FR2594084A1 - Ventilation device for the fluid radiators and/or rheostats of a locomotive - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de ventilation des radiateurs de fluide et/ou des rhéostats d'une locomotive.Ventilation device for fluid radiators and / or rheostats of a locomotive.
La présente invention concerne un dispositif de ventilation des radiateurs de fluide du moteur à combustion interne d'une locomotive ou des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique, ou bien à la fois des radiateurs de fluide du moteur à combustion interne et des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive à moteurs à combustion interne et électrique, disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture de la locomotive. The present invention relates to a device for ventilating the fluid radiators of the internal combustion engine of a locomotive or the starting and braking rheostats of an electric locomotive, or else both of the fluid radiators of the internal combustion engine and starting and braking rheostats of a locomotive with internal and electric combustion engines, arranged in horizontal layers near the roof of the locomotive.
Actuellement, sur les locomotives à génération de puissance par moteur à combustion interne (généralement moteur Diesel), la ventilation par de l'air des réfrigérants d'eau (si on se sert de l'eau comme fluide caloporteur), ou directement des réfrigérants d'huile, est assurée par un ou plusieurs ventilateurs axiaux. Currently, on locomotives with power generation by internal combustion engine (generally Diesel engine), the ventilation by air of water refrigerants (if water is used as heat transfer fluid), or directly of refrigerants oil, is provided by one or more axial fans.
Deux dispositions sont couramment utilisées - soit les réfrigérants sont disposés verticalement en nappes audessus du châssis de la locomotive, parallèlement aux faces latérales, plaqués contre celles-ci ou légérement en retrait, - soit ils sont placés en nappes horizontales et à proximité de la toiture de ia locomotive. Two arrangements are commonly used - either the refrigerants are arranged vertically in layers above the locomotive chassis, parallel to the side faces, pressed against them or slightly set back, - or they are placed in horizontal layers and close to the roof of the locomotive.
Dans la première variante, le ou les ventilateurs sont axiaux et moiltés suivant des axes verticaux ; les diffuseurs ou même quelque fois les viroles de guidage de l'air sont logés directement dans des ouvertures découpées dans la toiture de la locomotive. Les ventilateurs aspirent alors l'air ambiant à travers les réfrigérants. In the first variant, the fan or fans are axial and knitted along vertical axes; the diffusers or even sometimes the air guide rings are housed directly in openings cut in the roof of the locomotive. The fans then draw ambient air through the refrigerants.
Dans la seconde variante, le ou les ventilateurs sont axiaux et placés sous la nappe des réfrigérants. Ils sont en général montés suivant un axe vertical et soufflent sous les réfrigérants, la canalisation d'air entre la virole du ventilateur et les réfrigérants étant en forme de pseudo-tronc de pyramide à grande base rectangulaire et petite base circulaire. In the second variant, the fan or fans are axial and placed under the layer of refrigerants. They are generally mounted along a vertical axis and blow under the refrigerants, the air duct between the fan shell and the refrigerants being in the form of pseudo-trunk of pyramid with large rectangular base and small circular base.
Dans l'une et l'autre de ces variantes, il est nécessaire pour assurer un bon fonctionnement de la ventilation de dégager de tout obstacle le volume environnant la zone d'aspiration des hélices, et si possible de guider par des déflecteurs les filets d'air à l'aspiration. In both of these variants, it is necessary to ensure proper functioning of the ventilation to free from any obstacle the volume surrounding the suction area of the propellers, and if possible to guide the threads d by deflectors. air at suction.
Dans la seconde variante, la hauteur de canalisation d'air entre virole de ventilateur et surface de réfrigération doit être suffisante pour permettre la meilleure répartition possible du débit d'air, qui, issu initialement d'une surface circulaire, doit refroidir une surface rectangulaire. In the second variant, the air duct height between the fan shroud and the refrigeration surface must be sufficient to allow the best possible distribution of the air flow, which, initially originating from a circular surface, must cool a rectangular surface .
Que ce soit dans l'une ou l'autre de ces variantes, l'installation de refroidissement du moteur à combustion interne, suivant les dispositions définies ci-dessus, a pour conséquence la nécessité de disposer d'un volume important pour son installation et son environnement. En effet, pour qu'un ventilateur axial présente un fonctionnement et un rendement convenables, il faut que la direction des filets d'air aspirés et refoulés soit le plus possible parallèle à l'axe de l'hélice. Whether in one or the other of these variants, the installation for cooling the internal combustion engine, according to the arrangements defined above, results in the need for a large volume for its installation and its environment. Indeed, for an axial fan to have a functioning and a suitable output, it is necessary that the direction of the threads of air sucked and discharged is as much as possible parallel to the axis of the propeller.
Afin de concilier les conditions suivantes - ventiler au mieux les surfaces rectangulaires des réfrigérants - bénéficier au mieux de la plus grande largeur disponible dans la locomotive, tout en restant compatible avec les sections droites des passages longitudinaux nécessaires - limiter à une quantité minimale le nombre des ventilateurs pour que leur coût reste acceptable,
il est habituel d'utiliser des hélices de grand diamètre (de 1 mètre à 1 m,50). Il est courant que ces hélices, pour le régime de puissance maximale demandé au moteur à combustion interne, tournent à des vitesses de 1500 à 2400 tours/min.In order to reconcile the following conditions - ventilate the rectangular surfaces of the refrigerants as well as possible - benefit as much as possible from the greatest width available in the locomotive, while remaining compatible with the cross sections of the required longitudinal passages - limit the number of fans to keep their cost acceptable,
it is usual to use large diameter propellers (from 1 meter to 1 m, 50). It is common for these propellers, for the maximum power speed required of the internal combustion engine, to rotate at speeds of 1500 to 2400 rpm.
Il a été mesuré sur des locomotives en fonctionnement à poste fixe et dont le moteur (moteur Diesel) n'avait pas reçu d'aménagement particulier pour l'insonorisation (ni silencieux d'échappement, ni revêtement insonorisant sur les parois du compartiment) que le bruit émis à l'extérieur par les ventilateurs de réfrigération était équivalent à celui émis par le moteur lui-même. Ces ventilateurs sont donc la source d'une puissance phonique importante. Par ailleurs, l'air est aspiré au niveau de la partie inférieure de la locomotive dans une zone où il est relativement pollué, notamment par des pous sières et par des vapeurs de combustible liquide. It was measured on locomotives in stationary operation and whose engine (Diesel engine) had not received any special arrangement for soundproofing (neither exhaust silencer, nor soundproofing coating on the walls of the compartment) that the noise emitted to the outside by the refrigeration fans was equivalent to that emitted by the engine itself. These fans are therefore the source of significant sound power. In addition, the air is sucked in at the bottom of the locomotive in an area where it is relatively polluted, in particular by dust and by vapors of liquid fuel.
Pour la ventilation des rhéostats de démarrage et de freinage, présents aussi bien sur les locomotives électriques que sur celles à moteur à combustion interne, on utilise en général la variante dans laquelle les ventilateurs axiaux refoulent l'air vers les résistances. For the ventilation of the starting and braking rheostats, present on both electric locomotives and those with internal combustion engines, the variant in which axial fans discharge air to the resistors is generally used.
Mais on retrouve sensiblement le même inconvénient d'un fonctionnement très bruyant et de l'aspiration d'un air relativement pollué.However, there is substantially the same drawback of very noisy operation and the suction of relatively polluted air.
La présente invention a pour but de procurer des dispositifs de ventilation des radiateurs de fluide annexes à un moteur à combustion interne d'une locomotive, et/ou des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique ou à moteur à combustion interne, qui engendrent un bruit bien plus faible que les dispositifs connus, et qui fassent appel à un air de réfrigération relativement peu pollué, tout en occupant un volume moins important et en assurant la même efficacité de refroidissement. The object of the present invention is to provide devices for ventilating the fluid radiators annexed to an internal combustion engine of a locomotive, and / or starting and braking rheostats of an electric locomotive or an internal combustion engine, which generate a much lower noise than known devices, and which use relatively low polluted refrigeration air, while occupying a smaller volume and ensuring the same cooling efficiency.
Le dispositif de ventilation des radiateurs de fluide du moteur à combustion interne disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture de la locomotive, selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur d'axe horizontal placé longitudinalement par rapport à la locomotive, peu au-dessous des radiateurs, et des ouvertures d'aspiration d'air placées dans les parties hautes des faces latérales de la locomotive. The device for ventilating the fluid radiators of the internal combustion engine arranged in horizontal layers near the roof of the locomotive, according to the invention, is characterized in that it comprises at least one fan of horizontal axis placed longitudinally by relative to the locomotive, slightly below the radiators, and air intake openings placed in the upper parts of the side faces of the locomotive.
Le dispositif de ventilation des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique ou d'une locomotive à moteur à combustion interne, disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture de la locomotive, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur d'axe horizontal placé longitudinalement par rapport à la locomotive, peu au-dessous des rhéostats, et des ouvertures d'aspiration d'air placées dans les parties hautes des faces latérales de la locomotive. The device for ventilating the starting and braking rheostats of an electric locomotive or of an locomotive with an internal combustion engine, arranged in horizontal plies near the roof of the locomotive, is characterized in that it comprises at least a fan of horizontal axis placed longitudinally with respect to the locomotive, little below the rheostats, and air intake openings placed in the upper parts of the lateral faces of the locomotive.
Bien entendu, dans le cas d'une locomotive à moteurs à combustion interne et électrique, le dispositif de ventilation assure de préférence à la fois le refroidissement des radiateurs de fluide du moteur et des rhéostats, ceux-ci étant disposés alors au-dessus des radiateurs. Of course, in the case of a locomotive with internal and electric combustion engines, the ventilation device preferably ensures both the cooling of the engine fluid radiators and of the rheostats, these then being arranged above the radiators.
On place avantageusement les ouvertures d'aspiration et les radiateurs de fluide et/ou les rhéostats de démarrage et de freinage par rapport au ventilateur de façon que l'air aspiré par celui-ci suive un trajet sensiblement horizontal jusqu'a ce ventilateur, puis vertical de ce dernier aux radiateurs et/ou aux rhéostats de démarrage et de freinage. Advantageously, the suction openings and the fluid radiators and / or the starting and braking rheostats are placed relative to the fan so that the air drawn by the latter follows a substantially horizontal path to this fan, then vertical of the latter to the radiators and / or to the starting and braking rheostats.
La présente invention fait appel à l'emploi de ventilateurs d'un type différent de celui des ventilateurs axiaux, mais connu en luimême sous le nom de ventilateurs transverses, de ventilateurs tangentiels, de ventilateurs diamétraux, ou de ventilateurs de Mortier du nom de leur inventeur. The present invention calls upon the use of ventilators of a different type from that of axial ventilators, but known in itself under the name of transverse ventilators, tangential ventilators, diametric ventilators, or Mortar ventilators by the name of their inventor.
La roue du ventilateur transverse dans le dispositif de l'invention a son axe de rotation horizontal, légèrement décalé par rapport au plan vertical de symétrie de la surface des éléments à ventiler. Par contre sa longueur est sensiblement identique à celle des éléments à ventiler. La section de sortie du conduit de refoulement du ventilateur est donc constitué par un rectangle de grande longueur dans lequel le champ de vitesse de l'air est uniforme et parfaitement laminaire, à la différence du cas d'un ventilateur axial, qui communique à l'air un mouvement sensiblement hélicoldal. Contrairement au ventilateur axial, où les axes de symétrie du courant d'air aspiré et du courant d'air refoulé sont confondus, le plan de symétrie du l'air aspiré dans le ventilateur est sensiblement perpendiculaire au plan de symétrie de l'air refoulé. En plaçant les éléments à refroidir et le dispositif de ventilation le plus haut possible dans la locomotive, l'invention procure deux avantages : d'une part dégager un volume maximal disponible pour loger de l'appareillage sous le dispositif de refroidissement, d'autre part aspirer l'air ambiant au niveau de la partie haute de la locomotive, où il est relativement peu pollué. The transverse fan wheel in the device of the invention has its horizontal axis of rotation, slightly offset from the vertical plane of symmetry of the surface of the elements to be ventilated. On the other hand, its length is substantially identical to that of the elements to be ventilated. The outlet section of the fan discharge duct therefore consists of a very long rectangle in which the air speed field is uniform and perfectly laminar, unlike the case of an axial fan, which communicates with the 'air a substantially helical movement. Unlike the axial fan, where the axes of symmetry of the suction air stream and the discharged air stream are combined, the plane of symmetry of the air drawn into the fan is substantially perpendicular to the plane of symmetry of the exhaust air . By placing the elements to be cooled and the ventilation device as high as possible in the locomotive, the invention provides two advantages: on the one hand, freeing up a maximum volume available for accommodating the apparatus under the cooling device, on the other hand share suck the ambient air at the top of the locomotive, where it is relatively little polluted.
La réduction du bruit obtenue grâce à l'invention résulte du fait que par un choix convenable du diamètre de la roue du ou des ventilateurs, et pour un débit identique, on peut déterminer une vitesse de rotation de la roue trois à quatre fois inférieure à celle d'un ventilateur axial, ce qui réduit considérablement le bruit émis à l'extérieur. The noise reduction obtained thanks to the invention results from the fact that by a suitable choice of the diameter of the wheel of the fan or fans, and for an identical flow rate, it is possible to determine a speed of rotation of the wheel three to four times less than that of an axial fan, which considerably reduces the noise emitted outside.
Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, des dispositifs de ventilation des radiateurs de fluide d'une locomotive à moteur Diesel, des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique, et simultanément des radiateurs de fluide et des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive Diesel-électrique. It is described below, by way of example and with reference to the figures of the appended drawing, devices for ventilating the fluid radiators of a diesel engine locomotive, starting and braking rheostats of an electric locomotive, and simultaneously fluid radiators and starting and braking rheostats of a Diesel-electric locomotive.
La figure 1 représente en section droite le dispositif de ventilation des radiateurs de fluide d'une locomotive à moteur Diesel. Figure 1 shows in cross section the ventilation device of the fluid radiators of a diesel engine locomotive.
La figure 2 représente le même dispositif en élévation, après coupe selon l'axe II-II de la figure 1. FIG. 2 represents the same device in elevation, after cutting along the axis II-II of FIG. 1.
La figure 3 représente en section droite le dispositif de ventilation des rhéostats d'une locomotive électrique. Figure 3 shows in cross section the ventilation device of the rheostats of an electric locomotive.
La figure 4 représente le même dispositif en élévation, après coupe selon l'axe IV-IV de la figure 3. FIG. 4 represents the same device in elevation, after cutting along the axis IV-IV of FIG. 3.
La figure 5 représente en section droite le dispositif de ventilation des radiateurs de fluide et des rhéostats d'une locomotive
Diesel-électrique.Figure 5 shows in cross section the ventilation device of the radiators of fluid and the rheostats of a locomotive
Diesel-electric.
La figure 6 représente le même dispositif'en élévation, après coupe selon l'axe VI-VI de la figure 5. FIG. 6 represents the same device in elevation, after cutting along the axis VI-VI of FIG. 5.
Dans les figures 1 et 2, la locomotive comporte un châssis 1, des faces latérales 2 et 3 et une toiture 4. Les radiateurs 5 d'eau de refroidissement du moteur ou les radiateurs d'huile sont disposés sous la toiture à proximité de celle-ci. L'air de ventilation est aspiré à travers des fenêtres latérales à persiennes 6, 7 vers les ventilateurs transverses 8, 9, disposés symétriquement par rapport au plan de symétrie de la locomotive et tournant en sens inverse par raison de symétrie. In FIGS. 1 and 2, the locomotive comprises a chassis 1, lateral faces 2 and 3 and a roof 4. The radiators 5 for cooling the engine or the oil radiators are arranged under the roof close to that -this. The ventilation air is sucked through lateral louver windows 6, 7 to the transverse fans 8, 9, arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry of the locomotive and rotating in the opposite direction for reasons of symmetry.
Ceux-ci, d'axe horizontal parallèle à l'axe de la locomotive, sont fixés de part et d'autre dsune volute de forme triangulaire 10. These, of horizontal axis parallel to the axis of the locomotive, are fixed on either side of a volute of triangular shape 10.
Leur vitesse de rotation est réglable en fonction du débit de réfrigération requis. Des crosses latérales 11, 12 délimitent une chambre d'accès de l'air refoulé par le ventilateur aux radiateurs 5. La somme des deux sections de sortie des conduits de refoulement est égale à la surface à ventiler des radiateurs. Comme représenté en figure 2, la toiture de la locomotive est munie de grilles d'évacuation de l'air réchauffé arrivant dans le volume 13 au-dessus des radiateurs. Tout le volume 14 situé entre les ventilateurs et leur volute commune d'une part, le plancher du châssis de caisse d'autre part, est disponible pour y installer une grande partie des autres appareils et blocs nécessaires au fonctionnement de la locomotive.Their rotation speed is adjustable according to the required refrigeration flow. Lateral brackets 11, 12 define an access chamber for the air discharged by the fan to the radiators 5. The sum of the two outlet sections of the discharge conduits is equal to the area to be ventilated from the radiators. As shown in Figure 2, the roof of the locomotive is fitted with exhaust air grilles arriving in volume 13 above the radiators. All the volume 14 located between the fans and their common volute on the one hand, the floor of the body chassis on the other hand, is available to install a large part of the other apparatus and blocks necessary for the operation of the locomotive.
L'air aspiré à travers les fenêtres latérales 6, 7 suit le trajet sensiblement horizontal indiqué par les flèches et parvient aux ventilateurs 8, 9 qui le refoulent vers le haut suivant les directions indiquées par les flèches. The air sucked through the side windows 6, 7 follows the substantially horizontal path indicated by the arrows and reaches the fans 8, 9 which discharge it upwards in the directions indicated by the arrows.
Après avoir traversé les surfaces d'échange de chaleur des radiateurs 5, il est évacué du volume 13 à travers les grilles de la toiture 4. After passing through the heat exchange surfaces of the radiators 5, it is evacuated from the volume 13 through the grids of the roof 4.
Dans le dispositif pour locomotive électrique représenté en figures 3 et 4, les organes sont sensiblement les mêmes que ceux du dispositif des figures 1 et 2, mais ce sont les rhéostats de démarrage et de freinage 15 qui sont ventilés par l'air refoulé vers le haut par les ventilateurs transverses 8, 9 entre le volute 10 et les crosses 11, 12. In the device for an electric locomotive represented in FIGS. 3 and 4, the members are substantially the same as those of the device in FIGS. 1 and 2, but it is the starting and braking rheostats 15 which are ventilated by the air discharged towards the high by the transverse fans 8, 9 between the volute 10 and the brackets 11, 12.
Dans le dispositif pour locomotive Diesel électrique représenté en figures 5 et 6, les organes sont sensiblement les mêmes que ceux des dispostifs des figures 1 et 2, 3 et 4, mais ce sont à la fois les radiateurs 5 de refroidissement des fluides du moteur Diesel et les rhéostats de démarrage et de freinage 15 qui sont ventilés par l'air refoulé vers le haut par les ventilateurs tranverses 8 et 9. Les deux sous-ensembles à ventiler ne demandent pas forcément le même ventilation simultanément. C'est celui qui à un instant donné requiert le débit d'air le plus important qui commande la régulation de vitesse des ventilateurs. In the device for an electric diesel locomotive represented in FIGS. 5 and 6, the members are substantially the same as those of the devices of FIGS. 1 and 2, 3 and 4, but they are both the radiators 5 for cooling the fluids of the diesel engine. and the starting and braking rheostats 15 which are ventilated by the air discharged upwards by the transverse fans 8 and 9. The two subassemblies to be ventilated do not necessarily require the same ventilation simultaneously. It is the one which at a given moment requires the highest air flow which controls the speed regulation of the fans.
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Also Published As
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| FR2594084B1 (en) | 1990-04-13 |
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