Roue à aubes et outillages et procédés pour les fabriquer par moulage

Abstract

 Cette roue comprend un flasque (4) formant moyeu qui est de révolution autour d'un axe (X, X') et duquel naissent des aubes (1) hélico-centrifuges admettant l'axe (X, X') du moyeu comme axe de répétition, le prolongement imaginaire de la génératrice du flasque (4) coupe l'axe du moyeu et les intrados et extrados des aubes (1) s'étendent sur des portions de surfaces de cylindres dont les axes (Y, Y') sont inclinés par rapport à celui (X, X') du moyeu. Application aux pompes.

Description

[0001] La présente invention se rapporte aux roues à aubes et aux outillages et procédés pour les fabriquer par moulage.

[0002] On distingue trois types de roues à aubes : celles dites radiales centrifuges (ou centripètes) pour lesquelles les trajectoires des particules fluides sont contenues dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation, sauf au voisinage immédiat de ce dernier; celles dites axiales dans lesquelles les particules fluides restent sensiblement à distance constante de l'axe de rotation; et celles dites hélico-centrifuges (ou hélico-centripètes) intermédiaires entre les deux cas précédents dans lesquelles les aubes sont conformées de manière à ce que les particules de fluide décrivent un trajet ayant à la fois une composante radiale et une composante axiale. C'est ce dernier type de roues que l'invention perfectionne.

[0003] Le tracé des aubes de ces roues est régi par des considérations hydrauliques, qui en définissent notamment l'angle d'entrée, l'angle de sortie, la longueur, la hauteur, le bord d'attaque et le profil. L'aube qui en résulte a une forme gauche compliquée. Elle n'est pas démoulable. Pour la réaliser en fonderie, on crée des noyaux de sable en assemblant des secteurs que l'on maintient ensemble par collage et par ligaturage. Ces assemblages donnent une pièce de fonderie, qui présente de nombreuses bavures, ce qui nécessite un ébavurage ultérieur, dont les dimensions ne sont ni précises, ni reproductibles et dont l'état de surface est très médiocre. Lorsque les courbures des aubes sont modestes, on utilise un noyau monobloc et le noyauteur ébranle les ailettes de la boîte à noyau pour les sortir du noyau lors de la préparation de ce dernier. Non seulement les noyaux ne répondent plus ainsi aux cotes fixées par l'hydraulicien et diffèrent les uns des autres, mais encore cette différence de cote n'est pas connue de l'hydraulicien et varie, d'une aube à l'autre d'une même roue, d'une manière imprévue, qui dépend d'un mouvement plus ou moins brusque du fondeur. Le fabricant de roues à aubes hélico-centrifuges ne connaît par le profil réel des aubes dont il a pourtant déterminé le profil théorique avec beaucoup de précision et, en raison de cette incertitude de fabrication, il est conduit à prendre des marges de tolérance plus grandes.

[0004] L'invention remédie à ces inconvénients par une roue à aubes hélico-centrifuges, dont l'état de surface telle que venue de fonderie ou de moulage est impeccable, dont les dimensions sont précises et peuvent correspondre exactement aux plans fournis au fondeur sans que celui-ci se heurte à des difficultés insurmontables, et dont la fabrication est plus rapide que par le passé et peut être automatisée. L'expérience a montré que cette roue à aubes avait au moins les mêmes performances que les roues hélico-centrifuges classiques et souvent des performances supérieures à ces dernières.

[0005] L'invention a pour objet une roue à aubes, comprenant un flasque, formant moyeu, qui est de révolution autour d'un axe et duquel naissent des aubes hélico-centrifuges admettant l'axe du moyeu comme axe de répétition, caractérisée en ce que le prolongement imaginaire de la génératrice du flasque coupe l'axe du moyeu et les intrados et extrados des aubes s'étendent sur des portions de surfaces de cylindres dont les axes sont inclinés par rapport à celui du moyeu.

[0006] De préférence, la section des cylindres est un cercle et le flasque est sensiblement tronconique.

[0007] L'invention vise aussi une boîte à noyau qui comprend des aubes hélico-centrifuges, à axe de répétition, l'intrados et l'extrados de chaque aube s'étendant respectivement sur des portions de surface de cylindres dont les axes de révolution sont inclinés par rapport à celui de répétition.

[0008] Le procédé de moulage de roues à aubes métalliques suivant l'invention consiste à créer un noyau de sable dans lequel sont ménagées des cavités à la forme des aubes de la roue à mouler, à emplir ces cavités de métal liquide, à laisser le métal se solidifier en une pièce et à détruire le noyau de sable pour libérer la pièce, et est caractérisé en ce qu'il consiste à emplir de sable la boîte à noyau suivant l'invention, à y durcir le sable en un noyau et à démouler le noyau de la boîte en sortant les aubes de la boîte hors du noyau en leur imprimant un mouvement de translation suivant leur axe de révolution.

[0009] Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple :

La figure 1 est une vue partielle en perspective d'une roue à aubes suivant l'invention.

La figure 2 est une vue en coupe d'un moule pour mouler la roue de la figure 1.

La figure 3 est une vue éclatée, avec arrachement partiel, d'une boîte à noyau permettant d'obtenir le noyau mis en oeuvre dans le moule de la figure 2; et

La figure 4 est une vue en coupe d'une aube de la boite à noyau.

[0010] La roue de la figure 1 comprend six aubes 1 hélico-centrifuges (dont une seule est représentée), dont l'intrados 2 et l'extrados 3 s'étendent respectivement sur des portions de surfaces de cylindres, de section circulaire, dont les axes Y, Y' sont inclinés par rapport à l'axe X, X' de répétition des aubes 1. La roue comprend un flasque 4 de révolution autour de l'axe X, X'. Le flasque est sensiblement tronconique. Les aubes 1 partent du flasque 4.

[0011] La roue est fabriquée, en fonderie, à l'aide de deux châssis 9, 10 inférieur et supérieur emplis de sable, épousant les formes extérieures de la roue et, entre les deux châssis, d'un noyau 8 de sable reproduisant la forme intérieure de la roue. (figure 2)

- après la coulée et le refroidissement du métal, le sable est détruit et on obtient la roue brute de fonderie.

[0012] Pour la réalisation des deux châssis et du noyau, il est nécessaire de posséder :

- deux plaques modèles reproduisant la face avant et la face arrière de la roue;

- une boîte à noyau (figure 3) pour la réalisation du noyau.

[0013] Les plaques modèles sont obtenues à la manière classique sans difficulté.

[0014] La boîte à noyau se compose essentiellement d'un fond de boîte 11, d'un ensemble d'aubes 12 et d'une coiffe 13. Chaque aube 12 a un intrados et un extrados qui s'étendent sur des portions de surfaces d'un cylindre dont l'axe est incliné par rapport à celui X, X" du fond 11.

[0015] Il convient d'ajouter à l'aube proprement dite une partie appelée piétage 14 (figure 4).

[0016] Ce "piétage" est encastré dans le fond 11 de boîte comme un tenon dans une mortaise et permettra la mise en place et la démontabilité de l'aube 12 sur le fond 11 de boite. On retire chaque aube 12 du noyau de sable par un mouvement de translation suivant l'axe du cylindre sur lequel s'étend l'aube.

[0017] La boîte à noyau permet de fabriquer autant de noyaux 11 en sable que l'on veut fabriquer de roues à aube. Chaque noyau 11 est placé entre les deux châssis 9 10. On coule du métal. On libère la roue coulée en enlevant le sable.

Revendications

1) Roue à aubes, comprenant un flasque (4), formant moyeu, qui est de révolution autour d'un axe (X, X') et duquel naissent des aubes (1) hélico-centrifuges admettant l'axe (X, X') du moyeu comme axe de répétition, caractérisée en ce que le prolongement imaginaire de la génératrice du flasque (4) coupe l'axe du moyeu et les intrados et extrados des aubes (1) s'étendent sur des portions de surfaces de cylindres dont les axes (Y, Y') sont inclinés par rapport à celui (X, X') du moyeu.

2) Roue suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la section droite des cylindres est un cercle.

3) Roue suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le flasque est sensiblement tronconique.

4) Boîte à noyau, utile pour la fabrication de roues à aubes hélico-centrifuges suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des aubes hélico-centrifuges à axe de répétition, l'intrados et l'extrados de chaque aube s'étendant respectivement sur des portions de surfaces de cylindres dont les axes de révolution sont inclinés par rapport à celui de répétition.

5) Procédé de moulage d'une roue à aubes métalliques hélico-centrifuges suivant la revendication 1, 2 ou 3, qui consiste à créer un noyau de sable dans lequel sont ménagées des cavités à la forme des aubes de la roue à mouler, à emplir ces cavités de métal liquide, à laisser le métal se solidifier en une pièce et à détruire le noyau de sable pour libérer la pièce, caractérisé en ce qu'il consiste à créer une boîte à noyau suivant la revendication 4, à emplir la boîte à noyau de sable, à y durcir le sable en un noyau et à démouler le noyau de la boîte en sortant les aubes de la boîte hors du noyau en leur imprimant un mouvement de translation suivant leur axe de révolution.

Dessins