Brevet FR2335714A1 — publié le 19770715

L'invention concerne une roue de ventilateur, notamment une roue de soufflante d'air chaud pour un appareil de chauffage de véhicule, appareil comportant dans un carter cylindrique un moteur électrique avec un arbre coaxial, qui entratne, d'un côté, la roue du ventilateur à air chaud et, de l'autre côté, un ventilateur à air comburant ainsi qu'une pompe à carburant, et éventuellement un pulvérisateur par rotation. Dans le carter est prévue une chambre de combustion entourée par une enveloppe canalisant les gaz chauds et qui délimite avec le carter un espace annulaire parcouru par l'air chaud. A la soufflante d'air chaud d'un appareil de chauffage de véhicule est imposée une série d'exigences qui ne sont pas toujours correctement satisfaites avec les roues de ventilateur connues. Comme la surpression statique dans la cabine des passagers peut varier considérablement en fonction de la vitesse du véhicule et de l'ouverture de volets d'aération, une contre-pression variant de façon correspondante s'exerce sur la sortie d'air chaud de l'appareil. Comme une température constante de l'air chaud, dans de tels appareils de chauffage produisant leur chaleur eux-mêmes, ne peut être obtenue que si le débit d'air chaud reste constant, la roue du ventilateur d'air chaud doit avoir une caractéristique raide, c'est-à-dire ne modifier que trés peu son débit de refoulement dans le cas de modifications de pression. D'autres exigences importantes, imposées à une roue de ventilateur à air chaud, sont une faible émission de bruits même pour des nombres de tours élevés et un faible dimensionnement. Enfin, la roue de ventilateur doit avoir un rendement aussi bon que possible, de sorte que le prélèvement de puissance électrique puisse être maintenu à un niveau bas, ce qui est souhaitable, car de tels appareils de chauffage sont entraînés par la batterie du véhicule. Les roues de ventilateur axial sont très défavorables si le diametre de la tubulure d'aspiration est plus petit que le diamètre extérieur de la roue de ventilateur. En outre, la vitesse périphérique de ces roues à la pointe des ailes est relativement élevée, ce qui provoque une émission de bruits excessive. En conséquence, on utilise généralement des roues radiales sous la forme de "rotors-tambours", constitués d'une plaque de base, d'ailettes disposées dans l'ensemble radialement sur cette plaque et courbées vers l'avant ou l'arrière} et d'un anneau de recouvrement qui couvre les canaux formés entre les ailettes. De tels roues ont l'avantage d'engendrer déjà des pressions relativement élevées, même pour des vitesses périphériques faibles, et peuvent donc être réalisées avec un diamètre relativement petit. Sans doute, le rendement de telles roues radiales est-il relativement faible et leur pression comporte une composante dynamique élevée, qui doit tout d'abord être convertie en pression statique. Un autre inconvénient de ces roues radiales réside en ce que leur fabrication est relativement onéreuse, car il n'est pas possible de les réaliser sous la forme d'une pièce d'un seul tenant moulée par injection. L'invention a pour but de créer une roue de ventilateur qui satisfasse toutes les exigences imposées au départ et se distingue en outre par une construction extrêmement simple, si bien qu'elle peut être fabriquée sous la forme d'une seule piéce, en métal ou en matière plastique, moulée par injection, de façon si précise qu'une finition puisse être évitée dans une large mesure. La roue de ventilateur conforme à l'invention est caractérisée par un moyeu en forme de disque, sur lequel sont disposées au moins deux ailettes dressées parallèlement à l'axe de rotation, régulièrement réparties sur la périphérie du moyeu, s'étendant essentiellement suivant la périphérie du moyeu, et ne se recouvrant pas. La roue de ventilateur conforme à l'invention peut être fabriquée à très bas prix. Du fait que les ailettes sont placées axialement et s'étendent essentiellement selon la périphérie du moyeu, l'émission de bruits peut être maintenue à un niveau très bas et le diamètre extérieur de la roue de ventilateur peut rester petit. Cependant, une grande section d'entrée reste libre au centre du moyeu. Les ailettes agissent comme des ailes porteuses, si bien que les chiffres de portance et de traînée connus avec une grande précision pour ces ailes peuvent être pris comme base de calcul. De préférence, les ailettes ont un profil d'aile porteuse plus ou moins recourbé. Cependant, de bons résultats sont également obtenus avec des ailettes droites, car celles-ci lors de la rotation de la roue se comportent hydrauliquement comme des ailettes courbes ou comme des ailettes en arc de cercle. Ces ailettes peuvent avoir un angle d'attaque positif ou négatif, et il est alors possible, pour des facteurs de portance appropriés, de refouler aussi radialement vers l'intérieur. En variante, la ligne neutre du profil de l'ailette peut se situer sur un arc de cercle dont le centre coïncide avec l'axe de rotation. De préférence, les ailettes sont prévues dressées librement sans support, si bien que la roue de ventilateur, lorsqutelle est fabriquée par moulage sous pression ou par injection, peut être démoulée axialement sans difficulté. Pour maintenir les pertes par les fentes à un niveau faible, il est toutefois souhaitable que, dans ce cas, une calotte de recouvrement fixée au carter du ventilateur s'étende le plus près possible contre l'extrémité libre des ailettes. En variante, un disque de recouvrement de forme annulaire couvrant les extrémités libres des ailettes peut être prévu. Si le diamètre intérieur de ce disque est choisi égal ou supérieur au diamètre extérieur du moyeu, une telle roue de ventilateur peut être également fabriquée.en tant que pièce de moulage sOUs pression ou par injection, qui peut être démoulée axialement. Comme l'air refoulé radialement par la roue de ventilateur doit normalement être dévié axialement, il est avantageux, pour réduire les pertes d'écoulement, que les extrémités des ailettes dépassent au-delà du bord du moyeu. On évite ainsi que l'air s'écoulant le long des surfaces internes radiales des ailettes doive tout d'abord être déplacé radialement vers l'extérieur à l'extrémité des ailettes, avant de pouvoir être dévié axialement. Pour des raisons de solidité, il peut être avantageux que ces extrémités en saillie des ailettes soient reliées à la périphérie du moyeu. La périphérie du moyeu revêt alors une forme dentelée, les dentelures étant constituées par les extrémités des ailettes. Pour des raisons de fabrication, ainsi que pour diminuer le poids, les ailettes peuvent être creuses. Le moyeu peut revêtir, en son centre, une forme conique pour faciliter l'écoulement de l'air à son entrée. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention vont ressortir de la description ci-après, qui se réfère aux dessins ci-joints, dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de chauffage de véhicule, représenté schématiquement, avec une roue de soufflante à air chaud conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue de dessus, à échelle agrandie, de la roue de soufflante à air chaud disposée dans l'appareil selon la figure 1; - La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; - La figure 4 est une vue en coupe, suivant la ligne IV-IV de la figure 5, d'unfisecond exemple de réalisation de l'invention; - La figure 5 est une vue de dessus de la roue de ventilateur de la figure 4;; - La figure 6 est une vue de dessus, analogue à la figure 2, d'un troisième exemple de réalisation d'une roue de ventilateur conforme à l'invention; - La figure 7 est une vue en perspective de la roue de ventilateur de la figure 4. Sur la figure 1 est représenté en coupe longitudinale un appareil de chauffage de véhicule, qui comporte, dans un carter cylindrique 1, un moteur électrique 2 avec un arbre 3 coaxial au carter, qui entraîne, d'un côté, une roue 4 de ventilateur à air chaud et, de l'autre côté, un ventilateur 5 d'air comburant ainsi qu'unie pompe 6 à carburant et un pulvérisateur 7 par rotation. Dans le carter 1 est prévue une chambre de combustion 8, entourée d'une enveloppe 9 canalisant les gaz de combustion qui délimite avec le carter 1 un espace annulaire parcouru par l'air chaud. La roue 4 du ventilateur à air chaud de la figure 1 est représentée à échelle agrandie sur la figure 2 dans une vue de dessus, et sur la figure 3 en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. Elle comporte un moyeu 11 en forme de disque, sur lequel sont disposées deux ailettes 12 diamétralement opposées, dont les faces latérales 13, 14 se dressent parallèlement à l'axe de rotation 15 de la roue de ventilateur 4. Comme on peut le voir sur la figure 2, les ailettes 12 s'étendent dans l'ensemble en direction de la périphérie et, dans le cas de cet exemple, elles ont un profil d'aile porteuse. Les extrémités 16 des ailettes, ainsi qu'on peut également le voir sur la figure 2, font saillie au-delà du bord 17 du moyeu 11, pour permettre de dévier, à l'extrémité 16 des ailettes, dans la direction axiale, le courant de l'air léchant les faces internes 14 des ailettesl2sans pénaliser le rendement. Pour des raisons de solidité, il est toutefois avantageux de relier les extrémités 16 au bord 17 du moyeu, comme cela est indiqué dans la figure 2 sous la référence 18. Pour améliorer ltécoulement à l'entrée, il est avantageux que le moyeu 11, en coupe longitudinale, soit de forme conique, comme on peut le voir sur la figure 3. La roue de ventilateur est de préférence en matière plastique et est fabriquée par un procédé courant de moulage par injection. Comme on peut le voir, la roue de ventilateur est constituée de telle sorte qu'elle peut sans autres difficultés être démoulée axialement à partir d'un moule par injection, car elle ne présente aucune contre-dépouille. Pour des raisons tenant à la technique de moulage, il est avantageux de réaliser les ailettes de ventilateur 12 creuses. Pour maintenir, dans le cas de cette roue de ventilateur, les pertes par les fentes aussi faibles que possible, il est nécessaire que la calotte de recouvrement 20 (figure 1) s'approche le plus près possible des surfaces terminales libres 19 des ailettes 12. Pour supprimer totalement les pertes par les fentes précitées, dans le cas de la roue de ventilateur 4a selon les figures 4 et 5, un disque annulaire de recouvrement 22 est adapté contre les surfaces terminales axiales 19a des ailettes l2a. Ce disque de recouvrement 22 comporte un appendice cylindrique 23 qui pénètre, avec un jeu radial, dans la tubulure d'aspiration 24 (figure 1). La valeur de ce jeu n'est pas critique et peut en outre, sans difficulté, être maintenue relativement petite. Pour pouvoir fabriquer également cette roue de ventilateur 4a, en étant démoulable axialement, dans un moule à injection, le diamètre interne du disque de recouvrement 22 est égal ou supérieur au diamètre extérieur du moyeu lla. Comme le montre la figure 5, la roue de ventilateur 4a, au contraire de la roue de ventilateur 4 des figures 1 à 3, comporte trois ailettes 12a. Il est important alors que les ailettes ne se recouvrent pas, et donc il ntexiste pas de canaux délimités par les ailettes comme dans les roues de ventilateur radial courantes. Dans le cas de la roue de ventilateur 4b des figures 6 et 7, les ailettes 12b sont rectilignes et à peu près dans la direction de rotation. Ces ailettes rectilignes se comportent hydrauliquement, lors de la rotation de la roue de ventilateur, comme des ailettes courbes ou des ailettes en arc de cercle. Bien entendu, lors de l'utilisation de cette roue de ventilateur, un recouvrement doit être prévu, comme dans le cas de la roue de ventilateur des figures 1 à 3. Les roues de ventilateur conformes à l'invention ont un très bon rendement, permettent une fabrication rationnelle, ont un poids faible et, du fait de leur faculté de démoulage axial qui permet d'utiliser des moules sans noyaux, elles peuvent être fabriquées de façon si précise, que toute finition et notamment tout équilibrage ultérieur peut être supprimé. Ceci est particulièrement important dans le cas de roues de ventilateur qui doivent tourner à des nombres de tours très élevés, par exemple dans le cas de roues de ventilateurs à air chaud, pour lesquelles des nombres de tours de 10 000 tours/minute ne sont pas inhabituels. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Roue de ventilateur, notamment roue de soufflante à air chaud pour un appareil de chauffage de véhicule, roue caractérisée par un moyeu (ll, lla) en forme de disque, sur lequel sont disposées au moins deux ailettes (12, 12a) dressées parallèlement à l'axe de rotation, régulièrement réparties sur la périphérie du moyeu (11, lla), s1 étendant essentiellement suivant la périphérie du moyeu, et ne se recouvrant pas. 20) Roue de ventilateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes (12, 12a) présentent un profil d'aile porteuse. 30) Roue de ventilateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les extrémités (16) des ailettes (12) dépassent au-delà du bord (17) du moyeu (11). 40) Roue de ventilateur selon la revendication 3, caractérisée en ce que les extrémités (16) des ailettes (12) sont reliées au bord (17) du moyeu (11). 50) Roue de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les ailettes (12) se dressent librement. 60) Roue de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les ailettes (12a), à leurs surfaces terminales axiales (19a), situées à l'opposé du moyeu (lia), sont reliées à un disque de recouvrement (22) de forme annulaire, muni d'un appendice cylindrique (33). 70) Roue de ventilateur selon la revendication 6, caractérisée en ce que le diamètre interne du disque de recouvrement (22) est égal ou supérieur au diamètre extérieur du moyeu (lia). 80) Roue de ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les ailettes (12) sont creuses. 90) Roue de ventilateur selon l'une quelconque des revendications l à 8, caractérisée en ce que le moyeu (il), en coupe longitudinale, est conique.