Brevet FR2518243A1 — publié le 19830617

La présente invention concerne un réfrigérant à huile du type à plaques, et notamment un réfrigérant à huile refroidi par eau pour moteurs thermiques, comprenant plusieurs plaques à double paroi superposées, parcourues par l'huile et présentant sur une paroi des empreintes dirigées vers l'extérieur, prenant appui sur l'autre paroi de la plaque voisine et franchissant un interstice entre deux plaques. Des réfrigérants à huile de ce type sont connus Les plaques sont généralement constituées par deux t 6 les réunies par soudage de leurs bords et délimitant une enceinte intérieure, parcourue par l'huile et contenant en outre des éléments de turbulence Toutes les plaques de ce type sont réunies par une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie d'huile, sur lesquelles elles sont brasées Afin d'assurer la stabilité nécessaire, des empreintes formant bossages sont prévues sur une des parois de la plaque et prennent appui sur l'autre paroi voisine de la plaque suivante afin de déterminer la hauteur de l'in- terstice entre deux plaques voisines Dans les modèles connus, ces bossages sont également brasés sur les parois voisines, de sorte - qu'on obtient un radiateur très compact et, par suite de la construc- tion en plaques, très peu volumineux Ces empilages de plaques sont parcourus par de l'eau circulant dans les interstices, l'écoulement étant transversal ou parallèle au plan de liaison des tubulures d'en- trée et de sortie, selon le modèle Pour accroître la quantité de chaleur à transmettre et par suite la puissance frigorifique, il convient de prévoir des plaques plus nombreuses, ce qui augmente l'encombrement. La présente invention vise à augmenter la puissance frigorifique de tels réfrigérants à huile à plaques, sans augmentation de l'encom- brement. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, des moyens de déflexion sont prévus dans l'interstice entre deux plaques Cette réalisation permet d'améliorer l'es conditions d'écoulement dans les interstices entre plaques et d'imposer en outre le passage dans les interstices de la partie de l'eau qui n'y circule habituellement pas du fait des résistances à l'écoulement On obtient ainsi un écoule- ment régularisé sur toute la section et par suite une puissance frigorifique augmentée. Une réalisation très simple de l'invention est obtenue quand les moyens de déflexion sont constitués par des empreintes, avanta- geusement réalisées par des moulures formant des profilés déflec- teurs cintrés ou linéaires Cette réalisation atteint d'une part l'objectif de l'invention, à savoir augmenter la surface partici- pant à l'échange de chaleur, et permet d'autre part d'augmenter aussi la stabilité de l'ensemble du réfrigérant à huile, ce qui interdit par exemple une déformation thermique gênante et garantit ainsi des conditions constantes de transmission thermique Les-moulures sont réalisables sous forme de plusieurs profilés déflecteurs le long d'une courbe, ce qui évite un décollement de l'écoulement. Il est également possible de fixer par brasage par exemple sur les plaques les moyens de déflexion constitués par des rubans déflec- teurs métalliques Cette réalisation est certes plus coûteuse, mais peut présenter certains avantages quant à la dissipation thermique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un ensemble boîte de vitesses-convertisseur avec un ralentisseur et un réfrigé- rant à huile selon l'invention, du type à plaques et comportant un carter parcouru par le fluide de refroidissement; la figure 2 est une vue schématique en perspective de l'empilage de plaques du réfrigérant à huile selon figure 1, sans carter; la figure 3 est une coupe partielle schématique de l'empilage de plaques suivant l'axe III-III de la figure 2, avec indication des parois du carter; et la figure 4 est une coupe identique à la figure 3, illustrant une variante de la forme des profilés déflecteurs du réfrigérant à huile, dans l'interstice entre deux plaques. La figure I représente un ensemble boîte de vitesses-convertis- seur 1, actionné par l'intermédiaire de la tringle de changement de vitesse 2 La boîte de vitesses comporte un ralentisseur 3 du type 18243 ' employé sur les véhicules utilitaires L'huile de remplissage du ralentisseur est refroidie par le réfrigérant à huile 4 du type à plaques selon l'invention, essentiellement constitué par l'empi- lage de plaques 5, parcouru par l'huile et représenté agrandi à la figure 2, et par la boîte à eau 6 entourant cet empilage L'eau de refroidissement, additionnée de façon connue de produits antigel et/ou anticorrosion, est dirigée de façon non représentée vers la boîte à eau 6, par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 7 par exemple, puis quitte la botte à eau 6 par la tubulure de sortie 8. Sur les véhicules utilitaires, cette eau de refroidissement est dérivée du système d'eau de refroidissement du moteur thermique. L'huile à refroidir est transmise par une canalisation 9 et une tubulure 10 d'alimentation dans l'enceinte intérieure des diver- ses plaques 11, y circule à travers les éléments de turbulence, vers la tubulure de sortie d'huile 12, puis revient au ralentisseur 3 par la canalisation 13 Cet écoulement est maintenu par une pompe, comme celui de l'eau de refroidissement. La figure 2 montre que chaque plaque 11 est constituée de façon connue par deux parois 14 et 15 réunies par brasage de leurs bords extérieurs, seule la paroi 15 située en regard de l'observateur étant visible sur la figure 2 L'enceinte intérieure de chaque plaque 11 est reliée aux tubulures d'entrée et de sortie 10 et 12. Des interstices 16 sont formés entre les diverses plaques 11 et parcourus par l'eau dans le sens des flèches 17 Dans l'exemple de réalisation représenté, l'écoulement se fait donc le long du plan médian longitudinal 18, indiqué en tireté sur les figures 3 et 4, et passant par les axes 29 des tubulures d'entrée 10 et de sortie 12. Avec un tel écoulement, avantageux pour des raisons d'encombrement car il permet des formes de réfrigérant plates, les modèles connus présentent l'inconvénient suivant: des zones d'eau morte se forment en aval de la tubulure de sortie d'huile 12, représentée en amont sur la figure 3, et perturbent la transmission thermique dans cette région. Outre les bossages d'appui 19 des modèles connus, et selon une autre caractéristique de l'invention, des empreintes sont prévues sous forme de moulures 20 ou 21, qui constituent des profilés déflec- teurs de l'écoulement d'eau dans l'interstice entre deux plaques 11 voisines et, comme le montrent les flèches, assurent un écoulement suffisant de l'eau même dans les régions situées immédiatement en avail de la tubulure de sortie 12 Cette réalisation entraîne donc une augmentation de la puissance lors de la transmission thermique. Les moulures 20 ou 21 présentent la même hauteur que les bossages d'appui 19 et peuvent, comme ces derniers, être brasés par leur som- met sur la paroi plane 14, voisine et non représentée, de la plaque 11 voisine On obtient ainsi une plaque très compacte et stable, qui peut même supporter pratiquement des déformations thermiques et garantit ainsi des conditions stables d'écoulement dans les inters- tices entre les diverses plaques. Les plaques représentées aux figures 2 et 3 peuvent être consti- tuées de la même façon que les plaques classiques Les moulures 20, 21 peuvent être estampées lors de la production de la paroi 15 de la plaque Un appareillage supplémentaire de production est ainsi inutile. Il est également possible de réaliser très simplement toutes les parois 15 de la même façon, de sorte que la plaque finie présente alors, comme le montre la figure 2, les moulures estampées 20, 21 sur une face, mais par contre une paroi lisse 14 sur l'autre face, de la façon classique Il est évidemment possible aussi de repousser les moulures sur les deux parois, de façon à permettre de réunir les moulures par brasage L'avantage d'une-telle réalisation serait une plus grande hauteur d'interstice ainsi rendue possible entre les plaques. Les moulures 20, 21 sont disposées symétriquement par rapport au plan médian longitudinal 18, comme le montre la figure 3 Le fluide de refroidissement circulant dans la boîte à eau, dont les parois 25 sont indiquées, est ainsi dirigé aussi dans les zones o se forment des régions d'eau morte en l'absence de la réalisation selon l'inven- tion Dans le cas d'une constitution d'ensemble symétrique du réfri- gérant à plaques, les moulures 20, 21 peuvent aussi être disposées symétriquement par rapport au plan médian transversal 22, comme l'in- dique la figure 4. La figure 4 représente une variante dans la mesure o les profilés 18243 déflecteurs formés par les moulures 20, 21 sont constitués chacun par deux moulures 20 a, 20 b ou 21 a, 21 b disposées successivement le long de leur contour, ce qui présente l'avantage de permettre une compensation de pression dans l'espace 23 compris entre les moulures successives 20 a et 20 b ou 21 a et 21 b, de sorte qu'aucune nouvelle région d'eau morte ne se forme dans la zone des moulures Dans la réalisation selon figure 4, d'autres profilés déflecteurs sont en outre prévus sous forme de moulures 24, qui sont disposées symétri- quement aussi par rapport au plan médian longitudinal 18 et, ce qui n'est pas représenté, au plan médian trasversal 22 Le sens d'écoule- ment dans le réfrigérant à plaques, le long du plan médian longitudinal 18, ne joue par suite aucun r 6 le dans une telle disposition symétri- que. Il est évidemment possible aussi de réaliser des profilés déflec- teurs correspondants sous forme de moulures quand l'écoulement s'ef- fectue parallèlement au plan médian transversal 22 Des régions d'eau morte apparaissent dans ce cas en aval de la tubulure d'entrée 12 ou de sortie 10, de sorte qu'il convient de prévoir des profilés déflec- teurs afin de couvrir aussi ces régions L'invention permet par suite d'accroître la puissance même de réfrigérants à huile à circulation transversale et comportant un empilage de plaques, en particulier quand la forme des plaques est différente et une surface importante se trouve en aval des tubulures d'entrée ou de sortie. Il est naturellement possible aussi de réaliser différemment les profilés déf lecteurs, par exemple sous forme de rubans massifs, puis de les introduire dans l'interstice 16 Le mode de production des pro- filés déflecteurs est toutefois particulièrement simple dans l'exemple de réalisation décrit et s'impose donc notamment pour la fabrication de série. L'invention est décrite ci-dessus à l'aide d'un réfrigérant à huile du type à plaques, utilisé sur une bo te de vitesses à ralentis- seur Des réfrigérants à huile du type à plaques selon l'invention sont évidemment utilisables aussi dans toutes les autres applications exi- geant des réfrigérants compacts à grande puissance d'échange de cha- leur La forme de réalisation de réfrigérants à huile selon l'inven- 18243 tion offre par suite de nombreuses possibilités d'utilisation, en particulier dans la construction automobile, pour le refroidissement de l'huile de moteurs thermiques. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Réfrigérant à huile du type à plaques, et notamment réfrigérant à huile refroidi par eau pour moteurs thermiques, comprenant plu- sieurs plaques à double paroi superposées, parcourues par l'huile et présentant sur une paroi des empreintes dirigées vers l'extérieur, prenant appui sur l'autre paroi de la plaque voisine et franchissant un interstice entre deux plaques, parcouru par l'eau, ledit réfri- gérant étant caractérisé en ce que des moyens de déflexion ( 20, 21) sont prévus dans l'interstice ( 16) entre deux plaques ( 11). 2 Réfrigérant à huile selon revendication 1, caractérisé par la réalisation des moyens de déflexion de l'écoulement sous forme d'em- preintes supplémentaires ( 20, 21). 3 Réfrigérant à huile selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les empreintes sont constituées par des moulures ( 20, 21, 24) présentant la forme de profilés déflecteurs cintrés ou linéaires. 4 Réfrigérant à huile selon revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moulures ( 20, 21, 24) sont disposées symétriquement par rapport au plan médian longitudinal ( 18), qui passe par les axes des tubulures d'entrée et de sortie de l'huile ( 10, 12). 5 Réfrigérant à huile selon revendication 4, caractérisé en ce que les moulures ( 20, 21, 24) sont disposées symétriquement par rap- port au plan médian transversal ( 22). 6 Réfrigérant à huile selon une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'eau circule entre les tubulures d'entrée et de sortie le long du plan médian longitudinal, et caractérisé en ce que des moulures ( 20) sont affectées à chaque tubulure d'entrée ou de sortie d'huile ( 10, 12) et disposées en oblique par rapport au plan médian longitudinal ( 18), à partir de la tubulure. 7 Réfrigérant à huile selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les points d'appui des moulures ( 20, 21, 24) sont brasés au moins partiellement sur la plaque voisine. 8 Réfrigérant à huile selon revendication 3, caractérisé en ce que des profilés déflecteurs sont constitués par plusieurs moulures disposées le long d'une courbe ou d'une droite ( 20 a, 20 b, 21 a, 21 b). 9 Réfrigérant à huile selon revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déflexion de l'écoulement sont disposés sur les pla- ques sous forme de déflecteurs. Réfrigérant à huile selon revendication 9, caractérisé en ce que les déflecteurs sont constitués par des rubans massifs d'un maté- riau bon conducteur de la chaleur.