FR2710701A1

FR2710701A1 - Fan blade kit made of composite materials

Info

Publication number: FR2710701A1
Application number: FR9311931A
Authority: FR
Inventors: Morin Philippe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 1995-04-07
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: FR2710701B1

Abstract

The invention relates to a fan blade kit made of composite materials which can be fitted to a range of shrouds and shafts of standard motors without boring out the hub using a machine tool. It consists of: - one hub made in two parts, a front part (1) and a rear part (2), joined together by bolts (3) fitting onto a drive shaft (7), - blades (4), the pitch angle of which can be varied when stationary, - ring(s) (9) and washer(s) for fitting (5) and (6). The device according to the invention is mainly intended for axial fans operating in an ambient, acidic, or explosive environment. It can be fitted as an original factory-fit, but above all, allows broken or damaged fan blades to be repaired on site.

Description

KIT D'HELICE DE VENTILATEUR EN MATERIAUX COMPOSITES
DESCRIPTION
La présente invention concerne un kit d'hélice de ventilateur en matériaux composites, à angle de calage de pale réglable à l'arrêt, avec un système de bagues et rondelles d'adaptation permettant de monter l'hélice sur une gamme d'arbres de moteurs électriques et de viroles normalisés.COMPOSITE FAN FAN PROPELLER KIT
DESCRIPTION
The present invention relates to a fan propeller kit made of composite materials, with an adjustable pitch setting angle when stopped, with a system of adapter rings and washers enabling the propeller to be mounted on a range of shafts. standard electric motors and ferrules.

Les hélices traditionnelles sont à angle de calage fixe ou variable, avec moyeu à usiner (alésage, mortaisage) en fonction de l'arbre moteur, ou avec moyeu pré-usiné pour un seul type d'arbre moteur. Traditional propellers have a fixed or variable timing angle, with a machining hub (reaming, slotting) depending on the motor shaft, or with a pre-machined hub for a single type of motor shaft.

Aucune ne possède à la fois des pales à angle de calage réglable à l'arrêt, un système de bagues et rondelles d'adaptation permettant de monter l'hélice sur une gamme de moteurs électriques standards, sans usinage du moyeu sur machine-outil. Cet usinage grève fortement le coût de revient d'une hélice, et réduit la souplesse d'emploi des hélices sur les chantiers. None have at the same time blades with adjustable pitch angle when stopped, a system of rings and adapter washers allowing the propeller to be mounted on a range of standard electric motors, without machining the hub on a machine tool. This machining strongly strikes the cost price of a propeller, and reduces the flexibility of use of propellers on construction sites.

Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. The device according to the invention overcomes these drawbacks.

11 comporte en effet selon une première caractéristique (FIG. 1 et 2), un moyeu en deux parties, partie avant (1) et partie arrière (2), assemblées par des boulons (3). 11 in fact comprises, according to a first characteristic (FIG. 1 and 2), a hub in two parts, front part (1) and rear part (2), assembled by bolts (3).

Ces deux parties possèdent (FIG. 1,2,3 et 4):
- des demi-logements qui viennent emprisonner les queues de pales (4) en forme de pivot et empêcher leur rotation autour de leur axe, une fois l'angle de calage réglé,
- une rainure pour le logement de la clavette (8) de l'arbre-moteur (7),
- une rainure pour le logement du bossage axial des bagues d'adaptation (9), permettant l'entraînement en rotation de l'hélice quand les bagues d'adaptation sont utilisées.These two parts have (FIG. 1,2,3 and 4):
- half-housings which trap the blade tails (4) in the form of a pivot and prevent their rotation about their axis, once the setting angle has been adjusted,
- a groove for housing the key (8) of the motor shaft (7),
- A groove for housing the axial boss of the adapter rings (9), allowing the propeller to rotate when the adapter rings are used.

Sur chaque partie du moyeu, sur la périphérie au niveau du logement des pales, sont gravés 2 repères permettant, avec les graduations des pales, de régler les angles de calage (FIG. 5, 6, 7 et 8). On each part of the hub, on the periphery at the blade housing, are engraved 2 marks allowing, with the graduations of the blades, to adjust the wedging angles (FIG. 5, 6, 7 and 8).

Les deux repères de la partie avant du moyeu permettent le réglage de l'angle de calage des pales dans les cas suivants
- pale droite, rotation horaire vu côté moteur (FIG.5),
- pale gauche, rotation anti-horaire vu côté moteur (FIG. 6). The two marks on the front of the hub allow the setting of the pitch angle of the blades in the following cases
- right blade, clockwise rotation seen from the motor side (FIG. 5),
- left blade, counterclockwise rotation seen from the motor side (FIG. 6).

Les deux repères de la partie arrière du moyeu permettent le réglage de l'angle de calage des pales dans les cas suivants
- pale droite, rotation anti-horaire vu côté moteur (FIG. 7),
- pale gauche, rotation horaire vu côté moteur (FIG. 8).The two marks on the rear part of the hub allow adjustment of the pitch angle of the blades in the following cases
- right blade, counterclockwise rotation seen from the motor side (FIG. 7),
- left blade, clockwise rotation seen from the motor side (FIG. 8).

Le kit d'hélice petit modèle comporte cinq pales, un moyeu avec alésage de base e 19 x 30 pour arbre claveté e 19 x 40 avec une rainure de clavette et une rainure pour le logement du bossage axial des bagues d'adaptation; la cote de longueur 40 s'obtient par adjonction d'une bague de longueur 10. L'hélice est arrêtée en translation par une rondelle en bout d'arbre et par l'épaulement de l'arbre.
The small propeller kit has five blades, a hub with base bore e 19 x 30 for keyed shaft e 19 x 40 with a keyway and a groove for housing the axial boss of the adapter rings; the length dimension 40 is obtained by adding a ring of length 10. The propeller is stopped in translation by a washer at the end of the shaft and by the shoulder of the shaft.

L'adaptation sur un arbre claveté de dimensions inférieures aux dimensions de bases se fait par l'adjonction d'une ou plusieurs bagues. Deux rondelles arrêtent l'hélice en translation, une en bout d'arbre et une contre l'épaulement de l'arbre. The adaptation on a keyed shaft of dimensions smaller than the basic dimensions is done by the addition of one or more rings. Two washers stop the propeller in translation, one at the end of the shaft and one against the shoulder of the shaft.

Le kit d'hélice grand modèle comporte 10 pales orientables. The large propeller kit has 10 adjustable blades.

L'alésage du moyeu est de base aux cotes e 38 x 60 pour arbre claveté e 38 x 80, la cote de 80 s'obtenant par adjonction d'une bague de 20. L'hélice est arrêtée en translation par une rondelle et par l'épaulement de l'arbre. The hub bore is basic at dimensions e 38 x 60 for keyed shaft e 38 x 80, the dimension of 80 is obtained by adding a ring of 20. The propeller is stopped in translation by a washer and by the shoulder of the tree.

L'adaptation sur un arbre claveté de dimensions inférieures aux dimensions de base, se fait par l'adjonction d'une ou plusieurs bagues. Deux rondelles arrêtent l'hélice en translation. The adaptation on a keyed shaft of dimensions smaller than the basic dimensions, is done by the addition of one or more rings. Two washers stop the propeller in translation.

Les pales du kit s'adaptent sur le moyeu petit ou grand modèle. The blades of the kit fit on the small or large model hub.

Elles comportent
- une queue en pivot permettant leur rotation et leur fixation dans le moyeu,
- des graduations permettant le réglage de l'angle de calage des pales,
- une tête (partie active) au profil aérodynamique avec une flèche sur l'extrados indiquant le sens de rotation de la pale.They include
- a pivoting tail allowing their rotation and their fixing in the hub,
- graduations allowing adjustment of the pitch angle of the blades,
- a head (active part) with an aerodynamic profile with an arrow on the upper surface indicating the direction of rotation of the blade.

Elles peuvent être droite ou gauche, suivant la position du bord d'attaque quand on se place du côté de l'intrados. They can be right or left, depending on the position of the leading edge when you are on the lower side.

Le matériau
Le matériau composite utilisé pour la fabrication des moyeux et des bagues est un alliage polyamide/polyoléfine armé de fibres de verres et contenant d'autres additifs (carbone, ...) en fonction de certaines caractéristiques recherchées (antistatisme, ...). The material
The composite material used for the manufacture of the hubs and the rings is a polyamide / polyolefin alloy reinforced with glass fibers and containing other additives (carbon, etc.) according to certain desired characteristics (antistatic reaction, etc.).

Le matériau utilisé pour la fabrication des pales peut être le même que celui employé pour la fabrication des moyeux et des bagues dans le cas où l'hélice doit travailler dans des conditions sévères (température, atmosphère explosible, vapeurs acides, ...) ou un matériau moins noble (polypropylène armé de fibres de verre) pour un fonctionnement en atmosphère ambiante. The material used for the manufacture of the blades can be the same as that used for the manufacture of the hubs and the rings in the case where the propeller must work under severe conditions (temperature, explosive atmosphere, acid vapors, ...) or a less noble material (polypropylene reinforced with glass fibers) for operation in an ambient atmosphere.

n possède les propriétés physiques suivantes
- il rend l'hélice antistatique, évitant ainsi la formation de charges électriques sur l'hélice lors du frottement de celle-ci dans l'air, il n'y aura donc pas production d'étincelles de décharge entre l'hélice et la virole; cette propriété permet d'utiliser le kit pour des ventilateurs antidéflagrants dans des zones à atmosphère explosible,
- il résiste à l'humidité et aux agents chimiques, permettant l'utilisation du kit pour extraire des vapeurs humides et acides,
- il a une faible densité (inférieure à 1,5), limitant l'inertie de l'hélice et les contraintes dues aux forces centrifuges; une coupe soigneuse des pales permet d'éviter un équilibrage dynamique de l'hélice,
- il a une bonne usinabilité permettant la coupe des pales, des moyeux et des bagues avec une scie à métaux.n has the following physical properties
- it makes the propeller antistatic, thus avoiding the formation of electric charges on the propeller during its friction in the air, there will therefore be no production of discharge sparks between the propeller and the ferrule; this property allows the kit to be used for explosion-proof fans in areas with an explosive atmosphere,
- it resists humidity and chemical agents, allowing the use of the kit to extract humid and acid vapors,
- It has a low density (less than 1.5), limiting the inertia of the propeller and the stresses due to centrifugal forces; careful cutting of the blades avoids dynamic balancing of the propeller,
- it has good machinability allowing the cutting of blades, hubs and rings with a hacksaw.

Applications
Ce système de moyeux avec bagues et rondelles d'adaptation permettant la transmission d'un couple peut être utilisé sur des familles d'hélices de toutes dimensions, mais aussi de turbines centrifuges (à action ou à réaction), et sur des arbres moteurs de toutes dimensions (clavetés ou à méplat avec vis de pression).Applications
This hub system with adapter rings and washers allowing the transmission of a torque can be used on families of propellers of all sizes, but also of centrifugal turbines (action or reaction), and on drive shafts of all dimensions (keyed or flat with pressure screw).

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux ventilateurs axiaux fonctionnant en atmosphère ambiante, acide ou explosible, avec des diamètres de viroles compris entre 250 et 00 mm. The device according to the invention is particularly intended for axial fans operating in an ambient, acid or explosive atmosphere, with shell diameters between 250 and 00 mm.

n peut être monté comme pièce d'origine en usine, mais surtout il permet le dépannage sur les chantiers, d'hélices cassées ou déteriorées. It can be fitted as an original part in the factory, but above all it allows broken or damaged propellers to be repaired on construction sites.

Claims

REVENDICATIONS

1) Kit d'hélice de ventilateur en matériau composite caractérisé en ce qu'il comporte un moyeu en deux parties (1) et (2) assemblées par des boulons (3), des pales (4) comportant une queue en pivot, des bagues (9) et rondelles d'adaptation (5) et (6) pour le montage de l'hélice sur des arbres moteurs (7) et viroles normalisés. 1) Fan propeller kit in composite material characterized in that it comprises a hub in two parts (1) and (2) assembled by bolts (3), blades (4) comprising a pivot tail, rings (9) and adapter washers (5) and (6) for mounting the propeller on standard drive shafts (7) and ferrules.

2) Kit d'hélice selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu est en deux parties (1) et (2) assemblées par des boulons (3), parties qui fixent les pales quand on serre les boulons. 2) Propeller kit according to claim 1 characterized in that the hub is in two parts (1) and (2) assembled by bolts (3), parts which fix the blades when the bolts are tightened.

3) Kit d'hélice selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu comporte à chaque base de pale 4 repères (FIG. 5,6,7 et 8) pour le réglage de l'angle de calage des pales (deux sur chaque partie de moyeu). 3) Propeller kit according to claim 1 characterized in that the hub has at each blade base 4 pins (FIG. 5,6,7 and 8) for adjusting the pitch angle of the blades (two on each hub part).

4) Kit d'hélice selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu comporte une rainure de clavette et une rainure permettant son entrainement en rotation par l'intermédiaire de bagues d'adaptation. 4) propeller kit according to claim 1 characterized in that the hub has a keyway and a groove for its rotational drive via adapter rings.

5) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les pales comportent sur la face supérieure de leur pivot des graduations pour le repérage de l'angle de calage (FIG. 5,6,7 et 8); une queue en pivot (FIG. 1 et 2) permettant la rotation des pales autour de leur axe et leur fixation sur le moyeu. 5) Propeller kit according to any one of the preceding claims, characterized in that the blades have on the upper face of their pivot graduations for locating the setting angle (FIG. 5,6,7 and 8) ; a pivoting tail (FIG. 1 and 2) allowing the blades to rotate about their axis and their attachment to the hub.

6) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les bagues d'adaptation (9) comportent une rainure de clavette et un bossage axial. 6) Propeller kit according to any one of the preceding claims, characterized in that the adapter rings (9) have a keyway and an axial boss.

7) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau constituant le moyeu, les bagues et les pales permet la coupe des pales, des bagues et du moyeu avec une scie à métaux. 7) Propeller kit according to any one of the preceding claims, characterized in that the material constituting the hub, the rings and the blades allows the blades, the rings and the hub to be cut with a hacksaw.

8) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau utilisé rend l'hélice antistatique et permet donc l'utilisation de celle-ci en atmosphère explosible. 8) Propeller kit according to any one of the preceding claims, characterized in that the material used makes the propeller antistatic and therefore allows the use of the latter in an explosive atmosphere.

9) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau composite constituant l'hélice, permet l'utilisation de celle-ci en atmosphère acide et humide. 9) Propeller kit according to any one of the preceding claims, characterized in that the composite material constituting the propeller allows the use of the latter in an acidic and humid atmosphere.

10) Kit d'hélice selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau composite constituant l'hélice a une faible densité, limitant ainsi l'inertie de l'hélice, et les contraintes et balourds engendrés par les forces centrifuges. 10) Propeller kit according to any one of the preceding claims, characterized in that the composite material constituting the propeller has a low density, thus limiting the inertia of the propeller, and the stresses and unbalances generated by the centrifugal forces. .