Brevet FR2219851A1 — publié le 19740927

L'invention est relative à un dispositif pour stabiliser, du côté de l'eau, les propriétes de réglage des échangeurs thermiques de chauffage, pour véhicules. Pour régler le chauffage, il est connu de prévoir un simple réglage par étranglement dans les échangeurs thermiques, dont le réglage agit sur l'eau. Selon ce mode de réglage, le débit de l'eau qui traverse l'échangeur thermique varie de façon continue, d'une valeur maximale à une valeur nulle, sous l'action d'une soupape, selon la charge du chauffage. Cette solution a pour inconvénient que, même dans le domaine des charges partielles, le débit d'eau pénètre dans l'échangeur thermique de chauffage, à la température élevée qu'elle a à la sortie du moteur et qui n'est pas modifiée. Du côté de l'entrée d'eau dans l'échangeur thermique, il règne ainsi une température d'air plus élevée, dans les passages de sortie d'air qui y sont ménagés, que de l'autre côté de l'échan- geur thermique par où l'eau sort.Plus le débit d'eau à travers l'échangeur est petit, plus grand est donc le gradient horizontal de température à la sortie de l'air chaud, dans le sens d'écoulement de l'eau. Avec un débit d'eau suffisamment petit qui correspond à une charge de chauffage allant jusqu'à 50% environ, c'està-dire avec un débit d'eau d'environ 5%, les différences de température de l'air chaud sortant sont si grandes que, du côté froid, il se produit des phénomènes de courant d'air pour l'utilisateur du véhicule. Si de telles installations sont munies de régulateurs électroniques, la sonde disposée à la sortie d'air chaud est exposée à de l'air à température variable et fortement dispersée de sorte que la qualité de la régulation est considérablement amoindrie. Pour éliminer ces défauts, on a déjà eu recours à diverses mesures. Ces mesures ne concernent cependant que la-construction de l'échangeur thermique qui se distingue par exemple par une division en deux ou plusieurs parcours d'écoulement. Ces échangeurs thermiques ne remplissent toutefois que la condition d'une température égale du côté du conducteur et des passagers du véhicule, par division du débit total d'eau, de O à 70 lXh dans le domaine des charges partielles, en deux débits partiels exactement égaux. En raison de l'écoulement laminaire qui. se produit dans le domaine inférieur des charges partielles, de la symétrie rigoureuse des parcours d'écoulement qui ne peut Btre garantie au point de vue technique et de la perte de charge extrwemement faible de l'échan geur thermique (de moins de lmm d'eau), il est cependant impossible de maintenir une division bien définie des débits d'eau, pour des durées de fonctionnement-du chauffage assez longues. Il se produit ainsi des différences de température de 20-30"C au maximum aux prises d'air du chauffage. L'invention a pour but de créer un dispositif propre à assurer la reproductibilité du gradient horizontal et vertical des temPératures de sortie d'air chaud, dans les échanqeurs de notammrVlt chaleur à réglage par l'eau, dispositif gracie auqueV sont évités les inconvénients des installations de chauffage connues. Ce but est atteint, conformément à l'invention, essentiellement par le fait que le dispositif comporte, entre la conduite d'entrée d'eau et la conduite de sortie d'eau de l'échangeur thermique, une conduite de dérivation, adaptée à l'échangeur thermique en ce qui concerne la perte de charge, et un dispositif élé-vateur de pression situé du c8té de l'entrée d'eau, en sorte qu'il se forme un circuit de by-pass. Grâce au dispositif conforme à l'invention, on est assuré que la température d'entrée d'eau dans l'échangeur thermique n' a pas constamment une valeur comprise entre 80 et 90"C, selon la temperature de l'eau de refroidissement du moteur mais est constamment abaissée,selon l'état de charge, à une valeur qui n'est supérieure que de quelques degrés à la température de l'air sortant. Il en résulte des températures à peu près semblables pour toutes les prises d'air. Il est particulièrement avantageux qu'une pompe serve de dispositif élévateur de pression et, en particulier, que cette pompe soit accouplée à un moteur du ventilateur de chauffage et soit réglable en commun avec celui-ci. Avantageusement, la conduite dérivation comprend un diaphragme ou plusieurs diaphragmes en série pour déterminer un débit constant d'eau de dérivation. Selon un développement avantageux de l'invention, le diaphragme est agencé sous la forme d'une soupape ajustable pour permettre le réglage du débit constant d'eau de dérivation. Selon une variante de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un raccord de dérivation à section drétrangle ment sur une soupape de réglage, de telle sorte que la section de dérivation soit fermée en position de pleine charge de la soupape. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une sou pape de surdébit est disposée entre la conduite d'entrée d'eau et la conduite de sortie d'eau, en amont de la soupape de réglage. Un mode de réalisation particulièrement avantageux est celui dans lequel la conduite de dérivation, la soupape de réglage et la soupape de surdébit sont combinées en un seul ensemble.hy- draulique de commande à quatre raccords d'eau. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont exposés ci-après plus en détail à l'aide du dessin qui représente schématiquement des modes de réalisation de l'invention. La fig.1 montre un premier mode de réalisation de l'installation conforme à l'invention. La fig.2 montre un second mode de réalisation. Selon l'exemple de réalisation conforme à la fig. 1 , un échangeur thermique de chauffage 1 est relié à la chemise de refroidissement 3 d'un moteur 2, tel qu'un moteur à combustion interne, par une conduite d'entrée d'eau 4 et une conduite de sortie d'eau 5. Un dispositif élévateur de pression, tel qu'une pompe 7, est disposé sur la conduite d'entrée d'eau 4. De façon connue en elle-même, une soupape de réglage 9 est aussi branchée sur la conduite d'entrée d'eau 4. On n'a représenté ni les moyens servant à actionner la soupape de réglage 9, ni les conduits d'air qui sont montés à la sortie de l'échangeur thermique de chauffage 1 et qui aboutissent par exemple au pare-brise, au bas de l'habitacle ou à l'emplacement du conducteur, ni les moyens distributeurs d'air. Selon l'invention, une conduite de dérivation 6 est disposée entre la conduite d'entrée d'eau 4 et la conduite de sortie d'eau 5. La conduite.de dérivation 6 peut comporter un ou plusieurs diaphragmes ou étranglements 8 de valeur constante. A la place de ces diaphragmes de valeur fixe, on peut aussi prévoir une soupape réglable. Il est particulièrement avantageux que la pompe 7 soit en tramée et réglée en commun avec un moteur de ventilateur 11. En amont de la soupape de réglage 9, il est prévu ,entre les conduites d'entrée et de sortie d'eau 4 et 5, une autre conduite de liaison où est montée une soupape du surdébit 10. La conduite de dérivation 6 et la soupape ou diaphragme 8 sont dimensionnées de telle façon que seul un débit limité (par exemple 80 l/h) d'eau froide venant de la conduite de sortie 5 soit aspiré par la pompe 7 et mélangé à'l'eau chaude de.la conduite d'entrée 4.La température de l'eau en amont de la soupape de réglage (c'est-à-dire à la sortie de la chemise 3) est désignée pareil, la température de l'eau dans la partie de la conduite d'entrée 4 qui est située après le raccord avec la conduite de dériva tion 6 est désignée par 2 revient à des valeurs de l'ordre de 1 à 2"C et est ainsi -pratique- ment sans effet. Si l'échangeur thermique de chauffage 1, comme le montre le dessin, est agencé de façon telle que la canalisation d'entrée d'eau 4 se termine en bas et que la canalisation de sortie d'eau 5 parte du haut de l'échangeur, le dispositif conforme à l'invention assure et maintient un étagement de la température de l'habitacle qui est agréable aux occupants de celui-ci (tête à la fratcheur et pieds au chaud). Selon la variante représentée à la fig.2, la canalisation de dérivation 6 n'aboutit pas par son raccord à la conduite d'entrée d'eau/mais directement à la soupape de réglage 9. A cet effet, la soupape de réglage 9 est agencée de manière à commander la section de dérivation de façon telle que cette section soit fermée à la position de pleine charge de la soupape 9. On peut ainsi éliminer la soupape 8 du mode de réalisation de la fig.1 ainsi que les moyens de commande de cette soupape 8 car les fonctions de la soupape de réglage 9 etde la soupape 8 sont rassemblées dans une seule soupape. On obtient une simplification supplémentaire en combinant la conduite de dérivation 6, la soupape de réglage 9 et la soupape de surdébitien un ensemble hydraulique de commande à quatre raccords d'eau. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle en englobe toutes les variantes à la portée des techniciens. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour stabiliser, du côté de l'eau, les propriétés de réglage des échangeurs thermiques de chauffage, pour véhicules,caractérisé par le fait qu'il comporte, entre la conduite d'entrée d'eau (4) et la conduite de sortie d'eau (5) de l'échan- geur thermique (1), une conduite de dérivation (6), adaptée à lté- changeur thermique (1) en ce qui concerne la perte de charge, et un dispositif élévateur de pression (7) situé du côté de l'entrée d'eau, en sorte qu'il se forme un circuit de by-pass. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une pompe sert de dispositif élévateur de pression (7). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par (7) le fait que la pompe/est accouplée à un moteur (11) du ventilateur de chauffage et est réglable en commun avec celui-ci. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la conduite de dérivation (6) comprend un diaphragme (8) ou plusieurs diaphragmes en série pour déterminer un débit constant d'eau de dérivation. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le diaphragme (8) est agencé sous la forme d'une soupape ajustable pour permettre le réglage du débit constant d'eau de dérivation. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend un raccord de dérivation à section d'étranglement sur une soupape de réglage, de telle sorte que la section de dérivation soit fermée en position de pleine charge de la soupape. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'une soupape de surdébit (10) est disposée entre la conduite d'entrée d'eau (4) et la conduite de sortie d'eau (5), en amont de la soupape de réglage (9). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la conduite de dérivation (6), la soupape de réglage (9) et la soupape de surdébit (10) sont combinées en un seul ensemble hydraulique de commande à quatre raccords d'eau.