FR2789447A1 - Dispositif de chauffage et/ou climatisation comprenant un pulseur centrifuge - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage et/ou climatisation comprenant un pulseur centrifuge comportant :- une turbine (50) présentant une couronne annulaire (60) sur laquelle sont réparties une pluralité d'ailettes (58),- un moteur (1) d'entraînement de la turbine (50),- un anneau déflecteur (42) ayant un contour profilé, convexe en direction de l'intérieur de la turbine (50), qui borde une extrémité (59) des ailettes (58),- un bol (5) présentant une région profilée pour canaliser le flux d'air vers les ailettes (58),- une volute (6) de sortie d'air entourant la turbine (50). Il est caractérisé en ce que, à l'intérieur de la couronne annulaire (60), la région profilée du bol (5) présente au moins une région (55) tournant sa concavité vers l'intérieur de la turbine (50), et y est dépourvue de région convexe vers l'intérieur de la turbine (50).

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ET/OU CLIMATISATION COMPRENANT

UN PULSEUR CENTRIFUGE.

La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage et/ou climatisation comprenant un pulseur centrifuge du type comportant - une turbine présentant une couronne annulaire sur laquelle sont réparties une pluralité d'ailettes, - un moteur d'entraînement de la turbine, - un anneau déflecteur ayant un contour profilé, convexe en direction de l'intérieur de la turbine, qui borde une extrémité longitudinale amont des ailettes, o0 - un fond présentant une région profilée pour canaliser le flux d'air vers les ailettes,

- une volute de sortie d'air entourant la turbine.

Un tel pulseur, dans lequel le moteur est monté du côté opposé à l'entrée d'air, est connu de la Demande de Brevet Européen EP 846 868. Dans celui-ci, l'anneau déflecteur (référencé 44) et la région périphérique (référencée 42) du bol ont, vu de l'intérieur de la turbine, c'est-à-dire de la région située à l'intérieur des ailettes et dans laquelle circule le flux d'air avant qu'il ne traverse les ailettes, un profil convexe et le centre de courbure de la région 42 est inscrit dans l'espace défini entre le moyeu et la turbine. Ceci permet de générer sur la couronne annulaire une zone de flux d'air traversant les ailettes, qui est de plus en plus étroite (dans la direction de l'axe du dispositif) au fur et à mesure que le rayon augmente, de manière à maintenir un volume d'air le plus constant possible. En d'autres termes, il s'agit de maintenir à peu près constante la section de passage d'air à travers les ailettes quel que soit le rayon. A l'intérieur de la couronne annulaire, un profil convexe 46 du bol forme un dôme qui fait face au profil de l'anneau déflecteur 44, qui est convexe en

direction du profil 46.

Ce concept volumétrique, s'il est de nature à améliorer dans une

certaine mesure le fonctionnement du pulseur, n'est cependant pas optimal.

En effet, la présence de la région convexe 46, et dans une moindre mesure de la région convexe 42, tend à agir comme un réflecteur pour le flux d'air qui arrive parallèlement à l'axe de rotation de pulseur et à le rediriger vers la région amont des ailettes, voire vers le profil 44, ce qui tend à créer des turbulences et à diminuer le

rendement du pulseur.

On notera qu'un concept similaire est décrit dans la Demande de Brevet Japonais 9/242696 de NIPPONDENSO, avec l'inconvénient supplémentaire d'une moindre efficacité qui est due au fait que l'anneau déflecteur ne borde que la partie externe de l'extrémité amont des ailettes, pour rendre démoulable axialement

l'ensemble constitué par le fond, les ailettes et l'anneau déflecteur.

L'invention propose un dispositif dans lequel l'écoulement est moins turbulent, et dans ce but, il est caractérisé en ce que, à l'intérieur de la couronne annulaire, ladite région profilée du fond présente au moins une région tournant sa concavité vers l'intérieur de la turbine, et y est dépourvue de région convexe en direction de l'intérieur de la turbine. Comme précédemment indiqué, l'intérieur de la turbine est défini comme l'espace intérieur aux ailettes et s'étendant depuis la volute jusqu'aux ailettes, et dans lequel circule le flux d'air avant qu'il ne traverse les ailettes. Dans ladite région concave en direction de l'intérieur de la turbine, le bol

présente par exemple une face interne concave et une face externe convexe.

La coopération entre le contour convexe (vers l'intérieur de la turbine) de l'anneau déflecteur et le profil concave (vers l'intérieur de la turbine) du fond permet de dégager vers les ailettes le flux d'air axial, avec de meilleures

performances en ce qui concerne les turbulences.

On remarquera que le pulseur selon le concept proposé ci-dessus est également avantageux par rapport aux pulseurs décrits dans les Demandes de Brevets JP 06/087055 publiée le 7 Novembre 1995 sous le n 7293494A, et JP 06/096171 publiée le 21 Novembre 1995 sous le n 7305699A et qui mettent en oeuvre un bol tronconique qui présente également l'inconvénient de jouer le rôle d'un déflecteur qui

génère des turbulences au niveau des ailettes.

Dans le cas de la Demande JP 06/087055, le diamètre D2 du contour externe du bol tronconique et le diamètre interne DI de l'anneau déflecteur sont sensiblement égaux, ce qui tend à limiter l'efficacité, puisque, comme dans le cas de la Demande JP 9/242696 précitée, l'anneau déflecteur ne borde que partiellement

l'extrémité amont des ailettes.

Dans le cas de la Demande JP 06/096171, le bol tronconique coopère avec un anneau déflecteur également tronconique qui borde l'extrémité amont des ailettes, ce qui fait qu'il n'est ainsi possible de rediriger l'air que dans une direction

très inclinée vers le bas par rapport à la direction radiale.

Le pulseur centrifuge selon l'invention permnet de diriger un écoulement axial vers les ailettes avec un niveau de turbulence qui est moins élevé que

dans l'art antérieur précité.

Le concept de l'invention est particulièrement avantageux dans le cas o le moteur d'entraînement de la turbine est situé d'un même côté que l'entrée d'air de la turbine. Dans ce cas, l'écoulement est réalisé dans une couronne annulaire qui entoure le moteur, et il est défléchi radialement de manière progressive vers la

couronne annulaire du rotor.

Le bol peut présenter un tronc de cône central joint à ladite région concave en direction de la turbine par une zone interne de jonction formant une saillie

au droit du logement cylindrique du moteur.

En particulier, il est avantageux que le bol présente une zone interne

qui est dans le prolongement d'un bord externe cylindrique du moteur.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le bol présente une zone externe, qui peut être tronconique, ou de préférence plane, et qui

borde une extrémité longitudinale aval (ou inférieure) des ailettes.

Le dispositif peut être caractérisé en ce que la zone externe présente un bord externe circulaire qui solidarise entre elles les extrémités longitudinales aval des ailettes et dont le rayon est inférieur ou égal au rayon d'un bord interne d'un bandeau qui est distinct de l'anneau déflecteur et qui solidarise entre elles les

extrémités longitudinales amont des ailettes.

Ceci permet de réaliser l'ensemble constitué par les ailettes, le bandeau et le fond en une seule pièce démoulable. L'anneau déflecteur peut faire partie d'une virole montée sur la volute, ou bien encore faire partie de la demi-volute supérieure. Selon une autre variante, l'anneau déflecteur est solidaire des

extrémités longitudinales amont des ailettes.

Le dispositif peut présenter une nervure disposée (et qui est par exemple moulée) sur au moins une partie de la bordure de l'anneau déflecteur. Le dispositif peut présenter un bandeau qui solidarise entre elles les extrémités longitudinales amont des ailettes, ladite nervure s'étendant jusqu'au droit de l'extrémité externe du bandeau qui peut, en particulier constituer l'extrémité aval du bandeau. Le moteur peut présenter un logement cylindrique et au moins trois bras de fixation reliant le logement cylindrique à la virole pour fixer le moteur, et dont chacun peut présenter une section par exemple oblongue ou lamellaire. Chaque bras de fixation peut être formé de deux branches qui se croisent à proximité immédiate du

logement cylindrique.

Au moins, un bras de fixation peut présenter une arête située du côté amont et qui est inclinée vers l'aval en direction du moyeu de la turbine, pour faciliter

l'introduction d'air dans la virole.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront

mieux à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux

dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un pulseur comportant un premier moyen de fixation du moteur, - les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue de dessus et une vue en perspective d'un pulseur comportant un second moyen de fixation du moteur, - les figures 4 et 5 représentent respectivement une vue de dessus et une vue en perspective d'un pulseur comportant un troisième moyen de fixation du

moteur.

Selon la figure 1, un moteur électrique I présente un axe d'entraînement 2 et un contour extérieur cylindrique 11 porté par une virole 4 qui présente à cet effet un logement cylindrique 46 relié par des bras 44, 45 (ici au nombre de 3) à une couronne cylindrique 41 qui délimite une entrée d'air 3 du pulseur, dans laquelle l'air arrive ans le sens de la flèche F. Le profil des bras de fixation du moteur I est représenté en encadré. Chacun est en forme de V inversé, avec un sommet 44 et deux branches 45, ce qui est favorable à l'écoulement. L'axe d'entraînement 2 entraîne un bol 5 qui présente un cylindre d'entraînement ou moyeu 51, un tronc de cône 52 évasé vers le haut en direction du moteur I et qui s'étend jusqu'au sommet 53, après quoi le bol 5 s'évase de nouveau vers le bas selon un profil 55 qui tourne sa concavité vers l'intérieur du pulseur, c'est-à-dire vers l'intérieur de la virole 4. La région du profil 55 présente une face interne concave 55b et éventuellement une face externe convexe 55a. A proximité de l'axe 2, le profil 55 commence par une région 54 dirigée sensiblement axialement, et qui forme une saillie dans le prolongement du contour

externe 11 du moteur 1 proprement dit, ou de son accrochage (ici le cylindre 46).

Le profil 55 se termine en périphérie par une région plate radiale 56 qui solidarise entre elles les extrémités longitudinales aval (ou inférieures) 59' des ailettes incurvées 58 d'une turbine 50 dont les extrémités longitudinales amont (ou supérieures) 59 dirigées vers l'entrée d'air 3 sont solidarisées par un bandeau 57. Les ailettes 58 sont disposées sur une couronne annulaire 60. Dans le cas o le rayon interne du bandeau 57 est supérieur ou égal au rayon externe de la région d'extrémité 56 du déflecteur 55, l'ensemble constitué par le bol 5, les ailettes 58 et le bandeau 57

est réalisable sous la forme d'une pièce moulée monobloc démoulable sans contre-

dépouille. Ceci permet en particulier de rendre plus mince le bord de fuite 58' des ailettes 58. Le bord longitudinal amont ou bord supérieur 59 des ailettes 58 présente un profil concave qui longe étroitement à une distance e (qui est en pratique de l'ordre de 2 à 3 mm pour tenir compte des jeux entre les pièces), la face intérieure convexe 41a d'une couronne 41 qui présente une face extérieure concave 41b. La coopération de cette face intérieure convexe 41a et du déflecteur concave 55 permet de transformer de manière progressive l'écoulement d'air axial incident, qui, en amont des ailettes 58, est situé à l'intérieur de la couronne annulaire bordée par la couronne 41 et le cylindre 46, en un écoulement 58 d'air réparti radialement vers les ailettes, qui est

reçu à la sortie 9 dans le sens de la flèche F'.

Une nervure 100 est disposée en bordure de la face intérieure convexe de la couronne 41. Cette nervure permet de casser les vortex créés entre la turbine 50 et la volute 6. Elle s'étend sur au moins une partie de la couronne 41. La hauteur de la nervure 100 est définie en fonction de l'épaisseur et/ou du profil du bandeau 57. En effet, l'extrémité inférieure de la nervure 100 est avantageusement en vis à vis de l'extrémité externe du bandeau 57. Comme les ailettes suivent le contour de la couronne 41, l'extrémité externe du bandeau 57 constitue une extrémité

inférieure ou aval de celui-ci.

Les ailettes 58 de la turbine 50 sont entourées par une volute 6 formée d'une demi-volute inférieure 7 et d'une demi-volute supérieure 8. La virole 4 est montée par son épaulement extérieur 43 sur la demi-volute supérieure 8. La volute 6 définit un espace annulaire ayant une dimension radiale R qui, de manière connue en soi, varie progressivement d'un minimum Ro au niveau de la sortie 9, à un maximum à

l'opposé.

La couronne convexe 41 pourrait être réalisée différemment du

mode de réalisation représenté. Elle pourrait par exemple faire partie de la demi-

volute supérieure 8, ou bien encore elle pourrait former le bandeau 57 qui, dans ce cas,

longerait la totalité du bord longitudinal amont 59 des ailettes 58.

L'invention s'applique préférentiellement au cas o le moteur I est situé du même côté que l'entrée d'air 3. Elle s'applique également au cas o le

moteur i est situé à l'opposé de l'entrée d'air 3.

Les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue de dessus et une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'invention dans lequel le moteur 1 est fixé par trois bras de fixation 450 de section oblongue. Ces bras de fixation 450

relient le logement du moteur 46 à la couronne cylindrique 41 de la virole 4.

Les figures 4 et 5 représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le moteur est fixé par douze bras de fixation 450 en forme de lamelle. Avantageusement, ces bras de fixation 450 présentent une arête supérieure ou amont 451 inclinée sensiblement vers le bas (ou vers l'aval) en direction du moyeu 51 de la turbine 50 (ou comme représenté, du logement cylindrique 46 du moteur 1) pour

guider l'air vers la turbine.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de chauffage et/ou climatisation comprenant uin pulseur centrifuge comportant: - une turbine (50) présentant une couronne annulaire (60) sur laquelle sont réparties une pluralité d'ailettes (58), - un moteur (1) d'entraînement de la turbine (50), - un anneau déflecteur (42) ayant un contour profilé, qui présente une face intérieure (41a) convexe, qui borde une extrémité longitudinale amont (59) des ailettes (58), - un bol (5) présentant une région profilée pour canaliser le flux d'air vers les ailettes (58), - une volute (6) de sortie d'air entourant la turbine (50), caractérisé en ce que, à l'intérieur de la couronne almulaire (60), ladite région profilée du bol (5) présente au moins une région (55) tournant sa concavité vers l'intérieur de

la turbine (50), et y est dépourvue de région convexe vers l'intérieur de la turbine (50).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (1) d'entraînement de la turbine (50) est situé du côté de l'entrée d'air (3) de la turbine (50).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (1) présente un logement cylindrique (46) et en ce que le bol (5) présente un tronc de cône central (52) joint à la région (55) par une zone interne de jonction (54) formant

une saillie au droit du logement cylindrique (46) du moteur (1).

4. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en

ce que le bol (5) présente une zone externe (56) qui borde une extrémité longitudinale

aval (59') des ailettes (58).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette

zone externe (56) est plane ou tronconique.

6. Dispositif selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce

que la zone externe (56) présente un bord externe circulaire qui solidarise entre elles les extrémités longitudinales aval (59') des ailettes (58) et dont le rayon est inférieur ou égal au rayon d'un bord interne d'un bandeau (57) qui solidarise entre elles les

extrémités longitudinales amont (59) des ailettes.

7. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en

ce que l'anneau déflecteur (42) est solidaire d'une virole (4) montée sur la volute (6).

8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce

que l'anneau déflecteur (42) est solidaire d'une demi-volute supérieure (8).

9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une nervure (100) disposée sur au moins une partie de la bordure de l'anneau

déflecteur (41).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il présente un bandeau (57) qui solidarise entre elles les extrémités longitudinales amont (59) des ailettes, et en ce que ladite nervure (100) s'étend jusqu'au droit de l'extrémité

externe du bandeau (57).

11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur présente un logement cylindrique (46) et en ce qu'il présente au moins trois bras de fixation (450) reliant le logement cylindrique (46) à une virole (4) pour fixer le

moteur (1).

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque bras de fixation et formé de deux branches qui se croisent à proximité immédiate du

dit logement cylindrique (46).

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque

bras de fixation (450) a une section oblongue.

14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque

bras de fixation (450) a un profil lamellaire.

15. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'au moins un bras de fixation (450) présente une arête amont (451) qui est inclinée vers l'aval en direction du moyeu de la turbine (50) pour faciliter l'introduction d'air dans

la virole (4).