FR2757908A1 - Centrifugal fan wheel for use in vehicle ventilation systems - Google Patents
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Abstract
Description
Roue de ventilateur centrifuge pour installation de chauffa qe/ventilation et/ou de climatisation de véhicule
L'invention concerne -s turbines centrifuges, telles que celles qui sont notamment utilisées dans les systèmes de climatisation des véhicules automobiles.Centrifugal fan wheel for vehicle heating / ventilation and / or air conditioning installation
The invention relates to centrifugal turbines, such as those which are used in particular in air conditioning systems of motor vehicles.
Ces roues comportent, de manière en elle-même classique, un moyeu central destiné à être monté sur un arbre de moteur, une couronne périphérique pourvue d'une succession de pales pour aspirer l'air axialement par l'intérieur de la couronne et le refouler radialement vers l'extérieur, ainsi qu'une pluralité de bras reliant le moyeu et la couronne périphérique.These wheels comprise, in a conventional manner in itself, a central hub intended to be mounted on a motor shaft, a peripheral crown provided with a succession of blades for sucking air axially through the interior of the crown and the pushing back radially outwards, as well as a plurality of arms connecting the hub and the peripheral crown.
Ces roues sont généralement réalisées monobloc en une matière synthétique moulée, d'où un certain nombre de contraintes de tenue mécanique et de moulabilité lors de la conception des différentes parties de la roue de turbine.These wheels are generally made in one piece from a molded synthetic material, hence a number of mechanical strength and moldability constraints when designing the different parts of the turbine wheel.
Ces aspects sont particulièrement importants en ce qui concerne les bras reliant le moyeu à la couronne périphérique.These aspects are particularly important with regard to the arms connecting the hub to the peripheral ring.
En effet, ces bras doivent être suffisamment rigides pour permettre une bonne transmission du couple de rotation du moyeu vers la couronne périphérique sans contrainte mécanique excessive qui pourrait conduire à terme à une fatigue du matériau et à une rupture d'un bras. D'autre part, ils doivent perturber le moins possible par leur présence le flux d'air aspiré et refoulé par la roue de turbine.In fact, these arms must be sufficiently rigid to allow good transmission of the torque from the hub to the peripheral ring without excessive mechanical stress which could ultimately lead to fatigue of the material and rupture of an arm. On the other hand, they must disturb as little as possible by their presence the flow of air sucked in and discharged by the turbine wheel.
En pratique, les bras présentent généralement, en section, une forme oblongue, voir même aplatie, afin de tenter de concilier ces impératifs de rigidité et d'aérodynamisme.In practice, the arms generally have, in section, an oblong shape, even flattened, in an attempt to reconcile these requirements of rigidity and aerodynamics.
Néanmoins, ces formes présentent une certaine difficulté de réalisation en ce qui concerne la moulabilité, et des défauts peuvent conduire à une mauvaise tenue mécanique d'un ou plusieurs bras de la roue de turbine.However, these forms have a certain difficulty in production as regards moldability, and defects can lead to poor mechanical strength of one or more arms of the turbine wheel.
L'invention propose une autre forme de section pour des telles roues de turbine, qui permette de concilier de manière optimale les différents impératifs exposés plus haut.The invention proposes another form of section for such turbine wheels, which makes it possible to optimally reconcile the different requirements set out above.
À cet effet, la roue de turbine centrifuge de l'invention, qui est du type général précité comportant un moyeu central apte à être monté sur un arbre de moteur, une couronne périphérique pourvue d'une succession de pales pour aspirer l'air axialement par l'intérieur de la couronne et le refouler radialement vers l'extérieur, ainsi qu'une pluralité de bras reliant le moyeu et la couronne périphérique, est caractérisée en ce que la section des bras, dans un plan perpendiculaire à leur direction longitudinale, est une section essentiellement circulaire sur au moins la majeure partie de la longueur des bras.To this end, the centrifugal turbine wheel of the invention, which is of the aforementioned general type comprising a central hub capable of being mounted on a motor shaft, a peripheral crown provided with a succession of blades for sucking air axially by the inside of the crown and pushing it radially outwards, as well as a plurality of arms connecting the hub and the peripheral crown, is characterized in that the section of the arms, in a plane perpendicular to their longitudinal direction, is an essentially circular section over at least most of the length of the arms.
Selon un certain nombre de formes de réalisation avantageuses - le diamètre de ladite section est essentiellement constant sur au moins ladite majeure partie de la longueur des bras - le rapport entre diamètre de ladite section et longueur des bras est compris entre 4 % et 10 % - le nombre de bras est r nombre premier ; et - le nombre de bras et le nombre de pales sont premiers entre eux.According to a certain number of advantageous embodiments - the diameter of said section is essentially constant over at least said major part of the length of the arms - the ratio between diameter of said section and length of arms is between 4% and 10% - the number of arms is r prime number; and - the number of arms and the number of blades are prime between them.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée cidessous d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below of an exemplary embodiment, made with reference to the accompanying drawings.
La figure 1 est une vue en coupe, selon I-I de la figure 2, d'une roue de turbine centrifuge selon la présente invention.Figure 1 is a sectional view, along I-I of Figure 2, of a centrifugal turbine wheel according to the present invention.
La figure 2 est une vue en plan selon II-II de la figure 1, de cette même roue de turbine centrifuge.Figure 2 is a plan view along II-II of Figure 1, of the same centrifugal turbine wheel.
La figure 3 est une coupe transversale, en section selon III
III des figures 1 et 2, de l'un des bras reliant moyeu et couronne périphérique.Figure 3 is a cross section in section along III
III of Figures 1 and 2, of one of the arms connecting the hub and the peripheral ring.
Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne de façon générale une roue de turbine centrifuge, qui est typiquement réalisée monobloc par moulage-injection d'une résine synthétique.In FIGS. 1 and 2, the reference 10 generally designates a centrifugal turbine wheel, which is typically made in one piece by injection molding of a synthetic resin.
Cette roue de turbine est destinée à être montée sur l'arbre 12 d'un moteur d'entraînement 14 par l'intermédiaire d'un moyeu 16 dans lequel l'arbre 12 est inséré à force. This turbine wheel is intended to be mounted on the shaft 12 of a drive motor 14 via a hub 16 in which the shaft 12 is forcibly inserted.
La roue de turbine 10 présente une forme générale de cylindre aplati, dont le diamètre est nettement supérieur à la hauteur. Un exemple typique d'une telle roue, bien entendu non limitatif, présente un diamètre hors-tout de 140 mm pour une hauteur de la partie cylindrique de 70 mm.The turbine wheel 10 has a general shape of a flattened cylinder, the diameter of which is clearly greater than the height. A typical example of such a wheel, of course not limiting, has an overall diameter of 140 mm for a height of the cylindrical part of 70 mm.
La partie externe de la roue de turbine 10 est constituée d'une couronne circulaire périphérique 18 portant une pluralité de pales 20. Ces pales individuelles sont réunies entre elles par un élément commun 22 en forme de couronne circulaire (côté inférieur avec les conventions de la figure 1) et, de l'autre côté, par un élément raidisseur 24 de forme cylindrique.The external part of the turbine wheel 10 consists of a peripheral circular crown 18 carrying a plurality of blades 20. These individual blades are joined together by a common element 22 in the form of a circular crown (lower side with the conventions of the Figure 1) and, on the other side, by a stiffening element 24 of cylindrical shape.
La couronne périphérique 18 est réunie, via l'élément 22 en forme de disque circulaire, au moyeu 16 par une série de bras 26. Pour assurer une compacité maximale, le moyeu 16 est placé, en direction axiale, du côté opposé à celui de l'élément 22 en forme de disque, afin de loger une partie du carter moteur 14 dans le volume central de la roue de turbine.The peripheral ring 18 is joined, via the element 22 in the form of a circular disc, to the hub 16 by a series of arms 26. To ensure maximum compactness, the hub 16 is placed, in an axial direction, on the side opposite that of the element 22 in the form of a disc, in order to accommodate a part of the motor housing 14 in the central volume of the turbine wheel.
Lorsque la roue de turbine est entraînée en rotation, l'air est entraîné par les pales 30 en direction radiale vers l'extérieur (effet centrifuge), ce qui produit une aspiration (flèches 28) de l'air axialement du côté de la turbine opposé à celui où se trouve le moteur 14, et un refoulement en direction radiale (flèches 30) de l'air ainsi aspiré.When the turbine wheel is driven in rotation, the air is entrained by the blades 30 in a radial direction towards the outside (centrifugal effect), which produces a suction (arrows 28) of the air axially on the side of the turbine. opposite to that where the motor 14 is located, and a discharge in the radial direction (arrows 30) of the air thus sucked.
On voit ainsi, si l'on considère la figure 1, que le flux d'air qui est aspiré depuis le haut (avec les conventions de la figure) et qui est refoulé latéralement, présente un trajet qui suit sensiblement les bras 26, et c'est la raison pour laquelle la forme de ces bras n'est pas neutre du point de vue aérodynamique. En outre, par un effet d'entraînement de la couche d'air qui leur est adjacente, ces bras participent au refroidissement du moteur 14, en faisant circuler un flux d'air dans le volume interne de la turbine où se trouve ce moteur.It can thus be seen, if we consider FIG. 1, that the air flow which is sucked in from above (with the conventions of the figure) and which is discharged laterally, has a path which substantially follows the arms 26, and this is the reason why the shape of these arms is not aerodynamically neutral. In addition, by an effect of entrainment of the layer of air which is adjacent to them, these arms participate in the cooling of the engine 14, by circulating an air flow in the internal volume of the turbine where this engine is located.
De façon caractéristique de la présente invention, et comme on peut le voir sur la coupe de la figure 3, on choisit pour les bras 26 une section circulaire, avec un diamètre D de préférence sensiblement constant sur toute la longueur L de ces bras.Characteristically of the present invention, and as can be seen in the section of FIG. 3, a circular section is chosen for the arms 26, with a diameter D preferably substantially constant over the entire length L of these arms.
Le choix d'une section circulaire permet notamment d'améliorer les caractéristiques aérodynamique des bras, avec une importante réduction corrélative du bruit de fonctionnement.The choice of a circular section makes it possible in particular to improve the aerodynamic characteristics of the arms, with a significant correlative reduction in operating noise.
Avec les valeurs de l'exemple typique indiqué plus haut d'une roue de turbine de diamètre hors-tout 140 mm, pour une longueur de bras de 75 mm, on a trouvé qu'un diamètre compris entre 3 et 7 mm (soit 4 à 10 % environ de la longueur L) permet à la fois de garantir la tenue mécanique, de procurer une bonne moulabilité, et d'assurer des performances optimales pour le refroidissement du moteur.With the values of the typical example indicated above of a turbine wheel with an overall diameter of 140 mm, for an arm length of 75 mm, it has been found that a diameter of between 3 and 7 mm (i.e. 4 at around 10% of the length L) makes it possible both to guarantee the mechanical strength, to provide good moldability, and to ensure optimum performance for the cooling of the engine.
Pour réduire encore le bruit, en évitant notamment les phénomènes vibratoires de résonance et d'harmoniques, on choisit pour le nombre de bras un nombre premier, par exemple treize bras, comme illustré sur la figure 2.To further reduce the noise, in particular by avoiding the vibrational phenomena of resonance and harmonics, a prime number is chosen for the number of arms, for example thirteen arms, as illustrated in FIG. 2.
En variante ou en complament, on choisit un nombre de bras qui ne concorde pas avec le nombre de pales (c'est-à-dire que le nombre de bras et celui de pales sont premiers entre eux, par exemple treize bras pour quarante-sept pales dans l'exemple illustré sur les figures) et/ou avec le nombre de commutations par tour du moteur électrique.As a variant or as a complement, a number of arms is chosen which does not match the number of blades (that is to say that the number of arms and that of blades are prime to each other, for example thirteen arms for forty- seven blades in the example illustrated in the figures) and / or with the number of switches per revolution of the electric motor.
Bien entendu, le terme circulaire peut s'appliquer à une autre forme que celle d'un cercle parfait, telle que par exemple une forme ovale. Of course, the term circular can apply to another form than that of a perfect circle, such as for example an oval shape.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2781530A1 (en) | 1998-07-22 | 2000-01-28 | Valeo Climatisation | CENTRIFUGAL TURBINE, ESPECIALLY FOR HEATING AND / OR AIR CONDITIONING SYSTEMS FOR MOTOR VEHICLES |
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1996
- 1996-12-26 FR FR9616056A patent/FR2757908B1/en not_active Expired - Fee Related
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