FR2772905A1 - Echangeur de chaleur, en particulier refroidisseur d'air de suralimentation, pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Un échangeur de chaleur comprend un collecteur (18) muni de trous (22), une boite à fluide propre à coiffer le collecteur, et un faisceau composé d'une multiplicité de tubes (12) ayant des extrémités (16) reçues dans les trous du collecteur, les extrémités des tubes présentant chacune un évasement (26) en saillie par rapport à une face interne (28) du collecteur du côté de la boîte à fluide, cette face interne (28) étant munie d'une plaque déflectrice conformée (40) dans laquelle sont formées des ouvertures (46) disposées en regard des trous (22) du collecteur et entourées chacune par un bord évasé (48) propre à prolonger un évasement (26) de tube, ce qui permet de limiter les pertes de charge subies par un fluide circulant dans l'échangeur. Ce dernier peut être notamment un refroidisseur d'air de suralimentation pour un moteur diesel turbocompressé.
Description
-f Echangeur de chaleur, en particulier refroidisseur d'air de
suralimentation, pour véhicule automobile
L'invention concerne les échangeurs de chaleur, en particu-
lier de véhicule automobile.
Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur comprenant un collecteur muni de trous, une boite à fluide propre à coiffer le collecteur, et un faisceau composé d'une multiplicité de tubes ayant des extrémités reçues dans les trous du collecteur, les extrémités des tubes présentant chacune un évasement en saillie par rapport à une face
interne du collecteur du côté de la boite à fluide.
Dans les échangeurs de chaleur de ce type, le faisceau comprend en outre des ailettes en contact thermique avec les tubes pour favoriser l'échange thermique entre un premier fluide qui parcourt l'échangeur en circulant dans les tubes du faisceau et un deuxième fluide qui balaie extérieurement
le faisceau.
Habituellement, les extrémités des tubes du faisceau sont reçues chacune dans un collet entourant un trou du collecteur et relevé en direction de la boîte à fluide, ce qui déporte
encore l'évasement du tube par rapport au collecteur.
Cet agencement des évasements des tubes dans le prolongement des collets contribue à créer des obstacles à la circulation du premier fluide dans l'échangeur, ce qui entraîne la création de pertes de charge, abaissant les performances de l'échangeur. Cette baisse de performances est tout particulièrement sensible dans les échangeurs de chaleur o le premier fluide
est un flux d'air circulant à vitesse élevée.
C'est le cas notamment des échangeurs de chaleur de type air-
air, encore appelés refroidisseurs d'air de suralimentation,
utilisés dans les moteurs diesel turbocompressés.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé-
nients précités.
Elle vise en particulier à limiter les pertes de charges subies par le premier fluide circulant dans les tubes du
faisceau.
Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel la face interne du collecteur est équipée d'une plaque déflectrice conformée dans laquelle sont ménagées des ouvertures disposées en regard des trous du collecteur et entourées chacune par un
bord évasé propre à prolonger un évasement de tube.
Ainsi, chacune des ouvertures de la plaque déflectrice crée par son bord évasé une embouchure convergente formant tuyère
qui vient prolonger l'évasement du tube qui lui est associé.
Il en résulte une diminution significative des pertes de charge aussi bien à l'entrée qu'à la sortie d'un tube du
faisceau.
En particulier, la présence de cette embouchure convergente assure une mise en vitesse progressive du fluide dans un tube, ce qui permet de régulariser l'écoulement du fluide
dans le tube et par conséquent dans l'ensemble de l'échan-
geur. Comme mentionné plus haut ces avantages sont particulièrement
significatifs dans le cas d'un échangeur de type air-air.
Il est ainsi possible d'améliorer les performances d'un échangeur en prévoyant une plaque déflectrice dans l'une ou
les deux boites à fluide de l'échangeur.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les bords évasés de la plaque déflectrice débouchent chacun sur une face externe généralement plane de la plaque déflectrice,
qui est tournée vers la boîte à fluide.
Avantageusement, chacun des bords évasés de la plaque déflectrice se raccorde en arrondi avec la face externe de la
plaque déflectrice.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chacun des bords évasés de la plaque déflectrice est délimité par une
jupe de la plaque déflectrice qui est propre à être intro-
duite dans un évasement d'un tube.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la plaque déflectrice comporte une face interne propre à prendre
appui contre la face externe du collecteur.
L'invention prévoit également que la face interne de la plaque déflectrice comporte des évidements pour recevoir les
évasements des tubes.
Pour contribuer au maintien de la plaque déflectrice contre le collecteur, il est avantageux que la plaque déflectrice comporte une lèvre périphérique propre à être serrée entre la face externe du collecteur et un bord périphérique interne de
la boite à fluide.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la
plaque déflectrice est rapportée sur le collecteur.
En variante, elle peut être collée sur la face interne du collecteur. Qu'elle soit rapportée ou collée, la plaque déflectrice est
de préférence en matière plastique.
Dans une autre forme de réalisation, la plaque déflectrice
est surmoulée sur le collecteur.
En ce cas, la plaque déflectrice est avantageusement en
résine synthétique.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se
réfère au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue partielle de côté d'un échangeur de chaleur dont une boite à fluide est équipée intérieurement d'une plaque déflectrice selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe partielle, à échelle agrandie, selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III-III de la figure 2; et - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3
montrant la plaque déflectrice seule.
L'échangeur de chaleur représenté à la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes 12 parallèles entre lesquels sont placés des intercalaires ondulés 14 formant ailettes d'échange de chaleur. Dans l'exemple, les tubes sont plats et comportent chacun deux canaux parallèles
internes de circulation (figure 2).
Les tubes 12 ont des extrémités respectives 16 reçues dans un collecteur 18, encore appelé plaque collectrice ou plaque à
trous, lequel est coiffé par une boîte à fluide 20.
Comme on le voit sur les figures 2 et 3, le collecteur 18 comporte un fond plat de forme générale rectangulaire dans
lequel sont ménagés des trous 22 propres à recevoir respecti-
vement les extrémités 16 des tubes 12. Chacun des trous 22 est entouré par un collet 24 (figure 3) qui est relevé en direction de la boîte à fluide, donc en direction opposée au
faisceau 10.
Les extrémités 16 sont brasées dans les collets respectifs et elles dépassent chacune du collet correspondant en formant un évasement 26 qui fait saillie par rapport à une face interne
28 du collecteur 18, située du côté de la boite à fluide 20.
Le collecteur 18 comporte un bord périphérique 30 délimitant une gorge périphérique 32 et possédant une multiplicité de dents ou griffes 34 repliées contre un bord périphérique ou
pied 36 de la boîte à fluide 20 (figure 2). Un joint périphé-
rique (non représenté) est logé dans la gorge 32 et est comprimé entre le collecteur 18 et le pied 36 de la boîte à
fluide pour assurer l'étanchéité du montage.
Dans l'exemple, les tubes 12, les intercalaires 16 et le collecteur 18 sont en une matière métallique, de préférence à base d'aluminium, tandis que la boîte à fluide est moulée
en matière plastique.
Un échangeur de chaleur tel que décrit jusqu'ici est de structure générale connue et peut être utilisé par exemple dans l'industrie automobile pour constituer un refroidisseur
d'air de suralimentation d'un moteur diesel turbocompressé.
Les évasements 26 des tubes qui surmontent les collets 24 et font saillie du côté de la boîte à fluide 20 perturbent la circulation du fluide (air dans le cas d'un refroidisseur d'air) en augmentant les pertes de charge, ce qui diminue les
performances de l'échangeur.
Pour remédier à cet inconvénient, la face interne 28 du collecteur 18 reçoit une plaque déflectrice 40 conformée et présentant une forme générale rectangulaire adaptée à celle du collecteur. La plaque déflectrice 40 possède une face interne 42 tournée vers la face interne 28 du collecteur et une face externe 44 tournée vers la boîte à fluide (figures
3 et 4).
Dans l'épaisseur de la plaque déflectrice 40 sont ménagées des ouvertures 46 disposées en regard des trous 22 du collecteur, donc en regard des ouvertures délimitées par les
extrémités des tubes.
Chaque ouverture 46 présente un bord évasé 48 de profil arrondi qui se raccorde avec la face externe 44 et qui est délimité à l'intérieur d'une jupe 50 qui va en rétrécissant en direction de l'extrémité du tube associé. Cette jupe pénètre en partie à l'intérieur de l'évasement 26 du tube pour assurer une continuité avec celui-ci et permettre une transition douce entre le tube 12 et la face externe 44 du collecteur. La face interne 42 de la plaque déflectrice comporte des évidements 52 de dimensions suffisantes pour recevoir chacun un collet 24 et un évasement 26 de tube dépassant dudit collet, et pour contribuer aussi à la formation de la jupe 50
correspondante (figures 3 et 4).
La face interne 42 de la plaque déflectrice prend appui contre la face interne 28 du collecteur, à la fois par son pourtour et par des ponts de matière 54 situés chacun entre
deux évidements 52 adjacents.
En outre la plaque déflectrice 40 possède une lèvre périphé-
rique 56 propre à être serrée entre la face interne 28 du collecteur et un bord périphérique interne 58 de la boîte à
fluide, de manière à maintenir la plaque 40 en position.
La plaque déflectrice 40 est avantageusement réalisé par moulage d'une matière plastique appropriée, par exemple du
type polypropylène.
En variante, elle pourrait être collée contre le collecteur,
ou encore surmoulée sur le collecteur.
Dans ce dernier cas, le surmoulage est réalisé en coulant directement une matière appropriée, de préférence une résine, sur le collecteur déjà équipé des tubes, en disposant des masques aux extrémités des tubes pendant la coulée et en les
enlevant après durcissement de la matière surmoulée.
La présence de la plaque déflectrice permet de diminuer les pertes de charge du fluide s'écoulant dans les tubes du faisceau, et de régulariser son écoulement, ce qui améliore
le fonctionnement et les performances de l'échangeur.
L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres
variantes.
En particulier, elle peut s'appliquer à d'autres types
d'échangeurs de chaleur de véhicule automobile.
Claims (12)
1. Echangeur de chaleur comprenant un collecteur (18) muni de trous (22), une boite à fluide (40) propre à coiffer le collecteur, et un faisceau (10) composé d'une multiplicité de tubes (12) ayant des extrémités (16) reçues dans les trous du collecteur, les extrémités des tubes présentant chacune un évasement (26) en saillie par rapport à une face interne (28) du collecteur du côté de la boite à fluide, caractérisé en ce que la face interne (28) du collecteur (18) est équipée d'une plaque déflectrice conformée (40) dans laquelle sont ménagées des ouvertures (46) disposées en regard des trous (22) du collecteur et entourées chacune par un bord évasé (48) propre à prolonger un évasement (26) de tube.
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords évasés (48) de la plaque déflectrice débouchent chacun sur une face externe généralement plane (44) de la plaque déflectrice, qui est tournée vers la boîte
à fluide (20).
3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé
en ce que chacun des bords évasés (48) de la plaque déflec-
trice se raccorde en arrondi avec la face externe (44) de la
plaque déflectrice.
4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que chacun des bords évasés (48) de la plaque déflectrice est délimité par une jupe (50) de la plaque déflectrice qui est propre à être introduite dans un
évasement (26) d'un tube.
5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que la plaque déflectrice (18) comporte une face interne (42) propre à prendre appui contre la face
interne (28) du collecteur.
6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face interne (42) de la plaque déflectrice comporte des évidements (52) pour recevoir les évasements des tubes.
7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que la plaque déflectrice (40) comporte une lèvre périphérique (56) propre à être serrée entre la face interne (28) du collecteur et un bord périphérique interne
(58) de la boîte à fluide.
8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que la plaque déflectrice (40) est rappor-
tée sur le collecteur (18).
9. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que la plaque déflectrice (40) est collée
sur le collecteur (18).
10. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 8 et
9, caractérisé en ce que la plaque déflectrice (40) est en
matière plastique.
11. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à
7, caractérisé en ce que la plaque déflectrice (40) est
surmoulée sur le collecteur (18).
12. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caracté-
risé en ce que la plaque déflectrice (40) est en résine
synthétique.
Priority Applications (2)
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