Brevet FR2726324A1 — publié le 19960503

L'invention concerne un ventilateur hélicoide ou à flux axial pour le radiateur d'un moteur à combus- tion interne, en particulier d'un véhicule utilitaire, qui est pourvu d'une enveloppe stationnaire entourant les pales du ventilateur et est placé à distance d'une buse disposée sur le radiateur. Des ventilateurs hélicoïdes de ce type sont connus par le modèle d'utilité allemand DE- Gbm 90 16 496. Sur de tels systèmes de ventilateurs, on a donné une forme en tuyère à l'embouchure de sortie de la buse du radiateur, on a prolongé cette embouchure dans la zone comprise entre la buse du radiateur et le ventila- teur et on lui a donné un diamètre plus petit que le dia- mètre du ventilateur et que le diamètre de l'enveloppe fixe entourant celui-ci. Cette conformation assure que le tourbillon de reflux - provoqué par l'étranglement du flux d'air sortant du ventilateur - est capté dans la zone des bords avant des pales du ventilateur et s'y sta- bilise, afin que ce tourbillon de reflux n'ait pas d'in- fluence notable sur l'écoulement de l'air à travers le radiateur. Cependant, le rétrécissement de la section de sortie de la buse du radiateur réduit de façon indésirée le débit d'air de telles constructions. Par le brevet DE 33 04 297, il est également connu de munir des ventilateurs d'une enveloppe tour- nante, fixée aux bouts des pales, de faire dépasser cette enveloppe en direction de la buse du radiateur et de co- ordonner à ce bord avant une tuyère de déviation qui as- sure que l'air passant par la fente définie par la tuyère constitue, également dans des situations d'étranglement important, un jet de propulsion pour le flux principal, de sorte que la formation d'un tourbillon est empêchée de cette manière. De telles constructions présentent cepen- dant une profondeur hors tout relativement grande, au point qu'il n'y a pas toujours suffissamment de place pour loger l'ensemble. De plus, des problèmes considé- rables se posent pour le remplacement de la courroieou ades courroies trapézoïdales, devenant parfois nécessaire pendant le service. L'invention a donc pour but de réaliser un ven- tilateur hélicoïde, du type mentionné au début, de ma- nière que la nécessité de stabiliser un tourbillon de re- flux soit supprimée. A cet effet, il est proposé, s'agissant d'un ventilateur hélicoïde du type mentionné au début, de faire déboucher un canal annulaire de dérivation entre la buse du radiateur et le ventilateur, canal qui est ouvert vers le côté refoulement du ventilateur et dont la paroi intérieure, dirigée vers le flux principal guidé par la buse, présente une courbure telle que le flux de dériva- tion, sortant vers le côté aspiration du ventilateur, est dévié en direction du flux principal. Grâce à cette conformation, on obtient un flux de dérivation fermé, au- quel est amenée, depuis le côté refoulement du ventila- teur, de l'énergie qui peut être transférée au côté aspi- ration. Cette disposition permet d'éviter la formation d'un tourbillon de reflux dans la zone des bords exté- rieurs des pales du ventilateur, également dans une construction o une enveloppe fixe entoure les pales tournantes du ventilateur. Selon un perfectionnement de l'invention, le canal annulaire de dérivation peut être formé par la pa- roi arrière de la buse et une seconde paroi placée à dis- tance derrière elle et qui est supportée sur la paroi ar- rière de la buse par des entretoises réparties dans le sens de la périphérie. Grâce à ces dispositions, on ob- tient un mode de réalisation relativement simple pour la pratique. Les entretoises peuvent être fixées ultérieure- ment sur la buse, ensemble avec la seconde paroi, mais il est possible aussi de les fabriquer d'un seul tenant avec celle-ci. Selon un perfectionnement de l'invention, le plan longitudinal médian des entretoises peut être in- cliné sous un angle par rapport à un plan radial passant par les entretoises, de manière que celles-ci soient orientées dans la direction suivant laquelle entre l'air refluant depuis le côté refoulement du ventilateur et qui est animé d'une rotation. Les entretoises assurent cepen- dant aussi que la rotation du flux de dérivation ne soit pas perturbée et se prolonge sur la suite du parcours de ce flux, ce qui peut contribuer à une diminution du bruit, comme expliqué par la suite. Selon un autre perfectionnement de l'invention, les entretoises peuvent avoir une section droite en forme de goutte et être agencées de manière que leur nombre et leur pas diffèrent du nombre et du pas des pales du ven- tilateur. Ces caractéristiques procurent également une nette diminution du bruit ou évitent des sources de bruit possibles. Une autre caractéristique de l'invention pré- voit que la buse du radiateur présente un rétrécissement semblable à une tuyère sur son côté dirigé vers l'enve- loppe - comme c'est le cas également dans la construction mentionnée au début -, rétrécissement qui présente à son extrémité un plus petit diamètre que les diamètres du ventilateur et de l'enveloppe du côté de leur entrée. Grâce à cette mesure, le canal de dérivation peut être formé, tout au moins d'un côté, par la zone d'embouchure de la tuyère formée par la buse du radiateur. Il est à noter à ce sujet que pour la construction de cette zone de sortie semblable à une tuyère de la buse du radiateur, il n'est pas nécessaire de tenir compte d'une stabilisa- tion aérodynamique d'un tourbillon de reflux, ainsi que cela est encore le cas selon l'état de la technique. La réduction de diamètre n'est donc pas fixée par la stabi- lisation d'un tourbillon de reflux, mais peut être choi- sie uniquement en tenant compte de la grandeur de la sec- tion du canal de dérivation, de sorte qu'aucune diminu- tion notable du débit d'air n'est à craindre. Cependant, selon encore un autre perfectionne- ment de l'invention, le canal de dérivation peut non seu- lement être agencé sur la buse du radiateur, mais aussi sur l'enveloppe stationnaire du ventilateur; d'après un perfectionnement de ce concept, la paroi arrière du canal peut être formée par l'enveloppe et sa paroi avant peut être reliée à la buse du radiateur par l'intermédiaire d'un élément d'étanchéité élastique, en particulier d'une manchette. Selon un autre perfectionnement de l'invention, la zone d'entrée du canal de dérivation peut s'évaser en entonnoir et la courbure de la zone de sortie de ce canal peut être réalisée en arc de cercle parce qu'on obtient ainsi une forme particulièrement simple à fabriquer, mais qui est également avantageuse sur le plan aérodynamique. Enfin, selon encore un autre perfectionnement de l'inven- tion, la tangente à la paroi avant du canal de dériva- tion, à la fin de sa courbure de sortie, peut être paral- lèle à l'axe du ventilateur ou, selon une autre variante, être inclinée vers l'extérieur sous un angle qui diffère de la direction axiale du ventilateur, de sorte que le flux de dérivation est dirigé dans la zone des bouts des pales. Comme le flux de dérivation pénètre en étant animé d'une certaine rotation autour de son axe, comme expliqué précédemment, le flux de dérivation peut s'opposer, dans ce mode de réalisation, à l'écoulement de contournement des pales se produisant sous l'effet des pressions en présence au bout des pales. Cela se traduit par une cer- taine amélioration du rendement et par une diminution du bruit produit. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale sché- matique de la zone extérieure d'un ventilateur hélicoïde réalisé conformément à l'invention et auquel sont coor- donnés une buse de radiateur et un canal de dérivation; - la figure 2 est une vue d'une partie de la buse du radiateur et du canal de dérivation, prise sui- vant la flèche II et avec une coupe partielle suivant la ligne IIa-IIa; - la figure 3 est une représentation schéma- tique d'un système de ventilateur hélicoïde semblable à celui de la figure 1, mais selon une première variante; - la figure 4 est une représentation analogue à la figure 1, mais montrant une seconde variante; et - la figure 5 est la représentation schématique du courant d'air, généré par le canal de dérivation prévu conformément à l'invention, en direction des bouts des pales. Les figures 1 et 2 représentent un système de ventilateur hélicoïde pour le radiateur d'un moteur à combustion interne, d'un véhicule utilitaire dans l'exemple montré ici, qui comprend une buse 1 coordonnée à un radiateur, non représenté, mais désigné symbolique- ment par 2, et un ventilateur hélicoïde 3 monté à la suite de cette buse. Les pales 4 du ventilateur 3, ayant le diamètre DL, sont entourées d'une enveloppe 5 qui est reliée fixe, de manière non représentée, comme la partie non tournante du ventilateur hélicoïde 3, au moteur non représenté, situé à droite derrière le ventilateur 3. Conformément à l'invention, la buse du radia- teur est pourvue d'un canal annulaire de dérivation 6 dont la section d'embouchure 6a est dirigée vers le ven- tilateur 3. Le canal de dérivation 6 est formé par la pa- roi arrière 7 de la buse 1, laquelle se raccorde à un ré- trécissement circulaire 7a, réalisé à la façon d'une tuyère et ayant le diamètre Do. Ce dernier est plus petit que le diamètre DL du ventilateur et plus petit que le diamètre de l'enveloppe du côté de l'entrée. Dans l'exemple de réalisation montré, cette configuration semblable à une tuyère de la paroi arrière 7 possède un contour en arc de cercle, par lequel se termine également le canal de dérivation 6 sur son côté intérieur. La tan- gente 21 à la paroi avant 7a du canal de dérivation 6, à la fin de la courbure de sortie de ce canal, est inclinée vers l'extérieur sous un angle qui diffère de la direc- tion axiale du ventilateur. L'autre paroi du canal de dérivation est formée par un anneau 8 relié rigidement à la paroi arrière 7 de la buse 1 par plusieurs entretoises 9. Cet anneau et les entretoises 9 peuvent être formés d'une seule pièce fixée de manière non représentée sur la buse 1. Il est cepen- dant possible aussi de réaliser la buse 1 d'un seul te- nant avec les entretoises 9 et d'y rapporter l'anneau 8, par exemple par un assemblage à encliquetage. Ces modes de réalisation sont à recommander parce que la buse 1, les entretoises 9, l'anneau 8 et aussi l'enveloppe 5 sont généralement fabriqués en matière plastique. L'anneau 8 possède sur son côté extérieur une rainure périphérique 10 dans laquelle pénètre une extré- mité d'une garniture d'étanchéité annulaire élastique ou manchette 11 dont l'autre extrémité est appliquée contre un collet périphérique 12 de l'enveloppe 5, formant ainsi un dispositif d'étanchéité mobile entre le radiateur 2 et sa buse 1 d'un côté et l'enveloppe 5 solidaire du moteur de l'autre côté. L'enveloppe 5 s'évase en entonnoir ou à la façon d'un diffuseur dans la direction de l'écoulement de l'air. Le canal de dérivation 6 débouche devant le côté aspiration du ventilateur 3 et s'ouvre par toute sa surface extérieure annulaire vers l'espace entourant le système de ventilateur, espace qui communique lui- même avec l'espace de refoulement formé derrière le ventila- teur 3. Le canal de dérivation 6 relie ainsi le côté as- piration du ventilateur 3 à son côté refoulement, de sorte qu'on obtient, outre le flux d'air principal indiqué par les flèches 13 et traversant le radiateur 2, un flux de dérivation fermé en lui-même, suivant les flèches discontinues 14; plus précisément, dans l'exemple de réalisation montré ici, l'agencement est tel que ce flux de dérivation passe par la zone des bouts 4a des pales 4 du ventilateur. Ce flux de dérivation est alimenté ainsi par le côté refoulement du ventilateur 3 en énergie pouvant être délivrée au côté aspiration. Il s'est révélé que cette disposition évite en tout cas dans la région des pales 4 du ventilateur - l'apparition d'un tourbillon de reflux, mais que le flux de dérivation 14 est renforcé précisément lorsque le système de ventilateur doit être utilisé à l'état fortement étranglé, en raison du couplage actuellement habituel avec le moteur, par l'énergie venant du côté refoulement et empêche ainsi la création d'un tourbillon de reflux. Comme indiqué sur la figure 1, la forme du ca- nal de dérivation 6 peut également correspondre à celle de la portion de paroi 8a représentée en trait discon- tinu. Il serait possible aussi d'infléchir l'enveloppe 5 vers l'arrière et l'extérieur au droit d'un angle, comme indiqué en 5a, au lieu de par un arrondi, pour son racor- dement à une partie formant diffuseur. Les pales 4 du ventilateur pourraient aussi comporter un prolongement radial dans leur zone de sortie, comme indiqué en 4b. La figure 3 montre une telle variante d'une forme d'enveloppe angulaire 50. A la différence du mode de réalisation de la figure 1, l'anneau 8, fixé par les entretoises 9 à la buse 1 du ventilateur, laquelle forme la paroi arrière du canal de dérivation 6, constitue ici une partie de l'enveloppe 50, laquelle n'est donc pas disposée fixe sur le moteur dans cette variante, mais reliée de façon fixe à la buse 1. Aussi bien dans le mode de réalisation selon la figure 1 que dans celui de la figure 3, les entretoises 9 - voir la figure 2 - ont une section droite en forme de goutte ou d'aile, favorable aérodynamiquement. Cette forme ou ce profil est disposé de manière que le plan longitudinal médian 15 du profil de chacune des entre- toises 9 soit incliné sous un angle a par rapport à un plan radial 16 passant par le milieu de l'entretoise 9. L'inclinaison a correspond à la direction 17 du flux d'air arrivant, laquelle est fixée par le sens de rota- tion 18. Les entretoises représentent par conséquent des profils de guidage de l'écoulement ayant un angle d'inci- dence et qui assurent que l'air pénétrant de l'extérieur dans le canal de dérivation 6 et qui est soumis à une certaine rotation, comme indiqué par les flèches 17, soit également affecté d'une composante de rotation lorsqu'il est envoyé suivant les flèches 14 sur la figure 1 au ven- tilateur 3. Il sera encore question de cet aspect par la suite lors de la description de la figure 5. Les entretoises 9 sont disposées avec une ré- partition uniforme sur la périphérie de l'anneau 8. Leur nombre et leur pas sont choisis de manière qu'ils diffè- rent du nombre et du pas des pales 4 du ventilateur. Au cas o ce dernier comporte par exemple sept pales 4, on peut prévoir par exemple six entretoises 9 dont le pas à la périphérie de l'anneau 8 diffère donc de celui des pales de ventilateur. Cette disposition contribue à la diminution du bruit. La figure 4 représente une autre variante d'un système de ventilateur selon l'invention. Aux pales 4 du ventilateur 3 est coordonnée ici une enveloppe 51 pour- vue, en sens contraire à l'écoulement de l'air, d'une partie arrondie 5la en arc de cercle. Cette partie courbe 51a forme, dans cet exemple de réalisation, la paroi ar- rière du canal de dérivation 6 dont la paroi avant est formée ici par un anneau 52 relié rigidement, par des en- tretoises 90 en forme d'aubes, à l'enveloppe 51 ou à sa partie avant arrondie 51a. L'anneau 52 possède un rebord périphérique 53 formant butée, contre lequel s'applique de nouveau le bord libre d'une lèvre d'étanchéité élas- tique 54 reliée de façon fixe à la paroi arrière 7 de la buse 1 du ventilateur. La tangente 20 à la paroi avant 52a du canal de dérivation 6, plus précisément à la fin de sa courbure de sortie, est parallèle à l'axe du venti- lateur. Avec cette exécution, est donc également créé un flux de dérivation 14 qui parvient dans la zone des pales 4 du ventilateur. Un tourbillon de reflux dans la zone des pales 4 peut être empêché aussi de cette manière. La figure 5 montre que le flux de dérivation quittant l'embouchure 6a du canal de dérivation 6 et af- fecté d'une rotation dans le sens des flèches 14, ren- contre la surface extérieure convexe ou l'extrados des pales 4 - tournant suivant la flèche 18 - de manière que le flux de dérivation 14 soit de sens contraire à l'écou- lement 19 de contournement des bouts des pales, lequel s'établit sous l'effet des pressions en présence. La réa- lisation selon l'invention permet donc aussi de diminuer ou même d'empêcher l'écoulement de contournement des pales, même du côté de l'extrados de celles-ci, ce qui contribue aussi à l'augmentation de la puissance et à la diminution du bruit. REVENDICATIONS 1. Ventilateur hélicoïde ou à flux axial pour le radiateur d'un moteur à combustion interne, en parti- culier d'un véhicule utilitaire, qui est pourvu d'une en- veloppe stationnaire (5, 50, 51) entourant les pales (4) du ventilateur et est placé à distance d'une buse (1) disposée sur le radiateur (2), caractérisé en ce qu'un canal annulaire de dérivation (6) débouche entre la buse (1) et le ventilateur (3), canal qui est ouvert vers le côté refoulement du ventilateur et dont la paroi inté- rieure (7, 7a), dirigée vers le flux principal (13) guidé par la buse (1), présente une courbure telle que le flux de dérivation (14), sortant vers le côté aspiration du ventilateur (3), est dévié en direction du flux princi- pal. 2. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal annulaire de dérivation (6) est formé par la paroi arrière (7) de la buse (1) et une seconde paroi (anneau 8) placée à distance derrière elle et qui est supportée par des entretoises (9), répar- ties dans le sens de la périphérie, sur la paroi arrière (7) de la buse (1). 3. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une garniture d'étanchéité élas- tique sous la forme d'une manchette (11) est prévue entre la seconde paroi (anneau 8) et l'enveloppe (5). 4. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plan longitudinal médian (15) des entretoises (9) est incliné d'un angle a par rapport à un plan radial passant par elles. 5. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 2, caractérisé en ce que les entretoises (9) possèdent une section droite en forme de goutte. 6. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 2, caractérisé en ce que le nombre et le pas des entretoises (9) diffèrent du nombre et du pas des pales (4) du ventilateur. 7. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 2, caractérisé en ce que la buse (1) du radiateur pré- sente, sur son côté dirigé vers l'enveloppe (5, 50), un rétrécissement (7a) en forme de tuyère, qui possède à son extrémité un plus petit diamètre (Do) que le diamètre (DL) du ventilateur et le diamètre de l'enveloppe du côté de l'entrée. 8. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de dérivation (6) est agencé sur l'enveloppe stationnaire (51) du ventilateur (3). 9. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 8, caractérisé en ce que la paroi arrière (51a) du canal est formée par l'enveloppe (51) et la paroi avant (52) du canal est reliée à la buse du radiateur par l'intermé- diaire d'un élément d'étanchéité élastique (54). 10. Ventilateur hélicoide selon une des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce que la zone d'entrée du canal de dérivation (6) s'évase en entonnoir. 11. Ventilateur hélicoïde selon une des revendi- cations 1 à 10, caractérisé en ce que la courbure de la zone de sortie (7a) du canal de dérivation (6) est en forme d'arc de cercle. 12. Ventilateur helicoïde selon la revendication 11, caractérisé en ce que la tangente (20) à la paroi avant (52a) du canal de dérivation (6), à la fin de sa courbure de sortie, est parallèle à l'axe du ventilateur. 13. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 11, caractérisé en ce que la tangente (21) à la paroi avant (7a) du canal de dérivation (6), à la fin de sa courbure de sortie, est inclinée vers l'extérieur sous un angle qui diffère de la direction axiale du ventilateur. 14. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (50) du ventilateur (3) est réalisée d'un seul tenant avec la seconde paroi (anneau 8) du canal de dérivation (6). 15. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enveloppe (5) s'évase à la fa- çon d'un diffuseur dans la direction d'écoulement de l'air. 16. Ventilateur hélicoïde selon la revendication 15, caractérisé en ce que les pales (4) du ventilateur possèdent, dans leur zone de sortie, un prolongement ra- dial (4b) correspondant à l'évasement de l'enveloppe.