Brevet FR2476826A1 — publié le 19810828

La présente invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour un chauffage de véhicule automobile, possédant deux chambres de guidage disposées respectivement aux deux bouts de canaux d'échange de chaleur pour le fluide d'échange de chaleur et possédant un dispositif de dérivation en vue de l'introduction et du mélange de quantités plus chaudes de fluide d'échange de chaleur dans le trajet de circulation, partagé par au moins une paroi de séparation dans une chambre de guidage, du fluide d'échange de chaleur, qui a deå cédé une partie de sa chaleur* Il est connu (Demande de brevet allemand DE-AS 1 501 626) que dans des échangeurs de chaleur, il peut survenir des différences dans la chute de température, si l'on se réfère a' la surface d'échange de chaleur, lorsque la quantité globale circulant de fluide d'échange de chaleur est relativement faible, parce qu'alors il peut arriver qu'il se produise dès le premier passage du fluide d'échange de chaleur à travers les canaux de circulation allant d'une chambre de guidage à l'autre bout, un refroidissement suffisant pour que, dans les canaux de circulation en aval, aucun échange notable de chaleur ne soit plus possible avec l'air de traversée. Ceci conduit à un chauffage irrégulier de l'air de traversée qui, en particulier, lorsque des échangeurs de ce type sont utilisés pour des chauffages de véhicule automobile, peut conduire à un chauffage différent des côtés du véhicule dans l'habi- tacle.Les échangeurs de chaleur connus du type indiqué dans le préambule sont par conséquent munis à proximité de leur point d'arrivée d'une canalisation de dérivation, qui est réalisée en matériau thermiquement isolant, et à l'aide de laquelle lorsque les quantités affluant sont faibles, du fluide d'échange de chaleur encore chaud est applique à la seconde chambre de guidage, sans que ce fluide ne subisse une cession de chaleur0 Ce type de mélange de fluide d'échange de chaleur chaud à un courant de fluide d'échange de chaleur déjà plus froid peut, dans le cas du mode d'exécution connu, également être obtenu par le fait qu'à l'intérieur des canaux de circulation sont prévues des parties de tube isolées thermiquement ou analogues qui assurent que le fluide d'échange de chaleur chaud soit transporté en des endroits où le reste du fluide est déjà considérablement refroidi en raison d'un échange de chaleur0 DIême si avec de tels modes de réalisation, une adaptation du profil de température sur toute la surface d'échange de chale r est possible, ces modes de réalisation présentent cependant l'inconvénient que le coût de réalisation de tels échangeurs de chaleur est relativement élevé. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un échangeur de chaleur du type indiqué dans le préambule de sorte qu'un étalonnage du profil de température soit possible afin d'éviter un chauffage irrégulier de l'air circulant à travers l'échangeur de chaleur, en particulier dans le cas d'un partage des flux d'air sur les deux cOtés du véhicule, sans que cependant des canalisations de retour supplémentaires soient nécessaires, qui accroRtraient très fortement le coût de réalisation et l'encombrement de ltechangeur de chaleur. La présente invention réside dans le fait que chacune des deux chambres de guidage est munie de parois de séparation en vue de la réalisation d'une traversée triple de l'échangeur de chaleur, et dans le fait que dans la paroi de séparation associée à la chambre d'arrivée du fluide d'échange de chaleur, des ouvertures sont prévues en direction de la chambre de guidage adjacente se trouvant devant le troisième canal de circulation0 Cette configuration présente l'avan- tage qu'au moins le premier canal de circulation, qui peut entre réalisé de façon en soi connue de plusieurs tubes parallèles entre eux, ainsi que le troisième et dernier canal de circulation de l'échangeur de chaleur peuvent être adaptés dans une large mesure à la température du fluide d'échange de chaleur les traversant, de sorte que le profil de température de 1' air échauffé est rendu sensiblement identique aux deux bouts de l'échangeur de chaleur. Un effet accessoire est encore obtenu par le fait que le courant médian est traversé de fluide d'échange de chaleur qui a déjà cédé au premier courant une partie de sa chaleur, car dans le cas d'une utilisation en tant que chauffage de véhciule, les inconvénients indiqués dans- le préambule n'apparaissent pas dans la nouvelle réalisation0 Seul un coût de réalisation très faible est nécessaire en vue de la réalisatioa du mélange. Il s'est avéré comme particulièrement simple structuralement de réaliser les ouvertures sous la forme de fentes qui sont ouvertes jusqu'au bord interne de la paroi de séparation, qui peut être une partie d'un capot destiné à constituer les chambres de guidage et repose par son bord sur un joint d'étanchéité associé au plateau à tubes.Cette configuration présente des avantages du point de vue de la fabrication et elle permet de disposer des ouvertures de profil différent dans la paroi de séparation, sans que des opérations particulières soient nécessaires lors de la fabrication ou du montage, lies ouvertures sont de façon connue dimensionnées, quant à leur section transversale, de manière à modérer le-débit du fluide en circulation dans le cas d'un afflux maximal, de sorte que, dans le cas d'afflux importants, aucun effet notable ne soit atteint grâce à la disposition des ouvertures de dériva tison. Dans le cas d'afflux faibles, par contre, l'ouverture de dérivation devient active.Il est également possible de munir les ouvertures d'une soupape se fermant dans le cas dtun afflux croissant, soupape qui peut, par exemple, être réalisée sous la forme d'une pièce de fermeture élastique sollicitée par l'afflux d'un c8té et qui se ferme lorsque la pression d'écoulement devient plus grande. L'invention est expliquée ci-après en détail à l'aide d'exemples de réalisation, en regard du dessin annexé, - La figure 1 est une élévation schématique, partiellement arrachée, d'un échangeur de chaleur selon l'invention, vu dans le sens de la circulation de l'air. - La figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1 dans une première forme de réalisation. - La figure 3 est une coupe analogue à la figure 2, mais selon une autre forme de réalisation. - Ta figure 4 est une coupe selon la figure 2, mais dans encore une autre forme de réalisation* Sur les figures 1 et 2 est représenté- un corps d'échange de chaleur, qui se compose de façon en soi connue, de tubes non représentés en détail, qui sont maintenus à leurs extrémités dans des plateaux à tubes 2, dont les bords 3 sont rabattus, en vue du maintien de boites à eau 4 en forme de capot, autour du bord de celles-cio L'étanchéité entre les plateaux à tubes 2 et les boites à eau 4 s'effectue au moyen d'un joint d'étanchéité circulaire 5. A l'intérieur des boites à eau 4 sont prévues des parois de séparation 6, 6a, chacune des boites à eau étant munie d'une tubulure de raccordement 7, 7aO La tubulure de raccordement 7 est reliée à l'arrivée du fluide d'échange de chaleur chaud, tandis que la tubulure 7a est raccordée à la canalisation de reflux du fluide d'échange de chaleur0 La surface totale de l'échangeur de chaleur 8, qui est visible sur la figure 1 et qui est garnie, de manière connue, d'un grand nombre d'ailettes 9 d'échange de chaleur, dont les surfaces s'étendent perpendiculairement aux canaux de circulation constitués par les tubes, est ainsi parcourue trois fois par le fluide d'échange de chaleur arrivant par la tubulure 7. lie premier passage stefaectue de la première chambre de guidage 10, qui est adjacente à la tubulure d'arrivée 7, selon la ligne Il fléchée, en trait plein, jusqu'à la chambre de guidage 12 prévue sur le côté droit au-dessous de la paroi de séparation 6a et de là dans le sens de la flèche 13 jusqu'à la chambre de guidage 14 placée au-dessus de la paroi de séparation 6 dans la boite à eau gauche, d'oû finalement le dernier passage s'effectue dans le sens de la flèche 15 en direction de la tubulure d'écoulement 7a. Comme il ressort en particulier de la figure 2, la paroi de séparation 6 est munie de plusieurs ouvertures 16, qui sont disposées symétriquement par rapport au plan médian longitudinal 17 de la boute à eau 4. Ces ouvertures 16 sont réalisées sous la forme de fentes, qui sont ouvertes jusqu'au bord interne 6b de la paroi de séparation 6. lia paroi de séparation 6 elle-même repose sur un joint d'étanchéité 18, qui de son coté repose sur le plateau à tubes 2. De manière identique, la paroi de séparation 6a de la boite à eau droite 4 repose sur un joint d'étanchéité.Cette paroi de séparation 6a n'est cependant pas munie d'ouvertures 160 En raison de la configuration choisie, les conditions d'écoulement décrites précédemment existent dans le cas d'un débit important en fluide d'change de chaleur. La plus grande partie du fluide d'échange de chaleur circulant est guidée le long des trajets d'écoulement 11, 13 et 15.Comme également, dans ce cas, la vitesse d'écoulement est suffisamment grande, une modification du profil de température de l'air sur la surface 8 apparat à peinez Dans le cas d'un débit plus faible, c'està-dire donc lorsque seulement une faible cession de chaleur est exigée de l'échangeur de chaleurn le fluide d'échange de chaleur s'écoulant le-long du trajet d'écoulenent 11 se refroidit très fortement des le premier passage et est encore refroidi lors du passage le long du trajet 13, de sorte qu'une différence de température importante entre le fluide d'échange de chaleur dans le trajet d'écoulement Il et dans le trajet d'écoulement 13 peut apparaître, qui peut conduire à un chauffage différent de l'air circulant transversaletnent, comme ceci a été mentionné dans le préambule. Afin d'éviter ceci, les ouvertures 16 sont prévues, qui conduisent dans le cas de débits faibles à ce qu'une partie du fluide d'échange de chaleur-suive le trajet d'écoulement le long de la ligne 1 tracée en pointillés et ainsi pénètre directenent de la tubulure d'arrivée 7, par l'intermédiaire de la chambre de guidage 10, dans la chambre de guidage 14, d'oû ce fluide d'échange de chaleur sensiblement chaud pénètre dans le dernier trajet 15 et ainsi assure un accroissement du gradient de température entre le fluide d'échange de chaleur et l'air de circulation. Sur les figures 3 et 4, sont indiquées uniquement des modifications apportées à la forme de réalisation des figures 1 et 2 dans la mesure où ici les ouvertures 16a, 16b sont réalisées sous forme triangulaire (figure 3) ou s'étendent sous la forme d'un intervalle 16b entre le plateau à tubes 2 et la paroi de séparation 6. il est également possible de prévoir devant les ouvertures 16 un clapet s'écartant par exemple sous l'action d'une force élastique, qui obture les ouvertures 16 dans le cas de débits importants et de ce fait également dans le cas de vitesses de circulation élevées en raison de la pression croissante du liquide en circulation. REVENDICATIONS 1) Echangeur de chaleur, en particulier pour un chauffage de véhicule automobile, possédant deux chambres de guidage disposées respectivement aux deux bouts de canaux d'échange de chaleur pour le fluide d'échange de chaleur et possédant un dispositif de dérivation en vue de l'introduction et du mélange de quantités plus chaudes du fluide d'échange de chaleur dans le trajet de circulation, partagé par au moins une paroi de séparation dans une chambre de guidage, du fluide d'échange de chaleur, qui a déjà cédé une partie de sa chaleur? caractérisé en ce que chacune des deux chambres de guidage est munie de parois de séparation (6, 6a) en vue de la réalisation d'une traversée triple de l'échangeur de chaleur (8) et en ce que dans la paroi de séparation (6) associée à la chambre d'arrivée (10) du fluide d'échange de chaleur sont prévues des ouvertures (16) en direction de la chambre de guidage (14) adjacente, se trouvant devant le troi sième canal d'écoulement (15). 2) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (16, 16a) sont réalisées sous la forme de fentes, qui sont ouvertes jusqu'au bord interne (6b) de la paroi deséparation (6). 3) Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi de séparation (6) constitue une partie d'un capot formant la boite à eau (4) pour constituer des chambres de guidage (10, 14) et en ce qu'elle repose par son bord sur un joint d'étanchéité (5, 18) associé au plateau à tubes (2). 4) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications i à 3, caractérise en ce que les ouvertures (16a) sont réalisées sous la forme d'ouvertures fendues triangulaires. 5) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ouvertures (16) sont réalisées sous la forme de plusieurs fentes distinctes de différentes grandeurs. 6) Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ouvertures (16), réalisées sous la forme de fentes distinctes, sont disposées symétriquement par rapport au plan longitudinal médian (17) de la botte à eau (4).- 7) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures dans la paroi de séparation (16) sont réalisées sous la forme d'un intervalle (16b) entre le bord interne (6b) de la paroi de séparation et le plateau à tubes (2). 8) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les ouvertures (16, 16a, 16b) sont munies d'une soupape se fermant lentement dans le cas d'un afflux devenant plus importants