Procédé de fabrication d'une roue à aubes par emboutissage

Abstract

 L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une roue à aubes comprenant la formation des aubes par une étape d'emboutissage d'une plaque.
Le procédé de fabrication de la roue à aubes est plus simple.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une roue à aubes par emboutissage.

[0002] Les roues à aubes sont des constructions complexes. La plupart des procédés de fabrication des roues à aubes impliquent la construction d'une roue d'une part et d'aubes d'autre part. Des moyens d'attaches des pièces peuvent être nécessaires tel que l'agrafage ou le soudage des pièces entre elles. D'autres procédés proposent de mouler la roue à aubes.

[0003] Les inconvénients de ces types de procédés sont, pour le premier d'entre eux, entre autres, une complexification de la conception, une augmentation du nombre d'opérations et du coût de production, et pour le second des difficultés techniques, tel que, par exemple, l'impossibilité d'obtenir certaines épaisseurs de roue inférieure à un seuil donné.

[0004] Il y a donc un besoin pour un procédé de fabrication de roues à aubes qui soit plus simple.

[0005] Pour cela, il est proposé un procédé de fabrication d'une roue à aubes comprenant la formation des aubes par une étape d'emboutissage d'une plaque.

[0006] Selon une variante, le procédé comprend une étape de fourniture d'une unique plaque, la formation des aubes étant réalisée par emboutissage de la plaque unique.

[0007] Selon une variante, la plaque fournie est rectangulaire, le procédé comprenant en outre, avant l'étape d'emboutissage, une étape de découpe de la plaque dans le prolongement des aubes au-delà de la périphérie prédéterminée de la roue.

[0008] Selon une variante, le procédé comprend en outre, avant l'étape d'emboutissage de la plaque, une étape d'ajourage de la plaque, les aubes étant chacune limitées en direction du centre de la roue par un ajour de la plaque.

[0009] Selon une variante, les ajours ont la forme d'un triangle, la base du triangle marquant la limite des aubes en direction du centre de la roue.

[0010] Selon une variante, le procédé comprend, avant l'étape d'emboutissage de la plaque, une étape d'ajourage de la plaque marquant le centre de la roue, un moyeu de roue étant réalisé au cours de l'étape d'emboutissage autour de l'ajour central.

[0011] Selon une variante le procédé comprenant en outre, après la réalisation du moyeu, une étape de mise en forme de la liaison retenue pour un entraînement en rotation par une forme cylindrique calibrée ou une forme hexagonale.

[0012] Selon une variante, le procédé comprend, après l'étape d'emboutissage de la plaque, une étape de découpe de la plaque au-delà de la périphérie de la roue.

[0013] Selon une variante, les aubes obtenues après emboutissage de la plaque sont symétriques ou non symétriques.

[0014] Selon une variante, la plaque est en inox ou autre matière emboutissable.

[0015] Il est également proposé une roue à aubes obtenue par un procédé d'emboutissage. En particulier, il peut s'agir du procédé tel que décrit précédemment.

[0016] Il est également proposé une pompe centrifuge comprenant la roue à aubes telle que décrit précédemment.

[0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent :

• figure 1, Une vue d'une roue à aubes par emboutissage;
• figure 2, Une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 1;
• figure 3, Une coupe de profil de la roue de la figure 1.

[0018] Il est proposé un procédé de fabrication d'une roue à aubes comprenant la formation des aubes par une étape d'emboutissage d'une plaque. L'emboutissage forme directement la roue à aubes dans la plaque. Cette formation n'utilise donc pas de pièces formées par ailleurs. De ce fait, il n'existe pas de besoin d'assemblage de pièces par soudage ou agrafage par exemple. Le surplus du nombre d'opérations liées à la production d'aubes, séparément de la roue, ainsi que le nombre d'opérations dues aux pliages des aubes à la roue est évité. Le procédé de fabrication d'une roue à aubes par emboutissage comprend en comparaison des autres procédés moins d'opérations à réaliser. Le procédé de fabrication de la roue à aubes est donc plus simple.

[0019] L'étape d'emboutissage permet, de plus, de maîtriser les épaisseurs des pièces formées. En effet l'emboutissage est un procédé permettant l'utilisation de plaques moins épaisses. Par exemple, des plaques d'épaisseur très mince sont tout à fait adaptées au procédé d'emboutissage.

[0020] La figure 1 décrit une vue d'une roue à aubes par emboutissage. La figure 1 contient un exemple de mode de réalisation d'une roue à aubes 10. Selon la figure 1, la roue à aubes 10 comprend une pluralité d'aubes 12, d'ajours 14,16 ainsi que d'un moyeu 18. La roue comporte par exemple cinq aubes 12. La figure 1 présente des aubes 12 droites s'étendant radialement. Ces aubes droites sont symétriques. De telles aubes permettent l'utilisation de la roue à aubes 10 dans les deux sens de rotation avec une efficacité similaire. Cependant le procédé est également adapté pour la production de roue à aubes 10 dont les aubes 12 ont des formes autres. Par exemple, les aubes peuvent s'étendre en direction de la périphérie selon une courbe. Ces aubes courbes sont non symétriques et ont une efficacité dans un sens de rotation de la roue nettement supérieure à l'efficacité dans l'autre sens de rotation de la roue.

[0021] Chaque aube 12 est comprise entre la périphérie de la roue à aubes 10 et un ajour 14 pratiqué dans la plaque. Ces ajours 14 sont compris radialement entre les aubes 12 et le moyeu 18. Les ajours 14 ont leur base qui marque l'extrémité des aubes 12 la plus proche du centre de la roue à aubes 10. Ces ajours 14 sont facultatifs et peuvent être supprimés dans certaines circonstances d'épaisseurs et de formes.

[0022] Au centre de la roue à aubes 10 se trouve le moyeu 18. La roue à aubes 10 de la figure 1 est constituée d'une seule et même pièce.

[0023] La figure 2 décrit une vue en coupe selon la ligne AA de la roue de la figure 1.
La figure 2, présente un exemple de mode de réalisation. Dans cet exemple les aubes ont une partie supérieure de forme courbe sans arête, dans la direction orthogonale au plan de la roue. Cette forme en U inversée assure de bonnes qualités hydrodynamiques. En effet l'absence de lignes de cassures ou d'arêtes permet au fluide mis en mouvement par la roue à aubes 10 de comporter moins de perturbations parasites. La circulation du fluide est moins perturbée. En outre l'absence d'arêtes diminue le volume sonore dû à la rotation de la roue à aubes 10. Cependant le procédé est également adapté pour fabriquer des roues à aubes 10 comportant des arêtes.

[0024] Le procédé de fabrication d'une roue à aubes 10 comprend une étape d'emboutissage. L'emboutissage est pratiqué, par exemple, par pressage entre une matrice (forme négative) et un poinçon (forme positive) de la plaque. Cependant toutes autres méthodes d'emboutissages sont admissibles. L'emboutissage permet ainsi d'obtenir en un seul type d'opération la forme désirée. L'emboutissage peut être pratiqué plusieurs fois sur la même pièce afin d'obtenir progressivement la forme de la pièce souhaitée. L'étape d'emboutissage seule donne la forme à la roue à aube 10. L'adjonction d'aubes 12 construites par ailleurs n'est donc pas nécessaire. Ainsi le nombre de composants et d'opérations de fabrication se trouve réduit. Le procédé permet donc également de réduire le nombre de chutes et de déchets induits par la construction d'aubes 12 par pièces détachées. Cette réduction des déchets est favorable à l'environnement. L'emboutissage présente également l'avantage de ne pas nécessiter des moyens d'attaches d'aubes 12 construites par ailleurs à la roue, tel que, entre autres, agrafes, soudures ou rivets. Cette absence de moyen d'attache réduit la masse de la roue. Ceci diminue son inertie et donc l'effort à fournir par les moyens de mise en rotation de la roue à aube 10. Cette diminution de l'énergie consommée préserve l'environnement. L'absence de moyen d'attache permet également d'obtenir une surface plus lisse de la roue à aubes ce qui augmente les qualités hydrodynamiques de la roue à aubes 10. Cette absence de moyen d'attache prévient une mauvaise disposition de masse qui introduirait un balourd. Ce balourd impliquerait soit de mauvaises performances et une usure de l'axe de rotation de la roue anticipée, soit une opération supplémentaire d'équilibrage.

[0025] Le procédé d'emboutissage permet également d'envisager une plus grande gamme de matériaux pour la plaque à la différence d'autres procédés qui présentent une incompatibilité des matériaux avec le procédé comme par exemple pour la soudure. De plus l'emboutissage impliquant des pliages de la plaque dans diverses directions ce qui permet à l'ensemble d'avoir une plus grande rigidité que la plaque d'origine. Le procédé assure ainsi un compromis avantageux entre la rigidité de la roue 10 et l'inertie de la roue 10. Le pliage de plaque permet une plus grande rigidité de la roue 10 et ce sans apport de matière supplémentaire ce qui est favorable à l'inertie.

[0026] L'emboutissage permet de former des pièces avec des épaisseurs plus faibles que dans d'autres procédés tel que le moulage. A titre d'exemple une roue à aube 10 dont le diamètre est de 28mm comportant un moyeu 18 de diamètre 4.5mm dispose en moyenne d'une épaisseur minimale de 1.3mm pour une pièce moulée contre une épaisseur de 0.5mm pour une pièce emboutie. Cette diminution d'épaisseur permet de gagner de la masse.

[0027] L'étape d'emboutissage permet en outre, en une seule et même opération de former un moyeu 18 dans la roue à aubes. Ainsi une étape de formation du moyeu 18 par une opération distincte de celle de l'emboutissage formant les aubes est économisée. La formation du moyeu 18 par emboutissage ne nécessite donc pas de rajout de pièces construites par ailleurs. La formation de la roue à aubes 10 et du moyeu 18 peut ainsi être réalisée avec une unique plaque. Cette formation présente donc un gain de temps de réalisation.

[0028] Le procédé comprend en outre une étape de fourniture d'une plaque unique. La fourniture d'une unique plaque permet de s'affranchir de moyen d'attache. La fourniture d'une plaque unique représente des économies de matière et la diminution des chutes lors de la construction. La plaque fournie dans laquelle la roue à aubes est réalisée est rectangulaire, et est par exemple obtenu par le déroulement d'une bobine de tôle.

[0029] Le procédé comprend en outre, préalablement à l'étape d'emboutissage de la plaque, une étape d'ajourage de la plaque permettant la réalisation des ajours 14. Les ajours 14 sont en nombre égal au nombre d'aubes Les ajours 14 sont par exemple de forme triangulaire 14. De préférence les ajours sont selon des triangles isocèles. Cependant d'autres formes peuvent être utilisées pour l'ajour 14, en particulier les deux cotés égaux du triangle isocèle peuvent être courbés et se rejoindre au sommet. Les ajours 14 permettent de faciliter la déformation de la plaque pour la formation des aubes lors de l'emboutissage. Les ajours triangulaires 14 permettent lors de l'emboutissage de mieux maîtriser les déplacements de matière dans les directions résultant de la déformation, en particulier dans la zone entre les aubes et le moyeu. La découpe permet un emboutissage et des opérations de pliage-emboutissage plus faciles dans cette zone.

[0030] Lors de l'étape d'ajourage de la plaque, un ajour au centre des ajours 14 est réalisé. Cet ajour central marque le centre de la roue à aubes 10 et du moyeu 18. Ceci permet la formation du moyeu 18 lors de l'emboutissage de la plaque.

[0031] La figure 3 décrit une coupe de profil d'une roue à aubes 10 par emboutissage.
La figure 3 représente des ajours 16. Les ajours 16 sont dans le prolongement radial des triangles 14. Les ajours 16 formant un seul et même ajour avec les ajours 14. Ces ajours 16 sont le résultat de l'emboutissage de la pièce et de la formation du moyeu 18. Les ajours 16 se trouvent sur le flanc du moyeu 18. Le moyeu 18 en prenant sa forme entraîne avec lui la matière au centre de la plaque et entraîne donc la pointe des triangles 14 sur ses flancs. L'entraînement du sommet des triangles 14 par le moyeu 18 forme sur ses flancs l'ajour 16. Les ajours 16 permettent lors de l'emboutissage de réduire les contraintes mécaniques dans la plaque au niveau du moyeu 18. L'ajour 16 assure donc une meilleure forme cylindrique du moyeu 18. L'ajour 16 permet de compenser des imperfections de construction en particulier, mais pas seulement, des matrices d'emboutissage.

[0032] Le procédé comprend en outre une étape de découpe de la plaque. L'étape de découpe de la plaque est une étape qui doit être réalisée avant l'emboutissage. Cette étape consiste à pratiquer dans la plaque des encoches au-delà de la périphérie souhaitée de la roue dans le prolongement des aubes 12 à venir. De cette manière, la plaque comporte autant d'encoches que d'aubes 12. L'avantage de procéder ainsi est la plus grande facilité de découpage du surplus de matière de la plaque au-delà de la périphérie de la roue. Pratiquer la découpe des encoches avant l'emboutissage de la plaque permet de découper une zone plane et non déformée par l'emboutissage. Un autre avantage est la diminution du risque de détérioration des aubes. En effet, lors de la découpe de la partie des aubes 12 au-delà de la périphérie de la roue à aubes 10, la forme des aubes peut se voir modifiée voir détériorée. Découper avant l'emboutissage prévient ce risque.

[0033] Avant, pendant ou après l'étape d'emboutissage, le procédé comprend en outre une étape de mise en forme de la liaison retenue pour un entraînement en rotation. La liaison retenue peut être un moyeu de forme cylindrique calibrée, ou de forme hexagonale, ou toute autre forme. Cette étape est une étape de préparation d'une forme quelconque de moyeu. Il peut s'agir de zones cylindriques comme un collet court ou long obtenu par soyage. Il peut s'agir d'autres formes crénelées ou spécifiques pour réaliser une liaison rigide sur un axe.

[0034] Après l'étape d'emboutissage, le procédé comprend en outre une étape de découpe de la plaque pour obtenir la roue au diamètre souhaité. En effet, la plaque fournie en début de procédé peut être de forme rectangulaire. Il peut aussi s'agir d'une bande de métal déroulée en amont de la machine. L'étape de découpe permet donc de donner la forme d'une roue à la plaque emboutie. La découpe donne la forme circulaire au pourtour de la roue à aubes 10. La découpe permet d'ajuster les dimensions du rayon de la roue à aubes 10 aux dimensions souhaitées. La découpe a lieu en particulier dans les secteurs angulaires qui sont entre les encoches découpées préalablement à l'emboutissage de la plaque.

[0035] La plaque servant à la formation de la roue à aubes 10 peut être de n'importe quelle matière. La plaque peut être en métal. L'inox est particulièrement adapté pour une roue à aube 10 dont la vocation principale, mais non exclusive, est d'être immergée dans un fluide. Le fluide peut être un fluide oxydant. Afin de minimiser l'oxydation de la roue, et donc son usure, l'utilisation d'un matériau tel que l'inox, ou tout autre matériaux ayant une cinétique d'oxydation au moins aussi lente est particulièrement avantageux.

[0036] Le procédé permet de former des roues à aubes 10 dont l'une des applications est par exemple l'utilisation pour une pompe centrifuge.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'une roue (10) à aubes comprenant la formation des aubes (12) par une étape d'emboutissage d'une plaque.

2. Procédé selon la revendication précédente comprenant une étape de fourniture d'une unique plaque, la formation des aubes (12) étant réalisée par emboutissage de la plaque unique.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque fournie est rectangulaire, le procédé comprenant en outre, avant l'étape d'emboutissage, une étape de découpe de la plaque dans le prolongement des aubes (12) au-delà de la périphérie prédéterminée de la roue (10).

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre, avant l'étape d'emboutissage de la plaque,
une étape d'ajourage de la plaque, les aubes (12) étant chacune limitées en direction du centre de la roue (10) par un ajour (14) de la plaque.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les ajours (14) ont la forme d'un triangle, la base du triangle marquant la limite des aubes (12) en direction du centre de la roue (10).

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant, avant l'étape d'emboutissage de la plaque, une étape d'ajourage de la plaque marquant le centre de la roue (10), un moyeu (18) de roue étant réalisé au cours de l'étape d'emboutissage autour de l'ajour central.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre, après la réalisation du moyeu (18), une étape de mise en forme de la liaison retenue pour un entraînement en rotation par une forme cylindrique calibrée ou une forme hexagonale.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant, après l'étape d'emboutissage de la plaque, d'une étape de découpe de la plaque au-delà de la périphérie de la roue (10).

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les aubes (12) obtenues après emboutissage de la plaque sont symétriques ou non symétriques.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la plaque est en inox ou autre matière emboutissable.

11. Une roue à aubes (10) obtenue par un procédé d'emboutissage.

12. Une pompe centrifuge comprenant la roue à aubes (10) selon la revendication précédente

Dessins