FR2753495A1 - Ventilateur, en particulier pour appareil de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ventilateur. Le ventilateur comprend une hélice (12) munie de pales (16) et propre à être entraînée en rotation autour d'un axe (X-X) à l'intérieur d'une buse (20) de forme conjuguée, en ménageant un espace annulaire limité (22) entre la périphérie de l'hélice et la buse, des reliefs superficiels rigides (28, 30) étant formés sur au moins une paroi de l'hélice et/ou de la buse dans une région délimitant l'espace annulaire (22) pour améliorer les performances aéro-acoustiques du ventilateur. Application notamment aux ventilateurs pour appareils de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicules automobiles.

Description

Ventilateur. en particulier pour appareil de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile
L'invention concerne un ventilateur destiné à être utilisé en particulier dans un appareil de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile.

Elle concerne plus particulièrement un ventilateur du type comprenant une hélice munie de pales et propre à être entraînée en rotation autour d'un axe à l'intérieur d'une buse de forme conjuguée, en ménageant un espace annulaire limité entre la périphérie de l'hélice et la buse.

On connaît déjà des ventilateurs de ce type dont l'hélice est propre à être entraînée par un moteur électrique pour former un "groupe motoventilateur" destiné à être associé à un échangeur de chaleur de véhicule automobile.

L'exemple typique est celui d'un ventilateur associé à un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile.

Dans les ventilateurs de ce type, la buse est reliée habituellement par une jupe à une grande face de l'échangeur de chaleur, afin de canaliser un flux d'air au travers de cet échangeur de chaleur et permettre un échange de chaleur entre le flux d'air et un fluide circulant dans l'échangeur de chaleur.

Les buses précitées sont des conduits convergents ou divergents qui présentent une paroi fortement inclinée par rapport à l'axe de l'hélice. Ceci se traduit, en fonctionnement, par un décollement du flux d'air, qui se détache de la paroi, ce qui entraîne des pertes de charge et réduit les performances aéro-acoustiques du ventilateur.

Par ailleurs, l'espace annulaire limité compris entre l'hélice et la buse crée un jeu, ce qui constitue une source de bruit et de pertes de performances aérauliques.

Les tentatives qui ont été faites jusqu'à présent dans le but de résoudre les inconvénients ci-dessus n'ont pas donné satisfaction.

Par ailleurs, dans un domaine différent, on a proposé d'équiper les parois internes d'un conduit d'un turboréacteur par une bande souple en matériau auto-agrippant dit "bande Velcro" (Marque déposée) pour réduire les effets, notamment le bruit, dus au jeu existant en bout des pales. On peut se référer à ce sujet à l'article "Reduction of tip clearance loss and tip clearance noise in axial-f low-machi- nes" de F. Kameier et W. Neise, BMW-Rolls-Royce Aero Engines,
AGARD PEP 85th Meeting on Loss Mechanisms and Unsteady Flows in Turbomachines, Derby Grande-Bretagne 8-12 mai 1995.

Toutefois, ce procédé de réduction de bruit apparaît difficilement applicable aux ventilateurs, tels que ceux utilisés dans les appareils de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicules automobiles.

D'autre part, la réalisation d'une bande en matériau autoagrippant et son installation sur des parties, en particulier des pales, d'un ventilateur, ne peuvent être réalisées de façon simple.

En outre, il existe un risque de décollement ou de séparation de la bande en matériau auto-agrippant.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.

Elle propose en conséquence un ventilateur du type défini en introduction dans lequel, dans le but d'améliorer les performances aéro-acoustiques du ventilateur, des reliefs superficiels en matière rigide sont formés sur au moins une paroi de l'hélice et/ou de la buse dans une région qui délimite ledit espace annulaire.

Il a été constaté que ces reliefs créent une sorte de rugosité qui permet à la couche limite du flux d'air de coller à la paroi et de retarder son décollement. Ceci entraîne une diminution des pertes de charge et augmente les performances aéro-acoustiques du ventilateur.

Par ailleurs, cette rugosité de surface permet de réduire les pertes de performances aérauliques dues au jeu existant entre l'hélice et la buse.

Il en résulte en outre que l'hélice peut être utilisée à des régimes de fonctionnement plus étendus.

La paroi sur laquelle sont formés les reliefs précités peut être une paroi interne de la buse qui délimite une ouverture circulaire dans laquelle l'hélice est entraînée en rotation.

Cette paroi peut être également une paroi externe d'une virole, de forme annulaire, rattachée aux extrémités des pales de l'hélice.

Il peut s'agir aussi d'une paroi externe formée à l'extrémité de chacune des pales de l'hélice.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les reliefs sont venus de moulage avec la paroi, laquelle est avantageusement formée d'une matière plastique.

Ainsi, les reliefs peuvent être réalisés facilement lors du moulage de l'hélice et/ou de la buse, ce qui ne nécessite pas d'opérations supplémentaires de fabrication.

Les reliefs précités comprennent avantageusement des parties en creux et/ou en saillie de forme régulière, distribuées sur la paroi.

Les reliefs peuvent avoir par exemple une forme en tronc de cône ou de pyramide.

Il peut s'agir aussi d'une forme de calotte sphérique.

Ces formes se prêtent facilement à une fabrication par moulage, car elles présentent des parois en dépouille facilitant le démoulage.

Dans le ventilateur de l'invention, les reliefs ont avantageusement chacun des dimensions inférieures à 5 mm.

Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un ventilateur selon une première forme de réalisation de l'invention, dont les pales sont équipées d'une virole; - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un autre ventilateur selon l'invention dont les pales de l'hélice sont dépourvues de virole; - la figure 3 est une vue en coupe d'un exemple d'une paroi munie de reliefs; - la figure 4 est une vue en perspective correspondant à la figure 3; - la figure 5 est une vue en coupe d'un autre exemple de paroi à reliefs selon l'invention; - la figure 6 est une vue en perspective correspondant à la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe d'un autre exemple de paroi à reliefs selon l'invention; - la figure 8 est une vue en perspective correspondant à la figure 7; - la figure 9 est un détail à échelle agrandie de la figure 3; - la figure 10 est un détail à échelle agrandie de la figure 7; et - la figure 11 est un autre détail à échelle agrandie de la figure 7.

On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un ventilateur 10 selon l'invention, destiné dans l'exemple à faire partie d'un appareil de refroidissement de véhicule automobile. Ce ventilateur comprend une hélice 12 comportant un moyeu 14 propre à être entraîné en rotation, autour d'un axe X-X, dans le sens de la flèche Q. Le moyeu 14 est muni d'une multiplicité de pales 16, généralement radiales, dont les extrémités sont reliées entre elles par une virole 18 présentant une forme de révolution autour de l'axe X-X.

L'hélice 12 est propre à être entraînée en rotation à l'intérieur d'une buse 20 formant conduit de forme évolutive, et ayant également une symétrie de révolution par rapport à l'axe X-X. La buse 20 délimite ainsi une ouverture circulai- re. Un espace annulaire 22 est limité entre la périphérie de l'hélice 12 et la buse 20. L'hélice 12 est propre à pulser un flux d'air F à l'intérieur de la buse pour l'envoyer vers une grande face d'un échangeur de chaleur (non représenté) tel qu'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile.

La virole 18 comprend une paroi extérieure 24 située en visà-vis d'une paroi intérieure 26 de la buse, de manière à délimiter l'espace annulaire 22 précité.

La paroi extérieure 24 de la virole 18 est munie de reliefs superficiels et rigides 28 qui, dans l'exemple, sont venus de moulage avec l'hélice, et plus particulièrement avec la virole 18, a partir d'une matière plastique appropriée.

Le ventilateur 10 de la figure 1 peut comporter en outre, à la place des reliefs 28, ou en complément de ceux-ci, des reliefs superficiels analogues 30 prévus sur la paroi intérieure 26 de la buse 20, dans la région délimitant l'espace annulaire 22.

Les reliefs annulaires 30 ont une forme analogue à celle des reliefs 28 et sont, dans l'exemple, venus de moulage avec la buse 20 qui, elle aussi, est réalisée en matière plastique.

Comme indiqué, on peut, soit prévoir des reliefs 28 sur la paroi extérieure 24 de la virole, soit prévoir des reliefs 30 sur la paroi intérieure 26 de la buse 20, soit encore de prévoir des reliefs sur les deux parois précitées.

Les reliefs 28 et 30 sont représentés schématiquement sur la figure 1. Des exemples non limitatifs de tels reliefs seront donnés plus loin.

On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre un autre ventilateur selon l'invention, qui diffère essentiellement de celui de la figure 1 par le fait que l'hélice 12 est dépourvue de virole et que, de ce fait, la buse 20 comporte un profil différent.

Comme dans le cas de la figure 1, il existe un espace annulaire 22 entre les extrémités libres 32 des pales 16 et la paroi intérieure 26 de la buse 20.

Des reliefs superficiels 34 sont formés sur les extrémités 32 des pales 16. Ces reliefs sont avantageusement venus de moulage avec les pales, lesquelles sont de préférence réalisées en matière plastique.

Là encore, en complément ou en variante, des reliefs superficiels 30 analogues à ceux de la figure 1 peuvent être aussi formés sur la paroi intérieure 26 de la buse 20.

Ainsi, dans les formes de réalisation des figures 1 et 2, des reliefs formant rugosités sont prévus sur au moins une paroi de l'hélice et/ou de la buse dans une région qui délimite l'espace annulaire entre l'hélice et la buse.

Ces reliefs, formant rugosités, permettent à la couche limite du flux d'air qui traverse le ventilateur, de coller à la paroi, ce qui permet de limiter les pertes de charge et d'augmenter les performances aéro-acoustiques du ventilateur.

Par ailleurs, ces rugosités permettent de limiter le bruit et d'augmenter les performances aérauliques du ventilateur. Ces rugosités peuvent être formées sur une seule des deux parois en regard ou sur les deux.

On va décrire maintenant plusieurs exemples non limitatifs de réalisation de reliefs sur les parois.

Dans la forme de réalisation des figures 3 et 4, les reliefs sont formés par des cavités 36 de forme sensiblement hémisphérique disposées aux noeuds d'un réseau à mailles carrées.

Ces cavités sont formées sur une paroi qui, dans l'exemple, est une paroi 28 d'une virole 18. Ces cavités pourraient, en variante, être formées sur une paroi 30 d'une buse ou sur l'extrémité 32 d'une pale d'hélice.

Dans la forme de réalisation des figures 5 et 6, les reliefs comprennent des saillies 38 de forme sensiblement hémisphérique, formées aux noeuds d'un réseau à mailles carrées. Ces saillies sont formées en relief sur une paroi 28 analogue à celle décrite précédemment.

Dans la forme de réalisation des figures 7 et 8, les reliefs comprennent des cavités 40, en forme de troncs de pyramides à base rectangulaire, disposées en quinconce. Ces cavités sont formées sur une paroi 28 analogue à celle décrite précédemment.

Comme montré à la figure 9, une cavité 36, de forme sensiblement hémisphérique, possède une profondeur a et un diamètre b, la profondeur étant, dans l'exemple, inférieure au rayon correspondant, c'est-à-dire inférieure à b:2. Pour un ventilateur du type de celui décrit précédemment, la valeur a est inférieure à 1 mm et la valeur k est inférieure à 5 mm.

On se réfère maintenant aux figures 10 et 11. Chacune des cavités 40, en forme de tronc de pyramide, comporte une profondeur c, une largeur d au niveau de la surface et une largeur e au niveau du fond.

La valeur d est inférieure à 5 mm, la valeur c est inférieure à 1 mm et la valeur e est inférieure à 5 mm.

La distance f (figure 11) comprise entre deux cavités adjacentes 40 est inférieure à 10 mm.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple, et elle s'étend à d'autres variantes.

Bien que les reliefs formés sur le ventilateur soient de préférence venus de moulage avec la paroi dont ils dépendent, il pourrait être envisagé de rapporter sur la paroi un revêtement sur lequel les reliefs sont formés au préalable, à condition que ces reliefs soient réalisés de façon rigide dans le revêtement.

Claims (10)

Revendications

1. Ventilateur, en particulier pour appareil de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile, du type comprenant une hélice (12) munie de pales (16) et propre à être entraînée en rotation autour d'un axe (X-X) à l'intérieur d'une buse (20) de forme conjuguée, en ménageant un espace annulaire (22) limité entre la périphérie de l'hélice et la buse, caractérisé en ce que, dans le but d'améliorer les performances aéro-acoustiques du ventilateur, des reliefs superficiels rigides (28, 30, 34) sont formés sur au moins une paroi (24, 26, 32) de l'hélice (12) et/ou de la buse (20) dans une région qui délimite ledit espace annulaire (22).

2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi est une paroi intérieure (26) de la buse (20) qui délimite une ouverture circulaire dans laquelle l'hélice (12) est entraînée en rotation.

3. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi est une paroi externe (24) d'une virole (18), de forme annulaire, rattachée à des extrémités (32) des pales (16) de l'hélice (12).

4. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi est une paroi externe formée à l'extrémité (32) de chacune des pales (16) de l'hélice (12).

5. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les reliefs (30, 34) sont venus de moulage avec la paroi (24, 26, 32) qui est avantageusement formée d'une matière plastique.

6. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les reliefs (28, 30, 34) comprennent des cavités et/ou des saillies de forme régulière distribuées sur la paroi.

7. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les reliefs (40) ont une forme en tronc de cône ou de pyramide.

8. Ventilateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacun des reliefs (40) en forme de tronc de cône ou de pyramide possède une profondeur (c) inférieure à 1 mm, une largeur (d) au niveau de la surface inférieure à 5 mm et une largeur (e) au niveau du fond inférieure à 5 mm.

9. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les reliefs (36, 38) ont une forme de calotte sphérique.

10. Ventilateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que chacun des reliefs en forme de calotte sphérique possède une profondeur (a) inférieure à 1 mm et un diamètre (b) inférieur à 5 mm.