FR2753495A1 - Air conditioner blower for motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Ventilateur. en particulier pour appareil de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile
L'invention concerne un ventilateur destiné à être utilisé en particulier dans un appareil de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile.Fan. in particular for motor vehicle cooling and / or heating and / or air conditioning apparatus
The invention relates to a fan intended to be used in particular in a motor vehicle cooling and / or heating and / or air conditioning device.
Elle concerne plus particulièrement un ventilateur du type comprenant une hélice munie de pales et propre à être entraînée en rotation autour d'un axe à l'intérieur d'une buse de forme conjuguée, en ménageant un espace annulaire limité entre la périphérie de l'hélice et la buse.It relates more particularly to a fan of the type comprising a propeller provided with blades and capable of being driven in rotation about an axis inside a nozzle of conjugate shape, by providing a limited annular space between the periphery of the propeller and nozzle.
On connaît déjà des ventilateurs de ce type dont l'hélice est propre à être entraînée par un moteur électrique pour former un "groupe motoventilateur" destiné à être associé à un échangeur de chaleur de véhicule automobile.Fans of this type are already known, the propeller of which is capable of being driven by an electric motor to form a "fan motor unit" intended to be associated with a motor vehicle heat exchanger.
L'exemple typique est celui d'un ventilateur associé à un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile.The typical example is that of a fan associated with a radiator for cooling a motor vehicle engine.
Dans les ventilateurs de ce type, la buse est reliée habituellement par une jupe à une grande face de l'échangeur de chaleur, afin de canaliser un flux d'air au travers de cet échangeur de chaleur et permettre un échange de chaleur entre le flux d'air et un fluide circulant dans l'échangeur de chaleur.In fans of this type, the nozzle is usually connected by a skirt to a large face of the heat exchanger, in order to channel an air flow through this heat exchanger and allow a heat exchange between the flow of air and a fluid circulating in the heat exchanger.
Les buses précitées sont des conduits convergents ou divergents qui présentent une paroi fortement inclinée par rapport à l'axe de l'hélice. Ceci se traduit, en fonctionnement, par un décollement du flux d'air, qui se détache de la paroi, ce qui entraîne des pertes de charge et réduit les performances aéro-acoustiques du ventilateur. The aforementioned nozzles are convergent or divergent conduits which have a wall which is strongly inclined relative to the axis of the propeller. This results, in operation, in detachment of the air flow, which detaches from the wall, which leads to pressure drops and reduces the aero-acoustic performance of the fan.
Par ailleurs, l'espace annulaire limité compris entre l'hélice et la buse crée un jeu, ce qui constitue une source de bruit et de pertes de performances aérauliques.In addition, the limited annular space between the propeller and the nozzle creates a clearance, which constitutes a source of noise and loss of air performance.
Les tentatives qui ont été faites jusqu'à présent dans le but de résoudre les inconvénients ci-dessus n'ont pas donné satisfaction.The attempts which have been made so far with the aim of solving the above drawbacks have not been satisfactory.
Par ailleurs, dans un domaine différent, on a proposé d'équiper les parois internes d'un conduit d'un turboréacteur par une bande souple en matériau auto-agrippant dit "bande Velcro" (Marque déposée) pour réduire les effets, notamment le bruit, dus au jeu existant en bout des pales. On peut se référer à ce sujet à l'article "Reduction of tip clearance loss and tip clearance noise in axial-f low-machi- nes" de F. Kameier et W. Neise, BMW-Rolls-Royce Aero Engines,
AGARD PEP 85th Meeting on Loss Mechanisms and Unsteady Flows in Turbomachines, Derby Grande-Bretagne 8-12 mai 1995.Furthermore, in a different field, it has been proposed to equip the internal walls with a duct of a turbojet engine with a flexible strip of self-gripping material called "Velcro strip" (registered trademark) to reduce the effects, in particular the noise, due to the play existing at the end of the blades. We can refer to this subject in the article "Reduction of tip clearance loss and tip clearance noise in axial-f low-machines" by F. Kameier and W. Neise, BMW-Rolls-Royce Aero Engines,
AGARD PEP 85th Meeting on Loss Mechanisms and Unsteady Flows in Turbomachines, Derby Great Britain May 8-12, 1995.
Toutefois, ce procédé de réduction de bruit apparaît difficilement applicable aux ventilateurs, tels que ceux utilisés dans les appareils de refroidissement et/ou chauffage et/ou climatisation de véhicules automobiles.However, this noise reduction method appears difficult to apply to fans, such as those used in the cooling and / or heating and / or air conditioning devices of motor vehicles.
D'autre part, la réalisation d'une bande en matériau autoagrippant et son installation sur des parties, en particulier des pales, d'un ventilateur, ne peuvent être réalisées de façon simple.On the other hand, the production of a strip of self-gripping material and its installation on parts, in particular blades, of a fan, cannot be carried out in a simple manner.
En outre, il existe un risque de décollement ou de séparation de la bande en matériau auto-agrippant.In addition, there is a risk of detachment or separation of the strip of self-gripping material.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.The object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.
Elle propose en conséquence un ventilateur du type défini en introduction dans lequel, dans le but d'améliorer les performances aéro-acoustiques du ventilateur, des reliefs superficiels en matière rigide sont formés sur au moins une paroi de l'hélice et/ou de la buse dans une région qui délimite ledit espace annulaire.It therefore proposes a fan of the type defined in the introduction in which, in order to improve the aero-acoustic performance of the fan, surface reliefs of rigid material are formed on at least one wall of the propeller and / or of the nozzle in a region which delimits said annular space.
Il a été constaté que ces reliefs créent une sorte de rugosité qui permet à la couche limite du flux d'air de coller à la paroi et de retarder son décollement. Ceci entraîne une diminution des pertes de charge et augmente les performances aéro-acoustiques du ventilateur.It has been observed that these reliefs create a sort of roughness which allows the boundary layer of the air flow to stick to the wall and delay its detachment. This results in a reduction in pressure drops and increases the aero-acoustic performance of the fan.
Par ailleurs, cette rugosité de surface permet de réduire les pertes de performances aérauliques dues au jeu existant entre l'hélice et la buse.Furthermore, this surface roughness makes it possible to reduce the losses in aeraulic performance due to the play existing between the propeller and the nozzle.
Il en résulte en outre que l'hélice peut être utilisée à des régimes de fonctionnement plus étendus.It further results that the propeller can be used at more extended operating speeds.
La paroi sur laquelle sont formés les reliefs précités peut être une paroi interne de la buse qui délimite une ouverture circulaire dans laquelle l'hélice est entraînée en rotation.The wall on which the abovementioned reliefs are formed may be an internal wall of the nozzle which delimits a circular opening in which the propeller is driven in rotation.
Cette paroi peut être également une paroi externe d'une virole, de forme annulaire, rattachée aux extrémités des pales de l'hélice.This wall may also be an external wall of a ferrule, of annular shape, attached to the ends of the blades of the propeller.
Il peut s'agir aussi d'une paroi externe formée à l'extrémité de chacune des pales de l'hélice.It can also be an external wall formed at the end of each of the propeller blades.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les reliefs sont venus de moulage avec la paroi, laquelle est avantageusement formée d'une matière plastique.In a preferred embodiment of the invention, the reliefs are molded with the wall, which is advantageously formed from a plastic material.
Ainsi, les reliefs peuvent être réalisés facilement lors du moulage de l'hélice et/ou de la buse, ce qui ne nécessite pas d'opérations supplémentaires de fabrication.Thus, the reliefs can be produced easily during the molding of the propeller and / or of the nozzle, which does not require additional manufacturing operations.
Les reliefs précités comprennent avantageusement des parties en creux et/ou en saillie de forme régulière, distribuées sur la paroi. The abovementioned reliefs advantageously include recessed and / or projecting portions of regular shape, distributed on the wall.
Les reliefs peuvent avoir par exemple une forme en tronc de cône ou de pyramide.The reliefs can have, for example, a truncated cone or pyramid shape.
Il peut s'agir aussi d'une forme de calotte sphérique.It can also be a form of spherical cap.
Ces formes se prêtent facilement à une fabrication par moulage, car elles présentent des parois en dépouille facilitant le démoulage.These forms lend themselves easily to manufacture by molding, because they have undercut walls facilitating demolding.
Dans le ventilateur de l'invention, les reliefs ont avantageusement chacun des dimensions inférieures à 5 mm.In the fan of the invention, the reliefs each advantageously have dimensions of less than 5 mm.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un ventilateur selon une première forme de réalisation de l'invention, dont les pales sont équipées d'une virole; - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un autre ventilateur selon l'invention dont les pales de l'hélice sont dépourvues de virole; - la figure 3 est une vue en coupe d'un exemple d'une paroi munie de reliefs; - la figure 4 est une vue en perspective correspondant à la figure 3; - la figure 5 est une vue en coupe d'un autre exemple de paroi à reliefs selon l'invention; - la figure 6 est une vue en perspective correspondant à la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe d'un autre exemple de paroi à reliefs selon l'invention; - la figure 8 est une vue en perspective correspondant à la figure 7; - la figure 9 est un détail à échelle agrandie de la figure 3; - la figure 10 est un détail à échelle agrandie de la figure 7; et - la figure 11 est un autre détail à échelle agrandie de la figure 7.In the description which follows, given solely by way of example, reference is made to the appended drawings, in which - FIG. 1 is a view in axial section of a fan according to a first embodiment of the invention, the blades are equipped with a ferrule; - Figure 2 is an axial sectional view of another fan according to the invention, the blades of the propeller are devoid of ferrule; - Figure 3 is a sectional view of an example of a wall provided with reliefs; - Figure 4 is a perspective view corresponding to Figure 3; - Figure 5 is a sectional view of another example of a relief wall according to the invention; - Figure 6 is a perspective view corresponding to Figure 5; - Figure 7 is a sectional view of another example of a relief wall according to the invention; - Figure 8 is a perspective view corresponding to Figure 7; - Figure 9 is an enlarged detail of Figure 3; - Figure 10 is a detail on an enlarged scale of Figure 7; and FIG. 11 is another detail on an enlarged scale of FIG. 7.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un ventilateur 10 selon l'invention, destiné dans l'exemple à faire partie d'un appareil de refroidissement de véhicule automobile. Ce ventilateur comprend une hélice 12 comportant un moyeu 14 propre à être entraîné en rotation, autour d'un axe X-X, dans le sens de la flèche Q. Le moyeu 14 est muni d'une multiplicité de pales 16, généralement radiales, dont les extrémités sont reliées entre elles par une virole 18 présentant une forme de révolution autour de l'axe X-X.Referring firstly to Figure 1 which shows a fan 10 according to the invention, intended in the example to be part of a motor vehicle cooling device. This fan comprises a propeller 12 comprising a hub 14 suitable for being driven in rotation about an axis XX, in the direction of arrow Q. The hub 14 is provided with a multiplicity of blades 16, generally radial, the ends are connected together by a ferrule 18 having a shape of revolution around the axis XX.
L'hélice 12 est propre à être entraînée en rotation à l'intérieur d'une buse 20 formant conduit de forme évolutive, et ayant également une symétrie de révolution par rapport à l'axe X-X. La buse 20 délimite ainsi une ouverture circulai- re. Un espace annulaire 22 est limité entre la périphérie de l'hélice 12 et la buse 20. L'hélice 12 est propre à pulser un flux d'air F à l'intérieur de la buse pour l'envoyer vers une grande face d'un échangeur de chaleur (non représenté) tel qu'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile.The propeller 12 is suitable for being driven in rotation inside a nozzle 20 forming an evolutive conduit, and also having a symmetry of revolution with respect to the axis X-X. The nozzle 20 thus delimits a circular opening. An annular space 22 is limited between the periphery of the propeller 12 and the nozzle 20. The propeller 12 is capable of pulsing an air flow F inside the nozzle to send it towards a large face of a heat exchanger (not shown) such as a radiator for cooling a motor vehicle engine.
La virole 18 comprend une paroi extérieure 24 située en visà-vis d'une paroi intérieure 26 de la buse, de manière à délimiter l'espace annulaire 22 précité.The ferrule 18 comprises an outer wall 24 situated opposite an inner wall 26 of the nozzle, so as to delimit the abovementioned annular space 22.
La paroi extérieure 24 de la virole 18 est munie de reliefs superficiels et rigides 28 qui, dans l'exemple, sont venus de moulage avec l'hélice, et plus particulièrement avec la virole 18, a partir d'une matière plastique appropriée.The outer wall 24 of the shell 18 is provided with surface and rigid reliefs 28 which, in the example, have come from molding with the propeller, and more particularly with the shell 18, from an appropriate plastic material.
Le ventilateur 10 de la figure 1 peut comporter en outre, à la place des reliefs 28, ou en complément de ceux-ci, des reliefs superficiels analogues 30 prévus sur la paroi intérieure 26 de la buse 20, dans la région délimitant l'espace annulaire 22.The fan 10 of FIG. 1 can also comprise, in place of the reliefs 28, or in addition to these, similar surface reliefs 30 provided on the internal wall 26 of the nozzle 20, in the region delimiting the space ring 22.
Les reliefs annulaires 30 ont une forme analogue à celle des reliefs 28 et sont, dans l'exemple, venus de moulage avec la buse 20 qui, elle aussi, est réalisée en matière plastique.The annular reliefs 30 have a shape similar to that of the reliefs 28 and have, in the example, come from molding with the nozzle 20 which, too, is made of plastic.
Comme indiqué, on peut, soit prévoir des reliefs 28 sur la paroi extérieure 24 de la virole, soit prévoir des reliefs 30 sur la paroi intérieure 26 de la buse 20, soit encore de prévoir des reliefs sur les deux parois précitées.As indicated, it is possible either to provide reliefs 28 on the external wall 24 of the shell, or to provide reliefs 30 on the internal wall 26 of the nozzle 20, or else to provide reliefs on the two aforementioned walls.
Les reliefs 28 et 30 sont représentés schématiquement sur la figure 1. Des exemples non limitatifs de tels reliefs seront donnés plus loin.The reliefs 28 and 30 are shown diagrammatically in FIG. 1. Nonlimiting examples of such reliefs will be given below.
On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre un autre ventilateur selon l'invention, qui diffère essentiellement de celui de la figure 1 par le fait que l'hélice 12 est dépourvue de virole et que, de ce fait, la buse 20 comporte un profil différent.Reference is now made to FIG. 2 which shows another fan according to the invention, which essentially differs from that of FIG. 1 by the fact that the propeller 12 has no ferrule and that, therefore, the nozzle 20 comprises a different profile.
Comme dans le cas de la figure 1, il existe un espace annulaire 22 entre les extrémités libres 32 des pales 16 et la paroi intérieure 26 de la buse 20.As in the case of FIG. 1, there is an annular space 22 between the free ends 32 of the blades 16 and the interior wall 26 of the nozzle 20.
Des reliefs superficiels 34 sont formés sur les extrémités 32 des pales 16. Ces reliefs sont avantageusement venus de moulage avec les pales, lesquelles sont de préférence réalisées en matière plastique. Surface reliefs 34 are formed on the ends 32 of the blades 16. These reliefs advantageously come from molding with the blades, which are preferably made of plastic.
Là encore, en complément ou en variante, des reliefs superficiels 30 analogues à ceux de la figure 1 peuvent être aussi formés sur la paroi intérieure 26 de la buse 20.Here again, as a complement or as a variant, surface reliefs 30 similar to those of FIG. 1 can also be formed on the internal wall 26 of the nozzle 20.
Ainsi, dans les formes de réalisation des figures 1 et 2, des reliefs formant rugosités sont prévus sur au moins une paroi de l'hélice et/ou de la buse dans une région qui délimite l'espace annulaire entre l'hélice et la buse.Thus, in the embodiments of Figures 1 and 2, reliefs forming roughness are provided on at least one wall of the propeller and / or of the nozzle in a region which delimits the annular space between the propeller and the nozzle .
Ces reliefs, formant rugosités, permettent à la couche limite du flux d'air qui traverse le ventilateur, de coller à la paroi, ce qui permet de limiter les pertes de charge et d'augmenter les performances aéro-acoustiques du ventilateur.These reliefs, forming roughness, allow the boundary layer of the air flow which passes through the fan, to stick to the wall, which makes it possible to limit the pressure drops and to increase the aero-acoustic performances of the fan.
Par ailleurs, ces rugosités permettent de limiter le bruit et d'augmenter les performances aérauliques du ventilateur. Ces rugosités peuvent être formées sur une seule des deux parois en regard ou sur les deux.In addition, these roughnesses make it possible to limit the noise and to increase the ventilation performance of the fan. These roughnesses can be formed on only one of the two facing walls or on both.
On va décrire maintenant plusieurs exemples non limitatifs de réalisation de reliefs sur les parois.We will now describe several non-limiting examples of the production of reliefs on the walls.
Dans la forme de réalisation des figures 3 et 4, les reliefs sont formés par des cavités 36 de forme sensiblement hémisphérique disposées aux noeuds d'un réseau à mailles carrées.In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the reliefs are formed by cavities 36 of substantially hemispherical shape arranged at the nodes of a square mesh network.
Ces cavités sont formées sur une paroi qui, dans l'exemple, est une paroi 28 d'une virole 18. Ces cavités pourraient, en variante, être formées sur une paroi 30 d'une buse ou sur l'extrémité 32 d'une pale d'hélice.These cavities are formed on a wall which, in the example, is a wall 28 of a ferrule 18. These cavities could, as a variant, be formed on a wall 30 of a nozzle or on the end 32 of a propeller blade.
Dans la forme de réalisation des figures 5 et 6, les reliefs comprennent des saillies 38 de forme sensiblement hémisphérique, formées aux noeuds d'un réseau à mailles carrées. Ces saillies sont formées en relief sur une paroi 28 analogue à celle décrite précédemment.In the embodiment of Figures 5 and 6, the reliefs comprise projections 38 of substantially hemispherical shape, formed at the nodes of a square mesh network. These projections are formed in relief on a wall 28 similar to that described above.
Dans la forme de réalisation des figures 7 et 8, les reliefs comprennent des cavités 40, en forme de troncs de pyramides à base rectangulaire, disposées en quinconce. Ces cavités sont formées sur une paroi 28 analogue à celle décrite précédemment.In the embodiment of FIGS. 7 and 8, the reliefs include cavities 40, in the form of trunks of pyramids with rectangular bases, arranged in staggered rows. These cavities are formed on a wall 28 similar to that described above.
Comme montré à la figure 9, une cavité 36, de forme sensiblement hémisphérique, possède une profondeur a et un diamètre b, la profondeur étant, dans l'exemple, inférieure au rayon correspondant, c'est-à-dire inférieure à b:2. Pour un ventilateur du type de celui décrit précédemment, la valeur a est inférieure à 1 mm et la valeur k est inférieure à 5 mm.As shown in FIG. 9, a cavity 36, of substantially hemispherical shape, has a depth a and a diameter b, the depth being, in the example, less than the corresponding radius, that is to say less than b: 2. For a fan of the type described above, the value a is less than 1 mm and the value k is less than 5 mm.
On se réfère maintenant aux figures 10 et 11. Chacune des cavités 40, en forme de tronc de pyramide, comporte une profondeur c, une largeur d au niveau de la surface et une largeur e au niveau du fond.Reference is now made to FIGS. 10 and 11. Each of the cavities 40, in the form of a pyramid trunk, has a depth c, a width d at the surface and a width e at the bottom.
La valeur d est inférieure à 5 mm, la valeur c est inférieure à 1 mm et la valeur e est inférieure à 5 mm.The value d is less than 5 mm, the value c is less than 1 mm and the value e is less than 5 mm.
La distance f (figure 11) comprise entre deux cavités adjacentes 40 est inférieure à 10 mm.The distance f (Figure 11) between two adjacent cavities 40 is less than 10 mm.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple, et elle s'étend à d'autres variantes.Of course, the invention is not limited to the embodiments described above by way of example, and it extends to other variants.
Bien que les reliefs formés sur le ventilateur soient de préférence venus de moulage avec la paroi dont ils dépendent, il pourrait être envisagé de rapporter sur la paroi un revêtement sur lequel les reliefs sont formés au préalable, à condition que ces reliefs soient réalisés de façon rigide dans le revêtement. Although the reliefs formed on the fan have preferably come from molding with the wall on which they depend, it could be envisaged to add to the wall a coating on which the reliefs are formed beforehand, provided that these reliefs are produced so rigid in the coating.
Claims (10)
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Applications Claiming Priority (1)
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| FR9611440A FR2753495B1 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | FAN, IN PARTICULAR FOR A COOLING AND / OR HEATING AND / OR AIR CONDITIONING APPARATUS OF A MOTOR VEHICLE |
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| FR2753495B1 FR2753495B1 (en) | 1998-11-13 |
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ID=9495894
Family Applications (1)
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