FR2772830A1 - Ventilateur pour un echangeur de chaleur, notamment d'un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ventilateur pour le refroidissement d'un moteur thermique, notamment d'un véhicule automobile. Un ventilateur de ce type, en rotation, génère habituellement un bruit centré sur une bande de fréquences sonores étroite. Selon l'invention, les formes respectives des pales (31) de l'hélice du ventilateur sont modifiées de manière à élargir la bande de fréquences précitée, ce qui a pour effet d'atténuer relativement le bruit sur cette bande de fréquences.

Description

Ventilateur pour un échangeur de chaleur, notamment d'un véhicule automobile
L'invention concerne un ventilateur pour un échangeur de chaleur, notamment d'un véhicule automobile.

Un ventilateur de ce type est habituellement prévu pour produire un flux d'air destiné à traverser l'échangeur de chaleur. Cet échangeur de chaleur peut tre réalisé par exemple sous la forme d'un radiateur de refroidissement du moteur thermique d'un véhicule automobile, ou d'un radiateur de chauffage de l'habitacle de ce véhicule, ou encore d'un condenseur de la boucle de climatisation de ce véhicule.

Les ventilateurs connus ont notamment pour inconvénient de générer, de par la rotation de leur hélice, un bruit qui s'étend sur une bande de fréquences sonores étroite. I1 en résulte en effet un son désagréable, dit "bruit de sirène" que peut percevoir un passager situé dans l'habitacle du véhicule, ou mme à l'extérieur de ce dernier.

La présente invention vient améliorer la situation. Elle propose à cet effet de munir un ventilateur du type précité, d'une hélice dont les pales sont de formes différentes d'une pale à l'autre.

L'invention part alors d'un ventilateur comprenant une hélice agencée pour produire, en rotation, un flux d'air. Cette hélice comporte une pluralité de pales de largeurs, d'épaisseurs, d'angles d'attaque et de bords d'attaque respectifs choisis.

Selon l'invention, l'une au moins des pales de l'hélice présente une largeur, et/ou une épaisseur, et/ou un angle d'attaque, et/ou un bord d'attaque différents de ceux des autres pales, ce qui permet de modifier le spectre sonore du bruit induit par la rotation de l'hélice.

Selon une caractéristique de l'invention, les largeurs et/ou les épaisseurs et/ou les angles d'attaque et/ou les bords d'attaque respectifs des pales sont choisis de sorte que le spectre sonore du bruit s'étende sur une bande de fréquences élargie.

Pour atteindre cet objectif, l'une au moins des pales de l'hélice présente un bord d'attaque différent de ceux des autres pales.

De préférence, l'une au moins des pales présente des angles de bord d'attaque différents de ceux des autres pales ; l'une au moins des pales présente un angle d'attaque différent de ceux des autres pales.

De manière à élargir davantage la bande de fréquences sonores précitée - l'une au moins des pales présente une largeur différente de celles des autres pales de l'hélice, - l'une au moins des pales présente une épaisseur différente de celles des autres pales de l'hélice, enfin toutes les pales de l'hélice sont de largeurs, d'épaisseurs, d'angles d'attaque et de bords d'attaque différents.

Ainsi, l'une au moins des pales diffère des autres par au moins un paramètre géométrique choisi parmi sa largeur, son épaisseur, son angle d'attaque et son bord d'attaque.

Il peut tre prévu en outre que les pales forment, entre elles, un écart angulaire variable d'une paire de pales à 1' autre.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un ventilateur 1 agencé pour produire un flux d'air F, de manière à refroidir le moteur thermique 2 d'un véhicule automobile dans l'exemple décrit, - la figure 2a représente une vue de face de l'hélice 3 du ventilateur selon l'invention, avec, représentées en traits pointillés, les pales d'une hélice de la technique antérieure, - la figure 2b représente une vue en coupe, à rayon constant, des pales de l'hélice 3 du ventilateur selon l'invention, - les graphiques 3a et 4a représentent schématiquement la dispersion spectrale du bruit émis par un ventilateur de la technique antérieure, de par la rotation de son hélice, et - les graphiques 3b et 4b représentent schématiquement la dispersion spectrale du bruit émis par le ventilateur selon l'invention.

Les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.

On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente une installation de refroidissement du moteur thermique 2 d'un véhicule automobile. Elle comprend un ventilateur 1 comportant une hélice 3 qui, en rotation, produit un flux d'air F. Ce flux F est créé en aspiration par la rotation de l'hélice 3, dans l'exemple représenté. Il traverse un radiateur de refroidissement 7 alimenté par une pompe à eau 5 connectée au moteur 2. Une vanne thermostatique 6 est interposée entre la pompe à eau 5 et le radiateur 7, de manière à mettre en courtcircuit la branche de refroidissement que constituent le radiateur 7 et le ventilateur 1, lorsque la température du moteur 2 est inférieure à une température choisie.

Le ventilateur 1 et son hélice 3 sont logés dans un élément de canalisation ou buse 4, pour concentrer le flux d'air F en sortie de cette buse 4, vers le moteur du véhicule automobile 2. Ainsi, lorsque le moteur dépasse une température seuil, de préférence voisine de 80"C, la vanne thermostatique 6 alimente le radiateur de refroidissement 7 et le ventilateur 1 produit un flux d'air F froid pour abaisser la température du moteur 2.

La figure 2A représente l'hélice 3 du ventilateur selon l'invention. Les pales 31 de l'hélice sont représentées en traits hachurés. Le sens de rotation de l'hélice 3 dans l'exemple décrit est représenté par la flèche R. Selon l'invention, les pales présentent des formes différentes. En particulier, leur largeur L est variable d'une pale à l'autre.

En traits pointillés sont représentées les extrémités respectives des pales 32 de la technique antérieure. Il est à remarquer dans ce cas que les largeurs des pales 32 sont identiques, et l'écart angulaire moyen entre deux pales 32 est constant. Par contre, pour les pales 31 selon l'invention, l'écart angulaire moyen e entre deux pales est variable. Par ailleurs, l'hélice comporte des supports de pales extérieur 33 et intérieur 34 sur deux rayons distincts de l'hélice.

On se réfère maintenant à la figure 2B pour décrire une vue des pales 31 de l'hélice 3 du ventilateur selon l'invention, suivant la coupe b-b à rayon constant, qui apparaît sur la figure 2A. Les pales 31, 311, 312, 313, ... sont, telles que représentées, de profil variable. En effet, le rayon de courbure p du bord d'attaque des pales, est variable d'une pale à l'autre. Par ailleurs, l'angle d'attaque ou calage, représenté par la lettre C dans la figure 2B, est aussi variable d'une pale à l'autre. En outre, la courbure extérieure des pales (extrados), ainsi que la courbure intérieure (intrados), sont aussi variables. Dans l'exemple décrit, l'écart entre chaque pale varie également d'une paire de pales à l'autre. Cependant, un impératif lié à la technique de fabrication est à respecter : l'angle représenté par la lettre a sur la figure 2B, entre l'extrémité supérieure d'une pale et l'extrémité inférieure d'une autre pale consécutive, doit tre supérieur à un angle limite, de préférence 3 , ce qui permet de démouler l'hélice en matière plastique sans difficultés majeures.

En changeant l'un des paramètres d'une pale de l'hélice, la prise à l'air de cette pale varie par rapport à celle des autres pales de l'hélice. Ainsi, le bruit émis par l'hélice en rotation est modifié. En effet, sur la figure 4a est représentée schématiquement la dispersion spectrale du bruit généré par la rotation d'une hélice de la technique antérieure, à pales identiques. Sur la figure 3a est représentée cette dispersion, sur un harmonique. Il est à noter que la dispersion spectrale est particulièrement centrée autour d'une fréquence Q0 et sur ses harmoniques multiples qui ont pour effet sur le son émis d'tre subjectivement désagréable à l'oreille (bruit de sirène).

En particulier, si o est la vitesse angulaire de rotation de l'hélice, Q0 varie comme No, N étant le nombre de pales que porte l'hélice 3. La modification d'un paramètre de l'une des pales conduit alors à une variation de la prise à l'air de cette pale par rapport aux autres pales de l'hélice. Ainsi, la périodicité sur les N pales est rompue. Une composante basse fréquence variant comme, se rajoute alors au spectre tel que représenté sur la figure 3a. Cette modification du spectre est accompagnée en outre d'une diminution en intensité du pic à la fréquence Qo
De manière plus générale, les modifications des paramètres précités : bord d'attaque, angle d'attaque, épaisseur e, largeur, courbures interne et externe, ... sur toutes les pales de l'hélice, entraînent un élargissement du pic de fréquence sonore centré en Q0, avec une asymétrie de ce pic liée à un épaulement vers les basses fréquences, comme le montrent les figures 3b et 4b.

Ainsi, le "bruit de sirène" (centré sur une bande de fréquence étroite Q0 et ses harmoniques) est estompé en modifiant les profils des pales du ventilateur, selon l'invention.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment à titre d'exemple, elle s'étend à d'autres variantes. Ainsi, on comprendra que la modification d'un seul des paramètres précités, sur une seule pale, peut suffire à diminuer l'intensité du pic en Q0 et en ses harmoniques.

De façon plus générale, les formes respectives des pales de l'hélice peuvent tre modifiées de manière choisie de sorte que le bruit à la fréquence précitée soit atténué, tout en respectant des impératifs d'aérodynamique pour préserver les performances de l'hélice.

Par ailleurs, on peut imaginer, à l'inverse, une modification des formes respectives des pales qui vise à affiner davantage la raie centrée en Q. En effet, il peut tre prévu alors de disposer un filtre anti-bruit centré en Q0 et, par conséquent, sur ses harmoniques, à un emplacement choisi de la buse 4.

Dans l'exemple décrit, l'échangeur de chaleur 7 est un radiateur de refroidissement, traversé par un flux d'air produit en aspiration par le ventilateur selon l'invention.

Cependant, cet échangeur de chaleur peut aussi bien, dans une application autre que celle décrite, tre un radiateur de chauffage, ou un évaporateur, ou un condenseur... en aval par exemple du ventilateur.

Enfin, le ventilateur à hélice portant des pales de forme variable selon l'invention, peut trouver d'autres applications que celle visant à abaisser la température d'un moteur thermique d'un véhicule automobile. En effet, l'invention s'applique, de façon plus générale, à un ventilateur quelconque, pour lequel on souhaite modifier le spectre sonore associé à son bruit de rotation.

Claims (10)

1. caractérisé en ce que l'une au moins des pales (31) de l'hélice (3) présente une largeur (L) et/ou une épaisseur (e) et/ou un angle d'attaque (C) et/ou un bord d'attaque (p) différents de ceux des autres pales (311,312,313), ce qui permet de modifier le spectre sonore du bruit induit par la rotation de l'hélice (3).

   Revendications 1. Ventilateur, du type comprenant une hélice (3) agencée pour produire, en rotation, un flux d'air (F) destiné à traverser un échangeur de chaleur (7), notamment d'un véhicule automobile, ladite hélice comportant une pluralité de pales (31),
2. 2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les largeurs (L) et/ou les épaisseurs (e) et/ou les angles d'attaque (C) et/ou les bords d'attaque (p) respectifs des pales sont choisis différents d'une pale à l'autre, de sorte que le spectre sonore du bruit s'étende sur une bande de fréquences élargie.
3. 3. Ventilateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une au moins des pales présente un bord d'attaque (p) différent de ceux des autres pales.
4. 4. Ventilateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une au moins des pales présente une courbure extérieure et une courbure intérieure différentes de celles des autres pales.
5. 5. Ventilateur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'une au moins des pales présente un angle d'attaque (C) différent de ceux des autres pales.
6. 6. Ventilateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'une au moins des pales présente une largeur (L) différente de celles des autres pales de l'hélice.
7. 7. Ventilateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'une au moins des pales présente une épaisseur (e) différente de celles des autres pales de l'hélice.
8. 8. Ventilateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que toutes les pales de l'hélice sont de largeurs, d'épaisseurs, d'angles d'attaque et de bords d'attaque différents.
9. 9. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pales forment entre elles un écart angulaire < O) variable d'une paire de pales à l'autre.
10. 10. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement (7), agencé pour abaisser la température d'un moteur thermique (2) d'un véhicule automobile.