ASPINA à la recherche d'une haute efficacité - Ventilateur PAPR

Petit, léger, très efficace et peu gourmand en énergie : toutes ces caractéristiques dans un ventilateur relèveraient de l'exploit. Et c’est pourtant possible en réduisant les différents composants à leurs plus simples expressions et en éliminant les pertes.

L'une des clés du développement d'un ventilateur centrifuge destiné aux respirateurs à adduction d’air comprimé (PAPR) avec ventilateur intégré consiste à examiner le moteur électrique, le ventilateur, le carter, les circuits et les autres composants individuellement afin de comprendre précisément où se produisent les pertes de performances.

Les PAPR sont des équipements de sécurité essentiels dans les installations de biotechnologie ou dans les usines engendrant de la poussière. Le porteur doit enfiler un masque et porter un ventilateur alimenté par une batterie qui aspire l'air à travers un filtre intégré au masque. Par conséquent, le ventilateur doit non seulement fonctionner en toute sécurité pendant de longues périodes, mais elle doit également minimiser le poids, les vibrations et le bruit afin de rendre le respirateur plus facile à porter.

Cette prise en compte des besoins des utilisateurs a servi de point de départ au développement réussi par ASPINA d'un nouveau ventilateur PAPR, qui intègre des technologies permettant de le rendre plus petit et plus léger que les modèles précédents et d'assurer une longue durée de fonctionnement de la batterie.

Alors que les modèles de ventilateurs précédents avaient été conçus pour fonctionner sur une large gamme de débits, cela signifiait qu'ils ne répondaient pas à ce qui était vraiment nécessaire, à savoir fonctionner efficacement dans la gamme de débits requise dans la pratique.

Les PAPR réduisent l'effet étouffant du port d'un filtre en utilisant un ventilateur pour aspirer l'air et favoriser la respiration naturelle. Cependant, l'augmentation du débit n'est pas nécessairement une amélioration. Ce qu'il faut, c'est fournir un débit qui corresponde à la respiration de l'utilisateur. L'équipe de développement en a conclu qu'un bon ventilateur pour appareil respiratoire à ventilation assistée était le résultat d'un équilibre entre un ventilateur qui fournit le débit idéal et un moteur qui fonctionne efficacement dans la plage de débits requise.

L'équipe a commencé par prendre des mesures sur des ventilateurs PAPR existants, notamment le débit, le couple de l'arbre et la pression statique, et les a utilisées comme référence. Les résultats ont indiqué que l'efficacité maximale du ventilateur PAPR ne se produisait pas dans la plage de débits utilisée. En d'autres termes, le ventilateur existant souffrait d'une inadéquation entre ses performances maximales et les débits requis dans la pratique. En conséquence, ASPINA a entrepris de développer un ventilateur qui se démarque nettement de son prédécesseur.

 Résultat de la mesure de référence des ventilateurs PAPR existants

Le volume d'air nécessaire pour assister la respiration humaine est inférieur à 200L/min. Pour améliorer l'efficacité des ventilateurs dans cette gamme de débit, ASPINA a utilisé divers outils de simulation pour effectuer des analyses de débit, calculer les paramètres du circuit et évaluer les changements de pression et d'autres facteurs. Ce travail a révélé que des pertes se produisaient dans le boîtier ainsi que dans le ventilateur lui-même. Alors qu’il s’avérait d’abord difficile d'obtenir les points de fonctionnement souhaités pour le moteur et le ventilateur respectivement, puis de combiner les deux, nous avons su développer des outils de conception distincts pour le moteur et le ventilateur. En d'autres termes, plutôt que de se concentrer uniquement sur le moteur, nous avons pris en compte la compatibilité entre les différents composants, y compris le ventilateur et le boîtier.

 Le ventilateur PAPR d'ASPINA a réussi à être plus efficace dans la plage de fonctionnement réelle de moins de 200L/min.

L'appareil ainsi obtenu était environ 40 % plus petit et plus léger que son prédécesseur, tout en étant plus efficace dans la plage de fonctionnement réelle. Le développement a également permis d'allonger de plus d'une heure la durée de fonctionnement dans des conditions normales d'alimentation par batterie. C'est ainsi qu'est né l'objectif initial de fabriquer un ventilateur PAPR qui réduirait de manière significative les contraintes imposées à l'utilisateur.

La réduction du diamètre et du poids du ventilateur a nécessité d'autres améliorations des techniques de conception. Dans le cas du développement des ventilateurs, la politique d’ASPINA consiste à travailler avec des universités et d'autres instituts de recherche pour construire des prototypes de ventilateurs. Cette collaboration a été suivie d'un programme de travail continu visant à améliorer la précision de la conception pour tous les paramètres, y compris le diamètre et la hauteur des pales, ainsi que l'angle des aubes.

Deux des principales priorités de l'équipe de développement étaient d'effectuer une analyse comparative par rapport au modèle précédent et d'inclure une analyse au niveau des composants dans le processus de développement. L'équipe a réussi à faire progresser la technologie des ventilateurs en procédant à des analyses méticuleuses afin de bien comprendre les exigences du client et d'être en mesure de lui fournir ce dont il avait besoin. En s'appuyant sur un large éventail de techniques de développement englobant le ventilateur, le boîtier et le moteur, le développement du ventilateur témoigne des capacités de développement d'ASPINA et de la manière dont elle utilise des analyses approfondies pour fournir les meilleurs produits possibles.

À l'avenir, ASPINA entend continuer à progresser dans l'optimisation des moteurs et des ventilateurs et dans l'amélioration de leurs performances afin de produire des ventilateurs encore plus performants, plus petits et plus légers, avec des durées de fonctionnement plus longues et capables de fonctionner silencieusement avec de faibles vibrations.

L'amélioration de l'efficacité des ventilateurs permet aux produits développés par les clients de fonctionner plus longtemps sur chaque charge de batterie, augmentant ainsi la productivité. De même, les ventilateurs plus petits et plus légers offrent aux clients une plus grande souplesse dans la conception de leurs produits, ce qui leur permet d'améliorer leur apparence et de réduire leurs coûts.

ASPINA estime que ses ventilateurs faciliteront et sécuriseront le travail dans les usines et les hôpitaux. De plus, en rendant les ventilateurs de la société plus adaptées à de nombreuses autres applications, y compris les fosses septiques domestiques et les utilisations automobiles, il ne fait aucun doute que ce produit est destiné à répondre à un grand nombre de besoins.

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