EP1432915A1 - Roue centrifuge - Google Patents

Roue centrifuge

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EP1432915A1
EP1432915A1 EP02800630A EP02800630A EP1432915A1 EP 1432915 A1 EP1432915 A1 EP 1432915A1 EP 02800630 A EP02800630 A EP 02800630A EP 02800630 A EP02800630 A EP 02800630A EP 1432915 A1 EP1432915 A1 EP 1432915A1
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EP
European Patent Office
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wheel
blades
hub
metal
flange
Prior art date
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Application number
EP02800630A
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German (de)
English (en)
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EP1432915B1 (fr
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Alain François Emile GODICHON
Pierre Jacques François GRASSI
Sylvain Georges Raymond Guillemin
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Howden Solyvent Ventec SAS
Original Assignee
Flakt Solyvent Ventec SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Flakt Solyvent Ventec SAS filed Critical Flakt Solyvent Ventec SAS
Publication of EP1432915A1 publication Critical patent/EP1432915A1/fr
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Publication of EP1432915B1 publication Critical patent/EP1432915B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F04D29/282—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers the leading edge of each vane being substantially parallel to the rotation axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of fan wheels or ventilation wheels or centrifugal compression wheels, intended to equip devices of the fan or centrifugal compressor type.
  • the present invention relates to a centrifugal compression wheel comprising a metal hub intended to be connected to a drive shaft and on which are fixed an inlet flange and an outlet flange between which are fixed ventilation vanes, as well as its manufacturing process.
  • Centrifugal compression wheels intended to equip various fans or compressors are widely known and generally consist of a series of blades arranged around an axis of rotation and connected together by parts of revolution which may have the form of 'a disc, a cone, or a ring or which can be of any toroidal shape.
  • the object of the invention therefore aims to remedy the various drawbacks listed above and to propose a new centrifugal compression wheel made of composite material and having improved resistance to deformation.
  • Another object of the invention is to propose a new centrifugal compression wheel having improved resistance to angular deformation around an axis perpendicular to the axis of rotation.
  • Another object of the invention is to propose a new centrifugal compression wheel of simplified design.
  • Another object of the invention is to propose a new centrifugal compression wheel whose assembly and assembly are particularly simplified.
  • Another object of the invention is to propose a new centrifugal compression wheel having good resistance to external aggressions.
  • An object of the invention also aims to propose a new method of manufacturing a composite centrifugal compression wheel which is particularly simple to implement and to produce.
  • centrifugal compression wheels comprising a metal hub intended to be connected to a drive shaft, and on which are fixed an inlet flange and an outlet flange between which blades are fixed, characterized in that they comprise an annular metallic insert which is integrated in the central part of the wheel at the periphery of the hub, and which comprises metallic elements forming the start of the blades of the wheel, the flange inlet and outlet flange as well as the remaining and peripheral part of the blades being made of composite material to constitute the composite part of the wheel.
  • a centrifugal compression wheel comprising a metal hub on which are fixed an inlet flange and an outlet flange between which are fixed blades, characterized in that it comprises the following stages:
  • a metal insert is produced which comprises metal elements forming the start of the blades of the wheel;
  • FIG. 1 illustrates, in a perspective view, an embodiment of a centrifugal compression wheel according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates, in a partial cross-sectional view, a first alternative embodiment according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates, in a partial cross-sectional view, another alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 4 illustrates, in a partial cross-sectional view, an additional alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 5 illustrates, in a transverse view of a compression wheel according to the invention, a detail of embodiment of a compression wheel having parallel flanges.
  • the device according to the invention is formed by a centrifugal compression wheel 1 comprising a metal hub 2 intended to be connected, by any known means, to a drive shaft 3.
  • the centrifugal compression wheel 1 is formed by two flanges, for example circular 4, 5, provided with a central opening, and respectively defining an inlet flange 4 and an outlet flange 5 of the fluid flow (in general of the air) to transport and transit.
  • a series of vanes 7 is interposed between the inlet flanges 4 and the outlet 5, forming a spacer.
  • the blades 7 are most often inclined and sometimes purely radial, depending on the specifics and the field of application of the centrifugal compression wheel 1.
  • the inlet flanges 4 and outlet 5 can be planar, or of conical shape or any other surface of revolution around the axis of the wheel, as illustrated in FIGS. 2 to 5, and can be associated in pairs indifferently to form a pair of parallel flanges ( Figure 5) or to form a pair of flanges associating a conical inlet flange 4 with an outlet flange 5 plane ( Figures 2 to 4).
  • the two flanges 4, 5 can both be also conical without departing from the scope of the invention.
  • the centrifugal compression wheel 1 comprises an annular metal insert 8 which is integrated in the central part of the compression wheel 1 at the periphery of the hub 2 and in the vicinity of the central opening of the flanges 4, 5, and which comprises metallic elements 7A forming the start of the blades of the wheel, the inlet flange 4 and the outlet flange 5 as well as the remaining and peripheral part 7B of the blades being made of composite material to constitute the composite part of said wheel.
  • the metal elements 7A thus form the leading edge of the blades 7, which then consist of two sections extending one inside the other to constitute a complete blade, namely an internal section formed by metal elements 7A and a peripheral section of composite material 7B. Thanks to this specific assembly, the deformations at the level of the composite wheel are greatly reduced, which increases the general robustness of the wheel, in particular for wheels rotating at high peripheral speed, while benefiting from the good resistance of the metallic material which composes the leading edge of the vanes 7. It is in fact mainly at the leading edges of the blades that the aggression of solid or liquid particles conveyed by the aspirated fluid is maximum.
  • the metal insert 8 is mounted between the two flanges 4, 5 so as to be able to support the composite part over its entire transverse width.
  • the metal insert 8 is formed by an annular piece independent of the hub 2 and attached to the latter by any known means, and for example by welding or bolting.
  • the metal insert 8 is formed by two annular bodies 8A, 8B having the form of flanges and concentric with the hub 2, these two annular bodies 8A, 8B being spaced from one another. Between these latter are arranged and interposed at regular intervals the metal elements 7A forming the metal primers of the blades 7.
  • Each annular body 8A, 8B is made integral with the flanges 4, 5 by means of a fixing means, and for example by a set of bolts 10 ensuring on one side the support and the support between the hub 2 and the outlet flange 5, and on the other side the connection between the annular body 8A and the inlet flange 4.
  • a fixing means and for example by a set of bolts 10 ensuring on one side the support and the support between the hub 2 and the outlet flange 5, and on the other side the connection between the annular body 8A and the inlet flange 4.
  • the hub 2 can advantageously include in its external peripheral part an annular flat 11, for positioning radially in consideration of the axis of the drive shaft 3, the outlet flange 5. As illustrated in FIG. 4, the annular flat 11 is formed on the internal face of the hub 2 facing the inlet flange 4.
  • the metal insert 8 is an integral part of the hub 2 so as to form only one single piece with the latter.
  • the hub 2 comprises, towards its peripheral upper part, an annular flat 11 formed on the external face of the hub so as to form a projection on which the outlet flange 5 rests.
  • the front flange 4 is supported by the front part and annular 12 of the hub 2, which advantageously comprises, as illustrated in FIG. 2, a circular neck 13 on which rests, peripherally, the inlet flange 4.
  • the assembly is carried out by a set of bolts 10, or by any other equivalent means well known to those skilled in the art.
  • the composite wheel according to the invention may include a metallic annular reinforcement 15 mounted against the external face of one of the flanges, in this case in this case, against the inlet flange 4.
  • the metallic annular reinforcement 15 is assembled with the metallic insert 8, in the present case, with the annular part 12 of the hub 2, through the flange 4 to support the composite part.
  • the metallic annular reinforcement 15 is mounted on and against the outside of the inlet flange 4, it being understood that as a variant, and for further strengthening the robustness of the assembly, a second metallic annular reinforcement 15 could be mounted against the outlet flange 5.
  • the metal insert 8 can be produced using techniques well known to those skilled in the art, and for example by machining or molding, or can be composed of separate parts and assembled by welding.
  • the composite part of the compression wheel according to the invention can be produced either by molding of composite materials, or by conventional methods involving the assembly of various components or composite elements connected by successive stages of a mechanical process or a process involving a series of bonding steps.
  • the material constituting the composite part of the wheel is determined according to the manufacturing method used.
  • the method of manufacturing a centrifugal compression wheel comprising a metal hub on which is fixed an inlet flange and an outlet flange between which blades are fixed is characterized in that it involves the following steps:
  • a metal insert is produced which comprises metal elements forming the start of the blades of the wheel;
  • a composite part of the impeller formed by the inlet flange, the outlet flange and the remaining and peripheral portion of the blades is assembled directly on said insert, by a suitable method.
  • the assembly that is to say the joining or junction between the metal insert and the composite part, can be carried out mechanically using any conventional fixing means, the composite part therefore being produced separately during 'a previous step.
  • step b) of assembly is carried out at the same time as the manufacturing operation of the composite part, by directly molding the composite part of the wheel on the metal insert.
  • the molding operation is carried out by overmolding of one (or more) composite material.
  • the metal insert thus constitutes a support for the centrifugal forces applied to the wheel capable of reducing the deformations.
  • the compression wheel will be perfectly symmetrical, which facilitates its manufacture, reduces the cost of tooling, and also has an advantage in deformation reduction material.
  • the integration of a metal structure in the inlet and suction area of the composite wheel constitutes excellent protection of the composite parts of the wheel against deteriorating agents such as solid or liquid particles carried by the sucked fluid. .
  • the invention finds its industrial application in the design and manufacture of centrifugal fans or compressors.

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Abstract

L'invention concerne une roue de compression centrifuge comprenant un moyeu métallique (2) destiné à être relié à un arbre d'entrainement (3), et sur lequel sont fixés un flasque d'entrée (4) et un flasque de sortie (5) entre lesquels sont fixés des aubes (7A, 7B), caractérisée en ce qu'elle comporte un insert métallique (8) annulaire qui est intégré dans la partie centrale de la roue à la périphérie du moyeu (2), et qui comprend des éléments métalliques (7A) formant l'amorce des aubes de la roue, le flasque d'entrée (4) et le flasque de sortie (5) ainsi que la partie restante et périphérique (7B) des aubes étant réalisés en matériau composite pour constituer la partie composite de la roue.

Description

ROUE CENTRIFUGE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine technique des roues de soufflante ou roues de ventilation ou encore roues de compression centrifuge, destinées à équiper des appareils du type ventilateur ou compresseur centrifuge.
La présente invention concerne une roue de compression centrifuge comprenant un moyeu métallique destiné à être relié à un arbre d'entraînement et sur lequel sont fixés un flasque d'entrée et un flasque de sortie entre lesquels sont fixées des aubes de ventilation, ainsi que son procédé de fabrication.
TECHNIQUE ANTERIEURE
Les roues de compression centrifuge destinées à équiper des ventilateurs ou compresseurs divers sont largement connues et se composent généralement d'une série d'aubes disposées autour d'un axe de rotation et reliées entre elles par des pièces de révolution qui peuvent avoir la forme d'un disque, d'un cône, ou d'un anneau ou qui peuvent être de toute forme toroïdale.
Il a déjà été proposé de réaliser tout ou partie des roues de compression centrifuge à l'aide de matériaux composites, par exemple de faible densité, renforcés ou non par des fibres de renfort courtes ou longues. En effet, l'utilisation de matériaux composites intégrant des fibres de carbone, fibres de verre ou encore fibres de kevlar ou de tout autre matériau équivalent se révèle particulièrement intéressante pour les roues de compression centrifuge dans lesquelles les contraintes sont essentiellement dues aux efforts centrifuges.
Bien qu'il soit connu d'avoir recours à des matériaux composites pour réaliser tout ou partie de roues de compression centrifuge, une telle utilisation reste limitée en raison du coût des matériaux composites en eux- mêmes d'une part, et de la difficulté de réalisation des roues de ventilation à base de matériaux composites d'autre part. En effet, les techniques connues de réalisation de roues centrifuges composites font généralement intervenir une technique d'injection de résine dans un moule approprié, le moule contenant au préalable des fibres de renforts destinées à renforcer l'ensemble de la structure de la roue de compression. Or, il s'avère très délicat de maintenir les fibres de renfort dans une configuration désirée lors de l'opération d'injection, ce qui rend la technique de réalisation complexe et délicate, en multipliant les précautions de fabrication. Par ailleurs, ceci peut conduire à la réalisation de pièces dont la résistance est diminuée, notamment au niveau des aubes de ventilation.
Un autre facteur limitant la généralisation de l'emploi des matériaux composites dans les roues de compression réside dans la nécessité de disposer d'un outillage spécifique et donc coûteux.
Enfin, il s'avère que les pièces réalisées en matériaux composites, si elles peuvent être dotées d'une très grande résistance mécanique, possèdent néanmoins, à cause notamment de l'anisotropie de ces matériaux, une rigidité qui reste la plupart du temps inférieure à celle des pièces réalisées avec d'autres matériaux communément utilisés dans ce domaine, et notamment avec de l'acier. Dans le domaine des appareils de ventilation, ceci entraîne, à même vitesse de rotation, une déformation plus importante des roues composites en comparaison avec des roues similaires réalisées en acier. Il apparaît notamment dans les roues de compression centrifuge réalisées en matériau composite que la déformation obtenue peut être suffisamment importante pour entraîner le frottement du flasque avant de la roue sur le guide d'air d'entrée. Un tel phénomène est particulièrement accentué pour des roues de grande largeur (ratio largeur d'entrée des aubes / diamètre de roues supérieur à 0,2 ou même, pour des roues plus étroites tournant à haute vitesse périphérique, au-delà de 150 m/s).
EXPOSE DE L'INVENTION
L'objet de l'invention vise en conséquence à porter remède aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer une nouvelle roue de compression centrifuge réalisée en matériau composite et possédant une résistance améliorée aux déformations.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle roue de compression centrifuge présentant une résistance améliorée à la déformation angulaire autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle roue de compression centrifuge de conception simplifiée.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle roue de compression centrifuge dont le montage et l'assemblage sont particulièrement simplifiés.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle roue de compression centrifuge présentant une bonne résistance aux agressions extérieures. Un objet de l'invention vise également à proposer un nouveau procédé de fabrication d'une roue de compression centrifuge composite qui soit particulièrement simple à mettre en œuvre et à réaliser.
Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide de roues de compression centrifuge comprenant un moyeu métallique destiné à être relié à un arbre d'entraînement, et sur lequel sont fixés un flasque d'entrée et un flasque de sortie entre lesquels sont fixés des aubes, caractérisées en ce qu'elles comportent un insert métallique annulaire qui est intégré dans la partie centrale de la roue à la périphérie du moyeu, et qui comprend des éléments métalliques formant l'amorce des aubes de la roue, le flasque d'entrée et le flasque de sortie ainsi que la partie restante et périphérique des aubes étant réalisés en matériau composite pour constituer la partie composite de la roue.
Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'un procédé de fabrication d'une roue de compression centrifuge comprenant un moyeu métallique sur lequel sont fixés un flasque d'entrée et un flasque de sortie entre lesquels sont fixées des aubes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) On réalise un insert métallique qui comprend des éléments métalliques formant l'amorce des aubes de la roue ;
b) On assemble directement sur ledit insert une partie composite de la roue formée par le flasque d'entrée, le flasque de sortie et la partie restante et périphérique des aubes. DESCRIPTIF SOMMAIRE DES DESSINS
D'autres avantages et objets de l'invention apparaîtront plus en détails à la lecture de la description qui suit, et à l'aide des dessins annexés fournis à titre purement explicatif et non limitatif, dans lesquels :
- La figure 1 illustre, selon une vue en perspective, un exemple de réalisation d'une roue de compression centrifuge conforme à l'invention.
- La figure 2 illustre, selon une vue en coupe transversale partielle, une première variante de réalisation conforme à l'invention.
- La figure 3 illustre, selon une vue en coupe transversale partielle, une autre variante de réalisation de l'invention.
- La figure 4 illustre, selon une vue en coupe transversale partielle, une variante supplémentaire de réalisation de l'invention.
- La figure 5 illustre, selon une vue transversale d'une roue de compression conforme à l'invention, un détail de réalisation d'une roue de compression comportant des flasques parallèles.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
Tel qu'illustré aux figures 1 à 5, le dispositif conforme à l'invention est formé par une roue de compression centrifuge 1 comprenant un moyeu métallique 2 destiné à être relié, par tout moyen connu, à un arbre d'entraînement 3. La roue de compression centrifuge 1 est formée par deux flasques, par exemple circulaires 4, 5, pourvus d'une ouverture centrale, et définissant respectivement un flasque d'entrée 4 et un flasque de sortie 5 du flux de fluide (en général de l'air) à véhiculer et à faire transiter. De manière classique, une série d'aubes 7 est interposée entre les flasques d'entrée 4 et de sortie 5, en formant une entretoise. Les aubes 7 sont disposées de manière le plus souvent inclinée et parfois purement radiale, ceci en fonction des spécificités et du domaine d'application de la roue de compression centrifuge 1.
Les flasques d'entrée 4 et de sortie 5 peuvent être plans, ou de forme conique ou toute autre surface de révolution autour de l'axe de la roue, tel qu'illustré aux figures 2 à 5, et peuvent être associés deux à deux de manière indifférente pour former une paire de flasques parallèles (figure 5) ou pour former une paire de flasques associant un flasque d'entrée 4 conique avec un flasque de sortie 5 plan (figures 2 à 4). Bien évidemment, les deux flasques 4, 5 peuvent être tous les deux également coniques sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Selon une caractéristique importante de l'invention, la roue de compression centrifuge 1 comporte un insert métallique annulaire 8 qui est intégré dans la partie centrale de la roue de compression 1 à la périphérie du moyeu 2 et au voisinage de l'ouverture centrale des flasques 4, 5, et qui comprend des éléments métalliques 7A formant l'amorce des aubes de la roue, le flasque d'entrée 4 et le flasque de sortie 5 ainsi que la partie restante et périphérique 7B des aubes étant réalisés en matériau composite pour constituer la partie composite de ladite roue.
Les éléments métalliques 7A forment ainsi le bord d'attaque des aubes 7, lesquelles sont alors constituées par deux sections se prolongeant l'une dans l'autre pour constituer une aube complète, à savoir une section interne formée par des éléments métalliques 7A et une section périphérique en matériau composite 7B. Grâce à ce montage spécifique, on réduit fortement les déformations au niveau de la roue composite ce qui augmente la robustesse générale de la roue, en particulier pour des roues tournant à grande vitesse périphérique, tout en bénéficiant de la bonne résistance du matériau métallique qui compose le bord d'attaque des aubes 7. C'est en effet principalement au niveau des bords d'attaque des aubes que l'agression des particules solides ou liquides véhiculée par le fluide aspiré est maximale.
Tel qu'illustré aux figures 2 à 5, l'insert métallique 8 est monté entre les deux flasques 4, 5 de manière à pouvoir supporter la partie composite sur toute sa largeur transversale.
Grâce à un tel montage, on réduit de manière significative les déformations angulaires autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation.
Selon une première variante de réalisation illustrée à la figure 4, l'insert métallique 8 est formé par une pièce annulaire indépendante du moyeu 2 et rapportée sur ce dernier par tout moyen connu, et par exemple par soudage ou boulonnage.
Selon cette variante, l'insert métallique 8 est formé par deux corps annulaires 8A, 8B ayant la forme de flasques et concentriques au moyeu 2, ces deux corps annulaires 8A, 8B étant espacés l'un de l'autre. Entre ces derniers sont disposés et interposés à intervalles réguliers les éléments métalliques 7A formant les amorces métalliques des aubes 7. Chaque corps annulaire 8A, 8B est rendu solidaire des flasques 4, 5 par l'intermédiaire d'un moyen de fixation, et par exemple par un ensemble de boulons 10 assurant d'un côté le maintien et le support entre le moyeu 2 et le flasque de sortie 5, et de l'autre côté la solidarisation entre le corps annulaire 8A et le flasque d'entrée 4. Tel qu'illustré à la figure 4, le moyeu 2 peut avantageusement comporter dans sa partie périphérique externe un méplat annulaire 11 , permettant de positionner radialement en considération de l'axe de l'arbre d'entraînement 3, le flasque de sortie 5. Tel qu'illustré à la figure 4, le méplat annulaire 11 est ménagé sur la face interne du moyeu 2 faisant face au flasque d'entrée 4.
Selon une variante de réalisation, tel qu'illustré aux figures 2 et 3 par exemple, l'insert métallique 8 est une partie intégrante du moyeu 2 pour ne former qu'une seule pièce monobloc avec ce dernier. Un telle réalisation facilite bien évidemment la fabrication et le montage. Selon cette variante, le moyeu 2 comporte vers sa partie supérieure périphérique un méplat annulaire 11 ménagé sur la face externe du moyeu de manière à former un ressaut sur lequel vient reposer le flasque de sortie 5. Le flasque avant 4 est supporté par la partie avant et annulaire 12 du moyeu 2, qui comporte avantageusement, tel qu'illustré à la figure 2, un col circulaire 13 sur lequel vient reposer, de manière périphérique, le flasque d'entrée 4. De cette manière, la partie composite de la roue de compression centrifuge 1 est parfaitement supportée par le moyeu métallique 2 sur toute sa largeur. Comme dans les autres variantes, l'assemblage est effectué par un ensemble de boulons 10, ou par tout autre moyen équivalent bien connu de l'homme du métier.
Tel qu'illustré à la figure 3, la roue composite selon l'invention peut comporter un renfort annulaire métallique 15 monté contre la face externe de l'un des flasques, en l'occurrence dans ce cas particulier, contre le flasque d'entrée 4. Le renfort annulaire métallique 15 est assemblé avec l'insert métallique 8, dans le cas présent, avec la partie annulaire 12 du moyeu 2, à travers le flasque 4 pour supporter la partie composite. Tel qu'illustré dans cette variante, le renfort annulaire métallique 15 est monté sur et contre l'extérieur du flasque d'entrée 4, étant entendu qu'à titre de variante, et pour renforcer encore la robustesse de l'ensemble, un second renfort annulaire métallique 15 pourrait être monté contre le flasque de sortie 5.
Le montage de ce renfort annulaire métallique 15 est assuré de manière classique à l'aide des boulons 10.
L'insert métallique 8 peut être réalisé à l'aide de techniques bien connues de l'homme du métier, et par exemple par usinage ou moulage, ou peut être composé de pièces distinctes et assemblées par soudage.
La partie composite de la roue de compression selon l'invention peut être réalisée soit par moulage de matériaux composites, soit par des procédés classiques impliquant un assemblage de divers composants ou éléments composites reliés par des étapes successives d'un procédé mécanique ou d'un procédé faisant intervenir une série d'étapes de collage. Le matériau constituant la partie composite de la roue est déterminé en fonction du mode de fabrication retenu.
Selon une caractéristique de l'invention, le procédé de fabrication d'une roue de compression centrifuge comprenant un moyeu métallique sur lequel est fixé un flasque d'entrée et un flasque de sortie entre lesquels sont fixées des aubes est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) On réalise un insert métallique qui comprend des éléments métalliques formant l'amorce des aubes de la roue ;
b) On assemble directement sur ledit insert, par un procédé adapté, une partie composite de la roue formée par le flasque d'entrée, le flasque de sortie et la partie restante et périphérique des aubes. L'assemblage, c'est-à-dire la solidarisation ou jonction entre l'insert métallique et la partie composite, peut être réalisé mécaniquement à l'aide de tous moyens de fixation classiques, la partie composite étant donc réalisée séparément au cours d'une étape précédente.
Avantageusement, l'étape b) d'assemblage s'effectue en même temps que l'opération de fabrication de la partie composite, en moulant directement la partie composite de la roue sur l'insert métallique. L'opération de moulage s'effectue par surmoulage d'un (ou plusieurs) matériau composite.
Un tel procédé simplifie bien évidemment la fabrication de la roue dans la mesure où l'étape de surmoulage directe du matériau composite sur l'insert métallique simplifie grandement la fabrication.
La réalisation d'une roue composite associant une structure en matériau composite formant la partie périphérique de la roue à une structure métallique formant la partie centrale de la roue présente de nombreux avantages. Ainsi, la réduction des déformations, et en particulier de la déformation angulaire autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation, est assurée par le dimensionnement relatif des pièces de révolution qui rend voisine leur dilatation radiale proche sous l'effet des efforts centrifuges subis.
L'insert métallique constitue ainsi un support des efforts centrifuges appliqués à la roue propre à réduire les déformations.
Dans le cas de roues de compression présentant des flasques avant et arrière plans et parallèles (figure 5), la roue de compression sera parfaitement symétrique, ce qui facilite sa fabrication, réduit le coût de l'outillage, et présente par ailleurs un avantage en matière de réduction des déformations. Enfin, l'intégration d'une structure métallique dans la zone d'entrée et d'aspiration de la roue composite constitue une excellente protection des parties composites de la roue contre les agents détériorant telles que les particules solides ou liquides véhiculées par le fluide aspiré.
POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE
L'invention trouve son application industrielle dans la conception et la fabrication de ventilateurs ou compresseurs centrifuges.

Claims

REVENDICATIONS
- Roue de compression centrifuge (1) comprenant un moyeu métallique (2) destiné à être relié à un arbre d'entraînement (3), et sur lequel sont fixés un flasque d'entrée (4) et un flasque de sortie (5) entre lesquels sont fixés des aubes (7, 7A, 7B), caractérisée en ce qu'elle comporte un insert métallique (8) annulaire qui est intégré dans la partie centrale de la roue (1) à la périphérie du moyeu (2), et qui comprend des éléments métalliques (7A) formant l'amorce des aubes (7) de la roue (1), le flasque d'entrée (4) et le flasque de sortie (5) ainsi que la partie restante et périphérique (7B) des aubes (7) étant réalisés en matériau composite pour constituer la partie composite de la roue.
- Roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'insert métallique (8) est monté entre les deux flasques (4, 5) et supporte la partie composite sur toute sa largeur.
- Roue selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que l'insert métallique (8) est formé par une pièce annulaire indépendante du moyeu (2) et rapportée sur ce dernier.
- Roue selon la revendication 3 caractérisée en ce que l'insert métallique (8) est formé par deux corps annulaires (8A, 8B) espacés l'un de l'autre et entre lesquels sont disposés les éléments métalliques (7A) formant les amorces métalliques des aubes.
- Roue selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'insert métallique (8) est partie intégrante du moyeu (2) pour former une seule pièce avec ce dernier. - Roue selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'elle comporte un renfort annulaire métallique (15) monté contre la face externe de l'un des flasques (4, 5) et assemblé avec l'insert métallique à travers le flasque (4, 5) pour supporter la partie composite.
- Roue selon la revendication 6 caractérisée en ce que le renfort annulaire (15) est monté sur et contre l'extérieur du flasque d'entrée (4).
- Procédé de fabrication d'une roue de compression centrifuge comprenant un moyeu métallique sur lequel sont fixés un flasque d'entrée et un flasque de sortie entre lesquels sont fixées des aubes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) On réalise un insert métallique qui comprend des éléments métalliques formant l'amorce des aubes de la roue ; b) On assemble directement sur ledit insert une partie composite de la roue formée par le flasque d'entrée, le flasque de sortie et la partie restante et périphérique des aubes.
- Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'étape b) d'assemblage s'effectue en moulant directement la partie composite de la roue sur l'insert métallique.
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