Brevet FR2781531A1 — publié le 20000128

Groupe moto-ventilateur à caractéristiques acoustiques améliorées, notamment pour installation de chauffaqe-climati- sation de véhicule automobile La présente invention concerne les dispositifs de chauffage- ventilation des véhicules automobiles, et plus précisément le sousensemble appelé "groupe moto-ventilateur" ou "pulseur" incorporé à ces dispositifs. Le groupe moto-ventilateur comporte un boîtier logeant une turbine centrifuge entraînée par un moteur pour refouler un flux d'air sous pression vers une conduite de sortie. Ce flux d'air traverse ensuite un bloc de chauffage-réfrigération monté en aval du groupe moto-ventilateur et comportant au moins un échangeur thermique (radiateur et éventuellement évaporateur) permettant de réchauffer ou refroidir l'air qui sera ensuite délivré à l'habitacle par diverses conduites et bouches de distribution. Le groupe moto-ventilateur est un élément bruyant de l'ins- tallation de chauffage-ventilation, inconvénient d'autant plus gênant que le bruit engendré peut aisément se propager jusqu'à l'habitacle par les diverses conduites de distribu- tion. Il est donc important de réduire ce bruit à un minimum. Mises à part les vibrations mécaniques du moteur d'entraîne- ment, un facteur de bruit important réside dans les turbulen- ces liées à l'expulsion d'air sous pression par le groupe moto-ventilateur en direction du bloc de chauffage-réfrigéra- tion monté en aval. L'un des buts de l'invention est de proposer une structure de groupe moto-ventilateur dont la sortie d'air est configurée de manière à réduire ces turbulences liées au refoulement d'air, avec réduction corrélative du bruit, ceci bien entendu sans dégradation des performances aérauliques de l'ensemble. Le groupe moto-ventilateur de l'invention est du type connu comportant un boîtier de forme globalement cylindrique logeant une turbine centrifuge entraînée par un moteur et apte à aspirer axialement l'air environnant et le refouler tangentiellement vers l'extérieur, ce boîtier comportant une volute périphérique enveloppant avec une section croissante la turbine et apte à dévier en direction tangentielle, par un bec de volute relié à une conduite de sortie, l'air ainsi refoulé, et dans lequel le bec de volute se raccorde à la conduite de sortie par un évasement présentant une brusque augmentation de la section de passage d'air. Selon l'invention, en section droite, la plus grande dimen- sion de l'évasement s'étend dans une direction essentielle- ment parallèle à l'axe de la volute. Dans une forme de réalisation préférentielle, dans un plan parallèle à l'axe de la volute, l'évasement est défini par deux parois latérales s'étendant de part et d'autre de la direction principale d'écoulement de l'air et dissymétriques par rapport au centre du bec de volute. Dans ce cas, la paroi latérale la plus courte est de préférence celle située du côté o la vitesse de l'air en sortie de volute est la plus élevée. En variante ou en complément, dans un plan parallèle à l'axe de la volute, l'évasement est défini par deux parois latéra- les s'étendant de part et d'autre de la direction principale d'écoulement de l'air et inclinées de manière à donner à l'évasement une section progressivement croissante. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison des parois latérales, considéré par rapport à un plan perpendiculaire à la direction princi- pale d'écoulement de l'air, est avantageusement compris entre et 25 , de préférence entre 10 et 15 . Dans le cas de parois à la fois dissymétriques et inclinées, l'angle d'inclinaison de la paroi latérale la plus courte, considéré par rapport à un plan perpendiculaire à la direc- tion principale d'écoulement de l'air, est avantageusement compris entre 5 et 25 , de préférence entre 10 et 20 , et l'angle d'inclinaison de la paroi latérale la plus longue, considéré par rapport à un plan perpendiculaire à la direc- tion principale d'écoulement de l'air, est avantageusement compris entre 5 et 20 , de préférence entre 10 et 15 , très avantageusement environ 12 . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- dessous d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe, dans un plan radial, d'un groupe moto-ventilateur selon l'art antérieur. La figure 2 est une vue en coupe, dans un plan radial, d'un groupe moto-ventilateur selon l'invention. La figure 3 est une coupe en élévation, selon III-III de la figure 2, de ce même groupe moto-ventilateur. Les figures 4 à 6 illustrent diverses formes de réalisation de l'évasement du groupe moto-ventilateur selon l'invention. La figure 7 présente la caractéristique spectrale de la puissance acoustique mesurée, illustrant par comparaison avec un groupe moto-ventilateur de l'art antérieur les performan- ces de réduction du bruit procurées par l'invention. Sur les figures, la référence 10 désigne de façon générale le groupe moto-ventilateur d'un dispositif de chauffage-climati- sation pour véhicule automobile. Ce groupe comprend (de manière en ellemême connue) une turbine centrifuge 12, qui présente par exemple une forme générale de cylindre aplati, d'axe 14 (axe perpendiculaire au plan de la figure, sur les figures 1 et 2). Cette turbine est pourvue en périphérie d'une série de pales réunies entre elles par une couronne circulaire externe. La turbine 12 est montée sur l'arbre d'un moteur d'entraînement entraînant celle-ci en rotation. Lorsque la turbine est en rotation, l'air est entraîné par les pales de la turbine en direction radiale vers l'exté- rieur, ce qui produit une aspiration de l'air axialement (c'est-à-dire le long de l'axe 14 perpendiculairement au plan de la figure, sur les figures 1 et 2), et un refoulement en direction tangentielle de l'air ainsi aspiré. Le groupe moto-ventilateur comporte également un élément appelé "volute", référencé 16, qui enveloppe circonférentiel- lement avec une section croissante la turbine 12. Cette volute 16 se termine par une partie 18 en prolongement tangentiel dite "bec de volute", l'ensemble ayant pour fonction de dévier selon une direction sensiblement tangen- tielle (flèche 20) le flux d'air refoulé radialement par la turbine et diriger celui-ci, via le bec de volute 18, vers une conduite de sortie 22 o il sera ensuite délivré à un bloc de chauffage-climatisation, par exemple pour traverser un échangeur thermique 24. L'invention concerne plus particulièrement la structure de la sortie d'air du groupe moto-ventilateur, entre le bec de volute 18 et la conduite de sortie 22. Dans la structure antérieure connue, illustrée figure 1, ces deux éléments 18 et 22 se raccordent par un évasement 26 présentant, du fait des sections respectives très différentes du bec de volute 18 et de la conduite de sortie 22, une brusque augmentation de la section de passage d'air dans le plan radial (l'orientation "radiale" ou "axiale" étant entendue par rapport à l'axe principal 14 de la turbine), c'est-à-dire dans le plan de la figure, si l'on considère la coupe de la figure 1. Cette brusque augmentation de section crée une rupture d'impédance acoustique entre les deux milieux: les ondes acoustiques sont alors réfléchies au niveau de cette rupture (phénomène de réflexion des ondes acoustiques). La présente invention propose de modifier cette structure de manière à améliorer les caractéristiques acoustiques de l'ensemble. A cet effet, selon l'invention, la plus grande dimension de l'évasement s'étend non plus dans le plan radial, mais perpendiculairement à ce plan, c'est-à-dire dans une direc- tion essentiellement parallèle à l'axe 14 de la turbine. Ainsi, si l'on considère les figures 2 et 3 qui illustrent une structure réalisée selon les enseignements de l'inven- tion, dans le plan radial (figure 2) les variations de section sont très faibles entre le bec de volute 18 et la conduite de sortie 22, dans la région 26. En revanche, si l'on se place perpendiculairement à ce plan, comme illustré sur la coupe III-III de la figure 3, l'augmentation de section est réalisée dans la région 26 dans un plan essen- tiellement parallèle à l'axe 14 de la turbine. Les figures 4 à 6 montrent différentes réalisations possibles de l'évasement 26. Sur ces figures, on a représenté le moteur 28 d'entraînement de la turbine 12, situé d'un des côtés du boîtier 10. De l'autre côté, le boîtier possède des ouvertures 30 d'aspira- tion d'air (flèches 32), cet air étant ensuite refoulé par le bec de volute 18 vers la conduite de sortie 22. Dans le mode de réalisation de la figure 4, l'évasement 36 est défini par deux parois 34, 36 s'étendant de part et d'autre du bec de volute 18 et pratiquement perpendiculaires à celui-ci. En variante, les parois latérales 34, 36 peuvent être légèrement inclinées par rapport à la direction de la volute - de façon symétrique comme dans le cas de la figure 5 ou de façon dissymétrique comme dans le cas de la figure 6. La configuration de la figure 6 correspond au mode de réalisation préférentiel: les parois latérales 34, 36 sont avantageusement dissymétriques, pour tenir compte du fait que la vitesse de l'air en sortie du groupe moto-ventilateur n'est pas uniforme. En effet, comme illustré par les flèches 38, on constate en pratique que la vitesse de l'air est plus élevée du côté du moteur 28 que du côté de l'entrée d'air 30. Ainsi, du côté du moteur 28, la paroi 34 est plus courte, et présente une inclinaison P inférieure à 25 . De l'autre côté de la volute, c'està-dire dans la zone o la vitesse de l'air est moindre, la paroi latérale 36 est plus longue, avec un angle d'inclinaison a inférieur à 20 , de préférence de l'ordre de 12 . La figure 7 illustre l'amélioration des performances acousti- ques d'un groupe moto-ventilateur réalisé selon les enseigne- ments de l'invention. Cette courbe est une caractéristique donnant le niveau de pression acoustique mesuré à une distance de 80 cm, exprimé en dB(A) (niveau relatif de puissance en décibels) en fonction de la fréquence. La courbe en trait plein correspond à la caractéristique relevée avec une configuration conven- tionnelle, tandis que celle en tiretés a été relevée sur un groupe motoventilateur construit selon les enseignements de l'invention et conformément au mode de réalisation illustré sur la figure 6. L'aire hachurée correspond à la diminution du niveau acoustique, obtenue principalement dans les hautes fréquences (au-dessus de 1000 Hz), domaine qui correspond à des bruits aérauliques d'écoulement. On notera que cette amélioration du niveau acoustique de l'appareil est obtenu par une simple modification de la structure générale du groupe moto-ventilateur sans recours à des pièces supplémentaires, donc sans aucun surcoût de réalisation de l'ensemble. Revendications 1. Groupe moto-ventilateur, notamment pour installation de chauffageclimatisation de véhicule automobile, comportant un boîtier (10) de forme globalement cylindrique logeant une turbine centrifuge (12) entraînée par un moteur et apte à aspirer axialement l'air environnant et le refouler tangen- tiellement vers l'extérieur, ce boîtier comportant une volute périphérique (16) enveloppant avec une section croissante la turbine et apte à dévier en direction tangentielle, par un bec de volute (18) relié à une conduite de sortie (22), l'air ainsi refoulé, et dans lequel le bec de volute se raccorde à la conduite de sortie par un évasement (26) présentant une brusque augmentation de la section de passage d'air, caracté- risé en ce que, en section droite, la plus grande dimension de l'évasement s'étend dans une direction essentiellement parallèle à l'axe (14) de la volute. 2. Groupe moto-ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un plan parallèle à l'axe de la volute, l'évasement est défini par deux parois latérales (34, 36) s'étendant de part et d'autre de la direction principale d'écoulement de l'air et inclinées de manière à donner à l'évasement une section progressivement croissante. 3. Groupe moto-ventilateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (a, P) des parois latérales, considéré par rapport à un plan perpendiculaire à la direction principale d'écoulement de l'air, est compris entre 5 et 25 , de préférence entre 10 et 15 . 4. Groupe moto-ventilateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans un plan parallèle à l'axe de la volute, l'évasement est défini par deux parois latérales (34, 36) s'étendant de part et d'autre de la direction principale d'écoulement de l'air et dissymétriques par rapport au centre du bec de volute. 5. Groupe moto-ventilateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi latérale (34) la plus courte est celle située du côté o la vitesse de l'air en sortie de volute est la plus élevée. 6. Groupe moto-ventilateur selon les revendications 2 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce que l'angle d'incli- naison (f) de la paroi latérale la plus courte (34), consi- déré par rapport à un plan perpendiculaire à la direction principale d'écoulement de l'air, est compris entre 5 et 25 , de préférence entre 10 et 20 . 7. Groupe moto-ventilateur selon les revendications 2 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce que l'angle d'incli- naison (a) de la paroi latérale la plus longue (36), consi- déré par rapport à un plan perpendiculaire à la direction principale d'écoulement de l'air, est compris entre 5 et 20 , de préférence entre 10 et 15 , très avantageusement environ 12 .