Brevet FR2687771A1 — publié le 19930827

-À Dispositif de régulation du débit d'air traversant un échangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes à ailettes et échangeur de chaleur équipé d'un tel dispositif L'invention concerne un dispositif pour la régulation du débit d'air traversant un échangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes à ailettes, en particulier un radiateur de refroidisse- ment d'un moteur de véhicule automobile Elle concerne également un échangeur de chaleur équipé d'un tel dispositif. Dans le cas d'un radiateur du type précité, les tubes du faisceau sont parcourus par un fluide, généralement de l'eau glycolée, servant au refroidissement du moteur et refroidi par échange thermique avec de l'air qui traverse le faisceau en s'écoulant entre les ailettes. Il est connu, par exemple d'après FR-A-2 191 493, de disposer, sur le trajet d'écoulement de l'air traversant le radiateur, un dispositif de régulation comportant une multiplicité de volets montés à pivotement autour d'axes parallèles et propres à prendre une multiplicité de positions angulaires différentes, comprises entre une position d'ouverture et une position de fermeture, sous l'action de moyens de commande appropriés. On obtient ainsi un dispositif s'apparentant à une jalousie qui permet d'ajuster le débit d'air traversant le radiateur et d'optimiser l'efficacité du radiateur ainsi que la température de fonctionnement du moteur. Dans les dispositifs de régulation de ce type, les volets sont munis chacun d'une paire de pivots et portés par un cadre rigide qui est placé à proximité de l'échangeur de chaleur, le plus souvent en amont de celui-ci par rapport au sens d'écoulement de l'air, pour modifier le débit de ce dernier. Ces dispositifs connus ont pour inconvénient d'être encombrants et donc d'àccuper de la place dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile Par ailleurs, ils possèdent une structure complexe et fragile qui nécessite un grand nombre de pièces et qui est souvent la source de défaillances de fonctionnement. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. C'est, en particulier, un but de l'invention de procurer un dispositif de régulation du type précité qui est peu encombrant et possède une structure particulièrement simple procurant un fonctionnement particulièrement fiable. L'invention propose en conséquence un dispositif de régulation du type défini en introduction, dans lequel chacun des volets est formé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique et comprend une plaque fixe propre à être intercalée entre deux ailettes du faisceau et à être traversée par les tubes du faisceau ainsi qu'une plaque mobile formant volet et reliée à la plaque fixe par au moins un pont de matière formant charnière autour d'un axe de pivotement. Ainsi, le dispositif de régulation de l'invention peut être intégré à un échangeur de chaleur lors du montage de celui-ci pour former un ensemble de structure particulièrement compacte dans lequel seules les plaques mobiles respectives des volets font saillie en dehors du faisceau de l'échangeur de chaleur. Il n'est donc plus nécessaire de prévoir un cadre rigide supportant chaque volet par une paire de pivots, comme c'était le cas dans la technique antérieure. De plus, les volets peuvent être réalisés facilement par moulage d'une matière plastique choisie pour qu'ils aient à la fois une bonne résistance mécanique et qu'ils autorisent à chaque fois un pivotement de la plaque mobile par rapport à la plaque fixe, et cela autour du ou des ponts de matière les reliant, sans risque de rupture de ce(s) pont(s) même après une longue période de fonctionnement. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la plaque fixe possède une configuration géométrique analogue à celle d'une ailette du faisceau et elle comporte une multiplicité de trous pour le passage des tubes du faisceau et le sertissage de la plaque sur les tubes. Ainsi, les plaques fixes respectives des volets peuvent être intercalées entre les ailettes du faisceau lors de l'assemblage de ce dernier et être serties sur les tubes. De préférence, la plaque fixe d'un volet comporte, à proximité de l'axe de pivotement, au moins un bec en saillie propre à servir de butée à la plaque mobile d'un volet adjacent lorsque ce dernier est en position de fermeture. La plaque mobile d'un volet possède avantageusement une forme généralement rectangulaire s'étendant sur sensiblement la même longueur que la plaque fixe Bien que la plaque fixe et la plaque mobile puissent être reliées par un pont de matière continu s'étendant sur toute leur longueur, on préfère utiliser au moins deux ponts de matière distincts, de faible épaisseur, situés à distance l'un de l'autre dans la direction de l'axe de pivotement. On facilite ainsi le pivotement de la plaque mobile par rapport à la plaque fixe, du fait que la résistance au pivotement est plus faible. Les ponts de matière sont avantageusement formés chacun par amincissement de la matière pour former ce que l'on appelle une "charnière film". Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, chacun des volets est formé par moulage de polypropylène non chargé. De préférence, les axes de pivotement des volets sont coplanai- res et les moyens de commande de l'invention comprennent un bras déplaçable en translation suivant une direction dont l'axe s'étend orthogonalement aux axes de pivotement des volets et à égale distance de ces derniers, ce bras étant relié à la partie mobile de chaque volet par des moyens d'articulation. Ces moyens d'articulation comprennent avantageusement une multiplicité de fentes ménagées dans le bras et propres à recevoir chacune un doigt de pivotement porté par la plaque mobile d'un volet, ce doigt de pivotement s'étendant parallèle- ment à l'axe de pivotement du volet correspondant. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de commande comprennent en outre un organe d'actionnement sensible à la température et propre à agir sur le déplacement en translation du bras à l'encontre d'un ressort de rappel. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur du type comportant un faisceau de tubes à ailettes, cet échangeur étant équipé d'un dispositif de régulation selon l'invention, dont les plaques fixes respectives des volets sont intercalées à intervalles réguliers entre les ailettes du faisceau. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique de côté, avec arrachement partiel, d'un échangeur de chaleur muni d'un dispositif de régulation de débit d'air selon l'invention; la figure 2 est une vue détaillée de côté, avec arrachement partiel, correspondant à la figure 1 et montrant respectivement, en partie supérieure et en partie inférieure, deux positions différentes des volets; la figure 3 est une vue de dessus d'un volet du dispositif des figures 1 et 2; les figures 4, 5 et 6 sont des vues en coupe partielle, à échelle agrandie, prises respectivement suivant les lignes IV- IV, V-V et VI-VI de la figure 3; et la figure 7 est une vue en coupe, à une échelle moins agrandie que celle des figures 4 à 6, prise selon la ligne VII-VII de la figure 3. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un échangeur de chaleur 10, dans l'exemple un radiateur de refroidissement pour le moteur d'un véhicule automobile, équipé d'un dispositif de régulation 12 selon l'invention L'échangeur de chaleur 10 comprend, de façon en soi connue, un faisceau 14 composé d'une multiplicité de tubes 16 parallèles entre eux et traversant une multiplicité d'ailettes 18 parallèles entre elles Dans l'exemple, le faisceau 14 est composé de quarante tubes disposés en deux rangées de vingt tubes chacune Le faisceau 14 est relié respectivement à une boîte à eau supé- rieure 20 et une boîte à eau inférieure 22 L'échangeur de chaleur 10 est destiné à être parcouru par un fluide, par exemple de l'eau glycolée, servant au refroidissement du moteur. Le dispositif de régulation 12 a pour fonction de réguler le débit d'air traversant le faisceau, comme indiqué par les flèches F 1, pour optimiser la température du fluide circulant dans l'échangeur de chaleur et optimiser ainsi le fonctionnement du moteur. Le dispositif 12 comprend une multiplicité de volets 24 dont chacun est formé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique et comprend une plaque fixe 26 propre à être interca- lée entre deux ailettes 18 du faisceau et à être traversée par les tubes 16 de ce dernier, ainsi qu'une plaque mobile 28 formant volet et reliée à la plaque fixe par au moins un pont de matière 30 formant charnière autour d'un axe de pivotement XX. Comme le montrent les figures 1 et 2, les plaques fixes 26 des volets 28 sont intercalées à intervalles réguliers I entre les ailettes du faisceau Les axes de pivotement respectifs XX des volets 24 sont parallèles et coplanaires et tous situés à la même distance du faisceau 14. Comme montré plus particulièrement à la figure 3, la plaque 26 présente une configuration géométrique analogue à celle d'une ailette 18, c'est-àdire ici une forme générale rectangulaire de longueur L 1 et de largeur h 1 La plaque fixe 26 est délimitée extérieurement par un bord longitudinal 32 et par deux bords latéraux opposés 34 La plaque 26 comporte une multiplicité de trous 35 (dans l'exemple, deux rangs de vingt trous chacun) pour le passage des tubes 16 du faisceau. Bien entendu, et cela sans sortir du cadre de l'invention, il peut être prévu que la plaque 26 soit morcelée et que chaque morceau se situe en regard de la charnière formée par les ponts de matière 30. La plaque mobile 28 possède une forme générale rectangulaire de longueur L 2 légèrement supérieure à L 1 et de largeur 12 sensiblement égale à la valeur I précitée La plaque mobile 28 est délimitée extérieurement par un bord longitudinal 36, interrompu à mi- longueur par une découpe 38, et par deux bords latéraux opposés 40. Les plaques 26 et 28 sont formées d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique, par exemple de polypropylène non chargé Les plaques 26 et 28 sont réunies entre elles par quatre ponts de matière 30 disposés suivant l'axe de pivotement XX et espacés les uns des autres le long de cet axe Les ponts de matière 30 délimitent ainsi entre les plaques 26 et 28 une étroite fente centrale 42 et deux étroites fentes latérales 44. Sont également délimitées deux étroites fentes d'extrémité 46 qui débouchent chacune du côté d'un bord 34 et d'un bord 40. Les ponts de matière 30 permettent à la plaque mobile 28 de pivoter par rapport à la plaque fixe entre une position de pleine ouverture dans laquelle les deux plaques sont dans le prolongement l'une de l'autre et ont un même plan moyen P (figures 3 à 7) et une position de fermeture dans laquelle les deux plaques forment entre elles un angle droit (voir partie inférieure de la figure 2) Chacune des plaques mobiles peut prendre toute position intermédiaire, par exemple celle représentée à la figure 1 ou représentée à la partie supérieure de la figure 2. Comme montré à la figure 4, la plaque fixe 26 a une épaisseur El et la plaque mobile 28 une épaisseur E 2 sensiblement inférieure à E 1 Le pont de matière 30 est obtenu par un amincissement localisé de la matière qui, dans l'exemple, possède une épaisseur e très nettement inférieure à El ou E 2 Ce pont de matière 30 possède une épaisseur constante et il s'étend sur une longueur L 3 (figure 3) et sur une largeur 13 (figure 4). Comme montré à la figure 4, la plaque fixe 26 est limitée par deux faces opposées 48 et 50 et la plaque mobile 28 par deux faces opposées 52 et 54 Chacun des ponts de matière 30 se raccorde aux faces 48 et 50 respectivement par des chanfreins 56 et 58 et aux faces 52 et 54 respectivement par des chanfreins 60 et 62 Les chanfreins 56 et 58 s'étendent sur toute la longueur LI de la plaque 26 et les chanfreins 60 et 62 sur toute la longueur de la plaque L 2 Ces chanfreins sont seulement interrompus de place en place par les quatre ponts de matière Par ailleurs, la plaque fixe 26 est munie de six becs 64 qui font saillie par rapport à la face 48 dans la région du chanfrein 56 (figures 3 et 5) Les becs 64 d'une plaque 26 d'un volet sont destinés à servir de butées pour la plaque mobile 28 d'un volet adjacent lorsque ce dernier est en position de fermeture (partie inférieure de la figure 2). Les ponts de matière 30 forment une "charnière film" autorisant ainsi un débattement facile de la partie mobile 28 de chacun des volets avec un débattement maximal correspondant sensiblement à un angle droit. Les plaques fixes 28 des volets sont actionnées en synchronisme par des moyens de commande qui comprennent un bras 66 (figures 1 et 2) déplaçable en translation suivant une direction d'axe YY s'étendant orthogonalement aux axes de pivotement XX des volets et à égale distance de ces derniers Le bras 66 est limité principalement par deux bords longitudinaux 68 et 70 et il possède une extrémité supérieure 72 propre à coulisser à l'intérieur d'un support 74 rattaché à la boîte à eau 20 et une extrémité inférieure 75 propre à coulisser dans un support 76 rattaché à la boîte à eau inférieure 22 Le bras 66 ménage une multiplicité de fentes ouvertes 78 qui s'étendent à partir du bord 68 et qui sont distantes deux à deux du même intervalle I que les volets Chacune des fentes 78 est destinée à recevoir un doigt de pivotement 80 (figures 1, 2 et 3) porté par la plaque mobile d'un volet Ce doigt de pivotement s'étend parallèlement à l'axe de pivotement XX du volet et est disposé entre deux nervures 82 de forme générale triangulaire situées à distance l'une de l'autre et disposées de part et d'autre de la découpe 38 Ainsi, lorsque le bras 66 est déplacé en translation dans un sens ou dans un autre, les parties mobiles 28 des volets peuvent s'ouvrir ou se fermer en synchronisme. Les moyens de commande comprennent en outre un organe d'action- nement 84 sensible à la température qui, dans l'exemple, est constitué par un élément à cire dilatable monté sur la boîte à eau 20 (figure 1) L'organe 84 comprend un poussoir 86 dont la course est fonction de la température du fluide circulant dans l'échangeur et en particulier dans la boîte à eau 20 Le poussoir 86 agit sur un levier 88 dont une extrémité est articulée sur un support 90 rattaché à la boîte à eau et dont l'autre extrémité est munie d'un pivot 92 s'engageant dans une fente 94 ménagée dans l'extrémité 72 du bras. L'extrémité inférieure 75 du bras 66 comporte, dans sa partie dépassant le support 76, un ressort hélicoïdal de compression 96 s'appuyant sur une butée d'extrémité 98. Ainsi, lorsque la température du fluide de refroidissement se situe à un faible niveau, le poussoir 86 est en position rentrée et le bras 66 est en position basse (voir partie inférieure de la figure 2) commandant les volets en position de fermeture De ce fait, l'air ne peut traverser l'échangeur de chaleur Si la température du fluide augmente, la course du poussoir 86 augmente d'autant, ce qui provoque le pivotement du levier 88 et par conséquent le déplacement vers le haut (flèche F 2) du bras et par conséquent l'ouverture progressive des volets. Bien entendu, il est possible de prévoir d'autres types de moyens de commande qui prennent en compte non seulement la température du fluide circulant dans l'échangeur de chaleur, mais aussi d'autres paramètres, par exemple la température de l'air assurant le refroidissement de l'échangeur. Le dispositif de régulation de l'invention peut être facilement intégré au faisceau d'un échangeur de chaleur en intercalant les plaques fixes respectives des volets à intervalles réguliers entre les ailettes du faisceau Ces plaques fixes sont enfilées sur les tubes du faisceau et serties ensuite à ces derniers. Revendications 1. Dispositif de régulation du débit d'air traversant un échangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes à ailettes, ce dispositif comprenant une multiplicité de volets ( 24) montés à pivotement autour d'axes parallèles (XX) et propres à prendre une multiplicité de positions angulaires différentes comprises entre une position d'ouverture et une position de fermeture, ainsi que des moyens de commande pour actionner les volets, caractérisé en ce que chacun des volets ( 24) est formé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique et comprend une plaque fixe ( 26) propre à être intercalée entre deux ailettes ( 18) du faisceau et à être traversée par les tubes ( 16) du faisceau ainsi qu'une plaque mobile ( 28) formant volet et reliée à la plaque fixe par au moins un pont de matière ( 30) formant charnière autour d'un axe de pivotement (XX). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque fixe ( 26) possède une configuration géométrique analogue à celle d'une ailette ( 16) et comporte une multiplicité de trous ( 35) pour le passage des tubes ( 16) du faisceau et le sertissage de la plaque sur les tubes. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque fixe ( 26) comporte, à proximité de l'axe de pivotement (XX), au moins un bec ( 64) en saillie propre à servir de butée à la plaque mobile ( 28) d'un volet adjacent, lorsque ce dernier est en position de fermeture. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque mobile ( 28) possède une forme générale rectangulaire s'étendant sur sensiblement la même longueur que la plaque fixe ( 26) et en ce que la plaque fixe ( 26) et la plaque mobile ( 28) sont reliées entre elles par au moins deux ponts de matière ( 30) de faible épaisseur distants l'un de l'autre dans la direction de l'axe de pivotement (XX). il 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou chaque pont de matière ( 30) est formé par amincissement de la matière pour définir une charnière film. 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacun des volets ( 24) est formé par moulage de polypropylène non chargé. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les axes de pivotement (XX) des volets ( 24) sont coplanaires, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un bras ( 66) déplaçable en translation suivant une direction d'axe (YY) s'étendant orthogonalement aux axes de pivotement (XX) des volets et à égale distance de ces derniers, ce bras ( 66) étant relié à la plaque mobile ( 28) de chaque volet par des moyens d'articulation ( 78,80). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'articulation comprennent une multiplicité de fentes ( 78) ménagées dans le bras ( 66) et propres à recevoir chacune un doigt de pivotement ( 80) porté par la plaque mobile ( 28) d'un volet, ce doigt de pivotement s'étendant parallèlement à l'axe de pivotement (XX) du volet. 9 Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caracté- risé en ce que les moyens de commande comprennent en outre un organe d'actionnement ( 84) sensible à la température et propre à agir sur le déplacement en translation du bras, à l'encontre d'un ressort de rappel ( 96). 10. Echangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes à ailettes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif ( 12) de régulation de débit d'air selon l'une des revendications 1 à 9, dont les plaques fixes respectives ( 26) des volets ( 24) sont intercalées à intervalles réguliers (I) entre les ailettes ( 18) du faisceau ( 14).