Brevet FR2598795A1 — publié le 19871120

"Radiateur notamment pour moteur à combustion interne, comportant uh faisceau de tubes traversé par le fluide de refroidissement entre deux caissons à eau". La présente invention concerne un radiateur,notamment pour moteur à combustion interne, comportant un faisceau de tubes traversé par le fluide de refroidissement entre deux caissons à eau. On cherche de manière générale à réaliser une puissance de refroidissement nécessaire avec 10 un radiateur aussi petit et aussi peu encombrant que possible pour des raisons de coût. En particulier, ces raisons sont par exemple déterminantes pour passer d'un radiateur comportant des tubes de même section répartis en trois plans parallèles entre deux caissons d'eau à un radiateur ne comportant plus que deux rangées de tubes parallèles ayant pratiquement la même surface d'entrée d'air. En même temps, on réduit la section de passage des tubes et leur nombre dans chacune des rangées. Il en résulte certes une vitesse de passage plus importante et 20 un meilleur transfert de chaleur vers les ailettes,mais cela ne se fait qu'au prix d'une perte de charge considérablement plus importante; de plus, les modifications ainsi effectuées ne permettent pas de compenser au niveau du résultat l'absence de la troisième rangée de tubes et 25 cela pour les raisons suivantes: la réduction de la section des tubes rend nécessaire l'augmentation de la puissance de la pompe à eau, car le débit de liquide de refroidissement doit être le même et augmente la pression notamment du cÈté de l'entrée d'eau du radiateur. Ces deux conséquences se traduisent en définitive par un renchérissement notamment du dispositif de refroidissement _. lui-même, car la pompe à eau doit être plus puissante et le radiateur doit être plus résistant à la pression; cela augmente également le coot de fonctionnement du moteur à combustion Interne à cause de sa consommation plus importante. Ce dernier inconvénient résulte du fait que l'aug-10 mentation de puissance demandée par la pompe à eau est fournie par le moteur, ce qui se fait par une consommation plus Importante de carburant. La solution proposée pour le radiateur du document DE-OS 21 17 836 présente les memes in15 convénients. Ce radiateur comporte des moyens pour modifier de manière commandée le nombre des tubes du faisceau de tubes traversé par le flux dans une direction. Du fait que,dans ce cas, soit tous les tubes, soit seulement une fraction de ceux-ci puissent être traversés dans une di- 20 rection par le fluide de refroidissement exigeant que dans chaque cas, pour un débit de fluide de refroidissement, déterminé, la puissance de la pompe à eau doit être conçue pour la plus petite section totale de passage libre des tubes, c'est-à-dire que la pompe doit avoir une puissance beaucoup plus importante que la puissance normale. La meme remarque s'applique également à la structure de radiateur, car celle-ci doit également être conçue pour la plus petite section de passage libre et pour les pressions ainsi engendrées dans le radiateur. Contrairement à cela, la présente invention pose le problème de créer un radiateur ayant une surface d'entrée du cÈté de l'air, pratiquement constante mais dont la profondeur soit plus faible en passant par exemple, .de tubes' en trois plans à des tubes pla-35 cés dans deux plans, pour satisfaire à cette condition avec les moyens les plus simples, à savoir que la résistance à la pression du radiateur ne doit pas être supérieure à celle exigée actuellement et que l'on puisse utiliser une pompe à eau de même puissance ou de puis5 sance plus faible que jusqu'à présent. A cet effet, l'invention concerne un radiateur du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'en plus d'un certain nombre de tubes ayant la même section de passage, il est prévu un certain nombre de tubes ré10 duisant la perte de charge du faisceau de tubes, ces derniers tubes ayant une section de passage plus grande. Des réalisations et des développements avantageux ressortent de la description qui suit et des dessins joints. Un radiateur réalisé selon l'invention permet de ne pas utiliser de pompe à eau plus puissante; de plus, il n'est pas non plus nécessaire d'augmenter la résistance à la pression du radiateur. Grâce à l'existence de tubes ayant des sections de passage plus grandes, on a une certaine réduction de la puissance de refroidissement du fait de la réduction de la vitesse d'écoulement dans les tubes de plus faible section et à cause de la réduction de la surface utile pour le refroidissement à cause de l'encombrement des tubes de plus grande section. Cette réduction de la puissance de refroidissement reste toutefois dans des limites acceptables et est compensée par d'autres moyens. D'autres avantages sont beaucoup plus importants, à savoir le fait de pouvoir réaliser le radiateur de manière globalement plus légère et moins coûteuse et les moyens mis en oeuvre ne se répercutent pas de manière défavorable sur le fonctionnement du moteur à combustion interne. La solution de l'invention sera décrite de manière plus détaillée ciaprès à l'aide d'un 35 exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés, dans lesquels: 10.15 20 30 35 - la figure 1 est une vue de face très schématique d'un radiateur. - la figure 2 est une coupe longitudinale du radiateur dont seule la partie supérieure est représentée. - la figure 3 est une vue de-dessus du radiateur, le caisson à eau ayant été enlevé. Le radiateur représenté aux dessins fait partie d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne qui soit est intégré à un véhicule, soit fait partie d'une installation motrice fixe. La référence 1 désigne une partie gauche de cadre; la référence 2 désigne une partie droite de cadre; la référence 3 désigne une boite à eau superieure et la référence 4 une botte à eau inférieure du radiateur. La botte à eau supérieure 3 est délimitée par un fond à tuyaux 5; la boîte eau Inférieure 4 est délimitée par un fond à tuyaux 6 par rapport à la zone d'échange de chaleur 7 du radiateur. Un ajutage 8, 9 est prévu sur chaque boîte à eau 3, 4, 'ajutage qui assure l'alimentation et l'évacuation d'agent de refroidissement du circuit de refroidissement en arrivée et en sortie du radiateur. Entre les deux bottes à eau 3, 4 du radiateur, on a un faisceau de tubes traversé par le fluide de refroidissement; l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure des tubes sont fixées de maniere étanche au liquide dans les deux fonds à tubes 5, 6. Le faisceau de tubes porte, non seulement, un certain nombre de tubes 10 de même section de passage, mais également un nombre de tubes Il ayant une section de passage plus grande. Ce but est de réduire la perte de charge du faisceau de tubes. Les tubes 10, Il sont, comme cela apparaît à la figure 3, répartis en deux rangées parallèles. Entre chaque fois deux tubes voisins 10-10 et 10-11, on a des ailettes ondulées 12 balayées par l'air de refroidissement. Les tubes I1l qui diminuent la perte de charge dan-s le faisceau de tubes sont au nombre d'environ 2 à 20 pièces régulièrement réparties par rapport aux autres tubes 10; ils ont une section de passage su5 perieure de 2 a 10 fois celle d'un autre tube 10. De manière préférentielle, la section de passage de tous les tubes 11 qui diminuent la perte de charge du faisceau est identique. Cela n'est toutefois pas obligatoire et les tubes 11 peuvent avoir des sections de passage diffé10 rentes entre elles. L'ensemble de toutes les sections de passage de tous les tubes 11 diminuant la perte de charge du faisceau de tubes correspond sensiblement à 0,1 - 0,3 fois la surface de la section globale de passage des tubes constituée par l'ensemble des tubes 10. 15 Dans le cas d'un radiateur à faisceau de tubes à deux rangées parallèles et à distance libre égale des tubes 10, 11, dans chaque rangée de tubes, on a au moins un tube 11 abaissant la perte de charge. La disposition de ce tube par rapport aux autres tubes 10 réduisant la section est de préférence symétrique ou encore cette disposition est telle qu'elle assure un passage régulièrement réparti de l'eau dans les boites à eau 3, 4. Les tubes 11 à section plus grande 25 selon l'invention remplaçant des tubes 10 de sections égale et plus petite permettent de ne pas prévoir une pompe à eau plus puissante, ni de réaliser le radiateur de manière plus résistante à la pression. 0 7:" - > 0 d: D-: -: : i 4 : ::: R f 0 0 :: z ! V : | X : X -. 5 : : :: -s.. : V; 0.,- 0- 10 * 7, 3, * f: .. -. : . ... :.,: , \ r: . : . :, -. _, - - V f 0: g::, f.7-U,:. v :. f f -, : | - 0; :. :. f. X , : X. . : L.. :, f . *- 0 R - ' 00' 0 f: s j.-:: S: . * z X *: . u . LISTE DES REFERENCES: 1 partie gauche de cadre 2 partie droite de cadre 3 botte à eau supérieure 4 boite à eau inférieure fond à tubes pour relier 3 à 7 6 fond à tubes pour relier 4 à 7 7 zone d'échange de chaleur 8 aJutage tubulaire sur 3 9 ajutage tubulaire sur 3 10 tubes de faible section Il tubes de forte section 12 ailettes d'évacuation de chaleur. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Radiateur notamment pour moteur à combustion interne comportant un faisceau de tubes traversé par le fluide de refroidissement entre deux caissons à eau, radiateur caractérisé en ce qu'en plus d'un nombre de tubes (10) de meme section, il comporte un certain nombre de tubes (11) diminuant la perte de charge du faisceau de tubes, ces derniers tubes ayant une section plus importante. 2 ) Radiateur selon la revendication 1, caractérisé par un tube (11) réduisant la perte de charge ayant par rapport à un tube (10) de section plus faible, une section supérieure de l'ordre de 2 à 10 fois. 3 ) Radiateur selon la revendication 15 1, caractérisé en ce que la section de tous les tubes (11) destinés à diminuer la perte de charge du faisceau de tubes est la même. 4 ) Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (11) qui diminuent la 20 perte de charge du faisceau de tubes ont des sections différentes. ) Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface totale des sections de passage de tous les tubes (11) diminuant la perte de 25 charge du faisceau de tubes correspond a un rapport de 0,1... 0,3 de la surface totale de passage de tous les tubes (10) de section plus petite. 6 ) Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un faisceau de tubes comporte 30 entre deux et vingt tubes (11) diminuant la perte de charge. 7 ) Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (11) diminuant la perte de charge dans le faisceau de tubes sont répartis 35 régulièrement par rapport aux autres tubes (10). $ 8 ) Radiateur selon l'une des revendications 6 a 7, comportant des tubes répartis en deux rangées parallèles et présentant entre eux le meme intervalle, radiateur caractérisé en ce que chaque rangée de tubes comporte au moins un tube (11) diminuant la perte de charge.