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Title:
CENTRIFUGAL FAN WITH FLOW SEPARATORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/066739
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fan including at least one turbine (4) having blades (5) with a useful air outlet height Hu, said fan comprising an air-suction region located on the side of an end surface of the turbine and including a separation channel at least partially defined by a separating partition (10) such as to separate the air from the suction region into a central flow (A) circulating inside (31) the separation channel, with an intake section Sint, and an annular peripheral flow (B) circulating at the periphery of the separation channel, with an intake section Sext, as well as to direct said flows into the fan towards the blades (5) of the turbine. According to the invention, the ratio of Sint/Sext is 0.5 to 2.

Inventors:
AILLOUD, Fabrice (39 rue Maurice Utrillo, Guyancourt, Guyancourt, F-78280, FR)
MARTINELL, Amanda (2 place de l'Eglise, Neauphle-le-Château, Neauphle-le-Château, F-78640, FR)
Application Number:
EP2015/075097
Publication Date:
May 06, 2016
Filing Date:
October 29, 2015
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Assignee:
VALEO SYSTEMES THERMIQUES (La Verrière, 8 rue Louis Lormand, Le Mesnil Saint-Denis, F-78320, FR)
International Classes:
F04D29/44; B60H1/00; F04D25/16; F04D29/42
Foreign References:
GB532758A1941-01-30
FR2788086A12000-07-07
US3081019A1963-03-12
US5525036A1996-06-11
Attorney, Agent or Firm:
METZ, Gaëlle (Valeo Systemes Thermiques, Propriété Industrielle La Verrière, rue Louis Lormand Le Mesnil Saint Denis, F-78320, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

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.

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.




 
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