FR3069493A1 - Moyen de guidage d'air pour dispositif de ventilation de vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un moyen de guidage d'air pour un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d'air en direction d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant un logement (21) conformé pour recevoir un moyen de mise en mouvement d'air (22), et comportant une entrée d'air (24) pour alimenter en air ledit moyen de mise en mouvement d'air (22), et une sortie d'air (24) pour alimenter en air le dispositif de ventilation (1), la sortie d'air (24) étant munie d'un élément de solidarisation (25) du moyen de guidage (20-1, 20-2) audit dispositif de ventilation (1).

Description

L’invention a pour objet un moyen de guidage d’air pour un dispositif de ventilation pour véhicule automobile et à un dispositif de ventilation pour véhicule automobile.
L'invention se rapporte au domaine de l’automobile, et plus particulièrement au domaine de la circulation d’air pour le refroidissement du moteur et de ses équipements.
Les véhicules à moteur, qu’ils soient à combustion ou électriques, ont besoin d'évacuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d'échangeurs de chaleur. Un échangeur de chaleur de véhicule automobile comprend généralement des tubes, dans lesquels un fluide caloporteur est destiné à circuler, notamment un liquide tel que l’eau, et des éléments d’échange de chaleur reliés à ces tubes, souvent désignés par le terme « ailettes » ou « intercalaires ». Les ailettes permettent d’augmenter la surface d’échange entre les tubes et l’air ambiant.
Toutefois, afin d’augmenter encore l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l’air ambiant, il est fréquent qu’un dispositif de ventilation soit utilisé en sus, pour générer ou accroître un flux d’air dirigé vers les tubes et les ailettes.
Un tel dispositif de ventilation comprend le plus souvent un ventilateur à hélice, qui présente plusieurs inconvénients.
En premier lieu, l’ensemble formé par le ventilateur à hélice et son dispositif de motorisation occupe un volume important.
De plus, la distribution de l’air ventilé par l’hélice, souvent placée au centre de la rangée de tubes, n’est pas homogène sur l’ensemble de la surface de l’échangeur de chaleur. En particulier, certaines régions de l’échangeur de chaleur, comme les extrémités des tubes caloporteurs et les coins de l’échangeur de chaleur, ne sont pas ou peu atteintes par le flux d’air éjecté par l’hélice.
Par ailleurs, lorsque la mise en marche du dispositif de ventilation ne s’avère pas nécessaire, notamment lorsque l’échange de chaleur avec l’air ambiant suffit à refroidir le fluide caloporteur, les pales de l’hélice obstruent ou « masquent » en partie l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes. Ceci limite l’échange de chaleur entre l’air ambiant, d’une part, et les tubes et les ailettes, d’autre part.
Un but de l’invention est de fournir un moyen de guidage d’air pour un dispositif de ventilation pour échangeur de chaleur ne présentant pas au moins certains des inconvénients des dispositifs de ventilation pour échangeur de chaleur connus.
A cet effet, l’invention a pour objet un moyen de guidage d’air pour un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant un logement conformé pour recevoir un moyen de mise en mouvement d’air, et comportant une entrée d’air pour alimenter en air ledit moyen de mise en mouvement d’air, et une sortie d’air pour alimenter en air le dispositif de ventilation, la sortie d’air étant munie d’un élément de solidarisation du moyen de guidage audit dispositif de ventilation.
L’invention a également pour objet un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile comprenant des tubes, chaque tube étant muni d’au moins une ouverture d’éjection d’un flux d’air distincte de ses extrémités, au moins un collecteur d’air pour distribuer l’air aux tubes, ledit au moins un collecteur d’air comprenant une extrémité formant entrée d’air dans le collecteur, au moins un moyen de guidage d’air tel que décrit précédemment, l’élément de solidarisation du moyen de guidage étant solidaire de ladite extrémité dudit au moins un collecteur d’air.
Ainsi, avantageusement, la pluralité de tubes desquels est éjecté de l’air permet de remplacer l’hélice conventionnelle disposée devant les tubes de circulation d’un fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur, sans en présenter les inconvénients évoqués ci-dessus.
En effet, à capacités d’échange de chaleur égales, le volume occupé par un tel dispositif de ventilation est bien moindre qu’un dispositif de ventilation à hélice. En outre, la répartition de l’air ventilé par les tubes est plus facile à contrôler et peut être rendue plus homogène.
En outre, grâce au dispositif selon l’invention, on limite l’obstruction de l’écoulement de l’air vers l’échangeur de chaleur. En effet, les tubes du dispositif de ventilation peuvent avantageusement être disposés en regard de zones de faible échange de chaleur de l’échangeur de chaleur, dites « zones mortes », telles que les faces frontales des tubes traversés par le fluide caloporteur, qui ne sont pas en contact avec des ailettes de refroidissement. Ceci n’est pas réalisable avec une hélice conventionnelle.
Par ailleurs, l’invention permet de déporter les moyens d’éjection d’air alimentant en flux d’air les tubes du dispositif de ventilation, à distance de la rangée de tubes de circulation de fluide caloporteur, ce qui offre davantage de libertés dans la conception de l’échangeur de chaleur.
De plus, le moyen de guidage d’air permet d’adapter tout moyen de mise en mouvement de l’air au(x) collecteur(s) du dispositif de ventilation, ce qui évite d’avoir à effectuer des changements dans la conception des tubes ou des échangeurs.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’élément de solidarisation comprend une couronne dimensionnée pour être insérée dans un collecteur d’air du dispositif de ventilation.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le logement présente une forme tronconique, de préférence arrondie.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le logement comprend deux pièces, une première pièce présentant une forme tronconique, de préférence arrondie, depuis une base jusqu’à une partie sommitale et une deuxième pièce présentant une forme tronconique, de préférence arrondie, depuis une base jusqu’à une partie sommitale, la base de l’une des pièces étant adaptée pour s’emmancher dans la base de l’autre pièce.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le logement est dimensionné pour recevoir un moyen de mise en mouvement d’air de type axial ou de type mixte, à la fois axial et radial.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le dispositif comprend deux collecteurs, et deux moyens de guidage associés respectivement à l’un des collecteurs.
Selon une autre caractéristique de l’invention, chaque tube présente une section comprenant un bord d’attaque, un bord de fuite, opposé au bord d’attaque, un premier et un deuxième profils, s’étendant chacun entre le bord d’attaque et le bord de fuite, ladite au moins une ouverture du tube étant sur l’un des premier et deuxième profils, ladite au moins une ouverture étant configurée de sorte qu’un flux d’air sortant de l’ouverture s’écoule le long d’au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils.
L’invention a également pour objet un module d’échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l’échangeur de chaleur étant positionnés l’un relativement à l’autre de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l’échangeur de chaleur.
L’invention a également pour objet un système de ventilation pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et un moyen de mise en mouvement d’air dans le logement du moyen de guidage d’air.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre une vue en perspective éclatée d'un module d’échanges de chaleur équipé d’un dispositif de ventilation, un moyen de guidage d’air ayant été omis ;
- la figure 2 illustre un exemple de vue en coupe transversale de deux tubes de la figure 1 ;
- la figure 3 illustre une vue en perspective du dispositif de ventilation de la figure 1 équipé d’un moyen de guidage d’air selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 4 illustre une vue en coupe transversale d’une partie du dispositif de ventilation de la figure 3 ;
- la figure 5 illustre une vue en perspective du dispositif de ventilation de la figure 1 équipé d’un moyen de guidage d’air selon un second mode de réalisation de l’invention ; et
- la figure 6 illustre une vue en coupe transversale d’une partie du dispositif de ventilation de la figure 5.
Module d’échange de chaleur
L’invention a pour objet un dispositif de ventilation 1 pour véhicule automobile.
L’invention a également pour objet un module d’échange de chaleur 100, comprenant le dispositif de ventilation 1 et un échangeur de chaleur 101.
Comme visible sur la figure 1, le dispositif de ventilation 1 et l’échangeur de chaleur 101 sont positionnés l’un relativement à l’autre de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le dispositif de ventilation 1 alimente en air l’échangeur de chaleur, de préférence pour refroidir le moteur du véhicule automobile.
Le dispositif de ventilation 1 est disposé en amont de l’échangeur de chaleur 101 sur la figure 1 (relativement à un flux d’air provenant de l’extérieur du véhicule en mouvement).
Néanmoins, le dispositif de ventilation peut également être disposé en aval de l’échangeur de chaleur 101.
Dispositif de ventilation
Comme visible sur les figures, le dispositif de ventilation 1 comprend une pluralité de tubes 3.
Les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes.
Le dispositif de ventilation 1 comprend également un dispositif d’alimentation en air d’un flux d’air F.
Ce dispositif alimente les tubes de ventilation 3 via un circuit d’alimentation en air 4.
Le circuit d’alimentation en air 4 comporte notamment deux collecteurs d’admission d’air 5-1, 5-2 auxquels sont reliés les tubes de ventilation 3 par l’intermédiaire d’entrées d’alimentation en air situées à chacune de leurs extrémités 6, 7.
Chaque collecteur 5-1, 5-2 assure la distribution en air des tubes 3 depuis une extrémité 17-1, 17-2 d’entrée d’air respectivement du collecteur 5-1, 5-2 jusqu’aux extrémités 6, 7 des tubes 3.
Avantageusement, le circuit d’alimentation comprend également une ou plusieurs turbomachines pour éjecter l’air à travers les collecteurs d’admission 5, jusque dans les tubes de ventilation 3, comme il va être détaillé ultérieurement.
L’ensemble des tubes 3 délimite une grille de soufflage 8 disposée entre les collecteurs 4.
Comme plus particulièrement visible sur la figure 2, chaque tube de ventilation 3 comprend une ouverture 10 distincte des extrémités 6, 7, pour éjecter l’air hors du tube 3.
De préférence, les ouvertures 10 sont destinées à être disposées en regard de l’échangeur de chaleur.
Comme visible sur la figure 2, chaque tube 3 comprend une paroi longitudinale 19 dont une section transversale comprenant un bord d’attaque 11 libre, un bord de fuite 15 et un premier et un deuxième profils 12, 14, s’étendant chacun entre le bord d’attaque 11 et le bord de fuite 15.
Le bord de fuite 15 est de préférence disposé en regard de l’échangeur de chaleur.
La paroi longitudinale 19 est délimitée par une surface interne 16 et une surface externe 18.
Chaque ouverture 10 est pratiquée dans la paroi longitudinale 19 du tube 3, de préférence dans l’un ou l’autre des profils 12, 14.
Sur la figure 2, chaque ouverture 10 est positionnée à proximité du bord d’attaque 11.
Comme également visible sur la figure 2, les ouvertures 10 de la paire de tubes 3 illustrée sont pratiquées dans les profils 12 se faisant face.
Ainsi, les tubes de ventilation 3 et leurs ouvertures 10 sont configurés de sorte que le flux d’air F circulant dans les tubes de ventilation 3 soit éjecté par l’ouverture 10 en s’écoulant le long de chaque profil 12, sensiblement jusqu’à leurs bords de fuite 52, par effet Coanda.
Le flux d’air F éjecté des tubes 3 permet d’accélérer un autre flux F’ dans un sens d’écoulement vers l’échangeur de chaleur.
On note que les sections transversales des tubes 3 sont telles que les profils 12 s’étendent dans un sens d’éloignement des tubes 3 depuis les bords d’attaque 11 jusqu’aux bords de fuite 15.
Moyen de guidage d’air
L’invention a également pour objet un moyen de guidage d’air pour le dispositif de ventilation 1.
Sur les modes de réalisation illustrés sur les figures 3 à 6, le dispositif de ventilation comprend deux moyens de guidage 20-1,20-2.
Le premier moyen de guidage 20-1 est solidaire du collecteur 5-1, tandis que le deuxième moyen de guidage 20-2 est solidaire du collecteur 5-2.
En d’autres termes, le premier et le deuxième moyens de guidage, 20-1, 20-2, forment des pieds du dispositif de ventilation 1.
Comme visible sur les figures 3 à 6, chaque moyen de guidage 20-1, 202 comprend un logement 21 conformé pour recevoir un moyen de mise en mouvement d’air, tel qu’une turbomachine 22.
Le logement 21 comporte une entrée d’air 23 et une sortie d’air 24.
La sortie d’air 24 est munie d’un élément de solidarisation 25 du logement au collecteur 5-1, 5-2 associé.
Sur les modes de réalisation illustrés, l’élément de solidarisation est constitué par la sortie 24 elle-même, qui présente une forme de couronne 26 dimensionnée pour être insérée dans le collecteur d’air 5-1, 5-2 associé au moyen de guidage 20-1,20-2.
Sur les figures 3 à 6, chaque couronne 26 est emmanchée dans l’extrémité 17-1, 17-2 associée.
Une turbomachine 22 est disposée dans le logement 21.
La turbomachine 22 est avantageusement purement radiale ou en partie seulement radiale, dont les dimensions, son diamètre externe notamment, varient en fonction de la performance souhaitée de la grille soufflante 8.
Sur les modes des figures 3 et 4, la turbomachine 22 est de type purement radiale.
Sur le mode des figures 5 et 6, la turbomachine 22 est à canal de retour, c’est-à-dire à flux d’air mi-axial, mi-radial.
Sur le mode de réalisation des figures 3 et 4, le logement 21 présente une forme tronconique arrondie, depuis une base jusqu’à une partie sommitale.
La base est évasée et plus large que la partie sommitale.
La base coïncide avec l’entrée d’air 23.
La partie sommitale coïncide avec la sortie d’air 24.
De préférence, le logement 21 est dans ce cas constitué en une seule pièce.
Sur le mode de réalisation des figures 5 et 6, le logement 21 est constitué par deux pièces 25 et 26.
La première pièce 25 présente une forme tronconique arrondie, depuis une base jusqu’à une partie sommitale.
La base est évasée et plus large que la partie sommitale.
La partie sommitale coïncide avec la sortie d’air 24 du logement 21.
La deuxième pièce 26 présente une forme tronconique arrondie, depuis une base 29 jusqu’à une partie sommitale 30.
La base 29 est évasée et plus large que la partie sommitale 30.
La partie sommitale 30 coïncide avec l’entrée d’air 23 du logement 21.
La base 29 de la deuxième pièce 26 est insérée dans la base de la première pièce 25.
Comme particulièrement visible sur les figures 4 et 6, un flux d’air F aspiré par la turbomachine 22 pénètre dans le logement 21 par l’entrée d’air 23 puis circule dans le collecteur associé.
Avantages
Comme il ressort déjà de la description, le moyen de guidage selon la présente invention permet grâce au logement 21 de réduire les pertes de charge dans le dispositif de ventilation, du fait du dimensionnement du logement d’une part et sa disposition en pied de collecteur d’autre part.
De plus, la turbomachine est fixement solidaire du collecteur, ce qui réduit tout risque de détachement de la turbomachine.
De surcroît, le logement de la turbomachine assure une meilleure compacité du dispositif de ventilation et permet d’adapter toute turbomachine à toute grille soufflante.
L’invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien entendu, ne sont pas limitatifs.
En particulier, les tubes ne sont pas nécessairement profilés pour permettre un effet coanda.
De plus, les deux logements 21 ne sont pas nécessairement identiques, les deux turbomachines n’étant pas elles-mêmes nécessairement identiques.
Le nombre de turbomachines n’est bien entendu pas limité à deux.
On ajoute que les modes de réalisation sont combinables dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Moyen de guidage d’air pour un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant un logement (21) conformé pour recevoir un moyen de mise en mouvement d’air (22), et comportant une entrée d’air (24) pour alimenter en air ledit moyen de mise en mouvement d’air (22), et une sortie d’air (24) pour alimenter en air le dispositif de ventilation (1), la sortie d’air (24) étant munie d’un élément de solidarisation (25) du moyen de guidage (20-1,20-2) audit dispositif de ventilation (1).
  2. 2. Moyen de guidage selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de solidarisation (25) comprend une couronne (26) dimensionnée pour être insérée dans un collecteur d’air (5-1, 5-2) du dispositif de ventilation (1).
  3. 3. Moyen de guidage selon la revendication précédente, dans lequel le logement (21) présente une forme tronconique, de préférence arrondie.
  4. 4. Moyen de guidage selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le logement (21) comprend deux pièces, une première pièce (25) présentant une forme tronconique, de préférence arrondie, depuis une base (27) jusqu’à une partie sommitale (28) et une deuxième pièce (26) présentant une forme tronconique, de préférence arrondie, depuis une base (29) jusqu’à une partie sommitale (30), la base (29) de l’une des pièces étant adaptée pour s’emmancher dans la base (27) de l’autre pièce.
  5. 5. Moyen de guidage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le logement (21) est dimensionné pour recevoir un moyen de mise en mouvement d’air de type axial ou de type mixte, à la fois axial et radial.
  6. 6. Dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile comprenant :
    - des tubes (3), chaque tube étant muni d’au moins une ouverture d’éjection (10) d’un flux d’air (F) distincte de ses extrémités (6, 7),
    - au moins un collecteur d’air (5-1,5-2) pour distribuer l’air aux tubes (3), ledit au moins un collecteur d’air (5-1, 5-2) comprenant une extrémité (17-1, 17-2) formant entrée d’air dans le collecteur (5-1,5-2),
    - au moins un moyen de guidage d’air (20-1, 20-2) selon l’une des revendications précédentes, l’élément de solidarisation (25) du moyen de guidage (20-1, 20-2) étant solidaire de ladite extrémité (17-1, 17-2) dudit au moins un collecteur d’air (5-1,5-2).
  7. 7. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, comprenant deux collecteurs (5-1, 5-2), et deux moyens de guidage (20-1, 20-2) associés respectivement à l’un des collecteurs (5-1,5-2).
  8. 8. Dispositif de ventilation selon la revendication 6 ou 7, dans lequel chaque tube (3) présente une section comprenant :
    - un bord d’attaque (11),
    - un bord de fuite (15), opposé au bord d’attaque (11),
    - un premier et un deuxième profils (12, 14), s’étendant chacun entre le bord d’attaque (11) et le bord de fuite (15), ladite au moins une ouverture (10) du tube (3) étant sur l’un des premier et deuxième profils (12, 14), ladite au moins une ouverture (10) étant configurée de sorte qu’un flux d’air sortant de l’ouverture (10) s’écoule le long d’au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils (12, 14).
  9. 9. Module d’échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation (1) selon l’une des revendications 6 à 8, et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation (1) et l’échangeur de chaleur étant positionnés l’un relativement à l’autre de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l’échangeur de chaleur.
  10. 10. Système de ventilation pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation selon l’une des revendications 6 à 8, et un moyen (22) de mise en mouvement d’air dans le logement du moyen du guidage d’air (20-1,20-2).
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