Brevet FR2945038A1 — publié le 20101105

RFR0452 Procédé et dispositif de traitement d'un circuit de refroidissement, notamment pour véhicules automobiles L'invention se rapporte au domaine des circuits de refroidissement, notamment pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un procédé et un 10 dispositif de traitement d'un circuit de refroidissement pour éliminer d'éventuels ions fluor présents dans un fluide de refroidissement qui circule dans le circuit. Un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule 15 automobile comprend pour l'essentiel un échangeur de chaleur, appelé radiateur de refroidissement, dans lequel un fluide de refroidissement qui a été échauffé par le moteur est refroidi par un flux d'air qui balaye le faisceau de l'échangeur pour évacuer la chaleur vers 20 l'extérieur. Le circuit comprend aussi une pompe de circulation et d'autres composants comme par exemple un échangeur de chaleur supplémentaire, appelé aérotherme, destiné au chauffage de l'habitacle. 25 Le fluide de refroidissement est le plus souvent de l'eau avec différents additifs en solution : antigel, inhibiteurs de corrosion, etc. Les échangeurs de chaleur actuels sont le plus souvent 30 réalisés à partir de pièces en aluminium ou alliage d'aluminium qui sont assemblées entre elles par brasage selon la technique dite de � brasage sous atmosphère contrôlée �. Or cette technique de brasage requiert 15 l'utilisation d'un flux de brasage qui est principalement constitué de tétrafluoroaluminate de potassium (KAlF4) et contient donc du fluor. Une fois le brasage effectué, ce flux de brasage reste sur des surfaces brasées susceptibles de venir au contact du fluide de refroidissement. Ce flux de brasage peut être dissous dans le fluide de refroidissement et libérer des ions fluor. Or ces ions fluor sont de nature à réagir sur certains additifs des fluides de refroidissement et notamment sur les inhibiteurs de corrosion, en dégradant la capacité de ces derniers à protéger contre la corrosion les différents éléments composant le circuit de refroidissement. Ces ions fluor peuvent aussi créer ou augmenter la corrosion de l'aluminium présent dans le circuit de refroidissement, notamment dans les échangeurs de chaleur, le corps de la pompe ou le bloc moteur. Cette corrosion crée des produits de corrosion qui peuvent précipiter directement ou réagir indirectement sur le fluide de refroidissement et créer des précipités qui peuvent alors obstruer les échangeurs de chaleur et affecter défavorablement leurs performances thermiques. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle propose à cet effet un procédé de traitement d'un circuit de refroidissement comprenant, par exemple, au moins un échangeur de chaleur, ledit circuit étant parcouru par un fluide de refroidissement, procédé dans lequel on capture en un emplacement choisi du circuit d'éventuels ions fluors présents dans le fluide de refroidissement par une réaction d'échange d'ions, ce qui permet d'éviter des phénomènes de corrosion. Ainsi, les ions fluor sont échangés contre d'autres ions inoffensifs pour le circuit de refroidissement et les phénomènes de corrosion. Les autres phénomènes associés sont ainsi évités. Cette réaction d'échange d'ions est de préférence effectuée au moyen d'une résine échangeuse d'ions, notamment de type zéolite. La résine d'échangeuse d'ions peut être utilisée seule. 15 Elle peut aussi être associée à un autre agent de traitement, en particulier à un inhibiteur de corrosion. L'emplacement choisi pour la capture des ions fluor est de préférence un emplacement où il y a un flux du fluide de 20 refroidissement. Un moyen commode est de situer cet emplacement à l'intérieur d'un vase d'extension du circuit, où se produit un dégazage du fluide de refroidissement. 25 Sous un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de traitement d'un circuit de refroidissement parcouru par un fluide de refroidissement, ledit dispositif comprenant des moyens de capture disposés en un emplacement choisi du 30 circuit pour capturer d'éventuels ions fluor présents dans le fluide de refroidissement par une réaction d'échange d'ions. Comme indiqué précédemment, la résine échangeuse d'ion peut être utilisée seule ou bien en association avec un autre agent de traitement. Cette résine échangeuse d'ions et, le cas échéant, l'autre agent de traitement, sont avantageusement contenus dans une cartouche disposée à l'emplacement choisi. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur pour un circuit de refroidissement parcouru par un fluide de refroidissement, ledit échangeur comprenant un dispositif de traitement tel que défini précédemment. Dans la description qui suit, faite seulement à titre 15 d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, ce circuit comprenant un vase d'expansion dans 20 lequel sont dispcsés des moyens de capture d'ions fluor ; et - la figure 2 est une représentation agrandie du vase d'expansion du circuit de la figure 1 ; - la figure 3 illustre de façon schématique un exemple d'échangeur de chaleur conforme à l'invention. La figure 1 représente un exemple de circuit 10 pour le 30 refroidissement d'un moteur 12 de véhicule automobile auquel le procédé de traitement selon l'invention peut être appliqué. Le circuit est parcouru par un fluide de refroidissement, c'est-à-dire ici de l'eau dans laquelle 25 sont présents en solution différents additifs, en particulier un antigel. Une pompe 14 est montée sur une conduite 16 reliant la sortie du moteur 12 à l'entrée d'un échangeur de chaleur 18, appelé radiateur de refroidissement. Dans cet échangeur, le fluide de refroidissement est refroidi par échange thermique avec un flux d'air qui balaye le faisceau de l'échangeur, de manière en soi connu, la chaleur ainsi retirée étant évacuée vers l'extérieur. Le fluide de refroidissement refroidi quitte l'échangeur de chaleur 18 et retourne au moteur par une conduite 20. En outre, une conduite 22 relie l'échangeur de chaleur 18 à l'entrée 24 d'un vase d'expansion 26. La sortie 28 de ce vase d'expansion est reliée à la conduite 20 par une conduite 28. La structure du circuit représenté sur la figure 1 est volontairement simplifiée. Ce circuit peut comporter en outre un autre échangeur de chaleur, tel qu'un aérotherme pour le chauffage de l'habitacle du véhicule, et d'autres composants. L'échangeur de chaleur 18 est avantageusement réalisé à partir de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium qui sont assemblées entre elles par une technique de brasage dite brasage sous atmosphère contrôlé. Comme indiqué précédemment, cette technique implique l'utilisation d'un flux de brasage composé principalement de tétrafluoroaluminate de potassium qui, une fois le brasage effectué, reste sur des surfaces brasées susceptibles de venir au contact du fluide de refroidissement. Il en résulte, comme déjà indiqué, la présence d'ions fluor 5 dans le fluide de refroidissement, ce qui peut générer des problèmes de corrosion. Pour éviter cet inconvénient, selon l'invention, on prévoit dans un endroit choisi du circuit 10, ici dans le vase 10 d'expansion 26, des moyens de capture des ions fluors. Ces moyens sont constitués par une cartouche 30 disposée à l'intérieur du vase d'expansion 26 et après l'entrée 24 du vase d'expansion. Cette cartouche qui peut être fixe ou bien être réalisée remplaçable contient une résine 15 échangeuse d'ions 32 en particulier une résine du type zéolite. La fonction de cette résine échangeuse d'ions est d'échanger les ions fluor (ici des anions F-) contre 20 d'autres ions de même signe, en particuliers des anions qui soient de nature inoffensive pour le circuit. Il convient de remarquer que cette capture des ions fluor peut être nécessaire pendant toute la durée de vie de 25 l'échangeur de chaleur ou bien seulement pendant une partie de celle-ci. En effet, les sels de fluor ont une solubilité limitée et si cette limite de solubilité est dépassée, ils 30 apparaîtront à nouveau dans le fluide de refroidissement, même si ce dernier est remplacé. On peut aussi noter le cas d'un remplacement de l'échangeur qui aura pour conséquence d'effectuer un apport d'ions fluor dans le circuit. Dans ces conditions, il est préférable de prévoir un piégeage en continu pendant toute la durée de vie de l'échangeur de chaleur. La résine échangeuse d'ions peut être utilisée seule. Elle peut aussi, en variante, être utilisée avec d'autres agents de traitement qui seront libérés dans le fluide de refroidissement. On peut prévoir notamment d'associer la résine échangeuse 15 d'ions à un inhibiteur de corrosion, en particulier de type minéral, organique ou hybride. En ce cas, il n'est plus nécessaire d'inclure dans le fluide de refroidissement lui-même un inhibiteur de 20 corrosion, puisque celui-ci sera libéré par la cartouche, ou, à tout le moins, une moindre quantité sera suffisante. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 2, la cartouche 30 est placée dans la partie supérieure du vase 25 d'expansion, là où se trouve le fluide de refroidissement sous forme gazeuse. L'entrée du vase d'extension débouche dans la partie supérieure, tandis que la sortie du vase d'expan débouche dans la partie inférieure où se trouve la phase liquide. La cartouche 30 peut être fixe ou démontable 30 pour pouvoir être remplacée. À mesure que le fluide de refroidissement vient au contact de la résine, cette dernière échange les ions fluor contre les ions de même signe qui sont inoffensifs pour le circuit. En même temps, si cette résine est associée à un autre 5 agent de traitement comme un inhibiteur de corrosion, cet agent de traitement sera libéré dans le circuit. Cet agent de traitement sera de préférence présent sous une forme solide, par exemple sous la forme de cristaux 10 mélangés à la résine et qui seront dissous progressivement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette forme de réalisation donnée à titre d'exemple. 15 Les moyens de capture des ions fluor pourraient être placés en un autre endroit du circuit qui est parcouru par le flux du fluide de refroidissement. D'autres endroits appropriés sont, par exemple une boîte collectrice d'échangeur de chaleur, comme illustré à la figure 3. A cette figure, 20 l'échangeur est muni d'un faisceau d'échange de chaleur 42, muni de part et d'autre de boîtes collectrices 40 pour le liquide de refroidissemnt, l'une d'elle au moins étant équipée desdits moyens de capture 32. 25 L'invention trouve une application générale au domaine des circuits de refroidissements pour véhicules automobiles. Revendications1. Procédé de traitement d'un circuit de refroidissement parcouru par un fluide de refroidissement, caractérisé en ce que l'on capture en un emplacement choisi (26) du circuit (10) d'éventuels ions fluors présents dans le fluide de refroidissement par une réaction d'échange d'ions, ce qui permet d'éviter des phénomènes de corrosion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réaction d'échange d'ions est effectuée au moyen d'une résine échangeuse d'ions, notamment de type zéolite. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que 15 la résine échangeuse d'ions est associée à un autre agent de traitement, en particulier un inhibiteur de corrosion. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'emplacement choisi (26) est un 20 emplacement où il y a un flux du fluide de refroidissement. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'emplacement choisi est à l'intérieur d'un vase d'expansion (26) du circuit où se 25 produit un dégazage du fluide de refroidissement. 6. Dispositif de traitement d'un circuit de refroidissement parcouru par un fluide de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de capture (30, 32) disposés 30 en un emplacement choisi du circuit pour capturer d'éventuels ions fluor présents dans le fluide de refroidissement par une réaction d'échange d'ions. 9 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de capture (32) comprennent une résine échangeuse d'ions, en particulier du type zéolite. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la résine échangeuse d'ions est associée à un inhibiteur de corrosion. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la résine échangeuse d'ions et, le cas échéant, l'inhibiteur de corrosion sont contenus dans une cartouche (30) disposée à l'emplacement choisi. 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens de capture (32) sont placés dans un emplacement choisi où il y a un flux du fluide de refroidissement. 11. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens de capture (32) sont placés à l'intérieur d'un vase d'expansion (26) du circuit où se produit un dégazage du fluide de refroidissement. 12. Echangeur de chaleur (18) pour circuit de refroidissement parcouru par un fluide de refroidissement, caractérisé en ce que ledit échangeur comprend un dispositif de traitement (30, 32) selon l'une des revendications 6 à 11 pour capturer d'éventuels ions fluor présents dans le fluide de refroidissement. 13. Echangeur selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (18) comprend des surfaces brasées avec utilisation d'un flux de brasage propre àlibérer des ions fluor dans le fluide de refroidissement en contact des surfaces brasées.