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WO2019073139A1 - Echangeur de chaleur avec dispositif d'obturation de conduits de circulation d'un gaz à refroidir - Google Patents

Echangeur de chaleur avec dispositif d'obturation de conduits de circulation d'un gaz à refroidir Download PDF

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WO2019073139A1
WO2019073139A1 PCT/FR2018/052370 FR2018052370W WO2019073139A1 WO 2019073139 A1 WO2019073139 A1 WO 2019073139A1 FR 2018052370 W FR2018052370 W FR 2018052370W WO 2019073139 A1 WO2019073139 A1 WO 2019073139A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
closure device
heat exchanger
manifold
flap
mouths
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2018/052370
Other languages
English (en)
Inventor
Alan Day
Florian SEGUIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of WO2019073139A1 publication Critical patent/WO2019073139A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082—Charged air coolers

Definitions

  • the description particularly relates to a heat exchanger, in particular a charge air cooler.
  • the boost gas to the engine is cooled by a heat exchanger commonly referred to as a charge-gas cooler or charge air cooler (RAS).
  • RAS charge air cooler
  • Some of these chillers, hereinafter referred to as air chokes, are cooled by air.
  • An air RAS comprises a bundle of charge gas circulation ducts and air passages for cooling air, which air passages are disposed between the charge gas circulation ducts.
  • the charge gas circulation ducts open into an outlet manifold that is fluidly connected to the engine.
  • a supercharging gas to be cooled circulates in the conduits and cooling air passes through the air passages.
  • a portion of the boost gas condenses, creating a build-up of water in the duct bundle and in the outlet manifold.
  • the water from the condensation starts in the vehicle engine and disrupts its operation.
  • frost can form in the exchanger, clogging uncontrollably the recirculation gas ducts.
  • the recirculation gas for the engine intake is in deficit, which creates a malfunction of the engine.
  • the frost melts and turns into water that goes into the engine, disrupting its operation.
  • the invention therefore aims to solve these problems by adapting the thermal performance of the heat exchanger to the need of the vehicle engine. If the engine is running at low flow, the heat exchanger requires less thermal performance.
  • the solution consists in closing off certain recirculating gas ducts and leaving others free, the number of these free ducts being chosen so as to obtain, on the one hand, the drainage of the condensation water for the low gas flow rates and on the other hand to move away as much as possible from the temperature and condensing pressure conditions of the circulating gas for the low gas flow rates.
  • the invention relates in particular to a heat exchanger comprising a body comprising a bundle of conduits for the circulation of a gas to be cooled, an outlet manifold into which a mouth of each conduit opens and a conduit closure device characterized in that the closure device comprises at least one flap pivotally mounted between a closed position in which the flap closes at least one mouth of a duct and an open position, the closure device being configured to close a predefined number of 'mouths, less than the total number of mouthpieces opening into the collector box.
  • the closure device is a separate part of the manifold.
  • the closure device does not undergo the deformations of the manifold, for example caused by thermal expansion.
  • the closure device comprises a plurality of flaps, each flap being able to close a duct mouth in its closed position.
  • the shutter device comprises flap synchronization means.
  • the flap synchronization means allow movement synchronous flaps relative to each other and also to avoid vibrations.
  • the flap synchronization means comprise a synchronization rod.
  • the manifold comprises means for holding the closure device in the manifold.
  • the means for holding the closure device comprise receiving tabs.
  • the means for holding the closure device comprise abutment studs.
  • the mechanical connection between the header and the closure device is elastic.
  • the closure device comprises a frame comprising two longitudinal bars.
  • the frame of the closure device is a molded part, plastic.
  • each longitudinal bar comprises a leaf spring.
  • the leaf spring is made of material with the longitudinal bar.
  • the leaf spring is constrained against the means for holding the closure device in the header box.
  • the closure device comprises resilient holding means adapted to maintain in the closed position the at least one flap when the flow rate of gas to be cooled is below a certain threshold.
  • the closure device comprises prestressing means of the elastic holding means.
  • the elastic holding means comprise a torsion spring comprising two branches and a winding, the angular spacing between the branches of the spring being reduced by a prestress angle with respect to its rest position.
  • the torsion spring maintains in the closed position the at least one flap.
  • the preload of the spring allows the progressive opening of the at least one flap when the boost gas flow increases gradually. Without this preload of the spring, the at least one shutter would open quickly and without control, which would no longer allow to adapt the heat performance of the exchanger according to the gas flow to be cooled.
  • the torsion spring is located on one of the flaps.
  • the stiffness of the spring is between 0.025 N.mm/° and 0.2 N.mm/°, preferably between 0.05 N.mm/° and 0.1 N.mm/ °.
  • the torsion spring located on one of the shutters makes it possible to maintain elastically in the closed position all the shutters when the gas flow rate to be cooled is below a certain threshold.
  • a torsion spring is located on each of the flaps.
  • the cumulative stiffness of the springs is between 0.025 N.mm/° and 0.2 N.mm/°, preferably between 0.05 N.mm/° and 0.1 N.mm / °.
  • the prestressing angle is between 3 ° and 15 °, preferably between 5 ° and 1 °.
  • the shutter device is configured to close a predefined number of mouths between 50% and 90%, preferably between 50% and 60% of the total number of mouthpieces opening into the collector box.
  • FIG. 1 represents an exploded perspective view of a part of a heat exchanger comprising a closure device according to the invention
  • FIG. 2 represents an exploded perspective view of a closure device according to the invention
  • FIG. 3 illustrates a detail of the closure device
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of the elastic connection between the header and the closure device
  • FIG. 5A represents a perspective view of a shutter
  • FIG. 5B represents a sectional view of a shutter
  • FIG. 6a illustrates an embodiment of an elastic holding means
  • FIG. 6b illustrates the elastic holding means in a prestressed state
  • FIG. 7 represents a collecting box
  • FIG. 8 represents a sectional view of the portion of an exchanger illustrated in FIG.
  • the following achievements are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each element mentioned in the context of an embodiment relates only to this same embodiment, or that features of this embodiment apply only to this embodiment.
  • the heat exchanger 1 comprises a header 2, a body 4 and a closure device 3.
  • the body comprises a bundle of conduits 5 for circulating a gas to cool.
  • the duct bundle 5 is held by a manifold plate 8.
  • the manifold plate 8 has a bottom 9 having holes for the passage of the ducts 5 and a peripheral groove 7 for fixing the manifold 2 to the body 4, for example by crimping.
  • the ducts 5 each comprise a mouth 6 opening into the manifold 2.
  • the manifold 2 is a collection box for the outlet of the gas to be cooled.
  • the heat exchanger 1 also comprises a gas inlet header to be cooled which is not shown in FIG. 1 and into which each other end of the ducts 5 opens.
  • the inlet manifold can be crimped on the body 4 by another collector plate.
  • a gas to be cooled can flow from the inlet manifold box to the outlet manifold 2, through the ducts 5.
  • the closure device 3 comprises at least one flap 10 pivotally mounted between a closed position in which the flap 10 closes at least one mouth 6 of a duct 5 and an open position, the closure device 3 being configured to seal a predefined number of mouths 6, less than the total number of mouths 6 of ducts 5 opening into the manifold 2.
  • the shutter device 3 is configured to close a predefined number of mouthpieces 6 between 50% and 90%, preferably between 50% and 60% of the total number of mouthpieces 6 of conduits 5 opening into the header 2.
  • the body 4 comprises a bundle of 14 ducts.
  • the shutter device 3 comprises eight flaps 10 capable of closing eight mouthpieces 6 of ducts 5, that is to say about 57% of the total number of mouths 6 of the ducts 5 opening into the header 2.
  • the closure device 3 comprises flaps 10 pivotally mounted on a frame 35.
  • the flaps 10 are able to close mouths 6.
  • Each flap 10 can seal one or more mouths 6.
  • the rotation of the flaps is synchronized, for example by means of a synchronization rod 30 as shown in FIG.
  • FIG. 2 illustrates in detail the closure device 3.
  • the shutter device 3 comprises a frame 35 which allows the pivoting mounting of flaps 10.
  • the frame 35 comprises two longitudinal bars 31 and transverse bars 32.
  • a transverse bar 32 is disposed on each side of each flap 10. This ensures a good seal when the flaps 1 1 are in the closed position and a good mechanical support of the frame 35.
  • the frame 35 is of substantially rectangular shape.
  • the transverse end bars 32 form the two short sides of the frame 35.
  • the longitudinal bars 31 form the two long sides of the frame 35.
  • the frame 35 is an example of the supporting structure for the shutters 10, other embodiments are possible such as a plate, an arch ...
  • the flaps 10 are pivotally mounted on the frame 35 of the closure device 3.
  • the axis of rotation of a flap 10 is parallel to the bars transversal 32.
  • the shutter device 3 comprises means for synchronizing the flaps 10, for example a synchronization rod 30 as illustrated in FIG. 2.
  • the synchronizing rod 30 is in the form of a comb comprising teeth 38, each tooth 38 being able to be fixed to a flap 10.
  • the flaps 10 are pivotally mounted on the frame 35.
  • a flap 10 comprises two journals 14 forming an axis of rotation.
  • the frame includes housings 40 for the journals 14 of which Figure 3 shows a more detailed view.
  • the housings 40 are located on the longitudinal bars 31.
  • a housing 40 includes a groove 42 and a hole 41 which can be through or blind.
  • the holes 41 as illustrated in Figures 2 and 3 are through.
  • a hole 41 is able to receive a journal 14.
  • the groove 42 slides the pin 14 from an edge 45 of a longitudinal bar 31 to the hole 41 associated therewith.
  • the flaps 10 are mounted on the closure device 3 from below the closure device.
  • the underside of the closure device 3 is defined as the part which after assembly is in facing relation with the body 4.
  • the top of the device is defined as the part which after assembly faces the manifold 2.
  • the flaps 10 are mounted so that they can not be projected into the manifold 2 by unhooking the frame 35.
  • FIG. 4 illustrates a slat spring 51 located on a longitudinal strip 31 of the frame 35 of the closure device 3, making it possible to provide an elastic mechanical connection between the manifold 2 and the closure device 3.
  • the leaf spring 51 is preferably made of material with the longitudinal bar 31, that is to say made of the same material as the longitudinal bar 31.
  • the leaf spring 51 comprises a lamella 53 surmounted by a head 52, the head 52 being projecting on the side of the manifold with respect to the lamella 53.
  • the leaf spring 51 is an embodiment that provides an elastic mechanical connection between the manifold 2 and the closure device 3, as described below.
  • FIGS. 5A and 5B illustrate a shutter 10 of the shutter device 3.
  • the flap 10 comprises a blade 11 comprising a sealing face 12 and an outer face 13.
  • the closing face 12 is able to close one or more mouths 6 of ducts 5.
  • the shutter face 12 of the flap completely covers the surface of one or more mouths 6 of one or more ducts 5 so as to obstruct said mouth or mouths 6, thus preventing a gas to cool to exit the obstructed conduit (s) to enter the outlet manifold 2.
  • the flap 10 shown in FIGS. 5A and 5B is able to close a mouth 6 of a duct 5.
  • the shutter face 1 1 of the shutter is substantially flat and lying in a general plane of extension P2.
  • the outer face 13 of the blade 10 is the face opposite to the sealing face 12.
  • the outer face 13 of the blade 10 is included in a general extension plane P1.
  • the general extension plane P1 is parallel to the general extension plane P2
  • the flap 10 is provided with journals 14 in two of its ends.
  • the journals 14 are located on the axis of rotation AA of the shutter 1 1.
  • the axis of rotation A-A is not included in the general extension plane P1.
  • the axis of rotation A-A is offset relative to the blade 1 January.
  • the axis of rotation A-A and therefore the pins 14 are not located on the blade 1 1.
  • the flaps 10 may have a synchronous or asynchronous movement with respect to each other.
  • the rotation of the shutters is synchronized.
  • the shutter device 3 comprises means for synchronizing the shutters 10, for example a synchronization rod 30.
  • the flap 10 comprises fastening means 17 to allow the attachment of the synchronization means, for example a synchronization rod 30.
  • the fastening means 17 are preferably configured to allow the synchronization means, in particular the synchronizing rod 30, to snap onto all the flaps 10 in a substantially synchronous manner.
  • the closure device 3 advantageously comprises elastic holding means able to maintain the closed position of the at least one flap 10 when the gas flow rate to be cooled is below a certain threshold.
  • the flap 10 is held in the closed position by elastic holding means. Beyond this threshold, the pane 10 opens.
  • the elastic holding means 20 comprise a torsion spring 25 as illustrated in FIGS. 6a and 6b.
  • the torsion spring 25 comprises two branches 22, 23 and a winding 21.
  • the flap 10 of Figure 5A comprises a claw 16 for maintaining a branch 23 of the spring 25 on the flap.
  • the winding 21 of the spring 25 may be arranged around a pin 14.
  • the other leg 22 of the spring 25 may be arranged on the frame 35 in a holding zone of the longitudinal bars 31 or transverse bars 32, or on a transverse bar 32.
  • the closure device 3 comprises biasing means 50 elastic holding means 20.
  • the resilient holding means comprises a torsion spring.
  • the branches 22 and 23 In its rest position, that is to say before the assembly of the spring 25 on the closure device 3, the branches 22 and 23 form an angular gap A2, for example 180 °.
  • FIG. 5A One embodiment of the prestressing means 50 is illustrated in FIG. 5A.
  • the blade 10 comprises at one of its ends a beveled step 15.
  • the tapered step 15 comprises an inclined surface 18 making a predefined angle A1 with the extension plane P1 of the blade 10.
  • the beveled step 15 is intended to receive the branch 23 of the torsion spring 27.
  • the claw 16 is located on the beveled step 15.
  • the branch 23 rests on the inclined surface 18 of the beveled step 15 and is held by the claw 16.
  • the branch 22 is disposed on the frame 35 in a zone maintaining the longitudinal bars 31 or transverse bars 32.
  • the branch 22 may also be arranged on a transverse bar.
  • the torsion spring 25 is prestressed.
  • the predefined angle A1 is chosen so that the angular difference A2 between the branches 22 and 23 of the spring 25 is reduced by a non-zero prestress angle A3 when the flap 10 is in the closed position.
  • the angular gap A2 of the spring 25, in its rest position is equal to 180 °.
  • the beveled step 15 makes a predefined angle A1 equal to 8 ° with the extension plane P1 of the blade 10.
  • the angular spacing A2 of the spring is reduced relative to its rest position by a prestressing angle equal to the predefined angle A2 which is equal to 8 °, that is to say that the angular difference A2 is equal to 172 °.
  • the angle of prestress A3 is advantageously between 3 ° and 15 °, preferably between 5 ° and 1 1 °, for example 8 °.
  • the spring 25 is assembled on the flap 10, the flap being in its closed position.
  • the spring 25 is prestressed.
  • the branch 23 of the spring 25 makes an angle A3 with respect to the position it would occupy in its rest position.
  • FIG. 7 illustrates an embodiment of the holding means 60 of the closure device 3 in the manifold 2.
  • the closure device 3 must be properly held against the body 4 of the heat exchanger 1 which comprises the bundle of ducts 5, in particular against the mouths 6 of the ducts 5, so that in the closed position, the shutter or shutters 1 1 correctly seal the mouths 6 of the ducts 5.
  • the closure device 3 is fixed on the body 4, for example by crimping, soldering or bonding to the plate collector 8.
  • the manifold 2 comprises holding means 60 of the closure device 3 in the manifold 2.
  • FIGS. 7 and 8 illustrate holding means 60 comprising receiving tabs 61 able to hold the closure device 3 in the manifold 2.
  • the receiving tabs 61 of the manifold 2 form stops in the manifold 2 for the frame 35 of the closure device 3.
  • the leaf springs 51 of the longitudinal bars 31 of the frame 35 of the closure device 3, shown in FIG. 4, provide an elastic mechanical connection between the header box 2 and the closure device 3.
  • the leaf springs 51 of the longitudinal bars 31 of the frame 35 of the closure device 3 are in abutment with the receiving tabs 61 of the header 2.
  • the leaf springs 51 are constrained when the header is attached to the body 4 of the heat exchanger 1, for example when the header is crimped onto the flange 8.
  • the reception tabs 61 may be made of material with the manifold 2.
  • protuberances on the inner wall 63 of the manifold 2 form the welcome tabs 61.
  • the holding means 60 may comprise abutment studs.
  • the holding means 60 may be separate elements of the manifold 2.
  • abutment studs may be screwed, force-fitted or glued to the inner wall 63 of the manifold 2.
  • the closure device of the invention is adaptable to any heat exchanger reference.
  • the body 4 of the exchanger is the body of a standard heat exchanger.
  • the outlet manifold 2 may be a standard box, to which are added means for holding the closure device, for example abutment studs, or a specific manifold with the same dimensions as the standard box to allow a interchangeability.

Landscapes

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur (1) comprenant un corps (4) comportant un faisceau de conduits (5) de circulation d'un gaz à refroidir, une boîte collectrice de sortie (2) dans laquelle débouche une embouchure (6) de chaque conduit (5) et un dispositif d'obturation (3) de conduits caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (3) comprend au moins un volet (10) monté pivotant entre une position fermée dans laquelle le volet (10) obture au moins une embouchure (6) d'un conduit (5) et une position ouverte, le dispositif d'obturation (3) étant configuré pour obturer un nombre prédéfini d'embouchures (6), inférieur au nombre total d'embouchures (6) de conduits (5) débouchant dans la boîte collectrice (2).

Description

Echangeur de chaleur avec dispositif d'obturation de conduits de circulation d'un gaz à refroidir
La description a notamment pour objet un échangeur de chaleur, en particulier un refroidisseur d'air de suralimentation.
Dans le domaine des véhicules automobiles, le gaz de suralimentation à destination du moteur est refroidi par un échangeur de chaleur communément nommé refroidisseur de gaz de suralimentation ou refroidisseur d'air de suralimentation (RAS). Certains de ces refroidisseurs, ci-après nommés RAS à air, sont refroidis par de l'air.
Un RAS à air comprend un faisceau de conduits de circulation d'un gaz de suralimentation et des passages d'air pour de l'air de refroidissement, ces passages d'air étant disposés entre les conduits de circulation du gaz de suralimentation. Les conduits de circulation du gaz de suralimentation débouchent dans une boîte collectrice de sortie reliée fluidiquement au moteur.
Lorsque le moteur d'un véhicule automobile est en fonctionnement, un gaz de suralimentation à refroidir circule dans les conduits et de l'air de refroidissement traverse les passages d'air. Sous certaines conditions de température de l'air de refroidissement, une partie du gaz de suralimentation se condense, créant une accumulation d'eau dans le faisceau de conduits et dans la boîte collectrice de sortie. A l'accélération du véhicule, l'eau issue de la condensation part dans le moteur du véhicule et perturbe son fonctionnement.
L'hiver, lorsque le moteur d'un véhicule automobile est à l'arrêt, du givre peut se former au sein de l'échangeur, obstruant de manière incontrôlée les conduits de gaz de recirculation. Au redémarrage du moteur, le gaz de recirculation pour l'admission moteur est en déficit, ce qui crée un dysfonctionnement du moteur. Puis, le givre fond et se transforme en eau qui part dans le moteur, perturbant son fonctionnement. L'invention vise donc à résoudre ces problèmes en adaptant la performance thermique de l'échangeur de chaleur au besoin du moteur du véhicule. Si le moteur tourne à faible débit, l'échangeur de chaleur nécessite une performance thermique moindre.
La solution consiste à obturer certains conduits de gaz de recirculation, et en laisser libre d'autres, le nombre de ces conduits libres étant choisi pour obtenir d'une part le drainage de l'eau de condensation pour les faibles débits de gaz moteur et d'autre part pour s'éloigner autant que possible des conditions de température et de pression de condensation du gaz en circulation pour les faibles débits de gaz moteur.
L'invention se rapporte notamment à un échangeur de chaleur comprenant un corps comportant un faisceau de conduits de circulation d'un gaz à refroidir, une boîte collectrice de sortie dans laquelle débouche une embouchure de chaque conduit et un dispositif d'obturation de conduits caractérisé en ce que le dispositif d'obturation comprend au moins un volet monté pivotant entre une position fermée dans laquelle le volet obture au moins une embouchure d'un conduit et une position ouverte, le dispositif d'obturation étant configuré pour obturer un nombre prédéfini d'embouchures, inférieur au nombre total d'embouchures de conduits débouchant dans la boîte collectrice.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif d'obturation est une pièce distincte de la boîte collectrice.
Ainsi, le dispositif d'obturation ne subit pas les déformations de la boîte collectrice, par exemple causées par une dilatation thermique.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif d'obturation comprend plusieurs volets, chaque volet étant apte à obturer une embouchure de conduit dans sa position fermée.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif d'obturation comprend des moyens de synchronisation des volets.
Les moyens de synchronisation des volets permettent un mouvement synchrone des volets les uns par rapport aux autres et également d'éviter les vibrations.
Selon un aspect de l'invention, les moyens de synchronisation des volets comprennent une tringle de synchronisation.
Selon un aspect de l'invention, la boîte collectrice comprend des moyens de maintien du dispositif d'obturation dans la boîte collectrice.
Selon un aspect de l'invention, les moyens de maintien du dispositif d'obturation comprennent des languettes d'accueil.
Selon un aspect de l'invention, les moyens de maintien du dispositif d'obturation comprennent des plots de butée.
Selon un aspect de l'invention, la liaison mécanique entre la boîte collectrice et le dispositif d'obturation est élastique.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif d'obturation comprend un cadre comportant deux barrettes longitudinales.
Selon un aspect de l'invention, le cadre du dispositif d'obturation est une pièce moulée, en matière plastique.
Selon un aspect de l'invention, chaque barrette longitudinale comprend un ressort à lamelle.
Selon un aspect de l'invention, le ressort à lamelle est de matière avec la barrette longitudinale.
Selon un aspect de l'invention, le ressort à lamelle est contraint contre les moyens de maintien du dispositif d'obturation dans la boîte collectrice.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif d'obturation comprend des moyens de maintien élastique apte maintenir en position fermée le au moins un volet lorsque le débit de gaz à refroidir est inférieur à un certain seuil.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif d'obturation comprend des moyens de précontrainte du moyen de maintien élastique.
Selon un aspect de l'invention, les moyens de maintien élastique comprennent un ressort de torsion comprenant deux branches et un enroulement, l'écart angulaire entre les branches du ressort étant réduit d'un angle de précontrainte par rapport à sa position de repos.
La réduction de l'écart angulaire entre les branches du ressort précontraint le ressort. Ainsi, en dessous d'un certain seuil de débit de gaz à refroidir, le ressort de torsion maintient en position fermée le au moins un volet.
Au dessus de ce seuil, la précontrainte du ressort permet l'ouverture progressive du au moins un volet lorsque que le débit de gaz de suralimentation augmente progressivement. Sans cette précontrainte du ressort, le au moins un volet s'ouvrirait rapidement et sans contrôle, ce qui ne permettrait plus d'adapter la performance thermique de l'échangeur en fonction du débit de gaz à refroidir.
Selon un aspect de l'invention, le ressort de torsion est localisé sur un des volets.
Selon un aspect de l'invention, la raideur du ressort est comprise entre 0,025 N.mm/° et 0,2 N.mm/°, de préférence entre 0,05 N.mm/° et 0,1 N.mm/°.
Selon un aspect de l'invention, le ressort de torsion localisé sur un des volets permet de maintenir élastiquement en position fermée tous les volets lorsque le débit de gaz à refroidir est inférieur à un certain seuil.
Selon un aspect de l'invention, un ressort de torsion est localisé sur chacun des volets.
Selon un aspect de l'invention, la raideur cumulée des ressorts est comprise entre 0,025 N.mm/° et 0,2 N.mm/°, de préférence entre 0,05 N.mm/° et 0,1 N.mm/°.
Selon un aspect de l'invention, l'angle de précontrainte est compris entre 3° et 15°, de préférence entre 5° et 1 1 °.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif d'obturation est configuré pour obturer un nombre prédéfini d'embouchures compris entre 50% et 90%, de préférence entre 50% et 60% du nombre total d'embouchures de conduits débouchant dans la boîte collectrice.
Ainsi, un correct drainage de l'eau est toujours possible, même dans quand de débit de gaz d'admission du moteur de véhicule est faible.
Lorsque le débit de gaz d'admission est plus élevé qu'un certain seuil, l'eau issue de la condensation des gaz de suralimentation dans l'échangeur est plus facilement évacuée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue éclatée et en perspective d'une partie d'un échangeur de chaleur comprenant un dispositif d'obturation selon l'invention,
- la figure 2 représente une vue éclatée et en perspective d'un dispositif d'obturation selon l'invention,
- la figure 3 illustre un détail du dispositif d'obturation,
- la figure 4 illustre un mode de réalisation de la liaison élastique entre la boîte collectrice et le dispositif d'obturation,
- la figure 5A représente une vue en perspective d'un volet,
- la figure 5B représente une vue en coupe d'un volet,
- la figure 6a illustre un mode de réalisation d'un moyen de maintien élastique,
- la figure 6b illustre le moyen de maintien élastique dans un état précontraint,
- la figure 7 représente une boîte collectrice,
- la figure 8 représente une vue en coupe de la partie d'un échangeur illustrée en figure 1 . Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque élément mentionné dans le cadre d'un mode de réalisation ne concerne que ce même mode de réalisation, ou que des caractéristiques de ce mode de réalisation s'appliquent seulement à ce mode de réalisation.
Sur la figure 1 , l'échangeur de chaleur 1 comprend une boîte collectrice 2, un corps 4 et un dispositif d'obturation 3.
Le corps comprend un faisceau de conduits 5 de circulation d'un gaz à refroidit. Le faisceau de conduits 5 est maintenu par une plaque collectrice 8. La plaque collectrice 8 comporte un fond 9 comportant des orifices pour le passage des conduits 5 et une gorge périphérique 7 permettant la fixation de la boîte collectrice 2 au corps 4, par exemple par sertissage. Les conduits 5 comprennent chacun une embouchure 6 débouchant dans la boîte collectrice 2.
La boîte collectrice 2 est une boîte collectrice de sortie du gaz à refroidir.
L'échangeur de chaleur 1 comprend également une boîte collectrice d'entrée du gaz à refroidir qui n'est pas représentée sur la figure 1 et dans laquelle débouche chaque autre extrémité des conduits 5. De manière analogue, la boîte collectrice d'entrée peut-être sertie sur le corps 4 par une autre plaque collectrice. Ainsi, un gaz à refroidir peut circuler depuis la boîte collectrice d'entrée vers la boîte collectrice 2 de sortie, à travers les conduits 5.
Le dispositif d'obturation 3 comprend au moins un volet 10 monté pivotant entre une position fermée dans laquelle le volet 10 obture au moins une embouchure 6 d'un conduit 5 et une position ouverte, le dispositif d'obturation 3 étant configuré pour obturer un nombre prédéfini d'embouchures 6, inférieur au nombre total d'embouchures 6 de conduits 5 débouchant dans la boîte collectrice 2.
Le dispositif d'obturation 3 est configuré pour obturer un nombre prédéfini d'embouchures 6 compris entre 50% et 90%, de préférence entre 50% et 60% du nombre total d'embouchures 6 de conduits 5 débouchant dans la boîte collectrice 2.
Par exemple, sur la figure 1 , le corps 4 comporte un faisceau de 14 conduits. Le dispositif d'obturation 3 comprend huit volets 10 aptes à obturer huit embouchures 6 de conduits 5, c'est-à-dire environ 57% du nombre total des embouchures 6 des conduits 5 débouchant dans la boîte collectrice 2.
Le dispositif d'obturation 3 comprend des volets 10 montés pivotants sur un cadre 35. Les volets 10 sont aptes à obturer des embouchures 6. Chaque volet 10 peut obturer une ou plusieurs embouchures 6.
De préférence, la rotation des volets est synchronisée, par exemple au moyen d'une tringle de synchronisation 30 telle que représentée sur la figure 1 .
La figure 2 illustre en détail le dispositif d'obturation 3.
Le dispositif d'obturation 3 comprend un cadre 35 qui permet le montage pivotant de volets 10.
Le cadre 35 comprend deux barrettes longitudinales 31 et des barrettes transversales 32.
Avantageusement, une barrette transversale 32 est disposée de part et d'autre de chaque volet 10. Cela permet de garantir une bonne étanchéité lorsque les volets 1 1 sont en position fermée ainsi qu'un bon maintien mécanique du cadre 35.
Le cadre 35 est de forme sensiblement rectangulaire. Les barrettes transversales d'extrémité 32 forment les deux petits côtés du cadre 35. Les barrettes longitudinales 31 forment les deux grands côtés du cadre 35.
Le cadre 35 est un exemple de structure portante pour les volets 10, d'autres réalisations sont possible telles qu'une plaque, une arche...
Les volets 10 sont montés pivotant sur le cadre 35 du dispositif d'obturation 3. L'axe de rotation d'un volet 10 est parallèle aux barrettes transversales 32.
De préférence, la rotation des volets est synchronisée. Le dispositif d'obturation 3 comprend des moyens de synchronisation des volets 10, par exemple une tringle de synchronisation 30 comme illustré sur la figure 2.
La tringle de synchronisation 30 est de la forme d'un peigne comprenant des dents 38, chaque dent 38 étant apte à être fixée à un volet 10.
Les volets 10 sont montés pivotant sur le cadre 35.
Un volet 10 comprend deux tourillons 14 formant axe de rotation.
Le cadre comprend des logements 40 pour les tourillons 14 dont la figure 3 montre une vue plus détaillée.
Les logements 40 sont localisés sur les barrettes longitudinales 31 .
Un logement 40 comprend une rainure 42 et un trou 41 qui peut être traversant ou borgne. Les trous 41 tels qu'illustrés sur les figures 2 et 3 sont traversants.
Un trou 41 est apte à recevoir un tourillon 14.
La rainure 42 permet de glisser le tourillon 14 depuis un bord 45 d'une barrette longitudinale 31 jusqu'au trou 41 qui lui est associé.
Avantageusement les volets 10 sont montés sur le dispositif d'obturation 3 par le dessous du dispositif d'obturation. Le dessous du dispositif d'obturation 3 est défini comme la partie qui après assemblage est en vis-à- vis avec le corps 4. Le dessus du dispositif est défini comme la partie qui après assemblage fait face à la boîte collectrice 2.
Ainsi, les volets 10 sont montés de manière à ce qu'ils ne puissent pas être projetés dans la boîte collectrice 2 en se décrochant du cadre 35.
La figure 4 illustre un ressort à lamelle 51 localisé sur une barrette longitudinale 31 du cadre 35 du dispositif d'obturation 3, permettant d'assurer une liaison mécanique élastique entre la boîte collectrice 2 et le dispositif d'obturation 3. Le ressort à lamelle 51 est de préférence fait de matière avec la barrette longitudinale 31 , c'est-à-dire fait de la même matière que la barrette longitudinale 31 .
Le ressort à lamelle 51 comprend une lamelle 53 surmontée d'une tête 52, la tête 52 étant saillante du côté de la boîte collectrice par rapport à la lamelle 53.
Le ressort à lamelle 51 est un mode de réalisation qui permet d'assurer une liaison mécanique élastique entre la boîte collectrice 2 et le dispositif d'obturation 3, comme décrit plus loin.
Les figures 5A et 5B illustrent un volet 10 du dispositif d'obturation 3.
Le volet 10 comprend une lame 1 1 comprenant une face d'obturation 12 et une face externe 13.
La face d'obturation 12 est apte à obturer une ou plusieurs embouchures 6 de conduits 5.
Lorsque le volet 10 est en position fermée, la face d'obturation 12 du volet couvre totalement la surface d'une ou plusieurs embouchures 6 d'un ou plusieurs conduits 5 de manière à obstruer ladite ou lesdites embouchures 6, empêchant alors un gaz à refroidir de sortir du ou desdits conduit 5 obstrués pour entrer dans la boîte collectrice de sortie 2.
Le volet 10 représenté sur les figures 5A et 5B est apte à obturer une embouchure 6 d'un conduit 5.
De préférence, la face d'obturation 1 1 du volet est sensiblement plane et s'étant dans un plan d'extension générale P2.
La face externe 13 de la lame 10 est la face opposée à la face d'obturation 12.
La face externe 13 de la lame 10 est comprise dans un plan d'extension générale P1 .
Par exemple le plan d'extension générale P1 est parallèle au plan d'extension générale P2 Le volet 10 est pourvu de tourillons 14 en deux de ses extrémités. Les tourillons 14 sont localisés sur l'axe de rotation A-A du volet 1 1 .
L'axe de rotation A-A n'est pas compris dans le plan d'extension générale P1 .
De préférence l'axe de rotation A-A est déporté par rapport à la lame 1 1 . L'axe de rotation A-A et donc les tourillons 14 ne sont pas localisés sur la lame 1 1 .
Les volets 10 peuvent avoir un mouvement synchrone ou asynchrone les uns par rapport aux autres.
De préférence, la rotation des volets est synchronisée. Dans ce cas, le dispositif d'obturation 3 comprend des moyens de synchronisation des volets 10, par exemple une tringle de synchronisation 30.
Ainsi, comme illustré figure 5A, le volet 10 comprend des moyens de fixation 17 pour permettre la fixation des moyens de synchronisation, par exemple d'une tringle de synchronisation 30.
Les moyens de fixation 17 sont de préférence configurés pour permettre un encliquetage des moyens de synchronisation, en particulier de la tringle de synchronisation 30 sur tous les volets 10, de manière sensiblement synchrone.
Le dispositif d'obturation 3 comprend avantageusement des moyens de maintien élastique aptes à maintenir en position fermée le au moins un volet 10 lorsque le débit de gaz à refroidir est inférieur à un certain seuil.
En dessous d'un certain seuil de débit de gaz à refroidir, le volet 10 est maintenu en position fermée par des moyens de maintien élastiques. Au- delà de ce seuil, le volet 10 s'ouvre.
Par exemple, les moyens de maintien élastique 20 comprennent un ressort 25 de torsion comme illustré sur les figures 6a et 6b.
Le ressort 25 de torsion comprend deux branches 22, 23 et un enroulement 21 . Le volet 10 de la figure 5A comprend une griffe 16 permettant le maintien d'une branche 23 du ressort 25 sur le volet.
L'enroulement 21 du ressort 25 peut être disposé autour d'un tourillon 14.
L'autre branche 22 du ressort 25 peut-être disposée sur le cadre 35 dans une zone de maintien des barrettes longitudinales 31 ou des barrettes transversales 32, ou encore sur une barrette transversale 32.
Afin que l'ouverture des volets 10 soit progressive lorsque le débit de gaz à refroidir augmente progressivement, le dispositif d'obturation 3 comprend des moyens de précontrainte 50 des moyens de maintien élastiques 20.
Les moyens de maintien élastiques comprennent un ressort 25 de torsion.
Dans sa position repos, c'est-à-dire avant l'assemblage du ressort 25 sur le dispositif d'obturation 3, les branches 22 et 23 forment un écart angulaire A2, par exemple de 180°.
Un mode de réalisation des moyens de précontrainte 50 est illustré figure 5A.
La lame 10 comprend en une de ses extrémités une marche biseautée 15.
La marche biseautée 15 comprend une surface inclinée 18 faisant un angle prédéfini A1 avec le plan d'extension P1 de la lame 10.
La marche biseautée 15 est destinée à recevoir la branche 23 du ressort 27 de torsion.
Avantageusement, la griffe 16 est localisée sur la marche biseautée 15.
Lorsque le ressort 25 de torsion est assemblé sur le volet 10 en position fermée, la branche 23 repose sur la surface inclinée 18 de la marche biseautée 15 et est maintenue par la griffe 16. La branche 22 est disposée sur le cadre 35 dans une zone de maintien des barrettes longitudinales 31 ou des barrettes transversales 32. La branche 22 peut également être disposée sur une barrette transversale. Le ressort 25 de torsion est précontraint. L'angle prédéfini A1 est choisi de manière à ce que l'écart angulaire A2 entre les branches 22 et 23 du ressort 25 soit réduit d'un angle de précontrainte A3 non nul lorsque le volet 10 est en position fermée.
Par exemple, comme illustré figure 6a, l'écart angulaire A2 du ressort 25, dans sa position repos, est égal à 180°.
La marche biseautée 15 fait un angle prédéfini A1 égal à 8° avec le plan d'extension P1 de la lame 10.
Lorsque le ressort 25 est assemblé sur le volet 10 et que le volet 10 est en position fermée, l'écart angulaire A2 du ressort est réduit par rapport à sa position de repos d'un angle de précontrainte égal à l'angle prédéfini A2 qui est égal à 8°, c'est-à-dire que l'écart angulaire A2 est égal à 172°.
Pour un ressort dont la raideur est comprise entre 0,025 N.mm/° et 0,2 N.mm/°, de préférence entre 0,05 N.mm/° et 0,1 N.mm/°, l'angle de précontrainte A3 est avantageusement compris entre 3° et 15°, de préférence entre 5° et 1 1 °, par exemple 8°.
Sur la figure 6a, le ressort 25 est dans sa position de repos.
Sur la figure 6b, le ressort 25 est assemblé sur le volet 10, le volet étant dans sa position fermée. Le ressort 25 est précontraint. La branche 23 du ressort 25 fait un angle A3 par rapport à la position qu'elle occuperait dans sa position de repos.
La figure 7 illustre un mode de réalisation des moyens de maintien 60 du dispositif d'obturation 3 dans la boîte collectrice 2.
Le dispositif d'obturation 3 doit être correctement maintenu contre le corps 4 de l'échangeur de chaleur 1 qui comporte le faisceau de conduits 5, en particulier contre les embouchures 6 des conduits 5, pour qu'en position fermée, le ou les volets 1 1 obturent correctement les embouchures 6 des conduits 5.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d'obturation 3 est fixé sur le corps 4, par exemple par sertissage, brasage ou collage à la plaque collectrice 8.
Selon un autre mode de réalisation, la boîte collectrice 2 comprend des moyens de maintien 60 du dispositif d'obturation 3 dans la boîte collectrice 2.
Les figures 7 et 8 illustrent des moyens de maintien 60 comprenant des languettes d'accueil 61 aptes à maintenir le dispositif d'obturation 3 dans la boîte collectrice 2.
Comme visible sur la figure 8, les languettes d'accueil 61 de la boîte collectrice 2 forment des butées dans la boîte collectrice 2 pour le cadre 35 du dispositif d'obturation 3.
De manière avantageuse, les ressorts à lamelle 51 des barrettes longitudinales 31 du cadre 35 du dispositif d'obturation 3, représentés sur la figure 4, assurent une liaison mécanique élastique entre la boîte collectrice 2 et le dispositif d'obturation 3. En effet, les ressorts à lamelle 51 des barrettes longitudinales 31 du cadre 35 du dispositif d'obturation 3 sont en butée contre les languettes d'accueil 61 de la boîte collectrice 2.
Les ressorts à lamelle 51 sont contraints lorsque la boîte collectrice est fixée au corps 4 de l'échangeur de chaleur 1 , par exemple lorsque la boîte collectrice est sertie sur la bride 8.
Cela permet de bien plaquer les volets 10 contre les embouchures 6 des tubes 5, afin d'assurer une bonne étanchéité des volets 10 lorsqu'ils sont en position fermée et éviter les vibrations, même si les embouchures 6 des tubes 5 ne sont pas coplanaires avec le fond 9 de la plaque collectrice 8, par exemple si les embouchures 6 sont saillantes dans la boîte collectrice 2. par rapport au fond 9 de la plaque collectrice 8.
Les languettes d'accueil 61 peuvent être issues de matière avec la boîte collectrice 2. Par exemple, des protubérances sur la paroi interne 63 de la boîte collectrice 2 forment les languettes d'accueil 61 .
De manière complémentaire ou alternative, les moyens de maintien 60 peuvent comprendre des plots de butée. Les moyens de maintien 60 peuvent être des éléments distincts de la boîte collectrice 2. Par exemple, des plots de butée peuvent être vissés, insérés en force ou collés sur la paroi interne 63 de la boite collectrice 2.
Le dispositif d'obturation de l'invention est adaptable à toute référence 5 d'échangeur de chaleur. Le corps 4 de l'échangeur est le corps d'un échangeur de chaleur standard. La boîte collectrice de sortie 2 peut être une boîte standard, à laquelle on ajoute des moyens de maintien du dispositif d'obturation, par exemple des plots de butée, ou bien une boîte collectrice spécifique de même encombrement que la boîte standard pour i o permettre une interchangeabilité.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Echangeur de chaleur (1 ) comprenant un corps (4) comportant un faisceau de conduits (5) de circulation d'un gaz à refroidir, une boîte collectrice de sortie (2) dans laquelle débouche une embouchure (6) de chaque conduit (5) et un dispositif d'obturation (3) de conduits caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (3) comprend au moins un volet (10) monté pivotant entre une position fermée dans laquelle le volet (10) obture au moins une embouchure (6) d'un conduit (5) et une position ouverte, le dispositif d'obturation (3) étant configuré pour obturer un nombre prédéfini d'embouchures (6), inférieur au nombre total d'embouchures (6) de conduits (5) débouchant dans la boîte collectrice (2).
2. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (3) comprend plusieurs volets (10), chaque volet (10) étant apte à obturer une embouchure (6) de conduit (5) dans sa position fermée.
3. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (3) comprend des moyens de synchronisation des volets (10).
4. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boîte collectrice (2) comprend des moyens de maintien (60) du dispositif d'obturation (3) dans la boîte collectrice (2).
5. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre la boîte collectrice (2) et le dispositif d'obturation (3) est élastique.
6. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (3) comprend des moyens de maintien élastique (20) apte maintenir en position fermée le au moins un volet (10) lorsque le débit de gaz à refroidir est inférieur à un certain seuil.
7. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (3) comprend des moyens de précontrainte (50) du moyen de maintien élastique (20).
8. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de maintien élastique (20) comprennent un ressort (25) de torsion comprenant deux branches (22, 23) et un enroulement (21 ), l'écart angulaire (A2) entre les branches (22,23) du ressort (25) étant réduit d'un angle de précontrainte (A3) par rapport à sa position de repos.
9. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la raideur du ressort (25) de torsion est comprise entre 0,025 N.mm/° et 0,2 N.mm/°, de préférence entre 0,05 N.mm/° et 0,1 N.mm/°, et en ce que l'angle de précontrainte (A3) est compris entre 3° et 15°, de préférence entre 5° et 1 1 °.
10. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'obturation (3) est configuré pour obturer un nombre prédéfini d'embouchures (6) compris entre 50% et 90%, de préférence entre 50% et 60% du nombre total d'embouchures (6) de conduits (5) débouchant dans la boîte collectrice (2).
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