Brevet FR2515259A1 — publié le 19830429

L'invention se rapporte à un refroidisseur d'huile, no- tamment destiné au refroidissement de l'huile de lubrification des véhicules automobiles, dans lequel l'huile à refroidir est conduite à travers une zone de refroidissement par une canalisa- tion. Pour le refroidissement de l'huile de lubrification dans les véhicules automobiles, il est déjà connu d'agencer des refroidisseurs d'huile comprenant un tube à double paroi dans un collecteur d'eau (brevet DE-PS 11 04 542) On utilise alors comme canalisation la zone comprise entre le tube intérieur et le tube extérieur du tube à double paroi Ce tube est parcouru par l'eau de refroidissement acheminée au collecteur d'eau Sous cet effet, l'huile se refroidit dans le tube Le rendement de refroidissement dépend dans une mesure décisive de la grandeur de la surface sur laquelle se produit l'échange de chaleur De même, la longueur du trajet que l'huile à refroidir parcourt dans la zone de refroidissement influe sur le rendement du refroidisseur d'huile. Toutefois, ces grandeurs ne peuvent pas être choisies à volonté puisque, en particulier lorsqu'on monte des refroidisseurs d'huile dans des véhicules automobiles, on ne dispose que d'un espace de montage limité, de sorte qu'on doit tendre à obtenir un rendement d'échange aussi grand que possible, tout en n'occupant qu'un volume aussi réduit que possible Pour augmenter le rendement de l'échangeur, il a déjà été proposé de juxtaposer aussi près que possible l'un de l'autre plusieurs tubes l double paroi disposés en triangles présentant des axes qui s'étendent parallèlement (demande de brevet de la R F A DE-OS 28 22 743), ce qui permettrait d'augmenter le rendement comparativement à un refroidisseur d'huile comportant un seul tube à double paroi En dépit de cela, le rendement d'échange qu'il est possible d'obtenir de cette façon n'est pas suffisant pour tous les cas Toutefois, dans les refroidisseurs d'huile à tube à double paroi déjà connus, il n'est plus possible d'obtenir un nouvel accroissement du rendement sans accroître le volume d'encombrement En outre, on a constaté que, dans la fabrication de tubes à double paroi, on doit tenir compte d'écarts de rendement relativement grands qui sont la fabrication. L'invention vise à créer un refroidisseur d'huile, en particulier pour l'huile de lubrification des véhicules automobi- les, qui évite les inconvénients cités plus haut et qui permette d'obtenir un grand rendement d'échangeur, même lorsqu'on ne dispo- se que d'un espace de montage restreint, et avec lequel on puisse obtenir un accroissement de rendement comparativement aux modes de construction déjà connus, lorsqu'on ne dispose que d'un espace de montage comparable. L'invention consiste en ce qu'il est prévu comme canali- sation un corps en t 8 le à double paroi pliée avec une forme ondu- lée, entre les parois duquel on fait passer l'huile Un tel corps ondulé ou mis en forme de zig-zag présente, à égalité de volume d'encombrement, une surface de transmission de chaleur beaucoup plus grande que celle des refroidisseurs d'huile déjà connus à tu- be à double paroi et permet de cette façon d'accroître le rende- ment Par ailleurs, on peut faire circuler le flux d'huile très efficacement dans le corps de t 8 le La fabrication est relative- ment simple, cependant que la consommation de matière est plus petite que dans un refroidisseur d'huile à tubes à double paroi possédant un rendement comparable. Il est également avantageux de prévoir un guidage forcé de l'huile dans le corps de t 8 le De cette façon, l'huile par- court un trajet aussi long que possible dans le corps de l'échangeur, de sorte qu'elle reste relativement longtemps dans la zone de refroidissement et que, de ce fait, elle est refroidie efficacement. En particulier, il est avantageux, pour la construction du refroidisseur d'huile, que le corps en tôle soit composé de deux parois correspondantes qui sont agrafées et/ou soudées l'une à l'autre le long des bords L'assemblage des deux parois peut être exécuté avant ou après le plissement. Le guidage forcé de l'huile peut avantageusement être assuré par écrasement et soudage des deux parois du corps de t 8 le à des espaces déterminés prévus sur la longueur de ce corps, les zones d'assemblage ainsi formées s'étendant en alternance sur une 15259 partie de la largeur de la t 8 le Grâce à cette conformation, l'huile est conduite en un parcours en zig-zag dans le corps de t 8 le qui est luimême ondulé de sorte qu'elle parcourt de longs trajets. Par ailleurs, il est avantageux d'incorporer une garni- ture de turbulence dans le corps de t 8 le Cette garniture de tur- bulence sert à imposer une turbulence au flux d'huile qu'on fait passer dans ce corps et, de cette façon, à accroître le coeffi- cient de transmission de la chaleur et elle a en outre pour fonc- tion de maintenir les deux parois de la t 8 le plissée à bon écarte- ment A cet effet, on peut également placer entre les parois des bossages d'écartement qui empêchent également les deux parois de se toucher lors de l'opération de plissement, ce qui pourrait don- ner lieu à des étranglements qui gêneraient l'écoulement de l'huile. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, il peut être prévu des ouvertures sur la longueur des joints pour le passage du fluide de refroidissement Ces ouvertures laissent passer le fluide de refroidissement, ce qui renforce la circula- tion autour du refroidisseur d'huile. Pour améliorer encore le rendement de l'échangeur, il est avantageux que le refroidisseur d'huile soit monté par lin- termédiaire de tubulures de raccordement dans le collecteur d'eau d'un radiateur de véhicule automobile refroidi par l'air, de telle manière qu'il se trouve dans la région des tubes d'eau qui débou- chent dans le collecteur et qu'il soit attaqué par l'eau de re- froidissement transversalement au plissement en zig-zag De cette façon, l'eau de refroidissement arrivante frappe directement le refroidisseur d'huile, de sorte qu'on obtient un efficace effet de chicane qui favorise la transmission de la chaleur Les tubulures de raccordement peuvent être prévues sur le même segment du corps de t 8 le, ce qui permet un montage simple dans le collecteur d'eau. Le refroidisseur d'huile suivant l'invention ne doit pas nécessairement être monté dans un collecteur d'eau; on obtient les mêmes avantages de haute capacité d'échange avec exploitation op- 15259 timale de l'encombrement lorsque le refroidisseur d'huile est placé dans un flux d'air de refroidissement, auquel cas on peut monter des ailettes entre les segments du corps de t 8 le pour accroître la transmission de la chaleur Le corps de t 8 le est alors parcouru par le courant le long des surfaces plissées en zig-zag. Les avantages et caractéristiques de l'invention ressor- tent de l'examen de la forme de réalisation d'un refroidisseur d'huile suivant l'invention qui est présentée sur le dessin et dé- crite avec plus de détails dans la suite Sur ces dessins, la Fig 1 est une vue en perspective -d'un refroidisseur d'huile suivant l'invention qui n'y est représenté que partielle- ment; la Fig 2 est une vue de dessus d'une plaque de t 8 le uti- lisée pour la fabrication du refroidisseur d'huile de la Fig 1 avant le plissement; la Fig 2 a est une coupe partielle du corps de t 8 le repré- senté sur la Fig 2, prise suivant la ligne II-II; la Fig 3 est une vue de c 8 té d'un refroidisseur d'huile à refroissement par eau suivant l'invention monté dans un collecteur d'eau; et la Fig 4 est une représentation en perspective d'un refroidisseur d'huile refroidi par l'air suivant l'invention. Sur la Fig 1, la référence 1 désigne un corps en t 8 le qui forme, en combinaison avec les tubulures de raccordement représen- tées, un refroidisseur d'huile suivant l'invention Le corps de t 8 le 1 est composé de deux parois 3 a et 3 b plissées en zig-zag de façon appropriée, qui ménagent entre elles un intervalle à travers lequel on fait passer l'huile à refroidir Il se forme de cette façon des segments de corps de t 8 le 18 a à 18 e présentant chacun une surface d'échange relativement grande Le long des bords 4 a et 4 b, les deux parois 3 a et 3 b du corps de t 8 le 1 sont assemblées par agrafage, un soudage contribuant encore à établir une liaison fiable et étanche aux liquides entre les deux parois Lorsqu'un corps de tôle i de ce genre est exposé dans une zone de refroidissement par fluide, que ce fluide soit constitué par de l'eau de refroidissement ou par un flux d'air de refroidissement, il est parcouru le long de grandes surfaces, de sorte qu'on obtient un bon effet d'échange de cha- leur Cet effet est encore amélioré lorsque l'huile qui pénètre dans la canalisation formée entre les deux parois 3 a et 3 b à tra- vers l'ouverture d'entrée 2 est soumise à un guidage forcé de sor- te qu'elle parcourt le corps du refroidisseur d'huile en suivant un chemin aussi long que possible A cet effet, il est prévu à des écartements déterminés des chicanes réalisées sous la forme de zones de joint 5 a, 5 b qui sont produites par écrasement et soudage des deux parois 3 a et 3 b De cette façon, l'huile est contrainte à parcourir le corps de t 8 le également dans le direction longitudi- nale à la façon d'un parcours en zig-zag de sorte qu'on obtient de grandes longueurs de parcours En variante les zones de joint peu- vent être réalisées de manière à s'étendre transversalement à la direction longitudinale, d'un bord 4 a jusqu'à une certaine distan- ce de l'autre bord 4 b ou inversement On obtient de cette façon le guidage en zig-zag La région de joint 5 a se termine à une certai- ne distance du bord 4 b de sorte que l'huile qui s'écoule tout d'a- bord vers le bord 4 b en partant de l'ouverture 2, le long des plissements, est guidée dans la direction longitudinale dans la région comprise entre l'extrémité de la région de joint 5 a et le bord 4 b et qu'elle parcourt ensuite le refroidisseur plissé vers le haut, sous l'effet du guidage forcé 5 b, jusqu'à ce qu'elle soit à nouveau guidée dans la direction longitudinale L dans le passage formé entre le bord 4 a et l'extrémité de la région de joint 5 b. Pour imposer une meilleure turbulence au flux d'huile, il peut être interposé entre les deux parois 3 a et 3 b une t 6 le de turbulence 12 à laquelle est confiée en supplément la fonction de donner appui aux deux parois 3 a et 3 b Toutefois, en remplacement de la tôle de turbulence, on peut encore interposer des bossages d'écartement 9, ainsi que ceci est représenté sur la Fig 2. Sur la Fig 2, on a représenté une vue en plan d'une plaque de t 8 le avant le plissement Le trajet imposé à l'huile par les joints 5 a, 5 b et 5 c, entre l'ouverture d'entrée 2 et l'ouver- ture de sortie 7 est représenté par des flèches Pour la fabrica- tion du refroidisseur plissé, on superpose les deux parois 3 a et 3 b, qui présentent toute deux une forme telle que celle 15259 représentée sur la Fig 2 et on les assemble par agrafage dans leur région marginale et on les soude On peut former, à un cer- tain niveau sur la longueur des joints 5 a, 5 b et 5 c, des ouvertu- res 6 qui sont traversées par le fluide de refroidissement, de sorte qu'il peut s'établir un écoulement approprié à la fois transversalement et longitudinalement par rapport à l'extension du radiateur d'huile. Ensuite, les parois 3 a et 3 b, superposées et assemblées l'une à l'autre à joint étanche dans les régions marginales 4 et le long des joints 5 a, 5 b et 5 c, sont ensuite plissées, les ré gions de plissement dans lesquelles se forment les coudes étant désignées par la référence 8 Pour empêcher que les deux parois ne se rapprochent l'une de l'autre dans les régions de coude 8 au mo- ment du plissement, il est possible de prévoir, soit la garniture de turbulence 12 préalablement mise en place, soit des bossages d'écartement 9, dont certains sont indiqués sur la Fig 2. La Fig 2 a montre la région du joint 5 a en coupe suivant la ligne II-Il et on peut voir sur cette figure que, dans ces ré- gions, les parois 3 a et 3 b sont juxtaposées à joint étanche Le nombre des coudes 8 ainsi que le nombre des joints 5 a, 5 b, 5 c peut varier en fonction du volume d'encombrement et du rendement vou- lu. Le refroidisseur d'huile plissé représenté sur la Fig 1 peut être monté dans un collecteur d'eau d'un radiateur de véhicu- le automobile refroidit par l'air, dont la paroi 10 est représen- tée en coupe, comme le montre la Fig 3 a Ici, on a également re- présenté une tubulure de raccordement 13, telle que celle qui est montée au-dessus de l'ouverture d'entrée 2 et que celle qui est montée d'une façon correspondante, non représentée, au-dessus de l'ouverture de sortie 7 Les tubulures de raccordement sont fixées au même segment 18 a de tôle plissée dans les deux région termina- les de ce segment La tôle plissée est soudée par fusion ou à la soudure tendre à la face inférieure de la tubulure 13, la lumière de la tubulure de raccordement et l'ouverture d'entrée 2 étant su- perposées dans un même alignement Pour la fixation, on emmanche la tubulure de raccordement 13 et, de la même façon, également la tubulure de sortie non représentée, à travers une ouverture du collecteur d'eau et, ensuite, par vissage d'un contre-écrou 14, on rabat une collerette 17 qui s'appuie sur la face supérieure du collecteur d'eau 10 de manière à appliquer la région inférieure de la tubulure de raccordement 13 à force contre les bagues toriques et, de cette façon, à empêcher l'eau de refroidissement conte- nue dans le collecteur d'eau de s'échapper L'arrivée de l'eau de refroidissement par l'intermédiaire des tubes 11 se produit de telle manière que le courant de refroidissement rencontre les sur- faces du refroidisseur plissé transversalement aux plissements en zig-zag, de sorte qu'on obtient un effet de chicane qui améliore également l'échange de chaleur. En présence du volume relativement restreint dont on dispose dans un collecteur d'eau de ce genre, le refroidisseur d'huile suivant l'invention apporte l'avantage de contraindre l'huile à refroidir à parcourir des trajets relativements longs et de posséder de grandes surfaces d'échange de chaleur, de sorte que le rendement de l'échangeur est considérablement augmenté compara- tivement aux refroidisseurs d'huile à tube à double paroi (A éga- lité de volume d'encombrement, il est possible d'obtenir un ac- croissement d'environ 80 % de la surface d'échange de chaleur com- parativement aux refroidisseurs d'huile à tube à double paroi). L'utilisation de la t 8 le plissée suivant l'invention en qualité de refroidisseur d'huile n'est pas seulement possible dans un collecteur d'eau mais, au contraire, cette tôle plissée peut également être disposée dans un courant d'air, qui est indiqué par L sur la Fig 4 Le courant d'air de refroidissement L parcourt le plissement en zig-zag dans la direction longitudinale et il est alors guidé par des ailettes 16 soudées entre les segments 18 a à 18 e du refroidisseur plissé, qui peuvent être munies d'outes, ce qui améliore la turbulence et, par conséquent, la transmission de la chaleur Les ailettes assurent également un raidissement du re- froidisseur et s'opposent à une déformation qui pourrait être due à des influences thermiques ou à la pression interne. R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1 Refroidisseur d'huile, notamment pour le refroidisse- ment de l'huile de lubrification des véhicules automobiles, com- prenant une canalisation placée dans une région de refroidissement et destinée à canaliser l'huile à refroidir, caractérisé en ce qu'il comprend, comme canalisation, un corps de tôle ( 1) à double paroi, plissé avec une forme ondulée, entre les deux parois ( 3 a, 3 b) duquel on fait passer l'huile. 2 Refroidisseur d'huile suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'un guidage forcé de l'huile est établi dans le corps de tôle ( 1). 3 Refroidisseur d'huile suivant l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le corps de tôle ( 1) est formé de deux parois correspondantes ( 3 a, 3 b), qui sont assemblées l'une à l'autre le long de leurs bords ( 4 a, 4 b) par agrafage et/ou par soudage. 4 Refroidisseur d'huile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le guidage forcé de l'huile est obtenu par écrasement et soudage des deux parois ( 3 a, 3 b) du corps de tôle à des écartements déterminés, répartis sur la longueur du corps de tôle ( 1), les joints ( 5 a, 5 b, 5 c) ainsi formés s'étendant en alternance sur une partie de la largeur de la tôle. Refroidisseur d'huile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une garniture de turbu- lence ( 12) est montée dans le corps de tôle ( 1). 6 Refroidisseur d'huile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des bossages d'écarte- ment ( 9) sont prévus dans le corps de tôle ( 1). 7 Refroidisseur d'huile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des ouvertures ( 6) donnant passage au fluide de refroidissement sont prévues sur la longueur des joints ( 5 a, 5 b, 5 c). 8 Refroidisseur d'huile suivant l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que le corps de tôle ( 1) est monté dans un collecteur d'eau ( 10) d'un radiateur de véhicule automobile, par l'intermédiaire de tubulures de raccordement ( 13), de telle manière qu'il soit placé dans la région des tubes à eau ( 11) débouchant dans le collecteur d'eau ( 10) et qu'il soit atta- qué par l'eau de refroidissement dans une direction transversale au plissement en ondes. 9 Refroidisseur d'huile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les tubulures de rac- cordement ( 13) (tubulures d'entrée et de sortie) sont toutes deux fixées au même segment ( 18 a) du corps de tôle. Refroidisseur d'huile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps de tôle est placé dans un courant d'air de refroidissement (L) et est parcouru par ce courant dans la direction longitudinale du plissement en ondes. 11 Refroidisseur d'huile suivant la revendication 10, caractérisé en ce que des ailettes ( 16) sont disposées entre les segments ( 18 a à 18 e) du corps de tôle ( 1).