WO2016066739A1 - Ventilateur centrifuge avec séparateurs de flux - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a fan and a heating, ventilation and / or air conditioning device equipped with such a fan.
- This fan comprises a single turbine having blades distributed around the periphery of a cylinder and having a longitudinal axis around which it is driven in rotation by a motor, and comprising an air suction region located on the side of a face end of the turbine.
- a separating partition defines a closed contour separation channel which flares from upstream to downstream so as on the one hand to separate the air from the suction region into a central flow circulating inside the separation channel and a peripheral flow circulating at the periphery of the separation channel, and to direct these flows inside the fan to the blades of the turbine.
- the object of the invention is to improve such a fan thanks to dimensional considerations which ensures an optimization of the performances and a reduction of the losses of load.
- the invention therefore proposes a fan comprising at least one turbine having blades of useful height of air outlet Hu, this fan comprising an air suction region located on the side of an end face of the turbine and having a separation channel defined at least partly by a separator partition fixed so as on the one hand to separate the air from the suction region into a central flow flowing inside the separation channel and section of input Sint and an annular peripheral flow circulating at the periphery of the separation channel and Sext input section, and secondly to directing these flows inside the fan towards the blades of the turbine, characterized in that the Sint / Sext ratio is between 0.5 and 2.
- This essential dimensional characteristic ensures a reduction of the pressure losses which can be further optimized by the combination of one or more of the following characteristics.
- the ratio Sint / Sext is equal to 1.
- a partition defines said closed contour separation channel which flares from upstream to downstream.
- the distance Hc between the downstream end of said blades of the turbine and the downstream end of said separating partition is between 70% of Hu / 2 and 120% of Hu / 2.
- the distance Hc is substantially equal to Hu / 2.
- the fan also comprises a radial partition disposed downstream of said turbine, integral with said housing and separating the central flow and the peripheral flow
- said radial partition has an angle of between 45 ° and 90 ° with respect to said longitudinal axis, in the trigonometrical direction.
- said radial partition is perpendicular to said longitudinal axis.
- said blades of the turbine and the inner end of said radial partition is between 70% of Hc and 110% of Hc, Hc being the distance between the downstream end of said blades of the turbine and the downstream end of said partition wall.
- a line tangent to the flared end downstream of the partition wall is disposed at or below the end upstream of said radial partition, in the orientation adopted in the figures.
- the upstream end of said partition separates outwardly from the wall of said housing or is disposed inside said housing, the distance between the upstream end of said partition and the wall of said partition. casing traversed by this partition wall being less than 10% of the inside diameter of the upstream end of said partition wall.
- the radial clearance between said blades and the downstream end of said separating partition is between 1 and 7 mm.
- the radial clearance between said blades and the inner end of said radial partition is between 1 and 7 mm.
- said clearance is substantially equal to 4 mm.
- the invention also relates to a heating, ventilation and / or air conditioning device comprising such a fan.
- Figure 1 is a perspective view of a fan according to the invention.
- Figure 2 is a longitudinal sectional view of a fan according to a first embodiment of the invention, according to the plane I-I.
- Figure 3 is a longitudinal sectional view of a fan according to a second embodiment of the invention, according to I-I.
- the invention relates to a fan comprising a single turbine 4 having blades of useful height of air outlet Hu distributed over the periphery of a cylinder, having a longitudinal axis around which it is driven. in rotation by a motor not visible in the figure and surrounded by a housing 20.
- This fan comprises an air suction region located on the side of an end face of the turbine and having a separating partition 10 defining a closed contour separation channel which flares from upstream to downstream on the one hand to separate the air from the suction region into a central flow A flowing in the interior 31 of the separation channel and input section Sint and an annular peripheral flow B circulating at the periphery of the separation channel and Sext inlet section, and to direct these flows inside the fan to the blades of the turbine 4.
- the flow of air that reaches the inside of the fan 4 is divided in two, namely a central flow A and a peripheral flow B by a separating partition 10 of revolution about the longitudinal axis of rotation of the fan 4, said separating partition 10 being fixed to the housing 20, for example, by means of radial fins not shown
- the separating partition 10 thus delimits a central channel 31 and an annular peripheral channel 32, in communication with respective outlets.
- the separating partition 10 has an upstream region 10B presenting in cross-section a circular section, and a flared downstream region 10A whose end is preferably directed in a radial direction of the cylindrical crown.
- the end 10A is located in a median portion of the blades 5, which also distributes the flow A and B on two outlets, also directing them on an upper part and on a lower part of the blades 5.
- the presence of the separating partition 10 makes it possible, by separating the flows and redirecting them towards the blades, to obtain a more laminar flow on the lower part blades and improved operation of the upper part, allowing better performance of the blades 5 over their entire height.
- Such a fan is described in the patent document FR 2 788 086 and is intended to equip a heating, ventilation and / or air conditioning device and in particular such a device installed in a motor vehicle, one of the flows being through example intended to be directed towards the windshield and the other stream being for example intended to be directed in the lower part to the feet of the occupants of the vehicle.
- FIG. 2 represents a first embodiment of the invention.
- the fan also comprises an annular radial partition 30 disposed downstream of the turbine, integral with the housing 20 and separating the central flow A and the peripheral flow B.
- annular radial partition 30 located at the periphery of the wheel 4 can be implemented to completely separate the flows A and B in output, so as to create two parallel air circuits, which is particularly suitable for cases where these flows come from different sources, for example outside air and air recirculated.
- the distribution of flows preferably equal to the upper part and the blade part, improves the distribution of air, and homogenize the amounts of air diffused at the top and bottom of the fan, and particular to create a balancing airflow.
- the ratio Sint / Sext is between 0.5 and 2, and preferably equal to 1.
- the distance Hc between the downstream end of the blades 5 of the turbine and the downstream end of said separating partition 10 is between 70% of Hu / 2 and 120% of Hu / 2 and preferably this distance Hc is substantially equal to Hu / 2.
- the annular radial partition 30 is perpendicular to the longitudinal axis.
- the distance Hcl between the downstream end of the blades 5 of the turbine and the inner end of said annular radial partition 30 is between 70% of Hc and 110% of Hc, Hc being the distance between the downstream end of said blades 5 of the fan and the downstream end of said separating partition 10.
- a straight line T tangent to the end flared A 10A downstream of the separating partition 10 is disposed at or below the upstream end of said annular radial partition 30, in the orientation adopted in the figures.
- the upstream end 10B of the separating partition 10 projects outwardly from the wall of the housing 20.
- the radial clearance J l between the blades 5 and the downstream end of the separating partition 10 is between 1 and 7 mm, and preferably substantially equal to 4 mm.
- the radial clearance J2 between said blades and the inner end of said radial partition is between 1 and 7 mm and preferably substantially equal to 4 mm.
- FIG. 3 represents a second embodiment which differs in the arrangement of the annular radial partition 30.
- This annular radial partition 30 is here inclined and has an angle ⁇ between 45 ° and 90 ° relative to the longitudinal axis, in the trigonometrical direction.
- the upstream end of the separating partition 10 can be disposed inside the housing 20, the distance between the upstream end of the separating partition 10 and the wall of the housing 20 traversed by this separating partition being less than 10. % of the inside diameter of the upstream end 10B of the separating partition 10.
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Abstract
L'invention concerne un ventilateur comportant au moins une turbine (4) présentant des pales (5) de hauteur utile de sortie d'air Hu, ce ventilateur comprenant une région d'aspiration d'air située du côté d'une face d'extrémité de la turbine et comportant un canal de séparation défini au moins partie par une cloison de séparatrice (10) de manière d'une part à séparer l'air de la région d'aspiration en un flux central (A) circulant à l'intérieur (31) du canal de séparation et de section d'entrée Sint et un flux périphérique annulaire (B) circulant à la périphérie du canal de séparation et de section d'entrée Sext, et d'autre part à diriger ces flux à l'intérieur du ventilateur vers les pales (5) de la turbine. Selon l'invention, le rapport Sint/Sext est compris entre 0,5 et 2.
Description
VENTILATEUR CENTRIFUGE AVEC SÉPARATEURS DE FLUX
L'invention concerne un ventilateur et un dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation équipé d'un tel ventilateur.
Un tel ventilateur est décrit dans le document de brevet FR 2 788 086.
Ce ventilateur comprend une turbine unique présentant des pales réparties sur le pourtour d'un cylindre et présentant un axe longitudinal autour duquel elle est entraînée en rotation par un moteur, et comprenant une région d'aspiration d'air située du côté d'une face d'extrémité de la turbine.
Une cloison séparatrice définit un canal de séparation de contour fermé qui s'évase de l'amont vers l'aval de manière d'une part à séparer l'air de la région d'aspiration en un flux central circulant à l'intérieur du canal de séparation et un flux périphérique circulant à la périphérie du canal de séparation, et à diriger ces flux à l'intérieur du ventilateur vers les pales de la turbine.
L'objet de l'invention est de perfectionner un tel ventilateur grâce à des considérations dimensionnelles qui assure une optimisation des performances et une diminution des pertes de charge.
L'invention propose donc un ventilateur comportant au moins une turbine présentant des pales de hauteur utile de sortie d'air Hu, ce ventilateur comprenant une région d'aspiration d'air située du côté d'une face d'extrémité de la turbine et comportant un canal de séparation défini au moins partie par une cloison de séparatrice fixe de manière d'une part à séparer l'air de la région d'aspiration en un flux central circulant à l'intérieur du canal de séparation et de section d'entrée Sint et un flux périphérique annulaire circulant à la périphérie du canal de séparation et de section d'entrée Sext, et d'autre part à
diriger ces flux à l'intérieur du ventilateur vers les pales de la turbine, caractérisé en ce que le rapport Sint/Sext est compris entre 0,5 et 2.
Cette caractéristique dimensionnelle essentielle assure une diminution des pertes de charges qui peuvent être encore plus optimisées par association de l'une ou de plusieurs des caractéristiques suivantes.
De préférence, le rapport Sint/Sext est égal à 1.
De préférence, une cloison séparatrice définit ledit canal de séparation de contour fermé qui s'évase de l'amont vers l'aval.
Selon une seconde caractéristique dimensionnelle, la distance Hc entre l'extrémité aval desdites pales de la turbine et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice est comprise entre 70% de Hu/2 et 120% de Hu/2.
De préférence, la distance Hc est sensiblement égale à Hu/2. De préférence, le ventilateur comporte également une cloison radiale disposée en aval de ladite turbine, solidaire dudit boîtier et séparant le flux central et le flux périphérique
Selon une troisième caractéristique dimensionnelle, ladite cloison radiale présente un angle compris entre 45° et 90° par rapport au dit axe longitudinal, dans le sens trigonométrique.
De préférence, ladite cloison radiale est perpendiculaire au dit axe longitudinal.
Selon une quatrième caractéristique dimensionnelle, lesdites pales de la turbine et l'extrémité intérieure de ladite cloison radiale est comprise entre 70 % de Hc et 110% de Hc, Hc étant la distance entre l'extrémité aval desdites pales de la turbine et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice.
De préférence, une droite tangente à l'extrémité évasée aval de la cloison séparatrice est disposée au niveau de ou sous l'extrémité
amont de ladite cloison radiale, dans l'orientation adoptée sur les figures.
Selon une cinquième caractéristique dimensionnelle, l'extrémité amont de ladite cloison séparatrice fait saillie vers l'extérieur de la paroi dudit boîtier ou est disposée à l'intérieur dudit boîtier, la distance entre l'extrémité amont de ladite cloison séparatrice et la paroi dudit boîtier traversée par cette cloison séparatrice étant inférieure à 10% du diamètre intérieur de l'extrémité amont de ladite cloison séparatrice.
Selon une sixième caractéristique dimensionnelle, le jeu radial entre lesdites pales et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice est compris entre 1 et 7 mm.
Selon une septième caractéristique dimensionnelle, le jeu radial entre lesdites pales et l'extrémité intérieure de ladite cloison radiale est compris entre 1 et 7 mm.
De préférence, ledit jeu est sensiblement égal à 4 mm.
L'invention concerne également un dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant un tel ventilateur.
L'invention est décrite plus en détail l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention.
La figure 1 est une vue en perspective d'un ventilateur conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un ventilateur selon un premier mode de réalisation de l'invention, selon le plan I-I.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un ventilateur selon un second mode de réalisation de l'invention, selon I-I.
Comme représentée sur la figure 1, l'invention concerne un ventilateur comportant une turbine 4 unique présentant des pales 5 de hauteur utile de sortie d'air Hu, réparties sur le pourtour d'un cylindre, présentant un axe longitudinal autour duquel elle est entraînée en
rotation par un moteur non visible sur la figure et entourée par un boîtier 20.
Ce ventilateur comprend une région d'aspiration d'air située du côté d'une face d'extrémité de la turbine et comportant une cloison séparatrice 10 définissant un canal de séparation de contour fermé qui s'évase de l'amont vers l'aval de manière d'une part à séparer l'air de la région d'aspiration en un flux central A circulant à l'intérieur 31 du canal de séparation et de section d'entrée Sint et un flux périphérique annulaire B circulant à la périphérie du canal de séparation et de section d'entrée Sext, et à diriger ces flux à l'intérieur du ventilateur vers les pales de la turbine 4. En d'autres termes, le flux d'air qui parvient à l'intérieur du ventilateur 4 est divisé en deux, à savoir un flux central A et un flux périphérique B par une cloison séparatrice 10 de révolution autour de l'axe longitudinal de rotation du ventilateur 4, ladite cloison séparatrice 10 étant fixée au boîtier 20, par exemple, par des ailettes radiales non représentées et étant profilée de manière évasée pour diriger les flux A et B vers les pales 5. La cloison séparatrice 10 délimite ainsi un canal central 31 et un canal périphérique annulaire 32, en communication avec des sorties respectives.
Dans l'exemple représenté aux figures 2 et 3, la cloison séparatrice 10 présente une région amont 10B présentant en coupe transversale une section circulaire, et une région aval évasée 10A dont l'extrémité est préférentiellement dirigée dans une direction radiale de la couronne cylindrique. En particulier, l'extrémité 10A est située dans une partie médiane des pales 5, ce qui permet de répartir également le flux A et B sur deux sorties, en les dirigeant également sur une partie haute et sur une partie basse des pales 5. La présence de la cloison séparatrice 10 permet en séparant les flux et en les redirigeant vers les pales, d'obtenir un écoulement plus laminaire sur la partie inférieure
des pales et un fonctionnement amélioré de la partie supérieure, permettant un meilleur rendement des pales 5 sur toute leur hauteur.
Un tel ventilateur est décrit dans le document de brevet FR 2 788 086 et est destiné à équiper un dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation et en particulier un tel dispositif installé dans un véhicule automobile, l'un des flux étant par exemple destiné à être dirigé vers le pare-brise et l'autre flux étant par exemple destiné à être dirigé en partie basse vers les pieds des occupants du véhicule. Les caractéristiques sont plus visibles sur la figure 2 qui représente un premier mode de réalisation de l'invention.
Le ventilateur comporte également une cloison radiale annulaire 30 disposée en aval de la turbine, solidaire du boîtier 20 et séparant le flux central A et le flux périphérique B. Une telle cloison radiale annulaire 30 située en périphérie de la roue 4 peut être mise en oeuvre pour séparer entièrement en sortie les flux A et B, de manière à créer deux circuits d'air parallèles, ce qui convient en particulier aux cas, où ces flux proviennent de sources différentes, par exemple de l'air extérieur et de l'air recirculé. La répartition des flux, de préférence égale, vers la partie haute et la partie des pales, permet d'améliorer la répartition de l'air, et d'homogénéiser les quantités d'air diffusées en partie haute et basse du ventilateur, et en particulier de créer un équilibrage de débit d'air.
Selon l'invention, le rapport Sint/Sext est compris entre 0,5 et 2, et de préférence égal à 1.
La distance Hc entre l'extrémité aval des pales 5 de la turbine et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice 10 est comprise entre 70% de Hu/2 et 120% de Hu/2 et de préférence cette distance Hc est sensiblement égale à Hu/2.
La cloison radiale annulaire 30 est perpendiculaire à l'axe longitudinal.
La distance Hcl entre l'extrémité aval des pales 5 de la turbine et l'extrémité intérieure de ladite cloison radiale annulaire 30 est comprise entre 70 % de Hc et 110% de Hc, Hc étant la distance entre l'extrémité aval desdites pales 5 du ventilateur et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice 10.
De préférence, une droite T tangente à l'extrémité 10A évasée aval de la cloison séparatrice 10 est disposée au niveau de ou sous l'extrémité amont de ladite cloison radiale annulaire 30, dans l'orientation adoptée sur les figures.
L'extrémité amont 10B de la cloison séparatrice 10 fait saillie vers l'extérieur de la paroi du boîtier 20.
Le jeu radial J l entre les pales 5 et l'extrémité aval de la cloison séparatrice 10 est compris entre 1 et 7 mm, et de préférence sensiblement égal à 4 mm.
Le jeu radial J2 entre lesdites pales et l'extrémité intérieure de ladite cloison radiale est compris entre 1 et 7 mm et de préférence sensiblement égal à 4 mm.
La figure 3 représente un second mode de réalisation qui diffère par la disposition de la cloison radiale annulaire 30.
Cette cloison radiale annulaire 30 est ici inclinée et présente un angle a compris entre 45° et 90° par rapport à l'axe longitudinal, dans le sens trigonométrique.
L'invention est décrite ci-dessus et représentée sur les figures selon des modes de réalisation préférés et non limitatifs.
En particulier, l'extrémité amont de la cloison séparatrice 10 peut être disposée à l'intérieur du boîtier 20, la distance entre l'extrémité amont de la cloison séparatrice 10 et la paroi du boîtier 20 traversé par cette cloison séparatrice étant inférieure à 10% du diamètre intérieur de l'extrémité amont 10B de la cloison séparatrice 10.
Claims
1. Ventilateur comportant au moins une turbine (4) présentant des pales (5) de hauteur utile de sortie d'air Hu, ce ventilateur comprenant une région d'aspiration d'air située du côté d'une face d'extrémité de la turbine et comportant un canal de séparation défini au moins partie par une cloison de séparatrice (10) de manière d'une part à séparer l'air de la région d'aspiration en un flux central (A) circulant à l'intérieur (31) du canal de séparation et de section d'entrée Sint et un flux périphérique annulaire (B) circulant à la périphérie du canal de séparation et de section d'entrée Sext, et d'autre part à diriger ces flux à l'intérieur du ventilateur vers les pales (5) de la turbine, caractérisé en ce que le rapport Sint/Sext est compris entre 0,5 et 2.
2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport Sint/Sext est égal à 1.
3. Ventilateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cloison séparatrice (10) définissant ledit canal de séparation est de contour fermé ets'évase de l'amont vers l'aval.
4. Ventilateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la distance Hc entre l'extrémité aval desdites pales (5) de la turbine et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice (10) est comprise entre 70% de Hu/2 et 120% de Hu/2.
5. Ventilateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance Hc est sensiblement égale à Hu/2.
6. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte également une cloison radiale annulaire (30) disposée en aval de ladite turbine, solidaire dudit boîtier et séparant le flux central et le flux périphérique.
7. Ventilateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite cloison radiale (30) présente un angle compris entre 45° et 90° par rapport au dit axe longitudinal, dans le sens trigonométrique.
8. Ventilateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite cloison radiale (30) est perpendiculaire au dit axe longitudinal.
9. Ventilateur selon l'une des revendications 3 à 5 et 6 à 8, caractérisé en ce que la distance Hcl entre l'extrémité aval desdites pales (5) de la turbine et l'extrémité intérieure de ladite cloison radiale (30) est comprise entre 70 % de Hc et 110% de Hc, Hc étant la distance entre l'extrémité aval desdites pales (5) de la turbine et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice (10).
10. Ventilateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une droite tangente à l'extrémité évasée aval de la cloison séparatrice (10) est disposée au niveau de ou sous l'extrémité amont de ladite cloison radiale (30).
11. Ventilateur selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité amont de ladite cloison séparatrice (10) fait saillie vers l'extérieur de la paroi dudit boîtier (20).
12. Ventilateur selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité amont de ladite cloison séparatrice (10) est disposée à l'intérieur dudit boîtier (20), la distance entre l'extrémité amont de ladite cloison séparatrice (10) et la paroi dudit boîtier (20) traversée par cette cloison séparatrice (10) étant inférieure à 10% du diamètre intérieur de l'extrémité amont (10B) de ladite cloison séparatrice (10).
13. Ventilateur selon l'une des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que le jeu radial entre lesdites pales et l'extrémité aval de ladite cloison séparatrice est compris entre 1 et 7 mm.
14. Ventilateur selon l'une des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que le jeu radial entre lesdites pales et l'extrémité intérieure de ladite cloison radiale est compris entre 1 et 7 mm.
15. Ventilateur selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que ledit jeu est sensiblement égal à 4 mm.
16. Dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant un ventilateur selon l'une des revendications précédentes.
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