Brevet FR3034508A1 — publié le 20161007

Dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant La présente invention concerne un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant et plus particulièrement d'un fluide réfrigérant mixte, composé d'un mélange 5 liquide/gaz. Dans le domaine des systèmes de gestion thermique, notamment de refroidissement, où un fluide réfrigérant subit des changements de phases entre un état liquide et gazeux, ledit fluide réfrigérant subit des variations de pression et de 10 température afin qu'il passe d'un état à un autre et ainsi cède ou capte de l'énergie calorifique. Plus particulièrement, dans un système de gestion thermique, le fluide réfrigérant peut subir une perte de pression au niveau d'un organe de détente avant son arrivée dans au moins un échangeur de chaleur plus communément appelé évaporateur. Lors de son passage dans l'organe de détente, du fait de la diminution de sa pression, le 15 fluide réfrigérant passe d'un état liquide à un état diphasique, c'est à dire un état où le fluide réfrigérant est composé d'un mélange liquide/gaz. Dans certaines installations, le système de gestion thermique comporte plusieurs évaporateurs et il est donc important de distribuer équitablement le fluide réfrigérant en provenance de l'organe de détente entre les différents évaporateurs notamment d'un 20 point de vue de la répartition liquide/gaz. Afin de distribuer le fluide réfrigérant, le système de gestion thermique comporte un dispositif de distribution du fluide réfrigérant comportant une chambre de distribution avec une entrée de fluide réfrigérant et autant de sorties que d'évaporateurs présents dans ledit système de gestion thermique. Afin que la répartition de fluide réfrigérant entre les différents évaporateurs soit 25 équitable, il est connu de rajouter, au sein de la chambre de distribution, une portion séparant ladite chambre de distribution en deux et comportant un orifice de passage du fluide réfrigérant entre les deux parties de la chambre de distribution dont le diamètre est inférieur à celui de ladite chambre. 3034508 2 La plage de pression de fluide réfrigérant que peut rencontrer le système de gestion thermique peut être par exemple de l'ordre de 1,6 à 5,5 bar au niveau de l'entrée de fluide réfrigérant de l'évaporateur, notamment dû au fait que le système de gestion thermique peut être amené à travailler à des températures extérieures pouvant aller de - 15°C à +50°C. Cependant, un dispositif de distribution de l'art antérieur ne peut convenir et fournir une répartition optimale du fluide réfrigérant pour une telle plage de pression de fluide réfrigérant. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement 10 aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un dispositif de distribution de fluide réfrigérant amélioré. La présente invention concerne donc un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant composé d'un mélange liquide et gaz, ledit dispositif de distribution 15 comprenant une chambre de distribution comportant une entrée de fluide réfrigérant en provenance d'un organe de détente et au moins deux sorties de fluide réfrigérant, la chambre de distribution comportant un organe de mélange disposé de façon à être dans le flux de fluide réfrigérant entre l'entrée de fluide réfrigérant et les sorties de fluide réfrigérant, ledit organe de mélange obstruant la chambre de distribution et comportant 20 au moins deux orifices de passage traversant ledit organe de mélange et ayant un diamètre inférieur à celui de la chambre de distribution. Le fait d'avoir au moins deux orifices de passage au sein de l'organe de mélange permet une meilleure répartition du fluide réfrigérant mixte entre les différentes sorties et ce quelle que soit la pression du fluide réfrigérant. En faisant varier le nombre, le 25 positionnement ainsi que le diamètre des orifices de passage, il est possible de répartir selon les besoins le fluide réfrigérant entre les différentes sorties. Selon un aspect de l'invention, chaque orifice de passage est centré selon un axe longitudinal, parallèle à un axe longitudinal de la chambre de distribution et chaque 30 sortie de fluide réfrigérant est centrée selon un axe longitudinal, également parallèle à 3034508 3 l'axe longitudinal de la chambre de distribution, lesdits axes longitudinaux des orifices de passage et des sorties de fluide réfrigérant étant différents les uns des autres. Selon un autre aspect de l'invention, la distance entre l'axe longitudinal d'un 5 orifice de passage et l'axe longitudinal de la sortie de fluide réfrigérant la plus proche, est supérieure ou égale à la somme des rayons dudit orifice de passage et de ladite sortie de fluide réfrigérant. Selon un autre aspect de l'invention, les orifices de passage sont disposés 10 symétriquement autour de l'axe longitudinal de la chambre de distribution. Selon un autre aspect de l'invention, les orifices de passage ont un diamètre identique. 15 Selon un autre aspect de l'invention, au moins un orifice de passage a un diamètre différent des autres. Selon un autre aspect de l'invention, l'entrée de fluide réfrigérant est reliée à l'organe de détente par une conduite courbée, préférentiellement selon un angle compris 20 entre 70° et 1100, comportant une paroi dite interne et une paroi dite externe, et le ou les orifices de passage ayant le ou les diamètres le ou les plus petits sont positionnés sur le côté extérieur de l'organe de mélange, proche de la paroi externe de la conduite courbée, et le ou les orifices de passage ayant le ou les diamètres le ou les plus grands sont positionnés sur le côté intérieur de l'organe de mélange, proche de la paroi interne de la 25 conduite courbée. Selon un autre aspect de l'invention, l'organe de mélange est usiné dans et/ou avec la chambre de distribution. 3034508 4 Selon un autre aspect de l'invention, l'organe de mélange est une pièce insérée au sein de la chambre de distribution. Selon un autre aspect de l'invention, la chambre de distribution comporte un 5 épaulement, orienté dans le sens contraire du flux de fluide réfrigérant, sur lequel vient reposer l'organe de mélange. La présente invention concerne également un système de gestion thermique comportant un dispositif de distribution tel que décrit précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 montre une représentation schématique en coupe d'un dispositif de distribution selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 montre une représentation schématique en coupe d'un dispositif de distribution selon un deuxième mode de réalisation, - les figures 3a à 3f montrent des représentations schématiques en vue de dessus d'un organe de mélange selon différents modes de réalisation. Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les figures 1 et 2 montrent des représentations schématiques d'un dispositif de distribution 1 d'un fluide réfrigérant composé d'un mélange liquide et gaz. Le dispositif de distribution est intégré au sein d'un système de gestion thermique, par exemple de refroidissement. Ce dispositif de distribution 1 comprend une chambre de distribution 3 dans laquelle circule le fluide réfrigérant entre une entrée 5 de fluide réfrigérant et au moins deux sorties 7 de fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant, arrivant à l'entrée 5, provient en particulier d'un organe de détente (non représenté) et circule au sein d'une conduite 11. Le fluide réfrigérant en provenance de l'organe de détente est dans un état 3034508 5 mixte, c'est à dire qu'il est composé d'un mélange liquide/gaz. Les sorties 7 de fluide réfrigérant peuvent quant à elles être reliées chacune à un échangeur de chaleur comme par exemple un évaporateur. Au niveau de ces échangeurs de chaleur, la pression du fluide réfrigérant peut être de l'ordre de 1,6 à 5,5 bar, notamment dû au fait que le 5 système de gestion thermique peut être amené à travailler à des températures extérieures pouvant aller de -15°C à +50°C. La chambre de distribution 3 comporte un organe de mélange 8 disposé dans le flux de fluide réfrigérant entre l'entrée 5 de fluide réfrigérant et les sorties 7 de fluide réfrigérant. L'organe de mélange 8 obstrue la chambre de distribution 3 et comporte au 10 moins deux orifices de passage 9 le traversant. Ces orifices de passage 9 ont notamment un diamètre inférieur à celui de la chambre de distribution 3. Le fait d'avoir au moins deux orifices de passage 9 au sein de l'organe de mélange 8 permet une meilleure répartition du fluide réfrigérant mixte entre les différentes sorties 7 et ce quelle que soit la pression du fluide réfrigérant. En faisant 15 varier le nombre, le positionnement ainsi que le diamètre des orifices de passage 9, il est possible de répartir selon les besoins le fluide réfrigérant entre les différentes sorties 7. Les besoins en fluide réfrigérant au niveau des différentes sorties 7 peuvent varier en fonction par exemple des besoins de refroidissement au niveau des différents échangeurs de chaleur, notamment si le refroidissement doit être identique ou non au 20 niveau de chaque échangeur de chaleur. Les besoins en fluide réfrigérant au niveau des différentes sorties 7 peuvent également varier en fonction de la longueur du conduit qui relie les différentes sorties 7 et les échangeurs de chaleurs auxquels elles sont connectées. 25 Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 1, l'organe de mélange 8 est une pièce insérée au sein de la chambre de distribution 3. Il est ainsi possible de changer l'organe de mélange 8 selon les différentes configurations du système de gestion thermique et les besoins de fluide réfrigérant entre les différentes sorties 7. La chambre de distribution 3 peut comporter un épaulement 30, orienté dans le sens 30 contraire du flux de fluide réfrigérant, sur lequel vient reposer l'organe de mélange 8. 3034508 6 Selon un second mode de réalisation illustré à la figure 2, l'organe de mélange 8 peut être usiné dans et/ou avec la chambre de distribution 3 et ainsi être produit en même temps que le dispositif de distribution 1 par exemple par moulage et ensuite 5 usinage. Les figures 3a à 3f montrent différentes configurations et placement des orifices de passage 9 sur l'organe de mélange 8. Chaque orifice de passage 9 est centré selon un axe longitudinal B, parallèle à un 10 axe longitudinal A de la chambre de distribution 3 et chaque sortie 7 de fluide réfrigérant est centrée selon un axe longitudinal C, également parallèle à l'axe longitudinal A de la chambre de distribution 3. Les axes longitudinaux B, C des orifices de passage 9 et des sorties 7 de fluide réfrigérant sont différents les uns des autres et ne se confondent pas. De cette façon, un orifice de passage 9 ne peut être disposé 15 directement à l'aplomb d'une sortie 7 et ainsi fausser la répartition du fluide réfrigérant. Pour la même raison, la distance D entre l'axe longitudinal B d'un orifice de passage 9 et l'axe longitudinal C de la sortie 7 de fluide réfrigérant la plus proche, est supérieure ou égale à la somme des rayons dudit orifice de passage 9 et de ladite sortie 7 de fluide réfrigérant. L'orifice de passage 9 et la sortie 7 ne peuvent donc pas se 20 chevaucher entièrement et perturber la répartition du fluide réfrigérant. L'organe de mélange 8 peut comporter par exemple deux orifices de passage 9 comme sur les figures 3a, 3c et 3e, trois orifices de passage 9 comme sur la figure 3b ou encore quatre orifices de passage 9 comme sur les figures 3d et 3f Le nombre d'orifices 25 de passage 9 n'est toutefois pas limité à ces exemples et est plus particulièrement défini par les besoins de répartition du fluide réfrigérant. Le dispositif de distribution peut quand à lui comporter deux sorties 7 de fluide réfrigérant comme illustré sur la figure 3a ou bien encore quatre sorties 7 de fluide réfrigérant comme illustré sur les figures 3b à 3f. Le nombre de sorties 7 n'est toutefois 3034508 7 pas limité à ces exemples et est plus particulièrement défini par l'architecture même du système de gestion thermique. Comme illustré sur les figures 3a à 3e, les orifices de passage 9 peuvent être 5 disposés symétriquement autour de l'axe longitudinal A de la chambre de distribution 3, si les besoins de répartition du fluide réfrigérant l'exigent. Les orifices de passage 9 peuvent avoir un diamètre identique sur l'organe de mélange 8 comme le montrent les figures 3a à 3d. 10 Au contraire et comme le montrent les figures 3e et 3f, au moins un orifice de passage 9 peut avoir un diamètre différent des autres. Le fait d'avoir des diamètres différents entre les différents orifices de passage 9 permet de réguler et répartir plus précisément le fluide réfrigérant selon les besoins. En effet, comme illustré par la figure 1, la conduite 11 peut être courbée avant 15 d'arriver au niveau de l'entrée 5 de fluide réfrigérant. La conduite 11 comporte alors une paroi dite interne 11a, proche du centre de la courbure, et une paroi dite externe 1 lb, plus éloignée du centre de la courbure. Du fait de la force centrifuge, la phase liquide du fluide réfrigérant se concentre contre la paroi externe 1 lb. La répartition des différentes phases du fluide réfrigérant en entrant dans le dispositif de distribution 1 est donc 20 inégale. Afin de corriger cette inégalité de répartition des phases du fluide réfrigérant, le ou les orifices de passage 9 ayant un diamètre le plus petit sont positionnés sur le côté extérieur de l'organe de mélange 8, proche de la paroi externe 1 lb de la conduite courbée 11. Le où les orifices de passage 9 ayant un diamètre le plus grand sont quant à eux positionnés sur le côté intérieur de l'organe de mélange 8, proche de la paroi interne 25 lla de la conduite courbée 11. Le fait de mettre l'orifice de passage 9 ayant un diamètre le plus petit sur le côté proche de la paroi externe 1 lb permet de réduire la proportion du fluide réfrigérant au niveau dudit orifice de passage 9. Cette réduction permet ensuite une meilleure répartition avec la phase gazeuse dans la chambre de distribution 3 pour une 3034508 8 redistribution plus équitable dans les différentes sorties qui auront une proportion liquide/gaz de fluide réfrigérant aussi proche que possible. Ainsi, on voit bien que le dispositif de distribution 1 selon l'invention, du fait de 5 la présence de l'organe de mélange 8 comportant au moins deux orifices de passage 9, permet une meilleure répartition des différentes phases liquide/gaz du fluide réfrigérant entre les différentes sorties 7 et ce quelle que soit la pression désirée au niveau des échangeurs de chaleur connectés auxdites sorties 7. REVENDICATIONS1. Dispositif de distribution (1) d'un fluide réfrigérant composé d'un mélange liquide et gaz, ledit dispositif de distribution (1) comprenant une chambre de distribution (3) comportant une entrée (5) de fluide réfrigérant en provenance d'un organe de détente et au moins deux sorties (7) de fluide réfrigérant, caractérisé en ce que la chambre de distribution (3) comporte un organe de mélange (8) disposé de façon à être dans le flux de fluide réfrigérant entre l'entrée (5) de fluide réfrigérant et les sorties (7) de fluides réfrigérant, ledit organe de mélange (8) obstruant la chambre de distribution (3) et comportant au moins deux orifices de passage (9) traversant ledit organe de mélange (8) et ayant un diamètre inférieur à celui de la chambre de distribution (3). 2. Dispositif de distribution (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque orifice de passage (9) est centré selon un axe longitudinal (B), parallèle à un axe longitudinal (A) de la chambre de distribution (3) et que chaque sortie (7) de fluide réfrigérant est centrée selon un axe longitudinal (C), également parallèle à l'axe longitudinal (A) de la chambre de distribution (3), lesdits axes longitudinaux (B, C) des orifices de passage (9) et des sorties (7) de fluide réfrigérant étant différents les uns des autres. 3. Dispositif de distribution (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la distance (D) entre l'axe longitudinal (B) d'un orifice de passage (9) et l'axe longitudinal (C) de la sortie (7) de fluide réfrigérant la plus proche, est supérieure ou égale à la somme des rayons dudit orifice de passage (9) et de ladite sortie (7) de fluide réfrigérant. 4. Dispositif de distribution (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices de passage (9) sont disposés symétriquement autour de l'axe longitudinal (A) de la chambre de distribution (3). 3034508 10 5. Dispositif de distribution (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices de passage (9) ont un diamètre identique. 5 6. Dispositif de distribution (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un orifice de passage (9) a un diamètre différent des autres. 7. Dispositif de distribution (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'entrée (5) de fluide réfrigérant est reliée à l'organe de détente par une conduite 10 courbée (11) comportant une paroi dite interne (lia) et une paroi dite externe (1 lb), et que le ou les orifices de passage (9) ayant le ou les diamètres le ou les plus petits sont positionnés sur le côté extérieur de l'organe de mélange (8), proche de la paroi externe (1 lb) de la conduite courbée (11), et que le ou les orifices de passage (9) ayant le ou les diamètres le ou les plus grands sont 15 positionnés sur le côté intérieur de l'organe de mélange (8), proche de la paroi interne (11a) de la conduite courbée (11). 8. Dispositif de distribution (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de mélange (8) est usiné dans et/ou avec la 20 chambre de distribution (3). 9. Dispositif de distribution (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'organe de mélange (8) est une pièce insérée au sein de la chambre de distribution (3). 25 10.Dispositif de distribution (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chambre de distribution (3) comporte un épaulement (30), orienté dans le sens contraire du flux de fluide réfrigérant, sur lequel vient reposer l'organe de mélange (8). 30 3034508 11 11. Système de gestion thermique comportant un dispositif de distribution (1) selon l'une des revendications précédentes.