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[5][_]
Physical
(54/ 65)
[6][_]
1,2 kg/m3
(5)
[7][_]
de 3200 mm
(3)
[8][_]
1060 kg/m3
(3)
[9][_]
de 1250 kW
(2)
[10][_]
de 500 mm
(2)
[11][_]
96 mm
(2)
[12][_]
r.t.
(1)
[13][_]
20 percent
(1)
[14][_]
10.000 N
(1)
[15][_]
6-8 percent
(1)
[16][_]
de 4 percent
(1)
[17][_]
de 60 percent
(1)
[18][_]
de 4-6 percent
(1)
[19][_]
de 2-4 percent
(1)
[20][_]
de 0,4 percent
(1)
[21][_]
10 percent
(1)
[22][_]
5 percent
(1)
[23][_]
de 120 m/s
(1)
[24][_]
de 2500 mm
(1)
[25][_]
de 94 m/s
(1)
[26][_]
2800 Pa
(1)
[27][_]
4500 Pa
(1)
[28][_]
de 22 percent
(1)
[29][_]
de 40 percent
(1)
[30][_]
de 640 mm
(1)
[31][_]
600 mm
(1)
[32][_]
630 mm
(1)
[33][_]
0,44 mm
(1)
[34][_]
6700 Pa
(1)
[35][_]
de 48 percent
(1)
[36][_]
81 percent
(1)
[37][_]
620 mm
(1)
[38][_]
1230 kg/m
(1)
[39][_]
de 4300 Pa
(1)
[40][_]
6800 Pa
(1)
[41][_]
de 57 percent
(1)
[42][_]
79,5 percent
(1)
[43][_]
de 630 kW
(1)
[44][_]
550 mm
(1)
[45][_]
500 mm
(1)
[46][_]
de 4000 Pa
(1)
[47][_]
3500 Pa
(1)
[48][_]
de 13 percent
(1)
[49][_]
83 percent
(1)
[50][_]
de 100 mm
(1)
[51][_]
de 2 kW
(1)
[52][_]
0,04 mm
(1)
[53][_]
1200 kg/m3
(1)
[54][_]
15 percent
(1)
[55][_]
de 6 percent
(1)
[56][_]
90 mm
(1)
[57][_]
54 mm
(1)
[58][_]
de 53 percent
(1)
[59][_]
de 10 percent
(1)
[60][_]
Gene Or Protein
(6/ 20)
[61][_]
Etre
(8)
[62][_]
Est-a
(6)
[63][_]
DANS
(2)
[64][_]
Fle
(2)
[65][_]
CES
(1)
[66][_]
Pop1
(1)
[67][_]
Molecule
(1/ 7)
[68][_]
DES
(7)
[69][_]
Disease
(1/ 2)
[70][_]
Bruit
(2)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522079A1
Family ID 8131334
Probable Assignee Do Politekh Inst
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ROUE ACTIVE POUR VENTILATEUR CENTRIFUGE
EN Title IMPELLER FOR CENTRIFUGAL FAN - INCLUDES FLEXIBLE BENT-LOOP
MEMBER MOUNTED ON EACH BLADE, TO INCREASE BLADE DIA. DURING ROTATION
IN CONTROLLED MANNER
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION EST RELATIVE A LA CONSTRUCTION DES VENTILATEURS.
LA ROUE ACTIVE COMPORTE DES DISQUES AVANT (NON REPRESENTES) ET ARRIERE
2 ET DES PALETTES 3 MONTEES ENTRE CES DISQUES ET SERVANT A ENTRAINER
LE COURANT GAZEUX. LA ROUE EST MUNIE DE DISPOSITIFS SERVANT A MODIFIER
LE PROFIL DES PALETTES. LE NOMBRE DE DISPOSITIFS CORRESPOND AU MOINS A
UNE PARTIE DU NOMBRE DES PALETTES 3. LES DISPOSITIFS SUSMENTIONNES
SONT DISPOSES SYMETRIQUEMENT PAR RAPPORT A L'AXE DE LA ROUE. SELON
L'INVENTION, CHACUN DES DISPOSITIFS SE PRESENTE SOUS LA FORME D'UN
ELEMENT PLAT FLEXIBLE 4 MONTE SUR LA PALETTE 3 RESPECTIVE ET COURBE,
DANS LE PLAN DE SON PROFIL, EN SORTE QUE, VU EN SECTION TRANSVERSALE,
IL A LA FORME D'UNE BOUCLE 4A. D'AUTRES MODES DE REALISATION SONT
DECRITS.
APPLICATIONS: PARTOUT OU L'ON A BESOIN D'ENTRAINER UN COURANT GAZEUX,
EN PARTICULIER, DANS LES INSTALLATIONS D'AERAGE DES MINES.
The impeller comprises a front disc and a rear disc (2) between which
are secured blades (3). The impeller is provided with an arrangement
for varying the profile of at least a portion of the blades, the
arrangement comprising a number of flexible members arranged
symmetrically w.r.t. the impeller axis. Each flexible member (4) is
mounted on a corresp. blade (3) and bent to provide a loop (4a). With
rotation, the blade dia. is increased (from D to D') as is the exit
angle, which in turn changes the delivery and pressure developed by
the fan. Varying the length of the flexible members and/or the points
of their fastening on the blade provides for controlling the
centrifugal fan performance.
Description
_________________________________________________________________
ROUE ACTIVE POUR VENTILATEUR CENTRIFUGE
La presente invention est relative a la construction de ventilateurs
et, plus precisement, elle concerne les ventilateurs du type
centrifuge, notamment, une roue fonctionnelle utilise dans ces
ventilateurs.
L'invention est particulierement interessante pour l'aerage des
entreprises minieres. Elle est, par ailleurs, applicable aux
entreprises de constructions mecaniques, a celles relevant des
industries metallurgiques, chimiques et a d'autres dans lesquelles on
a besoin de faire naitre des courants gazeux.
Le probleme vital que rencontrent les constructeurs lors de la mise au
point de puissantes installations d'aerage principal des mines est
celui relatif a l'obtention d'un aerage efficace des galeries
souterraines dont l'etendue, la resistance aerodynamique, la teneur en
gaz et la temperature varient de maniere continue. Du fait que les
ventilateurs equipant ces installations consomment normalement 20
percent environ de la quantite totale d'anergie electrique prevue pour
l'extraction des mineraux, on concoit bien l'importance des travaux
visant a reduire la puissance debitee par ces ventilateurs a chaque
regime de ventilation.
En choisissant un ventilateur qui conviendrait au mieux a chaque cas
particulier, on doit operer d'une maniere tres delicate. On est tenu
alors de prendre en consideration tous les pronostics portant sur la
profondeur du gisement, sur la resistance aerodynamique, l'extension,
la teneur en gaz et la temperature des galeries souterraines
futures.Cependant, au cours des travaux miniers, on est souvent gene
par le fait que tous les parametres susmentionnes presentent des
valeurs largement superieures aux pronostics, c'est-a-dire que l'on se
trouve dans les conditions ou l'installation d'aerage cesse de
satisfaire aux besoins de la mine consideree en s'opposant au
developpement ulterieur des travaux miniers et empechant, notamment,
d'operer aux etages plus profonds.
Le volume de gaz refoule dans la mine peut etre augmente en operant
selon deux voies: la premiere reside dans la diminution de la
resistance aerodynamique du circuit de ventilation, la caracteristique
du ventilateur demeure alors invariable, et la deuxieme consiste en
l'augmentation de la pression developpee par le ventilateur sans que
l'on intervienne sur le plan de la resistance aerodynamique.
Pour ce qui concerne la diminution de la resistance aerodynamique, on
n'y parvient qu'en augmentant la section des galeries minieres, ce qui
entrain cependant des depenses considerables. C'est justement la
raison pour laquelle on considere comme la plus rationnelle la
deuxieme voie dont le principe est celui de l'augmentation de la
pression produite par le ventilateur.
La technique principale par laquelle on opere en vue de regler le
regime de fonctionnement des ventilateurs centrifuges sur le plan de
la pression consiste a faire tourbillonner d'une maniere ou d'une
autre le courant gazeux a l'entree dans la roue active, ce qu'on
realise normalement a l'aide de dispositifs a aubes directrices de
conception largement repandue. On y parvient egalement en diminuant la
vitesse de rotation de la roue fonctionnel le.
Cependant ces techniques de reglage ne permettent d'intervenir qu'a
des niveaux inferieurs a la caracteristique limite du ventilateur,
c'esta-dire permettent d'obtenir une gamme de caracteristiques
disposees plus bas que la caracteristique limite, ce par quoi on
arrive, au besoin, a diminuer le rendement du ventilateur et la
pression fournie par celui-ci lors de l'alimentation du circuit
considere (pour mieux comprendre, voir le graphique illustrant la
dependance rendement-pression, represente, par exemple, dans le livre:
"Tsentrobezhnye ventilyatory" (Ventilateurs centrifuges) redige par
T.S. Solomakhova, M., Mashinostroenie, 1975, p. 256, fig. 178).Il est
noter qu'une faible augmentation de la pression produite par le
ventilateur peut tout de meme etre obtenue en faisant tourbillonner le
courant gazeux dans une bonne direction, notamment, dans celle qui est
opposee a la rotation de la roue fonctionnelle. Cependant, cette
augmentation s'accompagne d'un accroissement injustifie de la
puissance consommee par le ventilateur et d'une chute brutale de son
rendement ce qui, en somme, rend cette technique de reglage
irrationnelle.
Pour les entreprises minieres, et surtout pour celles-ci, on envisage
une autre voie pouvant conduire a la production d'une pression
indispensable et, par la meme, a l'alimentation des mines en quantites
d'air suffisantes. il s'agit en l'occurrence de construire, a la place
de l'ancienne installation, une autre, plus puissante, munie d'une
roue active de diametre superieur.
Cependant, en operant selon cette voie on est vi-te limite par les
frais considerables et par le temps pendant lequel la mine est
depourvue des quantites d'air indispensables.
Dans cet etat de choses, le probleme d'aerage des galeries
souterraines doit etre etudie, a la lumiere du developpement des
entreprises mi nieres, et etre resolu de sorte qu'on puisse regler le
ventilateur de maniere a lui conferer des caracteristiques superieures
a- la caracteristique limite. il est admis comme evident que la
pression produite par le ventilateur, a condition que sa vitesse de
rotation reste invariable, est en general fonction du diametre de la
roue active et de l'angle de sortie de ses palettes. C'est la raison
pour laquelle on considere comme la plus rationnelle la technique
consistant, en vue d'ameliorer les caracteristiques du ventilateur, a
augmenter-simultanement ces deux parametres de la roue active. Sans
proceder a la substitution de la roue, on peut y arriver en modifiant
le profil des palettes.
On connait, par exemple, des roues actives munies de dispositifs,
servant a modifier le profil des palettes, qui se presentent en forme
de volets orientables relies auxdites palettes (voir le livre:
"Tsentrobezhny ventilyatory" redige par T.S. Solomakhova, p. 235, fig.
162). Cette roue active comporte normalement des disques avant et
arriere entre lesquels sont fixees des palettes servant a animer le
courant gazeux. Chacun des volets est monte sur un axe pivotant menage
dans les disques en question, en sorte qu'il constitue un prolongement
(partie de sortie) de la palette respective. En modifiant
l'orientation des volets par rapport aux palettes respectives, on peut
faire varier les angles de sorties desdites palettes et, par la meme,
leur configuration. En orientant les volets selon des angles positifs
(rotation dans le sens de mouvement de la roue active), on augmente
l'angle de sortie desdites palettes et le diametre de la roue active,
ce qui permet d'elever la pression au-dessus de la caracteristique
limite du ventilateur.
L'inconvenient propre a ce type de roue active est, premierement, que
l'on est en presence d'une "brisure" de la surface fonctionnelle de la
palette lors de la rotation du volet et, deuxiemement, que l'on est en
presence, cote face arriere du volet, d'une zone de tourbillonnement a
la sortie du courant gazeux, ce qui s'explique par le decollement de
ce courant de la surface arriere des palettes. Tout cela nuit au
rendement du ventilateur lors du reglage. En augmentant la pression,
par exemple, de 1,3 a 1,4 fois, on assiste en meme temps a la
reduction du rendement de 8a10X.
D'autre part, et la pratique en fournit des preuves, les roues actives
munies de volets sont peu fiables en fonctionnement du fait que les
forces centrifuges agissant sur le volet sont normalement tres
importantes (jusqu'a 10.000 N par kilogramme de masse du volet). Cela
conduit parfois au detachement du volet de la roue active et, par
consequent, a un balourd sensible de cette roue, pouvant etre a
l'origine de graves accidents.
En presence des charges alternatives, il est cependant tres difficile
de cumuler dans une meme roue active la possibilite d'une
reorientation rapide du volet et, en meme temps, la resistance
indispensable de l'element de fixation de ce volet aux disques de la
roue active consideree.
On connait une autre roue active qui se caracterise par de meilleures
caracteristiques techniques et economiques. Cette roue comporte des
disques avant et arriere, qui sont montes sur un meme axe, des
palettes servant a animer le courant gazeux et fixees entre les
disques susmentionnes ainsi que des dispositifs servant a modifier le
profil des palettes qui se presentent en forme d'appliques rigides
fixees aux surfaces fonctionnelles des palettes du cote de la sortie
du courant gazeux, qui sont en l'occurrence des prismes triedriques
(voir le certificat d'auteur de L'URUS n. 706546). Les appliques
susmentionnees se presentent en nombre correspondant au moins a une
partie du nombre de palettes et son disposees symetriquement par
rapport a l'axe de la roue active.
Selon cette conception, la roue active presente un plus grand
diametre, du fait que les angles des prismes depassent les limites des
palettes et, en meme temps, un plus grand angle de sortie des
palettes.
Du fait que la configuration de la surface arriere des palettes n'est
pas alors affectee, on arrive a diminuer la formation des tourbillons
lors du decollement du courant gazeux de la surface desdites palettes.
Grace a ce qui vient d'etre dit, le rendement de ce ventilateur est
superieur a celui du ventilateur precedent.
D'autre part, les roues actives munies des appliques de forme
prismatique sont plus fiables en fonctionnement que les roues avec
volets, cet avantage resultant de la facon rigide dont les appliques
sont reliees aux palettes.
Cependant, ces roues actives presentent elles aussi des inconvenients
non negligeables qui affectent leur emploi pratique. Signalons
premierement la presence d'une "brisure" de la surface fonctionnelle
de la palette a l'endroit de fixation de l'applique ce qui conduit,
lors de l'augmentation de la pression de 1,3 a 1,4 fois, a une chute
sensible (6-8 percent) du rendement du ventilateur.
Meme dans le cas ou ces appliques sont fabriquees a partir d'un
materiau relativement leger, elles provoquent des surcharges
considerables qui viennent affecter la roue active en raison des
forces centrifuges supplementaires, ce qui, en fin de compte, nuit a
la tenue en service du ventilateur. Notons aussi que le detachement
d'une desdites'appliques peut conduire a une grave panne a cause d'un
balourd de la roue active.
Dans les deux types des roues actives, les parametres geometriques des
volets ou appliques sont choisis pour assurer le regime de
fonctionnement theorique du ventilateur. Lorsque le regime de
fonctionnement change, ces parametres geometriques restent invariables
pendant que les parametres cinematiques du courant gazeux changent eux
aussi. On assiste alors a une chute brutale du rendement du
ventilateur.
L'invention vise donc a parer a ces inconvenients.
Un objet de l'invention est la realisation d'une roue active pour
ventilateur centrifuge a l'aide de laquelle, grace a l'autoregulation
des palettes pour le regime de fonctionnement indispensable, on
pourrait parve nir, sans ce que le rendement du ventilateur soit trop
affecte, a l'augmentation du debit et de la pression du ventilateur
au-dessus de sa caracteristique limite.
Dans ce but, l'invention propose une roue active pour ventilateur
centrifuge, du type comportant des disques avant et arriere montes
coaxialement et des palettes servant a animer le courant gazeux, qui
sont fixees entre ledits disques, ainsi que des dispositifs servant a
modifier le profil des palettes, qui se presentent en nombre
correspondant au moins a une partie du nombre de palettes, ces
dispositifs etant relies auxdites palettes et disposes de maniere
symetrique par rapport a l'axe de la roue susmentionnee, laquelle roue
active est caracterisee selon l'invention en ce que chacun des
dispositifs susmentionnes se presente sous la forme d'un element plat
flexible fixe a la palette respective et courbe dans le plan du profil
de cette palette en sorte que, vu en section transversale, il a la
forme d'une boucle.
De nombreux essais mis en oeuvre montrent que, soumis a l'effet de
trois forces (action aerodynamique du courant gazeux, force centrifuge
resultant de la masse de l'element lui-meme et force provenant de sa
mise en tension, l'element flexible, fixe a la palette, prend la forme
d'une boucle, parfaitenient aerodynamique, tout en conferant un
nouveau profil a la palette et modifiant l'angle de sortie de celle-ci
et le diametre de la roue active, ce qui permet de modifier le debit
et la pression develop pes par le ventilateur. Du fait que l'element
flexible se raccorde progressivement avec la surface de la palette, on
n'assiste pratiquement a aucun decollement du courant gazeux lors de
l'ecoulement de celui-ci, ce qui permet d'obtenir un haut rendement du
ventilateur.Lorsque le regime de fonctionnement du ventilateur change,
par exemple, par suite d'une autre resistance aerodynamique du circuit
de ventilation, l'equilibre entre les trois forces susmentionnees est
affecte et l'element flexible prend une autre forme qui convient au
mieux a ce nouveau regime de fonctionnement.
Grace a la maniere automatique dont l'element flexible s'adapte a
chaque nouveau regime de fonctionnement, les pertes en pression,
constatee lors du reglage, sont minimales. D'autre part, l'energie
electrique consommee par le ventilateur est tres reduite.
Selon un mode de realisation de la roue active, les deux bouts de
l'element flexible sont fixes a demeure a la surface de la palette en
sorte que la longueur de la portion de cette surface, celle qui est en
regard dudit element et est delimitee par les endroits de fixation des
bouts de celui-ci, est inferieure a la longueur de cet element,
mesuree entre ses bouts, lorsqu'il est redresse. Malgre sa simplicite
evidente, ce mode de realisation permet de regler de facon convenable
le regime de fonctionnement du ventilateur aussi bien au-dessous
qu'au-dessus de la caracteristique limite de celui-ci.
Lorsqu'on a a regler la pression qu'au-dessus de la caracteristique
limite du ventilateur, il est avantageux de recourir a un autre mode
de realisation, caracterise en ce qu'au moins un bout de l'element
flexible est fixe a la face arriere de la palette dans la zone de
sortie du courant gazeux.
Ce mode de realisation permet de conjuguer harmonieusement le profil
de la palette a celui qui est forme par l'element flexible, ce grace a
quoi on arrive a prevenir l'apparition de toute zone de
tourbillonnement du cote de la face arriere de la palette, a la sortie
du courant gazeux.
Alors, si l'on a besoin de regler la pression au-dessous de la
caracteristique limite du ventilateur, on utilise avantageusement un
autre mode de realisation selon lequel un des bouts de l'element
flexible est fixe a la face arriere de la paulette, dans la zone
d'entree du courant gazeux, pendant que l'autre l'est a la face
fonctionnelle de cette palette
Ce mode de realisation assure les meilleures conditions pour l'arrivee
du courant gazeux sur la palette et, en meme temps, une haute
fiabilite de fixation de la'element flexible due aux forces de
frottement entre celui-ci et la surface de palette adjacente.
Une variante de la roue active tres simple sur le plan de realisa-
tion est caracterisee en ce que les deux bouts de l'element flexible
sont fixes a la surface de la palette a un meme endroit.
Selon un autre mode de realisation, l'element flexible embrasse toute
la palette dans la section de profil de celle-ci, les bouts de cet
element etant fixes l'un a l'autre et la longueur de l'element
redresse, mesuree entre ses bouts, etant superieure a la longueur de
la courbe suivant le profil de la palette.
Cette forme de realisation est a preferer lorsque, pour une raison
quelconque, il est indesirable de fixer les bouts de l'element
flexible a la palette elle-meme.
Le reglage est le plus efficace lorsque l'element flexible presente
une epaisseur satisfaisant a la condition: = = (0,1... 0,8)
D P2 ou:
8 est la longueur dudit element flexible;
D est le diametre de la roue active suivant les extremites des
palettes; ps et sont, respectivement, la densite du gaz mis en
mouvement par le ventilateur et celle du materiau de l'element flexi
ble.
Les resultats des essais montrent que lorsque cette condition est
satisfaisante, le rendement du ventilateur ne chute que de 4 percent
meme dans le cas ou la pression, produite par le ventilateur conforme
a l'invention, augmente de 60 percent. On beneficie en ce cas d'une
economie importante en energie electrique a tous les regimes de
fonctionnement du ventilateur.
Lorsque D (0,1 - A, les forces aerodynamiques agissant sur l'element
D flexible sont superieures aux forces centrifuges ce qui diminue
l'effet exerce par chaque element flexible sur le courant gazeux, tout
en affectant le taux d'accroissement de la pression.
Lorsque D greater than 0,8 oei, les forces centrifuges sont
sensiblement superieures aux forces aerodynamiques ce qui se traduit
par le fait que l'element flexible se met en position radiale (par
rapport a l'axe de la roue active) en conferant a la palette un profil
brise, qui provoque le decollement du courant gazeux et la reduction
du rendement du ventilateur.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, details et avantages
de celle-ci apparaitront mieux a la lumiere de la description
explicative qui va suivre de differents modes de realisation, donnes
uniquement a titre d'exemples non limitatifs, en reference aux dessins
annexes non limitatifs dans lesquels::
- la figure 1 represente en coupe longitudinale une roue active pour
ventilateur centrifuge selon l'invention (ici et dans les autres
figures, les fleches indiquent les trajectoires du gaz traversant la
roue active);
- la figure 2 represente a plus grande echelle la palette utilisee par
la roue active selon l'invention (coupe II-II de la figure 1), dans
laquelle les bouts-de l'element flexible sont fixes sur la surface de
la palette en deux endroits;
- la figure 3 est analogue a la figure 2, mais porte sur le mode de
realisation caracterise en ce qu'au moins un bout de l'element
flexible est fixe a la face arriere de la palette dans la zone de
sortie du courant gazeux;;
- la figure 4 est aussi analogue a la figure 2, mais porte sur le mode
de realisation caracterise en ce que les bouts de l'element flexible
sont fixes l'un a la face ar riere de la palette, dans la zone
d'entree du courant gazeux, et l'autre a la surface fonctionnelle de
cet te palette;
- la figure 5 est la meme que la figure 2, mais porte sur le mode de
realisation caracterise en ce que les deux bouts de l'element flexible
sont fixes a la surface de la palette en un meme endroit;
- la figure 6 est la meme que la figure 2, mais porte sur le mode de
realisation caracterise en ce que l'element fle xible embrasse toute
la palette dans la section de profil de celle-ci.
La roue active pour ventilateur centrifuge comporte (voir la figure 1)
un disque avant 1 (suivant le sens de mouvement du courant gazeux) et
un disque arriere 2 entre lesquels sont montees des palettes 3 servant
a animer le courant gazeux. Le disque avant 1 presente une bouche
d'entree la et le disque arriere 2 est muni d'un moyeu 2a servant a la
fixation de la roue a l'axe du ventilateur (l'axe n'est pas
represente).
Selon l'invention, la roue active comporte aussi des dispositifs
servant a modifier le profil des palettes, lesquels dispositifs se
presen- tent sous la forme d'elements plats flexibles epais de 8 (voir
la figure 2). Les elements flexibles 4 se presentent en un nombre
correspondant au nombre de palettes 3 ou bien a une partie de
celui-ci, mais sont toujours montes symetriquement par rapport a l'axe
de la roue active. Chacun des elements flexibles 4 est courbe dans le
plan du profil de la palette 3 en sorte qu'en section transversale il
forme une boucle 4a, ce qui ressort bien de la figure 2.
Pour la fixation de l'element flexible 4 a la palette 3, on peut
operer de maniere differente. En particulier, comme il ressort de la
figure 2, les deux bouts 4b et 4c de l'element flexible 4 sont fixes a
la surface de la palette 3 en sorte que la longueur de la portion de
cette surface, de celle qui regarde ledit element 4 et qui est
delimitee par les endroits de fixation des bouts 4b et 4c (cette
portion est doublee, dans la figure 2, au pointille), est inferieure a
la longueur de l'element flexible 4 considere, mesuree entre ses bouts
lorsqu'il est redresse (c'es a-dire, avant d'etre courbe en forme de
boucle).
Chacune des palettes 3 est disposee entre les disques 1 et 2 en sorte
que sa surface 3a constitue, par rapport au courant gazeux (condition
que la roue active soit en mouvement anime en sens montre par la
fleche dans la figure 2), la face fonctionnelle pendant que la surface
3b constitue la face arriere.
Muni de la roue active selon l'invention, le ventilateur centrifuge
fonctionne de la maniere suivante (voir les figures 1 et 2).
En-mettant en circuit une commande (non representee) on entraine en
rotation la roue active qui se met a tourner dans le sens indique par
la fleche a la figure 2
Un courant gazeux, en l'occurrence le courant d'air arrive alors dans
la roue active par la bouche la du disque avant 1, se dirige vers les
palettes 3, comme le montrent les fleches a la figure 1, et, passant
entre ces palettes 3, sort a l'exterieur. En lechant la palette 3, le
courant d'air agit sur l'element flexible 4 qui, d'autre part, subit
l'effet de la force centrifuge, resultant de la masse de cet element,
et celui de l'effort de tension du materiau qui le constitue.
Soumis a l'effet des trois forces susmentionnees, l'element flexi ble
4 (voir la figure 2) se deforme en prenant une forme parfaitement ae
rodynamique et en modifiant, de ce fait, le profil initial de la
palette 3.
On assiste alors au changement du diametre de la roue active, dont la
grandeur varie de D a D', et a celui de l'angle de sortie du profil de
la palette, qui varie de ss a 6'. il s'ensuit que le rendement et la
pression developpes par le ventilateur varient eux aussi. En modifiant
la longueur des elements flexibles 4 et/ou changeant les points de
leur fixation a la palette 3, on peut operer le reglage du regime de
fonctionnement du venti lateur centrifuge aussi bien au-dessous
qu'au-dessus de sa caracteristique limite.
En particulier, lorsqu'on a besoin d'operer qu'au-dessus de la ca
racteristique limite du ventilateur, on peut recourir au mode de
realisa tion (voir la figure 3) dans lequel au moins un bout de
l'element flexi ble 4, en l'occurrence le bout 4c, est fixe a la face
arriere 3b de la pa iette 3, dans la zone de sortie du courant gazeux
(dans le dessin, c'est la portion extreme droite de la palette). Son
autre bout 4b peut, dans ce cas, etre fixe a n'importe quel point de
la palette 3, par exemple, a sa face fonctionnelle 3a, comme montre a
la figure 3. Le profil de la palette se raccorde alors tres
progressivement au profil de l'element flexible 4, ce qui contribue a
l'ecoulement sans decollement du courant d'air du cote de la face
arriere de la palette 3 et, par la meme, a l'augmentation du rendement
du ventilateur.
Lorsqu'on a a operer qu'au-dessous delta caracteristique limite du
ventilateur, il est avantageux d'avoir recours au mode de realisation
re presente a la figure 4. En ce cas, l'un des bouts de l'element
flexible 4, celui qui est reference en 4b notamment, est fixe a la
face arriere 3b de la palette 3, dans la zone d'entree du courant
gazeux (portion d'extreme gauche de la palette 3), pendant que son
autre bout 4c est fixe a la face fonctionnelle 3a de cette palette.
Lors du fonctionnement de cet element flexible 4, on assiste, derriere
sa boucle 4a, a la formation d'une zone stable caracterisee par le
decollement du courant gazeux (cette zone est delimitee par la courbe
"m"), dont la localisation sur la palette 3 est due a la force de
Coriolis a condition que la boucle 4a soit d'une fai ble longueur.Avec
la trajectoire du gaz "n", qui separe le courant tran sitoire de la
zone de decollement, l'element flexible 4 forme ce qu?on peut appeler
une nouvelle configuration de la palette 3 qui presente, en
l'occurrence, un angle de sortie plus faible que celui de la palette
initiale, ce grace a quoi on assiste a la diminution de la pression
developpee par le ventilateur. Du fait que les zones de decollement
localisees ne conduisent qu'a un acroissement insignifiant de la
resistance dynamique, la chute du rendement est, dans ce cas
insignifiante elle aussi. il est aussi possible de construire la roue
active selon un autre mode de realisation (voir la figure 5) qui se
caracterise en ce que les deux bouts de l'element flexible 4 sont
fixes a la surface de la palette 3 a un meme endroit 4d. Cette
fixation de l'element flexible 4 est plus simple que dans les modes de
realisation precedents et, en meme temps, permet de beneficier de tous
les avantages offerts par l'invention.
Lorsque toute fixation des bouts de l'element flexible 4 a la palette
3 est indesirable du fait, par exemple, d'une conception particuliere
de celle-ci, il est avantageux de recourir au mode de realisation
represente a la figure 6 des dessins dans lequel l'element flexible 4
embrasse toute la palette 3, dans la section de son profil, les bouts
dudit element 4 etant fixes l'un a l'autre et la longueur de cet
element flexible 4 a l'etat redresse, mesuree entre ses bouts, etant
superieure a la longueur de la courbe suivant le profil de ladite
palette 3.
On obtient les meilleurs resultats si l'element flexible 4 presente
une epaisseur a qui remplit la condition: -rr = (01.. ou P1 et P2
sont, respectivement, la densite du gaz anime par le ventilateur et
celle du materiau constituant l'element flexible. Dans la fonction
ci-dessus, les valeurs numeriques des grandeurs 6 et D sont exprimees
avec des unites de mesure identiques. il en est de meme pour les
grandeurs
P P1 et P2. il est a souligner que le gain de rendement offert par
l'invention permet de diminuer avantageusement la consommation en
energie electrique.
Par exemple, muni d'elements flexibles conformes a l'invention, un
ventilateur avec roue active de 3200 mm de diametre, entraine par une
commande puissante de 1250 kW, offre un gain de rendement de l'ordre
de 4-6 percent par rapport a ses homologues munis de volets ou
d'appliques. Cela est du a ce que lors de l'augmentation de la
pression, par exemple, de 1,4 fois, le rendement ne baisse que de 2-4
percent. Cet avantage se traduit par une economie moyenne annuelle de
440 a 660 kWh.
Du fait que les elements flexibles selon l'invention sont relativement
legers, leur emploi dans les ventilateurscentrifuges n'entraine pas
des surcharges de la roue active, dues normalement, dans les modeles
existants, aux forces centrifuges supplementaires. On en tire aussi un
autre avantage qui se traduit par le fait que le detachement
accidentel de l'element flexible 4 de sa palette 3 ne peut pas
provoquer de balourd notable de la roue active. Cela contribue a
elever la fiabilite et la tenue en service du ventilateur.
Notons aussi que l'emploi de la presente invention pour la
modernisation des installations d'aerage en service permet d'augmenter
considerablement les quantites d'air fournies dans les mines et, par
la meme, de concourir a l'activite souterraine tout en ouvrant de
nouvelles perspectives sur le plan d'extraction des mineraux utiles.
Un autre avantage offert par la presente invention est sa simplicite
remarquable. Pour sa realisation, elle n'exige que peu de temps de
travail et de materiaux et ne fait pas appel a une main d'oeuvre tres
qualifiez. La mise en pratique de la modernisation des installations
d'aerage minieres, operee en conformite avec la presente invention,
montre que le montage des elements flexibles sur une roue active de
3200 mm de diametre portant 8 palettes ne prend que 1,5-2 heures, le
cout des travaux allant de 0,4 percent (sans remplacement du moteur
electrique), a 10 percent (en cas de remplacement du moteur par un
plus puissant) du cout initial de l'installation, ou bien, ce qui
revient au meme, la mise en oeuvre de l'invention represente 0,2 a 5
percent du cout d'une installation plus puissante qui pourrait
satisfaire aux memes conditions que notre installation modernisee.
La mise en oeuvre de la presente invention permet, par rapport aux
ventilateurs prevus pour la meme gamme de rendement et de pression
mais n'utilisant pas cette invention, de diminuer considerablement la
vitesse circulaire de la roue active mesuree aux extremites des
palettes (voir la vitesse animant les extremites des palettes), de
rendre toute l'installation moins volumineuse et moins exigeante sur
le plan des materiaux necessaires a sa fabrication et, ce qui est tres
important, de lui conferer une parfaite fiabilite.
Pour un circuit de ventilation necessitant normalement un ventilateur
muni d'une roue active de 3200 mm de diametre, lourd de 25 t et
developpant une pression nominale de 4500 Paa une vitesse circulaire
de 120 m/s, on peut recourir, par exemple, a un ventilateur dont la
roue active a un diametre de 2500 mm, la vitesse circulaire, le poids
et la pres sion nominale n'etant respectivement que de 94 m/s, 15 t et
2800 Pa. Au cours de l'exploitation de ce dernier ventilateur on peut,
au besoin, elever sa pression nominale jusqu'a 4500 Pa par choix des
elements flexibles convenables a cet effet. Ainsi, le volume du
ventilateur diminue de 22 percent et son poids de 40 percent.Cette
modernisation est surtout avantageuse lorsque le ventilateur
fonctionne la plupart du temps aux regimes inferieurs au nominal, ce
qui est souvent le cas lors de la mise en valeur des gisements
A titre d'illustration, on decrit ci-dessous plusieurs exemples de
mise en oeuvre de la roue active conforme a l'invention.
Exemple 1
Des elements flexibles en materiau synthetique ont ete montes sur la
roue active utilisee par une installation miniere d'aerage presentant
une sortie large de 640 mm. Le diametre de la roue etait de 3200 mn.
On operai t suivant le schema represente a la figure 3 des dessins
annexes.
Le ventilateur etait muni d'une commande de rotation puissante de 1250
kW.
Les dimensions des elements flexibles etaient les suivantes: longueur
600 mm, largeur - 630 mm, epaisseur 6 = 0,44 mm. La densite de l'air
anime par le ventilateur etait P1 1,2 kg/m3, la densite du materiau
constituant l'element flexible etait: p = 1060 kg/m3 ('5 = 0,121
P2
Comme le montrent les resultats des essais, l'utilisation des ele-
ments flexibles a permis d'elever la pression developpee par le
ventilateur de 4500 P A 6700 Pa (gain de 48 percent), avec une
diminution insignifiante du rendement (de 84 a 81 percent). Pendant
les 7 mois que duraient les essais, l'installation fonctionnait bien
et on n'a signale aucune usure visible des elements flexibles.
Exemple 2
Des elements flexibles ont ete montes tout comme ci-dessus dans une
installation analogue a celle de l'exemple 1. Les dimensions des
elements etaient les suivantes: longueur - 500 mn, largeur - 620 mm,
epaisseur 2,4 mn. La densite de l'air anime etait P1 = 1,2 kg/m3, la
densite du materiau constituant l'element flexible etait:
# #1
#2 = 1230 kg/m (= 0,77 -).
# #2
L'installation etant munie des elements flexibles, la pression
developpee par le ventilateur, a monte de 4300 Pa a 6800 Pa (gain de
57 percent) au prix d'une faible diminution du rendement (de 83 a 79,5
percent). Pendant les quatre mois que duraient les essais,
l'installation fonctionnait bien et on n'a signale aucune usure
visible des elements flexibles.
Exemple 3
Des elements flexibles ont ete montes dans une installation miniere-
d'aerage munie d'une roue active de 2500 mn de diametre et presentant
une sortie large de 500 mm. On operait selon le schema represente a la
figure 4 des dessins ennexes. Le ventilateur etait entraine a partir
d'une commande de rotation puissante de 630 kW. Les dimensions des
elements flexibles etaient les suivantes: longueur - 550 mm, largeur -
500 mm, epaisseur - 0,9 mn.La densite de l'air anime par le
ventilateur etait
P1 = 1,2 kg/m3; la densite du materiau constituant les elements
flexibles etait: p = 1060 kg/m3 (D = 0,32 P2)
L'utilisation des elements flexibles montes selon le schema de la
figure 4, a permis de regler le ventilateur au-dessous de sa
caracteristique limite. On est arrive a reduire la pression de 4000 Pa
jusqu'a 3500 Pa (baisse de 13 percent) au prix d'une faible diminution
du rendement (de 85 a 83 percent). Pendant les six mois que duraient
les essais, l'installation fonctionnait bien, aucune usure visible des
elements flexibles n'etant signalee.
ExempLe 4
Dans le laboratoire, on a soumis aux essais un modele du ventilateur
decrit dans les exemples 1 et 2, muni d'une roue active de 500 mm de
diametre et presentant une sortie large de 100 mm. Des elements fle
xibles ont ete montes dans ce ventilateur selon le schema represente a
la figure 3 des dessins annexes. Le ventilateur modele etant entraine
a partir d'une commande de rotation puissance de 2 kW. Les elements
flexibles presentaient les dimensions suivantes: longueur - 90 mn,
largeur 96 mm, epaisseur 0,04 mm.La densite de l'air anime par le
ventilateur etait Pi = 1,2 kg/m3, celle du materiau constituant les
elements flexibles etait: p = 1200 kg/m3
2
# #1
Le rapport representant alors 0,08 -, c'est-a-dire etait infe-
# #2 rieur a la valeur recommandee.
Lors des essais, on a constate un bruit provenant du ventilateur en
fonctionnement et des pulsations de la pression developpee par ce
ventilateur, ce qui nuisait, dans une certaine mesure, a la stabilite
du fonctionnement du ventilateur. Le gain d'accroissement de la
pression etait plus faible que dans les exemples 1 et 2 (15 percent)
pendant que le rendement diminuait d'une maniere plus accentuee (de 6
percent). Tout cela etait du a l'augmentation non proportionnelle de
la puissance.
Exemple 5
Des elements flexibles ont ete montes dans le meme modele et selon le
meme schema que dans l'exemple 4. Les dimensions des elements
flexibles etaient les suivantes: longueur - 90 mm, largeur - 96 mm,
epaisseur0,54 mm. La densite de l'air a animer etait pi = 1,2 kg/m3,
celle du materiau constituant les elements flexibles etait: p = 1060
kg/m3
Le rapport -D- etait alors de 0,95 ~ Pop1, c'est- -dire etait
superieur a p2 la valeur recommandee.
Lors des essais, on a constate une augmentation du bruit qui donnait
parfois des sons tres aigus. Le gain d'accroissement etant de 53
percent, on a constate quand meme une baisse de rendement importante
(de 10 percent).
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitee aux modes de
realisation decrits et representes qui n'ont ete donnes qu'a titre
d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant
des equivalents techniques des moyens decrits ainsi que leurs
combinaisons, si celles-ci sont executees suivant son esprit et sont
mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1.- Roue active pour ventilateur centrifuge, du type comportant des
disques avant (1) et arriere (2) montes coaxialement et des palettes
(3) servant a mettre en mouvement le courant gazeux, qui sont fixees
entre lesdits disques, ainsi que des dispositifs servant a modifier le
profil des palettes, qui se presentent en nombre correspondant au
moins a une partie du nombre de palettes, ces dispositifs etant relies
auxdites palettes et disposes de maniere symetrique par rapport a
l'axe de ladite roue, cette roue active etant caracterisee en ce que
chacun des dispositifs susmentionnes se presente sous la forme d'un
element plat flexible (4) qui est fixe a la palette (3) respective et
qui est courbe dans le plan du profil de cette palette de sorte que,
vu en section transversale, il a la forme de boucle (4a).
2.- Roue active selon la revendication 1, caracterisee en ce que les
deux bouts (4b et 4c) de l'element flexible (4) sont fixes a demeure a
la surface de la palette (3) en sorte que la longueur de la portion de
cette surface, de celle notamment qui regarde ledit element et est
delimitee par les endroits de fixation des bouts (4b et 4c) de
l'element (4), est inferieure a la longueur de celui-ci en etat
redresse, mesuree entre ses bouts (4b et 4c).
3.- Roue active selon la revendication 2, caracterisee en ce qu'au
moins un bout (4c) de l'element flexible (4) est fixe a la face
arriere (3b) de la palette (3) dans la zone de sortie du courant
gazeux.
4.- Roue active selon la revendication 2, caracterisee en ce qu'un
bout (4b) de l'element flexible (4) est fixe a la face arriere (3b) de
la palette (3) dans la zone d'entree du courant gazeux, pendant que
l'autre bout (4c) I'est a la face fonctionnelle (3a) de la palette (3)
susmentionnee.
5.- Roue active selon la revendication 2, caracterisee en ce que les
deux bouts (4b et 4c) de l'element flexible (4) sont fixes a la
surface de la palette (3) en un meme endroit (4d).
6.- Roue active selon la revendication 1, caracterisee en ce que
l'element flexible (4) embrasse toute la palette (3) dans la section
de son profil, en ce que les bouts de l'element flexible sont fixes
l'un a autre et en ce que la longueur de l'element (4) redresse,
mesuree entre ses bouts, est superieure a la longueur de la courbe
suivant le profil de la palette (3).
7.- Roue active selon l'une quelconque des revendications 1 a 6,
caracterisee en ce que l'element flexible (4) presente une epaisseur
sa tisfaisant a la condition: - #/# = (0,1... 0,8) - #1/#2 o u:est
l'epaisseur dudit element (4);D est le diametre de la roue active
mesure suivant les extremites des palettes (3);p et p sont,
respectivement, la densite du gaz entraine par leI 2ventilateur et
celle du materiau constituant l'element flexible (4).
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