FR3010747A1

FR3010747A1 - AUTOMOBILE FAN WITH OPTIMIZED BLADES FOR ACOUSTICS AND AERODYNAMICS

Info

Publication number: FR3010747A1
Application number: FR1358876A
Authority: FR
Inventors: Bruno Demory; Manuel Henner; Youssef Beddadi
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-20
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: FR3010747B1

Abstract

L'invention concerne une hélice de ventilation (1) comprenant un moyeu (9) et des pales (11) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu (9) entre un pied de pale (11a) et une tête de pale (11b), lesdites pales (11) comprenant une première, une seconde et une troisième partie, ladite première partie s'étendant vers l'extérieur à partir dudit pied de pale (11a), la troisième partie s'étendant vers l'intérieur à partie de ladite tête de pale (11b) et la seconde partie s'étendant entre la première et la troisième partie caractérisée en ce que lesdites pales (11) ont une courbure arrière dans ladite seconde partie, combinée à une courbure nulle ou avant dans ladite première partie et/ou une courbure droite dans la dite troisième partie.The invention relates to a ventilation fan (1) comprising a hub (9) and blades (11) extending radially outwardly from the hub (9) between a blade root (11a) and a blade head (9). blade (11b), said blades (11) comprising a first, a second and a third portion, said first portion extending outwardly from said blade root (11a), the third portion extending toward the interior part of said blade head (11b) and the second part extending between the first and third part characterized in that said blades (11) have a rear curvature in said second part, combined with a zero curvature or before in said first portion and / or a right curvature in said third portion.

Description

VENTILATEUR POUR AUTOMOBILE À PALES OPTIMISÉES POUR L'ACOUSTIQUE ET L'AÉRODYNAMIQUE Le domaine de la présente invention est celui de l'automobile, et plus particulièrement celui de la circulation de l'air pour le refroidissement des équipements du moteur. Les véhicules à moteur thermique ont besoin d'évacuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d'échangeurs thermiques, notamment des radiateurs de refroidissement, placés à l'avant du véhicule et traversés par de l'air extérieur. Pour forcer la circulation de cet air à travers le ou les échangeurs, un ventilateur est placé en amont ou en aval. L'hélice de ventilation qui sert à forcer la circulation d'air présente un écoulement orienté de façon axiale. Elle comprend des pales raccordées par leur pied à un moyeu central, et généralement maintenues ensemble en leur tête par une virole tournante.The field of the present invention is that of the automobile, and more particularly that of the circulation of air for cooling engine equipment. The vehicles with thermal engine need to evacuate the calories that generates their operation and for that they are equipped with heat exchangers, in particular cooling radiators, placed at the front of the vehicle and crossed by outside air. To force the circulation of this air through the exchanger or exchangers, a fan is placed upstream or downstream. The ventilation fan which serves to force the flow of air has an axially oriented flow. It comprises blades connected by their foot to a central hub, and generally held together in their heads by a rotating shell.

Pour une bonne performance de l'hélice, il est d'usage de donner une courbure à la pale. La courbure est représentée par la projection, sur un plan orienté orthogonalement à l'axe de rotation de l'hélice ou plan de rotation, de la courbe reliant soit les points du bord d'attaque soit ceux du bord de fuite soit, plus fréquemment, les points situés à mi-corde. Une courbure arrière en un point implique que la pale est courbée, en projection sur le plan de rotation, dans le sens inverse de la rotation, alors qu'une courbure avant indique que la pale est courbée, en ce point, dans le sens de rotation. Les effets de courbure des pales sont employés pour donner des propriétés et des caractéristiques particulières aux hélices. Ainsi, une courbure avant favorise les bas débits en travaillant plus en pied, tandis qu'une courbure arrière travaille plus en tête et favorise le rendement à haut débit. En revanche, d'un point de vue aéroacoustique, les bénéfices sont inversés. La courbure arrière est plus bruyante à haut débit du fait du travail plus important en tête, et la courbure avant est plus bruyante à bas débit du fait du travail plus important en pied. Il est donc généralement admis que les bénéfices d'un effet de courbure (avant ou arrière) sont antagonistes et qu'ils ne peuvent à la fois satisfaire le rendement aérodynamique et la qualité acoustique pour une même plage de fonctionnement (bas ou haut débit). Par ailleurs, d'un point de vue théorique, l'utilisation d'un effet de courbure augmente la surface de la pale et par conséquent le frottement du fluide et les pertes. Les pertes minimales, et donc le rendement maximal, seraient obtenus par une pale droite, i.e. une pale s'étendant du bol vers la virole extérieure selon la direction d'un rayon issu de l'axe de rotation. Cette solution a malheureusement le désavantage de produire des fluctuations de forces issues des profils aérodynamiques qui sont strictement en phase les uns avec les autres. Ces fluctuations de forces et de pression s'additionnent et il en résulte un bruit tonal marqué par la fréquence de passage des pales et de ses harmoniques, qui est plus élevé qu'avec une pale courbée qui, elle, produit naturellement des déphasages. Il existe donc un besoin de concevoir des hélices représentant un optimum tant en matière d'aérodynamique que d'aéroacoustique, c'est-à-dire alliant un bon rendement et une minimisation des effets acoustiques.For a good performance of the propeller, it is customary to give a curvature to the blade. The curvature is represented by the projection, on a plane oriented orthogonally to the axis of rotation of the helix or plane of rotation, of the curve connecting either the points of the leading edge or those of the trailing edge or, more frequently , the points located mid-rope. A rear curvature at one point implies that the blade is bent, in projection on the plane of rotation, in the opposite direction to the rotation, whereas a front curve indicates that the blade is bent, at this point, in the direction of rotation. rotation. The curvature effects of the blades are used to give properties and special features to the propellers. Thus, a forward curvature favors low flows by working more in the foot, while a rear curvature works more head and promotes high-speed performance. On the other hand, from an aeroacoustic point of view, the benefits are reversed. The rear curvature is noisier at high flow because of the larger work head, and the front curvature is noisier at low flow due to the greater work in the foot. It is therefore generally accepted that the benefits of a curvature effect (front or rear) are antagonistic and that they can not satisfy both the aerodynamic efficiency and the acoustic quality for the same operating range (low or high speed) . Moreover, from a theoretical point of view, the use of a curvature effect increases the surface of the blade and consequently the friction of the fluid and the losses. The minimum losses, and therefore the maximum yield, would be obtained by a straight blade, i.e. a blade extending from the bowl to the outer shell in the direction of a radius from the axis of rotation. Unfortunately, this solution has the disadvantage of producing force fluctuations resulting from the aerodynamic profiles which are strictly in phase with each other. These fluctuations of forces and pressure add up and this results in a tonal noise marked by the frequency of passage of the blades and its harmonics, which is higher than with a curved blade which, naturally, produces phase shifts. There is therefore a need to design propellers representing an optimum both in terms of aerodynamics and aeroacoustics, that is to say combining good performance and minimization of acoustic effects.

A cet effet, l'invention a pour objet une hélice de ventilation comprenant un moyeu et des pales s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu entre un pied de pale et une tête de pale, lesdites pales comprenant une première, une seconde et une troisième partie, ladite première partie s'étendant vers l'extérieur à partir dudit pied de pale, la troisième partie s'étendant vers l'intérieur à partie de ladite tête de pale et la seconde partie s'étendant entre la première et la troisième partie caractérisée en ce que lesdites pales ont une courbure arrière dans ladite seconde partie, combinée à une courbure nulle ou avant dans ladite première partie et/ou une courbure droite dans la dite troisième partie.For this purpose, the subject of the invention is a ventilation fan comprising a hub and blades extending radially outwardly from the hub between a blade root and a blade head, said blades comprising a first, a second and third portions, said first portion extending outwardly from said blade root, the third portion extending inwardly from said blade head and the second portion extending between the first portion and the third portion characterized in that said blades have a rear curvature in said second portion, combined with a zero or forward curvature in said first portion and / or a right curvature in said third portion.

Avec de telles caractéristiques, le déposant a constaté des résultats particulièrement satisfaisants à la fois en termes de rendement et de minimisation des effets acoustiques. Selon différents aspects de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparement : ladite première partie s'étend radialement vers l'extérieur à partir dudit pied de pale jusqu'à ladite seconde partie, ladite seconde partie s'étend radialement vers l'extérieur à partir de ladite première partie jusqu'à ladite troisième partie, ladite troisième partie s'étend radialement vers l'extérieur à partir de ladite seconde partie jusqu'à la tête de pale, ladite seconde partie s'étend jusqu'à une distance comprise entre 66 et 95% de l'envergure des pales, la variation de courbure dans ladite seconde partie est strictement supérieure à 0° et inférieure ou égale à 5°, par 5% d'envergure des pales, la variation de courbure dans ladite seconde partie est strictement supérieure à 0° et inférieure ou égale à 3°, par 5% d'envergure des pales, ladite variation de courbure dans la seconde partie de la pale est au maximum entre 55% et 75% d'envergure des pales, ladite variation de courbure dans la seconde partie de la pale est au maximum à environ 65% d'envergure des pales, ladite première partie s'étend de 0 à au plus 33% de l'envergure des pales, ladite courbure avant est comprise entre 0 et 10 °dans ladite première partie, ladite courbure avant est d'environ 2,5 ° pour 20% d'envergure des pales, la variation de courbure dans ladite première partie est strictement supérieure à 0° et inférieure ou égale à 2°, par 5% d'envergure des pales, la variation de courbure dans ladite première partie est strictement supérieure à 0° et inférieure ou égale à 1°, par 5% d'envergure des pales, ladite troisième partie s'étend à partir de 80%, notamment 95%, de l'envergure des pales, la variation de courbure dans ladite troisième partie est comprise entre -1 ° et 1°, par 1% d'envergure des pales, l'angle entre le rayon passant par ledit pied de pale et le rayon passant par ladite tête de pale est compris entre -20° et -40°, notamment entre -25° et -35°. la variation de calage des pales est inférieure ou égale à 15%, notamment inférieure à 9% le calage des pales est maximum à environ 90% d'envergure des pales, le calage des pales diminue en tête de pale, le calage des pales est compris entre 70° et 85°, notamment entre 73° et 81 °, chaque pale possède un profil avec une corde s'étendant entre un bord d'attaque et un bord de fuite, ladite corde étant maximum entre 10% et 65% d'envergure des pales, l'augmentation de longueur de la corde entre la corde en pied de pale et la plus longue corde est comprise entre 10% et 30%, la longueur de la corde en tête de pale est inférieure de 15% à 35% à la longueur de la corde en pied de pale, la longueur de la corde en tête de pale est inférieure d'environ 22% à la longueur de la corde en pied de pale, ladite hélice comprend une virole périphérique, reliant les têtes de pales, lesdites pales se raccordent de façon droite sur ladite virole périphérique.With such characteristics, the applicant has found particularly satisfactory results both in terms of performance and minimization of acoustic effects. According to various aspects of the invention, which may be taken together or separately: said first portion extends radially outwardly from said blade root to said second portion, said second portion extends radially towards the exterior from said first portion to said third portion, said third portion extends radially outwardly from said second portion to the blade head, said second portion extends to a distance between 66 and 95% of the span of the blades, the variation of curvature in said second part is strictly greater than 0 ° and less than or equal to 5 °, by 5% span of the blades, the variation of curvature in said second part is strictly greater than 0 ° and less than or equal to 3 °, by 5% span of the blades, said variation of curvature in the second part of the blade is at most between 55% and 75% span of the blades , the D ite variation of curvature in the second part of the blade is at maximum at approximately 65% span of the blades, said first part extends from 0 to at most 33% of the span of the blades, said front curvature is between 0 and 10 ° in said first part, said front curvature is about 2.5 ° for 20% span of the blades, the variation of curvature in said first part is strictly greater than 0 ° and less than or equal to 2 ° , by 5% span of the blades, the variation of curvature in said first part is strictly greater than 0 ° and less than or equal to 1 °, by 5% span of the blades, said third part extends from 80%, in particular 95%, of the span of the blades, the variation of curvature in said third part is between -1 ° and 1 °, by 1% span of the blades, the angle between the radius passing through said foot of blade and the radius passing through said blade head is between -20 ° and -40 °, note between -25 ° and -35 °. the pitch variation of the blades is less than or equal to 15%, in particular less than 9% the pitch of the blades is maximum at approximately 90% span of the blades, the pitch of the blades decreases at the head of the blade, the pitching of the blades is between 70 ° and 85 °, in particular between 73 ° and 81 °, each blade has a profile with a rope extending between a leading edge and a trailing edge, said rope being maximum between 10% and 65% d blade span, the increase in length of the rope between the rope at the foot of the blade and the longest rope is between 10% and 30%, the length of the rope at the head of the blade is 15% less than 35% % at the length of the rope at the foot of the blade, the length of the rope at the head of the blade is about 22% less than the length of the rope at the base of the blade, the said helix comprises a peripheral ring, connecting the heads of the blade; blades, said blades are connected in a straight manner on said peripheral ring.

L'invention concerne également un groupe moto-ventilateur comprenant une hélice telle que décrite plus haut ainsi qu'un système de refroidissement comprenant un tel groupe moto-ventilateur. Un tel système pourra comprendre un ou des échangeurs de chaleur traversés par le flux d'air généré par l'hélice. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue de face d'une hélice, selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique montrant la courbure d'une pale de l'hélice de la figure 1 le long de son envergure, - la figure 3 est un schéma donnant l'évolution de la courbure, en degré, selon l'envergure de la pale, en pourcent, - la figure 4 est un schéma donnant la variation de la courbure, en degré, par pas de 5% le long de l'envergure de la pale, donnée en pourcent, - la figure 5 est un schéma donnant, en degré, l'évolution du calage de la pale le long de son envergure, donnée en pourcent, et - la figure 6 est un schéma donnant, en mm, l'évolution de la longueur de la corde de la pale le long de son envergure, donnée en pourcent.The invention also relates to a motor-fan unit comprising a propeller as described above and a cooling system comprising such a motor-fan unit. Such a system may include one or more heat exchangers traversed by the air flow generated by the propeller. The invention will be better understood, and other objects, details, features and advantages thereof will appear more clearly in the following detailed explanatory description of an embodiment of the invention given as a purely illustrative and non-limiting example, with reference to the accompanying schematic drawings. In these drawings: FIG. 1 is a front view of a propeller according to the invention; FIG. 2 is a schematic view showing the curvature of a blade of the propeller of FIG. span, - figure 3 is a diagram giving the evolution of the curvature, in degree, according to the span of the blade, in percent, - figure 4 is a diagram giving the variation of the curvature, in degree, in steps 5% along the span of the blade, given in percent, - Figure 5 is a diagram giving, in degree, the evolution of the wedging of the blade along its span, given in percent, and - the Figure 6 is a diagram giving, in mm, the evolution of the length of the rope of the blade along its span, given in percent.

Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne une hélice 1, montée en rotation autour d'un axe passant par le centre O de l'hélice et orienté ici orthogonalement au plan de la figure. Le sens de rotation de l'hélice 1 est désigné par la flèche F. Lorsque l'hélice 1 est entraînée en rotation, par exemple par un moteur électrique (non visible), l'hélice 1 brasse l'air qui la traverse. Le flux d'air s'écoule alors selon un sens d'écoulement orienté sensiblement axialement. Dans la suite de la description les termes "amont" et "aval" se comprennent en référence au sens d'écoulement du flux d'air. Les termes "axial", "radial" ou "tangentiel" sont, eux, utilisés en référence à l'axe de rotation de l'hélice.As illustrated in Figure 1, the invention relates to a propeller 1, mounted in rotation about an axis passing through the center O of the helix and oriented here orthogonal to the plane of the figure. The direction of rotation of the helix 1 is designated by the arrow F. When the helix 1 is rotated, for example by an electric motor (not visible), the propeller 1 brews the air passing through it. The air flow then flows in a direction of flow oriented substantially axially. In the remainder of the description the terms "upstream" and "downstream" are understood with reference to the direction of flow of the air flow. The terms "axial", "radial" or "tangential" are themselves used with reference to the axis of rotation of the helix.

Cette hélice 1, comprend : - un moyeu central 9, encore appelé « bol », avantageusement destiné à coiffer le moteur d'entrainement de l'hélice, - une pluralité de pales 11, ici au nombre de sept, avec leurs premières extrémités 11 a fixées sur le moyeu 9, qui s'étendent radialement à partir de ce moyeu, lesdites pales étant avantageusement toutes identiques, - et, bien que cet élément ne soit pas impératif, une virole périphérique 13 à laquelle se raccordent les deuxièmes extrémités 11 b des pales 11.This propeller 1 comprises: - a central hub 9, also called "bowl", advantageously intended to cap the drive motor of the propeller, - a plurality of blades 11, here seven in number, with their first ends 11 fixed on the hub 9, which extend radially from this hub, said blades being advantageously all identical, and, although this element is not imperative, a peripheral shell 13 to which the second ends 11b are connected. blades 11.

Le moyeu 9 présente une paroi frontale 15 amont, par rapport au sens d'écoulement du flux d'air produit par la rotation de l'hélice 1, et une paroi de forme générale sensiblement cylindrique ou légèrement tronconique 17 s'étendant vers l'aval et à laquelle se raccordent les premières extrémités 11 a des pales 11. La paroi frontale 15 et la paroi tronconique 17, peuvent être reliées entre elles par un arrondi 19. La paroi frontale 15 pourra servir à relier l'hélice 1 à un axe, non-visible, du moteur électrique d'entraînement en rotation de l'hélice 1. Ce moteur électrique est généralement monté de façon coaxiale avec le bol ou moyeu 9 de l'hélice 1. En ce qui concerne les pales 11, elles s'étendent ici depuis la paroi tronconique 17 du moyeu 9 jusqu'à la virole 13 périphérique. Ces pales 11 sont généralement identiques et peuvent présenter une section transversale sensiblement en aile d'avion. Elles s'étendent ainsi transversalement entre, respectivement, un bord d'attaque 25 qui entre en premier en contact avec le flux d'air lors de la rotation de l'hélice 1, et un bord de fuite 27 qui lui est opposé. Le bord d'attaque 25 d'une pale 11 s'étend de l'extrémité amont de la paroi tronconique 17 du moyeu 9, jusqu'à partie amont de la virole périphérique 13. Le bord d'attaque 25 est donc relié au moyeu 9 à proximité de son plus petit diamètre. Le bord de fuite 27, lui, s'étend de l'extrémité aval de la paroi tronconique 17 du moyeu 9, à proximité du plus grand diamètre de celui-ci et s'étend jusqu'à la partie aval de la virole 13. De plus, les bords d'attaque 25 et de fuite 27 définissent entre eux une multitude de cordes 29 (dont une est représentée en pointillés). Une fois développées à plat dans des plans parallèles à l'axe A, lesdites cordes représentent des segments de droite qui s'étendent entre le bord d'attaque 25 et le bord de fuite 27. Cette corde 29 est avantageusement inclinée d'un angle aigu, dit angle de calage, par rapport à un plan radial, c'est-à-dire un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe A de l'hélice 1. Cet angle, qui définit, par la technique dite du triangle des vitesses, l'incidence qu'aura la pale par rapport au flux d'air en fonction de la vitesse de rotation de l'hélice, varie sur la longueur de la pale 11, depuis l'extrémité lla de la pale 11 fixée au moyeu 9 jusqu'à l'extrémité llb de la pale 11 fixée à la virole 13. Enfin, en ce qui concerne la virole périphérique 13 de la figure 2, lorsque l'hélice 1 en est munie, elle présente une paroi annulaire cylindrique de révolution 31, à laquelle se raccordent les extrémités 11 b des pales, qui se continue par un évasement arrondi 33. Selon l'invention, les pales 11 de l'hélice 1 présentent une courbure qui évolue le long de leur rayon et leur forme détaillée est donnée par la figure 2 qui montre leur projection, sur un plan radial, de sa ligne à mi-corde. Une projection dans le même plan de leur bord d'attaque et/ou de leur bord de fuite suivra avantageusement le même profil.The hub 9 has an upstream end wall 15, with respect to the direction of flow of the air flow produced by the rotation of the helix 1, and a wall of generally cylindrical or slightly frustoconical shape 17 extending towards the downstream and to which are connected the first ends 11a of the blades 11. The front wall 15 and the frustoconical wall 17, may be interconnected by a rounded 19. The front wall 15 may be used to connect the propeller 1 to an axis The electric motor is generally mounted coaxially with the bowl or hub 9 of the propeller 1. With regard to the blades 11, they are extend here from the frustoconical wall 17 of the hub 9 to the peripheral shell 13. These blades 11 are generally identical and may have a substantially airfoil cross section. They thus extend transversely between, respectively, a leading edge 25 which first comes into contact with the air flow during the rotation of the propeller 1, and a trailing edge 27 which is opposite to it. The leading edge 25 of a blade 11 extends from the upstream end of the frustoconical wall 17 of the hub 9 to the upstream portion of the peripheral shell 13. The leading edge 25 is thus connected to the hub 9 near its smaller diameter. The trailing edge 27 extends from the downstream end of the frustoconical wall 17 of the hub 9, close to the largest diameter thereof and extends to the downstream part of the shell 13. In addition, the leading and trailing edges 25 define between them a multitude of ropes 29 (one of which is shown in dotted lines). Once developed flat in planes parallel to the axis A, said ropes represent straight segments that extend between the leading edge 25 and the trailing edge 27. This rope 29 is advantageously inclined at an angle acute, said wedging angle, relative to a radial plane, that is to say a plane substantially perpendicular to the axis A of the helix 1. This angle, which defines, by the so-called speed triangle technique , the incidence that the blade will have with respect to the flow of air as a function of the speed of rotation of the propeller, varies over the length of the blade 11, since the end 11a of the blade 11 fixed to the hub 9 up to the end 11b of the blade 11 fixed to the shell 13. Finally, with regard to the peripheral shell 13 of Figure 2, when the propeller 1 is provided, it has a cylindrical annular wall of revolution 31 , to which are connected the ends 11b of the blades, which is continued by a rounded flare 33. According to the invention, the blades 11 of the helix 1 have a curvature which evolves along their radius and their detailed shape is given in Figure 2 which shows their projection, on a radial plane, of its mid-rope line. A projection in the same plane of their leading edge and / or their trailing edge will advantageously follow the same profile.

Cette ligne est présentée dans un référentiel orthogonal dont le sommet est au centre du moyeu 9 et dont l'axe des ordonnées correspond à la droite radiale passant par le point à mi-corde du pied de pale. La géométrie de ces pales se caractérise par une courbure en pied qui est orientée légèrement vers l'avant, sur à peu près un tiers de l'envergure, puis par une courbure marquée vers l'arrière jusqu'au 4/5 de l'envergure, et enfin par un raccordement droit sur la virole, dans le cas où celle-ci existe. Dans le cas contraire la courbure en tête est simplement alignée avec une direction radiale. La courbure part de la référence zéro en pied pour augmenter jusqu'à un angle positif maximum, référencé a, pour ensuite décroître en augmentant en valeur négative, jusqu'à un maximum qui se trouve en valeur absolue au niveau de la tête de pale, et qui est référencé R. La figure 3 présente d'une façon différente la même distribution de la courbure entre le pied et la tête de la pale, en exprimant cette fois la courbure, en chaque point à mi-corde le long de l'envergure, par la valeur en degrés de l'angle de son rayon par rapport au rayon de référence, c'est-à-dire en écart angulaire par rapport à l'axe des ordonnées de la figure précédente. La figure 4 donne, quant à elle, le taux de variation de cette courbure lorsqu'on se déplace le long de l'envergure de la pale ; elle est donnée sous la forme de l'écart en courbure entre deux points de l'envergure qui sont distants l'un de l'autre de 5% de la valeur de l'envergure.This line is presented in an orthogonal reference system whose apex is at the center of the hub 9 and whose ordinate axis corresponds to the radial line passing through the mid-rope point of the blade root. The geometry of these blades is characterized by a curvature in foot which is oriented slightly forwards, on about one third of the span, then by a marked curvature towards the back until 4/5 of the span, and finally by a straight connection on the shell, in the case where it exists. In the opposite case the curvature at the head is simply aligned with a radial direction. The curvature starts from the reference zero in foot to increase up to a maximum positive angle, referenced a, and then decrease by increasing in negative value, up to a maximum which is in absolute value at the blade head, and which is referenced R. Figure 3 presents in a different way the same distribution of the curvature between the foot and the head of the blade, this time expressing the curvature at each half-rope point along the span, by the value in degrees of the angle of its radius relative to the reference radius, that is to say angular deviation from the ordinate axis of the previous figure. Figure 4 gives, for its part, the rate of change of this curvature when moving along the span of the blade; it is given in the form of the difference in curvature between two points of the span which are distant from each other by 5% of the value of the span.

Les caractéristiques de la courbure de la pale peuvent se résumer comme suit : La pale possède tout d'abord une courbure avant, ou nulle, pour tous les points à mi-corde situés sur une première partie s'étendant approximativement entre 0 à 33% de l'envergure. Cette courbure augmente de la valeur zéro en pied, jusqu'à une valeur a proche de 2,5° à environ 20% d'envergure, cet angle pouvant aller, dans le cadre de l'invention, jusqu'à une valeur maximale de 10°. Cet angle maximum étant très faible, la courbure reste faiblement positive et proche de zéro sur cette première partie de l'envergure de la pale. Avantageusement, la variation de courbure par 5% d'envergure ne dépasse pas 2° d'angle dans cette première partie et a préférentiellement, comme illustré sur la figure 4, une valeur maximale en pied de 1°. La pale présente ensuite, sur une deuxième partie, une courbure arrière qui croît progressivement, en valeur absolue, jusqu'à une distance radiale proche de la tête, mais qui, selon l'invention, peut se situer entre 66% et 95% de l'envergure. Préférentiellement comme on le voit sur la figure 4, la valeur de la variation de courbure dans cette seconde partie, par 5% de variation d'envergure croît progressivement en valeur absolue jusqu'à une valeur négative de 3° à 65% de l'envergure, puis elle diminue ensuite pour revenir vers zéro.The characteristics of the curvature of the blade can be summed up as follows: The blade has first a front curvature, or zero, for all the points mid-rope located on a first part extending approximately between 0 to 33% of the span. This curvature increases from the zero value in foot, to a value a close to 2.5 ° to about 20% span, this angle being able, within the scope of the invention, to reach a maximum value of 10 °. This maximum angle being very small, the curvature remains weakly positive and close to zero on this first part of the span of the blade. Advantageously, the variation of curvature by 5% span does not exceed 2 ° of angle in this first part and preferably, as illustrated in Figure 4, a maximum value in foot of 1 °. The blade then has, on a second part, a rear curvature which grows progressively, in absolute value, to a radial distance close to the head, but which, according to the invention, can be between 66% and 95% of span. Preferably, as can be seen in FIG. 4, the value of the variation of curvature in this second part, by 5% of span variation, increases progressively in absolute value up to a negative value of 3 ° to 65% of the span, then it then decreases back to zero.

Avantageusement, la variation de courbure ne dépasse pas 5° par 5% de variation d'envergure sur cette seconde partie. La dernière ou troisième partie de l'envergure est caractérisée par une courbure très atténuée, la ligne des points à mi-corde devenant sensiblement droite et orientée radialement. La variation de courbure est ainsi proche de zéro en extrémité, avec des valeurs extrêmes ne dépassant pas +/- 1° par pourcent de variation d'envergure. Au final, l'angle [3 de la position angulaire en tête est compris entre -20 et -40°, et a préférentiellement une valeur comprise entre -25 et -30°, comme illustré sur la figure 3.Advantageously, the curvature variation does not exceed 5 ° by 5% span variation on this second part. The last or third part of the span is characterized by a very attenuated curvature, the line of mid-rope points becoming substantially straight and radially oriented. The variation in curvature is thus close to zero at the end, with extreme values not exceeding +/- 1 ° per percent of span variation. In the end, the angle [3 of the angular position at the head is between -20 and -40 °, and preferably has a value between -25 and -30 °, as illustrated in FIG.

Les formes données à la pale ci-dessus répondent bien au problème d'une diminution des nuisances acoustiques par le déphasage qu'elles créent le long du rayon des pales mais elles demandent à être optimisées pour ne pas dégrader leur rendement aérodynamique. Pour cela l'invention propose de combiner les courbures de pale avec d'autres caractéristiques géométriques, comme la variation du calage du profil de la pale et la variation de la longueur de sa corde, afin d'obtenir les meilleures répartitions de charges aérodynamiques possibles. Les valeurs préconisées par l'invention sont illustrées sur les figures, numérotées respectivement 5 et 6. Comme déjà dit, le calage d'un profil de la pale au niveau d'un point sur l'envergure est défini comme l'angle que fait la corde de la section de la pale au niveau de ce point, avec la direction axiale. Pour optimiser la performance aérodynamique de l'hélice, la variation retenue pour le calage le long de l'envergure est légèrement différente de celui qui est retenu habituellement, en se basant simplement sur le triangle des vitesses, c'est à dire celui orienté selon la somme vectorielle de la vitesse tangentielle et de la vitesse axiale. La loi de calage préconisée par l'invention est illustrée sur la figure 5, où ce calage démarre à 73° en pied de pale et où il ne varie que de 9° du pied à la tête. Il possède ainsi un maximum à 81 ° qui est situé légèrement avant l'envergure maximale, c'est-à-dire environ aux 90% de l'envergure. L'invention préconise par ailleurs, quelle que soit la valeur en pied, que le calage ne varie pas de plus de 15% entre le pied et la tête. En ce qui concerne la corde du profil en tout point sur l'envergure, sa longueur préconisée est de présenter une longueur maximale en milieu de pale, cette longueur évoluant à partir de sa longueur en pied, qui est prise comme référence. La longueur de la corde augmente alors jusqu'à une valeur maximale, qui est par exemple positionnée entre 20 et 50% de l'envergure, et elle diminue ensuite jusqu'à atteindre sa valeur en tête. Par rapport à la valeur de référence, la longueur maximale pourra se situer entre +10 et +30% alors que la valeur en tête pourra se situer à une valeur inférieure de 15 à 35% par rapport à la valeur de référence. De façon préférentielle, comme illustré sur la figure 6, l'invention préconise une corde qui prendrait une valeur maximale égale à +16% de la valeur en pied, ce maximum étant situé à 35% de l'envergure, et une valeur de corde en tête qui est inférieure de 22% à la valeur en pied. Associée à la courbure définie précédemment, la combinaison d'une relative faible variation de calage du pied à la tête et d'une variation présentant des longueurs de corde maximales dans la zone inférieure à la mi-envergure, aboutit à la production d'une hélice de ventilation qui est optimisée à la fois pour l'acoustique et pour l'aérodynamique. Les expérimentations faites ont confirmées ces bonnes performances aérodynamiques puisque les rendements statiques obtenus sont couramment compris entre 55 et 63%, selon les mesures effectuées par la norme ISO DP 5801.The shapes given to the blade above respond well to the problem of a decrease in noise nuisance by the phase shift they create along the radius of the blades but they need to be optimized not to degrade their aerodynamic performance. For this purpose, the invention proposes to combine the blade curves with other geometrical characteristics, such as the variation of the pitch of the blade profile and the variation of the length of its rope, in order to obtain the best possible aerodynamic load distributions. . The values recommended by the invention are illustrated in the figures, numbered respectively 5 and 6. As already said, the wedging of a profile of the blade at a point on the span is defined as the angle that is made the chord of the section of the blade at this point, with the axial direction. To optimize the aerodynamic performance of the propeller, the variation retained for wedging along the wingspan is slightly different from that which is usually retained, simply based on the triangle of speeds, that is to say the one oriented according to the vector sum of tangential velocity and axial velocity. The calibration law recommended by the invention is illustrated in Figure 5, where the timing starts at 73 ° blade foot and where it varies only 9 ° from the foot to the head. It has a maximum at 81 ° which is located slightly before the maximum span, that is to say about 90% of the span. The invention furthermore recommends, whatever the value in foot, that the setting does not vary by more than 15% between the foot and the head. Regarding the rope of the profile at any point on the span, its recommended length is to have a maximum length in the middle of the blade, this length evolving from its length in foot, which is taken as a reference. The length of the rope then increases to a maximum value, which is for example positioned between 20 and 50% of the span, and then decreases until it reaches its value at the head. Compared to the reference value, the maximum length may be between +10 and + 30% while the value at the head may be between 15 and 35% lower than the reference value. Preferably, as illustrated in FIG. 6, the invention recommends a rope that would take a maximum value equal to + 16% of the value in foot, this maximum being located at 35% of the span, and a rope value at the top which is 22% lower than the value in foot. Associated with the curvature defined above, the combination of a relatively small variation of wedging from the foot to the head and a variation having maximum chord lengths in the area below mid-span, results in the production of a ventilation propeller that is optimized for both acoustics and aerodynamics. The experiments carried out confirmed these good aerodynamic performances since the static yields obtained are commonly between 55 and 63%, according to the measurements made by the ISO DP 5801 standard.

L'invention concerne aussi un groupe moto-ventilateur comprenant une telle hélice, et son moteur d'entrainement. Ledit groupe pourra comprendre une buse munie d'un orifice de passage d'air à l'intérieur duquel l'hélice tourne autour de son axe, ledit moteur d'entrainement étant porté par la buse par l'intermédiaire de bras radiaux formant avantageusement des pales de stator.The invention also relates to a motor-fan unit comprising such a propeller, and its drive motor. Said group may comprise a nozzle provided with an air passage orifice inside which the helix rotates about its axis, said drive motor being carried by the nozzle by means of radial arms advantageously forming stator blades.

L'invention concerne encore un système ou module de refroidissement d'un bloc moteur de véhicule automobile. Il comprend notamment le groupe moto-ventilateur évoqué plus haut et un radiateur de refroidissement. L'hélice pourra être située entre le radiateur de refroidissement et le bloc moteur ou en amont dudit radiateur. Ces éléments sont, par exemple, sensiblement alignés selon l'axe de rotation de l'hélice.25The invention also relates to a cooling system or module of a motor vehicle engine block. It includes the motorcycle fan group mentioned above and a cooling radiator. The propeller may be located between the cooling radiator and the engine block or upstream of said radiator. These elements are, for example, substantially aligned along the axis of rotation of the helix.

Claims

REVENDICATIONS1. Ventilation propeller (1) comprising a hub (9) and blades (11) extending radially outwardly from the hub (9) between a blade root (11a) and a blade head (11b), said blades (11) comprising a first, a second and a third portion, said first portion extending outwardly from said blade root (11a), the third portion extending inwardly from said blade head (11b) and the second portion extending between the first and the third portion characterized in that said blades (11) have a rear curvature in said second portion, combined with zero or forward curvature in said first portion and / or a straight curvature in said third part.

2. Propeller fan according to the preceding claim, wherein said second portion extends to a distance between 66 and 95% of the wingspan.

3. Fan propeller according to any one of the preceding claims, wherein the variation of curvature in said second portion is strictly greater than 0 and less than or equal to 5 °, by 5% wingspan.

4. Propeller according to any one of the preceding claims, wherein the variation of curvature by 5% of span in said second portion is strictly greater than 0 and less than or equal to 3 °, by 5% span of blades.

5. Fan propeller according to any one of the preceding claims, wherein said variation of curvature in the second part of the blades is at most between 55 and 75% wingspan.

The ventilation propeller according to any one of the preceding claims, wherein said first portion extends from 0 to at most 33% of the wingspan.

7. Fan propeller according to any one of the preceding claims, wherein said front curvature is between 0 ° and 10 ° in said first part.

8. Fan propeller according to any one of the preceding claims, wherein the variation of curvature in said first portion is strictly greater than 0 ° and less than or equal to 2 °, by 5% wingspan.

Ventilation propeller according to any one of the preceding claims, wherein said third portion extends from 80% of the wingspan.

10. Fan propeller according to any one of the preceding claims, wherein the variation in curvature in said third part is between -1 ° and 1 °, by 1% wingspan.

11. Fan propeller according to any one of the preceding claims, wherein the angle between the radius passing through said blade root and the radius passing through said blade head is between -20 ° and -40 °.

12. Fan propeller according to the preceding claim, wherein the angle between the radius passing through said blade root and the radius passing through said blade head is between -25 ° and -35 °.

13. Ventilation propeller according to any one of the preceding claims, wherein said helix comprises a peripheral ring (13).

14. Propeller fan according to the preceding claim, wherein said blades (11) are connected in a straight manner on said peripheral ring (13).

15. Fan motor unit comprising a propeller (1) according to any one of the preceding claims.