WO2021123556A1 - Dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile - Google Patents

Dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile Download PDF

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WO2021123556A1
WO2021123556A1 PCT/FR2020/052316 FR2020052316W WO2021123556A1 WO 2021123556 A1 WO2021123556 A1 WO 2021123556A1 FR 2020052316 W FR2020052316 W FR 2020052316W WO 2021123556 A1 WO2021123556 A1 WO 2021123556A1
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WO
WIPO (PCT)
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turbomachine
turbomachines
blades
ventilation device
motor vehicle
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/052316
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English (en)
Inventor
Kamel Azzouz
Amrid MAMMERI
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/02—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
    • F04D17/04—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal of transverse-flow type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F04D25/166—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows using fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P2005/025—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers using two or more air pumps

Definitions

  • the invention relates to a cooling module for a motor vehicle, with a tangential turbomachine.
  • the invention also relates to a motor vehicle provided with such a cooling module.
  • a motor vehicle heat exchanger generally comprises tubes, in which a heat transfer fluid is intended to circulate, in particular a liquid such as water, and heat exchange elements connected to these tubes, often designated by the term “ fins ”or“ spacers ”.
  • the fins increase the exchange surface between the tubes and the ambient air.
  • a ventilation device in order to further increase the heat exchange between the heat transfer fluid and the ambient air, it is common for a ventilation device to be used in addition, to generate or increase an air flow directed towards tubes and fins.
  • such a ventilation device comprises a propeller fan.
  • the air flow generated by the blades of such a fan is turbulent, in particular due to the circular geometry of the propeller, and generally only reaches part of the surface of the exchanger. heat (circular area of the exchanger facing the fan impeller). The heat exchange is therefore not homogeneous over the entire surface of the tubes and fins.
  • the blades when starting the fan is not necessary (typically when the heat exchange with unaccelerated ambient air is sufficient to cool the coolant circulating in the exchanger), the blades partially obstruct the flow of ambient air to the tubes and fins, which interferes with air circulation to the exchanger and thus limits heat exchange with the heat transfer fluid.
  • Such a fan is also relatively bulky, in particular because of the dimensions of the propeller necessary to obtain effective engine cooling, which makes its integration into a motor vehicle long and difficult.
  • the aim of the invention is to at least partially remedy these drawbacks.
  • the invention relates to an invention relates to a ventilation device for a motor vehicle cooling module, comprising at least a first and a second tangential turbomachines, each of the tangential turbomachines comprising an assembly blades mounted to move around a shaft, and in which the first and second turbomachines have different sizes.
  • two tangential turbomachines are used, which makes it possible to obtain an air flow which is better distributed over one or more exchangers evenly while ensuring adaptation to different cooling needs.
  • the first and second turbomachines are of different sizes in that a length of the shaft of the first turbomachine is different from a length of the shaft of the second turbomachine.
  • the first and the second turbomachines are of different sizes in that an internal diameter of the first turbomachine is different from an internal diameter of the second turbomachine.
  • the first and the second turbomachines are of different sizes in that an external diameter of the first turbomachine is different from an external diameter of the second turbomachine.
  • the first and second turbomachines are of different sizes in that a length of the blades of the first turbomachine is different from a length of the blades of the second turbomachine.
  • the blades of a stage of at least one of said turbomachines are angularly evenly distributed around a longitudinal axis
  • all the stages of at least one of said turbomachines have the same number of blades.
  • the blades of at least one of said turbomachines of a first stage are angularly offset about the longitudinal axis with respect to the blades of a second stage.
  • all the stages of at least one of the turbomachines are of the same height or, alternatively, at least some have different heights.
  • the invention also relates to a cooling module for a motor vehicle, comprising a ventilation device as described above and at least one heat exchanger, the tangential turbomachines being arranged so as to suck an air flow through said at least one heat exchanger.
  • each tangential turbomachine comprises an air guide portion and an air outlet from the turbomachine, said turbomachines being arranged so that the air outlet of the first turbomachine is disposed opposite of the air outlet of the second turbomachine.
  • each tangential turbomachine comprises an air guide portion and an air outlet from the turbomachine, said turbomachines being arranged so that the air outlet of the first turbomachine is arranged opposite of the air guide portion of the second turbomachine.
  • each tangential turbomachine comprises an air guiding portion and an air outlet from the turbomachine, said turbomachines being arranged so that the air guiding portion of the first turbomachine is arranged facing the air guide portion of the second turbomachine.
  • a first exchanger is associated with the first turbomachine, preferably a low temperature radiator, while a second exchanger is associated with the second turbomachine 30-2, preferably a subcooling exchanger.
  • the invention also relates to a motor vehicle, equipped with a cooling module as described above.
  • FIG. 1 schematically represents the front part of a motor vehicle, seen from the side;
  • FIG. 2 is a rear perspective view of a cooling module according to the present invention which can be implemented in the motor vehicle of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a first and a second turbine engine of the module of Figure 2 according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of each of the first and second turbomachines of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective view of a first and a second turbine engine of the module of Figure 2 according to a second embodiment;
  • FIG. 6 is a perspective view of a first and a second turbine engine of the module of Figure 2 according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of the module of FIG. 2 integrating the turbomachines of FIG. 6.
  • FIG. 1 schematically illustrates the front part of a motor vehicle 10 with a motor 12.
  • the vehicle 10 comprises in particular a body 14 and a bumper 16 carried by a frame (not shown) of the motor vehicle 10.
  • the body 14 defines a cooling bay 18, that is to say an opening through the body 14.
  • the cooling bay 18 can be unique as in the example illustrated. Alternatively, however, the body 14 can define a plurality of cooling bays.
  • the cooling bay 18 is located in the lower part of the front face 14a of the body 14. In the example illustrated, the cooling bay 18 is located under the bumper 16.
  • a grid 20 can be arranged in the cooling bay 18 to prevent projectiles from passing through the cooling bay 18.
  • a cooling module 22 is placed opposite the cooling bay 18. The grid 20 makes it possible in particular to protect this cooling module 22.
  • the X direction corresponds to a longitudinal direction of travel of the motor vehicle.
  • the direction Y, transverse is defined as being perpendicular to the longitudinal direction X. More specifically, the longitudinal and transverse directions X and Y may for example belong substantially to a substantially horizontal plane.
  • the Z direction corresponds in turn to a vertical direction.
  • the cooling module 22 is more visible in Figures 2 and 5.
  • the cooling module 22 comprises a ventilation device 24 associated with at least one heat exchanger 26.
  • the module 22 comprises a single heat exchanger 26.
  • the illustrated exchanger 26 has a generally parallelepipedal shape, a length L extending parallel to the Y axis, a depth P extending parallel to the X axis and a height H extends parallel to the Z axis.
  • the module 22 comprises two heat exchangers 26, each having a parallelepipedal shape.
  • the heat exchanger or the heat exchangers 26 delimits (s) a surface S, called the working surface, one section of which is substantially rectangular in a plane (Y, Z).
  • the surface S is delimited by two opposite sides 11, 12 corresponding to the length of the exchanger 26 and by two other opposite sides h1, h2, corresponding to the height of the exchanger 26.
  • the height of the surface S is the sum of the heights of the exchangers vertically juxtaposed (superimposed), and the length of the surface S is the sum of the lengths of the exchangers horizontally juxtaposed.
  • the ventilation device 24 comprises at least one two fans, preferably tangential, or more generally at least two tangential turbomachines, each sucking an air flow in contact with the heat exchanger (s) 26.
  • the cooling module 24 comprises two tangential turbomachines 30-1, 30-2 mounted suction, the associated air flows being denoted respectively F1 and F2.
  • Each of the tangential turbomachines 30-1, 30-2 comprises a set 32-1, 32-2 of several stages of paddle wheels, each paddle wheel comprising a plurality of blades mounted to rotate around a shaft 36- 1, 36-2 extending along an axis of rotation A32-1, A32-2, and detailed later.
  • the shafts 36-1, 36-2 extend parallel to the transverse axis Y.
  • the cooling module 22 also comprises a volute 38-1, 38-2 associated respectively with the tangential turbomachine 30-1, 30-2.
  • the volute 38-1 of the first turbomachine 30-1 comprises a casing 40-1 consisting of a wall 42-1 shaped to house the impeller 32-1 and guide the air which has passed through the exchanger 26 around the first turbomachine 30-1 to a first outlet 44-1 of the air outside the module 22.
  • the wall 42-1 has the shape of a truncated spiral.
  • the volute 38-2 of the first turbomachine 30-2 comprises a casing 40-2 consisting of a shaped wall 42-2 to house the impeller 32-2 and guide the air having passed through the exchanger 26 around the first turbomachine 30-2 up to a first outlet 44-2 of the air outside the module 22.
  • the wall 42-2 has the shape of a truncated spiral.
  • the turbine 30-1 comprises a plurality of blades 110 distributed in stages 112 along a longitudinal axis L of the turbine 30-1.
  • the longitudinal axis L corresponds to its axis of rotation A32-1 when driven by a fan motor.
  • Each impeller 32-1 corresponds to one of the stages of the turbomachine 30-1.
  • the impellers 32-1 are coaxial along the L axis. As already indicated, the impellers 32-1 are rotatably mounted around the shaft 36-1.
  • the blades 110 of a stage 112 are angularly evenly distributed around the longitudinal axis L.
  • all the stages 112 have the same number of blades 110.
  • all the blades 110 different stages 112 are here identical.
  • each blade 110 has a section of generally propeller shape, a reference chord, referenced C, is a length between a leading edge A and a trailing edge B The length C is called the blade length.
  • each stage of blades 110 defines a virtual circle CA defining an internal diameter F ⁇ h ⁇ (30-1) of the turbomachine 30-1.
  • each stage has a height corresponding to a height h of the blades 110 of the stage.
  • all the stages of the turbomachine 30-1 are of the same height.
  • the invention is not limited to this configuration, and, depending on the cooling needs, it is possible to envisage different heights for the stages.
  • the paddle wheels 32-1 are mounted around the shaft 36-1 between two ends 50-1, 52-1 of the shaft 36-1.
  • a length LR of the shaft 36-1 corresponds to the sum of the heights h of the paddle wheels 32-1, and the lengths I50, 152 of the ends 50-1, 52-1.
  • the turbine 30-2 comprises a plurality of blades 110 'distributed in stages 112' along a longitudinal axis L 'of the turbine 30-2.
  • the longitudinal axis L ' corresponds to its axis of rotation A32-2 when driven by a fan motor.
  • Each impeller 32-2 corresponds to one of the stages of the turbomachine 30-2.
  • the 32-2 paddle wheels are coaxial along the L ’axis.
  • the impellers 32-2 are rotatably mounted around the shaft 36-2.
  • the blades 110 ’of a stage 112’ are angularly evenly distributed around the longitudinal axis L ’.
  • all stages 112 ’ have the same number of blades 110’.
  • all the blades 110 "of the different stages 112" are here identical.
  • each blade 110 ' has the general shape of a propeller, a reference chord, referenced C', is a length between a leading edge A 'and a trailing edge B '.
  • the length C ' is called the blade length.
  • the set of trailing edges B 'of each stage of blades 110' defines a virtual circle CB 'defining an external diameter FC ⁇ (30-2) of the turbomachine 30-2 .
  • each stage has a height corresponding to a height h 'of the blades 110' of the stage.
  • all the stages of the turbomachine 30-2 are of the same height.
  • the invention is not limited to this configuration, and depending on the cooling needs, different heights can be considered for the floors.
  • the impellers 32-2 are mounted around the shaft 36-2 between two ends 50-2, 52-2 of the shaft 36-2.
  • a length LR ’of the shaft 36-2 corresponds to the sum of the heights h’ of the impellers 32-2, and the lengths G50, G52 of the ends 50-2, 52-2.
  • the turbomachines 30-1 and 30-2 are of different sizes in that one from the other in that the length LR of the shaft 36-1 is strictly greater than the length LR 'of the shaft 36-2.
  • the turbine 30-1 comprises thirteen stages 112 of blades 110 while the turbomachine 30-2 comprises eight stages 112 "of blades 110".
  • this number of floors 112, 112 ’ is not limiting.
  • This embodiment is advantageous when the exchanger 22 requires greater cooling in the upper part than in the lower part, along the vertical direction Z, or when an exchanger 26 is associated respectively with each of the turbomachines 30- 1, 30-2, in which case the cooling requirement of one and the other of the exchangers differs.
  • This embodiment is also advantageous according to the spatial constraints in the engine compartment of the vehicle, when a minimum bulk is allowed in the lower part (in the Z direction) while in the upper part, more space is allowed for the cooling module 22.
  • the first and second turbomachines are of different sizes in that the length C of the blades 110 of the impellers of the first turbomachine 30-1 is different from the length of the blades C 'of the wheels blades of the second turbomachine 30-2.
  • the length C is strictly greater than the length C ’.
  • This embodiment is advantageous when, for a given fan speed, the exchanger 22 requires more cooling in the upper part than in the lower part, along the vertical direction Z, or when an exchanger 26 is associated respectively with each of the turbomachines 30-1, 30-2, in which case the need for cooling of one and the other of the exchangers differs.
  • the first and second turbomachines 30-1, 30-2 are of different sizes in that the external diameter d (30-1) of the turbomachine 30-1 is different from the external diameter d ( 30-2) of the turbomachine 30-2.
  • the diameter d (30-1) is strictly greater than the external diameter d (30-2).
  • FIG. 7 illustrates a particularly advantageous configuration where a first exchanger 26-1 is associated with the turbomachine 30-1, while a second exchanger 26-2 is associated with the turbomachine 30-2.
  • the first heat exchanger 26-1 is a low temperature radiator
  • the second radiator 26-2 is a subcooling exchanger.
  • the radiator 26-2 sub-cools the condensed liquid at the level of a condenser of an air conditioning loop in order to increase the cooling capacity of the latter.
  • the internal diameter F ⁇ ⁇ (30-1) of the turbomachine 30-1 is identical to the internal diameter F ⁇ ⁇ (30-2) of the turbomachine 30-2.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments. In particular, the number of turbomachines and their respective positioning does not limit the invention.
  • the turbomachines 30-1, 30-2 are arranged so that the air outlet 44-1 of the first turbomachine 30-1 is disposed opposite the guide portion of air from the second turbomachine 30-1.
  • the turbomachines 30-1, 30-2 are arranged so that the air guide portion 42-1 of the first turbomachine 30-1 is disposed opposite the guide portion of air 44-2 of the second turbomachine 30-2, for example by being in contact with one another.

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile, comprenant au moins une première et une deuxième turbomachines tangentielles (30-1, 30-2), chacune des première et deuxième turbomachines tangentielles (30-1, 30-2) comprenant un ensemble des pales montées mobiles autour d'un arbre (36-1, 36-2), et dans lequel la première et la deuxième turbomachines (30-1, 30-2) présentent des tailles différentes.

Description

DISPOSITIF DE VENTILATION POUR MODULE DE REFROIDISSEMENT DE VÉHICULE AUTOMOBILE
Domaine technique
[0001] L’invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile, à turbomachine tangentielle. L’invention vise également un véhicule automobile muni d’un tel module de refroidissement.
Technique antérieure
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] De façon connue, un tel dispositif de ventilation comprend un ventilateur à hélice.
[0005] Le flux d’air généré par les pales d’un tel ventilateur est turbulent, notamment en raison de la géométrie circulaire de l’hélice, et n’atteint en général qu’une partie seulement de la surface de l’échangeur de chaleur (zone circulaire de l’échangeur faisant face à l’hélice du ventilateur). L’échange de chaleur ne se fait donc pas de façon homogène sur toute la surface des tubes et des ailettes.
[0006] En outre, lorsque la mise en marche du ventilateur ne s’avère pas nécessaire (typiquement lorsque l’échange de chaleur avec de l’air ambiant non accéléré suffit à refroidir le fluide caloporteur circulant dans l’échangeur), les pales obstruent en partie l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes, ce qui gêne la circulation d’air vers l’échangeur et limite ainsi l’échange de chaleur avec le fluide caloporteur.
[0007] Un tel ventilateur est en outre relativement encombrant, à cause notamment des dimensions nécessaires de l’hélice pour obtenir un refroidissement moteur effectif, ce qui rend long et délicat son intégration dans un véhicule automobile.
[0008] Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients.
Exposé de l’invention
[0009] À cet effet, l’invention a pour objet un l’invention a pour objet un dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile, comprenant au moins une première et une deuxième turbomachines tangentielles, chacune des turbomachines tangentielles comprenant un ensemble des pales montées mobiles autour d’un arbre, et dans lequel la première et la deuxième turbomachines présentent des tailles différentes.
[0010] Ainsi, avantageusement, on met en oeuvre deux turbomachines tangentielles, ce qui permet d’obtenir un flux d’air mieux réparti sur un ou plusieurs échangeurs de façon homogène tout en assurant une adaptation à différents besoins de refroidissement.
[0011] Selon un autre aspect, la première et la deuxième turbomachines sont de tailles différentes en ce qu’une longueur de l’arbre de la première turbomachine est différente d’une longueur de l’arbre de la deuxième turbomachine.
[0012] Selon un autre aspect, la première et la deuxième turbomachines sont de tailles différentes en ce qu’un diamètre interne de la première turbomachine est différent d’un diamètre interne de la deuxième turbomachine.
[0013] Selon un autre aspect, la première et la deuxième turbomachines sont de tailles différentes en ce qu’un diamètre externe de la première turbomachine est différent d’un diamètre externe de la deuxième turbomachine.
[0014] Selon un autre aspect, la première et la deuxième turbomachines sont de tailles différentes en ce qu’une longueur des pales de la première turbomachine est différente d’une longueur des pales de la deuxième turbomachine. [0015] Selon un autre aspect, les pales d’un étage de l’une au moins desdites turbomachines sont équiréparties angulairement autour d’un axe longitudinal
[0016] Selon un autre aspect, tous les étages de l’une au moins desdites turbomachines ont le même nombre de pales. [0017] Selon un autre aspect, les pales de l’une au moins desdites turbomachines d’un premier étage sont décalées angulairement autour de l’axe longitudinal par rapport aux pales d’un deuxième étage.
[0018] Selon un autre aspect, tous les étages de l’une au moins des turbomachines sont de même hauteur ou, alternativement, certains au moins présentent des hauteurs différentes.
[0019] L’invention a également pour objet un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment et au moins un échangeur thermique, les turbomachines tangentielles étant disposées de sorte à aspirer un flux d’air à travers ledit au moins un échangeur thermique.
[0020] Selon un autre aspect, chaque turbomachine tangentielle comporte une portion de guidage d’air et une sortie d’air hors de la turbomachine, lesdites turbomachines étant agencées de sorte que la sortie d’air de la première turbomachine est disposée en regard de la sortie d’air de la deuxième turbomachine. [0021] Selon un autre aspect, chaque turbomachine tangentielle comporte une portion de guidage d’air et une sortie d’air hors de la turbomachine, lesdites turbomachines étant agencées de sorte que la sortie d’air de la première turbomachine est disposée en regard de la portion de guidage d’air de la deuxième turbomachine. [0022] Selon un autre aspect, chaque turbomachine tangentielle comporte une portion de guidage d’air et une sortie d’air hors de la turbomachine, lesdites turbomachines étant agencées de sorte que la portion de guidage d’air de la première turbomachine est disposée en regard de la portion de guidage d’air de la deuxième turbomachine. [0023] Selon un autre aspect, un premier échangeur est associé à la première turbomachine, de préférence un radiateur basse température, tandis qu’un deuxième échangeur est associé à la deuxième turbomachine 30-2, de préférence un échangeur de sous-refroidissement. [0024] L’invention a également pour objet un véhicule automobile, équipé d’un module de refroidissement te que décrit précédemment.
Brève description des dessins
[0025] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
[0026] [Fig. 1] représente schématiquement la partie avant d’un véhicule automobile, vu de côté ;
[0027] [Fig. 2] est une vue en perspective arrière d’un module de refroidissement selon la présente invention pouvant être mis en oeuvre dans le véhicule automobile de la figure 1 ;
[0028] [Fig. 3] est une vue en perspective d’une première et d’une deuxième turbomachines du module de la figure 2 selon un premier mode de réalisation ;
[0029] [Fig. 4] est une vue en coupe transversale de chacune des première et deuxième turbomachines de la figure 3 ; [0030] [Fig. 5] est une vue en perspective d’une première et d’une deuxième turbomachines du module de la figure 2 selon un deuxième mode de réalisation ;
[0031] [Fig. 6] est une vue en perspective d’une première et d’une deuxième turbomachines du module de la figure 2 selon un troisième mode de réalisation ; et
[0032] [Fig. 7] est une vue schématique en coupe longitudinale du module de la figure 2 intégrant les turbomachines de la figure 6.
Description de modes de réalisation
[0033] Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence. À fin de concision de la présente description, ces éléments ne sont pas décrits en détails dans chaque mode de réalisation. Au contraire, seules les différences entre les variantes de réalisation sont décrites en détails.
[0034] La figure 1 illustre de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 à moteur 12. Le véhicule 10 comporte notamment une carrosserie 14 et un pare-chocs 16 portés par un châssis (non représenté) du véhicule automobile 10. La carrosserie 14 définit une baie de refroidissement 18, c'est-à-dire une ouverture à travers la carrosserie 14. La baie de refroidissement 18 peut être unique comme dans l’exemple illustré. Alternativement cependant, la carrosserie 14 peut définir une pluralité de baies de refroidissement. Ici, la baie de refroidissement 18 se trouve en partie basse de la face avant 14a de la carrosserie 14. Dans l’exemple illustré, la baie de refroidissement 18 est située sous le pare-chocs 16. Une grille 20 peut être disposée dans la baie de refroidissement 18 pour éviter que des projectiles puissent traverser la baie de refroidissement 18. Un module de refroidissement 22 est disposé en vis-à-vis de la baie de refroidissement 18. La grille 20 permet notamment de protéger ce module de refroidissement 22.
[0035] Sur les figures, on a illustré des repères (X, Y, Z). La direction X correspond à une direction, longitudinale, d’avancement du véhicule automobile. La direction Y, transversale, est définie comme étant perpendiculaire à la direction longitudinale X. Plus spécifiquement, les directions longitudinale et transversale X et Y sont peuvent par exemple appartenir sensiblement à un plan sensiblement horizontal. La direction Z correspond quant à elle à une direction verticale.
[0036] Le module de refroidissement 22 est plus visible sur les figures 2 et 5.
[0037] Le module de refroidissement 22 comprend un dispositif de ventilation 24 associé à au moins un échangeur thermique 26.
[0038] Sur la figure 2, le module 22 comprend un seul échangeur thermique 26. L’échangeur illustré 26 présente une forme générale parallélépipédique, dont une longueur L s’étend parallèlement à l’axe Y, une profondeur P s’étend parallèlement à l’axe X et une hauteur H s’étend parallèlement à l’axe Z.
[0039] Sur la figure 7, le module 22 comprend deux échangeurs thermiques 26, chacun présentant une forme parallélépipédique. [0040] L’échangeur thermique ou les échangeurs thermiques 26 délimite(nt) une surface S, appelée surface de travail, dont une section est sensiblement rectangulaire dans un plan (Y, Z).
[0041] La surface S est délimitée par deux côtés opposés 11 , 12 correspondant à la longueur de l’échangeur 26 et par deux autres côtés opposés h1 , h2, correspondant à la hauteur de l’échangeur 26.
[0042] Dans le cas où plusieurs échangeurs sont juxtaposés verticalement et/ou horizontalement, la hauteur de la surface S est la somme des hauteurs des échangeurs juxtaposés verticalement (superposés), et la longueur de la surface S est la somme des longueurs des échangeurs juxtaposés horizontalement.
[0043] Comme également illustré, le dispositif de ventilation 24 comprend au moins un deux ventilateurs, de préférence tangentiels, ou plus généralement au moins deux turbomachines tangentielles, chacune aspirant un flux d’air au contact du ou des échangeurs de chaleur 26. Sur les exemples illustrés, le module de refroidissement 24 comprend deux turbomachines tangentielles 30-1 , 30-2 montées aspirantes, les flux d’air associés étant notés respectivement F1 et F2.
[0044] Chacune des turbomachines tangentielles 30-1 , 30-2 comprend un ensemble 32-1 , 32-2 de plusieurs étages de roues à aubes, chaque roue à aubes comportant une pluralité de pales montées rotatives autour d’un arbre 36-1 , 36-2 s’étendant le long d’un axe de rotation A32-1 , A32-2, et détaillées ultérieurement.
[0045] Sur les modes de réalisation illustrés, les arbres 36-1 , 36-2 s’étendent parallèlement à l’axe transversal Y.
[0046] Tel qu’illustré, le module de refroidissement 22 comprend également une volute 38-1 , 38-2 associée respectivement à la turbomachine tangentielle 30-1 , 30- 2.
[0047] La volute 38-1 de la première turbomachine 30-1 comprend une enveloppe 40-1 constituée d’une paroi 42-1 conformée pour loger la roue à aubes 32-1 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 26 autour de la première turbomachine 30-1 jusqu’à une première sortie 44-1 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi 42-1 présente une forme de spirale tronquée. [0048] De manière analogue, la volute 38-2 de la première turbomachine 30-2 comprend une enveloppe 40-2 constituée d’une paroi conformée 42-2 pour loger la roue à aubes 32-2 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 26 autour de la première turbomachine 30-2 jusqu’à une première sortie 44-2 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi 42-2 présente une forme de spirale tronquée.
[0049] On décrit maintenant la première turbomachine 30-1 , en référence aux figures 3 à 7. Comme il ressort de ces figures, la turbine 30-1 comprend une pluralité de pales 110 réparties par étages 112 le long d’un axe longitudinal L de la turbine 30-1. L’axe longitudinal L correspond à son axe de rotation A32-1 lorsqu’elle est entraînée par un moteur du ventilateur.
[0050] Chaque roue à aubes 32-1 correspond à l’un des étages de la turbomachine 30-1 . Les roues à aubes 32-1 sont coaxiales le long de l’axe L. Comme déjà indiqué, les roues à aubes 32-1 sont montées rotatives autour de l’arbre 36-1 .
[0051] De préférence, les pales 110 d’un étage 112 sont équiréparties angulairement autour de l’axe longitudinal L. Dans les modes de réalisation illustrés, tous les étages 112 ont le même nombre de pales 110. Également, toutes les pales 110 des différents étages 112 sont ici identiques.
[0052] Cependant, il est également possible de décaler angulairement autour de l’axe longitudinal L les pales 110 d’un premier étage par rapport aux pales 110 d’un deuxième étage. En décalant les pales 110, on s’assure que les pales 110 travaillent par groupes séparés, ce qui permet de réduire le bruit généré.
[0053] Comme également illustré sur les figures 3 à 7, chaque pale 110 présente une section de forme générale d’hélice dont une corde de référence, référencée C, est une longueur entre un bord d’attaque A et un bord de fuite B. La longueur C est appelée longueur de pale.
[0054] Sur la figure 4, on constate que l’ensemble des bords de fuite B de chaque étage de pales 110 délimite un cercle virtuel CB définissant un diamètre externe F C† (30-1 ) de la turbomachine 30-1 .
[0055] Sur la figure 4, on constate que l’ensemble des bords d’attaque A de chaque étage de pales 110 délimite un cercle virtuel CA définissant un diamètre interne Fίhΐ (30-1 ) de la turbomachine 30-1 . [0056] Comme particulièrement visible sur les figures 3, 5 et 6, chaque étage présente une hauteur correspondant à une hauteur h des pales 110 de l’étage. Sur les modes de réalisation illustrés, tous les étages de la turbomachine 30-1 sont de la même hauteur. Néanmoins, l’invention n’est pas limitée à cette configuration, et, selon les besoins de refroidissement, on peut envisager des hauteurs différentes pour les étages.
[0057] Les roues à aubes 32-1 sont montées autour de l’arbre 36-1 entre deux extrémités 50-1 , 52-1 de l’arbre 36-1. Ainsi, une longueur LR de l’arbre 36-1 correspond à la somme des hauteurs h des roues à aubes 32-1 , et des longueurs I50, 152 des extrémités 50-1 , 52-1 .
[0058] On décrit maintenant la première turbomachine 30-2, en référence aux figures 3 à 7. Comme il ressort de ces figures, la turbine 30-2 comprend une pluralité de pales 110’ réparties par étages 112’ le long d’un axe longitudinal L’ de la turbine 30-2. L’axe longitudinal L’ correspond à son axe de rotation A32-2 lorsqu’elle est entraînée par un moteur du ventilateur.
[0059] Chaque roue à aubes 32-2 correspond à l’un des étages de la turbomachine 30-2. Les roues à aubes 32-2 sont coaxiales le long de l’axe L’. Comme déjà indiqué, les roues à aubes 32-2 sont montées rotatives autour de l’arbre 36-2.
[0060] De préférence, les pales 110’ d’un étage 112’ sont équiréparties angulairement autour de l’axe longitudinal L’. Dans les modes de réalisation illustrés, tous les étages 112’ ont le même nombre de pales 110’. Également, toutes les pales 110’ des différents étages 112’ sont ici identiques.
[0061] Cependant, il est également possible de décaler angulairement autour de l’axe longitudinal L’ les pales 110’ d’un premier étage par rapport aux pales 110’ d’un deuxième étage. En décalant les pales 110’, on s’assure que les pales 110’ travaillent par groupes séparés, ce qui permet de réduire le bruit généré.
[0062] Comme également illustré sur les figures 3 à 7, chaque pale 110’ présente une forme générale d’hélice dont une corde de référence, référencée C’, est une longueur entre un bord d’attaque A’ et un bord de fuite B’. La longueur C’ est appelée longueur de pale. [0063] Sur la figure 4, on constate que l’ensemble des bords de fuite B’ de chaque étage de pales 110’ délimite un cercle virtuel CB’ définissant un diamètre externe F C† (30-2) de la turbomachine 30-2.
[0064] Egalement sur la figure 4, on constate que l’ensemble des bords d’attaque A’ de chaque étage de pales 110’ délimite un cercle virtuel CA’ définissant un diamètre interne Fίhΐ (30-2) de la turbomachine 30-2.
[0065] Comme particulièrement visible sur les figures 3, 5 et 6, chaque étage présente une hauteur correspondant à une hauteur h’ des pales 110’ de l’étage. Sur les modes de réalisation illustrés, tous les étages de la turbomachine 30-2 sont de la même hauteur. Néanmoins, l’invention n’est pas limitée à cette configuration, et, selon les besoins de refroidissement, on peut envisager des hauteurs différentes pour les étages.
[0066] Les roues à aubes 32-2 sont montées autour de l’arbre 36-2 entre deux extrémités 50-2, 52-2 de l’arbre 36-2. Ainsi, une longueur LR’ de l’arbre 36-2 correspond à la somme des hauteurs h’ des roues à aubes 32-2, et des longueurs G50, G52 des extrémités 50-2, 52-2.
[0067] On décrit maintenant le premier mode de réalisation, en référence aux figures 3 et 4.
[0068] Sur le mode de réalisation des figures 3 et 4, les turbomachines 30-1 et 30- 2 sont de tailles différentes en ce que l’une de l’autre en ce que la longueur LR de l’arbre 36-1 est strictement supérieure à la longueur LR’ de l’arbre 36-2.
[0069] Comme visible sur ces figures 3, la turbine 30-1 comprend treize étages 112 de pales 110 tandis que la turbomachine 30-2 comprend huit étages 112’ de pales 110’. Bien entendu, ce nombre d’étages 112, 112’ n’est pas limitatif.
[0070] Ce mode de réalisation est avantageux quand l’échangeur 22 nécessite un refroidissement plus important en partie haute qu’en partie basse, le long de la direction verticale Z, ou quand un échangeur 26 est associé respectivement à chacune des turbomachines 30-1 , 30-2, auquel cas le besoin de refroidissement de l’un et l’autre des échangeurs diffère. [0071] Ce mode de réalisation est également avantageux selon les contraintes spatiales dans le compartiment moteur du véhicule, quand un encombrement minimal est permis en partie basse (selon la direction Z) tandis qu’en partie haute, un espace plus conséquent est autorisé pour le module de refroidissement 22.
[0072] On décrit maintenant le deuxième mode de réalisation, en référence à la figure 5.
[0073] Selon ce mode de réalisation, la première et la deuxième turbomachines sont de tailles différentes en ce que la longueur C des pales 110 des roues à aubes de la première turbomachine 30-1 est différente de la longueur des pales C’ des roues à aubes de la deuxième turbomachine 30-2. Sur la figure 5, la longueur C est strictement supérieure à la longueur C’.
[0074] Ce mode de réalisation est avantageux quand, pour une vitesse donnée du ventilateur, l’échangeur 22 nécessite un refroidissement plus important en partie haute qu’en partie basse, le long de la direction verticale Z, ou quand un échangeur 26 est associé respectivement à chacune des turbomachines 30-1 , 30-2, auquel cas le besoin de refroidissement de l’un et l’autre des échangeurs diffère.
[0075] On note que, sur la figure 5, les diamètres externes d (30-1 ) de la turbomachine 30-1 et d (30-1 ) de la turbomachine 30-1 sont identiques, tandis que le diamètre interne d t (30-1 ) de la turbomachine 30-1 est inférieur au diamètre interne d t (30-2) de la turbomachine 30-2.
[0076] On décrit maintenant le troisième mode de réalisation, en référence aux figures 6 et 7.
[0077] Selon ce mode de réalisation, la première et la deuxième turbomachines 30- 1 , 30-2 sont de tailles différentes en ce que diamètre externe d (30-1 ) de la turbomachine 30-1 est différent du diamètre externe d (30-2) de la turbomachine 30-2. Sur les figures 6 et 7, le diamètre d (30-1 ) est strictement supérieur au diamètre externe d (30-2).
[0078] Sur la figure 7, on illustre une configuration particulièrement avantageuse où un premier échangeur 26-1 est associé à la turbomachine 30-1 , tandis qu’un deuxième échangeur 26-2 est associé à la turbomachine 30-2. Le premier échangeur 26-1 est un radiateur basse température, et le deuxième radiateur 26-2 est un échangeur de sous-refroidissement. De façon connue, le radiateur 26-2 sous- refroidit le liquide condensé au niveau d’un condenseur d’une boucle de climatisation afin d’augmenter la capacité de refroidissement de celle-ci.
[0079] On note que, sur les figures 6 et 7, le diamètre interne Fί ΐ (30-1) de la turbomachine 30-1 est identique au diamètre interne Fί ΐ (30-2) de la turbomachine 30-2. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation illustrés. En particulier, le nombre de turbomachines et leur positionnement respectif n’est pas limitatif de l’invention.
[0080] En particulier, selon une variante, les turbomachines 30-1 , 30-2 sont agencées de sorte que la sortie d’air 44-1 de la première turbomachine 30-1 est disposée en regard de la portion de guidage d’air de la deuxième turbomachine 30- 1.
[0081] Selon une autre variante, les turbomachines 30-1 , 30-2 sont agencées de sorte que la portion de guidage d’air 42-1 de la première turbomachine 30-1 est disposée en regard de la portion de guidage d’air 44-2 de la deuxième turbomachine 30-2, par exemple en étant en contact l’une de l’autre.
[0082] On peut bien entendu prévoir plus de deux turbomachines.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile, comprenant au moins une première et une deuxième turbomachines tangentielles (30-1 , 30-2), chacune des première et deuxième turbomachines tangentielles (30-1, 30-2) comprenant un ensemble des pales montées mobiles autour d’un arbre (36-1 , 36-2), et dans lequel la première et la deuxième turbomachines (30-1 , 30-2) présentent des tailles différentes.
[Revendication 2] Dispositif de ventilation selon la revendication 1 , dans lequel la première et la deuxième turbomachines (30-1 , 30-2) sont de tailles différentes en ce qu’une longueur (LR) de l’arbre (36-1) de la première turbomachine (30-1) est différente d’une longueur (LR’) de l’arbre (36-2) de la deuxième turbomachine (30- 2).
[Revendication 3] Dispositif de ventilation selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la première et la deuxième turbomachines (30-1 , 30-2) sont de tailles différentes en ce qu’un diamètre interne (Fίhΐ(30-1 )) de la première turbomachine (30-1 ) est différent d’un diamètre interne (Fίhΐ(30-2)) de la deuxième turbomachine (30-2).
[Revendication 4] Dispositif de ventilation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première et la deuxième turbomachines (30-1 , 30-2) sont de tailles différentes en ce qu’un diamètre externe (Fqcΐ(30-1 )) de la première turbomachine (30-1 ) est différent d’un diamètre externe (Fqcΐ(30-1 )) de la deuxième turbomachine (30-2).
[Revendication 5] Dispositif de ventilation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première et la deuxième turbomachines (30-1 , 30-2) sont de tailles différentes en ce qu’une longueur des pales (C) de la première turbomachine (30-1) est différente d’une longueur des pales (C’) de la deuxième turbomachine (30-2).
[Revendication 6] Module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation selon l’une des revendications précédentes, et au moins un échangeur thermique (26, 26-1 , 26-2), les turbomachines tangentielles (30-1 , 30-2) étant disposées de sorte à aspirer un flux d’air (F1 , F2) à travers ledit au moins un échangeur thermique (26, 26-1 , 26-2).
[Revendication 7] Module de refroidissement selon la revendication précédente, dans lequel chaque turbomachine tangentielle (30-1 , 30-2) comporte une portion de guidage d’air (42-1 , 42-2) et une sortie d’air (44-1 , 44-2) hors de la turbomachine (30-1 , 30-2), lesdites turbomachines (30-1 , 30-2) étant agencées de sorte que la sortie d’air (44-1) de la première turbomachine (30-1) est disposée en regard de la sortie d’air (44-2) de la deuxième turbomachine (30-2).
[Revendication 8] Module selon la revendication 6, dans lequel chaque turbomachine tangentielle (30-1 , 30-2) comporte une portion de guidage d’air (42-
1 , 42-2) et une sortie d’air (44-1 , 44-2) hors de la turbomachine (30-1 , 30-2), lesdites turbomachines (30-1 , 30-2) étant agencées de sorte que la sortie d’air (44-1) de la première turbomachine (30-1 ) est disposée en regard de la portion de guidage d’air de la deuxième turbomachine (30-1).
[Revendication 9] Module selon la revendication 6, chaque turbomachine tangentielle (30-1 , 30-2) comporte une portion de guidage d’air (42-1 , 42-2) et une sortie d’air (44-1 , 44-2) hors de la turbomachine (30-1 , 30-2), lesdites turbomachines (30-1 , 30-2) étant agencées de sorte que la portion de guidage d’air (42-1) de la première turbomachine (30-1) est disposée en regard de la portion de guidage d’air (44-2) de la deuxième turbomachine (30-2).
[Revendication 10] Véhicule automobile, équipé d’un module de refroidissement selon l’une des revendications 6 à 9.
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