Brevet FR2598184A1 — publié le 19871106

La présente invention est relative à un ventilateur axial de niveau sonore peu élevé dont la roue de ventilateur comporte, pour le guidage des courants d'air, un anneau de guidage solidaire des ailettes du ventilateur et dont le moteur d'entraînement est placé dans un moyeu cylindrique constituant le logement du moteur et peut être fixé au moyen d'entretoises a' l'enveloppe de guidage de l'air. Le DE-Gbm 72 03 550 décrit un dispositif dans lequel des ailettes de ventilateur sont disposées à l'intérieur d'un anneau de guidage qui tourne avec elles dans des conditions telles qu'en donnant une forme particulière à cet anneau de guidage et à l'enveloppe de guidage de l'air qui l'entoure on obtienne un déplacement d'air aussi peu bruyant que possible. Ce dispositif connu présente cependant l'inconvénient que, d'une part, l'enveloppe de guidage de l'air doit avoir une assez grande longueur, ce qui fait que les dimensions du ventilateur dans le sens de l'écoulement de l'air sont excessives pour un grand nombre d'applications et que, d'autre part, en raison de la complexité des formes qui doivent être réalisées, les frais de fabrication des différentes parties du ventilateur, comme l'anneau de guidage, la roue de ventilateur et l'enveloppe de guidage de l'air, sont assez élevés. Le but de l'invention est d'obtenir, même avec des ventilateurs axiaux aussi courts que possible, une réduction aussi importante que possible du niveau sonore dû à l'écoulement de l'air. Ce but est atteint en ce que deux ailettes au moins de la roue de ventilateur présentent, vues dans le sens périphérique de celle-ci, des distances différentes l'une par rapport à l'autre et que les entretoises de fixation sont disposées au moins h peu près tangentiellement à la périphérie de l'enveloppe constituant le logement en forme de moyeu du moteur.Les modes de réalisation de l'invention permettent notamment d'obtenir les avantages suivants a) absence de tourbillons au niveau des pointes des ailettes du ventilateur, b) répartition sur un spectre à bande large du bruit de rotation produit par la rotation de roues de ventilateur de forme symétrique, c) absence de variations de pression périodiques, qui sont provoquées par l'arrivée des courants entrainés par les bords arrière des ailettes sur des parties fixes du ventilateur, notamment sur les entretoises de fixation du logement du moteur, d) atténuation de l'action de refoulement exercée sur l'air à déplacer en raison du volume des différentes ailettes du ventilateur. Ces avantages sont obtenus du fait de la réalisation, suivant l'invention, des dispositions ci-dessous a) La roue du ventilateur est entourée par un anneau de guidage sur lequel sont fixées les pointes des ailettes du ventilateur. Des dispositifs de ce type sont évidemment connus, mais on a constaté que la mise en place d'un anneau de guidage à la périphérie de la roue du ventilateur, donc au niveau des pointes des ailettes du ventilateur, empoche toute compensation de pression entre le côté aspiration et le côté compression de la roue de ventilateur et, par conséquent, toute formation de tourbillons bruyants au niveau des pointes. b) Les ailettes du ventilateur sont réparties sur la circonférence du moyeu de la roue de ventilateur à des distances les unes des autres qui ne sont pas uniformes, l'angle au point de fixation du bord avant de la première ailette sur la circonférence du moyeu servant de point de référence pour les distances angulaires des bords avant des autres ailettes du ventilateur. Les distances angulaires qui se sont avérées particulièrement avantageuses sont indiquées par des tableaux incorporés à la description ci-dessous. Cette disposition empêche notamment le bruit de rotation qui correspond, dans l'analyse des fréquences du ventilateur a l'apparition brusque d'une crête de fréquence qui dépend de la vitesse angulaire de la roue de ventilateur et du nombre des ailettes du ventilateur.Ce bruit de rotation est extre- mement fort et très gênant, c) Les entretoises de fixation de l'enveloppe du logement du moteur dans le moyeu sont disposées de telle manière que leur bord qui se trouve en arrière dans le sens de la rotation de la roue du ventilateur suit une tangente partant de la circonférence du moyeu de la roue du ventilateur.Par contre, les bords arrière des ailettes du ventilateur qui passent directement devant les entretoises suivent une courbe dont la forme est telle que l'angle qui se forme, au cours de ce passage, entre les bords arrière de l'entretoise de fixation et l'ailette du ventilateur n'est pas inférieur à 450 et est compris de préférence entre 900 et 450. Cette disposition permet d'obtenir une "coupe traînante entre les deux bords arrière, c'est-à-dire que la superposition réciproque ne se produit que sur une très faible partie de la longueur totale des deux bords.Cette disposition présente l'avantage d'empêcher les courants entraînés au niveau des bords arrière des ailettes du ventilateur d'arriver sur toute leur longueur sur les entretoises de fixation et, de ce fait, de produire à l'intérieur du ventilateur des variations de pression génératrices d'un bruit intense. d) Le profil aérodynamique des ailettes du ventilateur présente une épaisseur qui varie d'une manière continue dans le sens de la longueur de l'ailette. Par rapport à un profil qui resterait sans changement sur toute la longueur de l'ailette, l'épaisseur réelle est augmentée de 50 % environ au niveau de la circonférence de la roue du ventilateur tandis qu'au niveau de l'anneau de guidage elle est inférieure de 50 z environ à l'épaisseur moyenne.Cette forme des ailettes de ventilateur présente l'avantage que, dans leur partie voisine du moyeu, par suite de la valeur relativement faible de la vitesse tangentielle, l'épaisseur continue des ailettes du ventilateur donne un coefficient de force ascensionnelle de plus en plus élevé tandis que, dans leur partie voisine des pointes des ailettes, par suite de la valeur élevée de la force tangentielle, l'amincissement continu des ailettes réduit de plus en plus l'action de refoulement des ailettes du ventilateur. Lorsque toutes les dispositions énumérées ci-dessus sont réalisées d'une manière avantageuse dans un ventilateur axial du type initialement défini, on peut obtenir, par rapport aux ventilateurs axiaux de construction traditionnelle, une diminution du bruit de 10 à 15 dB(A) environ. Un ventilateur axial suivant l'invention n'offre pas seulement l'avantage d'une diminution considérable du bruit, mais, en plus, a un rendement très amélioré, ce qui permet d'utiliser un moteur d'entraînement de moindre puissance. C'est très important notamment pour les utilisations dans les véhicules automobiles, car il en résulte, d'une part, une diminution de la consommation d'énergie, d'autre part, un allégement du moteur et, enfin, un moindre encombrement de l'ensemble du dispositif. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen d'un exemple de réalisation avantageux en se référant au dessin. La figure 1 est une vue latérale partiellement en coupe d'une partie du ventilateur fixé > l'enveloppe de guidage de l'air. La figure 2 est une vue d'une partie du ventilateur axial vu du côté arrivée de l'air. La figure 3 est une vue de dessus de la roue de ventilateur. Les figures 4a et 4b sont respectivement une vue de dessus et une vue latérale partiellement en coupe d'une ailette de ventilateur. L'exemple de réalisation représenté constitue une utilisation avantageuse d'un ventilateur axial suivant l'invention comme ventilateur de refroidissement dans un véhicule automobile. Comme le montre la figure 1, les différentes ailettes 2 de la roue de ventilateur 1 sont disposées sur la circonférence 3 du moyeu qui comporte des dispositifs de fixation de la roue de ventilateur 1 sur l'arbre du moteur d'entraînement (non représenté). Les pointes des ailettes 2 du ventilateur sont solidement reliées à l'anneau de guidage 4, de sorte que l'ensemble de la roue de ventilateur 1 peut être réalisé d'une seule pièce par moulage. Située en arrière de la roue de ventilateur 1 dans le sens de l'écoulement de l'air, l'enveloppe 5 est également constituée par un moyeu dans lequel est logé le moteur électrique qui entraine la roue de ventilateur 1. L'enveloppe 5 comporte plusieurs entretoises de fixation 6 qui maintiennent l'enveloppe 5 et, par conséquent, la roue de ventilateur 1 sur l'enveloppe 7 de guidage de l'air. L'enveloppe 7 de guidage de l'air comprend une ouverture 10 d'entrée qui prolonge pratiquement l'anneau de guidage 4 et a sensiblement le même diamètre intérieur que l'anneau de guidage 4. La figure 2 montre comment les entretoises de fixation 6 sont disposées par rapport à l'enveloppe 5 et aux ailettes 2 du ventilateur. Le dispositif décrit dans l'exemple de réalisation .comporte trois entretoises étroites 6 qui sont fixées à l'enveloppe 5 en étant décalées chaque fois de 1200 de telle manière qu'au moins leurs bords 8 qui, vus dans le sens de l'écoulement de l'air se trouvent en arrière, suivent une tangente à l'enveloppe 5. La figure 2 montre également que les bords arrière 9 des ailettes 2 du ventilateur de la roue de ventilateur 1 qui tournent dans le sens de la flèche 13 ont la forme d'une courbe plate. Au moment où l'ailette 2 du ventilateur passe devant l'entretoise de fixation 6, l'anglecompris entre les deux bords arrière 8 et 9 reste compris entre 450 et 900.La disposition tangentielle des entretoises de fixation 6 par rapport à l'enveloppe 5 permet d'obtenir, même quand la courbe des bords arrière 9 est relativement plate, la diminution voulue de la distance de superposition entre les entretoises de fixation 6 et les bords arrière 9 des ailettes 2 du ventilateur, ce qui évite de donner aux ailettes 2 du ventilateur une forme compliquée. La figure 3 montre comment les ailettes 2 du ventilateur sont disposées sur la roue de ventilateur 1. Les distances séparant les unes des autres les ailettes de ventilateur 2 qui, dans l'exemple de réalisation préféré, sont au nombre de sept, sont toutes différentes. Si l'on part du fait que, comme dans l'exemple de réalisation représente, les bords avant des ailettes 2 du ventilateur sont orientés exactement dans le sens radial par rapport à l'axe de la roue de ventilateur 1 et si l'on utilise ces bords avant comme e points de référence pour les angles circulaires résultant des différentes distances, on obtient, pour les distances entre les ailettes, le tableau suivant Tableau I Ailette de ventilateur I pour 0 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur II entre 500 et 600 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur III entre 900 et 110 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur IV entre 1500 et 1700 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur V entre 2000 et 2200 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VI entre 2500 et 2700 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VII entre 3000 et 3200 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Suivant une variante de l'invention, on obtient le tableau suivant Tableau II Ailette de ventilateur I pour 0 de la circonférence du moyeu de la roue du ventilateur (1) Ailette de ventilateur II pour 56,30 de la circonférence du moyeu de la roue du ventilateur (1) Ailette de ventilateur III pour 102,70 de la circonférence du-moyeu de la roue du ventilateur (1) Ailette de ventilateur IV pour 1630 de la circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur V pour 2070 de la circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VI pour 2620 de la circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VII pour 3110 de la circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Les figures 4a et 4b, enfin, montrent la modification de profil des ailettes 2 du ventilateur. Comme l'indique le trait interrompu (figure 4b), le profil aérodynamique de l'ailette incurvée du ventilateur est partout le même sur toute sa longueur. Au niveau du pied 11 de l'ailette 2 du ventilateur, ltépaisseur a de l'ailette suivant la forme de profil donnée a une épaisseur supérieure de 100 z environ à l'épaisseur b de l'ailette au niveau de la pointe 12 de l'ailette 2 du ventilateur. Il y a donc diminution, de préférence continue, de l'épaisseur de l'ailette depuis le pied de l'ailette 2 du ventilateur jusqu'à sa pointe reliée à l'anneau de guidage 4. Suivant une autre variante de l'invention l'épaisseur du profil aérodynamique au niveau du pied 11 de l'ailette 2 du ventilateur est de 60 % a 120 % environ plus grande qu'au niveau de l'anneau de guidage (4). La description précédente montre que le ventilateur en question résoud le problème posé et présente les caractéristiques qui s'avèrent avantageuses. L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation décrit et il est possible d'y apporter des modifications d'ordre constructif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ventilateur axial de niveau sonore peu élevé dont la roue comporte, pour le guidage des courants d'air, un anneau de guidage solidaire des ailettes du ventilateur et dont le moteur d'entrainement est placé dans un moyeu cylindrique constituant le logement du moteur et peut être fixé au moyen d'entretoises à l'enveloppe de guidage de l'air, caractérisé en ce que deux ailettes (2) au moins de la roue de ventilateur (1) présentent, vues dans le sens périphérique de celle-ci, des distances différentes l'une par rapport à l'autre et que les entretoises de fixation (6) sont disposées au moins à peu près tangentiellement à la périphérie de l'enveloppe (5) constituant le logement en forme de moyeu du moteur. 2. Ventilateur axial selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue du ventilateur (1) comprend au total sept ailettes (2) de ventilateur qui sont disposées sur la circonférence (3) du moyeu de la roue (1) de ventilateur suivant des distances angulaires relatives qui varient dans les conditions indiquées par le tableau I Tableau I Ailette de ventilateur I pour 0 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur II entre 50 et 60 de circonférence du moyen de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur III entre 900 et 1100 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur IV entre 1500 et 1700 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur V entre 2000 et 220 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VI entre 2500 et 2700 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VII entre 3000 et 3200 de circonférence du moyeu de la roue de ventilateur (1) 3. Ventilateur axial selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ailettes (2) du ventilateur sont réparties sur la circonférence (3) de la roue du ventilateur (1) à des distances angulaires relatives indiquées par le tableau II Tableau II Ailette de ventilateur I pour 0 de circonférence de moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur II pour 56,3 de circonférence de moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur III pour 102,70 de circonférence de moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur IV pour 1630 de circonférence de moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur V pour 2070 de circonférence de moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VI pour 2620 de circonférence de moyeu de la roue de ventilateur (1) Ailette de ventilateur VII pour 3110 de circonférence de moyeu de la roue de ventilateur (1) 4. Ventilateur axial selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ailettes (2) du ventilateur ont un profil aérodynamique dont l'épaisseur, pour une forme de profil restant approximativement la même, est, au niveau du pied (11) de l'ailette (2) du ventilateur, de 60 % à 120 % environ plus grande qu'au niveau de l'anneau de guidage (4). 5. Ventilateur axial selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ailettes (2) du ventilateur présentent un profil aérodynamique incurvé dont l'épais- seur, pour une forme de profil restant approximativement la même, diminue continuellement depuis le pied (11) de chaque ailette (2) du ventilateur jusqu'à sa pointe (12) reliée à l'anneau de guidage (4) et en ce que l'épaisseur (a) au niveau du pied (11) est supérieure de 100 % environ à l'épaisseur (b) au niveau de la pointe (12). 6. Ventilateur axial selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la périphérie de l'enveloppe (5) constituant le logement du moteur en forme de moyeu comporte trois entretoises de fixation (6) qui sont toutes tangentes à la périphérie de l'enveloppe (5) et, vus dans le sens de l'écoulement de l'air, sont placées derrière la roue du ventilateur (1). 7. Ventilateur axial selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les bords arrière (9) des ailettes (2) du ventilateur suivent une courbe telle que l'angle $ qui se forme, au-delà de la surface totale parcourue de l'entretoise de fixation (6) au moment du passage de l'ailette (2) du ventilateur devant l'entretoise de fixation (6), entre le bord arrière (9) de l'ailette (2) du ventilateur et l'entretoise de fixation (6) devant laquelle elle passe, reste compris entre 900 et 450. 8. Ventilateur axial selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bord antérieur des différentes ailettes (2) du ventilateur est orienté dans le sens radial par rapport à la circonférence (3) du moyeu de la roue de ventilateur (1). 9. Ventilateur axial selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe (7) de guidage de l'air comprend une ouverture d'entrée (10) qui prolonge pratiquement l'anneau de guidage (4) et a sensiblement le même diamètre intérieur que l'anneau de guidage (4).