FR2766882A1 - Ventilateur centrifuge a conduit perfectionne de refroidissement du moteur, notamment pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Un ventilateur centrifuge (1), notamment pour un véhicule automobile, comprend une turbine (3) entraînée en rotation par un moteur électrique (2) et logée dans une partie centrale (5) d'un boîtier (6) dont les parois externes (7-9) délimitent, conjointement avec une partie périphérique (12) de la turbine, une volute (10) destinée à canaliser de l'air pulsé par la turbine tangentiellement à sa partie périphérique. L'une des parois externes (7) comprend dans une partie longitudinale (30) des ouvertures (19) destinées à prélever une partie de l'air pulsé pour alimenter un conduit externe (20) solidarisé au boîtier et débouchant dans la partie centrale de façon à refroidir le moteur.

Description

Ventilateur centrifuge à conduit perfectionné de refroidissement du moteur, notamment pour véhicule automobile
L'invention concerne les ventilateurs centrifuges à turbine, notamment pour véhicule automobile.

Elle concerne plus particulièrement les ventilateurs centrifuges du type comprenant une turbine entraînée en rotation par un moteur, de type électrique, et logée dans une partie centrale d'un boîtier dont les parois externes délimitent, conjointement avec une partie périphérique de la turbine, une volute destinée à canaliser de l'air pulsé par la turbine tangentiellement à sa partie périphérique.

Lorsqu'il est en fonctionnement, le moteur s'échauffe. Or, du fait de sa position à l'intérieur du boîtier, il est difficile de le refroidir. Pour remédier à cet inconvénient, l'homme de l'art à déjà proposé d'équiper le boîtier d'un conduit permettant de prélever de l'air à l'intérieur de la volute, et plus précisément dans une partie supérieure de celle-ci, pour l'acheminer à proximité du moteur. Cependant, cette solution n'est pas entièrement satisfaisante car, d'une part, elle ne permet pas de prélever un volume d'air suffisant, et d'autre part, elle induit de fortes turbulences dans la région de la volute où débouche l'entrée du conduit.

Un but de l'invention est donc de procurer un ventilateur centrifuge qui ne présente pas, notamment, l'inconvénient des ventilateurs de la technique antérieure.

L'invention propose à cet effet un ventilateur centrifuge du type défini en introduction, dans lequel, l'une des parois externes délimitant la volute comprend en une première zone latérale prédéterminée des ouvertures traversantes de dimensions choisies destinées à prélever une partie de l'air pulsé pour permettre l'alimentation d'une première extrémité d'un conduit externe solidarisé au boîtier et terminé par une seconde extrémité débouchant dans une seconde zone prédéterminée de la partie centrale du boîtier de sorte que le moteur puisse être refroidi.

De la sorte, l'air n'est plus prélevé sensiblement perpendiculairement à sa direction de circulation dans la volute, mais tangentiellement à celle-ci, ce qui fait que, d'une part, l'air est plus facilement prélevé, et d'autre part, les turbulences sont minimisées, voire supprimées. De plus, le volume d'air prélevé peut être assez bien maîtrisé du fait que l'on peut choisir les dimensions des ouvertures de prélèvement.

De façon particulièrement avantageuse, la première zone latérale prédéterminée se situe à proximité du commencement (ou début) de la volute, dans une partie où celle-ci présente une section minimale. L'efficacité du prélèvement est par conséquent renforcée du fait que le débit est maximal dans cette région.

Par ailleurs, dans le but d'améliorer encore l'efficacité du prélèvement, on prévoit la seconde zone prédéterminée dans une partie supérieure du boîtier, sensiblement au dessus de la turbine. Cela permet de tirer partie du phénomène d'aspiration induit par la rotation de la turbine, et par conséquent d'optimiser le prélèvement.

Dans un mode de réalisation préférentiel, la partie de la paroi latérale externe, qui comprend les ouvertures traversantes, forme un coude au niveau de la liaison entre le début et la fin de cette volute, et ce coude est fermé par une paroi complémentaire de façon à délimiter avec la paroi latérale externe une cavité alimentée par lesdites ouvertures et dans laquelle débouche la première extrémité du conduit.

Ainsi, cela permet de raccorder facilement le conduit de prélèvement à la partie supérieure du boîtier, sans augmenter l'encombrement latéral. De plus, du fait de l'emplace ment des ouvertures et du phénomène d'aspiration, l'air qui est pulsé à l'entrée (ou début) de la volute et celui qui est expulsé par sa sortie (ou fin) n'ont plus tendance à se mélanger, si bien que la couche limite d'air qui se forme au niveau du coude n'a plus tendance à se décoller, permettant ainsi de réduire très notablement le bruit du ventilateur.

Préférentiellement, la paroi complémentaire et la paroi latérale externe comprenant les ouvertures traversantes sont monobloc. Les parois externes du boîtier et la cavité peuvent ainsi être réalisées par moulage dans un matériau synthétique.

Les ouvertures peuvent être réalisées sous forme de trous sensiblement circulaires et/ou de fentes sensiblement oblongues.

Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut prévoir un conduit de prélèvement additionnel externe muni d'extrémités opposées débouchant respectivement dans la volute, de préférence dans une partie où celle-ci présente une section maximale, et dans la partie centrale au niveau du moteur. Cela permet d'augmenter le volume d'air prélevé lorsque le moteur le requiert.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue du dessus d'un ventilateur centrifuge selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon l'axe II-II de la figure 1; et - les figures 3A et 3B illustrent schématiquement deux modes de réalisation différents des ouvertures de prélèvement.

On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 pour décrire un ventilateur centrifuge 1 selon l'invention destiné, par exemple, à alimenter en air pulsé un boîtier de distribution et de traitement d'air d'une installation de chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile.

Le ventilateur centrifuge 1 comprend un moteur électrique 2 qui entraîne une turbine 3 en rotation autour d'un axe de révolution 4, lequel fixera dans la suite la direction longitudinale. Un tel moteur électrique 2 est commandé par un module de commande qui permet de gérer son alimentation en tension ou en courant, et par conséquent la vitesse de rotation de la turbine.

Le moteur électrique 2 et la turbine 3 sont logés dans la partie centrale 5 d'un boîtier 6 dont les parois externes 79 délimitent une volute spiralée 10 dont la section croît de son commencement l1 jusqu'à sa fin (ou sortie) 12. Cette volute 10 s'enroule autour de la partie centrale 5. En fait, la volute 10 est délimitée à la fois par les parois externes du boîtier et par la partie périphérique 12 de la turbine.

Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le boîtier 6 est constitué de trois parties assemblées les unes aux autres.

Une première partie 7 délimite le fond (ou partie inférieure) 13 de la volute 10, ainsi qu'une partie au moins des bords latéraux longitudinaux de celle-ci. Une autre partie 8 vient se placer au-dessus de la première partie 7, pour finir de délimiter la volute, cette seconde partie 8 comprenant une ouverture centrale 14 destinée à permettre le passage d'une partie du moteur électrique 2. Une troisième partie 9 délimite une chambre 18 aux dimensions de la partie supérieure du moteur 2 et vient coopérer avec les première 7 et seconde 8 parties au niveau de l'ouverture 14, en formant un couvercle de protection et d'étanchéité.

La première partie 7 du boîtier 6 comprend, dans sa partie inférieure 13 et au niveau de la partie centrale 5, une ouverture 15 permettant l'aspiration axiale (ou longitudinale) d'air par la turbine 3.

La turbine 3 comprend, sur sa partie périphérique 12, des ouvertures longitudinales 16 qui lui permettent, lorsqu'elle est en rotation, d'expulser l'air aspiré dans la volute 10, entre son commencement 11 et sa fin 12, de façon sensiblement tangentielle.

L'immobilisation de la troisième partie 9 du boîtier, sur ses première 7 et seconde 8 parties, peut être obtenue à l'aide de pattes de fixation 17, ici au nombre de trois (voir figure 1).

Lorsque le moteur 2 est en fonctionnement, il s'échauffe.

Or, en raison du faible volume de la chambre 18 qui le loge (au moins partiellement) dans la troisième partie 9 du boîtier (partie supérieure), le moteur ne peut pas évacuer ses calories. Il en résulte que ledit moteur électrique 2 peut être endommagé dans certaines conditions d'utilisation, notamment lorsqu'il doit fonctionner à plein régime pendant des durées importantes.

Pour remédier à cet inconvénient, le ventilateur centrifuge selon l'invention comprend des moyens de prélèvement d'une partie de l'air au niveau de la volute 10. Plus précisément, ces moyens de prélèvement comprennent des ouvertures 19 formées dans un côté longitudinal d'une partie de l'une des parois externes, ici la paroi délimitée par la première partie 7 du boîtier. Ces ouvertures 19 alimentent, en air pulsé par la turbine, un conduit principal de prélèvement d'air 20, lequel est solidarisé au boîtier 6 par de première 21 et seconde 22 extrémités.

La première extrémité 21 est, dans l'exemple illustré sur la figure 2, raccordé à la première partie 7 du boîtier, tandis que sa seconde extrémité 22 est raccordée à la troisième partie 9 de ce boîtier, de préférence dans une position centrée dans la partie centrale 5, sensiblement au-dessus du moteur électrique 2.

Préférentiellement, le boîtier 6 comprend une paroi complémentaire 23 destinée à délimiter une cavité 24 avec la paroi externe longitudinale 30 qui comprend les ouvertures de prélèvement d'air 19, ainsi qu'une ouverture supérieure de distribution 25 de dimensions adaptées aux dimensions de la première extrémité 21 du conduit de prélèvement 20 de façon à permettre l'alimentation exclusive de celui-ci. Cette paroi complémentaire 23 et la paroi externe longitudinale 30 sont de préférence monobloc.

Comme cela est illustré sur les figures 3A et 3B, les ouvertures 9 formées dans la paroi longitudinale externe 30 délimitant partiellement la cavité 24 peuvent présenter diverses formes dont les dimensions seront choisies de façon à permettre le prélèvement d'un volume d'air suffisant au refroidissement du moteur électrique 2. En d'autres termes, les dimensions des ouvertures seront choisies en fonction, d'une part, des caractéristiques du moteur électrique 2 et, d'autre part, des dimensions de la cavité 18 qui loge ce moteur.

De préférence, les ouvertures traversantes 19 sont réalisées en forme de trous sensiblement circulaires, ou bien en forme de fentes sensiblement oblongues. Bien entendu, on peut envisager une combinaison de trous et de fentes, tout comme l'on peut envisager de réaliser les ouvertures traversantes sous d'autres formes que celles illustrées sur les figures 3A et 3B.

Afin, d'une part, d'optimiser le prélèvement d'air, les ouvertures traversantes 19, et par conséquent dans cet exemple la cavité de collection de l'air prélevé 24, sont situées à proximité du commencement 11 de la volute 10, dans la région où cette volute présente une section minimale, et par conséquent là où le débit d'air pulsé est le plus grand.

En raison de la formation des ouvertures traversantes 19 sur un côté longitudinal 30 de lune des parois externes délimitant la volute 10, l'air qui est expulsé tangentielle ment de la turbine 3 vient lécher ladite paroi externe latérale 30, ce qui fait que l'air peut pénétrer à l'intérieur de la cavité de collection 24 sans perturber l'écoule- ment du reste de l'air pulsé dans la volute 10. Cela évite par conséquent que des turbulences ne se créent du fait de l'aspiration de l'air.

Le volume d'air prélevé par le conduit 20 est encore optimisé en raison du lieu de raccordement entre la seconde extrémité 22 de ce conduit 20 et la chambre 18 qui loge le moteur électrique 2. En effet, la mise en rotation de la turbine 3 crée un phénomène d'aspiration à l'intérieur de la chambre 18, ce qui contribue à favoriser, d'une part, la circulation de l'air prélevé de la chambre de collection 24 vers la seconde extrémité du conduit 22 et, d'autre part, le volume d'air prélevé au niveau des ouvertures 19.

D'autre part, il est particulièrement avantageux de former la cavité de collection 24 à proximité du commencement 11 de la volute 10, du fait que, dans cette région, la paroi externe latérale 30 du boîtier 6 forme un coude comme illustré sur la figure 1. Au niveau de ce coude 25, se forme une zone de communication entre le commencement 11 et la fin 12 de la volute, zone dans laquelle des turbulences peuvent se créer, entraînant ainsi un décollement de la couche d'air limite qui se forme généralement au niveau de la sortie 12 (ou fin) de la volute. Dans les ventilateurs centrifuges de la technique antérieure, ce décollement de la couche limite génère des bruits, qui peuvent nuire au confort des utilisateurs.

Désormais, du fait de l'emplacement des ouvertures traversantes 19, l'air expulsé par la turbine 3 dans la volute 10 est contraint soit à circuler dans cette volute, de sa partie à faible section vers sa partie à forte section, soit à pénétrer à l'intérieur de la cavité de collection 24, ce qui fait que l'air expulsé n'aura plus tendance à perturber l'air qui parvient au niveau de la sortie 12.

Comme cela est illustré sur la figure 1, on peut également prévoir un conduit additionnel de prélèvement d'air 26 dont une première extrémité 27 débouche dans la volute 10, plus précisément dans une partie supérieure de sa seconde partie 8, en une zone de section importante, et une seconde extrémité 28 débouche dans la partie centrale de la troisième partie 9 de ce même boîtier 6. Cela permet d'augmenter le volume d'air prélevé lorsque les caractéristiques du moteur électrique 2 le requièrent.

De préférence, les différentes parties constituant le boîtier, sont formées dans des matériaux synthétiques, de type matière plastique, par exemple par moulage.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Ainsi, la position des ouvertures traversantes pourra être légèrement éloignée du commencement 11 de cette volute.

Par ailleurs, on a décrit un mode de réalisation dans lequel le conduit principal de prélèvement est alimenté par une cavité de collection, mais il est clair que ce conduit peut être directement alimenté par les ouvertures traversantes de prélèvement.

Claims (9)

Revendications

1. Ventilateur centrifuge, du type comprenant une turbine (3) entraînée en rotation par un moteur électrique (2) et logée dans une partie centrale (5) d'un boîtier (6) dont les parois externes (7-9) délimitent, conjointement avec une partie périphérique (12) de la turbine (3), une volute (10) destinée à canaliser de l'air pulsé par ladite turbine tangentiellement à sa partie périphérique, caractérisé en ce que l'une des parois externes (7) délimitant la volute (10) comprend en une première zone latérale prédéterminée (30) des ouvertures traversantes (19) de dimensions choisies destinées à prélever une partie de l'air pulsé de façon à alimenter une première extrémité (21) d'un conduit externe (20) solidarisé audit boîtier (6) et terminé par une seconde extrémité (22) débouchant dans une seconde zone prédéterminée de ladite partie centrale (5) de façon à refroidir le moteur.

2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première zone latérale prédéterminée (30) se situe à proximité du commencement (11) de la volute (10), dans une partie où elle présente une section minimale.

3. Ventilateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la seconde zone prédéterminée se situe dans une partie supérieure (18) du boîtier (6) sensiblement au dessus du moteur (2), de sorte que l'aspiration de l'air prélevé soit optimisée.

4. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi externe (7,30) qui comprend les ouvertures traversantes (19) forme un coude (25) au niveau de la liaison entre le commencement (11) et la fin (12) de ladite volute, et en ce que ledit coude est fermé par une paroi complémentaire (23) de façon à délimiter une cavité de collection de l'air prélevé (24), alimentée par lesdites ouvertures (19) et dans laquelle débouche la première extrémité (21) dudit conduit (20).

5. Ventilateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite paroi complémentaire (23) et la paroi externe (7,30) délimitant la volute (10) sont monobloc.

6. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ouvertures (19) sont des trous de forme sensiblement circulaire.

7. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les ouvertures (19) sont des fentes de forme sensiblement oblongue.

8. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de prélèvement additionnel (26) externe muni d'extrémités opposées (27,28) débouchant respectivement dans ladite volute (10), de préférence dans une partie où elle présente une section maximale, et dans ladite partie centrale (5) au niveau du moteur (2).

9. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce le boîtier (6) est moulé dans un matériau synthétique.