FR2511443A1 - Ventilateur radial a rotor en forme de tambour - Google Patents

Abstract

DANS LE CADRE DES RECHERCHES TENDANT A PERFECTIONNER LES VENTILATEURS RADIAUX POUR BRULEURS, NOTAMMENT EN CE QUI CONCERNE LEUR COMPORTEMENT AUX BAS REGIMES, DES ETUDES APPROFONDIES ONT MONTRE QU'ON POUVAIT OBTENIR DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT PLUS STABLES ET PLUS FACILES A MAITRISER EN DIVISANT, CONFORMEMENT A L'INVENTION, L'ORIFICE D'ASPIRATION D'AIR EN PLUSIEURS PARTIES. LE VENTILATEUR RADIAL 1, OBJET DE L'INVENTION, COMPREND UNE ENVELOPPE EN SPIRALE 3 AYANT UN ORIFICE D'ASPIRATION D'AIR 4 ET UN ORIFICE D'EVACUATION D'AIR AXIALE 5. LE ROTOR 7, EN FORME DE TAMBOUR, EST GARNI DE TRES COURTES AUBES 8 INCURVEES VERS L'AVANT AVEC UN PROFIL ARQUE. L'AXE 9 DU ROTOR EST DECALE PAR RAPPORT AU CENTRE DE L'ORIFICE D'ASPIRATION CIRCULAIRE 4. CET ORIFICE 4 EST SUBDIVISE EN DEUX SEGMENTS INEGAUX A, B PAR UNE CLOISON 13. CETTE CLOISON 13 SE TERMINE, A SES DEUX EXTREMITES, PAR DES PARTIES ELARGIES 14 EN FORME DE CALICE. DANS LA REGION DU BORD 15 EST DISPOSE UN CORPS DE TURBULENCE 17 QUI S'AVANCE A L'INTERIEUR DU ROTOR 7 SUR PRESQUE TOUTE LA LARGEUR DES AUBES, C'EST-A-DIRE QUI S'ETEND JUSQU'A LA CLOISON 18 SANS TOUTEFOIS TOUCHER CETTE DERNIERE. LA CLOISON 18 COMPORTE UN MOYEU 19 QUI SUPPORTE LA COURONNE D'AUBES, AINSI QUE LA PAROI DE COUVERTURE DE CELLE-CI, OPPOSEE A LA PAROI 18.

Description

La présente invention se rapporte à un ventilateur radial et plus particulièrement à un tel ventilateur comportant un rotor en forme de tambour.

Dans les brûleurs de chaudières, il est requis que le ventilateur soit tout particulièrement silencieux et peu encombrant, alors que la question du rendement est considérée avec moins d'importance. De ce fait, ce sont les ventilateurs dits "radiaux" à rotor en forme de tambour que l'on utilise la plupart du temps dans la fabrication des brûleurs. Ces rotors, également connus sous le nom de "rotors sirocco", sont relativement larges et sont garnis d'aubes relativement courtes et incurvées vers l'avant. On sait que la configuration et le dimensionnement de ces rotors conduisent à des écarts considérables vis-à-vis des autres ventilateurs.

Il en résulte que ces ventilateurs posent des problèmes particuliers et qu'une structuration spéciale de certaines parties de ceux-ci permet d'espérer des surprises agréables.

On sait que les rotors en forme de tambour de ce genre présentent, dans le domaine des faibles débits (petits nombresY ) une courbe caractéristique qui présente un maximum pourt > O, de sorte qu'aux faibles valeurs de 9 , ces ventilateurs risquent de présenter des phénomènes de "pompage", ce qui se traduit par des débits pulsés qui sont éxtremementin- désirables dans les brûleurs car ils peuvent devenir dangereux.

On a certes remédié à cet inconvénient en disposant l'orifice d'aspiration d'air, non plus symétriquement par rapport à l'axe de rotation du rotor, mais excentriquement ou asymétriquement, ce quii comme le montre le brevet allemand nO 1 807 385, permet d'obtenir pour le ventilateur une courbe caractéristique qui présente une pente beaucoup plus forte et qui est de ce fait plus stable.

En poursuivant dans cette voie visant à perfectionner les ventilateurs radiaux pour brûleurs et notamment leur comportement aux petites valeurs de S , des recherches approfondies ont permis de constater qu'il était possible d'aboutir à des conditions de fonctionnement plus stables et plus faciles à maitriser techniquement.

Ces résultats sont atteints, selon l'invention, en subdivisant l'orifice d'aspiration d'air.

D'autres caractéristiques et avantagés de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite sans aucun caractère limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une courbe caractéristique se rapportant à un ventilateur radial, par exemple, du type de celui décrit dans le brevet allemand nO 1 807 385
- la figure 2 est une vue latérale d'un ventilateur radial comportant un rotor en forme de tambour, vu du côté de l'entrée de l'air,la direction de circulation de l'air étant indiquée Far des flèches dans le cas d'un très faible débit d'extraction
- la figure 3 est une vue semblable à la figure 2, mais qui illustre les conditions de circulation d'air correspondant à un débit d'extraction plus important ; et
- la figure 4 est une vue en coupe du ventilateurdes figures 2 et 3, effectuée suivant la ligne IV-IV de la figure 3.

Sur le diagramme PV,pression-volume,(diagramme Y ,hP ) de la figure 1, sont marqués trois points 1, 2 et 3 qui correspondent respectivement à des débits d'extraction de 0, 0,5 x V et V . Il s'agit en l'occurence de ce
max max qu'on appelle une courbe caractéristique stable qui peut être obtenue avec des rotors en forme de tambour corrigés. (Ventilateurs "Eck").

Le ventilateur radial représenté, qui se présente sous la forme d'un ventilateur du type "Sirocco" 1 à rotor en forme de tambour, comprend une enveloppe en spirale 3 ayant un orifice d'aspiration d'air 4 et un orifice d'évacuation d'air axial 5. Le rotor 7 en forme de tambour, logé dans l'enveloppe 3, est garni de très courtes aubes 8 qui sont incurvées vers l'avant et qui peuvent avoir un profil sensiblement en arc de eercle. On voit clairement que l'axe de rotation 9 du rotor est décalé par rapport au centre 11 de l'orifice d'aspiration d'air circulaire 4, comme cela est proposé dans le brevet allemand nO 1 807 385. L'orifice d'aspiration d'air 4 est subdivisé au moyen d'une cloison 13 en deux surfaces segmentaires d'aspiration A et B inégales.Cette cloison 13 est en forme de barrette, et se termine aux deux extrémités par des prolongements en forme de calice 14, dont l'un couvre encore partiellement l'ori fice d'aspiration 4. La cloison 13 s'étend, comme cela ressort des figures 2 et 3, jusqu'à la coquille de couverture du rotor. Au voisinage du bord 15 de l'orifice d'aspiration 4 est monté un cqrps de turbulence 17 en forme de cheville cylindrique, qui s'avance à l'intérieur du rotor 7 sur pratiquement toute la largeur de ses aubes, c'est-à-dire qui s'étend jusqu'à la paroi circulaire 18 du rotor en forme de tambour 7, sans cependant toucher celle-ci. Le corps de turbulence 17 est éloigné de l'axe 9 d'une distance de préférence comprise entre 0,5 et 0,75 fois le rayon intérieur du rotor 7.La paroi circulaire 18 comporte un moyeu 19 qui porte la couronne d'aubes du rotor, ainsi que le couvercle desdites aubes qui fait face à la paroi 18.

La cloison 13 peut s'étendre radialement, c'est-à-dire peut passer par le centre 11. Toutefois, dans le mode de réalisation représenté, elle passe à l'extérieur du centre 11, divisant ainsi l'orifice d'aspiration 4 en deux grandes surfaces segmentaires inégales A et B.

En principe, il est également possible de diviser cette ouverture 4, non seulement en deux, mais également en trois segments et plus. Toutefois, on obtient également des résultats positifs en ce qui concerne le comportement du ventilateur lorsque le centre 17 colncide avec l'axe de rotation 9 du rotor et que la cloison 13 passe par le centre 11 et par l'axe 9 du rotor.

Pendant le fonctionnement d'un tel ventilateur des essais ont permis de constater les phénomènes suivants
Aux trois régimes de fonctionnement 1, 2 et 3 indiqués sur la courbe de la figure 1, on constate des conditions d'écoulement différentes dans la région de l'orifice d'aspiration 4. En effet, le fait de diviser le courant d'air aspiré en deux courants partiels produit des conditions d'écoulement distinctes, fonction de 'Y', dans les deux segmentes A et B de la surface d'aspiration.

Ces conditions d'écoulement peuvent etre décrites comme suit
a) fermeture complète du ventilateur : 8 = 0 , point 1 du diagramme de la figure 1. De l'air entre par le segment A, sous un débit (+ R3beffectue plusieurs révolutions (R ) dans le rotor 7, puis ressort dans l'atmosphère par le segment B sous un débit + R2 ; dans ce cas, 1R31=1R21
b) lorsque le régime du ventilateur correspond au point 2 de la courbe (ouverture moyenne 9 r 0,5), l'air entre dans le ventilateur par le segment A sous un débit + R3 = 0,5Vmax et en ressort, pratiquement complètement, par l'orifice de sortie d'air 5 de celui-ci.Dans le segment B, il n'y a pratiquement pas de circulation, ni dans un sens, ni dans l'autre (R2 ~ O et R1 est faible)
c) lorsque le ventilateur est compléternent ouvert, et en supposant qu'il n'y a pas de contre-pression, le régime correspond au point 3 de la courbe caractéristique ( Y = 1) où le débit d'extraction de l'air est maximal. A ee régime, l'air afflue par les deux segments A et B. On a alors |R3| + }RÀ+ R2i= Vmax et R1 NO.

Les essais ont montré en outre que le fait de diviser ainsi la section d'entrée, c'est-à-dire, l'orifice d'entrée d'air h et d'utiliser aussi un corps de turbulence 17 a pour effet de réduire considérablement les phénomènes de pompage, ce qui est particulièrement important pour les dispositifs qui suivent, par exemple, pour les tetes des brûleurs à huile ou autres. De plus, on obtient une courbe PV à plus forte pente et, par conséquent, mieux adaptée, car dans ces conditions les variations de pression ne modifient que légèrement le débit d'air extrait. Un tel comportement est extremement important, en particulier pour les brûleurs. Enfin, on peut constater qu'aux faibles débits d'extraction, le ventilateur est nettement moins bruyant, ce qui est très important lorsque les ventilateurs radiaux de ce genre sont utilisés pour alimenter des bruleurs de faible puissance.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Ventilateur radial notamment à rotor en forme de tambour, caraeté- risé en ce que l'orifice d'aspiration d'air (4) est subdivisé (A, B).

2.Ventilateur radial selon la revendicatior. 1, caractérisé en ce que la subdivision est réalisée par une cloison (13), qui s'étend à peu près jus qu'a proximité de la surface frontale voisine du rotor et qui s'étend, par exemple, dans une direction radiale ou segmentale.

3. Ventilateur radial selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cloison (13), qui constitue un avant-corps, est excentrée par rapport à l'axe de rotation (9) du rotor (7) et/ou au centre (11) de l'orifice d'aspiration (4), de préférence circulaire, et s'étend, par exemple, sur tout cet ori fiche.

4. Ventilateur radial selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la cloison (13) a la forme d'une barrette et s'élargit, par exemple, en forme de calice (14) au voisinage du bord (15) te l'orifice.

5. Ventilateur radial selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans la région de I'élargissement en forme de calice (14), de préférence, extérieurement à son axe de symétrie, en particulier au voisinage du bord d'entrée de cet élargissement, est monté, à l'intérieur de l'orifice, un corps cylindrique (17) éloigné de l'axe de rotation (9) du rotor (7) d'une distance de préférence comprise entre 0,5 et 0,75 fois le rayon intérieur du rotor.

6. Ventilateur radial selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la cloison (13) s'étend jusqu'à la coquille de cou ouverture du rotor en forme de tambour de sorte que le courant d'air est guide.

séparément tout le long de l'entrée d'air.

7. Ventilateur radial selon l'une quelconque des revendications 1 à Ó, caractérisé en ce que le ventilateur comporte une enveloppe en spirale (3) renfermant un rotor en forme de tambour (7), et en ce que l'orifice d'aspiraion d'air, en particulier circulaire (4), est disposé, de préférence, excen riquenent par rapport à l'axe de rotation (9) du rotor.

8. Ventilateur radial selon l'une quelconque des revendications 1 - 7, caractérisé en ce que l'orifice d'aspiration d'air (4) est divisé en deux -rties (A, B) ayant, par exemple, des surfaces inégales.

9. Ventilateur radial selon l'une quelconque des revendications 5 à 5, caractérisé en ce que le corps (17) s'étend approximativement sur toute la largeur des aubes (8).