INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Comme illustré sur les figures 6 à 8, chaque palier mobile 124a, 124b définit un alésage traversant 132 pour recevoir le tourillon respectif 120a, 120b. L’alésage traversant 132 s’étend entre une première extrémité axiale 128 et une seconde extrémité axiale 130 du palier mobile axialement 124a, 124b. La première extrémité axiale 128 fait face au côté axial de l’engrenage respectif 114a, 114b et la seconde extrémité axiale 130 est orientée dans une direction s’éloignant de l’engrenage respectif 114a, 114b. Chaque palier mobile 124a, 124b définit des surfaces plates 134 orientées transversalement à l’axe longitudinal L. Les surfaces plates 134 sont conçues pour venir en prise l’une avec l’autre lorsque les paliers mobiles 124a, 124b sont montés sur les tourillons respectifs 120a, 120b dans la chambre à engrenages 118. L’entrée en prise des surfaces plates 134 empêche la rotation des paliers mobiles 124a, 124b autour des tourillons 120a, 120b. La région d’entrée 110 est disposée d’un côté des surfaces plates 134 et la région de refoulement 112 est disposée du côté opposé des surfaces plates 134.
Les paliers mobiles 124a, 124b incluent chacun une partie circonférentielle entourant l’alésage traversant 132 et s’étendant axialement le long de l’axe longitudinal L entre les extrémités opposées 128, 130. La partie circonférentielle externe de chaque palier mobile 124a, 124b définit un tambour 136 disposé axialement entre des premier et second cordons 138, 140 qui sont conçus pour venir en contact avec le corps 116. Le tambour 136 est en retrait radialement vers l’intérieur par rapport aux premier et second cordons 138, 140. Le second cordon 140 de chaque palier mobile 124a, 124b définit un épaulement 142 orienté vers la seconde extrémité axiale 130. L’épaulement 142 peut définir une ou plusieurs butées à ressort 144. Une surface excentrique 146 peut également être disposée au niveau de la seconde extrémité axiale 130 de chaque palier mobile 124a, 124b.
Chaque palier mobile 124a, 124b définit un canal externe 148 s’étendant circonférentiellement autour d’une section de la partie circonférentielle externe au niveau de la première extrémité axiale 128. Le canal externe 148 présente une première extrémité 147 en communication de pression fluidique avec la région de refoulement 112. Le canal externe 148 s’étend circonférentiellement autour du palier mobile 124a, 124b de la première extrémité 147 à une seconde extrémité opposée 149 qui se termine avant d’atteindre la surface plate 134. Ainsi, le canal externe 148 fournit une pression de fluide de refoulement le long de la section de la partie circonférentielle externe au niveau de la première extrémité axiale 128. Le tambour 136 de chaque palier mobile 124a, 124b est également en communication de pression fluidique avec la région de refoulement 112. Comme illustré sur la , l’alésage traversant 132 du palier mobile axialement 124a, 124b définit un canal fraisé 150 qui est en communication de pression fluidique avec la région d’entrée 110 de la chambre à engrenages 118 par l’intermédiaire d’un canal axial 152 le long de l’alésage traversant 132.
Un équilibre de forces est appliqué à chaque palier mobile 124a, 124b pour presser le palier mobile 124a, 124b contre l’engrenage respectif 114a, 114b. Par exemple, la seconde extrémité axiale 130 peut être en communication de pression fluidique avec la région de refoulement 112 de sorte qu’une pression de fluide élevée appuie contre la surface excentrique 146 et/ou contre l’épaulement 142 au niveau de la seconde extrémité axiale 130 du palier mobile 124a, 124b. Dans certains exemples, des ressorts (par exemple, des ressorts hélicoïdaux) peuvent être montés au niveau de la seconde extrémité axiale 130 du palier mobile 124a, 124b (par exemple, au niveau des butées à ressort 144) pour solliciter le palier mobile 124a, 124b vers l’engrenage respectif 114a, 114b. Une force opposée agit sur la première extrémité axiale 128 du palier mobile 124a, 124b. Par exemple, le fluide peut fuir depuis la région de refoulement 112 sur la première face d’extrémité axiale du palier mobile 124a, 124b. En outre, le contact métal-métal entre la face dʼextrémité axiale du palier mobile 124a, 124b et lʼengrenage respectif 114a, 114b agit à l’encontre de la force de sollicitation. Par ailleurs, le frottement entre le palier mobile 124a, 124b et le corps externe 116 se produit le long des premier et second cordons 128, 140.
La illustre des première et seconde rainures 156, 160 prévues pour commander des gradients de pression le long de surfaces de contact (par exemple, la face d’extrémité axiale 154 de la première extrémité axiale 128 et/ou du premier cordon 138) du palier mobile 124a, 124b. La première rainure 156 réduit l’aire sur laquelle s’étend un gradient de pression au niveau de la face d’extrémité axiale 154. La seconde rainure 1560 réduit l’aire sur laquelle s’étend un gradient de pression le long du premier cordon 138.
La première rainure 156 est définie dans la face d’extrémité axiale 154 et s’étend circonférentiellement autour de l’axe longitudinal L d’une première extrémité 155 à une seconde extrémité 157. La première rainure 156 est disposée radialement vers l’extérieur depuis l’alésage 132 et radialement vers l’intérieur depuis le périmètre externe de la face d’extrémité axiale 154. La première rainure 156 divise la face d’extrémité axiale 154 en une région interne 158 qui s’étend radialement entre le canal fraisé 150 et la première rainure 156, et une région externe 160, qui s’étend radialement entre la première rainure 156 et le périmètre externe de la face d’extrémité axiale 154. La première extrémité 155 débouche sur la région de refoulement 112 de la chambre à engrenages 118. La seconde extrémité 157 se termine au sein de la face d’extrémité axiale 154. Dans certains exemples, la première rainure 156 s’étend le long de la même section que le canal externe 148 de sorte que la seconde extrémité 157 de la rainure 156 soit décalée radialement vers l’intérieur par rapport à la seconde extrémité 149 du canal externe 148. Dans certains modes de réalisation, la première rainure 156 est alignée avec les pieds des dents de l’engrenage respectif 114a, 114b de sorte que la pression de fluide sous les dents de l’engrenage 114a, 114b soit une constante relative (par exemple, à la pression de fluide de refoulement).
Le fluide de refoulement s’écoule le long de la première rainure 156 de la première extrémité 155 à la seconde extrémité 157. Comme indiqué précédemment, le canal fraisé 150 au sein de l’alésage 132 est exposé à la pression de fluide d’entrée tandis que le canal externe 148 est exposé à la pression de fluide de refoulement. Sans la première rainure 156, le fluide fuirait sur la première face d’extrémité axiale 154 du canal fraisé 150 vers le canal externe 148, ce qui entraînerait un gradient de pression couvrant la première face d’extrémité axiale 154. L’ajout de la première rainure 156 confine la fuite de fluide, et donc le gradient de pression, à la région interne 158. La première rainure 156 réduit un gradient de pression sur la région externe 160. La pression de fluide ne varie pas fortement sur la région externe 160 car la pression de fluide au niveau de la première rainure 156 est la même que la pression de fluide au niveau du canal externe 148. Le maintien de la région externe 160 de la face d’extrémité axiale 154 à la pression de refoulement augmente la quantité de pression hydraulique appliquée à la face d’extrémité axiale 154 pour contrecarrer la force de sollicitation appliquée à la seconde extrémité axiale 130. L’augmentation de la pression au niveau de la première extrémité axiale 128 réduit la quantité de contact métal-métal sans modifier la force de sollicitation. De plus, une telle uniformité permet de concevoir la géométrie de surface de la face d’extrémité axiale 154, au moins au niveau de la région externe 160, de façon qu’elle s’adapte à d’autres facteurs.
La seconde rainure 162 est définie dans le premier cordon 138 de la partie circonférentielle externe du palier mobile 124a, 124b. En particulier, la seconde rainure 162 est disposée au niveau d’une section du premier cordon 138 proche de la région d’entrée 110. La seconde rainure 162 a une section circonférentielle qui divise le premier cordon 138 en une première région axiale 164 adjacente au tambour 136 et une seconde région axiale 166 adjacente à la région de pression d’entrée 110. La seconde rainure 162 s’étend d’une première extrémité 161 à une seconde extrémité 163. La première comme la seconde extrémité 161, 163 sont ouvertes sur le tambour 136 et, donc, exposées à la pression de fluide de refoulement. Dans certains exemples, des sections d’extrémité de la seconde rainure 162 s’étendent axialement entre la section circonférentielle et le tambour 136.
Le fluide de refoulement s’écoule le long de la seconde rainure 162 de la première extrémité 161 vers la seconde extrémité 163. Sans la seconde gorge 162, le fluide fuirait sur le premier cordon 138 depuis la région d’entrée 110 vers le tambour 136, ce qui entraînerait un gradient de pression couvrant le premier cordon 138. L’ajout de la seconde rainure 162 confine la fuite de fluide, et donc le gradient de pression, à la seconde région axiale 166. La seconde rainure 162 réduit un gradient de pression sur la première région axiale 164. La pression de fluide ne varie pas fortement sur la première région axiale 164 car la pression de fluide au niveau de la seconde rainure 162 est la même que la pression de fluide au niveau du tambour 136. En outre, la fuite de fluide sur la seconde région axiale 166 est limitée par les dimensions (par exemple, l’aire en section transversale) de la seconde rainure 162. Du fait que le fluide ne fuit pas (au moins pas significativement) sur la première région axiale 164 vers la seconde rainure 162, le fluide qui va fuir sur la seconde région axiale 166 vient de la seconde rainure 162. En conséquence, la quantité de fluide fuyant sur la seconde région axiale 166 est limitée à la quantité qui s’écoule à travers la seconde rainure 162.
La pression de refoulement communiquée le long du canal externe 148 applique une charge radiale sur le palier mobile 142a, 142b vers le corps externe 116. Cette charge radiale pousse une première section circonférentielle du premier cordon 138 vers le corps externe 116. Une seconde section circonférentielle du premier cordon 138, qui est située circonférentiellement à lʼopposé de la première section, est exposée à la pression dʼentrée. Dans certains exemples, la seconde rainure 162 est disposée au niveau de la seconde section circonférentielle du premier cordon 138 pour contrecarrer la charge radiale en permettant à la pression de refoulement d’être appliquée à au moins une partie de la seconde section circonférentielle. L’opposition à la charge radiale appliquée à la première section circonférentielle peut entraîner moins de frottement entre la seconde section circonférentielle et le corps externe 116, ce qui facilite le mouvement axial du palier 124a, 124b.
Aspects de la description
Aspect 1. Procédé de commande dʼune aire dʼun gradient de pression sur un palier mobile, le palier définissant un alésage sʼétendant le long dʼune longueur du palier entre des première et seconde faces dʼextrémité axiales opposées du palier, le palier définissant également un cordon circonférentiel disposé entre la première face dʼextrémité axiale et un tambour orienté radialement vers lʼextérieur exposé à la pression de refoulement, le procédé comprenant :
l’identification d’une surface du palier, la surface s’étendant d’un premier bord à une région à haute pression, la région à haute pression étant exposée à une première pression, le premier bord étant exposé à une seconde pression qui est inférieure à la première pression au niveau de la région à haute pression de sorte qu’un gradient de pression s’étend le long de la surface entre le premier bord et la région à haute pression ;
la sélection d’une partie de la surface à laquelle limiter le gradient de pression incluant la définition d’une limite de la partie à un emplacement entre le premier bord et la région à haute pression, la partie s’étendant du premier bord à la limite ; et
la fourniture dʼune rainure dans la surface le long de la limite, la rainure étant en communication avec la région à haute pression pour fournir la première pression à la limite.
Aspect 2. Procédé selon l’aspect 1, dans lequel l’identification de la surface du palier inclut l’identification de la première face d’extrémité axiale du palier, dans lequel le premier bord forme un bord circonférentiel interne du palier entourant l’alésage, et dans lequel la région à haute pression est disposée au niveau d’un bord circonférentiel externe du palier.
Aspect 3. Procédé selon l’aspect 2, dans lequel la limite est disposée radialement plus près du premier bord que du bord circonférentiel externe du palier.
Aspect 4. Procédé selon l’aspect 2, dans lequel la fourniture de la rainure inclut la fourniture de la rainure le long de moins d’une circonférence complète de la face d’extrémité axiale.
Aspect 5. Procédé selon l’aspect 4, dans lequel la rainure se termine avant d’atteindre une région à basse pression au niveau du bord circonférentiel externe du palier.
Aspect 6. Procédé selon l’aspect 2, dans lequel la fourniture de la rainure inclut la fourniture de la rainure le long d’une majorité d’une circonférence de la face d’extrémité axiale.
Aspect 7. Procédé selon l’aspect 1, dans lequel l’identification de la surface du palier inclut l’identification de la surface circonférentielle du palier, dans lequel le premier bord fait la transition entre la surface circonférentielle et la première face d’extrémité axiale, et dans lequel la région à haute pression est disposée au niveau du tambour.
On comprend que pour augmenter le brassage des fluides, il est possible d'augmenter le nombre d’éléments de perturbation et on peut chercher ainsi à les rapprocher les uns des autres. Mais cette solution, si elle permet d'améliorer le brassage et la quantité d'échange thermique, ne répond pas de manière satisfaisante au problème mentionné d'optimiser les échanges thermiques car la multiplication des éléments de perturbation occasionne une perte de charge importante qui limite la circulation des fluides et donc l'efficacité de l'échangeur de chaleur.
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus en concevant un tube pour un échangeur de chaleur agencé pour améliorer l'échange thermique entre les fluides parcourant l'échangeur de chaleur, en limitant notamment les pertes de charge subies par ces fluides.
Plus particulièrement, l’invention concerne un tube pour échangeur de chaleur définissant un canal de circulation de fluide, ce canal comportant une première paroi plane, comprenant au moins un élément de perturbation présent sur cette première paroi plane, dans le canal de circulation de fluide, de manière à perturber l’écoulement de ce fluide. L’élément de perturbation comporte notamment une déformation locale de cette première paroi plane du tube vers l’intérieur du tube, l’élément de perturbation comportant une crête présentant une forme de chevron, comprenant deux branches se rejoignant entre elles en un sommet, le ratio de la largeur l de l’élément de perturbation sur la largeur L de la première paroi plane est compris entre 0,6 et 1,0, notamment entre 0,7 et 0,9, idéalement de l’ordre de 0,8.
Selon un des aspects de l’invention, le canal de circulation de fluide a une direction longitudinale, la longueur de ce tube étant définie suivant la direction longitudinale.
Selon un des aspects de l’invention, la crête de l’élément de perturbation comprend une première extrémité libre et une deuxième extrémité libre entre lesquelles s’étend l’élément de perturbation. L’élément de perturbation est formé par deux branches partant chacune d’une des extrémités libres, ces deux branches se rejoignant entre elles en un sommet.
Selon un des aspects de l’invention, la crête est contenue dans un plan parallèle à la première paroi plane, autrement dit, l’altitude de la crête par rapport à la première paroi plane est sensiblement constante tout le long de cette crête.
Selon un des aspects de l’invention, les deux branches formant l’élément de perturbation sont symétrique l’une de l’autre par rapport à un plan de symétrie S, lequel plan S passe par le sommet dudit élément de perturbation et est défini à la fois par la direction longitudinale du canal de circulation de fluide et par une direction perpendiculaire à la première paroi plane.
Selon un des aspects de l’invention, la largeur l de l’élément de perturbation est définie comme la distance entre la première extrémité libre et la deuxième extrémité libre de la crête de l’élément de perturbation.
Selon un des aspects de l’invention, la première paroi plane comporte une première face interne tournée vers le canal de circulation de fluide, cette première face interne présentant une largeur L mesurée suivant une direction perpendiculaire au plan S.
Selon un des aspects de l’invention, le tube comporte une deuxième paroi plane s’étendant suivant la direction longitudinale, cette deuxième paroi plane étant parallèle à la première paroi plane, cette deuxième paroi plane comportant une deuxième face interne tournée vers le canal.
Selon un des aspects de l’invention, le tube présente un ratio de la hauteur h des éléments de perturbation sur la hauteur H du canal est compris entre 0,1 et 0,4, notamment entre 0,2 et 0,3.
Selon un des aspects de l’invention, la hauteur h des éléments de perturbation, est la distance entre la première face interne et la crête de l’élément de perturbation, distance définie suivant une direction perpendiculaire à la première paroi plane.
Selon un aspect de l’invention, la hauteur H du canal est la distance entre la première face interne et la deuxième face interne, définie suivant une direction perpendiculaire à la première paroi plane.
Selon un des aspects de l’invention, la hauteur h des éléments de perturbation est comprise entre 0,1 et 0,6 mm, notamment entre 0,2 et 0,5 mm, idéalement 0.325 mm.
Selon un aspect de l’invention, le ratio de la hauteur h des éléments de perturbation sur l’épaisseur e de la première paroi plane (4) est compris entre 0,1 et 4,0, notamment entre 0,5 et 2,5.
Selon un des aspects de l’invention, la première paroi plane comporte une première face externe tournée vers l’extérieur du tube, e étant l’épaisseur de la première paroi plane, mesurée suivant une direction perpendiculaire à la première paroi plane entre la première face interne et la première face externe.
Selon un des aspects de l’invention, les branches formant le chevron forment entre elles un angle compris entre 100° et 140°, notamment entre 110° et 130°, idéalement 120°.
Selon un des aspects de l’invention, le tube comprend des éléments de perturbation additionnels, en plus des éléments de perturbation, et dont la crête a une forme différente de la crête des éléments de perturbation, qu’il s’agisse d’une forme de chevron de dimension différente, de ronds, de rectangles ou d’ovales par exemple, ces formes n’étant pas limitatives.
Selon un des aspects de l’invention, le tube comprend des éléments de perturbation additionnels, en plus des éléments de perturbation, le nombre d’éléments de perturbations additionnels alignés le long d’une direction perpendiculaire à la direction longitudinale et s’étendant le long de la largeur L de la première paroi plane est supérieur à un.
Selon un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation additionnels sont intercalés entre deux éléments de perturbation. Autrement dit, le long de la direction longitudinale, chaque élément de perturbation additionnels, ou chaque couple d’éléments de perturbation additionnels, ou chaque trio d’éléments de perturbation additionnels, est intercalé entre deux éléments de perturbation.
Selon un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation sont agencés en alternance sur la première paroi plane et sur la deuxième paroi plane.
Selon un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation additionnels sont agencés en alternance sur la première paroi plane et sur la deuxième paroi plane.
Selon un des aspects de l’invention, deux éléments de perturbation successifs d’une même paroi sont espacés d'un pas compris entre 3 et 10 mm, notamment entre 4 et 7 mm, idéalement 5,6 mm.
Selon un des aspects de l’invention, un élément de perturbation et un élément de perturbation additionnel d’une même paroi sont espacés d'un pas compris entre 3 et 10 mm, notamment entre 4 et 7 mm, idéalement 5,6 mm.
Selon un des aspects de l’invention, un plan de symétrie S, passant par le sommet du chevron, passe au milieu de la largeur L de la première paroi plane.
Selon un des aspects de l’invention, le pas entre, soit deux éléments de perturbation, soit un élément de perturbation et un élément de perturbation additionnel, augmente progressivement le long de la direction longitudinale du tube.
Selon un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation sont alignés selon la direction longitudinale du tube.
Selon un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation sont issus de matière avec le tube, en d'autres termes, le tube et les éléments de perturbation sont fabriqués à partir du même bloc de matière, l'un ne pouvant être séparé de l'autre sans entraîner la destruction du tube.
Selon un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation additionnels sont issus de matière avec le tube, en d'autres termes, le tube et les éléments de perturbation additionnels sont fabriqués à partir du même bloc de matière, l'un ne pouvant être séparé de l'autre sans entraîner la destruction du tube.
Selon un des aspects de l’invention, soit les éléments de perturbation, soit les éléments de perturbation et les éléments de perturbation additionnels, sont fabriqués par emboutissage, estampage ou fabrication additive métallique.
Selon un des aspects de l’invention, le tube comporte une paroi intermédiaire divisant le conduit interne défini à l’intérieur du tube en deux sous-canaux.
Selon un des aspects de l’invention, soit les éléments de perturbation, soit les éléments de perturbation et les éléments de perturbation additionnels, sont agencés sur l’un et l’autre des sous-canaux.
Selon un des aspects de l’invention, le ratio de h2/e, h2 étant la hauteur des éléments de perturbation additionnels, mesurée suivant une direction perpendiculaire à la première paroi plane entre la première face interne et la crête de l’élément de perturbation additionnel, la première paroi plane comportant une première face externe tournée vers l’extérieur du tube, e étant l’épaisseur de la première paroi plane, mesurée suivant une direction perpendiculaire à la première paroi plane entre la première face interne et la première face externe, ce ratio est compris entre 0,1 et 4,0, notamment entre 0,5 et 2,5.
Selon un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation additionnels ont une hauteur h2 comprise entre 0,2 mm et 0,5 mm, et notamment entre 0,25 et 0,4 mm.
Selon un des aspects de l’invention, l’échangeur de chaleur comprend une pluralité de tubes, connectés entre eux au travers de deux collecteurs, dont l'un au moins est selon l'une quelconque des revendications précédentes, les tubes définissant d'une part en interne un circuit de circulation pour un fluide apte à être perturbé sur son passage par la présence des éléments de perturbation et définissant d'autre part entre eux un espace de circulation pour de l'air.
Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites dans la présente description de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique.