Brevet FR2594084A1 — publié le 19870814

Dispositif de ventilation des radiateurs de fluide et/ou des rhéostats d'une locomotive. La présente invention concerne un dispositif de ventilation des radiateurs de fluide du moteur à combustion interne d'une locomotive ou des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique, ou bien à la fois des radiateurs de fluide du moteur à combustion interne et des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive à moteurs à combustion interne et électrique, disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture de la locomotive. Actuellement, sur les locomotives à génération de puissance par moteur à combustion interne (généralement moteur Diesel), la ventilation par de l'air des réfrigérants d'eau (si on se sert de l'eau comme fluide caloporteur), ou directement des réfrigérants d'huile, est assurée par un ou plusieurs ventilateurs axiaux. Deux dispositions sont couramment utilisées - soit les réfrigérants sont disposés verticalement en nappes audessus du châssis de la locomotive, parallèlement aux faces latérales, plaqués contre celles-ci ou légérement en retrait, - soit ils sont placés en nappes horizontales et à proximité de la toiture de ia locomotive. Dans la première variante, le ou les ventilateurs sont axiaux et moiltés suivant des axes verticaux ; les diffuseurs ou même quelque fois les viroles de guidage de l'air sont logés directement dans des ouvertures découpées dans la toiture de la locomotive. Les ventilateurs aspirent alors l'air ambiant à travers les réfrigérants. Dans la seconde variante, le ou les ventilateurs sont axiaux et placés sous la nappe des réfrigérants. Ils sont en général montés suivant un axe vertical et soufflent sous les réfrigérants, la canalisation d'air entre la virole du ventilateur et les réfrigérants étant en forme de pseudo-tronc de pyramide à grande base rectangulaire et petite base circulaire. Dans l'une et l'autre de ces variantes, il est nécessaire pour assurer un bon fonctionnement de la ventilation de dégager de tout obstacle le volume environnant la zone d'aspiration des hélices, et si possible de guider par des déflecteurs les filets d'air à l'aspiration. Dans la seconde variante, la hauteur de canalisation d'air entre virole de ventilateur et surface de réfrigération doit être suffisante pour permettre la meilleure répartition possible du débit d'air, qui, issu initialement d'une surface circulaire, doit refroidir une surface rectangulaire. Que ce soit dans l'une ou l'autre de ces variantes, l'installation de refroidissement du moteur à combustion interne, suivant les dispositions définies ci-dessus, a pour conséquence la nécessité de disposer d'un volume important pour son installation et son environnement. En effet, pour qu'un ventilateur axial présente un fonctionnement et un rendement convenables, il faut que la direction des filets d'air aspirés et refoulés soit le plus possible parallèle à l'axe de l'hélice. Afin de concilier les conditions suivantes - ventiler au mieux les surfaces rectangulaires des réfrigérants - bénéficier au mieux de la plus grande largeur disponible dans la locomotive, tout en restant compatible avec les sections droites des passages longitudinaux nécessaires - limiter à une quantité minimale le nombre des ventilateurs pour que leur coût reste acceptable, il est habituel d'utiliser des hélices de grand diamètre (de 1 mètre à 1 m,50). Il est courant que ces hélices, pour le régime de puissance maximale demandé au moteur à combustion interne, tournent à des vitesses de 1500 à 2400 tours/min. Il a été mesuré sur des locomotives en fonctionnement à poste fixe et dont le moteur (moteur Diesel) n'avait pas reçu d'aménagement particulier pour l'insonorisation (ni silencieux d'échappement, ni revêtement insonorisant sur les parois du compartiment) que le bruit émis à l'extérieur par les ventilateurs de réfrigération était équivalent à celui émis par le moteur lui-même. Ces ventilateurs sont donc la source d'une puissance phonique importante. Par ailleurs, l'air est aspiré au niveau de la partie inférieure de la locomotive dans une zone où il est relativement pollué, notamment par des pous sières et par des vapeurs de combustible liquide. Pour la ventilation des rhéostats de démarrage et de freinage, présents aussi bien sur les locomotives électriques que sur celles à moteur à combustion interne, on utilise en général la variante dans laquelle les ventilateurs axiaux refoulent l'air vers les résistances. Mais on retrouve sensiblement le même inconvénient d'un fonctionnement très bruyant et de l'aspiration d'un air relativement pollué. La présente invention a pour but de procurer des dispositifs de ventilation des radiateurs de fluide annexes à un moteur à combustion interne d'une locomotive, et/ou des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique ou à moteur à combustion interne, qui engendrent un bruit bien plus faible que les dispositifs connus, et qui fassent appel à un air de réfrigération relativement peu pollué, tout en occupant un volume moins important et en assurant la même efficacité de refroidissement. Le dispositif de ventilation des radiateurs de fluide du moteur à combustion interne disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture de la locomotive, selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur d'axe horizontal placé longitudinalement par rapport à la locomotive, peu au-dessous des radiateurs, et des ouvertures d'aspiration d'air placées dans les parties hautes des faces latérales de la locomotive. Le dispositif de ventilation des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique ou d'une locomotive à moteur à combustion interne, disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture de la locomotive, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur d'axe horizontal placé longitudinalement par rapport à la locomotive, peu au-dessous des rhéostats, et des ouvertures d'aspiration d'air placées dans les parties hautes des faces latérales de la locomotive. Bien entendu, dans le cas d'une locomotive à moteurs à combustion interne et électrique, le dispositif de ventilation assure de préférence à la fois le refroidissement des radiateurs de fluide du moteur et des rhéostats, ceux-ci étant disposés alors au-dessus des radiateurs. On place avantageusement les ouvertures d'aspiration et les radiateurs de fluide et/ou les rhéostats de démarrage et de freinage par rapport au ventilateur de façon que l'air aspiré par celui-ci suive un trajet sensiblement horizontal jusqu'a ce ventilateur, puis vertical de ce dernier aux radiateurs et/ou aux rhéostats de démarrage et de freinage. La présente invention fait appel à l'emploi de ventilateurs d'un type différent de celui des ventilateurs axiaux, mais connu en luimême sous le nom de ventilateurs transverses, de ventilateurs tangentiels, de ventilateurs diamétraux, ou de ventilateurs de Mortier du nom de leur inventeur. La roue du ventilateur transverse dans le dispositif de l'invention a son axe de rotation horizontal, légèrement décalé par rapport au plan vertical de symétrie de la surface des éléments à ventiler. Par contre sa longueur est sensiblement identique à celle des éléments à ventiler. La section de sortie du conduit de refoulement du ventilateur est donc constitué par un rectangle de grande longueur dans lequel le champ de vitesse de l'air est uniforme et parfaitement laminaire, à la différence du cas d'un ventilateur axial, qui communique à l'air un mouvement sensiblement hélicoldal. Contrairement au ventilateur axial, où les axes de symétrie du courant d'air aspiré et du courant d'air refoulé sont confondus, le plan de symétrie du l'air aspiré dans le ventilateur est sensiblement perpendiculaire au plan de symétrie de l'air refoulé. En plaçant les éléments à refroidir et le dispositif de ventilation le plus haut possible dans la locomotive, l'invention procure deux avantages : d'une part dégager un volume maximal disponible pour loger de l'appareillage sous le dispositif de refroidissement, d'autre part aspirer l'air ambiant au niveau de la partie haute de la locomotive, où il est relativement peu pollué. La réduction du bruit obtenue grâce à l'invention résulte du fait que par un choix convenable du diamètre de la roue du ou des ventilateurs, et pour un débit identique, on peut déterminer une vitesse de rotation de la roue trois à quatre fois inférieure à celle d'un ventilateur axial, ce qui réduit considérablement le bruit émis à l'extérieur. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, des dispositifs de ventilation des radiateurs de fluide d'une locomotive à moteur Diesel, des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive électrique, et simultanément des radiateurs de fluide et des rhéostats de démarrage et de freinage d'une locomotive Diesel-électrique. La figure 1 représente en section droite le dispositif de ventilation des radiateurs de fluide d'une locomotive à moteur Diesel. La figure 2 représente le même dispositif en élévation, après coupe selon l'axe II-II de la figure 1. La figure 3 représente en section droite le dispositif de ventilation des rhéostats d'une locomotive électrique. La figure 4 représente le même dispositif en élévation, après coupe selon l'axe IV-IV de la figure 3. La figure 5 représente en section droite le dispositif de ventilation des radiateurs de fluide et des rhéostats d'une locomotive Diesel-électrique. La figure 6 représente le même dispositif'en élévation, après coupe selon l'axe VI-VI de la figure 5. Dans les figures 1 et 2, la locomotive comporte un châssis 1, des faces latérales 2 et 3 et une toiture 4. Les radiateurs 5 d'eau de refroidissement du moteur ou les radiateurs d'huile sont disposés sous la toiture à proximité de celle-ci. L'air de ventilation est aspiré à travers des fenêtres latérales à persiennes 6, 7 vers les ventilateurs transverses 8, 9, disposés symétriquement par rapport au plan de symétrie de la locomotive et tournant en sens inverse par raison de symétrie. Ceux-ci, d'axe horizontal parallèle à l'axe de la locomotive, sont fixés de part et d'autre dsune volute de forme triangulaire 10. Leur vitesse de rotation est réglable en fonction du débit de réfrigération requis. Des crosses latérales 11, 12 délimitent une chambre d'accès de l'air refoulé par le ventilateur aux radiateurs 5. La somme des deux sections de sortie des conduits de refoulement est égale à la surface à ventiler des radiateurs. Comme représenté en figure 2, la toiture de la locomotive est munie de grilles d'évacuation de l'air réchauffé arrivant dans le volume 13 au-dessus des radiateurs. Tout le volume 14 situé entre les ventilateurs et leur volute commune d'une part, le plancher du châssis de caisse d'autre part, est disponible pour y installer une grande partie des autres appareils et blocs nécessaires au fonctionnement de la locomotive. L'air aspiré à travers les fenêtres latérales 6, 7 suit le trajet sensiblement horizontal indiqué par les flèches et parvient aux ventilateurs 8, 9 qui le refoulent vers le haut suivant les directions indiquées par les flèches. Après avoir traversé les surfaces d'échange de chaleur des radiateurs 5, il est évacué du volume 13 à travers les grilles de la toiture 4. Dans le dispositif pour locomotive électrique représenté en figures 3 et 4, les organes sont sensiblement les mêmes que ceux du dispositif des figures 1 et 2, mais ce sont les rhéostats de démarrage et de freinage 15 qui sont ventilés par l'air refoulé vers le haut par les ventilateurs transverses 8, 9 entre le volute 10 et les crosses 11, 12. Dans le dispositif pour locomotive Diesel électrique représenté en figures 5 et 6, les organes sont sensiblement les mêmes que ceux des dispostifs des figures 1 et 2, 3 et 4, mais ce sont à la fois les radiateurs 5 de refroidissement des fluides du moteur Diesel et les rhéostats de démarrage et de freinage 15 qui sont ventilés par l'air refoulé vers le haut par les ventilateurs tranverses 8 et 9. Les deux sous-ensembles à ventiler ne demandent pas forcément le même ventilation simultanément. C'est celui qui à un instant donné requiert le débit d'air le plus important qui commande la régulation de vitesse des ventilateurs. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de ventilation des radiateurs de fluide (5, figure 1) du moteur à combustion interne d'une locomotive, disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture (4) de la locomotive, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur (8, 9) d'axe horizontal placé longitudinalement par rapport à la locomotive. peu au-dessous des radiateurs, et des ouvertures d'aspiration d'air (6, 7) placées dans les parties hautes des faces latérales (2, 3) de la locomotive. 2/ Dispositif de ventilation des rhéostats de démarrage et de freinage (15, figure 2) d'une locomotive électrique ou d'une locomotive à moteurs à combustion interne et électrique, disposés en nappes horizontales à proximité de la toiture (4) de la locomotive, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur (8, 9) d'axe horizontal placé longitudinalement par rapport à la locomotive peu audessous des rhéostats, et des ouvertures d'aspiration d'air (6, 7) placées dans les parties hautes des faces latérales de la lomotive. 3/ Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les rhéostats de démarrage et de freinage (14) sont disposées audessus des radiateurs de fluide (5) sous la toiture (4) de la locomotive. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ouvertures d'aspiration d'air (6, 7) et les radiateurs de fluide (5) et/ou les rhéostats de démarrage et de freinage (15) sont placés par rapport au ventilateur (8, 9) de façon que l'air aspiré par celui-ci suive un trajet sensiblement horizontal jusqu'à ce ventilateur, puis vertical de ce dernier aux radiateurs et/ou aux rhéostats de démarrage et de freinage.