FR2572130A1

FR2572130A1 - IMPROVED VENTILATION DEVICE FOR THE COOLING CIRCUIT OF THE HEAT PUMP FLUID OF A THERMAL MOTOR

Info

Publication number: FR2572130A1
Application number: FR8416142A
Authority: FR
Inventors: Jean-Claude Vera
Original assignee: Aciers et Outillage Peugeot SA
Current assignee: Aciers et Outillage Peugeot SA
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1986-04-25
Also published as: ES290163Y; EP0183581A1; EP0183581B1; JPS61182415A; DE3561347D1; FR2572130B1; ES290163U

Abstract

CE DISPOSITIF DE VENTILATION A VIROLES UTILISABLE NOTAMMENT DANS UN CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT D'UN FLUIDE CALOPORTEUR D'UN MOTEUR THERMIQUE COMPREND UNE VIROLE D'ENTREE 17 ET UNE VIROLE DE SORTIE 19 DONT L'UNE EST MOBILE EN ROTATION PAR RAPPORT A L'AUTRE. LES VIROLES SONT COAXIALES ET JUXTAPOSEES. L'EPAISSEUR E19 DU MATERIAU CONSTITUANT LA VIROLE DE SORTIE 19 EST AU MOINS EGALE A L'EPAISSEUR E17 DU MATERIAU CONSTITUANT LA VIROLE D'ENTREE 17. LE DIAMETRE INTERIEUR D19 DE LA VIROLE DE SORTIE 19 EST AU MOINS EGAL AU DIAMETRE INTERIEUR D17 DE LA VIROLE D'ENTREE 17 ET AU PLUS EGAL AU DIAMETRE INTERIEUR D17 DE LA VIROLE D'ENTREE 17 AUGMENTE DE L'EPAISSEUR E17 DE LA VIROLE D'ENTREE 17.THIS VENTILATION DEVICE WITH FERRULES USED IN PARTICULAR IN A COOLING CIRCUIT OF A HEAT TRANSFER FLUID OF A THERMAL ENGINE INCLUDES AN INPUT FERRULE 17 AND AN OUTPUT FERRULE 19, ONE OF WHICH IS MOBILE IN ROTATION WITH RESPECT TO THE OTHER . THE FERRULES ARE COAXIAL AND JUXTAPOSED. THE THICKNESS E19 OF THE MATERIAL CONSTITUTING THE OUTPUT FERRULE 19 IS AT LEAST EQUAL TO THE THICKNESS E17 OF THE MATERIAL CONSTITUTING THE INPUT VIROLE 17. THE INTERNAL DIAMETER D19 OF THE OUTPUT FERRULE 19 IS AT LEAST EQUAL TO THE INTERNAL DIAMETER D17 OF THE INPUT FERRULE 17 AND AT THE MOST EQUAL TO THE INTERNAL DIAMETER D17 OF THE INPUT FERRULE 17 INCREASES THE THICKNESS E17 OF THE INPUT FERRULE 17.

Description

L'invention concerne les dispositifs de ventilation à viroles et plusThe invention relates to ventilation devices with ferrules and more

particulièrement les dispositifs de ce type utilisés dans les circuits de refroidissement d'un fluide caloporteur d'un moteur thermique. particularly devices of this type used in the cooling circuits of a heat transfer fluid of a heat engine.

On connait différents dispositifs de venti- Various ventilation devices are known

lation à viroles, mais la structure de ces dispositifs impose des contraintes très importantes au niveau de ferrules, but the structure of these devices imposes very important constraints at the level of

la précision d'exécution des pièces et du positionne- precision of execution of parts and positioning

ment relatif de celles-ci. En effet, on sait que la position relative de certaines pièces d'un dispositif de ventilation est très importante et contribue-d'une part aux performances et d'autre part au silence de ce dispositif. Cependant, les précisions imposées par la structure 'des dispositifs connus, entrainent des coûts relative importance of these. Indeed, it is known that the relative position of certain parts of a ventilation device is very important and contributes-on the one hand to the performance and on the other hand to the silence of this device. However, the specifications imposed by the structure of the known devices cause costs.

de fabrication très élevés.very high manufacturing.

Le but de l'invention est de proposer un The object of the invention is to propose a

dispositif de ventilation à viroles qui soit de con- a ferrule ventilation device which is

ception et de réalisation simples et-qui évite les ception and simple realization and-which avoids the

trop grandes précisions difficiles à obtenir qui ren- too much precision difficult to obtain

dent les pièces entrémement coûteuses à réaliser. dent parts are expensive to perform.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de ventilation à viroles, notamment pour circuit de refroidissement du fluide caloporteur d'un moteur thermique, comprenant une virole d'entrée et une virole de sortie dont l'une est mobile en rotation For this purpose, the subject of the invention is a fan device with ferrules, in particular for a heat transfer fluid cooling circuit of a heat engine, comprising an inlet ferrule and an outlet ferrule, one of which is rotatable.

par rapport à l'autre et relie les extrémités des pa- relative to each other and connects the ends of the

les d'une hélice, caractérisé en ce que lesdites viro- a helix, characterized in that said

les sont coaxiales et juxtaposées, l'épaisseur du ma- they are coaxial and juxtaposed, the thickness of the

tériau constituant ladite virole de sortie est au material constituting said output ferrule is at

moins égale à l'épaisseur du matériau constituant la- less than the thickness of the material constituting the-

dite virole d'entrée et en ce que le diamètre inté- said ferrule input and in that the diameter inte-

rieur de la virole de sortie est au moins égal au diamètre intérieur de la virole d'entrée et au plus égal au diamètre de la virole d'entrée augmenté de the exit ferrule is at least equal to the inner diameter of the ferrule of entry and at most equal to the diameter of the ferrule of entry increased by

7 2 1 3 07 2 1 3 0

l'épaisseur de. cette dernière.the thickness of. the latter.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de The invention will be better understood by means of

la description qui va suivre, donnée uniquement à the description which will follow, given only to

titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la Fig.1 représente une vue en coupe d'un dispositif de ventilation àviroles de type connu; - la Fig.2 est une vue en coupe partielle As an example and with reference to the accompanying drawings in which: - Fig.1 shows a sectional view of a known type of ventilation device viroles; - Fig.2 is a partial sectional view

d'un dispositif de ventilation à viroles selon l'in- a ferrule ventilation device according to the

vention; - les Fig.3a et 3b représentent les limites de la valeur du diamètre intérieur de la virole de sortie; - la Fig.4 représente une vue partielle d'un vention; FIGS. 3a and 3b represent the limits of the value of the inside diameter of the exit ferrule; - Fig.4 represents a partial view of a

dispositif de ventilation selon un autre mode de réa- ventilation device according to another mode of

lisation de l'invention; - la Fig.5 est un graphique représentant la perte de débit du dispositif de ventilation selon l'invention en fonction de la distance séparant les embodiment of the invention; FIG. 5 is a graph showing the flow loss of the ventilation device according to the invention as a function of the distance separating the

viroles d'entrée et de sortie.ferrules input and output.

On rencontre dans l'état de la technique, We meet in the state of the art,

des dispositifs de ventilation tels que celui repré- ventilation devices such as the one

senté sur la Fig.1. Ces dispositifs comportent une hélice 1 composée d'un certain nombre de pales 2. Ces pales 2 sont généralement régulièrement réparties sur shown in Fig.1. These devices comprise a propeller 1 composed of a certain number of blades 2. These blades 2 are generally regularly distributed over

la périphérie d'un bol 3.the periphery of a bowl 3.

Une pièce de révolution 4 qui présente à l'une de -ses extrémités un rebord 4' faisant saillie vers l'extérieur suivant une courbure a déterminée de manière classique, est reliée aux extrémités des pales 2 opposées au bol 3. Cette pièce de révolution sera A piece of revolution 4 which has at one of its ends a flange 4 'projecting outwardly along a curvature has determined in a conventional manner, is connected to the ends of the blades 2 opposite the bowl 3. This piece of revolution will be

dénommée ci-dessous 'virole tournante " 4. hereinafter referred to as "rotating ferrule" 4.

L'hélice ainsi constituée d'une seule pièce The propeller thus constituted of a single piece

par moulage est rendue solidaire de l'arbre 5 d'un mo- by molding is made integral with the shaft 5 of a mo-

teur électrique 6 par des moyens classiques (non re- 6 by conventional means (not shown).

présentés). Le moteur 5 présente des pattes 7 disposées régulièrement à sa périphérie en vue de ia fixation en des points 8 sur un certain nombre de bras 9, soli- presented). The motor 5 has tabs 7 arranged regularly around its periphery for fixing at points 8 on a certain number of arms 9, which are

daires d'un châssis 10.of a chassis 10.

Ce châssis 10 présente une paroi 11 qui as- This frame 10 has a wall 11 which

sure sa rigidité mécanique et délimite dans une zone R, une chambre de ventilation. Le châssis 10 présente également des pattes de fixation 13 destinées à fixer its mechanical rigidity and delimits in a zone R, a ventilation chamber. The frame 10 also has fastening lugs 13 for fixing

l'ensemble sur la carrosserie du véhicule (non repré- the whole body of the vehicle (not shown

sentée). Un cylindre 12 d'axe A - 4' solidaire du châssis 10 et formant généralement un angle avec la paroi 11, se trouve en regard de la virole tournante 4. Ce cylindre 12 sera dénommé ci-desssous "virole sented). A cylinder 12 of axis A - 4 'integral with the frame 10 and generally forming an angle with the wall 11, is opposite the rotating shell 4. This cylinder 12 will be referred to below as "ferrule

fixe' 12.fixed '12.

Les surfaces en regard des viroles fixe 12 et tournante 4 sont séparées par une distance d1. De The facing surfaces of the fixed and rotating ferrules 12 are separated by a distance d1. Of

même, une distance d2 sépare l'angle formé par la vi- a distance d2 separates the angle formed by the

role fixe 12 et la paroi 11 et le rebord 4' faisant fixed role 12 and the wall 11 and the flange 4 'making

saillie vers l'extérieur de la virole tournante 4. protrusion outward of rotating shell 4.

Cette Fig.1 représente le cas o le ventila- This Fig.1 represents the case where the ventilation

teur est placé en amont du radiateur, c'est à dire dans la zone R. L'air dont le sens de circulation est représenté par une flèche F1 sur la Fig.1, est donc aspiré par l'hélice 1 et refoulé dans la zone R. Le cas o le ventilateur est placé en aval The air, whose direction of flow is represented by an arrow F1 in FIG. 1, is thus sucked up by the propeller 1 and discharged into the radiator. zone R. The case where the fan is placed downstream

du radiateur découle de cette Fig.1. radiator follows from this Fig.1.

On peut noter que l'air aspiré entre dans le dispositif de ventilation par une extrémité de la virole tournante présentant un rebord faisant saillie It can be noted that the air sucked enters the ventilation device by one end of the rotating shell having a protruding flange

vers l'extérieur avec une courbure a, couramment appe- outwardly with a curvature a, commonly referred to as

lée entrée en " trompette".the entry into "trumpet".

Les distances d1 et d2 ainsi que la courbure Distances d1 and d2 as well as curvature

2572 1302572 130

a sont très importantes pour le bon fonctionnement du dispositif de ventilation. En effet, toute variation, même minime d'un de ces facteurs nuit au silence et a are very important for the proper functioning of the ventilation device. Indeed, even slight variations in one of these factors are detrimental to silence and

aux performances du dispositif.performance of the device.

C'est ce qui impose une grande précision This is what imposes a great precision

lors de la fabrication et donc des coûts de réalisa- during the manufacturing process and thus the costs of

tion très importants.very important.

Le dispositif de ventilation selon l'inven- The ventilation device according to the invention

tion, tel qu'il est représenté sur la Fig.2 est compo- as shown in Fig.2 is composed of

sé d'une hélice 14 comportant un certain nombre de pales 15, en général régulièrement réparties sur la of a propeller 14 having a number of blades 15, usually regularly distributed over the

périphérie d'un bol 16.periphery of a bowl 16.

Une pièce de révolution, appelée virole A piece of revolution, called a ferrule

tournante 17, relie les extrémités des pales 5 oppo- rotating 17, connects the ends of the blades 5 oppo-

sées au bol 16. Cette virole tournante 17 présente à l'une de ses extrémités un rebord 17' faisant saillie vers l'extérieur suivant une courbure k déterminée de This rotating shell 17 has at one of its ends a flange 17 'projecting outwardly along a curvature k determined by

manière classique.classic way.

La virole tournante 17 présente dans sa partie cylindrique, un diamètre intérieur D17 et elle The rotating shell 17 has in its cylindrical part, an inside diameter D17 and it

est constituée d'un matériau d'épaisseur E17. is made of a material of thickness E17.

L'hélice ainsi constituée d'une seule piece The propeller thus constituted of a single piece

par moulage, est montée sur l'arbre d'un moteur élec- by molding, is mounted on the shaft of an electric motor

trique 18 par des moyens classiques (non représentés). 18 by conventional means (not shown).

Ce moteur 18 est rendu solidaire d'une viro- This motor 18 is made integral with a viro-

le fixe 19 qui se présente sous la forme d'un cylindre the fixed 19 which is in the form of a cylinder

creux, par des bras de support 20.hollow, by support arms 20.

Le diamètre intérieur de la virole fixe 19 est D19 et l'épaisseur du matériau la constituant, The inside diameter of the fixed ring 19 is D19 and the thickness of the material constituting it,

E19.E19.

Cette virole fixe 19 comporte des pattes de fixation 21 régulièrement réparties sur sa périphérie This fixed ferrule 19 has fastening lugs 21 regularly distributed over its periphery.

extérieure de manière à permettre la fixation de l'en- the outside so as to allow the fixing of the

semble sur la carosserie d'un véhicule (non représen- appears on the bodywork of a vehicle (not shown

tée) ou sur un organe intermédiaire. tee) or on an intermediate member.

On constate que les viroles tournante 17 et fixe 19 sont coaxiales et juxtaposées, de sorte que les bords respectifs des viroles se faisant face sont écartés d'une distance 3 et qu'elles sont sensiblement alignées. Le sens de circulation de l'air aspiré, représenté par une flèche F2 sur la Fig.2, est tel que l'air passe d'abord dans la virole 17 et ensuite dans It can be seen that the rotating ring 17 and the fixed ring 19 are coaxial and juxtaposed, so that the respective edges of the facing shells are separated by a distance 3 and that they are substantially aligned. The direction of circulation of the sucked air, represented by an arrow F2 in FIG. 2, is such that the air passes first into the shell 17 and then into

la virole 19.the ferrule 19.

Il a été constaté expérimentalement que les diamètres D17 et D19 et les épaisseurs E17 et E19 des It has been found experimentally that the diameters D17 and D19 and the thicknesses E17 and E19 of the

viroles tournante 17 et fixe 19 respectivement, doi- rotating ferrules 17 and fixed 19 respectively, must

vent remplir certaines conditions pour obtenir un bon fonctionnement du dispositif de ventilation selon l'invention. C'est ainsi que l'épaisseur E19 du matériau certain conditions must be fulfilled in order to obtain a satisfactory operation of the ventilation device according to the invention. This is how the thickness E19 of the material

constituant la virole 19 est au moins égale à l'épais- ferrule 19 is at least equal to the thickness

seur E17 du matériau constituant la virole 17 et que le diamètre intérieur D19 de ladite virole 19 est au moins égal au diamètre intérieur D17 de ladite virole 17 et au plus égal audit diamètre D17 augmenté de E17 of the material constituting the ferrule 17 and that the inner diameter D19 of said ferrule 19 is at least equal to the inner diameter D17 of said ferrule 17 and at most equal to said diameter D17 increased by

l'épaisseur E17 du matériau constituant la virole 17. the thickness E17 of the material constituting the ferrule 17.

Ces dimensions sont matérialisées par les relations suivantes: These dimensions are materialized by the following relationships:

E19S > E17E19S> E17

017 ( D19 D 017 + E17017 (D19 D 017 + E17

Les Fig.3a et 3b représentent les cas limi- Fig.3a and 3b represent the limited cases

tes de ces relations. Par exemple, dans la Fig.3_0, le diamètre D19 est égal au diamètre D17, tandis que dans la Fig.3h, le diamètre D19 est égal au diamètre D17 those relationships. For example, in Fig.3_0, the diameter D19 is equal to the diameter D17, while in Fig.3h, the diameter D19 is equal to the diameter D17

augmenté de l'épaisseur E17.increased by the thickness E17.

Selon un second mode de réalisation de l'in- According to a second embodiment of the invention,

vention, représenté sur la Fig.4, le sens de circula- vention, shown in Fig.4, the direction of circulation

tion de l'air représenté par une flèche F3, est tel que celui-ci passe d'abord dans la virole fixe 22 puis air represented by an arrow F3, is such that it first passes into the fixed ring 22 and then

dans la virole tournante 23.in the rotating shell 23.

Cette virole 23 fait partie d'une hélice 24 This ferrule 23 is part of a helix 24

comportant des pales 25.with blades 25.

L'hélice 24 est fixée à l'arbre d'un moteur. The propeller 24 is attached to the shaft of an engine.

non représenté, comme décrit précédemment. not shown, as previously described.

La virole tournante 23 se présente sous la forme d'un cylindre reliant les extrémités desdites pales. La virole fixe 22 dont les bras de support du moteur ne sont pas représentés, comporte des pattes de fixation 26 destinées au montage de l'ensemble sur The rotating shell 23 is in the form of a cylinder connecting the ends of said blades. The fixed ferrule 22, the engine support arms of which are not shown, has fastening lugs 26 intended for mounting the assembly on

un véhicule ou un organe intermédiaire (non représen- a vehicle or an intermediate organ (not representative

tés). La virole 22 présente un rebord 22' faisant your). The ferrule 22 has a flange 22 'making

saillie vers l'extérieur suivant une courbure c déter- protruding outwards following a curvature c deter-

minée de manière classique.mined in a classic way.

Comme dans le premier mode de réalisation, les viroles tournante 23 et fixe 22 sont coaxiales et juxtaposées de manière que les bords respectifs des viroles se faisant face sont écartés l'un de l'autre As in the first embodiment, the rotating ferrules 23 and fixed 22 are coaxial and juxtaposed so that the respective edges of the ferrules facing each other are spaced apart from each other

d'une distance 3 et elles sont sensiblement alignées. from a distance 3 and they are substantially aligned.

Il a également été constaté expérimentale- It has also been found experimentally

ment que les diamètres D22 et D23 et les épaisseurs than the diameters D22 and D23 and the thicknesses

E22 et E23 des viroles fixe 22 et tournante 23 respec- E22 and E23 of the ferrules fixed 22 and rotating 23 respectively.

tivement, doivent remplir les conditions suivantes must meet the following conditions:

afin d'obtenir un bon fonctionnement du dispositif. in order to obtain a good operation of the device.

E22 < E23E22 <E23

022 023 % D22 + E22022 023% D22 + E22

Si l'on compare les deux modes de réalisa- If we compare the two modes of

tion, on constate que D17,D22, E17 et E22 sont les it is found that D17, D22, E17 and E22 are the

caractéristiques des viroles 17 et 22 que l'air tra- characteristics of ferrules 17 and 22 that the air

verse en premier lieu lorsqu'il est aspiré par le pours in the first place when sucked by the

dispositif. Les viroles 17 (Fig.2) et 22 (Fig.4) se- device. The ferrules 17 (Fig.2) and 22 (Fig.4) se-

ront dénommées ci-après viroles d'entrée. Les viroles- will be hereinafter referred to as ferrules of entry. The ferrules-

d'entrée 17 et 22 présentent des rebords faisant sail- 17 and 22 have ledges

lie vers l'extérieur 17' et 22' respectivement. bound to the outside 17 'and 22' respectively.

D19,D23,E19 et E23 sont les caractéristiques des viroles 19.et 23 que l'air traverse à la suite desdites viroles d'entrée. Ces viroles 19 et 23 seront D19, D23, E19 and E23 are the characteristics of the ferrules 19 and 23 that the air passes through said inlet ferrules. These ferrules 19 and 23 will be

dénommées ci-après viroles de sortie. hereinafter called exit ferrules.

Si l'on définit DS et ES comme étant le dia- If we define DS and ES as the di-

mètre et l'épaisseur respectivement caractérisant les meter and the thickness respectively characterizing the

viroles de sortie et DE et EE, les valeurs correspon- output ferrules and DE and EE, the corresponding values

dantes, caractérisant les viroles d'entrée, on obtient les relations suivantes: dantes, characterizing the input ferrules, we obtain the following relations:

ES 3 EEES 3 EE

DE DS < DE + EEDE DS <DE + EE

En d'autres termes, l'épaisseur ES de la vi- In other words, the ES thickness of the

role de sortie est au moins égale à l'épaisseur EE de la virole d'entrée et le diamètre intérieur DS de la virole de sortie est au moins égal au diamètre intérieur DE de la virole d'entrée et au plus égal au diamètre intérieur DE de la virole d'entrée augmenté output role is at least equal to the thickness EE of the inlet ferrule and the internal diameter DS of the outlet ferrule is at least equal to the inside diameter DE of the ferrule inlet and at most equal to the inside diameter DE increased input ferrule

de l'épaisseur EE de la virole d'entrée. the EE thickness of the inlet ferrule.

Il a été vérifié que dans la configuration du dispositif de ventilation selon l'invention, si les It has been verified that in the configuration of the ventilation device according to the invention, if the

relations entre les diamètres intérieurs et les épais- relations between the inside diameters and the

seurs desdites viroles d'entrée et de sortie sont res- said ferrules of entry and exit are

pectées, seule la distance J. qui dépend des empile- only the distance J. which depends on the stacks

ments des différents composants, a une influence sur le débit du dispositif de ventilation. Ainsi, par components, has an influence on the flow rate of the ventilation device. So, by

-- 2572130- 2572130

exemple, la Fig.5 se rapportant à une hélice à neuf pales, fait ressortir une faible perte de débit pour une distance J variant entre 1 et 3 mm. ce qui est une example, Fig.5 relating to a propeller with nine blades, highlights a small loss of flow for a distance J ranging between 1 and 3 mm. what is a

précision facile à tenir.accuracy easy to hold.

- Cette faible perte de débit est compensée par construction du dispositif en augmentant le débit - This low flow loss is compensated by the construction of the device by increasing the flow

de l'hélice.of the propeller.

Ainsi, le dispositif de ventilation selon l'invention permet d'obtenir de plus faibles coûts de 0 réalisation en minimisant l'effet des imprécisions Thus, the ventilation device according to the invention makes it possible to obtain lower production costs by minimizing the effect of inaccuracies.

dues à l'empilement des pièces.due to the stacking of parts.

Ce dispositif trouve son application dans This device finds its application in

les dispositifs de refroidissement du fluide calopor- cooling devices of the caloporic fluid

teur d'un moteur thermique.engine.

Claims

1. Ventilation device. with ferrules,

especially for cooling circuit of a fluid

heat transfer medium of a heat engine, comprising an inlet ferrule (17; 22) and an outlet ferrule (19; 23), one of which (17; 23) is rotatable relative to the other and connects the ends of the blades

(2; 25) of a helix (1; 24), characterized in that the

said ferrules are coaxial and juxtaposed, the thick-

eur (ES) of the material constituting said output ferrule (19:23) is at least equal to the thickness (EE) of the material constituting said inlet ferrule (17; 22) and in that the inside diameter (DS) of said outlet ferrule (19; 23) is at least equal to the inside diameter (DE) of the inlet ferrule (17; 22) and at most equal to the inside diameter of the ferrule of entry

(DE) increased by the thickness (EE) of the ferrule of

Tree.

2. Ventilation device at. ferrules, se-

1, characterized in that the

ferrule (17) is rotatable by rotation

port to the output ferrule (19) which is fixed.

3. Ventilation device with ferrules, se-

1, characterized in that the inlet ferrule (22) is fixed and comprises means

fastening (26) to make it integral with the vehicle.

4. Ventilation device with ferrules according to

one of claims 1 to 3, characterized in that

said inlet ferrule (22) presents to one of its

ends, a flange (22 ') protruding towards the outside.

TER AL.