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Installation de refroidissement pour dispositifs de commande à moteur à combustion interne.
Les véhicules actionnés par moteurs à combustion interne, que ce soit des véhicules roulant sur toutes ou sur rails, sont pourvus d'un échangeur de chaleur vers lequel de l'air de refroidissement est insufflé par un ventilateur actionné par le moteur à combustion interne.
Pour maintenir la température de' l'eau de refroidissement du moteur à une valeur déterminée, il faut alors un réglage de l'effet de refroidissement de l'échangeur de chaleur.
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Ceci se fait soit par recouvrement, partie]- de la surface du radiateur, soit par étranglement du courant d'air, soit nar la disposition d'un orifice de sortie accessoire réglable, soit récemment aussi par un embrayage mécanique de mise en service au moyen duquel, suivant les besoins, la commande du ventilateur est mise hors d'action momentanément.
Les modes de réglage qui n'influencent pas le ventila- mais teur lui-même/ont pour but l'étranglement ou le détournement au courant d'air, sont anti-économiques vu qu'une partie de l'énergie fournie par le ventilateur à l'air doit être détruite. Le mode de réglage dans lequel au contraire le ven- tilateur peut être mis en action et hors diction suivant les besoins par un embrayage, présente l'inconvénient qu'il se produit étant données les opérations fréquentes de miseen action et hors d'action et le grand moment ci'inertiede la roue du ventilateur, une grence usure des garnitures de fric- tion de l'embrayage de commande.
Comme l'espace disposnible pour une installation de refroidissement est très limité en genéral et en particulier dans les véhicules, par exemple les wagons moteurs, il faut employer en règle généraledes ventilateurs très condenses à marche rapide. Or, plas est élevé le nombre de tours des ventilateurs , d'autant plus grand est le plus souvent aussi le bruit provoqué par eux, qui sefait sentir désagréable- ment par exemple précisément dans les wagons moteurs;
Tous ces inconvénients sont. écartes, suivant la présente invention, par le fait que le ventilateur est actionna par le moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un embrayage hydraulique à écoulement, à remplissage réglable de liquide.
Par la variation du degré de remplissage de cet embrayage, on peut faire varier graduellement le nombre de tours du ventila- teur depuis zéro jusqu'au plein nombre de tours, c'est-à-dire l'adapter aux conditions de fonctionnement de chaque cas. Le réglage de l'embrayage pour le remplissage correspondant au
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nombre de tours du ventilateur, nécessaire dans chaque cas est en outre effectué automatiquement, avantageusement par l'intermédiaire d'un organe sensible à la chaleur.
Comme on le sait, les installations de refroidissement sont en rgèle générale établies, pour ce qui concerne leurs dimensions et le nombre de tours du ventilateur, pour les conditions les plus défavorables c'est-à-dire de telle maniè- re que même aux jours les plus chauds la température de l'eau de refroidissement ne dépasse pas une certaine valeur. Une pleine utilisation de l'installation de refroidissement n'est donc pas à. envisager pendant la plus grande partie du temps de fonctionnement. Dans les installations connues, il faut par conséquent marcher le plus souvent à l'état étranglé ou avec des interruptions fréquentes, tandis que toujours le nom- bre de tours élevé calculé pour les conditions les plus défa- vorables du ventilateur, se fait remarquer' en particulier par le bruit qu'il provoque.
Les inconvénients mentionnés sont éliminés complètement par le réglage du nombre de tours du ventilateur suivant la présente invention. Par le réglage du remplissage, le ventila- teur est chaque fois actionné seulement au nombrede tours qui estprécisément nécessaire pour maintenir l'agent de refroidis- sement en-dessous d'une limite de température désirée. Le nom- bre de tours le plus élevé se produira donc seulement dans les cas rares dans lesquels se produisent les conditions défavora- bles servant de base au calcul du ventilateur. Dans toutes les autres conditions, c'est-à-dire pour la plus grande partie de l'ensemble du temps de fonctionnement, on marche avec un nombre de tours réduit et un fonctionnement tranquille.
Un autre avantage consiste en ce que dans tous les états de fonctionnement pour lesquels 1'installation de refroidissement n'est pas utilisée pleinement, c'est-à-dire en pratique pendant de loin /la plus grande partie de tous les temps de fonctionnement, la
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disposition proposée présente une consommation de puissance
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essentiellement plus minime que les installations ae refroidissement de constitution usuelle. Comme preuve '-.le ceci on comparera par exemple la consommation de puissance d'une installation de refroidissement à regalage par mise hors d'action à la consommation de puissance de l'installation de refroidissement suivant la présente invention.
Si l'on suppose que les installations de refroidissement doivent évacuer seulement, dans des conditions ae fonctionnement déterminées, la moitié de la duantite ,Le chaleur qui correspond à leur pleine capacité de puissance, le ventilateur à réglage par mise riors d'action marcheralit pendant environ une de.ni-minute avec le :;lein nombre de tours et s'arrêterait ensuite pendant une demi-minute et ainsi de suite. Sa consommation de puissance correspondrait donc par unité de temps, en moyenne à la moitie de la pleine puissance.
Dans le cas de la disposition suivant la pressente invention, au contraire, le ventilateur marcherais de façon continue avec la demi-nombre de tours et celà par le fait qu'on permet le fonctionnement ae l'embrayage à ecoulement avec 50% de glissement, c'est-à-dire de telle manière que son nombre de tours de sortie est égal à la moitié du nombre de tours d'entrée. Comme le ventilateur ,rend seulement, pour la moitié du nombrede tours, un quart de son plein moment de rotation; il en résulte à l'arbre aecommande de l'embrayage une consommation de puissance d'un quart de la pleine puissance, en comparaison de la moitié dans le cas du réglage par mise hors d'action.
Outre ces avantages, on obtient par la disposition, suivant la présente invention, d'un embryage hydraulique à écoulement, encore l'effet connu d'une 'lanière tout à fait générale dans les embrayages à écoulement, d'un amortissement remarquable des vibrations se présentant entre le moteur et le ventilateur.
Grâce au réglage du nombre de tours du ventilateur suivant la présente invention, au moyen d'un embrayage hydraulique
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dnnt le contenu de liquide est réglable, on a en outre la possibilité de donner à l'installation de refroidissement des dimensions telles que même pour un petit nombre de tours du moteur une pleine utilisation de l'installation de refroidissement est possible, que donc même pour un petit nombre de tours du moteur, le ventilateur peut tourner avec son nombre de tours le plus élevé sans que lors d'une augmentation du nombre de tours du moteur il soit nécessaire d'augmenter également son nombre de tours. On évite ainsi par conséquent une marche irrégulière ou une mise en danger de la roue du ventilateur.
La disposition indiquée ci-dessus est par exemple pratiquement avantageuse dans le cas d'instal- lations de wagons moteurs à mécanisme à liquide lorsque ce mécanisme est employé pour le freinage. Lors de l'opération de freinage en effet, le moteur tourne alors avec son nombre de tours de marche à vide ou en tout cas avec un plus petit nombre de tours tandis que l'installation de refroidissement pour le liquidde mécanisme, qui est réuni en une unité avec le radiateur du moteur, doit évacuer une grande quantité de chaleur, prenant naissance par suite du freinage, horsdu liquide de fonctionnement du mécanisme à liquide.
Par suite de la possibilité de réglage du nombre de tours du ventilateur celui-ci ne doit pas tourner avec un nombre de tours corre& pondant au nombre de tours du moteur mais peut être mis en fonctionnement avec son nombre de tours maximum. On a donc la possibilité d'utiliser pleinement l'installation de refroidissement même pour un petit nombre de tours du moteur.
De la même manière qu'on la décrit pour les installations de refroidissement sur des véhicules, la réalisation suivant la présente invention peut s'employer également pour des installations fixes dans desquelles il règne des conditions de fonctionnement fortement variables.
Le dessin représente schématqquement une forme de
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réalisation suivant la présente invention.
Le moteur I actionne par l'intermédiaire de l'arbre 2, du mécanisme de changement de vitesse 3 et de l'arbre 4 par exemple un essieu (non requésente) du véhicule. Une autre dérivation de commande 5 va du moteur ou ,Le la boîte de vitesse en passant par l'embrayage hydraulique à écoule- ment 6, qui est pourvu par exemple d'un réservoir tournant 7 etd'un tube puiseur 8; vers le ventilateur 9 qui souffle de l'air de refroidissement pour l'echangeur de chaleur 10.
Sur l'échangeur de chaleur 10 on a dispose un organe 11 sensible à la chaleur qui par l'intermédiaire d'un tringlage 12 ou de moyens analogues, agit sur un levier relié au tube puiseur 8. Plus est chaud l'agent de refroidissement entrant dans l'échangeur de chaleur ou sortant de celui-ci (suivant la disposition de l'organe sensible à la chaleur sur l'entréeou la sortiedu radiateur), plus l'organe11 fait basculer versl'extérieur l'extrémité du tube puiseur et il s'établit ainsi un remplissage d'autant plus grand de l'embrayage, ce qui a pour conséquence une augmentation du nombre de tours du ventilateur. On règle ainsi automatiquement le nombre de tours du ventilateur sous la dépendance de la température de l'agent de refroidissement.
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Cooling installation for internal combustion engine control devices.
Vehicles powered by internal combustion engines, whether vehicles running on all or on rails, are provided with a heat exchanger into which cooling air is blown by a fan driven by the internal combustion engine.
In order to maintain the temperature of the engine cooling water at a determined value, it is then necessary to adjust the cooling effect of the heat exchanger.
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This is done either by covering, part] - of the surface of the radiator, or by restricting the air flow, or by the provision of an adjustable accessory outlet orifice, or recently also by a mechanical clutch for commissioning at the means of which, as required, the fan control is temporarily disabled.
The control modes which do not influence the fan itself / aim at throttling or deflecting the air flow, are uneconomical since part of the energy supplied by the fan in the air must be destroyed. The adjustment mode in which, on the contrary, the fan can be switched on and off as required by a clutch, has the drawback that it occurs given the frequent switching on and off operations and the large moment of inertia of the fan wheel, severe wear of the friction linings of the control clutch.
As the space available for a cooling installation is very limited in general and in particular in vehicles, for example motor wagons, it is generally necessary to use very condensed fans with rapid operation. However, the higher the number of revolutions of the fans, the greater is usually also the noise caused by them, which is unpleasantly felt, for example precisely in motor wagons;
All of these disadvantages are. separated, according to the present invention, by the fact that the fan is actuated by the internal combustion engine by means of a hydraulic flow clutch, with adjustable liquid filling.
By varying the degree of filling of this clutch, it is possible to gradually vary the number of revolutions of the fan from zero to the full number of revolutions, that is to say adapt it to the operating conditions of each. case. The clutch adjustment for filling corresponding to the
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The number of fan revolutions required in each case is further carried out automatically, advantageously via a heat-sensitive member.
As we know, cooling installations are generally established, with regard to their dimensions and the number of fan revolutions, for the most unfavorable conditions, that is to say in such a way that even at on hottest days the temperature of the cooling water does not exceed a certain value. Full use of the cooling system is therefore not to be expected. consider most of the operating time. In the known installations, it is therefore necessary to run most often in the throttled state or with frequent interruptions, while always the high number of revolutions calculated for the most unfavorable conditions of the fan is noticed. in particular by the noise it causes.
The mentioned disadvantages are completely eliminated by the adjustment of the number of revolutions of the fan according to the present invention. By adjusting the fill, the fan is each time operated only at the precise number of turns necessary to keep the coolant below a desired temperature limit. The higher number of revolutions will therefore occur only in rare cases where the unfavorable conditions occur which are the basis for the fan calculation. Under all other conditions, that is to say for the greater part of the whole operating time, one runs with a reduced number of revolutions and a quiet operation.
A further advantage is that in all operating states in which the cooling system is not fully utilized, i.e. in practice for far / most of all operating times , the
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proposed layout has power consumption
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essentially smaller than conventional cooling systems. As proof of this, for example, the power consumption of a reset cooling installation by deactivation will be compared with the power consumption of the cooling installation according to the present invention.
If it is assumed that the cooling installations must evacuate only, under determined operating conditions, half of the amount of heat that corresponds to their full power capacity, the fan, which can be adjusted by switching on, will run for a period of time. about one minute with the number of revolutions and then stop for half a minute and so on. Its power consumption would therefore correspond per unit of time, on average to half of full power.
In the case of the arrangement according to the present invention, on the contrary, the fan would work continuously with half the number of revolutions and this by virtue of the fact that the flow clutch is allowed to operate with 50% slip, that is to say in such a way that its number of output turns is equal to half the number of input turns. Like the fan, returns only, for half the number of revolutions, a quarter of its full torque; this results in a power consumption of a quarter of full power at the clutch actuated shaft, compared to half in the case of override adjustment.
Besides these advantages, one obtains by the arrangement, according to the present invention, of a hydraulic flow embryo, also the known effect of a quite general strap in the flow clutches, of a remarkable damping of the vibrations. between the motor and the fan.
By adjusting the number of revolutions of the fan according to the present invention, by means of a hydraulic clutch
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dnnt the liquid content is adjustable, it is also possible to give the cooling installation such dimensions that even for a small number of engine revolutions full use of the cooling installation is possible, that therefore even for a small number of engine revolutions, the fan can rotate with its highest number of revolutions without the need for an increase in the number of engine revolutions also increasing its number of revolutions. In this way, uneven running or endangering the fan wheel is avoided.
The arrangement indicated above is, for example, practically advantageous in the case of installations of motor wagons with a liquid mechanism when this mechanism is used for braking. During the braking operation in fact, the engine then turns with its number of idle revolutions or in any case with a smaller number of revolutions while the cooling installation for the mechanism liquid, which is brought together in a unit with the engine radiator, must evacuate a large amount of heat, arising as a result of braking, out of the operating fluid of the fluid mechanism.
As a result of the possibility of adjusting the number of revolutions of the fan, it must not rotate with a number of revolutions corresponding to the number of revolutions of the motor but can be put into operation with its maximum number of revolutions. It is therefore possible to make full use of the cooling installation even for a small number of engine revolutions.
In the same way as described for cooling installations on vehicles, the embodiment according to the present invention can also be employed for fixed installations in which highly variable operating conditions prevail.
The drawing represents schematically a form of
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embodiment according to the present invention.
The motor I operates by means of the shaft 2, of the gear change mechanism 3 and of the shaft 4, for example an axle (not required) of the vehicle. Another control bypass 5 goes from the engine or the gearbox via the hydraulic flow clutch 6, which is provided for example with a rotating reservoir 7 and a sucker tube 8; to fan 9 which blows cooling air for heat exchanger 10.
On the heat exchanger 10 there is a heat-sensitive member 11 which, by means of a linkage 12 or similar means, acts on a lever connected to the drawing tube 8. The hotter the cooling agent. entering or leaving the heat exchanger (depending on the arrangement of the heat-sensitive member on the inlet or outlet of the radiator), the more the member 11 tilts the end of the drawing tube outwards and an even greater filling of the clutch is thus established, which results in an increase in the number of revolutions of the fan. The number of fan revolutions is thus automatically adjusted depending on the temperature of the cooling medium.