EP3714167A1 - Groupe moto-ventilateur pour vehicule automobile - Google Patents

Groupe moto-ventilateur pour vehicule automobile

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Publication number
EP3714167A1
EP3714167A1 EP18822419.0A EP18822419A EP3714167A1 EP 3714167 A1 EP3714167 A1 EP 3714167A1 EP 18822419 A EP18822419 A EP 18822419A EP 3714167 A1 EP3714167 A1 EP 3714167A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel
motor
volute
angle
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18822419.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Fabrice Ailloud
Bruno Demory
Amanda Martinell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3714167A1 publication Critical patent/EP3714167A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F04D29/282—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers the leading edge of each vane being substantially parallel to the rotation axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape

Definitions

  • the present invention relates to a motorcycle fan unit for a motor vehicle.
  • the present invention relates to the field of air blowers adapted to be mounted on a heating, ventilation and / or air conditioning system for a motor vehicle (generally designated by the acronym HVAC for "Heating, Ventilating and / or Air Conditioning”. ").
  • HVAC Heating, Ventilating and / or Air Conditioning
  • the present invention relates to a motor-blower unit for a heating, ventilation and / or air-conditioning system for a motor vehicle.
  • a heating system, ventilation and / or air conditioning for a motor vehicle is a housing, usually disposed under the edge of the vehicle board.
  • Said heating, ventilation and / or air conditioning system comprises:
  • Air ducts in which are arranged one or more heat exchangers which will allow to thermally condition (that is to say, heat or cool) an air flow therethrough (said airflow being intended for terminate in the passenger compartment of the motor vehicle via said at least one air outlet).
  • thermally condition that is to say, heat or cool
  • airflow being intended for terminate in the passenger compartment of the motor vehicle via said at least one air outlet.
  • the heating / ventilation and / or air conditioning system to be equipped with a motor-fan unit in order to generate a flow of air large enough for said air flow to pass through the heat exchangers and end up in the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the air flow generated by the motor-fan unit must be adapted to compensate for the pressure losses generated by said exchangers and / or the air ducts of said housing.
  • the motor-fan unit comprises an engine mount, a motor housed in the engine mount and a centrifugal-type wheel mounted on the motor shaft of the engine.
  • the motor of the fan motor unit is for example an electric motor.
  • the motor-fan unit is also mounted on the heating, ventilation and / or air conditioning system at a volute.
  • the volute is for example defined by the walls of the housing of the heating, ventilation and / or air conditioning system. It will be noted that the volute is an air duct having a variable section, generally mathematically determined, which guides the flow of an air flow. In the automotive field, the volute includes a volute air inlet and a volute air outlet that are disposed substantially orthogonally relative to each other.
  • the wheel disposed in the volute makes it possible to draw the air axially through the air inlet of the volute (that is to say along an axis substantially parallel to the axis of revolution of the wheel) and to push back radially (that is to say along an axis substantially orthogonal to the axis of revolution of the wheel) the air thus sucked by the air outlet of the volute.
  • This type of motor-fan unit also needs to meet many technical requirements, such as acoustics, energy consumption of the engine, engine torque, volume flow rate of the air flow generated by the blower. air, etc. It is generally sought to optimize the transformation of the mechanical power, delivered by the motor via the motor shaft, into a ventilation power delivered via the wheel of the air blower.
  • aeration efficiency defined as the ratio of the aeraulic power to the mechanical power, it is thus sought to have aeraulic efficiency closest to 1, indicating that the transformation of the mechanical power into aeraulic power s' performs with as little loss as possible.
  • the present invention proposes to improve the ventilation efficiency of a motor-fan unit and concerns a motor-fan unit comprising a wheel and a volute adapted to be mounted on a heating / ventilation and / or air conditioning system for a vehicle.
  • automotive a motor-fan unit comprising a wheel and a volute adapted to be mounted on a heating / ventilation and / or air conditioning system for a vehicle.
  • a hub adapted to be mounted on a motor shaft
  • a peripheral ring provided with a succession of blades, said hub and the peripheral ring being connected to one another;
  • said volute comprising:
  • said wheel comprises at least one blade whose angle of attack is between 67 ° and 79 °;
  • the ratio between the inside diameter and the outside diameter of the wheel is between 75% and 85%; and said volute comprises a development angle of between 4.7 ° and 4.9 °, said development angle being the angle between said inner wall of said volute and said peripheral ring of said wheel.
  • the motor-blower unit may further comprise one or more additional characteristics among the following:
  • said wheel has a height of between 60 mm and 90 mm.
  • the motor-fan unit wheels which have a height of between 65 and 85 mm, provide further improved performance.
  • said peripheral ring comprises a succession of blades configured to suck the air axially from the inside of the wheel and push it radially outwardly of the wheel.
  • axially means that the air is sucked along an axis substantially parallel to the axis of revolution of the wheel.
  • the hub is connected to the peripheral ring via a connecting means.
  • Said connecting means is, for example, mechanical, such as an open surface or a closed surface.
  • the connecting means which connects the hub to the peripheral ring defines a generally concave bowl-shaped envelope. This form is preferably chosen for acoustic reasons.
  • the connecting means is connected for example with the hub in the center of the bowl and with the crown at the periphery of the bowl.
  • the wheel has an outer diameter of between 135 mm and 165 mm, and preferably between 140 and 160 mm.
  • said wheel comprises at least one blade whose angle of flight is between 155 ° and 167 °.
  • the motor-fan unit wheels which comprise at least one blade as indicated above exhibit further improved performance.
  • the angle of flight of a blade corresponds to the angle between the air flow and the outer transverse end of a blade.
  • the ratio between the inside diameter and the outer diameter of the wheel is between 78.3% and 80.3%.
  • the motor-fan unit wheels which have a ratio between the inside diameter and the outer diameter of the wheel which is between 78.3% and 80.3% show improved performance.
  • the ratio between the inside diameter and the outside diameter of the wheel is between 78.8% and 79.8%.
  • the motor-fan unit wheels which have a ratio between the inside diameter and the outer diameter of the wheel as indicated above show improved performance compared to the previously indicated values.
  • the angle of attack is between 70 ° and 76 °.
  • the angle of attack is between 72 ° and 74 °.
  • the motor-fan unit wheels which have one or more blades with an angle of attack as indicated above show improved performance compared to the previous values.
  • said wheel comprises less a blade which has a thickness of between 0.8 mm and 2.1 mm, and preferably between 0.9 and 2 mm.
  • An air blower wheel with one or more blades that have a thickness as indicated above displays the best compromise between aeraulic efficiency and noise nuisance.
  • the thickness of the blade is preferably constant, nevertheless due to manufacturing methods, the thickness of the blade can vary from single or double over the height of said wheel.
  • said volute comprises a cutoff defined between a beginning of the radial angular evolution of said volute and an edge of said air outlet, said cutoff being defined by a cutoff angle of between 45.degree. 65 °. This makes it possible to improve the ventilation efficiency of the motor-fan unit.
  • the cutoff angle is between 52 ° and 59 °.
  • said cut is between 9% and 1 1% of the outer diameter of said wheel.
  • said volute comprises a cutoff distance of between 8% and 10% of the outer diameter of said wheel. This makes it possible to improve the ventilation efficiency of the fan motor unit.
  • the cutoff distance corresponds to the distance between the inner wall at the beginning of the cut (ie at the beginning of the radial angular change) and the peripheral ring of the wheel.
  • said wheel has an outer diameter of between 130 mm and 165 mm.
  • said peripheral ring of said wheel comprises an outer diameter of between 136 mm and 141 mm.
  • said volute has a first radial dimension of between 175 mm and 212 mm and a second radial dimension perpendicular to the first radial dimension of between 195 mm and 246 mm. This makes it possible to improve the ventilation efficiency of the motor-fan unit
  • said volute has a first radial dimension of between 186 mm and 202 mm. In a preferred non-limiting embodiment, said volute has a second radial dimension of between 228 mm and 232 mm. In a very preferred non-limiting embodiment, said volute has a first radial dimension of between 190 mm and 202 mm. In a very preferred non-limiting embodiment, said volute has a second radial dimension of between 229 mm and 232 mm.
  • said air outlet comprises a substantially rectangular section and comprises a height of between 85 mm and 1 10 mm and a width of between 35 mm and 65 mm. This reduces the size of the motor-fan unit.
  • said air outlet comprises a height of between 85 mm and 104 mm. In a preferred non-limiting embodiment, said air outlet comprises a width of between 56 mm and 65 mm.
  • said air outlet comprises a height of between 85 mm and 95 mm.
  • said air outlet comprises a width of between 56 mm and 62 mm.
  • the radial angular evolution of the inner wall is an exponential radial angular evolution.
  • the motor-fan unit comprises decoupling means arranged between the motor and the motor support.
  • the motor-fan unit comprises an engine control module.
  • Said engine control module is for example mounted on the motor support of the motor-fan unit.
  • the invention also relates to a heating, ventilation and / or air conditioning system for a motor vehicle comprising a motor-fan unit according to any one of the preceding characteristics.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a motor-fan unit for a heating system, ventilation and / or air conditioning, according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 2 represents a perspective view of the motor-fan unit of FIG. 1 and of a part defining volute, according to a non-limiting embodiment
  • Figure 3 is a partially cutaway view of Figure 1, according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the elements shown in Figure 1, according to a non-limiting embodiment
  • FIGS. 5a to 5d show perspective and top views of a wheel of the motor-fan unit of FIG. 1, according to non-limiting embodiments;
  • FIG. 6 is an enlarged view of the blades of the wheel shown in Figure 5c;
  • Figure 7 is a cross-sectional view of a blade shown in Figure 6;
  • Figure 8 is a longitudinal sectional view of the wheel shown in Figure 5c;
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a volute of Figure 1, according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a radial angular evolution of the volute of Figure 9, according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 11a is a comparative curve of the aeraulic efficiency as a function of the flow rate provided, for a motor-fan unit according to the invention and a motor-fan unit according to the state of the art;
  • FIG. 11b is a comparative curve of the electrical consumption as a function of the flow rate provided, for a motor-fan unit according to the invention and a motor-fan unit according to the state of the art;
  • FIG. 1 c is a comparative curve of the noise level as a function of frequency, for a motor-fan unit according to the invention and a motor-fan unit according to the state of the art.
  • FIG. 2 is a diagrammatic perspective view of a motor-fan unit 1 and a part 3, defining a volute, of a heating, ventilation and / or air-conditioning system HVAC for a motor vehicle, the motor-fan unit being mounted on the heating, ventilation system and / or HVAC air conditioning.
  • an HVAC heating, ventilation and / or air conditioning system for a motor vehicle is a case, generally located under the edge of the motor vehicle, which comprises:
  • Air ducts in which are arranged one or more heat exchangers which will allow to thermally condition (that is to say, heat or cool) an air flow therethrough.
  • a heating system 100, ventilation and / or HVAC air conditioning for a motor vehicle is illustrated schematically in Figure 1 in a non-limiting embodiment. He understands :
  • an evaporator 4 of a refrigeration circuit (when the cooling function is present) disposed in the air channel 8;
  • a heat sink 5 liquid heat exchanger disposed in the air channel 8 and traversed by a cooling fluid of the electric motor of the motor vehicle;
  • the air flow F1 is deflected in a passage 7 bypassing a heat sink 5. Downstream of the heat sinks 5 and 6, the air channel 8 distributes the flow of air F1 to mouths exit in the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the distribution and optionally the mixing of the F1 air flow are done using controlled shutters (not shown). The mixing allows the temperature regulation of the air flow F1 before the distribution in the cockpit.
  • the distribution and mixing being known to those skilled in the art, they are not described here.
  • heating / ventilation and / or HVAC system it is also necessary for the heating / ventilation and / or HVAC system to be equipped with a motor-fan unit in order to generate an air flow large enough for said airflow to pass through the the heat exchangers and thus compensate the pressure drops generated by said heat exchangers and / or the air ducts.
  • a minimum pressure value denoted for example DR
  • the motor-fan unit must produce in order to generate a flow of air sufficient for the latter to pass through one or more heat exchangers and the ducts of the heating system, ventilation and / or HVAC air conditioning and open into the passenger compartment, for a given air volume flow rate (the minimum pressure value DR must therefore be equal to or greater than the pressure losses).
  • the minimum pressure value DR must therefore be equal to or greater than the pressure losses.
  • the part of the casing defining the volute 3 generally comprises two parts, upper and lower (respectively 3a and 3b), whose inner surfaces of the walls make it possible to define an air duct having a variable section, generally mathematically determined, which guides the flow of a flow of air F1.
  • Said volute 3 further comprises a volute air inlet 3c and a volute air outlet 3d.
  • the volute air inlet 3c is connected to the air inlets (interior and / or exterior) of the heating, ventilation and / or air conditioning system 100 HVAC, while the air outlet 3d is connected to one or more HVAC heating, ventilation and / or air conditioning air outlets that terminate in the passenger compartment of the motor vehicle. It will be noted that the volute air inlet 3c and outlet 3d are disposed substantially orthogonally relative to one another.
  • the fan motor unit 1 thus comprises a wheel 5 of centrifugal type which is configured to suck the air axially (that is to say along an axis substantially parallel to the axis of revolution of the wheel), by the intermediate of the air inlet 3c of the volute, and to repress air thus sucked radially (that is to say along an axis substantially orthogonal to the axis of revolution of the wheel), so the air is evacuated by the air outlet 3d of the volute 3.
  • the fan motor unit 1 comprises:
  • motor 9 housed in the motor support, said motor 9 being for example an electric motor.
  • Said motor 9 further comprises a motor shaft 9a on which the wheel
  • the motor-fan unit 1 comprises decoupling means arranged between the motor and the motor support.
  • the motor-fan unit 1 comprises a motor control module, said motor control module being for example mounted on the motor support of the motor-fan unit.
  • the wheel 5 is the means which allows the transformation of the rotation of the drive shaft 9a into an air flow which is characterized by a pressure difference DR and a volume flow rate of air and which passes through the volute, as well as the system 100 heating, ventilation and / or HVAC air conditioning.
  • the mechanical power corresponds to the product of the speed of rotation of the drive shaft 9a by the mechanical torque delivered by said drive shaft 9a.
  • the a Vogellic power corresponds to the product of the air volume flow rate and the pressure difference generated by the wheel.
  • the fact of improving the aeraulic power or of maintaining an identical air power for a lower mechanical power makes it possible to improve the ventilation efficiency of the motor-fan unit, the aeraulic efficiency being the ratio of the aeraulic power to the power. mechanical.
  • the mechanical power to be supplied is less important, the electric power to be supplied to the electric motor will be less important.
  • the power consumption of the engine will be less important.
  • the wheel 5 and the volute 3 are described in more detail below.
  • Figures 5a to 5d show perspective and top views of non-limiting embodiments of the wheel 5.
  • the wheel 5 comprises:
  • a hub 15 adapted to be mounted on a motor shaft 9a;
  • the wheel 5 comprises at least one blade 19.
  • a blade has an elongated shape.
  • the longitudinal axis of a blade is substantially parallel to the axis of revolution of the wheel.
  • a blade therefore has two opposite longitudinal ends and two opposite transverse ends.
  • the centrifugal type wheel 5 has a generally cylindrical shape and an axis of revolution passing through the hub 15. This axis of revolution defines an axis of rotation A illustrated in FIG. 1 of the fan motor unit 1.
  • Said wheel 5 also has a height and an outside diameter D2.
  • height means, the spatial extension of the wheel 5 along an axis substantially collinear with the axis of revolution of the wheel 5.
  • outside diameter D2 is meant the radial extension of the wheel (the outer diameter of the wheel 5 being included in a plane substantially orthogonal to the axis of revolution of said wheel 5).
  • the outside diameter D2 is between 130 mm and 165 mm. In a preferred non-limiting embodiment, the outside diameter is between 136 mm and 142 mm. In a very preferred non-limiting embodiment, the outside diameter is between 136 mm and 141 mm.
  • the wheel 5 also has an inner diameter D1.
  • internal diameter D1 is meant the radial inner extension of the wheel 5 (that is to say the outside diameter to which the distance occupied by the blades 19 of the wheel 5) would have been subtracted.
  • the wheel 5 comprises at least one blade 19 whose angle of attack is between 67 ° (degrees) and 79 ° (degrees).
  • the angle of attack of a blade 19 is understood to mean the angle of incidence of the air flow on the internal transverse end of the blade 19.
  • said wheel 5 has a ratio between its inner diameter D1 and its outer diameter D2 which is between 75% and 85%.
  • such a wheel 5 improves the aeraulic efficiency of the motor-fan unit, while reducing the acoustic nuisance generated by the rotation of the wheel.
  • the wheel 5 makes it possible to reduce the necessary torque provided by the motor shaft and / or the rotational speed of said shaft while ensuring identical airflow performance (that is to say for a pressure and an equivalent air volume flow rate). ).
  • curves 50 and 51 represent the aeraulic efficiency as a function of the air flow rate supplied by the motor-fan unit, in the range from 0 to 700 kilograms per hour.
  • Curve 60 corresponds to a motor-fan unit according to art.
  • Curve 61 corresponds to a motor-fan unit according to the invention, in which the design parameters of the wheel and the volute have been optimized.
  • the curves 60 and 61 represent the electrical consumption as a function of the air flow rate supplied by the motor-fan unit, in the range 0 to 700 kg / h.
  • the curve 60 corresponds to a motor-fan unit according to the art and the curve 61 corresponds to a motor-fan unit according to the invention, in which the design parameters of the wheel and the volute have been optimized.
  • the curves 70 and 71 represent the noise level of the motor-fan unit as a function of the frequency, in the range 0 to 4000 Hz.
  • the curve 70 corresponds to a motor-fan unit according to the art and the curve 71 corresponds to a motor-fan unit according to the invention.
  • the optimized solution according to the invention has a reduced noise level.
  • the optimized solution is more efficient than the state of the art on the main performance criteria such as aeraulic efficiency, power consumption and the level of noise emitted.
  • said peripheral ring 17 is provided with a succession of blades 19 configured to suck the air axially from the inside of the ring 17 and to push it radially outwards of the wheel 5.
  • axially means that the air is sucked along an axis substantially parallel to the axis of revolution A of the wheel. Generally, the axis of revolution A of the wheel 5 passes through the hub 15 of said wheel.
  • the hub 15 is connected to the peripheral ring 17 via a connecting means 21.
  • the connecting means 21 defines a generally concave bowl-shaped envelope, which can be closed (visible for example in FIG. 5a) or opened (visible for example in FIGS. 5b, 5c and 5d).
  • the connecting means 21, also called the bowl of the wheel, is for example an open surface (it is pierced with openings of variable sizes (see for example Figures 5c and 5d), an open surface comprising a plurality of arms (see Figure 5b) which connects the hub 15 to said surface, or closed (see Figure 5a).
  • connecting means 21 is open is generally conditioned by the need to devote a portion of the air flow generated by the wheel 5 to the cooling of the motor 9.
  • connection means 21 closed has the advantage of generating less noise than an open link 21.
  • Said connecting means 21 is connected for example with the hub 15 in the center of the bowl and with the ring 17 at the periphery of the bowl.
  • the wheel 5 generally comprises a connecting ring 23 located at the end opposite to the ring 17 which connects the blades 19 of the wheel with each other, this connecting ring of 23 makes it possible to reinforce the mechanical cohesion of the wheel 5.
  • FIG. 6, for its part, is an enlarged view of blades 19 of wheel 5.
  • Each of the blades 19 has an elongate shape and whose longitudinal extension is substantially parallel to the axis of revolution of the wheel 5 (that is to say that the longitudinal axis of a blade is substantially parallel to the axis of revolution of the wheel). Each of the blades therefore has opposite longitudinal ends.
  • a blade 19 has, in section, an arcuate profile (more particularly visible in Figure 7).
  • the sectional view corresponds to a cutting plane substantially orthogonal to the longitudinal axis of a blade.
  • Each of the blades 19 has a first transverse end and a second transverse end, said first and second transverse ends being opposite 19a, 19b relative to each other.
  • Said first transverse end 19a also called external transverse end, extends away from the hub 15 of said wheel 5 (that is to say that the first transverse end is oriented towards the outside of the wheel).
  • Said second transverse end 19b also called internal transverse end, extends towards the hub 15 of said wheel 5 (that is to say that the second transverse end is oriented towards the inside of the wheel).
  • the first transverse end 19a may also be designated by the term “trailing end”, while the second transverse end, as for it, 19b may be designated by the term “leading end” (one can also speak respectively of “ “trailing edge” and “leading edge”).
  • the distance between each of the opposite transverse ends 19a and 19b of a blade 19 is called the rope C (more particularly visible in Figure 7), the rope C corresponds to the distance between the two ends of the blade distance from the concave side of said blade.
  • each of the blades 19 has an arcuate profile, each of the blades has a concave and a convex face opposite to each other.
  • each of the blades 19 has an angle of attack b1; the angle of attack b1 of a blade corresponds to the angle between the tangent t2 to the concave face of the second end 19b of the blade and the normal t1 to said end 19b (the normal being substantially tangent to the inner diameter of wheel).
  • Each of the blades 19 has a leakage angle b2; the angle of flight b2 of a blade corresponds to the angle between, on the one hand, the tangent t4 to the concave face of the first end 19a and, on the other hand, the tangent t3 of the outer diameter of the wheel at the point of intersection between the outer diameter of the wheel and the tangent to the concave face of the first end 19a.
  • the thickness (e) of a blade 19 corresponds to the distance between the opposite longitudinal faces of a blade, that is to say the distance between the concave and convex faces of a blade.
  • said air blower wheel 5 comprises at least one blade 19 having one or more of the following characteristics:
  • the angle of attack b1 of a blade (19) is between 67 ° and 79 °, and preferably between 70 ° and 76 °, and even more preferably between 72 ° and 74 °.
  • the thickness e of the blade 19 is between 0.8 mm and 2.1 mm, and preferably between 0.9 mm and 2 mm.
  • the outside diameter D2 of wheel 5 corresponds to the radial extension of the wheel 5, that is to say to a straight line extending from one radial end outside the other of the wheel 5 and passing through the axis of revolution A of the latter (generally the outer diameter of the wheel corresponds to the diameter of the peripheral ring or the connecting ring).
  • the inside diameter D1 of wheel 5 corresponds to the radial inner extension of the wheel, that is to say to a straight line extending from one internal transverse end 19b of a blade 19 to another 19b and passing through the axis of revolution A of the wheel 5.
  • the height H of the road 5 corresponds to the longitudinal extension of the wheel 5.
  • said impeller wheel 5 has one or more of the following characteristics:
  • the ratio between the inside diameter D1 and the outside diameter D2 of the wheel 5 is between 75% and 85%, and preferably between 78.3% and 80.3%, and even more preferably between 78.8% and 79%, 8%.
  • the wheel 5 has an outside diameter D2 of between 135 mm and 165 mm, and preferably between 140 and 160 mm.
  • Said wheel 5 has a height H of between 60 mm and 90 mm, and preferably between 65 and 85 mm.
  • the wheel 5 preferably comprises at least 50% of blades having one or more of the features set out above, and even more preferably all the blades of said wheel 5 has one or more of the characteristics set out above. .
  • the volute 3 is illustrated in plan view in Figures 1 to 4, and 9 and 10.
  • volute 3 comprises in particular:
  • an inner wall 30 (illustrated in FIGS. 1 and 3) comprising:
  • an air outlet 3d (illustrated in FIGS. 1 to 4, and 9 and 10);
  • the motor support 7 is fixed in an opening 3f opposite the air inlet 3c.
  • the motor support 7 delimits a housing for the motor 9.
  • the wheel 5 is arranged around the motor 9 in the volute 3 coaxially with said motor 9.
  • the inner wall 30 defines an air duct 31 (shown in Figures 1 and 9) in which the air flow F1 can flow.
  • a first air flow F0, said incoming, illustrated in Figure 1 is drawn axially into the volute 3 by the air inlet 3c and is circulated in said volute 3 to give a second radial air flow F1 which is extracted from the volute 3 by the 3d air outlet.
  • the air inlet 3c of the volute 3 is defined by an inner circumference 34 of the upper part 3b of the casing of the volute 3.
  • the peripheral ring 17 of the wheel 5 such as illustrated in Figures 9 and 10 is of outer diameter D2.
  • the 3d air outlet serves as plenum extraction of the second air flow F1. It extends from the 3g cut.
  • the air outlet 3d comprises a substantially rectangular section, with two edges 32 and 33 vis-à-vis substantially parallel to each other. The edge 32 is opposed to the cut 3g and the edge 33 is adjacent to the cut 3g.
  • the air outlet 3d has a height H1 of between 85 mm and 1 10 mm and a width L1 of between 35 mm and 65 mm.
  • said air outlet 3d comprises a height H1 of between 85 mm and 104 mm.
  • said air outlet 3d comprises a width L1 of between 56 mm and 65 mm.
  • said air outlet 3d comprises a height H1 of between 85 mm and 95 mm.
  • said air outlet 3d comprises a width L1 of between 56 mm and 62 mm.
  • the cut 3g also called volute beak, is called “cutoff” or "tongue” in English.
  • the cut 3g is defined between the beginning of the radial angular evolution of the inner wall 30 of the volute 3 and the edge 33 of the air outlet 3d. It thus makes the connection between the two. It starts at the beginning of the radial angular evolution and ends at the edge 33 of the 3d air outlet.
  • the cut 3g has a curvature defined by a circle 4 of center C and radius of curvature Rc. She is defined by a cut-off angle 0 C described below. In a nonlimiting embodiment, said cut 3g is between 9% and 1 1% of the outer diameter D2 of the wheel 5.
  • the terminal part 3h leads to the 3d air outlet.
  • the two subparts 3h 'and 3h are substantially partly parallel to each other. As can be seen, the two subparts 3h 'and 3h "do not have the same length, subpart 3h' being larger than subpart 3h".
  • the inner wall 30 comprises a variable section, generally mathematically determined.
  • the inner wall 31 evolves in a radial angular evolution.
  • the volute 3 is for this purpose determined by different characteristics, including:
  • ⁇ c a cut-off angle ⁇ c, also called volute spout position angle
  • the development angle a is illustrated in FIG. 9.
  • the angle of development a is the angle between the inner wall 30 of the volute 3 and the peripheral ring 17 of the wheel 5.
  • the development angle a is a function of the distance between the inner wall 30 and the peripheral ring 17 of the wheel 5. In one embodiment non-limiting, this distance varies linearly. Thus, the development of the inner wall 30 is performed at a constant development angle a.
  • the distance is represented in FIG. 9 by the distances b to i which are the respective distances between the points B to I situated on the inner wall of the volute 3 and the peripheral ring 17 of the wheel 5.
  • an angle of 45 ° (degrees) separates each projection of points B to H on the peripheral ring 17 from at least one other projection on said peripheral ring 17 from an adjacent point.
  • the projections of the points B and H have an angle of 45 ° with only one projection of an adjacent point, namely respectively with the projections of the points G and C, while the projections of the points C to G present a 45 ° angle with two projections of adjacent points.
  • the distance, namely the arc of circle, on the circle represented by the peripheral ring 17 of the wheel 5 is therefore p ⁇ 2 / 8, namely 0.125p D2.
  • the point A represents the full angle, namely the distance p2.
  • point I is the point which is at the cut-off angle ⁇ c described below.
  • the distance from point I is the cutoff distance i described below.
  • the development angle a is between 4.7 ° (degrees) and 4.9 ° (degrees).
  • the radial dimension YY is perpendicular to the radial dimension XX.
  • the first radial dimension XX is between 175 mm and 212 mm and the second radial dimension Y-Y is between 195 mm and 246 mm.
  • said volute has a first radial dimension of between 186 mm and 202 mm.
  • said volute has a second radial dimension of between 228 mm and 232 mm.
  • said volute has a first radial dimension of between 190 mm and 202 mm.
  • said volute has a second radial dimension of between 229 mm and 232 mm.
  • the radius of radial evolution r is illustrated in FIGS. 9 and 10.
  • the inner wall 30 of the volute 3 evolves in a radial angular evolution in a radial direction relative to the axis of revolution A.
  • the radial angular evolution begins at the cut 3g, namely at the point I illustrated in FIG. and ends at point B illustrated in FIG. 9 which defines the end of the radial angular evolution, point B being close to exit 3d.
  • the cut 3g (more particularly the beginning of the cut 3g) defines a first end I of the radial angular evolution of the volute 3, and the point B defines a second end of the radial angular evolution of the volute 3.
  • the radial dimension of the inner wall 30 is smaller than that near the 3d exit.
  • the inner wall 30 extends via its sub-portion 3h "of its end portion 3h to the air outlet 3d of the volute 3.
  • the inner wall 30 extends via its sub-portion 3h 'of its end portion 3h to the air outlet 3d of the volute 3.
  • the inner wall 30 of the volute 3 thus comprises a radius r, called radius of radial evolution, having a radial angular evolution as a function of a radial evolution angle Q so that said inner wall 30 forms a spiral.
  • the radial evolution angle Q is taken in a plane perpendicular to the axis of rotation A of the motor-fan unit, namely the axis of revolution A of said road 5. It is called in English "radial evolution angle" .
  • the radius r is defined from the axis of revolution A to the inner wall 30 in the direction of rotation of the wheel 5 and the direction of the second air flow F1 represented by the arrow illustrated in FIG. 10 representing the radial angular evolution of the volute 3.
  • the radius ra a minimum length at the cut 3g and a maximum length at the end of the radial evolution which is adjacent to the edge 32 of the air outlet 3d opposite to the cut 3g.
  • the end portion 3h of the inner wall 30 has been shown in dotted lines for the sake of understanding.
  • 0M corresponds to the end of the radial evolution, in the vicinity of the edge 32 of the air outlet 3d. It corresponds in Figure 10 to the 360 ° angle starting from 0 ° and 360 ° - 0c from the beginning of the radial evolution.
  • the beginning of the radial evolution of the volute 3 is defined by the intersection of a virtual line D3 passing through the axis of rotation A of the motor-fan unit the wall internal 30 of said volute 3, and passing through the center C of the circle 4 defining the curvature of the cut 3g of said volute 3.
  • the evolution radial angular is a logarithmic radial angular evolution o Angje.de cutoff .0c
  • the cut-off angle ⁇ c is illustrated in FIG.
  • the cutoff angle Oc is called in English "cutoff angle”.
  • the cutoff angle 0c is defined between the end of the radial evolution of the volute
  • the cutoff angle ⁇ is between 45 ° and 65 °. In a preferred non-limiting embodiment, the cutoff angle ⁇ is between 52 ° and 59 °. In a very preferred non-limiting embodiment, the cut-off angle est is between 52 ° and 55 °.
  • the cutoff angle ⁇ thus determines a cut in the inner wall 30 of the volute 3 as illustrated by the dashed curve in FIG.
  • the cutoff angle Oc as characterized above also contributes to the reduction of the sound level of the motor-fan unit 1 and the reduction of the electric power used. o Cut-off pattern j.
  • the cut-off distance i is included between 8% and 10% of the outer diameter D2 of the wheel 5. In a preferred non-limiting embodiment, the cutoff distance is between 9.2% and 10% of the outer diameter of said wheel. In a very preferred non-limiting embodiment, the breaking distance is between 9.3% and 9.7% of the outer diameter of said wheel.
  • the volute 3 which has at least one of the characteristics as described improves the air flow efficiency of the motor-fan unit 1, while reducing the noise generated by the rotation of the wheel 5 in the volute 3. More the motor-fan unit 1 provides a high airflow, plus we save in terms of electrical power.
  • volute 3 makes it possible to reduce the necessary mechanical torque provided by the drive shaft 9a and / or the speed of rotation of said drive shaft 9a while ensuring identical airflow performance (that is to say for a pressure and a volume flow equivalent air). Thus, the electrical power needed to run the engine is reduced.
  • the fan motor unit 1 is a motor-fan unit for heating, ventilation and / or air conditioning system for residential or industrial buildings.
  • the development of the inner wall 30 is performed at a variable development angle.
  • the electrical power to be supplied to the motor 9 is reduced to bring it into rotation, which makes it possible to improve the efficiency of the engine, said efficiency of the motor being equal to the ratio of the mechanical power produced on the electric power used. This reduces the power consumption of the engine 9;

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Abstract

L'invention concerne un groupe moto-ventilateur comprenant une roue et une volute (3) adaptées pour être montées sur système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation, - ladite roue comportant un moyeu adapté pour être monté sur un arbre moteur, et une couronne périphérique (17) pourvue d'une succession de pales; - ladite volute étant adaptée pour recevoir ladite roue et comportant une paroi interne (30) adaptée pour évoluer en partie selon une évolution angulaire radiale, une entrée d'air et une sortie d'air (3d); caractérisé en ce que: - ladite roue comprend au moins une pale dont l'angle d'attaque est compris entre 67° et 79°; - le rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de la roue est compris entre 75% et 85%; et - ladite volute comprend un angle de développement (a) compris entre 4,7° et 4,9°.

Description

GROUPE MOTO-VENTILATEU R POU R VÉHICU LÉ AUTOMOBILE
DOMAI N E TECH N I Q U E D E L’I NVE NTI ON
La présente invention concerne un groupe moto-ventilateur pour véhicule automobile.
Elle trouve une application particulière, mais non limitative dans les véhicules automobiles.
AR R I È R E- P LAN TECH NOLOG I Q U E D E L’I NV E NTI ON
La présente invention se rapporte au domaine des pulseurs d’air adaptés pour être montés sur un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile (généralement désigné sous l’acronyme anglais HVAC pour « Heating, Ventilating and/or Air- Conditioning »).
Plus particulièrement, la présente invention concerne un groupe moto- ventilateur pour système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile.
On notera qu’un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile est un boîtier, généralement disposé sous la planche du bord du véhicule automobile.
Ledit système de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend :
- au moins une entrée d’air, extérieur ou intérieur ;
- au moins une sortie d’air débouchant dans l’habitacle du véhicule automobile ;
- des conduits d’air dans lesquels sont disposés un ou plusieurs échangeurs de chaleur qui vont permettre de conditionner thermiquement (c’est-à-dire réchauffer ou refroidir) un flux d’air les traversant (ledit flux d’air étant destiné à aboutir dans l’habitacle du véhicule automobile par l’intermédiaire de ladite au moins une sortie d’air). Il est, de plus, nécessaire que le système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation soit équipé d’un groupe moto-ventilateur afin de générer un flux d’air suffisamment important pour que ledit flux d’air puisse traverser le ou les échangeurs de chaleur et aboutir dans l’habitacle du véhicule automobile. Ainsi, le flux d’air généré par le groupe moto-ventilateur doit être adapté pour compenser les pertes de charge engendrées par lesdits échangeurs et/ou les conduits d’air dudit boîtier.
Plus particulièrement, le groupe moto-ventilateur comprend un support moteur, un moteur logé dans le support moteur et une roue de type centrifuge monté sur l’arbre moteur du moteur. Le moteur du groupe moto-ventilateur est par exemple un moteur électrique.
Le groupe moto-ventilateur est, par ailleurs, monté sur le système de chauffage, ventilation et/ou climatisation au niveau d’une volute. La volute est par exemple définie par les parois du boîtier du système de chauffage, ventilation et/ou climatisation. On notera que la volute est un conduit d’air présentant une section variable, généralement mathématiquement déterminée, qui guide l’écoulement d’un flux d’air. Dans le domaine automobile, la volute comprend une entrée d’air de volute et une sortie d’air de volute qui sont disposées sensiblement orthogonalement l’une par rapport à l’autre.
La roue disposée dans la volute permet d’aspirer l’air axialement par l’entrée d’air de la volute (c’est-à-dire selon un axe sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue) et de refouler radialement (c’est-à-dire selon un axe sensiblement orthogonal à l’axe de révolution de la roue) l’air ainsi aspiré par la sortie d’air de la volute.
On notera que l’ensemble « groupe moto-ventilateur et volute » est généralement désigné par le terme « pulseur d’air ».
Ce type de groupe moto-ventilateur nécessite, par ailleurs, de répondre à de nombreuses exigences techniques, telles que l’acoustique, la consommation énergétique du moteur, le couple du moteur, le débit volumique du flux d’air généré par le pulseur d’air, etc. Il est généralement recherché d’optimiser la transformation de la puissance mécanique, délivrée par le moteur par l’intermédiaire de l’arbre moteur, en une puissance aéraulique délivrée par l’intermédiaire de la roue du pulseur d’air.
Si on considère une efficacité aéraulique définie comme le rapport de la puissance aéraulique sur la puissance mécanique, il est ainsi recherché d’avoir une efficacité aéraulique la plus proche de 1 , cela indiquant que la transformation de la puissance mécanique en une puissance aéraulique s’effectue avec le moins de pertes possible.
D ESC R I PTI ON G E N E RALE D E L’I NV E NTI ON
Ainsi, la présente invention propose d’améliorer l’efficacité aéraulique d’un groupe moto-ventilateur et concerne un groupe moto-ventilateur comprenant une roue et une volute adaptées pour être montées sur système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation pour véhicule automobile,
- ladite roue comportant :
- un moyeu apte à être monté sur un arbre moteur ;
- une couronne périphérique pourvue d’une succession de pales, ledit moyeu et la couronne périphérique étant reliés l’un à l’autre ;
- ladite volute comportant :
- une paroi interne adaptée pour évoluer en partie selon une évolution angulaire radiale ;
- une entrée d’air et une sortie d’air ;
et étant adaptée pour recevoir ladite roue, ladite roue étant adaptée à être disposée dans ladite volute de façon coaxiale autour d’un moteur dudit groupe moto-ventilateur ;
caractérisé en ce que :
- ladite roue comprend au moins une pale dont l’angle d’attaque est compris entre 67° et 79° ;
- le rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de la roue est compris entre 75% et 85% ; et - ladite volute comprend un angle de développement compris entre 4,7° et 4,9°, ledit angle de développement étant l’angle entre ladite paroi interne de ladite volute et ladite couronne périphérique de ladite roue.
De façon surprenante, et en dépit de nombreux paramètres aptes à être modifiés, le fait de concevoir un groupe moto-ventilateur présentant les caractéristiques énoncées ci-dessus permet d’améliorer l’efficacité énergétique du groupe moto-ventilateur. Plus particulièrement, il a été constaté, par rapport à un pulseur d’air de l’art antérieur et à puissance aéraulique identique, que la puissance mécanique nécessaire était inférieure et que donc l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur était améliorée.
Selon des modes de réalisation non limitatifs, le groupe moto- ventilateur peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes :
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite roue présente une hauteur comprise entre 60 mm et 90 mm.
Les roues de groupe moto-ventilateur qui présentent une hauteur comprise entre 65 et 85 mm présentent des performances encore améliorées.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite couronne périphérique comprend une succession de pales configurée pour aspirer l’air axialement par l’intérieur de la roue et le refouler radialement vers l’extérieur de la roue. On entend par « axialement » le fait que l’air est aspiré selon un axe sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le moyeu est relié à la couronne périphérique par l’intermédiaire d’un moyen de liaison. Ledit moyen de liaison est, par exemple, mécanique, tel qu’une surface ouverte ou une surface fermée.
Généralement, le moyen de liaison qui relie le moyeu à la couronne périphérique définit une enveloppe généralement concave en forme de bol. Cette forme est préférentiellement choisie pour des raisons d’acoustique. Le moyen de liaison se raccorde par exemple avec le moyeu au centre du bol et avec la couronne à la périphérie du bol. Selon un mode de réalisation non limitatif, la roue présente un diamètre extérieur compris entre 135 mm et 165 mm, et préférentiellement entre 140 et 160 mm.
Les roues de groupe moto-ventilateur qui présentent un diamètre tel qu’indiqué ci-dessus présentent des performances encore améliorées.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite roue comprend au moins une pale dont l’angle de fuite est compris entre 155° et 167°.
Les roues de groupe moto-ventilateur qui comprennent au moins une pale tel qu’indiqué ci-dessus présentent des performances encore améliorées.
L’angle de fuite d’une pale correspond à l’angle entre le flux d’air et l’extrémité transversale externe d’une pale.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de la roue est compris entre 78,3% et 80,3%. Les roues de groupe moto-ventilateur qui présentent un rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de la roue qui est compris entre 78,3% et 80,3% affichent des performances encore améliorées.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de la roue est compris entre 78,8% et 79,8%. Les roues de groupe moto-ventilateur qui présentent un rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de la roue tel qu’indiqué ci-dessus affichent des performances encore améliorées par rapport aux valeurs précédemment indiquées.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’angle d’attaque est compris entre 70° et 76°.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’angle d’attaque est compris entre 72° et 74°.
Les roues de groupe moto-ventilateur qui présentent une ou plusieurs pales avec un angle d’attaque tel qu’indiqué ci-dessus affichent des performances encore améliorées par rapport aux valeurs précédentes. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite roue comprend moins une pale qui présente une épaisseur comprise entre 0,8 mm et 2,1 mm, et préférentiellement entre 0,9 et 2 mm.
Une roue de pulseur d’air avec une ou plusieurs pales qui présentent une épaisseur tel qu’indiqué ci-dessus affiche le meilleur compromis entre efficacité aéraulique et nuisances acoustiques.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’épaisseur de la pale est préférentiellement constante, néanmoins en raison des méthodes de fabrication, l’épaisseur de la pale peut varier du simple ou double sur la hauteur de ladite roue.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite volute comprend une coupure définie entre un début de l’évolution angulaire radial de ladite volute et un bord de ladite sortie d’air, ladite coupure étant définie par un angle de coupure compris entre 45° et 65°. Cela permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, l’angle de coupure est compris entre 52° et 59°.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, l’angle de coupure est compris entre 52° et 55°.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite coupure est comprise entre 9% et 1 1 % du diamètre extérieur de ladite roue.
Cela permet d’adapter la valeur du rayon de la coupure au dimensionnel du pulseur d’air.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite volute comprend une distance de coupure comprise entre 8% et 10% du diamètre extérieur de ladite roue. Cela permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto- ventilateur.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,2% et 10% du diamètre extérieur de ladite roue. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,3% et 9,7% du diamètre extérieur de ladite roue.
La distance de coupure correspond à la distance entre la paroi interne au début de la coupure (à savoir au début de l’évolution angulaire radiale) et la couronne périphérique de la roue.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite roue présente un diamètre extérieur compris entre 130 mm et 165 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite couronne périphérique de ladite roue comprend un diamètre extérieur compris entre 136 mm et 142 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite couronne périphérique de ladite roue comprend un diamètre extérieur compris entre 136 mm et 141 mm.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre à 175 mm et 212 mm et une deuxième dimension radiale perpendiculaire à la première dimension radiale comprise entre 195 mm et 246 mm. Cela permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 186 mm et 202 mm. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 228 mm et 232 mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 190 mm et 202 mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 229 mm et 232 mm.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite sortie d’air comprend une section sensiblement rectangulaire et comprend une hauteur comprise entre 85 mm et 1 10 mm et une largeur comprise entre 35 mm et 65 mm. Cela permet de réduire l’encombrement du groupe moto-ventilateur.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air comprend une hauteur comprise entre 85 mm et 104 mm. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air comprend une largeur comprise entre 56 mm et 65 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air comprend une hauteur comprise entre 85 mm et 95 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air comprend une largeur comprise entre 56 mm et 62 mm.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’évolution angulaire radiale de la paroi interne est une évolution angulaire radiale exponentielle.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le groupe moto-ventilateur comprend des moyens de découplage disposés entre le moteur et le support moteur.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le groupe moto-ventilateur comprend un module de contrôle moteur. Ledit module de contrôle moteur est par exemple monté sur le support moteur du groupe moto-ventilateur.
L’invention concerne également un système de chauffage, ventilation et/ou de climatisation pour véhicule automobile comprenant un groupe moto- ventilateur selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent :
- la figure 1 représente une vue schématique d’un groupe moto-ventilateur pour un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 2 représente une vue en perspective du groupe moto-ventilateur de la figure 1 et d’une partie, définissant volute, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 3 est une vue partiellement arrachée de la figure 1 , selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 4 est une vue éclatée et en perspective des éléments représentés à la figure 1 , selon un mode de réalisation non limitatif ; - les figures 5a à 5d représentent des vues en perspective et de haut d’une roue du groupe moto-ventilateur de la figure 1 , selon des modes de réalisation non limitatifs ;
- la figure 6 est une vue agrandie des pales de la roue représentée à la figure 5c ;
- - la figure 7 est une vue en coupe transversale d’une pale représentée à la figure 6 ;
- - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale de la roue représentée à la figure 5c ;
- la figure 9 est une vue schématique en coupe transversale d’une volute de la figure 1 , selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 10 est une vue schématique en coupe transversale d’une évolution angulaire radiale de la volute de la figure 9, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- La figure 1 1 a est une courbe comparative du rendement aéraulique en fonction du débit fourni, pour un groupe moto-ventilateur selon l’invention et un groupe moto-ventilateur selon l’état de l’art ;
La figure 1 1 b est une courbe comparative de la consommation électrique en fonction du débit fourni, pour un groupe moto-ventilateur selon l’invention et un groupe moto-ventilateur selon l’état de l’art ;
- La figure 1 1 c est une courbe comparative du niveau de bruit en fonction de la fréquence, pour un groupe moto-ventilateur selon l’invention et un groupe moto-ventilateur selon l’état de l’art.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
La figure 2 est une vue schématique et en perspective d’un groupe moto-ventilateur 1 et d’une partie 3, définissant volute, d’un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC pour véhicule automobile, le groupe moto-ventilateur étant monté sur le système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC.
On notera qu’un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC pour véhicule automobile est un boîtier, généralement disposé sous la planche du bord du véhicule automobile, qui comprend :
- au moins une entrée d’air, extérieur ou intérieur ;
- au moins une sortie d’air débouchant dans l’habitacle du véhicule automobile ;
- des conduits d’air dans lesquels sont disposés un ou plusieurs échangeurs de chaleur qui vont permettre de conditionner thermiquement (c’est-à-dire réchauffer ou refroidir) un flux d’air les traversant.
Ledit flux d’air est destiné à aboutir dans l’habitacle du véhicule automobile par l’intermédiaire de ladite au moins une sortie d’air dudit boîtier. Un système 100 de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC pour véhicule automobile est illustré schématiquement sur la figure 1 dans un mode de réalisation non limitatif. Il comprend :
- un groupe moto-ventilateur 1 avec une volute 3, délivrant un flux d’air F1 dans un canal d’air 8 ;
- ledit canal d’air 8 ;
- un évaporateur 4 d’un circuit de réfrigération (lorsque la fonction climatisation est présente) disposé dans le canal d’air 8 ;
- un dissipateur thermique 5 échangeur de chaleur à liquide disposé dans le canal d’air 8 et parcouru par un liquide de refroidissement du moteur électrique du véhicule automobile ; et
- optionnellement un dissipateur thermique électrique additionnel 6 disposé dans le canal d’air 8.
En mode climatisation, le flux d’air F1 est dévié dans un passage 7 en dérivation d’un dissipateur thermique 5. En aval des dissipateurs thermiques 5 et 6, le canal d’air 8 distribue le flux d’air F1 vers des bouches de sortie dans l’habitacle du véhicule automobile. La distribution et optionnellement le mixage du flux d’air F1 se font à l’aide de volets commandés (non illustrés). Le mixage permet la régulation en température du flux d’air F1 avant la distribution dans l’habitacle. La distribution et le mixage étant connus de l’homme du métier, ils ne sont pas décrits ici.
Il est, de plus, nécessaire que le système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation HVAC soit équipé d’un groupe moto-ventilateur afin de générer un flux d’air suffisamment important pour que ledit flux d’air puisse traverser le ou les échangeurs de chaleur et compenser ainsi les pertes de charge engendrées par lesdits échangeurs et/ou les conduits d’air.
On définit généralement une valeur de pression minimale, notée par exemple DR, que le groupe moto-ventilateur doit produire afin de générer un flux d’air suffisant pour que ce dernier traverse un ou plusieurs échangeurs de chaleur et les conduits du système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC et déboucher dans l’habitacle, ceci pour un débit volumique d’air donné (la valeur de pression minimale DR doit donc être égale ou supérieure aux pertes de charge). Il y a, de plus, des exigences quant à la durée pour laquelle l’air de l’habitacle a été complètement renouvelé, ceci afin d’éviter les odeurs et/ou l’accumulation d’agents pathogènes dans l’habitacle.
Tel qu’illustré sur la figure 2, la partie du boîtier définissant volute 3 comprend généralement deux parties, inférieure et supérieure (respectivement 3a et 3b), dont les surfaces internes des parois permettent de définir un conduit d’air présentant une section variable, généralement mathématiquement déterminée, qui guide l’écoulement d’un flux d’air F1.
Ladite volute 3 comprend, par ailleurs, une entrée d’air 3c de volute et une sortie d’air 3d de volute. L’entrée d’air 3c de volute est reliée aux entrées d’air (intérieur et/ou extérieur) du système 100 de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC, tandis que la sortie d’air 3d est reliée à une ou plusieurs sorties d’air du système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC qui aboutissent dans l’habitacle du véhicule automobile. On notera que les entrée 3c et sortie 3d d’air de volute sont disposées sensiblement orthogonalement l’une par rapport à l’autre.
On notera que l’ensemble « groupe moto-ventilateur et volute » est généralement désigné par le terme « pulseur d’air ». Le groupe moto-ventilateur 1 comprend ainsi une roue 5 de type centrifuge qui est configurée pour aspirer l’air axialement (c’est-à-dire selon un axe sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue), par l’intermédiaire de l’entrée d’air 3c de la volute, et pour refouler l’air ainsi aspiré de façon radiale (c’est-à-dire selon un axe sensiblement orthogonal à l’axe de révolution de la roue), de façon à ce que l’air soit évacué par la sortie d’air 3d de la volute 3.
Ainsi, comme cela est visible aux figures 2 et 3, le groupe moto- ventilateur 1 comprend :
- une volute 3 ;
- une roue 5 de type centrifuge ;
- un support moteur 7 ;
- un moteur 9 logé dans le support moteur, ledit moteur 9 étant par exemple un moteur électrique.
Ledit moteur 9 comprend de plus un arbre moteur 9a sur lequel la roue
5 est montée.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation non représenté, le groupe moto-ventilateur 1 comprend des moyens de découplage disposés entre le moteur et le support moteur.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, le groupe moto- ventilateur 1 comprend un module de contrôle moteur, ledit module de contrôle moteur étant par exemple monté sur le support moteur du groupe moto- ventilateur.
La roue 5 est le moyen qui permet la transformation de la rotation de l’arbre moteur 9a en un flux d’air qui est caractérisé par une différence de pression DR et un débit volumique d’air et, qui traverse la volute, ainsi que le système 100 de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC.
La puissance mécanique correspond au produit de la vitesse de rotation de l’arbre moteur 9a par le couple mécanique délivrée par ledit arbre moteur 9a.
La puissance aéraulique correspond au produit du débit volumique d’air et de la différence de pression engendrée par la roue.
Ainsi, le fait d’améliorer la puissance aéraulique ou de conserver une puissance aéraulique identique pour une puissance mécanique inférieure permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur, l’efficacité aéraulique étant le rapport de la puissance aéraulique sur la puissance mécanique.
En effet, si la puissance mécanique à fournir est moins importante, la puissance électrique à fournir au moteur électrique sera moins importante. Ainsi, pour une puissance aéraulique identique, la consommation électrique du moteur sera moins importante.
La roue 5 et la volute 3 sont décrites plus en détail ci-après.
• Roue 15
Les figures 5a à 5d représentent des vues en perspective et de haut de modes de réalisation non limitatifs de la roue 5.
Plus particulièrement, la roue 5 comporte :
- un moyeu 15 adapté pour être monté sur un arbre moteur 9a ;
- une couronne périphérique 17 pourvue d’une succession de pales 19 ; ledit moyeu 15 et la couronne périphérique 17 étant reliés l’un à l’autre. Dans les exemples de réalisation présentés, le moyen de liaison est une liaison mécanique.
La roue 5 comprend au moins une pale 19.
On notera qu’une pale présente une forme allongée. L’axe longitudinal d’une pale est sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue. Une pale présente donc deux extrémités longitudinales opposées et deux extrémités transversales opposées.
Par ailleurs, la roue 5 de type centrifuge présente une forme générale cylindrique et un axe de révolution passant par le moyeu 15. Cet axe de révolution définit un axe de rotation A illustré sur la figure 1 du groupe moto- ventilateur 1.
Ladite roue 5 présente également une hauteur et un diamètre extérieur D2. On entend par hauteur, l’extension spatiale de la roue 5 selon un axe sensiblement colinéaire à l’axe de révolution de la roue 5.
On entend par diamètre extérieur D2, l’extension radiale de la roue (le diamètre extérieur de la roue 5 étant compris dans un plan sensiblement orthogonal à l’axe de révolution de ladite roue 5).
Dans un mode de réalisation non limitatif, le diamètre extérieur D2 est compris entre 130 mm et 165 mm. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, le diamètre extérieur est compris entre 136 mm et 142 mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, le diamètre extérieur est compris entre 136 mm et 141 mm.
La roue 5 présente également un diamètre intérieur D1.
On entend par diamètre intérieur D1 , l’extension intérieure radiale de la roue 5 (c’est-à-dire le diamètre extérieur auquel aurait été soustrait la distance occupée par les pales 19 de la roue 5).
Dans un mode de réalisation non limitatif, la roue 5 comprend au moins une pale 19 dont l’angle d’attaque est compris entre 67° (degrés) et 79° (degrés).
On entend par angle d’attaque d’une pale 19, l’angle d’incidence du flux d’air sur l’extrémité transversale interne de la pale 19.
De plus, dans un mode de réalisation non limitatif, ladite roue 5 présente un rapport entre son diamètre intérieur D1 et son diamètre extérieur D2 qui est compris entre 75% et 85%.
Comme on peut le voir sur les figures 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c, une telle roue 5 améliore l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur, tout en réduisant les nuisances acoustiques générées par la rotation de la roue. La roue 5 permet de réduire le couple nécessaire fourni par l’arbre moteur et/ou la vitesse de rotation dudit arbre tout en assurant des performances aérauliques identiques (c’est-à-dire pour une pression et un débit volumique d’air équivalent).
Les courbes 50 et 51 représentent le rendement aéraulique en fonction du débit d’air fourni par le groupe moto-ventilateur, sur la plage de 0 à 700 kilogramme par heure. La courbe 60 correspond à un groupe moto-ventilateur selon de l’art. La courbe 61 correspond à un groupe moto-ventilateur selon l’invention, dans lequel les paramètres de conception de la roue et de la volute ont été optimisés.
Les courbes 60 et 61 représentent la consommation électrique en fonction du débit d’air fourni par le groupe moto-ventilateur, sur la plage 0 à 700 kg/h. La courbe 60 correspond à un groupe moto-ventilateur selon de l’art et la courbe 61 correspond à un groupe moto-ventilateur selon l’invention, dans lequel les paramètres de conception de la roue et de la volute ont été optimisés.
Comme on peut le voir sur la figure 1 1 a, le rendement aéraulique du groupe moto-ventilateur optimisé est nettement amélioré par rapport à la conception selon de l’art. Par conséquent, et comme on peut le voir sur la figure 1 1 b, la consommation électrique est réduite avec la solution selon l’invention.
Les courbes 70 et 71 représentent le niveau de bruit du groupe moto- ventilateur en fonction de la fréquence, dans la plage 0 à 4000 Hz. La courbe 70 correspond à un groupe moto-ventilateur selon de l’art et la courbe 71 correspond à un groupe moto-ventilateur selon l’invention. La solution optimisée selon l’invention présente un niveau de bruit réduit.
Ainsi, la solution optimisée est plus performante que l’état de l’art sur les principaux critères de performance que sont le rendement aéraulique, la consommation électrique et le niveau de bruit émis.
Plus particulièrement, ladite couronne périphérique 17 est pourvue d’une succession de pales 19 configurée pour aspirer l’air axialement par l’intérieur de la couronne 17 et le refouler radialement vers l’extérieur de la roue 5.
On entend par « axialement » le fait que l’air est aspiré selon un axe sensiblement parallèle à l’axe de révolution A de la roue. Généralement, l’axe de révolution A de la roue 5 passe par le moyeu 15 de ladite roue.
Le moyeu 15 est relié à la couronne périphérique 17 par l’intermédiaire d’un moyen de liaison 21 . Le moyen de liaison 21 définit une enveloppe généralement concave en forme de bol, celui-ci peut être fermé (visible par exemple à la figure 5a) ou ouvert (visible par exemple aux figures 5b, 5c et 5d).
Le moyen de liaison 21 , appelé également bol de la roue, est par exemple une surface ouverte (celle-ci est percée d’ouvertures de tailles variables (voir par exemple les figures 5c et 5d), une surface ouverte comprenant une pluralité de bras (voir figure 5b) qui relie le moyeu 15 à ladite surface, ou fermée (voir figure 5a).
Le fait que le moyen de liaison 21 soit ouvert est généralement conditionné par la nécessité de consacrer une partie du flux d’air généré par la roue 5 au refroidissement du moteur 9.
Cependant, un moyen de liaison 21 fermé présente l’avantage de générer moins de nuisances acoustiques qu’un moyen de liaison 21 ouvert.
Ledit moyen de liaison 21 se raccorde par exemple avec le moyeu 15 au centre du bol et avec la couronne 17 à la périphérie du bol.
Par ailleurs, on notera que la roue 5 comprend généralement un anneau de liaison 23 situé à l’extrémité opposée à la couronne 17 qui relie les pales 19 de la roue les unes avec les autres, cet anneau de liaison de 23 permet de renforcer la cohésion mécanique de la roue 5.
La figure 6, quant à elle, est une vue agrandie de pales 19 de la roue 5.
Chacune des pales 19 présente une forme allongée et dont l’extension longitudinale est sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue 5 (c’est-à-dire que l’axe longitudinal d’une pale est sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue). Chacune des pales présente donc des extrémités longitudinales opposées.
De plus, lesdites extrémités longitudinales opposées d’une pale 19 sont respectivement reliées à la couronne périphérique 17 et à l’anneau de liaison 23.
En outre, une pale 19 présente, vue en coupe, un profil arqué (plus particulièrement visible à la figure 7). La vue en coupe correspond à un plan de coupe sensiblement orthogonal à l’axe longitudinal d’une pale.
Chacune des pales 19 présente une première extrémité transversale et une deuxième extrémité transversale, lesdites première et deuxième extrémités transversales étant opposées 19a, 19b l’une par rapport à l’autre. Ladite première extrémité transversale 19a, aussi appelée extrémité transversale externe, s’étend en éloignement par rapport au moyeu 15 de ladite roue 5 (c’est-à-dire que la première extrémité transversale est orientée vers l’extérieur de la roue).
Ladite deuxième extrémité transversale 19b, aussi appelée extrémité transversale interne, s’étend en direction du moyeu 15 de ladite roue 5 (c’est- à-dire que la deuxième extrémité transversale est orientée vers l’intérieur de la roue).
La première extrémité transversale 19a peut être également désignée par le terme « extrémité de fuite », tandis que la deuxième extrémité transversale, quant à elle, 19b peut être désignée par le terme « extrémité d’attaque » (on peut également parler respectivement de « bord de fuite » et de « bord d’attaque »).
On notera par ailleurs que la distance entre chacune des extrémités transversales 19a et 19b opposées d’une pale 19 est appelée la corde C (plus particulièrement visible à la figure 7), la corde C correspond à la distance entre les deux extrémités de la pale, distance du côté concave de ladite pale.
De plus, comme chacune des pales 19 présente un profil arqué, chacune des pales présente une concave et une face convexe opposées l’une à l’autre.
Comme cela est illustré à la figure 7 :
chacune des pales 19 présente un angle d’attaque b1 ; l’angle d’attaque b1 d’une pale correspond à l’angle entre la tangente t2 à la face concave de la deuxième extrémité 19b de la pale et la normale t1 à ladite extrémité 19b (la normale étant sensiblement tangente au diamètre intérieur de la roue).
Chacune des pales 19 présente un angle de fuite b2 ; l’angle de fuite b2 d’une pale correspond à l’angle entre, d’une part, la tangente t4 à la face concave de la première extrémité 19a et, d’autre part, la tangente t3 du diamètre extérieur de la roue au point d’intersection entre le diamètre extérieur de la roue et la tangente à la face concave de la première extrémité 19a. L’épaisseur (e) d’une pale 19 correspond à la distance entre les faces longitudinales opposées d’une pale, c’est-à-dire la distance entre les faces concave et convexe d’une pale.
Ainsi, selon des modes de réalisation non limitatifs, ladite roue 5 de pulseur d’air comprend au moins une pale 19 présentant une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
L’angle d’attaque b1 d’une pale (19) est compris entre 67° et 79°, et préférentiellement entre 70° et 76°, et encore plus préférentiellement entre 72° et 74°.
L’épaisseur e de la pale 19 est comprise entre 0,8 mm et 2,1 mm, et préférentiellement entre 0,9 mm et 2 mm.
L’angle de fuite b2 d’une pale 19 est compris entre 155° et 167°, et préférentiellement entre 157° et 165°, et encore plus préférentiellement entre 159° et 163°.
Comme cela est illustré à la figure 8 :
Le diamètre extérieur D2 de roue 5 correspond à l’extension radiale de la roue 5, c’est-à-dire à une droite s’étendant d’une extrémité radiale extérieure à l’autre de la roue 5 et passant par l’axe de révolution A de celle-ci (généralement le diamètre externe de la roue correspond au diamètre de la couronne périphérique ou de l’anneau de liaison).
Le diamètre intérieur D1 de roue 5 correspond à l’extension radiale intérieure de la roue, c’est-à-dire à une droite s’étendant d’une extrémité transversale interne 19b d’une pale 19 à une autre 19b et passant par l’axe de révolution A de la roue 5.
La hauteur H de la route 5 correspond à l’extension longitudinale de la roue 5.
Ainsi, selon des modes de réalisation non limitatifs, ladite roue 5 de pulseur d’air présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
Le rapport entre le diamètre intérieur D1 et le diamètre extérieur D2 de la roue 5 est compris entre 75% et 85%, et préférentiellement entre 78,3% et 80,3%, et encore plus préférentiellement entre 78,8% et 79,8%. La roue 5 présente un diamètre extérieur D2 compris entre 135 mm et 165 mm, et de préférence entre 140 et 160 mm.
Ladite roue 5 présente une hauteur H comprise entre 60 mm et 90 mm, et de préférence entre 65 et 85 mm.
On notera que la roue 5 comprend préférentiellement au moins 50% de pales présentant une ou plusieurs des caractéristiques énoncées ci-dessus, et de manière encore plus préférentielle l’ensemble des pales de ladite roue 5 présente une ou plusieurs des caractéristiques énoncées ci-dessus.
• Volute 3
La volute 3 est illustrée vue de dessus sur les figures 1 à 4, et 9 et 10.
Elle est adaptée pour accueillir ladite roue 5 et recevoir ledit support moteur 7. La volute 3 comprend notamment :
- une ouverture 3f (illustrée sur la figure 4 et en pointillés sur la figure 1 ) ;
- une paroi interne 30 (illustrée sur les figures 1 et 3) comprenant :
- une entrée d’air 3c (illustrée sur la figure 2) ;
- une sortie d’air 3d (illustrée sur les figures 1 à 4, et 9 et 10) ;
- une coupure 3g (illustrée sur les figures 2, 9 et 10) ;
- une partie terminale 3h disposée entre ladite coupure 3g et ladite sortie d’air 3d (illustrée sur les figures 9 et 10 et en partie sur les figures 2 et 3).
Le support moteur 7 vient se fixer dans une ouverture 3f opposée à l’entrée d’air 3c. Le support moteur 7 délimite un logement pour le moteur 9. La roue 5 est disposée autour du moteur 9 dans la volute 3 de façon coaxiale audit moteur 9.
La paroi interne 30 définit un conduit d’air 31 (illustré sur les figures 1 et 9) dans lequel le flux d’air F1 peut circuler. o Entrée çTair 3c
Un premier flux d’air F0, dit entrant, illustré sur la figure 1 est aspiré axialement dans la volute 3 par l’entrée d’air 3c et est mis en circulation dans ladite volute 3 pour donner un second flux d’air F1 radial qui est extrait de la volute 3 par la sortie d’air 3d. Tel qu’illustré sur la figure 2, l’entrée d’air 3c de la volute 3 est définie par une circonférence intérieure 34 de la partie supérieure 3b du boîtier de la volute 3. La couronne périphérique 17 de la roue 5 tel qu’illustrée sur les figures 9 et 10 est de diamètre extérieur D2. o Sortie d’air 3d
La sortie d’air 3d fait office de plénum d’extraction du second flux d’air F1 . Elle s’étend à partir de la coupure 3g. Dans un mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure 2, la sortie d’air 3d comprend une section sensiblement rectangulaire, avec deux bords 32 et 33 en vis-à-vis sensiblement parallèles entre eux. Le bord 32 est opposé à la coupure 3g et le bord 33 est adjacent à la coupure 3g.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la sortie d’air 3d présente une hauteur H1 comprise entre 85 mm et 1 10 mm et une largeur L1 comprise entre 35 mm et 65 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une hauteur H1 comprise entre 85 mm et 104 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une largeur L1 comprise entre 56 mm et 65 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une hauteur H1 comprise entre 85 mm et 95 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une largeur L1 comprise entre 56 mm et 62 mm. o Coupure 3g
La coupure 3g, appelée également bec de volute, est appelée « cutoff » ou encore « tongue » en anglais.
La coupure 3g est définie entre le début de l’évolution angulaire radiale de la paroi interne 30 de la volute 3 et le bord 33 de la sortie d’air 3d. Elle fait ainsi la liaison entre les deux. Elle débute ainsi au début de l’évolution angulaire radiale et se termine au bord 33 de la sortie d’air 3d.
Dans un mode de réalisation non limitatif illustré, la coupure 3g présente une courbure définie par un cercle 4 de centre C et de rayon de courbure Rc. Elle est définie par un angle de coupure 0C décrit plus loin. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite coupure 3g est comprise entre 9% et 1 1 % du diamètre extérieur D2 de la roue 5.
o Partie. termi n ale 3 h
La partie terminale 3h débouche sur la sortie d’air 3d.
Tel qu’illustré sur les figures 9 et 10, elle comprend :
- une sous-partie 3h’ rectiligne adjacente à la fin de l’évolution angulaire radiale de la paroi interne 30 ;
- une sous-partie 3h” rectiligne adjacente à la fin de la coupure 3g.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les deux sous-parties 3h’ et 3h” sont sensiblement en partie parallèles entre elles. Comme on peut le voir, les deux sous-parties 3h’ et 3h” n’ont pas la même longueur, la sous-partie 3h’ étant plus grande que la sous-partie 3h”.
La paroi interne 30 comprend une section variable, généralement mathématiquement déterminée. Ainsi, la paroi interne 31 évolue selon une évolution angulaire radiale. Tel qu’illustré sur les figures 9 et 10, la volute 3 est à cet effet déterminée par différentes caractéristiques dont notamment :
- un angle de développement a ;
- un rayon d’évolution radial r ;
- un angle de coupure 0c, appelé également angle de position de bec de volute ; et
- une distance de coupure i.
Ces caractéristiques sont décrites ci-après. o Angje.de développement a
L’angle de développement a est illustré sur la figure 9.
Il est appelé en anglais « expansion angle ».
L’angle de développement a est l’angle entre la paroi interne 30 de la volute 3 et la couronne périphérique 17 de la roue 5.
L’angle de développement a est fonction de la distance entre la paroi interne 30 et la couronne périphérique 17 de la roue 5. Dans un mode de réalisation non limitatif, cette distance varie de façon linéaire. Ainsi, le développement de la paroi interne 30 s’effectue selon un angle de développement a constant.
La distance est représentée sur la figure 9 par les distances b à i qui sont les distances respectives entre les points B à I situés sur la paroi interne de la volute 3 et la couronne périphérique 17 de la roue 5. Comme on peut le voir sur la figure 9, hormis le point I, un angle de 45° (degrés) sépare chaque projection des points B à H sur la couronne périphérique 17 d’avec au moins une autre projection sur ladite couronne périphérique 17 d’un point adjacent. On notera que les projections des points B et H présentent un angle de 45° avec uniquement une seule projection d’un point adjacent, à savoir respectivement avec les projections des points G et C, tandis que les projections des points C à G présentent un angle de 45° avec deux projections de points adjacents.
Ainsi, entre deux projections de deux points adjacents, la distance, à savoir l’arc de cercle, sur le cercle représenté par la couronne périphérique 17 de la roue 5 est donc de pϋ2/8, à savoir 0,125p D2. On notera que le point A représente l’angle plein, à savoir la distance pϋ2.
On notera que le point I est le point qui se trouve à l’angle de coupure 0c décrit plus loin. Dans un mode de réalisation non limitatif, la distance du point I est la distance de coupure i décrite plus loin.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l’angle de développement a est compris entre 4,7° (degrés) et 4,9° (degrés).
L’angle de développement a et le diamètre D2 de la couronne périphérique 17 de la roue 5, ainsi que le rayon d’évolution radial r décrit ci-dessous, déterminent une première dimension radiale X-X et une deuxième dimension radiale Y-Y de la volute 3 illustrées sur la figure 9. La dimension radiale Y-Y est perpendiculaire à la dimension radiale X-X.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la première dimension radiale X-X est comprise entre à 175 mm et 212 mm et la deuxième dimension radiale Y- Y est comprise entre 195 mm et 246 mm. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 186 mm et 202 mm. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 228 mm et 232 mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 190 mm et 202 mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 229 mm et 232 mm. On notera que grâce aux caractéristiques de l’angle de développement a, on améliore le gain en puissance électrique ainsi que l’efficacité aéraulique. Ainsi, on améliore le gain en puissance électrique.
Ainsi, on fournit une puissance électrique plus faible pour assurer des performances aérauliques identiques ou on fournit une puissance électrique équivalente pour assurer de meilleures performances aérauliques. o Rayon. d’.évpjution radial. r
Le rayon d’évolution radiale r est illustré sur les figures 9 et 10.
La paroi interne 30 de la volute 3 évolue selon une évolution angulaire radiale selon une direction radiale par rapport à l’axe de révolution A. L’évolution angulaire radiale commence à la coupure 3g, à savoir au point I illustré sur la figure 9, et se termine au point B illustré sur la figure 9 qui définit la fin de l’évolution angulaire radiale, point B se situant près de la sortie 3d. Ainsi, la coupure 3g (plus particulièrement le début de la coupure 3g) définit une première extrémité I de l’évolution angulaire radiale de la volute 3, et le point B définit une seconde extrémité de l’évolution angulaire radiale de la volute 3. Près de la coupure 3g, la dimension radiale de la paroi interne 30 est plus petite que celle près de la sortie 3d.
Après la coupure 3g, plus particulièrement à la fin de la coupure 3g, la paroi interne 30 s’étend via sa sous-partie 3h” de sa partie terminale 3h jusqu’à la sortie d’air 3d de la volute 3.
A partir de la seconde extrémité B, la paroi interne 30 s’étend via sa sous- partie 3h’ de sa partie terminale 3h jusqu’à la sortie d’air 3d de la volute 3. La paroi interne 30 de la volute 3 comprend ainsi un rayon r, appelé rayon d’évolution radiale, présentant une évolution angulaire radiale en fonction d’un angle d’évolution radiale Q de sorte que ladite paroi interne 30 forme une spirale.
L’angle d’évolution radial Q est pris dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation A du groupe moto-ventilateur, à savoir l’axe de révolution A de ladite route 5. Il est appelé en anglais « radial évolution angle ».
Le rayon r est défini à partir de l’axe de révolution A jusqu’à la paroi interne 30 selon la direction de rotation de la roue 5 et de la direction du second flux d’air F1 représentée par la flèche illustrée sur la figure 10 représentant l’évolution angulaire radiale de la volute 3. Ainsi, le rayon r a une longueur minimum à la coupure 3g et une longueur maximum à la fin de l’évolution radiale qui est adjacente au bord 32 de la sortie d’air 3d opposé à la coupure 3g. On notera que la partie terminale 3h de la paroi interne 30 a été représentée en pointillés pour un souci de compréhension.
Dans un mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure 10, l’évolution angulaire radiale est une évolution angulaire radiale exponentielle conforme à la relation r = t0bcr(I0p 0/180°) avec :
- Q l’angle d’évolution radiale compris entre un angle de coupure 0C et un angle d’évolution radiale maximal QM ;
- rO, le rayon de la paroi interne 30 pour 0=0C ;
- I0 une constante.
0M correspond à la fin de l’évolution radiale, au voisinage du bord 32 de la sortie d’air 3d. Il correspond sur la figure 10 à l’angle 360° en partant de 0° et à 360°- 0c à partir du début de l’évolution radiale.
Tel qu’illustré sur la figure 10, on notera que le début de l’évolution radiale de la volute 3 est défini par l’intersection d’une droite virtuelle D3 passant par l’axe de rotation A du groupe moto-ventilateur la paroi interne 30 de ladite volute 3, et passant par le centre C du cercle 4 définissant la courbure de la coupure 3g de ladite volute 3.
Dans un autre mode de réalisation non limitatif non illustré, l’évolution angulaire radiale est une évolution angulaire radiale logarithmique o Angje.de coupure .0c
L’angle de coupure 0c est illustré sur la figure 10.
L’angle de coupure Oc est appelé en anglais « cutoff angle ».
Il détermine la limite où commence l’évolution radiale de la volute 3 et le début de la coupure 3g qui se trouve au voisinage du bord 33 de la sortie 3d de la volute 3.
L’angle de coupure 0c est défini entre la fin de l’évolution radiale de la volute
3 et le début de l’évolution radiale de la volute 3 tel qu’illustré sur la figure 10. Ainsi, son origine débute à la fin de l’évolution radiale. La fin de l’évolution radiale est représentée par 360° sur la figure 10.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l’angle de coupure Oc est compris entre 45° et 65°. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, l’angle de coupure Oc est compris entre 52° et 59°. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, l’angle de coupure Oc est compris entre 52° et 55°.
L’angle de coupure Oc détermine ainsi une coupure de la paroi interne 30 de la volute 3 tel qu’illustré par la courbe en pointillés sur la figure 10.
L’angle de coupure Oc tel que caractérisé ci-dessus participe également à la réduction du niveau acoustique du groupe moto-ventilateur 1 et à la réduction de la puissance électrique utilisée. o Di stan ce de coupure j.
La distance de coupure i est illustrée sur la figure 9 et la figure 10.
Elle correspond à la distance entre la paroi interne 30 au début de la coupure 3g (à savoir au début de l’évolution angulaire radiale) et la couronne périphérique 17 de la roue 5. Cela correspond à la distance entre les pâles de la roue 5 et la coupure 3g, lorsque ladite roue 5 comprend des pâles. Cette distance i se trouve sur la droite virtuelle D3 qui passe par le centre C du cercle
4 définissant la courbure de la coupure 3g.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la distance de coupure i est comprise entre 8% et 10% du diamètre extérieur D2 de la roue 5. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,2% et 10% du diamètre extérieur de ladite roue. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,3% et 9,7% du diamètre extérieur de ladite roue.
Ainsi, la volute 3 qui présente au moins une des caractéristiques telle que décrite permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto- ventilateur 1 , tout en réduisant les nuisances acoustiques générées par la rotation de la roue 5 dans la volute 3. Plus le groupe moto-ventilateur 1 fournit un débit d’air élevé, plus on fait des économies en terme de puissance électrique.
Par ailleurs, la volute 3 permet de réduire le couple mécanique nécessaire fourni par l’arbre moteur 9a et/ou la vitesse de rotation dudit arbre moteur 9a tout en assurant des performances aérauliques identiques (c’est-à-dire pour une pression et un débit volumique d’air équivalent). Ainsi, la puissance électrique nécessaire pour faire tourner le moteur est réduite.
Bien entendu la description de l’invention n’est pas limitée à l’application et aux modes de réalisation décrits ci-dessus.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le groupe moto- ventilateur 1 est un groupe moto-ventilateur pour système de chauffage, ventilation et/ou de climatisation pour des bâtiments d’habitation ou industriels. Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le développement de la paroi interne 30 s’effectue selon un angle de développement a variable.
Ainsi, l’invention décrite présente notamment les avantages suivants :
- grâce à la volute 3 ainsi caractérisée, on diminue la puissance électrique à fournir au moteur 9 pour le mettre en rotation ce qui permet d’améliorer l’efficacité du moteur, ladite efficacité du moteur étant égale au rapport de la puissance mécanique produite sur la puissance électrique utilisée. On diminue ainsi la consommation électrique du moteur 9 ;
- grâce à la volute 3 ainsi caractérisée, on augmente la puissance aéraulique du groupe moto-ventilateur 1. L’efficacité aéraulique est ainsi améliorée ;
- grâce à l’efficacité du moteur et à l’efficacité aéraulique améliorées, l’efficacité globale du groupe moto-ventilateur 1 est améliorée, l’efficacité globale étant égale à l’efficacité du moteur multipliée par l’efficacité aéraulique. Autrement dit, l’efficacité globale est égale au rapport de la puissance électrique consommée sur la puissance aéraulique engendrée ; grâce à la volute 3 ainsi caractérisée, pour obtenir une efficacité aéraulique identique à l’art antérieur, la puissance mécanique est améliorée grâce à une baisse du couple mécanique délivrée par l’arbre moteur 9a et/ou une baisse de la vitesse de rotation dudit arbre moteur 9a. La réduction du couple mécanique permet de réduire la consommation électrique du moteur 9. La réduction de la vitesse de rotation dudit arbre moteur 9a permet de diminuer le niveau acoustique du groupe moto- ventilateur 1. Ces améliorations proviennent de la combinaison très particulière des caractéristiques individuelles de la roue et de la volute du groupe moto-ventilateur, qui possèdent un effet de synergie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Groupe moto-ventilateur (1 ) comprenant une roue (5) et une volute (3) adaptées pour être montées sur système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation (HVAC) pour véhicule automobile,
- ladite roue (5) comportant :
- un moyeu (15) adapté pour être monté sur un arbre moteur (9a) - une couronne périphérique (17) pourvue d’une succession de pales (19), ledit moyeu (15) et la couronne périphérique (17) étant reliés l’un à l’autre ;
- ladite volute (3) comportant :
- une paroi interne (30) adaptée pour évoluer en partie selon une évolution angulaire radiale ;
- une entrée d’air (3c) et une sortie d’air (3d) ;
et étant adaptée pour recevoir ladite roue (5), ladite roue (5) étant adaptée à être disposée dans ladite volute (3) de façon coaxiale autour d’un moteur (9) dudit groupe moto-ventilateur (1 ) ;
caractérisé en ce que :
- ladite roue (5) comprend au moins une pale dont l’angle d’attaque (b1 ) est compris entre 67° et 79° ;
- le rapport entre le diamètre intérieur (D1 ) et le diamètre extérieur (D2) de la roue est compris entre 75% et 85% ; et
- ladite volute (3) comprend un angle de développement (a) compris entre 4,7° et 4,9°, ledit angle de développement (a) étant l’angle entre ladite paroi interne (30) de ladite volute (3) et ladite couronne périphérique (17) de ladite roue (5).
2. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite roue (5) présente une hauteur (H) comprise entre 60 mm et 90 mm, et de préférence entre 65 et 85 mm.
3. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite roue (5) comprend au moins une pale dont l’angle de fuite (b2) est compris entre 155° et 167°.
4. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre intérieur (D1 ) et le diamètre extérieur (D2) de la roue est compris entre 78,3% et 80,3%.
5. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’angle d’attaque (b1 ) est compris entre 70° et 76°.
6. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite roue comprend moins une pale (19) qui présente une épaisseur (e) comprise entre 0,8 mm et 2,1 mm.
7. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite volute (3) comprend une coupure (3g) définie entre un début de l’évolution angulaire radial de ladite volute (3) et un bord (33) de ladite sortie d’air (3d), ladite coupure (3g) étant définie par un angle de coupure (0c) compris entre 45° et 65°.
8. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite coupure (3g) est comprise entre 9% et 1 1 % du diamètre extérieur (D2) de ladite roue (5).
9. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite volute (3) comprend une distance de coupure (i) comprise entre 8% et 10% du diamètre extérieur (D2) de ladite roue (5).
10. Groupe moto-ventilateur (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite roue (5) présente un diamètre extérieur (D2) compris entre 130 mm et 165 mm.
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