Brevet FR2004459A1 — publié le 19691121

La présente invention concerne un dispositif pour chauffer et ventiler des véhicules automobiles entraînes par des moteurs à combustion interne, comportant un échangeur de chaleur parcouru par les gaz d'échappement chauds sortant du moteur et qui cède la chaleur fournie par les gaz d9échappement à un fluide de transmission de chaleur, de préférence du dichloro-tétrafluoréthane. r De tels échangeurs de chaleur sont connus Cependant, ils ne permettent pas de maintenir constante, ni de régler suivant une fonction prédéterminée, la quantité de chaleur cédée dans le cas d'une fourniture de chaleur sPeffectuant de façon discontinue à laide des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. L'invention a en conséquence pour but de réaliser un échangeur de chaleur à l'aide duquel il est possible de régler la quantité de chaleur cédée dans le cas d'une fourniture irrégulière d9énergie thermique et également de maintenir une température déterminée6 Le dispositif selon lsinvention est caractérisé par ce que 19échangeur de chaleur est pourvu d'au moins deux parcours d'écoulement différents pour les gaz d9échappementO Suivant une autre caractéristique de l'invention, lgéchangeur de chaleur est combiné à un pot dgéchappement et/ou à un dispositif de chauffage additionnel par essence. La description ci-après se rapporte aux dessins ci-joints représentant des exemples de réali sation de l9invention, déssins dans lesquels - La figure 1 représente un schéma de principe d'un échangeur de chaleur selon l'invention, le registre de distribution étant fermée - La figure 2 représente lee- changeur de chaleur de la figure 1, le registre de-distribution étant ouvert - La figure 3 est un diagramme permettant d'expliquer le mode de fonctionnement de ltéchangeur de chaleur selon l'invention. - La figure 4 représente un premier exemple d'un échangeur de chaleur à bandes de tôle feuilletées, en coupe longitudinale. - La figure 5 est une section droite de l'échangeur de la figure 4. - La figure 6 représente un schéma de principe d'un échangeur de chaleur combiné à un pot d'échappement, la chauffe étant enclenchée. - La figure 7 représente le même dispositif que sur la figure 6, la chauffe étant arrêtée. - La figure 8 représente comme second exemple de réalisation, une coupe longitudinale d'un échangeur de chaleur combiné à un dispositif de chauffage additionnel par essence. - La figure 9 est une section droite du dispositif de la figure 8. Sur la figure 1, on a représenté un échangeur de chaleur -10 qui comporte un parcours d'écoulement central Il et un parcours d'écoulement extérieur 12 pour les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, non représenté. A une extrémité du parcours d'écoulement 11, il est prévu un registre dé distribution pivotant 13 qui obture le parcours d'écoulement 11. Les deux parcours d'écoulement Il et 12 sont séparés par une tôle 14 et le parcours d'écoulement extérieur 12 est entouré par une enveloppe 16 contenant le fluide de transmission de chaleur 15. Cette enveloppe 16 peut être réalisée sous forme d'une spirale tubulaire. Les gaz d'échappement chauds du moteur à combustion interne sont canalisés, lorsque le registre 13 est fermé, par l'intermédiaire du parcours d'écoulement extérieur 12 dans l'échangeur de chaleur.Lorsque le registre 13 est ouvert, comme indiqué sur la figure 2, les gaz d'échappement chauds passent dans les deux parcours dtécou- lement Il et 12. Le débit, c'est-à-dire la répartition des gaz entre les différents parcours Il et 12, est réglé de façon continue par manoeuvre du registre 13. La figure 3 montre le mode de fonctionnement du registre de distribution. Sur l'axe des abscisses du dia gramme, on a porté la position du registre de distribution 13 et sur l'axe des ordonnées, on a porté le coëfficient de transmission de chaleur. 1 désigne le coëficient de chaleur des gaz de combustion se trouvant dans le parcours d'écoulement extérieur 12, la chaleur étant cédée au fluide environnant, tandis que 2 représente le coëficient de transmission de chaleur des gaz de combustion se trouvant dans le parcours d'écoulement in rieur 11. 1 + 2 représente llinfluen- ce totale des deux coëfficients de transmission de chaleur. On peut voir sur le diagramme que lorsque le registre 13 est fermé, le fluide de transmission de chaleur 15 reçoit la chaleur contenue dans les gaz de combustion se trouvant dans le parcours d'e- coulement extérieur 12,tandis que lorsque le registre 13 est ouvert, la chaleur des gaz se trouvant dans le parcours d'écoulement central 11 est transmise au fluide 15. Pour des positions du registre situées entre les positions limites "ouvert" et "fer mé", on peut obtenir des valeurs intermédiaires quelconque entre le maximum et le minimum du coëfficient de transmission de chaleur .Le réglage du registre 13 peut être assuré manuellement ou également à l'aide d'un thermostat qui est installé par exemple dans la cabine de passagers du véhicule automobile. On a représenté sur la figure 4 un exemple de réalisation pratique d'un échangeur de chaleur. Des parties correspondant à celles des figures 1 et 2 ont été désignées par les mêmes références numériques. L t échangeur de chaleur comporte un parcours d'écoulement intérieur Il et un parcours d'écoulement extérieur 12 qui sont séparés l'un de l'autre par une tôle 14. Le registre de distribution 13 est monté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe 17. L'enveloppe extérieure 16, qui délimite simultanément le parcours d'écoulement extérieur 12 de l'6- changeur de chaleur, est formé par une spirale tubulaire 18 dans laquelle passe le fluide de transmission de chaleur 15. Les différentes spires de la spirale tubulaire 18 sont reliées entre elles dans leurs zones de contact 20 par exemple par brasage, soudage, pulvérisation ou coulée de métal. Des bandes de tôle feuilletées 19 sont également reliées, avec intervention de métal, aux spires de la spirale tubulaire 18, ces bandes de tôle s'appuyant sur la tôle séparatrice 14. Ces tôles assurent une bonne transmission de chaleur au fluide 15. Sur la figure 5, on a mis en évidence l'une des bandes de tôle feuilletées 19 disposées entre la spirale tubulaire 18 et la tôle séparatrice 14. Ces bandes de tôle l9, de longueur limitée sont introduites, lors de l'enroulement de la spirale tubulaire 18, entre les zones des spires tubulaires qui sont placées en regard l'une de l'autre et elles ont une forme annulaire. Le bord intérieur de la bande de tole 19 de forme annulaire est interrompu par des évidements de pré férence rectangulaires,et ils s'appliquent contre la tôle séparatrice 14 Les figures 6 et 7 montrent le schéma de principe d'un échangeur de chaleur combiné à un pot d'échappement.Dans le cas où la chauffe est enclenchée, c'est-à-dire lorsque le registre de distribution 13 est fermé, les gaz d'échappement passent dans le pot d'échappement 21 installé de chaque coté sur les surfaces frontales de ltéchangeur de chaleur puis ils passent dans le parcours dsécoulement extérieur 12 de lgéchangeur de chaleur alors que, lorsque le registre de distribution est ouvert, les gaz de combustion passent dans le pot deéchappement 21 puis dans le parcours dfécoulement central 11 de ltéchangeur de chaleur. Sur la figure 8, on a représenté comme autre exemple de réalisation, un échangeur de chaleur combiné à un dispositif de chauffage additionnel par carburant. A l'intérieur de ltéchangeur de chaleur est disposée une chambre de combustion 22 qui est alimentée en carburant par l'intermé- diaire d'une tuyauterie 23. Lorsque la température des gaz d'échappement n'atteint pas la valeur nécessaire ou bien lorsqu'il faut fournir une quantité de chaleur accrue, le carburant est enflammé dans la chambre de combustion, par exemple sous 1 'in- fluence d'un dispositif de réglage à lame bimétallique 25 En conséquence, une chambre de chauffage 24 est mise en température Cette chambre de chauffage 24 est entourée par le parcours d'écoulement intérieur 11, immédiatement adjacent, et par le parcours d'écoulement extérieur 12; ces deux parcours diécoulement étant ainsi chauffés en cas de besoin, en plus de l!échauffement assuré par les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, par la chambre de chauffage 24 en vue de pouvoir fournir une quantité additionnelle de chaleur au fluide 15 La fourniture de chaleur par ltéchangeur ainsi que son réglage s'effectuent comme décrit plus haut à l'aide du registre de distribution 13. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. t R E V E N D I C A T I O N S 10) Dispositif pour chauffer et ventiler des véhicules automobiles entraînés par moteurs à combustion interne, comportant un échangeur de chaleur parcouru par les gaz d'échappement chauds sortant du moteur et qui cède la chaleur fournie par les gaz d'échappement à un fluide de transmission de chaleur, de préférence du dichlorotétrafluoréthane, dispositif caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur comporte au moins deux parcours d'écoulement différents pour les gaz d'échappements ce qui permet un réglage de la quantité de chaleur cédée. 20) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission de chaleur entre les gaz d'échappement et le fluide de transfert de chaleur s'effectue différemment à partir des deux parcours d'écoulement. 30) Dispositif conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les parcours deé- cotilement sont disposés concentriquement à un axe longitudinal théorique de l'échangeur de chaleur et ils sont séparés l'un de l'autre par des tôles cylindriques. 4 ) Dispositif conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un registre de distribution qui règle le sens d'écoulement et le débit des gaz dans lesdits parcours d'écoulement. 50) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le parcours d'écoulement situé à l'extérieur est entouré par une spirale tubulaire dont les différentes spires sont reliées entre elles par un joint métallique et forment une enveloppe extérieure étanche aux gaz. 60) Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le parcours d'écoulement situé à l'extérieur des bandes de tôle feuilletées qui sont reliées métalliquement à la spirale tubulaire formant une enveloppe étanche aux gaz et qui s'appuie d'autre part sur la tôle séparatrice concentrique délimitant les parcours d'écoulement. 70) Dispositif conforme à au moins une des revendications l à 6, caractérisé en ce que l'ôchan- geur de chaleur est combiné à un pot d'échappement. 80) Dispositif conforme à au moins une des revendications î à 7, caractérisé en ce que l'é- changeur de chaleur est combiné à un dispositif de chauffage additionnel par essence.