FR2879266A1 - Systeme de ventilateur comportant des moyens de limitation de debit d'air parasite - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un système de ventilateur (10) comportant un ventilateur (12) monté à rotation autour d'un axe principal (A) de rotation par rapport à un carénage (14),dans lequel le ventilateur (12) comporte une jupe annulaire (20) périphérique et une nervure radiale externe (24) qui s'étend depuis la face cylindrique externe (20e) de la jupe annulaire (20),et dans lequel le carénage (14) comporte :- une face cylindrique interne (14i) qui s'étend à distance et en vis-à-vis de la face cylindrique externe (20e) de la jupe annulaire (20) ;- une série de murets axiaux (26) qui sont répartis angulairement autour de l'axe principal (A) de rotation et une joue interne (28) qui s'étend vers l'intérieur du carénage (14) depuis la face cylindrique interne (14i) du carénage (14),caractérisé en ce que la joue radiale (28) est agencée axialement en amont des murets axiaux (26).
Description
"Système de ventilateur comportant de moyens de limitation
du débit d'air parasite." L'invention propose un système de ventilateur qui comporte des moyens pour limiter le débit du flux d'air circulant à contre courant dans un conduit annulaire s'étendant entre le ventilateur et le carénage périphérique.
L'invention propose plus particulièrement un système de ventilateur, notamment pour le refroidissement du moteur d'un io véhicule automobile, comportant un ventilateur monté à rotation autour d'un axe principal A de rotation par rapport à un carénage périphérique au ventilateur qui est fixé au moteur du véhicule, de manière à produire un flux d'air globalement coaxial à l'axe principal A de rotation du ventilateur, dans lequel le ventilateur is comporte: - un noyau central de montage sur un arbre d'entraînement en rotation du ventilateur; - des pales réparties angulairement autour de l'axe principal A de rotation, et dont chacune s'étend globalement radialement vers l'extérieur du ventilateur depuis le noyau central; - une jupe annulaire périphérique coaxiale à l'axe principal A de rotation, dont une face cylindrique interne concave est fixée à l'extrémité radiale externe de chaque pale; - et une nervure radiale annulaire externe qui s'étend radialement vers l'extérieur du ventilateur, depuis la face cylindrique externe convexe de la jupe annulaire, et dans lequel le carénage comporte: - une face cylindrique interne concave qui s'étend 30 radialement à distance et en vis-à-vis de la face cylindrique externe convexe de la jupe annulaire; - une série de murets généralement axiaux qui sont répartis angulairement autour de l'axe principal A de rotation, chaque muret axial s'étendant dans un plan généralement axial, et s'étendant radialement depuis la face cylindrique interne concave du carénage, de manière que son bord axial d'extrémité radiale libre est situé à distance de la face cylindrique externe convexe de la jupe annulaire; s - et une joue radiale annulaire interne qui s'étend radialement vers l'intérieur du carénage depuis la face cylindrique interne concave du carénage.
Un système conventionnel pour le refroidissement du moteur d'un véhicule automobile comporte notamment un io échangeur thermique, ou radiateur, qui est traversé par un liquide caloporteur, appelé liquide de refroidissement, et un système de ventilateur de production d'un flux d'air traversant le radiateur.
Une certaine quantité de la chaleur du liquide de refroidissement est alors dissipée dans ce flux d'air traversant le radiateur, ce qui permet de réduire la température du liquide de refroidissement.
Le système de ventilateur comporte un ventilateur de type hélicoïdal qui est monté à rotation par rapport à un carénage autour d'un axe globalement coaxial au flux d'air à produire.
Le carénage fixé au radiateur, il porte un moteur d'entraînement du ventilateur en rotation, et il s'étend radialement autour du ventilateur, de manière qu'il comporte une face cylindrique interne concave qui s'étend radialement en vis-à-vis d'une face annulaire externe de la jupe périphérique du ventilateur.
La face cylindrique interne concave du carénage et la face annulaire externe de la jupe périphérique du ventilateur délimitent un conduit annulaire dans lequel une partie du flux d'air produit par le ventilateur est apte à circuler à contre courant par rapport à l'écoulement du flux d'air principal.
Cette partie du flux d'air principal forme un flux d'air parasite qui réduit l'efficacité globale du système de ventilateur.
Pour limiter le débit de ce flux d'air parasite, le système de ventilateur comporte un ensemble de murets axiaux et une joue radiale annulaire portés par le carénage et une nervure radiale annulaire portée par le ventilateur, qui sont agencés dans le conduit annulaire.
La joue radiale du carénage et la nervure radiale du ventilateur sont conformées de manière à réduire la valeur de composante axiale du flux parasite, et les murets sont agencés de manière à réduire la valeur de composante tangentielle du flux d'air parasite, par rapport à l'axe principal du flux d'air produit par le ventilateur.
io Le document WO-A-02.38962 décrit un tel système de ventilateur pour lequel la joue radiale du carénage est agencée en aval des murets axiaux et la nervure radiale du ventilateur est agencée en amont des murets axiaux.
Cependant, bien qu'elle permette de réduire de manière efficace la formation du flux d'air parasite, une telle disposition de la joue radiale et de la nervure radiale par rapport aux murets axiaux provoque une augmentation de la pression d'air dans les conduits axiaux délimités par les murets axiaux.
L'air pressurisé qui est présent dans l'ensemble des conduits axiaux produit un couple résistant entre le carénage et le ventilateur, qui réduit le rendement général du système de ventilateur.
L'invention a pour but de proposer un système de ventilateur qui comporte des moyens pour limiter la formation du flux d'air parasite, sans augmenter la valeur du couple résistant.
Dans ce but, l'invention propose un système de ventilateur tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que la joue radiale est agencée axialement en amont des murets axiaux, par rapport au sens d'écoulement du flux d'air.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la joue radiale comporte une face radiale annulaire aval par rapport au sens d'écoulement du flux d'air qui est reliée au bord le bord annulaire d'extrémité radiale libre de la joue radiale affleure radialement avec le bord axial d'extrémité radiale libre de chaque muret axial; - la joue radiale est agencée en aval et à distance de la nervure radiale, par rapport au sens d'écoulement du flux d'air; - le bord annulaire d'extrémité radiale libre de la joue radiale s'étend radialement en vis-à-vis et à distance de la face cylindrique externe convexe de la jupe annulaire; - le bord d'extrémité aval de la jupe annulaire est situé en amont du bord d'extrémité aval de chaque muret axial, par rapport io au sens d'écoulement du flux d'air; le bord d'extrémité aval de la jupe annulaire est situé axialement au droit du bord d'extrémité aval de chaque muret axial; - le bord d'extrémité aval de la jupe annulaire est situé en aval du bord d'extrémité amont de chaque muret axial, par rapport au sens d'écoulement du flux d'air.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un système de ventilateur comportant un carénage et un ventilateur conformes à l'invention; - la figure 2 est un détail à plus grande échelle et avec arrachement du système de ventilateur représenté à la figure 1; - la figure 3 est une section du système de ventilateur représenté à la figure 2, suivant un plan axial situé angulairement entre deux murets axiaux consécutifs.
Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
On adoptera aussi l'orientation d'amont en aval comme étant la direction axiale par rapport à l'axe principal A de rotation et du haut vers le bas en se reportant aux figures.
On a représenté aux figures un système de ventilateur 10 5 qui est un composant d'un système de refroidissement du moteur d'un véhicule automobile (non représenté).
Le système de ventilateur 10 comporte un carénage 14 périphérique qui est fixé au radiateur du véhicule (non représenté) et un ventilateur 12 qui est monté à rotation par io rapport au carénage 14 autour d'un axe principal A de rotation.
Le ventilateur 12 comporte un noyau central 16 par l'intermédiaire duquel le ventilateur 12 est monté sur un arbre d'entraînement (non représenté) en rotation autour de l'axe principal A de rotation principal de rotation.
is Le noyau 16 est un élément de révolution coaxial à l'axe principal A de rotation principal de rotation, et il comporte principalement une paroi radiale annulaire centrale 16a qui porte des moyens de montage sur l'arbre d'entraînement (non représentés), et une paroi cylindrique externe 16b.
Le ventilateur 12 comporte des pales 18 qui sont réparties angulairement autour de l'axe principal A de rotation, et dont chacune s'étend radialement vers l'extérieur depuis la paroi cylindrique externe 16b du noyau.
Le ventilateur 12 est un ventilateur du type hélicoïdal, c'est-à- dire que les pales 18 sont conformées de manière à produire un flux d'air principal "G" (figure 3) coaxial à l'axe principal A de rotation lors de la rotation du ventilateur 12.
Le ventilateur 12 comporte aussi une jupe annulaire périphérique 20 qui s'étend coaxialement à l'axe principal A de rotation, et dont la face cylindrique interne concave 20i est reliée à l'extrémité radiale externe 18a de chaque pale 18.
Le carénage 14 s'étend radialement autour du ventilateur 12, et il comporte une face cylindrique interne concave 14i coaxiale à l'axe principal A de rotation qui est située radialement en vis-à-vis et à distance de la face cylindrique externe convexe 20e de la jupe annulaire 20.
On a représenté aux figures un carénage 14 qui est de forme annulaire coaxiale à l'axe principal A de rotation principal de rotation. Cependant, il sera compris que la forme du carénage 14 n'est pas limitée à cette seule forme annulaire.
Comme on peut le voir plus en détail à la figure 3, la face cylindrique externe 20e de la jupe annulaire 20 et la face cylindrique interne 14i du carénage délimitent un conduit io annulaire 22 coaxial à l'axe principal A de rotation.
Lorsque le système de ventilateur 10 est en fonctionnement, le ventilateur 12 produit le flux d'air principal "G", et la pression d'air en aval du ventilateur 12 est supérieure à la pression d'air en amont du ventilateur 12.
La différence de pression d'air entre l'amont et l'aval du ventilateur 12 favorise l'écoulement formation d'une partie du flux d'air principal "G" dans le conduit annulaire 22.
Cette partie du flux d'air principal "G" forme un flux d'air parasite "F" qui circule dans le conduit annulaire 22 à contre courtant par rapport au flux d'air principal "G", c'est-à-dire de l'aval vers l'amont, et qui réduit par conséquent le débit d'air total produit par le système de ventilateur 10.
Par ailleurs, la rotation du ventilateur 12 par rapport au carénage 14, qui permet d'obtenir l'écoulement axial du flux d'air principal "G", par rapport à l'axe principal A de rotation, provoque aussi un mouvement de rotation du flux d'air principal "G" autour de l'axe principal A de rotation.
Le flux d'air "F" parasite est par conséquent animé lui aussi d'un mouvement de rotation autour de l'axe principal A de rotation, avant qu'il ne pénètre dans le conduit annulaire 22, c'est-à-dire qu'il comporte une composante axiale, et une composante tangentielle, par rapport à l'axe principal A de rotation.
Pour limiter le débit de ce flux "F" d'air parasite, le ventilateur 12 comporte une nervure radiale 24 annulaire externe qui s'étend radialement vers l'extérieur du ventilateur 12 depuis la face cylindrique externe 20e de la jupe annulaire 20, et le carénage 14 porte une série de muret généralement axiaux 26 qui sont répartis angulairement autour de l'axe principal A de rotation à intervalle constant, et une joue radiale annulaire interne 28 coaxiale à l'axe principal A de rotation.
La nervure radiale 24 s'étend à l'intérieur du conduit io annulaire 22 de manière que son bord annulaire d'extrémité radiale libre 24a s'étend en vis-à-vis et à distance de la face cylindrique interne 14i du carénage 14.
La joue radiale 28 s'étend dans un plan radial par rapport à l'axe principal A de rotation et elle s'étend radialement à l'intérieur du conduit annulaire 22 depuis la face cylindrique interne 14i du carénage 14 de manière que son bord annulaire d'extrémité radiale libre 28a s'étend en vis-à-vis et à distance de la face cylindrique externe 20e de la jupe annulaire 20.
Chaque muret axial 26 s'étend dans un plan généralement axial par rapport à l'axe principal A de rotation, et il s'étend radialement à l'intérieur du conduit annulaire 22 depuis la face cylindrique interne 14i du carénage 14 de manière que son bord axial d'extrémité radiale libre 26a s'étend en vis-à-vis et à distance de la face cylindrique externe 20e de la jupe annulaire 20.
Les murets axiaux 26, la joue radiale 28 et la nervure radiale 24 coopèrent entre eux de manière à réduire la formation du flux "F" d'air parasite.
Conformément à l'invention, les murets axiaux 26, la joue radiale 28 et la nervure radiale 24 sont agencés axialement dans le conduit annulaire 22 de manière que la joue radiale 28 est agencée en amont des murets axiaux, par rapport au sens d'écoulement du flux d'air principal G. De plus, la nervure radiale 24 est agencée axialement en amont par rapport aux murets axiaux 26 et par rapport à la joue radiale 28, c'est-à- dire que la joue radiale 28 est agencée axialement entre les murets axiaux 26 d'une part et la nervure radiale 24 d'autre part.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la joue radiale 28 comporte une face radiale annulaire aval 28b (figure 3) qui est reliée au bord radial d'extrémité amont 26b de chaque muret axial 26.
io Ainsi, le conduit annulaire 22 est divisé par la joue radiale 28 en une portion aval 22a dans laquelle sont agencés les murets axiaux 26 et au niveau de laquelle le flux d'air "F" parasite pénètre dans le conduit annulaire 22, et une portion amont 22b dans laquelle la nervure radiale 24 et la joue radiale 28 sont is agencées.
La portion aval 22a du conduit annulaire 22 est divisée par les murets axiaux 26 en plusieurs canaux axiaux parallèles 30 qui sont répartis angulairement autour de l'axe principal A de rotation.
Comme on peut le voir à la figure 3, les canaux axiaux 30 sont conformés de manière que lorsque le flux d'air "F" parasite pénètre dans la portion aval 22a, le flux d'air "F" parasite se divise en plusieurs flux secondaires 32.
De plus, la composante tangentielle du flux d'air "F" parasite provoque un mouvement tourbillonnaire de chaque flux secondaire 32 autour de l'axe principal B du canal axial 30 associé.
En sortie du canal axial 30 associé au niveau de la joue radiale 28, chaque flux secondaire 32 se mélange aux autres flux secondaires 32 pour former de nouveau le flux d'air "F" parasite.
Le mouvement tourbillonnaire de chaque flux secondaire 32 dans le conduit axial 30 associé provoque une réduction importante, voire l'annulation de la composante tangentielle du flux d'air "F" parasite lorsqu'il se reforme au niveau de la joue radiale 28, tandis que la composante axiale du flux d'air "F" parasite reste globalement inchangée.
Le flux d'air "F" parasite ainsi reformé débouche de la portion aval 22a du conduit annulaire 22 et pénètre ensuite dans la portion amont 22b du conduit annulaire 22.
Comme on peut le voir à la figure 3, la joue radiale 28 et la nervure radiale 24 sont agencées dans la portion amont 22b du conduit annulaire 22 de manière qu'elles forment une chicane qui crée une perte de charge importante du flux d'air "F" parasite qui io la traverse.
La perte de charge subie par le flux d'air "F" parasite permet de limiter de manière importante le débit du flux d'air "F" parasite.
Par ailleurs, la perte de charge est formée au niveau de la is portion amont 22b du conduit annulaire 22, elle ne provoque donc pas d'augmentation de la pression d'air dans le conduit annulaire 22, et par conséquent, la valeur du couple résistant n'est pas augmenté de manière importante malgré la présence de cette chicane.
Comme on l'a dit plus haut la joue radiale 28 est conformée de manière que sa face radiale annulaire aval 28b est reliée au bord radial d'extrémité amont 26b de chaque muret axial 26. De plus, selon une variante de réalisation de l'invention, la joue radiale 28 s'étend radialement depuis la face cylindrique interne concave 14i du carénage 14 de manière que son bord annulaire d'extrémité radiale libre 28a affleure radialement par rapport au bord axial d'extrémité radiale libre 26a de chaque muret 26.
Selon un autre aspect de l'invention, le bord d'extrémité aval 20a de la jupe annulaire 20 est situé axialement en amont du bord d'extrémité aval 26c de chaque muret axial 26 et en aval du bord radial d'extrémité amont 26b de chaque muret axial 26.
Ainsi, une partie aval de chaque conduit axial 30 est débouchante radialement vers l'intérieur du système de 2879266 io ventilateur 10, ce qui permet de faciliter la pénétration de chaque flux secondaire 32 dans le conduit axial 30 associé, suivant une direction tangentielle par rapport à l'axe principal A de rotation, favorisant ainsi le mouvement tourbillonnaire de chaque flux secondaire 32 dans le conduit axial 30 associé.
Selon une variante de réalisation (non représentée) de cet aspect l'invention, chaque flux secondaire 32 pénètre axialement dans le conduit axial 30 associé. A cet effet, le bord d'extrémité aval 20a de la jupe annulaire 20 est situé axialement au droit du io bord d'extrémité aval 26c de chaque muret axial 26, et selon encore une autre variante de réalisation de cet aspect de l'invention, le bord d'extrémité aval 20a de la jupe annulaire 20 est situé axialement en aval du bord d'extrémité aval 26c de chaque muret axial 26.
Enfin, la nervure radiale 24 est positionnée axialement sur la jupe annulaire 20 de manière qu'elle s'étend radialement depuis le bord d'extrémité amont 20c de la jupe annulaire 20.
Cependant, il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation de la jupe annulaire 20 et de la nervure radiale 24, et qui la nervure radiale 24 peut être située axialement en aval du bord d'extrémité amont 20c de la jupe annulaire 20.
Claims (8)
1. Système de ventilateur (10), notamment pour le refroidissement du moteur d'un véhicule automobile, comportant un ventilateur (12) monté à rotation autour d'un axe principal (A) de rotation par rapport à un carénage (14) périphérique au ventilateur (12) qui est fixé au moteur du véhicule, de manière à produire un flux d'air (G) globalement coaxial à l'axe principal (A) de rotation du ventilateur (12), dans lequel le ventilateur (12) comporte: io - un noyau central (16) de montage sur un arbre d'entraînement en rotation du ventilateur (12) - des pales (18) réparties angulairement autour de l'axe principal (A) de rotation, et dont chacune s'étend globalement radialement vers l'extérieur du ventilateur (12) depuis le noyau central (16) ; - une jupe annulaire (20) périphérique coaxiale à l'axe principal (A) de rotation, dont une face cylindrique interne concave (20i) est fixée à l'extrémité radiale externe (18a) de chaque pale (18) ; - et une nervure radiale annulaire externe (24) qui s'étend radialement vers l'extérieur du ventilateur (12), depuis la face cylindrique externe (20e) convexe de la jupe annulaire (20), et dans lequel le carénage (14) comporte: - une face cylindrique interne concave (14i) qui s'étend radialement à distance et en vis-à-vis de la face cylindrique externe convexe (20e) de la jupe annulaire (20) ; - une série de murets généralement axiaux (26) qui sont répartis angulairement autour de l'axe principal (A) de rotation, chaque muret axial (26) s'étendant dans un plan généralement axial, et s'étendant radialement depuis la face cylindrique interne concave (14i) du carénage (14), de manière que son bord axial d'extrémité radiale libre (26a) est situé à distance de la face cylindrique externe convexe (20e) de la jupe annulaire (20) ; - et une joue radiale annulaire interne (28) qui s'étend radialement vers l'intérieur du carénage (14) depuis la face cylindrique interne concave (14i) du carénage (14), caractérisé en ce que la joue radiale (28) est agencée 5 axialement en amont des murets axiaux (26), par rapport au sens d'écoulement du flux d'air (G).
2. Système de ventilateur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la joue radiale (28) comporte une face radiale annulaire aval (28b) par rapport au sens d'écoulement du flux d'air (G) qui est reliée au bord radial d'extrémité amont (26b) de chaque muret axial (26).
3. Système de ventilateur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bord annulaire d'extrémité radiale libre (28a) de la joue radiale (28) affleure radialement avec le bord axial d'extrémité radiale libre (26a) de chaque muret axial (26).
4. Système de ventilateur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la joue radiale (28) est agencée en aval et à distance de la nervure radiale (24), par rapport au sens d'écoulement du flux d'air (G).
5. Système de ventilateur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord annulaire d'extrémité radiale libre (28a) de la joue radiale (28) s'étend radialement en vis-à-vis et à distance de la face cylindrique externe convexe (20e) de la jupe annulaire (20).
6. Système de ventilateur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord d'extrémité aval (20a) de la jupe annulaire (20) est situé en amont du bord d'extrémité aval (26c) de chaque muret axial (26), par rapport au sens d'écoulement du flux d'air (G).
7. Système de ventilateur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bord d'extrémité aval (20a) de la jupe annulaire (20) est situé axialement au droit du bord d'extrémité aval (26c) de chaque muret axial (26).
8. Système de ventilateur (10) selon l'une quelconque des lo revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord d'extrémité aval (20a) de la jupe annulaire est situé en aval du bord d'extrémité amont de (26b) chaque muret axial (26), par rapport au sens d'écoulement du flux d'air (G).
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