Le fabricant de ventilateurs industriels en fibre de verre s'appuie sur la tradition

Hudson Products s'est tourné vers les presses hydrauliques Wickert pour une presse similaire à ses presses existantes, mais avec des commandes mises à jour et un degré plus élevé de fonctionnalité et de contrôle. Origine | Presses hydrauliques en osier

Hudson Products (Hudson, Beasley, Texas, États-Unis) est l'un des principaux fabricants d'échangeurs de chaleur refroidis par air et de ventilateurs axiaux. Les ventilateurs à flux axial Tuf-Lite en fibre de verre de la société sont en production depuis plus de 60 ans et sont préférés pour les applications industrielles. Plus de 250 000 ventilateurs Tuf-Lite sont actuellement utilisés dans le monde.

La série de ventilateurs Tuf-Lite a débuté en 1955 avec le Tuf-Lite I, doté d'une pale en composite renforcé de fibres de verre. Depuis sa création, le ventilateur a connu quelques itérations. Le ventilateur d'origine a été fabriqué sous la forme d'un profil aérodynamique monobloc monolithique qui a été moulé comme une pièce creuse. Tuf-Lite II a été introduit en 1984 pour augmenter la capacité de fabrication des pièces du ventilateur. Selon Nick Rizzo, directeur des opérations de Hudson Products, il était difficile de maintenir le profil du profil aérodynamique monolithique d'origine tout en répondant aux exigences des pièces. Un nouveau design en deux parties a été conçu avec une pale comprenant un profil aérodynamique et un support, ou un col. La conception a également vu un changement dans son moyeu central. Dans la conception Tuf-Lite I, le col moulé de la lame monolithique s'insère dans une douille dans le moyeu, tandis que dans la conception Tuf-Lite II, le col cylindrique de la lame était maintenu en place par deux moitiés de pince prises en sandwich entre une plaque de moyeu supérieure et inférieure . Le Tuf-Lite III a été introduit en 2004, revenant à la conception de lame monolithique mais conservant la convention de serrage.

Les conceptions de ventilateurs Tuf-Lite II et Tuf-Lite III d'Hudson utilisent une résine vinylester exclusive dans un processus de fabrication de moulage par transfert de résine (RTM). Un système exclusif de protection de bord d'attaque est également intégré et un revêtement résistant aux UV est appliqué à l'extérieur de la pale. Les ventilateurs sont conçus pour résister à la corrosion et pour maximiser le rapport résistance/poids. Les pales du ventilateur intègrent une torsion et une conicité aérodynamiques conçues pour fournir une distribution uniforme du flux d'air et une efficacité énergétique tout en minimisant les vibrations.

Hudson a reconnu le besoin sur le marché d'un ventilateur de grand diamètre et à faible bruit et a vu une opportunité pour une autre itération de la série Tuf-Lite. Pour le Tuf-Lite IV, la société a utilisé la technologie de dynamique des fluides numérique (CFD) pour une conception axée sur la réduction du bruit et un flux d'air efficace.

"Le concept de conception derrière le Tuf-Lite IV était de nous permettre de mettre en service une lame qui fonctionnerait aussi efficacement que nos conceptions existantes, mais à une vitesse de fonctionnement inférieure", explique Rizzo.

Le design Tuf-Lite IV qui en résulte est calqué sur le Tuf-Lite III, mais est environ 20 % plus grand. En raison de la taille accrue du ventilateur, le nouveau design n'était pas compatible avec l'équipement de fabrication existant d'Hudson.

"Il s'agit d'une lame nettement plus grande que ce que nous avons moulé auparavant dans le style monolithique", explique Rizzo. "Il a une corde beaucoup plus large, il est nettement plus long et la forme du profil aérodynamique a un balayage ou une courbe prononcée."

Hudson Products avait besoin d'une presse capable de manipuler l'outil de 5 m x 1 m qui serait nécessaire pour mouler les pales du ventilateur Tuf-Lite IV. Origine | Presses hydrauliques en osier

Hudson avait besoin d'une presse capable de gérer l'outil de 5 mètres sur 1 requis pour mouler les pièces. Les presses composites d'Hudson étaient auparavant développées et construites en interne, mais pour la nouvelle conception de ventilateur, la société s'est tournée vers Wickert Hydraulic Presses (Hebron, Ky., États-Unis; Landau, Allemagne) pour une nouvelle presse personnalisée. En plus de la taille accrue, la nouvelle conception de la lame a présenté plusieurs défis de production. Ceux-ci comprenaient des changements dans la séquence de superposition, le type de fibre de verre, la configuration du matériau, le nombre de couches, les points d'injection de résine et le positionnement des lignes de ventilation. Un nouveau système de résine à base d'époxy a également été envisagé lors de la phase de conception, mais au cours du développement, Hudson est revenu à l'ester vinylique qu'il avait utilisé dans les itérations précédentes.

« Plusieurs options personnalisées ont été incluses dans la presse qui étaient spécifiques à leurs moules », explique Tony Ackerman, ingénieur commercial régional pour Wickert. « Nous nous sommes réunis avec le fournisseur de moules [d'Hudson] et avons collaboré à la conception. »

« Nous ne savions pas exactement comment le front de résine s'écoulerait à travers la pièce dans la cavité du moule », explique Rizzo. « Le point de convergence de ce front de résine était également une préoccupation. Avec nos conceptions existantes - étant une application RTM - le moule fermé est ventilé de sorte que lorsque nous pompons la résine sur la pièce, l'air s'échappe par les conduites de ventilation. Une fois que la pièce est complètement mouillée, l'idée est de faire s'écouler la résine par les conduites d'aération. Le positionnement de ces conduites d'aération est donc très important dans l'outil de moulage. Nous voulons placer ces lignes d'aération au point de convergence de l'avant de la résine lorsqu'elle s'écoule sur la pièce. »

Wickert a également collaboré avec Hudson sur le système de contrôle de la presse pour configurer la séquence spécifique, le système d'alarme et l'intégration avec le système de pompe à résine. Le cycle automatique a été conçu pour optimiser le calage de l'injection et le chauffage et le refroidissement sous pression. Parce qu'une vessie d'air est utilisée pour créer une cavité dans la pale de ventilateur creuse, Wickert a installé des commandes d'actionnement d'air pour indiquer à la vessie d'air quand se gonfler à un moment précis du cycle.

« Nos machines existantes ont un niveau d'automatisation dans le cadre du cycle de fabrication où l'opérateur est capable de lancer une injection de résine, un cycle de mouillage, puis un cycle de chauffage, puis un cycle de refroidissement », explique Rizzo. « [Wickert] nous a donné une presse qui a rempli toutes ces exigences - nous avons pu programmer un cycle d'opérateur automatique qui fonctionnait de la même manière que ce que nos presses existantes nous offrent, avec des commandes mises à jour et un degré plus élevé de fonctionnalité et de contrôle par rapport à nos anciennes machines ."

De plus, Wickert a conçu la presse comme une machine hydraulique à action supérieure, qui produit une faible hauteur de travail, la rendant facilement accessible pour l'opérateur.

« L'une des caractéristiques personnalisées de la presse est un plateau chauffant supérieur qui peut pivoter pour se présenter à un opérateur pour le nettoyage et l'inspection visuelle », ajoute Ackerman.

Alors que l'automatisation de la presse est toujours en cours de finalisation et que certains ajustements logiciels sont toujours en cours, Hudson a commencé à produire les ventilateurs Tuf-Lite IV et expédie des unités.

« La largeur de corde plus large et le profil balayé permettent à la lame de fonctionner avec une efficacité accrue à un régime inférieur, offrant un niveau de bruit global inférieur », explique Rizzo à propos des nouvelles lames. « De plus, nous avons pu répondre à ces exigences avec beaucoup moins de lames par rapport à la conception existante. »

Moins de lames signifie moins de matériau, ce qui rend le Tuf-Lite IV plus léger et moins cher à produire.