposes to connect rigidly to the root of the blade, which serves as its rotation or pivot shaft, a mass which occupies, at least in a pivoting range of the blade, a position such that none of the three axes of main inertia of the pivoting assembly, constituted by the blade and the mass which is rigidly connected to it, is parallel to the axis of rotation of the wheel.
Advantageously, this mass occupies such a position when the blade is at rest and the wheel stationary, the simple operation of the latter having the effect of moving the blade towards its active position.
Suitably, the blade root provided with such a mass also presents a radial projection or lug, rotating with it, and adapted to come into contact with a buten member, to fix the limit of displacement of the blade in the active position. This stop member can advantageously be mounted so as to be movable and adjustable in position along the axis of the wheel, to allow the active position of the blades, that is to say their pitch angle, to be modified. It can also be arranged, where appropriate, to rotate with the wheel, and consists, according to one embodiment,
in a hydraulic, pneumatic or electric cylinder mounted sliding along the axis of the apparatus.
Another arrangement making it possible to achieve the aims of the invention, and applicable in particular to blades with a radial pivot axis, consists in providing an element slidably mounted on a shaft rigidly fixed to the blade and mounted pivotably on the wheel, this element being locked in rotation and forming with the shaft a screw and nut assembly, and the sliding movement of the element, by centrifugal effect, along the shaft, having the effect of rotating the latter by way to bring the blade into active position.
The provisions set out above are also applicable to blades whose pivot axis is parallel to the axis of rotation of the apparatus, or oblique with respect thereto.
The invention further provides the possibility of giving the blades the required dimension to allow them to overlap each other in the rest position, the blading of the wheel thus forming a barrier between the suction and discharge codes of the appliance. reil.
The objects, characteristics and advantages of the invention will emerge, moreover, from the description which will be given below, relating to various embodiments, chosen by way of example and shown in the accompanying drawings.
In these drawings: FIG. 1 is an axial section of a fan made in accordance with the invention; fig. 2 is a sectional view along the line II-II of FIG. 1: fig. 3, homologous to FIG. 2, relates to a variant; fig. 4 schematically represents, seen on the rim, a device of the same type with blades in the active position: FIG. 5 represents the same device, with the blades in the rest position: FIG. 6 represents, seen from the front, another apparatus produced according to the invention, with blades in the active position: FIG. 7 is a section taken along line VII-VII of FIG. 6: fig. 8, homologous to FIG. 6, represents this device with the blades in the closed position, or at rest.
Identical or equivalent elements are designated by the same index numbers in all figures.
According to the example chosen and represented in FIGS. 1 and 2, a wheel and bladed fan has a flange 1, having on one of its main faces, called the rear face, a central boss 2, provided with a rear extension constituted by a cylindrical wall 3, which forms a cylindrical recess coaxial with the wheel and open towards barrier. The wheel also has, still on its rear face, a peripheral rim 4, forming a rim with a rounded outer surface, and lugs 5, one per blade, located between the rim 4 and the boss 2.
A blade 6, forming part of a series of blades distributed around the periphery of the wheel, rests on the rounded face of the rim 4, and is rigidly fixed to a blade root 7, forming a journal. The blade root 7 passes radially through the rib 4 and a lug 5, and pivots therein.
At the blade root 7 are rigidly fixed two elements eccentric relative to its axis of rotation. One of these elements is a mass 8, located between elements 4 and 5, while the rest, closer to the axis of rotation of the wheel, is a lug 9, placed between the lug 5 and the central boss 2.
The inner face of the cylindrical wall 3 has an annular shoulder, not designed, on which a disc 10 rests, held in position by a threaded ring 11, screwed onto this inner face. To the disc 10 is fixed by one of its ends a rod 12, located in the axis of rotation of the wheel, its opposite end, or rear end, being lined and surrounded by a hollow 13, open in the forward direction, and comprising a bottom 14, as well as a cylindrical wall 15, coaxial with the fan wheel.
A cylindrical chamber 16, coaxial with the wheel and closed at its two ends, is composed of two blind sleeves 17 and 18, facing each other at their respective open ends, provided with assembly flanges 19, 20, and connected end to end by means of these. The bottom 21 of the blind sleeve 17 is drilled so as to be able to slide on the rod 12.
A counter-sleeve 22, surrounding the sleeve 17, and originating on the outer face thereof, extends forward, and envelopes by sliding mounting the outer face of the cylindrical wall 3. The inner cylindrical face of the sleeve 33 is hollow with an axial groove 23, in which is slidably received a key 24, rigidly fixed to the wall 3. The conditions are thus fulfilled to make the chamber 16 integral in rotation with the apparatus wheel, while by allowing it to slide along the axis of this device.
As it appears in fig. 2, each lug 9 makes contact via a rounded face 27 with the front edge 26 of the counter sleeve 24.
A flexible and waterproof membrane 25, fixed to the hollow 13 of which it covers the bottom 14 on its outer face, folds forward, along the outer face of the wall 15, then folds back, and penetrates through its outer peripheral edge between the two clamps 19 and 20, which hold it tightly.
The space V delimited by the flexible membrane 27 and the blind sleeve 18 is supplied with pressurized fluid by a pipe 28, via a rotating joint 38. The axial mobility of the rotating joint and of the integral parts can be used to indicate the position of the blades and allow the installation of a regulation device.
A coil spring 29 is mounted in compression between the bottom 21 of the blind sleeve 17 and the bottom 14 of the recess 13.
A spring 30, acting on the blade root 7, maintains the blade 6 in a determined position, or rest position, when the wheel is stationary, and tends to bring it back to this rest position when the wheel stops.
As regards the operation of the fan wheel thus provided, when starting up, the position of the main axes of inertia of the pivoting mass represented by the blade 6, provided with the elements 8 and 9, is asymmetrical. This mass is thus subjected, when the wheel is started, to a centrifugal force of inertia which presents a tangential component, eccentric with respect to the pivot axis of the blade, and tending to make it rotate against the blade. the action of the spring 30, in the counterclockwise direction in the view of FIG. 2. The lug 9, integral with the blade 6, tends to rotate in the same direction, and to press by its rounded face 27 against the edge 26 of the wall 22.
The position thus imposed on the blade 6, by centrifugal effect, is therefore determined by the axial position of the face 26. This position can be adjusted at will, before starting or during operation, by adjusting the ratio of pressurized fluid to space V. By increasing the fluid pressure in this space, the blind sleeve 18, forming an actuator with the flexible membrane 25, is forced to move to the right, in the view of FIG. 1, by bringing with it the elements 17 and 22, as well as the contact face 26, against the action of the spring 29 and, when this pressure decreases, the spring 29 tends to bring the contact face 26 to the left.
Each blade thus has a rest position, imposed by the return spring 30, and is caused to move by centrifugal effect, when starting the wheel, to an active position, determined before starting or adjustment in progress. Steps.
In the example chosen and shown, the mass 8 is asymmetrical with respect to the pivot axis of the associated blade, but such an arrangement is not essential; in fact, if this mass is arranged symmetrically with respect to the blade root 7, it will be subjected to a torque under the centrifugal effect, unless its major axis is parallel to the plane of the wheel, in which case the centrifugal forces maintain it in equilibrium, or parallel to the axis of rotation of the wheel, in which case the mass is in unstable equilibrium. In practice, only the position of parallelism of the major axis to the plane of the wheel will not make it possible to obtain a torque by centrifugal effect.
In addition to the elements described above, the machine of FIGS. 1 and 2 includes others, known, omitted from the drawings or shown schematically, in particular control motor, axial buten device maintaining the blade in translation, pivot bearings, provided where appropriate with balls, needles, rollers , to reduce the frictional forces exerted on the blades during setting.
In the variant of FIG. 3, homologous to FIG. 1, the mass 8 is replaced by an element 31, mounted in the manner of a nut on the foot 7 of the blade 6. In the screw and nut assembly thus produced, the thread is only slightly inclined on the axis of rotation of the blade, so that, to the extent Ofi Fun of the two elements 7 and 31 of the assembly is free to rotate, they can be made to slide Fun with respect to the other along the axis of the assembly, to cause a rotational movement between them.
In the embodiment of FIG. 3, the nut 31 is retained in rotation, but can slide along the blade root 7, and thereby cause the latter to rotate.
With regard to the operation of the apparatus shown in fig. 3, the rest position of the blade, corresponding to the stopping of the machine, is imposed by the action of the return spring 30 and, when the wheel is started, the mass of the element. 31, subjected to the centrifugal effect, moves along the pivot axis of the blade root 7 by compressing the spring 30 and rotates the blade 6 towards its active position, determined selectively by the axial position of the face of the blade. contact 26.
The schematic views of the rim in fig. 4 and 5 show, respectively, the blades 6 in the active position and at rest. In the idle position (fig. 5), the blades overlap each other so as to form a screen between the suction and discharge sides of the fan.
The variant of fig. 6 to 8 relates to a fan wheel comprising a flange 32, in which are pivotally mounted the blade roots 33, each integral with a blade 34. In the example shown, the pivot axes of the blades are parallel to the blade. axis of rotation of the fan, but this embodiment is also applicable to the case of pivot axes of blades disposed obliquely with respect to this axis of rotation.
A suction inlet 35 is mounted on the side of the blading opposite to that of the flange 32.
When the fan wheel is stationary, return springs 36 hold or return the blades 34 to the rest position (fig. 8), a position in which these blades overlap each other to form a barrier between the suction and discharge sides of the fan. the device. When the latter starts, the centrifugal force of inertia exerted on the blades 34, the mass of which is eccentric with respect to their pivot axis, tends to make them rotate to a position determined by the adjustable buten (for example according to provisions of the kind described in the previous embodiments), or else,
in the absence of such arrangements, until the center of gravity of each blade is in the plane determined by its pivot axis and the axis of rotation of the fan wheel.
The apparatus of FIGS. 6, 7 and 8 may include, where appropriate, a backing plate 37, shown in phantom in FIG. 7, forming a guide passage in the centrifugal radial direction for the compressed fluid.