Brevet FR2645817A1 — publié le 19901019

Dispositif de ventilation de moteur de traction ferroviaire et d'épuration dynamique de l'air de ventilation La présente invention concerne un dispositif de ventilation d'un moteur de traction ferroviaire et d'épuration dynamique de l'air de ventilation, comprenant un ventilateur centrifuge à aubes radiales entouré d'une enveloppe circulaire et refoulant l'air vers le moteur, et des moyens de filtration dynamique sur le trajet de l'air refoulé par le ventilateur. On a déjà proposé dans le document FR-A-1037867 d'assurer la ventilation des moteurs et des machines électriques d'une locomotive à l'aide d'un ventilateur centrifuge alimenté en air prélevé sur le toit de la locomotive, afin qu'il comprenne moins de poussières, et refoulant cet air à travers une cheminée latérale de la caisse vers un filtre à persiennes, destiné à éliminer les impuretés entraînées par l'air, telles que les gouttelettes d'eau, les flocons de neige, les grains de sable, les poussières. Une telle épuration n'est cependant pas complète, et il est nécessai- re de disposer des filtres amovibles en amont des machines électri- ques exigeant un air de ventilation tout à fait pur. Un tel dispositif de ventilation est complexe, assez bruyant, occupe un volume important de l'intérieur de la caisse, au détriment de l'espace nécessaire pour les différents appareillages, exige une perte de charge importante sur le circuit de l'air de ventila- tion, et nécessite des contrôles fréquents. La présente invention a pour but de procurer un dispositif de ventilation de moteur de traction ferroviaire qui soit simple, peu bruyant, peu encombrant, n'entraîne qu'une perte de charge modérée sur le circuit d'air de ventilation, et ne nécessite des contrôles qu'à des intervalles de temps très espacés. Il a également pour but de permettre le cas échéant l'entraînement direct du ventilateur par l'arbre moteur et de prélever l'air sous le châssis de la locomotive, et d'éviter ainsi des conduits d'arrivée relativement longs jusqu'au moteur, tout en n'amenant au contact du moteur qu'un air bien épuré. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il 26458 17 - 2- comprend une tôle plane percée d'ouvertures de passage périphériques formant écran diffuseur, divisant le volume intérieur à l'enveloppe circulaire en une chambre amont reliée à l'admission d'air au ventilateur et une chambre aval reliée au refoulement vers le moteur, une ouverture d'évacuation d'air impur en forme de secteur sur le pourtour de la chambre amont, et un élément séparateur disposé en face de l'ouverture et formant obstacle détournant les filets d'air proches des aubes du ventilateur vers une section de prélèvement proche de l'ouverture d'évacuation. Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caracté- ristiques suivantes: - Les ouvertures de passage périphériques de la tôle plane sont des trous percés dans cette tôle. - Les ouvertures de passage périphériques de la tôle plane sont disposées en forme de persiennes. - Il comporte un orifice reliant la zone périphérique de la chambre aval à la zone périphérique de la chambre amont, à proximité de l'ouverture d'évacuation d'air impur. - La chambre aval est munie de moyens de redressement du flux d'air périphérique vers un écoulement axial. - La chambre aval est munie d'une chicane circonférentielle sur le trajet de l'air de sa périphérie vers sa zone centrale. - L'élément séparateur est de forme générale trapézoïdale, ses angles aigus étant du côté opposé à l'écran diffuseur. - L'élément séparateur est en forme générale de parallélépipède, son angle aigu du côté opposé à l'écran diffuseur étant face à l'arrivée de l'air en rotation. - Il comporte une ouverture d'introduction de l'air de ventilation sous le chassis du véhicule. - Le ventilateur est entramné directement dans l'un et/ou l'autre des deux sens de rotation par l'arbre du moteur de traction. Il est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux figures du dessin annexé, des dispositifs de ventilation de moteurs électriques de véhicule ferroviaire selon l'invention. La figure 1 représente en plan vu du côté entrée d'air - 3 - un dispositif de ventilation et d'épuration d'air dont la tôle formant écran diffuseur est une tôle perforée. La figure 2 représente le dispositif de la figure 1 en coupe par un plan diamétral. La figure 3 représente en plan vu du côté entrée d'air un dispositif de ventilation et d'épuration d'air dont la tôle formant écran diffuseur est en forme de persiennes de passage de l'air. La figure 4 représente le dispositif de la figure 3 en coupe diamétrale. La figure 5 est une vue en plan vu du-côté entrée d'air du ventilateur au voisinage de l'ouverture d'évacuation d'air chargé de poussières ou de particules d'humidité, correspondant à l'axe V-V de la figure 6. La figure 6 est une vue en élévation depuis l'intérieur de cette même zone du pourtour du dispositif, l'écran diffuseur étant représenté dans le haut de la figure. La figure 7 est une vue en coupe diamétrale d'un dispositif de ventilation et d'épuration d'air comportant dans la chambre aval une chicane circonférentielle. Dans les figures 1 et 2, le ventilateur centrifuge 1 d'axe 1A est muni d'aubes radiales 2. Il est enfermé dans une enveloppe circulaire 3. Le volume intérieur à cette enveloppe est divisé par une tôle plane 4 en une chambre amont 6, contenant le ventila- teur, reliée par l'intermédiaire d'une grille de protection 4A à une ouverture d'introduction d'air ambiant (non représentée), disposée de préférence sous le châssis du véhicule, et une chambre aval 7, elle-même reliée à un conduit (non représenté) d'amenée d'air épuré au moteur électrique à refroidir. La tôle 4 est percée sur toute sa périphérie, à l'exception d'un secteur plein formant masque 7A, de trous 5 de communication entre les chambres amont et aval. L'enveloppe 3 est percée en face du secteur 7A d'une ouvertu- re 8 d'évacuation d'air chargé d'impuretés, ces dernières se concentrant sous l'effet de la force centrifuge près de l'enveloppe 26458 17 - 4 - du ventilateur. En face de cette ouverture, un élément séparateur 9, de forme générale trapézoïdale ou parallélépipèdique en élévation, s'oppose à l'écoulement de l'air et oriente vers l'ouverture d'évacuation la fraction d'air enrichie en poussières ou particules d'humidité par la force centrifuge. La chambre aval 7 est munie d'aubes 10 de redressement de l'écoulement de l'air parvenu dans sa zone externe à travers les trous 5, l'infléchissant vers le sens axial. Un orifice 11 débouchant dans l'orifice de sortie d'air chargé d'impuretés, permet l'évacuation d'une fraction d'air encore impur parvenu dans cette chambre. Le dispositif de ventilation et d'épuration des figures 3 et 4 est semblable dans une large mesure à celui des figures 1 et 2, et les éléments identiques ne seront pas décrits à nouveau. Mais la t6le plane 4 de séparation des chambres amont et aval est percée sur son pourtour d'ouvertures en forme de persiennes 5A (dont seules certaines ont été représentées) donnant à l'air qui y pénétre une direction centripète. Les figures 5 et 6 représentent le secteur de l'ouverture 8 d'évacuation de l'air chargé de poussières ou de particules d'humidi- té, comportant en face de cette ouverture un élément séparateur 9 de forme trapézoïdale. Ce trapèze présente ses angles aigus du c8té opposé à la t8le de séparation des deux chambres du ventilateur, de sorte qu'il détourne les filets d'air refoulés par les pales du ventila- teur, représentées en 2, vers la section de prélèvement représentée par la double flèche 12, puis vers l'ouverture d'évacuation 8. L'ouverture 11 à travers la t8le de séparation 4 permet à l'air contenant encore des poussières ou des particules d'humidité, circulant sur le pourtour de la chambre aval, de s'évacuer également par l'ouverture 8. Dans le cas o l'élément 9 serait de forme parallélépipèdique, il présenterait le même angle aigu en face des filets d'air refoulés par les aubes. Le biais du séparateur, représenté par la distance D dans -5- un plan perpendiculaire à l'axe du ventilateur entre le fond et le haut du bord du séparateur, doit être d'environ 1,5 à 2 fois le pas des aubes, pour éviter un bruit excessif. Dans le dispositif de la figure 7, la chambre amont 6 du ventilateur est identique à celle des figures 1 et 2, et la t8le de séparation 4 est également percée de trous 5 sur son pourtour. Mais la chambre aval 7 comporte une chicane circonférentielle 13, créant une certaine perte de charge sur le trajet de l'air et facilitant l'élimination par l'ouverture 11 d'une fraction périphéri- que d'air contenant encore des poussières ou particules d'humidité. 26458 17 -6- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de ventilation de moteur de traction ferroviaire et d'épuration dynamique de l'air de ventilation, comprenant un ventilateur centrifuge (1) à aubes radiales (2) entouré d'une enveloppe cireulaire (3) et refoulant l'air vers le moteur, et des moyens de filtration dynamique sur le trajet de l'air refoulé par le ventilateur, caractérisé en ce qu'il comprend une t8le plane (4) percée d'ouvertu- res de passage périphériques (5) formant écran diffuseur, divisant le volume intérieur à l'enveloppe circulaire en une chambre amont (6) reliée à l'admission d'air au ventilateur et une chambre aval (7) reliée au refoulement vers le moteur, une ouverture (8) d'évacuation d'air impur en forme de secteur sur le pourtour de la chambre amont, et un élément séparateur (9) disposé en face de l'ouverture et formant obstacle détournant les filets d'air proches des aubes du ventilateur vers une section de prélèvement proche de l'ouverture d'évacuation. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de passage périphériques de la tôle plane sont des trous (5)percés dans cette tôle. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de passage périphériques de la tôle plane sont disposées en forme de persiennes (5A). 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un orifice (11) reliant la zone périphérique de la chambre aval (7) à la zone périphérique de la chambre amont (6), à proximité de l'ouverture d'évacuation d'air impur (8). / Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre aval est munie de moyens de redressement du flux d'air périphérique vers un écoulement axial (10). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre aval est munie d'une chicane circonférentielle (13) sur le trajet de l'air de sa périphérie vers sa zone centrale. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément séparateur (9) est de forme générale trapézoida- le, ses angles aigus étant du côté opposé à l'écran diffuseur. 26458 17 -7- 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément séparateur (9) est en forme générale de parallé- lépipède, son angle aigu du c8té opposé à l'écran diffuseur étant face à l'arrivée de l'air en rotation. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture d'introduction de l'air de ventilation sous le châssis du véhicule. / Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'entraînement du ventilateur est assuré directement par l'arbre du moteur, dans l'un et/ou l'autre des deux sens de rotation.