FR3073908A1 - Volute pour groupe moto-ventilateur - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une volute (3) pour groupe moto-ventilateur adaptée pour être montée sur système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation pour véhicule automobile, ladite volute (3) comportant : - une paroi interne (30) adaptée pour évoluer en partie selon une évolution angulaire radiale ; - une entrée d'air et une sortie d'air (3d) ; et étant adaptée pour recevoir une roue avec une couronne périphérique (17), ladite roue étant adaptée à être disposée dans ladite volute (3) de façon coaxiale autour d'un moteur dudit groupe motoventilateur ; caractérisée en ce que ladite volute (3) comprend un angle de développement (α) compris entre 4,7 degrés et 4,9 degrés, ledit angle de développement (α) étant l'angle entre ladite paroi interne (30) de ladite volute (3) et ladite couronne périphérique (17) de ladite roue.

Description

La présente invention concerne une volute pour groupe motoventilateur pour véhicule automobile.
Elle trouve une application particulière, mais non limitative dans les véhicules automobiles.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine des pulseurs d’air adaptés pour être montés sur un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile (généralement désigné sous l’acronyme anglais HVAC pour « Heating, Ventilating and/or AirConditioning »).
Plus particulièrement, la présente invention concerne une volute pour groupe moto-ventilateur pour système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile.
On notera qu’un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile est un boîtier, généralement disposé sous la planche du bord du véhicule automobile.
Ledit système de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend :
- au moins une entrée d’air, extérieur ou intérieur ;
- au moins une sortie d’air débouchant dans l’habitacle du véhicule automobile ;
- des conduits d’air dans lesquels sont disposés un ou plusieurs échangeurs de chaleur qui vont permettre de conditionner thermiquement (c’est-à-dire réchauffer ou refroidir) un flux d’air les traversant (ledit flux d’air étant destiné à aboutir dans l’habitacle du véhicule automobile par l’intermédiaire de ladite au moins une sortie d’air).
Il est, de plus, nécessaire que le système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation soit équipé d’un groupe moto-ventilateur afin de générer un flux d’air suffisamment important pour que ledit flux d’air puisse traverser le ou les échangeurs de chaleur et aboutir dans l’habitacle du véhicule automobile. Ainsi, le flux d’air généré par le groupe moto-ventilateur doit être adapté pour compenser les pertes de charge engendrées par lesdits échangeurs et/ou les conduits d’air dudit boîtier.
Plus particulièrement, le groupe moto-ventilateur comprend un support moteur, un moteur logé dans le support moteur et une roue de type centrifuge monté sur l’arbre moteur du moteur. Le moteur du groupe motoventilateur est par exemple un moteur électrique.
Le groupe moto-ventilateur est, par ailleurs, monté sur le système de chauffage, ventilation et/ou climatisation au niveau d’une volute. La volute est par exemple définie par les parois du boîtier du système de chauffage, ventilation et/ou climatisation. On notera que la volute est un conduit d’air présentant une section variable, généralement mathématiquement déterminée, qui guide l’écoulement d’un flux d’air. Dans le domaine automobile, la volute comprend une entrée d’air de volute et une sortie d’air de volute qui sont disposées sensiblement orthogonalement l’une par rapport à l’autre.
La roue disposée dans la volute permet d’aspirer l’air axialement par l’entrée d’air de la volute (c’est-à-dire selon un axe sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue) et de refouler radialement (c’est-à-dire selon un axe sensiblement orthogonal à l’axe de révolution de la roue) l’air ainsi aspiré par la sortie d’air de la volute.
On notera que l’ensemble « groupe moto-ventilateur et volute >> est généralement désigné par le terme « pulseur d’air >>.
Ce type de groupe moto-ventilateur nécessite, par ailleurs, de répondre à de nombreuses exigences techniques, telles que l’acoustique, la consommation énergétique du moteur, le couple du moteur, le débit volumique du flux d’air généré par le pulseur d’air, etc.
Il est généralement recherché d’optimiser la transformation de la puissance mécanique, délivrée par le moteur par l’intermédiaire de l’arbre moteur, en une puissance aéraulique délivrée par l’intermédiaire de la roue du pulseur d’air.
Si on considère une efficacité aéraulique définie comme le rapport de la puissance aéraulique sur la puissance mécanique, il est ainsi recherché d’avoir une efficacité aéraulique la plus proche de 1, cela indiquant que la transformation de la puissance mécanique en une puissance aéraulique s’effectue avec le moins de pertes possible.
DESCRIPTION GENERALE DE L’INVENTION
Ainsi, la présente invention propose d’améliorer l’efficacité aéraulique d’un groupe moto-ventilateur et concerne une volute pour un groupe motoventilateur adaptée pour être montée sur système de chauffage, ventilation et/ou de climatisation pour véhicule automobile, ladite volute comportant :
- une paroi interne adaptée pour évoluer en partie selon une évolution angulaire radiale ;
- une entrée d’air et une sortie d’air ;
et étant adaptée pour recevoir une roue avec une couronne périphérique, ladite roue étant adaptée à être disposée dans ladite volute de façon coaxiale autour d’un moteur dudit groupe moto-ventilateur ;
caractérisée en ce que ladite volute comprend un angle de développement compris entre 4,7 degrés et 4,9 degrés, ledit angle de développement étant l’angle entre ladite paroi interne de ladite volute et ladite couronne périphérique de ladite roue.
De façon surprenante, et en dépit de nombreux paramètres aptes à être modifiés, le fait de concevoir une volute pour groupe moto-ventilateur présentant les caractéristiques énoncées ci-dessus permet d’améliorer l’efficacité énergétique du groupe moto-ventilateur. Plus particulièrement, il a été constaté, par rapport à une volute de pulseur d’air de l’art antérieur et à puissance aéraulique identique, que la puissance mécanique nécessaire était inférieure et que donc l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur était améliorée.
Selon des modes de réalisation non limitatifs, la volute peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes :
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite volute comprend une coupure définie entre un début de l’évolution angulaire radial de ladite volute et un bord de ladite sortie d’air, ladite coupure étant définie par un angle de coupure compris entre 45 degrés et 65 degrés. Cela permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, l’angle de coupure est compris entre 52 degrés et 59 degrés.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, l’angle de coupure est compris entre 52 degrés et 55 degrés.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite coupure est comprise entre 9% et 11% du diamètre extérieur de ladite roue.
Cela permet d’adapter la valeur du rayon de la coupure au dimensionnel du pulseur d’air.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite volute comprend une distance de coupure comprise entre 8% et 10% du diamètre extérieur de ladite roue. Cela permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe motoventilateur.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,2% et 10% du diamètre extérieur de ladite roue.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,3% et 9,7% du diamètre extérieur de ladite roue.
La distance de coupure correspond à la distance entre la paroi interne au début de la coupure (à savoir au début de l’évolution angulaire radiale) et la couronne périphérique de la roue.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite roue présente un diamètre extérieur compris entre 130mm et 165mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite couronne périphérique de ladite roue comprend un diamètre extérieur compris entre 136mm et 142mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite couronne périphérique de ladite roue comprend un diamètre extérieur compris entre 136mm et 141 mm.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre à 175mm et 212mm et une deuxième dimension radiale perpendiculaire à la première dimension radiale comprise entre 195mm et 246mm. Cela permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 186mm et 202mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 228mm et 232mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 190mm et 202mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 229mm et 232mm.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite sortie d’air comprend une section sensiblement rectangulaire et comprend une hauteur comprise entre 85mm et 110mm et une largeur comprise entre 35mm et 65mm. Cela permet de réduire l’encombrement du groupe moto-ventilateur.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air comprend une hauteur comprise entre 85mm et 104mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air comprend une largeur comprise entre 56mm et 65mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air comprend une hauteur comprise entre 85mm et 95mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air comprend une largeur comprise entre 56mm et 62mm.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’évolution angulaire radiale de la paroi interne est une évolution angulaire radiale exponentielle.
L’invention concerne également un groupe moto-ventilateur pour système de chauffage, ventilation et/ou de climatisation pour véhicule automobile comprenant un moteur, un support moteur dans lequel est logé ledit moteur, une roue montée sur un arbre moteur dudit moteur, et une volute selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le groupe moto-ventilateur comprend des moyens de découplage disposés entre le moteur et le support moteur.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le groupe moto-ventilateur comprend un module de contrôle moteur. Ledit module de contrôle moteur est par exemple monté sur le support moteur du groupe moto-ventilateur.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent :
- la figure 1 représente une vue schématique d’un groupe moto-ventilateur pour un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 2 représente une vue en perspective du groupe moto-ventilateur de la figure 1 et d’une partie, définissant volute, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 3 est une vue partiellement arrachée de la figure 1, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 4 est une vue éclatée et en perspective des éléments représentés à la figure 1, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- les figures 5a à 5d représentent des vues en perspective et de haut d’une roue du groupe moto-ventilateur de la figure 1, selon des modes de réalisation non limitatifs ;
- la figure 6 est une vue schématique en coupe transversale d’une volute de la figure 1, selon un mode de réalisation non limitatif ; et
- la figure 7 est une vue schématique en coupe transversale d’une évolution angulaire radiale de la volute de la figure 6, selon un mode de réalisation non limitatif.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
La figure 2 est une vue schématique et en perspective d’un groupe moto-ventilateur 1 et d’une partie 3, définissant volute, d’un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC pour véhicule automobile, le groupe moto-ventilateur étant monté sur le système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC.
On notera qu’un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC pour véhicule automobile est un boîtier, généralement disposé sous la planche du bord du véhicule automobile, qui comprend :
- au moins une entrée d’air, extérieur ou intérieur ;
- au moins une sortie d’air débouchant dans l’habitacle du véhicule automobile ;
- des conduits d’air dans lesquels sont disposés un ou plusieurs échangeurs de chaleur qui vont permettre de conditionner thermiquement (c’est-à-dire réchauffer ou refroidir) un flux d’air les traversant.
Ledit flux d’air est destiné à aboutir dans l’habitacle du véhicule automobile par l’intermédiaire de ladite au moins une sortie d’air dudit boîtier.
Un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC pour véhicule automobile est illustré schématiquement sur la figure 1 dans un mode de réalisation non limitatif. Il comprend :
- un groupe moto-ventilateur 1 avec une volute 3, délivrant un flux d’air F1 dans un canal d’air 8 ;
- ledit canal d’air 8 ;
- un évaporateur 4 d’un circuit de réfrigération (lorsque la fonction climatisation est présente) disposé dans le canal d’air 8 ;
- un dissipateur thermique 5 échangeur de chaleur à liquide disposé dans le canal d’air 8 et parcouru par un liquide de refroidissement du moteur électrique du véhicule automobile ; et
- optionnellement un dissipateur thermique électrique additionnel 6 disposé dans le canal d’air 8.
En mode climatisation, le flux d’air F1 est dévié dans un passage 7 en dérivation d’un dissipateur thermique 5. En aval des dissipateurs thermiques 5 et 6, le canal d’air 8 distribue le flux d’air F1 vers des bouches de sortie dans l’habitacle du véhicule automobile. La distribution et optionnellement le mixage du flux d’air F1 se font à l’aide de volets commandés (non illustrés). Le mixage permet la régulation en température du flux d’air F1 avant la distribution dans l’habitacle. La distribution et le mixage étant connus de l’homme du métier, ils ne sont pas décrits ici.
Il est, de plus, nécessaire que le système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation HVAC soit équipé d’un groupe moto-ventilateur afin de générer un flux d’air suffisamment important pour que ledit flux d’air puisse traverser le ou les échangeurs de chaleur et compenser ainsi les pertes de charge engendrées par lesdits échangeurs et/ou les conduits d’air.
On définit généralement une valeur de pression minimale, notée par exemple ΔΡ, que le groupe moto-ventilateur doit produire afin de générer un flux d’air suffisant pour que ce dernier traverse un ou plusieurs échangeurs de chaleur et les conduits du système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC et déboucher dans l’habitacle, ceci pour un débit volumique d’air donné (la valeur de pression minimale ΔΡ doit donc être égale ou supérieure aux pertes de charge). II y a, de plus, des exigences quant à la durée pour laquelle l’air de l’habitacle a été complètement renouvelé, ceci afin d’éviter les odeurs et/ou l’accumulation d’agents pathogènes dans l’habitacle.
Tel qu’illustré sur la figure 2, la partie du boîtier définissant volute 3 comprend généralement deux parties, inférieure et supérieure (respectivement 3a et 3b), dont les surfaces internes des parois permettent de définir un conduit d’air présentant une section variable, généralement mathématiquement déterminée, qui guide l’écoulement d’un flux d’air F1.
Ladite volute 3 comprend, par ailleurs, une entrée d’air 3c de volute et une sortie d’air 3d de volute. L’entrée d’air 3c de volute est reliée aux entrées d’air (intérieur et/ou extérieur) du système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC, tandis que la sortie d’air 3d est reliée à une ou plusieurs sorties d’air du système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC qui aboutissent dans l’habitacle du véhicule automobile. On notera que les entrée 3c et sortie 3d d’air de volute sont disposées sensiblement orthogonalement l’une par rapport à l’autre.
On notera que l’ensemble « groupe moto-ventilateur et volute >> est généralement désigné par le terme « pulseur d’air >>.
Le groupe moto-ventilateur 1 comprend ainsi une roue 5 de type centrifuge qui est configurée pour aspirer l’air axialement (c’est-à-dire selon un axe sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue), par l’intermédiaire de l’entrée d’air 3c de la volute, et pour refouler l’air ainsi aspiré de façon radiale (c’est-à-dire selon un axe sensiblement orthogonal à l’axe de révolution de la roue), de façon à ce que l’air soit évacué par la sortie d’air 3d de la volute 3.
Ainsi, comme cela est visible aux figures 2 et 3, le groupe motoventilateur 1 comprend :
- une volute 3 ;
- une roue 5 de type centrifuge ;
- un support moteur 7 ;
- un moteur 9 logé dans le support moteur, ledit moteur 9 étant par exemple un moteur électrique.
Ledit moteur 9 comprend de plus un arbre moteur 9a sur lequel la roue 5 est montée.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation non représenté, le groupe moto-ventilateur 1 comprend des moyens de découplage disposés entre le moteur et le support moteur.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, le groupe motoventilateur 1 comprend un module de contrôle moteur, ledit module de contrôle moteur étant par exemple monté sur le support moteur du groupe moto-ventilateur.
La roue 5 est le moyen qui permet la transformation de la rotation de l’arbre moteur 9a en un flux d’air qui est caractérisé par une différence de pression ΔΡ et un débit volumique d’air et, qui traverse la volute, ainsi que le système de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC.
La puissance mécanique correspond au produit de la vitesse de rotation de l’arbre moteur 9a par le couple mécanique délivrée par ledit arbre moteur 9a.
La puissance aéraulique correspond au produit du débit volumique d’air et de la différence de pression engendrée par la roue.
Ainsi, le fait d’améliorer la puissance aéraulique ou de conserver une puissance aéraulique identique pour une puissance mécanique inférieure permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe moto-ventilateur, l’efficacité aéraulique étant le rapport de la puissance aéraulique sur la puissance mécanique.
En effet, si la puissance mécanique à fournir est moins importante, la puissance électrique à fournir au moteur électrique sera moins importante. Ainsi, pour une puissance aéraulique identique, la consommation électrique du moteur sera moins importante.
La roue 5 et la volute 3 sont décrites plus en détail ci-après.
• Roue 15
Les figures 5a à 5d représentent des vues en perspective et de haut de modes de réalisation non limitatifs de la roue 5.
Plus particulièrement, la roue 5 comporte :
- un moyeu 15 adapté pour être monté sur un arbre moteur 9a ;
une couronne périphérique 17 pourvue d’une succession de pales 19, ledit moyeu 15 et la couronne périphérique 17 étant reliés l’un à l’autre. Dans les exemples de réalisation présentés, le moyen de liaison est une liaison mécanique.
La roue 5 comprend au moins une pale 19.
On notera qu’une pale présente une forme allongée. L’axe longitudinal d’une pale est sensiblement parallèle à l’axe de révolution de la roue. Une pale présente donc deux extrémités longitudinales opposées et deux extrémités transversales opposées.
Par ailleurs, la roue 5 de type centrifuge présente une forme générale cylindrique et un axe de révolution passant par le moyeu 15. Cet axe de révolution définit un axe de rotation A illustré sur la figure 1 du groupe motoventilateur 1.
Ladite roue 5 présente également une hauteur et un diamètre extérieur D2. On entend par hauteur, l’extension spatiale de la roue 5 selon un axe sensiblement colinéaire à l’axe de révolution de la roue 5.
On entend par diamètre extérieur D2, l’extension radiale de la roue (le diamètre extérieur de la roue 5 étant compris dans un plan sensiblement orthogonal à l’axe de révolution de ladite roue 5).
Dans un mode de réalisation non limitatif, le diamètre extérieur D2 est compris entre 130mm et 165mm. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, le diamètre extérieur est compris entre 136mm et 142mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, le diamètre extérieur est compris entre 136mm et 141 mm.
La roue 5 présente également un diamètre intérieur (non illustré).
On entend par diamètre intérieur, l’extension intérieure radiale de la roue 5 (c’est-à-dire le diamètre extérieur auquel aurait été soustrait la distance occupée par les pales 19 de la roue 5).
Plus particulièrement, ladite couronne périphérique 17 est pourvue d’une succession de pales 19 configurée pour aspirer l’air axialement par l’intérieur de la couronne 17 et le refouler radialement vers l’extérieur de la roue 5.
On entend par « axialement >> le fait que l’air est aspiré selon un axe sensiblement parallèle à l’axe de révolution A de la roue. Généralement, l’axe de révolution A de la roue 5 passe par le moyeu 15 de ladite roue.
Le moyeu 15 est relié à la couronne périphérique 17 par l’intermédiaire d’un moyen de liaison 21. Le moyen de liaison 21 définit une enveloppe généralement concave en forme de bol, celui-ci peut être fermé (visible par exemple à la figure 5a) ou ouvert (visible par exemple aux figures 5b, 5c et 5d).
Le moyen de liaison 21, appelé également bol de la roue, est par exemple une surface ouverte (celle-ci est percée d’ouvertures de tailles variables (voir par exemple les figures 5c et 5d), une surface ouverte comprenant une pluralité de bras (voir figure 5b) qui relie le moyeu 15 à ladite surface, ou fermée (voir figure 5a).
Le fait que le moyen de liaison 21 soit ouvert est généralement conditionné par la nécessité de consacrer une partie du flux d’air généré par la roue 5 au refroidissement du moteur 9.
Cependant, un moyen de liaison 21 fermé présente l’avantage de générer moins de nuisances acoustiques qu’un moyen de liaison 21 ouvert.
Ledit moyen de liaison 21 se raccorde par exemple avec le moyeu 15 au centre du bol et avec la couronne 17 à la périphérie du bol.
Par ailleurs, on notera que la roue 5 comprend généralement un anneau de liaison 23 situé à l’extrémité opposée à la couronne 17 qui relie les pales 19 de la roue les unes avec les autres, cet anneau de liaison de 23 permet de renforcer la cohésion mécanique de la roue 5.
• Volute 3
La volute 3 est illustrée vue de dessus sur les figures 1 à 4, et 6 et 7.
Elle est adaptée pour accueillir ladite roue 5 et recevoir ledit support moteur
7.
La volute 3 comprend notamment :
- une ouverture 3f (illustrée sur la figure 4 et en pointillés sur la figure 1 ) ;
- une paroi interne 30 (illustrée sur les figures 1 et 3) comprenant :
- une entrée d’air 3c (illustrée sur la figure 2) ;
- une sortie d’air 3d (illustrée sur les figures 1 à 4, et 6 et 7) ;
- une coupure 3g (illustrée sur les figures 2, 6 et 7) ;
- une partie terminale 3h disposée entre ladite coupure 3g et ladite sortie d’air 3d (illustrée sur les figures 6 et 7 et en partie sur les figures 2 et 3).
Le support moteur 7 vient se fixer dans une ouverture 3f opposée à l’entrée d’air 3c. Le support moteur 7 délimite un logement pour le moteur 9. La roue 5 est disposée autour du moteur 9 dans la volute 3 de façon coaxiale audit moteur 9.
La paroi interne 30 définit un conduit d’air 31 (illustré sur les figures 1 et 6) dans lequel le flux d’air F1 peut circuler.
o Entrée.d’air.3ç
Un premier flux d’air FO, dit entrant, illustré sur la figure 1 est aspiré axialement dans la volute 3 par l’entrée d’air 3c et est mis en circulation dans ladite volute 3 pour donner un second flux d’air F1 radial qui est extrait de la volute 3 par la sortie d’air 3d.
Tel qu’illustré sur la figure 2, l’entrée d’air 3c de la volute 3 est définie par une circonférence intérieure 34 de la partie supérieure 3b du boîtier de la volute 3. La couronne périphérique 17 de la roue 5 tel qu’illustrée sur les figures 6 et 7 est de diamètre extérieur D2.
o Sortie d’air 3d
La sortie d’air 3d fait office de plénum d’extraction du second flux d’air F1. Elle s’étend à partir de la coupure 3g. Dans un mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure 2, la sortie d’air 3d comprend une section sensiblement rectangulaire, avec deux bords 32 et 33 en vis-à-vis sensiblement parallèles entre eux. Le bord 32 est opposé à la coupure 3g et le bord 33 est adjacent à la coupure 3g.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la sortie d’air 3d présente une hauteur H1 comprise entre 85 à mm et 110mm et une largeur L1 comprise entre 35mm et 65mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une hauteur H1 comprise entre 85mm et 104mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une largeur L1 comprise entre 56mm et 65mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une hauteur H1 comprise entre 85mm et 95mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite sortie d’air 3d comprend une largeur L1 comprise entre 56mm et 62mm.
o Coupure 3g
La coupure 3g, appelée également bec de volute, est appelée « cutoff >> ou encore « tongue >> en anglais.
La coupure 3g est définie entre le début de l’évolution angulaire radiale de la paroi interne 30 de la volute 3 et le bord 33 de la sortie d’air 3d. Elle fait ainsi la liaison entre les deux. Elle débute ainsi au début de l’évolution angulaire radiale et se termine au bord 33 de la sortie d’air 3d.
Dans un mode de réalisation non limitatif illustré, la coupure 3g présente une courbure définie par un cercle 4 de centre C et de rayon de courbure Rc. Elle est définie par un angle de coupure 0c décrit plus loin. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite coupure 3g est comprise entre 9% et 11% du diamètre extérieur D2 de la roue 5.
o Partie .termjnale.3h
La partie terminale 3h débouche sur la sortie d’air 3d.
Tel qu’illustré sur les figures 6 et 7, elle comprend :
- une sous-partie 3h’ rectiligne adjacente à la fin de l’évolution angulaire radiale de la paroi interne 30 ;
- une sous-partie 3h” rectiligne adjacente à la fin de la coupure 3g.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les deux sous-parties 3h’ et 3h” sont sensiblement en partie parallèles entre elles. Comme on peut le voir, les deux sous-parties 3h’ et 3h” n’ont pas la même longueur, la sous-partie 3h’ étant plus grande que la sous-partie 3h”.
La paroi interne 30 comprend une section variable, généralement mathématiquement déterminée. Ainsi, la paroi interne 31 évolue selon une évolution angulaire radiale. Tel qu’illustré sur les figures 6 et 7, la volute 3 est à cet effet déterminée par différentes caractéristiques dont notamment :
- un angle de développement a ;
- un rayon d’évolution radial r ;
- un angle de coupure 0c, appelé également angle de position de bec de volute ; et
- une distance de coupure i.
Ces caractéristiques sont décrites ci-après.
o Angle de déyejoppement.a
L’angle de développement a est illustré sur la figure 6.
Il est appelé en anglais « expansion angle >>.
L’angle de développement a est l’angle entre la paroi interne 30 de la volute 3 et la couronne périphérique 17 de la roue 5.
L’angle de développement a est fonction de la distance entre la paroi interne 30 et la couronne périphérique 17 de la roue 5. Dans un mode de réalisation non limitatif, cette distance varie de façon linéaire. Ainsi, le développement de la paroi interne 30 s’effectue selon un angle de développement a constant.
La distance est représentée sur la figure 6 par les distances b à i qui sont les distances respectives entre les points B à I situés sur la paroi interne de la volute 3 et la couronne périphérique 17 de la roue 5. Comme on peut le voir sur la figure 6, hormis le point I, un angle de 45° sépare chaque projection des points B à H sur la couronne périphérique 17 d’avec au moins une autre projection sur ladite couronne périphérique 17 d’un point adjacent. On notera que les projections des points B et H présentent un angle de 45° (degrés) avec uniquement une seule projection d’un point adjacent, à savoir respectivement avec les projections des points G et C, tandis que les projections des points C à G présentent un angle de 45° avec deux projections de points adjacents.
Ainsi, entre deux projections de deux points adjacents, la distance, à savoir l’arc de cercle, sur le cercle représenté par la couronne périphérique 17 de la roue 5 est donc de πϋ2/8, à savoir 0,125π D2. On notera que le point A représente l’angle plein, à savoir la distance πϋ2.
On notera que le point I est le point qui se trouve à l’angle de coupure Oc décrit plus loin. Dans un mode de réalisation non limitatif, la distance du point I est la distance de coupure i décrite plus loin.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l’angle de développement a est compris entre 4,7° (degrés) et 4,9° (degrés).
L’angle de développement a et le diamètre D2 de la couronne périphérique 17 de la roue 5, ainsi que le rayon d’évolution radial r décrit ci-dessous, déterminent une première dimension radiale X-X et une deuxième dimension radiale Y-Y de la volute 3 illustrées sur la figure 6. La dimension radiale Y-Y est perpendiculaire à la dimension radiale X-X.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la première dimension radiale X-X est comprise entre à 175mm et 212mm et la deuxième dimension radiale Y-Y est comprise entre 195mm et 246mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 186mm et 202mm.
Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 228mm et 232mm. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une première dimension radiale comprise entre 190mm et 202mm.
Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, ladite volute présente une deuxième dimension radiale comprise entre 229mm et 232mm.
On notera que grâce aux caractéristiques de l’angle de développement a, on améliore le gain en puissance électrique ainsi que l’efficacité aéraulique. Ainsi, on améliore le gain en puissance électrique.
Ainsi, on fournit une puissance électrique plus faible pour assurer des performances aérauliques identiques ou on fournit une puissance électrique équivalente pour assurer de meilleures performances aérauliques.
o Rayon d’éyolution.radial.r
Le rayon d’évolution radiale r est illustré sur les figures 6 et 7.
La paroi interne 30 de la volute 3 évolue selon une évolution angulaire radiale selon une direction radiale par rapport à l’axe de révolution A. L’évolution angulaire radiale commence à la coupure 3g, à savoir au point I illustré sur la figure 6, et se termine au point B illustré sur la figure 6 qui définit la fin de l’évolution angulaire radiale, point B se situant près de la sortie 3d. Ainsi, la coupure 3g (plus particulièrement le début de la coupure 3g) définit une première extrémité I de l’évolution angulaire radiale de la volute 3, et le point B définit une seconde extrémité de l’évolution angulaire radiale de la volute 3.
Près de la coupure 3g, la dimension radiale de la paroi interne 30 est plus petite que celle près de la sortie 3d.
Après la coupure 3g, plus particulièrement à la fin de la coupure 3g, la paroi interne 30 s’étend via sa sous-partie 3h” de sa partie terminale 3h jusqu’à la sortie d’air 3d de la volute 3.
A partir de la seconde extrémité B, la paroi interne 30 s’étend via sa souspartie 3h’ de sa partie terminale 3h jusqu’à la sortie d’air 3d de la volute 3.
La paroi interne 30 de la volute 3 comprend ainsi un rayon r, appelé rayon d’évolution radiale, présentant une évolution angulaire radiale en fonction d’un angle d’évolution radiale Θ de sorte que ladite paroi interne 30 forme une spirale.
L’angle d’évolution radial 0 est pris dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation A du groupe moto-ventilateur, à savoir l’axe de révolution A de ladite route 5. Il est appelé en anglais « radial évolution angle >>.
Le rayon r est défini à partir de l’axe de révolution A jusqu’à la paroi interne 30 selon la direction de rotation de la roue 5 et de la direction du second flux d’air F1 représentée par la flèche illustrée sur la figure 7 représentant l’évolution angulaire radiale de la volute 3. Ainsi, le rayon r a une longueur minimum à la coupure 3g et une longueur maximum à la fin de l’évolution radiale qui est adjacente au bord 32 de la sortie d’air 3d opposé à la coupure 3g. On notera que la partie terminale 3h de la paroi interne 30 a été représentée en pointillés pour un souci de compréhension.
Dans un mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure 7, l’évolution angulaire radiale est une évolution angulaire radiale exponentielle conforme à la relation r = τ0βχρ(Ι0π 0/180°) avec :
- 0 l’angle d’évolution radiale compris entre un angle de coupure 0c et un angle d’évolution radiale maximal 0m ;
- rO, le rayon de la paroi interne 30 pour 0=0c ;
- I0 une constante.
0m correspond à la fin de l’évolution radiale, au voisinage du bord 32 de la sortie d’air 3d. Il correspond sur la figure 7 à l’angle 360° en partant de 0° et à 360°- 0c à partir du début de l’évolution radiale.
Tel qu’illustré sur la figure 7, on notera que le début de l’évolution radiale de la volute 3 est défini par l’intersection d’une droite virtuelle D3 passant par l’axe de rotation A du groupe moto-ventilateur la paroi interne 30 de ladite volute 3, et passant par le centre C du cercle 4 définissant la courbure de la coupure 3g de ladite volute 3.
Dans un autre mode de réalisation non limitatif non illustré, l’évolution angulaire radiale est une évolution angulaire radiale logarithmique.
o Angle de coupure 0ç
L’angle de coupure 0c est illustré sur la figure 7.
L’angle de coupure Oc est appelé en anglais « cutoff angle >>.
II détermine la limite où commence l’évolution radiale de la volute 3 et le début de la coupure 3g qui se trouve au voisinage du bord 33 de la sortie 3d de la volute 3.
L’angle de coupure Oc est défini entre la fin de l’évolution radiale de la volute 3 et le début de l’évolution radiale de la volute 3 tel qu’illustré sur la figure 7. Ainsi, son origine débute à la fin de l’évolution radiale. La fin de l’évolution radiale est représentée par 360° sur la figure 7.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l’angle de coupure Oc est compris entre 45° (degrés) et 65° (degrés). Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, l’angle de coupure Oc est compris entre 52° et 59°. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, l’angle de coupure Oc est compris entre 52° et 55°.
L’angle de coupure Oc détermine ainsi une coupure de la paroi interne 30 de la volute 3 tel qu’illustré par la courbe en pointillés sur la figure 7.
L’angle de coupure Oc tel que caractérisé ci-dessus participe également à la réduction du niveau acoustique du groupe moto-ventilateur 1 et à la réduction de la puissance électrique utilisée.
o Pjstance.de coupure.i
La distance de coupure i est illustrée sur la figure 6 et la figure 7.
Elle correspond à la distance entre la paroi interne 30 au début de la coupure 3g (à savoir au début de l’évolution angulaire radiale) et la couronne périphérique 17 de la roue 5. Cela correspond à la distance entre les pâles de la roue 5 et la coupure 3g, lorsque ladite roue 5 comprend des pâles. Cette distance i se trouve sur la droite virtuelle D3 qui passe par le centre C du cercle 4 définissant la courbure de la coupure 3g.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la distance de coupure i est comprise entre 8% et 10% du diamètre extérieur D2 de la roue 5. Dans une variante de réalisation non limitative préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,2% et 10% du diamètre extérieur de ladite roue. Dans une variante de réalisation non limitative très préférentielle, la distance de coupure est comprise entre 9,3% et 9,7% du diamètre extérieur de ladite roue.
Ainsi, la volute 3 qui présente au moins une des caractéristiques telle que décrite permet d’améliorer l’efficacité aéraulique du groupe motoventilateur 1, tout en réduisant les nuisances acoustiques générées par la rotation de la roue 5 dans la volute 3. Plus le groupe moto-ventilateur 1 fournit un débit d’air élevé, plus on fait des économies en terme de puissance électrique.
Par ailleurs, la volute 3 permet de réduire le couple mécanique nécessaire fourni par l’arbre moteur 9a et/ou la vitesse de rotation dudit arbre moteur 9a tout en assurant des performances aérauliques identiques (c’est-à-dire pour une pression et un débit volumique d’air équivalent). Ainsi, la puissance électrique nécessaire pour faire tourner le moteur est réduite.
Bien entendu la description de l’invention n’est pas limitée à l’application et aux modes de réalisation décrits ci-dessus.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le groupe motoventilateur 1 est un groupe moto-ventilateur pour système de chauffage, ventilation et/ou de climatisation pour des bâtiments d’habitation ou industriels.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le développement de la paroi interne 30 s’effectue selon un angle de développement a variable.
Ainsi, l’invention décrite présente notamment les avantages suivants :
- grâce à la volute 3 ainsi caractérisée, on diminue la puissance électrique à fournir au moteur 9 pour le mettre en rotation ce qui permet d’améliorer l’efficacité du moteur, ladite efficacité du moteur étant égale au rapport de la puissance mécanique produite sur la puissance électrique utilisée. On diminue ainsi la consommation électrique du moteur 9 ;
- grâce à la volute 3 ainsi caractérisée, on augmente la puissance aéraulique du groupe moto-ventilateur 1. L’efficacité aéraulique est ainsi améliorée ;
- grâce à l’efficacité du moteur et à l’efficacité aéraulique améliorées, l’efficacité globale du groupe moto-ventilateur 1 est améliorée, l’efficacité globale étant égale à l’efficacité du moteur multipliée par l’efficacité aéraulique. Autrement dit, l’efficacité globale est égale au rapport de la 5 puissance électrique consommée sur la puissance aéraulique engendrée ;
grâce à la volute 3 ainsi caractérisée, pour obtenir une efficacité aéraulique identique à l’art antérieur, la puissance mécanique est améliorée grâce à une baisse du couple mécanique délivrée par l’arbre 10 moteur 9a et/ou une baisse de la vitesse de rotation dudit arbre moteur 9a. La réduction du couple mécanique permet de réduire la consommation électrique du moteur 9. La réduction de la vitesse de rotation dudit arbre moteur 9a permet de diminuer le niveau acoustique du groupe moto-ventilateur 1.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Volute (3) pour un groupe moto-ventilateur (1) adaptée pour être montée sur système de chauffage/ventilation et/ou de climatisation (HVAC) pour véhicule automobile, ladite volute (3) comportant :
    - une paroi interne (30) adaptée pour évoluer en partie selon une évolution angulaire radiale ;
    - une entrée d’air (3c) et une sortie d’air (3d) ;
    et étant adaptée pour recevoir une roue (5) avec une couronne périphérique (17), ladite roue (5) étant adaptée à être disposée dans ladite volute (3) de façon coaxiale autour d’un moteur (9) dudit groupe moto-ventilateur (1) ;
    caractérisée en ce que ladite volute (3) comprend un angle de développement (a) compris entre 4,7 degrés et 4,9 degrés, ledit angle de développement (a) étant l’angle entre ladite paroi interne (30) de ladite volute (3) et ladite couronne périphérique (17) de ladite roue (5).
  2. 2. Volute (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite volute (3) comprend une coupure (3g) définie entre un début de l’évolution angulaire radial de ladite volute (3) et un bord (33) de ladite sortie d’air (3d), ladite coupure (3g) étant définie par un angle de coupure (Oc) compris entre 45 degrés et 65 degrés.
  3. 3. Volute (3) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite coupure (3g) est comprise entre 9% et 11% du diamètre extérieur (D2) de ladite roue (5).
  4. 4. Volute (3) selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que ladite volute (3) comprend une distance de coupure (i) comprise entre 8% et 10% du diamètre extérieur (D2) de ladite roue (5)·
  5. 5. Volute (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite roue (5) présente un diamètre extérieur (D2) compris entre 130mm et 165mm.
  6. 6. Volute (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite volute (3) présente une première dimension radiale (X-X) comprise entre à 175mm et 212mm et une deuxième dimension radiale (Y-Y) perpendiculaire à la première dimension radiale (X-X) comprise entre 195mm et 246mm.
  7. 7. Volute (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite sortie d’air (3d) comprend une section sensiblement rectangulaire et comprend une hauteur (H1) comprise entre 85mm et 110mm et une largeur (L1) comprise entre 35mm et 65mm.
  8. 8. Volute (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l’évolution angulaire radiale de la paroi interne (30) est une évolution angulaire radiale exponentielle.
  9. 9. Groupe moto-ventilateur pour système de chauffage, ventilation et/ou de climatisation (HVAC) pour véhicule automobile comprenant un moteur (9), un support moteur (7) dans lequel est logé ledit moteur (9), une roue (5) montée sur un arbre moteur (9a) dudit moteur (9), et une volute (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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Citations (3)

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US6142732A (en) * 1998-05-26 2000-11-07 Carrier Corporation Fan scroll
US6439839B1 (en) * 1999-08-10 2002-08-27 Lg Electronics Inc. Blower
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