Brevet FR3008142A1 — publié le 20150109

Dispositif de chauffage La présente invention concerne un dispositif de chauffage pour chauffer un fluide, en particulier pour chauffer des carburants. La présente invention concerne en outre un filtre de carburant avec un dispositif de chauffage de ce type. Dans les véhicules modernes, on utilise souvent des dispositifs de chauffage du carburant pour éviter, en particulier lors de l'utilisation de carburants Diesel, une nébulisation de ceux-ci à des températures extérieures faibles, ce qui pourrait dans certains circonstances, conduire à une obstruction d'un filtre à carburant. Des dispositifs de chauffage connus comportent à cet effet des éléments appelés habituellement éléments chauffants CTP, qui sont chauffés électriquement et transmettent la chaleur au carburant à réchauffer. Ces éléments chauffants CTP sont habituellement disposés parallèlement au sens d'écoulement du carburant à réchauffer, ce par quoi les dispositifs de chauffage connus exigent un besoin en espace de montage à ne pas sous-estimer. L'e bon espace de montage est toutefois librement disponible dans les compartiments moteur modernes, en général seulement dans des dimensions encore très limitées. La présente invention traite donc du problème pour indiquer un dispositif de chauffage de la forme d'exécution améliorée du type conforme à la catégorie, qui se distingue en particulier par un transfert de chaleur amélioré et un mode de construction compact. Ce problème est résolu conformément à la présente invention par les objets des revendications indépendantes. Les formes d'exécution avantageuses constituent l'objet des revendications dépendantes. La présente invention repose sur l'idée générale s'écartant du mode de conception utilisé jusqu'ici des dispositifs de chauffage classiques, d'équiper désormais le dispositif de chauffage d'un conduit de fluide plat en forme de spirale, c.-à-d. hélicoïdale dans lequel est également disposé un corps de chauffage en forme de spirale. Grâce à la formation en spirale du conduit de fluide ou du conduit de chauffage et du corps de chauffage disposé à l'intérieur, un apport énergétique particulièrement élevé, c.-à-d. une puissance calorifique particulièrement élevée est possible sur un espace de construction comparativement plus faible. Un conduit de fluide ou conduit de chauffage en spirale de ce type avec un corps de chauffage disposé dedans et également constitué en forme de spirale s'écarte considérablement du corps de chauffage utilisé jusqu'ici dans les dispositifs de chauffage et utilise l'espace de construction du dispositif de chauffage de façon optimale pour le transfert de chaleur au fluide à réchauffer, en particulier au carburant à réchauffer. Dans un développement avantageux de la solution conforme à la présente invention, le corps de chauffage comporte des éléments de chauffage disposés de façon orthogonale au sens d'écoulement, en particulier desdits éléments de chauffage CTP, qui sont disposés entre deux éléments thermoconducteurs en forme de spirale, en particulier des tôles thermoconductrices. Les éléments de chauffage CTP sont de ce fait à la différence des dispositifs de chauffage connus jusqu'ici désormais disposés de façon orthogonale au sens d'écoulement du fluide à réchauffer et n'offrent plus seulement par ce fait la possibilité de pouvoir placer nettement plus d'éléments de chauffage sur un espace de construction plus faible, mais facilitent également prodigieusement le montage du dispositif de chauffage conforme à la présente invention. Les éléments de chauffage individuels sont à ce égard constitués comme des plaques ou des disques de sorte que le conduit de fluide en forme de spirale est constitué habituellement angulaire, en particulier sous la forme d'un heptagone. Bien entendu, on peut également imaginer l'utilisation d'éléments de chauffage recourbés, en particulier d'éléments de chauffage CTP, ceux-ci étant toutefois plus onéreux en fabrication. En utilisant des éléments de chauffage recourbés, le conduit de fluide et de ce fait également le corps de chauffage se trouvant à l'intérieur pourraient cependant effectivement comporter une forme spiralée ronde par laquelle en particulier la résistance à l'écoulement à l'intérieur du conduit de fluide pourrait être réduite. Dans un développement avantageux de la solution conforme à la présente invention, un dispositif de pilotage est prévu qui permet une activation individuelle, par zone ou commune de chaque élément de chauffage. En fonction des besoins, le fluide à réchauffer, en particulier le carburant à réchauffer, peut être ainsi plus ou moins chauffé ou également à l'intérieur du dispositif de chauffage dans seulement certaines zones. Grâce à un pilotage de ce type, un pilotage ou activation alternatif des éléments de chauffage individuels en particulier également et/ou une utilisation commune des éléments de chauffage individuels sont également possibles à un niveau de chauffage comparativement plus faible. Dans le dispositif de chauffage des éléments à ressorts sont prévus de façon appropriée qui fixent le corps de chauffage à distance des parois intérieures du conduit de fluide dans celui-ci. Cela permet de ce fait que le corps de chauffage peut être entouré de toutes parts par l'écoulement du fluide à réchauffer et qu'ainsi un transfert de chaleur optimal ou un chauffage optimal du fluide, c'est-à- dire du carburant, puisse avoir lieu. Les éléments à ressort peuvent être à cet effet être constitués de préférence, monoblocs avec les éléments thermoconducteurs, par exemple les tôles thermoconductrices, ceux-ci étant constitués par exemple comme des ergots matricés et s'éloignant des éléments thermoconducteurs. On peut également bien entendu imaginer dans une autre formule que les éléments à ressort sont constitués séparément des éléments thermoconducteurs et sont fabriqués par exemple comme des bandes de tôle simples recourbées. Dans une autre forme d'exécution avantageuse de la solution conforme à la présente invention, un boîtier du dispositif de chauffage est constitué comme une pièce en plastique moulée par injection et est composé d'un boîtier porteur logeant le conduit de fluide ou le conduit de chauffage en forme de spirale et deux couvercles fermant le boîtier porteur. Ainsi, on peut imaginer une fabrication du boîtier du dispositif de chauffage, extrêmement simple du point de vue technique de fabrication et de ce fait également peu coûteuse, par exemple sous la forme d'une pièce en plastique moulée par injection. De même, l'assemblage du dispositif de chauffage est de ce fait facilité par le fait que le corps de chauffage est d'abord introduit dans le boîtier porteur et est serré ou fixé avec ses éléments à ressort dans le conduit de fluide du boîtier porteur. Les deux couvercles sont ensuite réunis au boîtier porteur et le conduit de fluide est ainsi fermé. Au cas où les éléments à ressort sont constitués de façon monobloc avec les éléments thermoconducteurs, par exemple les tôles thermoconductrices, l'assemblage du dispositif de chauffage conforme à la présente invention n'exige de ce fait que trois phases de fabrication extrêmement simples, notamment l'introduction du corps de chauffage dans le conduit de fluide du boîtier porteur et la fixation des deux couvercles sur le boîtier porteur. Pour pouvoir réaliser une fermeture étanche au fluide du conduit de fluide, les deux couvercles peuvent être par exemple collés, soudés, mais également vissés au boîtier porteur. Des nervures de guidage sont disposées de façon appropriée sur le boîtier porteur qui fixent le corps de chauffage dans le conduit de fluide à une distance définie par rapport au boîtier porteur. Les nervures porteuses de ce type maintiennent le corps de chauffage pour l'essentiel au centre dans le conduit de fluide et garantissent en cela un écoulement de contournement optimisé de celui-ci lors du fonctionnement du dispositif de chauffage. Grâce à ce contournement optimisé, on peut obtenir un transfert de chaleur particulièrement élevé au fluide à réchauffer et de ce fait un chauffage efficace de celui-ci. Les autres caractéristiques et avantages importants de la présente invention résultent des dessins et de la description des figures correspondante à l'aide des dessins. Il va de soi que les caractéristiques mentionnées ci-dessus et encore à expliquer par la suite ne sont pas seulement utilisables dans la combinaison respectivement indiquée, mais également dans d'autres combinaisons ou en position unique, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Les exemples d'exécution préférés de la présente invention sont représentés dans les dessins et sont expliqués de façon plus détaillée dans la description ci-après, les repères identiques se référant aux composants identiques ou analogues ou identiques du point de vue fonctionnement. A cet effet, la Figure 1 représente schématiquement un dispositif de chauffage conforme à la présente invention dans une représentation axiale avec le boîtier ouvert, la Figure 2 représente schématiquement un vue éclatée du dispositif de chauffage conforme à la présente invention la Figure 3 représente schématiquement un vue en coupe du dispositif de chauffage la Figure 4 est une représentation identique à la Figure 3, toutefois avec le dispositif de chauffage collé. Conformément aux Fig. 1 à 3, un dispositif de chauffage 1 conforme à la présente invention pour chauffer un fluide, par exemple pour chauffer du carburant dans la zone d'un filtre à carburant 17, comporte un conduit de fluide 2 constitué sous la forme d'une spirale plane, qui peut être traversé par l'écoulement du fluide à réchauffer, par exemple le carburant à réchauffer et dans lequel est disposé également un corps de chauffage 3 en forme de spirale. Le corps de chauffage 3 comporte à cet effet des éléments de chauffage 5 disposés de façon orthogonale au sens d'écoulement 4, par exemple lesdits éléments de chauffage CTP (coefficient de température positif), qui sont disposés entre deux éléments thermoconducteurs également constitués en forme de spirale 6 et 6', en particulier des tôles thermoconductrices. Une formation en spirale du conduit de fluide 2, en particulier du conduit de chauffage, peut permettre un apport d'énergie comparativement élevé à un espace de construction comparativement faible, ce par quoi un chauffage efficace du fluide pouvant être obtenu avec une forme de construction simultanément compacte du dispositif de chauffage 1. Pour pouvoir atteindre un contournement le meilleur possible du corps de chauffage 3 et de ce fait un échange de chaleur optimal à l'intérieur du conduit de fluide 2, des éléments à ressort 7 peuvent être prévus qui fixent et serrent le corps de chauffage 3 à distance des parois intérieures du conduit de fluide 2 dans celui-ci. Les éléments à ressort 7 sont à cet effet constitués dans la forme d'exécution la plus simple, d'une façon monobloc avec les éléments thermoconducteurs 6,6' et fabriqués par exemple comme des ergots matricés et recourbés vers l'extérieur sur ceux-ci, comme cela est représenté dans la Fig. 1. On peut également imaginer dans une autre formule une fabrication séparée des éléments à ressort 7, comme cela est par exemple représenté selon les figures 1 à 3. De la même façon, cette tâche est également remplie par desdites nervures de guidage 8 (comparer en particulier la représentation de détail de la Figure 1), qui sont formées sur un boîtier porteur 9 d'un boîtier 10 du dispositif de chauffage 1 ou sur le couvercle 11 ou 12. En particulier pour un ensemble de chauffage collé composé du corps de chauffage 3 et d'élément thermoconducteur 6, 6', ceci représente une variante peu onéreuse. Les nervures de guidage 8 produisent à cet effet de la même manière que les éléments à ressort 7 une fixation du corps de chauffage 3 à une distance définie du boîtier porteur 9 à l'intérieur du conduit de fluide 2, par lequel le corps de chauffage 3 peut être contournée de façon optimale et produit ainsi un chauffage efficace du fluide à réchauffer. Le boîtier 10 du dispositif de chauffage 1 peut être constitué par exemple sous la forme d'une pièce en plastique moulée par injection et se compose dans le cas présent pour l'essentiel du boîtier porteur 9 logeant le conduit de fluide 2 en forme de spirale et de deux couvercles 11 et 12 fermant le boîtier porteur 9. Un écoulement 13 est disposé en même temps à cet effet dans le couvercle inférieur 12, alors qu'une arrivée 14 orientée dans le sens périphérique est disposée sur le boîtier porteur 9. L'arrivée 14 peut être également formée en fonction de l'espace de construction axialement ou dans un angle s'éloignant par rapport au boîtier porteur 9 circulaire. Si l'on considère la structure du dispositif de chauffage 1 conforme à la présente invention, celle-ci peut être assemblée pour l'essentiel en trois phases simples. Le corps de chauffage 3 est d'abord introduit dans le boîtier porteur 9 et fixé à cet endroit par les nervures de guidage 8 ou les éléments à ressort 7 dans le conduit de fluide 2. Le corps de chauffage 3 avec ces éléments de chauffage 5 doit être alors mis en contact électriquement avec un raccord correspondant, non désigné. Ensuite, les deux couvercles 11 et12 sont reliés au boîtier porteur 9 de façon étanche au fluide. Grâce à la tripartition du boîtier 10 conforme à la présente invention, celui-ci peut être également fabriqué de façon particulièrement simple et déformable de sorte que tant le boîtier porteur 9 qu'également les deux couvercles 11 et 12 peuvent être fabriqués comme des pièces en plastique moulées par injection peu onéreuse et simple à fabriquer. Les nervures de guidage 8 ne sont pas constituées bien entendu traversantes sur toute la longueur axiale du boîtier porteur 9 pour permettre un contournement sans problème du corps de chauffage 3. Les éléments à ressort 7 peuvent être en plus constitués comme éléments conducteurs d'écoulement et permettre en particulier un bon mélangeage du fluide à réchauffer dans la zone du conduit de fluide 2. Si l'on considère en particulier les Figures 1 et 2, on peut identifier que le conduit de fluide 2 en forme de spirale est constitué angulaire, en particulier sous la forme d'un heptagone, ce qui est en particulier dans la nature de la structure en plaques des éléments de chauffage 5. Ceux-ci devraient être raccordés aux éléments thermoconducteurs 6, 6' de la façon la plus plane possible pour permettre une transmission de chaleur efficace. Bien entendu, on peut en général également imaginer l'utilisation d'éléments de chauffage 5 recourbés, tant le conduit de fluide 2 que le corps de chauffage 3 pouvant dans ce cas prendre une forme effectivement ronde en forme de spirale. Les éléments de chauffage 5 recourbés sont d'une fabrication en effet plus coûteuse, la résistance à l'écoulement à l'intérieur du conduit de fluide 2 pouvant être cependant réduite avec des éléments de chauffage 5 recourbés de ce genre. Un dispositif de pilotage 15 qui permet une activation individuelle, par zone ou commune des éléments de chauffage 5 peut être également prévu. Le dispositif de pilotage 15 peut être bien entendu constitué également comme un dispositif de réglage. A part un serrage du dispositif de chauffage 3 dans le boîtier porteur 9, le dispositif de chauffage 3, composé d'un élément thermoconducteur 6, 6' et d'un élément de chauffage 5, (par ex. : CTP), peut être également collé dans le boîtier porteur 9. Pour cette variante, les nervures de guidage 8 sur le boîtier porteur 9 et l'élément à ressort 7 peuvent disparaître et au lieu de cela être exécutés sous la forme de nervures de retenue 18 sur les deux couvercles 11, 12, fixant le dispositif de chauffage 3. Le conduit de fluide 2 générerait ainsi moins de perte de pression car le fluide serait moins souvent dévié. La séquence de montage ressemblerait dans ce cas à la suivante : 1. relier le couvercle inférieur 12 au boîtier porteur 9 (par soudure, vissage, collage), 2. insérer le couvercle supérieur 11 (faire attention que celui-ci vienne en prise dans les nervures de retenue 18 sur le couvercle inférieur 12), 3. relier ensuite le couvercle supérieur 11 au boîtier porteur 9 (faire attention à nouveau ici que le dispositif de chauffage 3 soit fixé dans les nervures de retenue 18 --> le processus de jointoiement doit être souple). Grâce à la disposition fixe conforme à la présente invention des éléments de chauffage 5 individuels, c.-à-d. grâce à une orientation orthogonale de ceux-ci par rapport au sens d'écoulement 4 et au conduit de fluide 2 ou corps de chauffage 3 constitué simultanément en forme de spirale, on peut obtenir un mode de construction particulièrement compact du dispositif de chauffage 1 et atteindre un apport d'énergie élevé, c.-à-d. une puissance calorifique optimale. Le dispositif de chauffage 1 permet en outre non seulement de placer une puissance calorifique énorme sur un espace de construction comparativement faible, mais de contrôler simultanément également une perte de pression, exactement comme un comportement d'écoulement. L'écoulement 13 ainsi que l'arrivée 14 sont disposés de façon axiale ou tangentielle dans un exemple d'exécution dessiné, pour lequel on peut bien entendu également penser à une disposition radiale ou de nature différente de l'arrivée 14 ou de l'écoulement 13. Si on considère la Figure 2, on peut alors identifier particulièrement nettement dans celle-ci que les éléments de chauffage 5 s'étendent avec leur axe longitudinal parallèlement à l'axe 16 du dispositif de chauffage 1.10 REVENDICATIONS1. Dispositif de chauffage (1) pour chauffer un fluide, en particulier pour chauffer du carburant, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage (1) comporte un conduit de fluide (2) constitué sous la forme d'une spirale plane qui peut être traversé par un fluide à réchauffer et dans lequel est disposé un corps de chauffage (3) également en forme de spirale. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de chauffage (3) comporte des éléments de chauffage (5) disposés de façon orthogonale par rapport au sens d'écoulement (4), en particulier des éléments de chauffage CTP, qui sont disposés entre deux éléments thermoconducteurs (6, 6') en forme de spirale, en particulier des tôles thermoconductrices. 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 2, 20 caractérisé en ce qu' un dispositif de pilotage (15) est prévu qui permet une activation individuelle, par zones ou commune des éléments de chauffage (5). 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 2 ou la revendication 3, 25 caractérisé en ce que des éléments à ressort (7) sont prévus qui fixent dans celui-ci le corps de chauffage (3) à distance des parois intérieures du conduit de fluide (2). 5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que - les éléments à ressort (7) sont constitués de façon monobloc avec les éléments thermoconducteurs (6,6'), ou - les éléments à ressort (7) sont constitués séparés des éléments thermoconducteurs (6,6'). 6. Dispositif de chauffage selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' un boîtier (10) du dispositif de chauffage (1) est constitué comme une pièce en plastique moulée par injection et se compose d'un boîtier porteur (9) logeant un conduit de fluide (2) en forme de spirale et deux couvercles (11, 12) fermant le boîtier porteur (9). 7. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que des nervures de guidage (8) sont disposées sur le boîtier porteur (9) qui fixent le corps de chauffage (3) dans le conduit de fluide (2) à une distance définie par rapport au boîtier porteur (9). 8. Dispositif de chauffage selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le conduit de fluide (2) en forme de spirale est constitué angulaire, en particulier 25 sous la forme d'un heptagone. 9. Filtre de carburant (17) avec un dispositif de chauffage (1) selon une quelconque des revendications 1 à 8.