La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur.
L'invention s'applique particulièrement à des échangeurs de recyclage ou de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur (EGRC).
Dans certains échangeurs de chaleur destinés au refroidissement de gaz, par exemple ceux utilisés dans les systèmes de recyclage des gaz d'échappement vers l'admission d'un moteur à explosion, les deux milieux qui échangent la chaleur sont séparés par une paroi.
L'échangeur de chaleur (ou thermique) proprement dit peut avoir différentes configurations : par exemple, il peut consister en un carter à l'intérieur duquel est agencée une série de conduits parallèles pour le passage des gaz, le réfrigérant circulant à travers le carter, vers l'extérieur jusqu'aux conduits ; dans une autre réalisation, l'échangeur consiste en une série de plaques parallèles qui constituent les surfaces d'échange de chaleur, de telle sorte que les gaz d'échappement et le réfrigérant circulent entre deux plaques, en couches alternées.
Dans le cas des échangeurs thermiques à faisceau de conducteurs, le raccordement entre les conduits et le carter peut être de différents types. Généralement, les conduits sont fixés par leurs extrémités entre deux plaques de support accouplées dans chaque extrémité du carter, les deux plaques de support présentant une pluralité d'orifices pour le placement des conduits respectifs. Lesdites plaques de support sont fixées à leur tour à des moyens de connexion avec la conduite de recyclage.
Lesdits moyens de connexion peuvent consister en une connexion en V ou bien en un rebord périphérique de connexion ou bride, en fonction de la conception de la conduite de recyclage où est monté l'échangeur. Dans certains cas, la plaque de support est intégrée en une pièce unique, les moyens de connexion formant une bride de connexion unique. Les moyens de connexion peuvent aussi consister en un réservoir à gaz disposé dans l'une ou dans les deux extrémités du carter.
Il convient de souligner que les conduits de gaz tendent à gonfler durant le fonctionnement de l'échangeur thermique. Pour résoudre ce problème, on connaît des conduits qui présentent des protubérances sur leur surface extérieure, dirigées vers l'extérieur pour maintenir les conduits positionnés à une distance déterminée entre eux, et maintenir de plus une distance entre les conduits situés en périphérie et le carter qui les abrite.
De cette façon, en cas de gonflement des conduits dû à une hausse de pression, une distance minimum est garantie entre lesdits conduits, ainsi qu'entre l'ensemble de conduits et le carter, évitant ainsi une détérioration éventuelle desdits conduits.
Les brevets
Cependant, les conduits de gaz peuvent arriver à dépasser les 4 bars de pression interne. Ceci implique une diminution de la résistance mécanique de l'échangeur thermique.
L'objet de l'échangeur de chaleur pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur, de la présente invention est de remédier aux inconvénients que présentent les échangeurs connus dans l'art, en apportant une augmentation considérable de la résistance à la fatigue et de la durabilité de l'échangeur thermique, sans augmenter son coût de production.
L'échangeur de chaleur pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur, objet de la présente invention, est du type qui comprend une pluralité de conduits parallèles disposés à l'intérieur d'un carter, par lesquels circulent les gaz à refroidir par échange thermique avec un fluide de réfrigération, et est caractérisé par le fait que le carter comprend une série de protubérances estampées sur sa surface et dirigées vers l'intérieur de celui-ci, de telle sorte que lesdites protubérances soient disposées à une distance prédéterminée par rapport à l'ensemble de conduits, garantissant ainsi une expansion contrôlée des conduits avant une augmentation de pression et par le fait que les protubérances incluent dans leurs extrémité une surface plane destinée à entrer en contact avec un conduit.
Il convient de souligner que les conduits de gaz tendent à gonfler durant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur, arrivant à dépasser les 4 bars de pression interne.
Grâce au fait que les protubérances sont estampées sur le carter, au lieu d'appartenir aux conduits proprement dits comme cela était le cas dans l'état de l'art, il est possible de définir entre le carter et les conduits un espace prédéterminé qui permet de limiter efficacement la déformation desdits conduits due à la hausse de la pression. En conséquence, la résistance à la fatigue des conduits, ainsi que la durabilité de l'échangeur s'en trouveront accrues.
En outre, cette amélioration n'implique pas d'augmentation du coût de fabrication étant donné que les protubérances sont produites dans le carter en même temps que, par exemple, les orifices des conduits d'admission et de sortie du circuit du réfrigérant.
La hauteur des protubérances sera celle requise pour maintenir la distance nécessaire entre les conduits et le carter.
La géométrie de ces protubérances peut aussi être différente en fonction des formes des conduits et des besoins, lesquels peuvent être circulaires, rectangulaires, linéaires, etc.
De préférence, ladite surface plane présente une forme carrée ou rectangulaire.
Avantageusement, les protubérances sont disposées dans au moins un côté du carter formant une série de files parallèles séparées entre elles. Dans ce cas, les files de protubérances sont distantes les unes des autres par au moins 20 % de la longueur du carter. Par exemple, la distance entre les protubérances peut varier entre 20 et 40 mm.
Optionnellement, l'échangeur inclut au moins deux files de protubérances, de préférence trois files de protubérances.
Conformément à un mode de réalisation préféré, les protubérances sont disposées dans chaque face supérieure et inférieure du carter. De préférence, les deux faces supérieure et inférieure incluent chacune six protubérances.
Avantageusement, le carter comprend une admission et une sortie du circuit réfrigérant, consistant chacune en un conduit circonférentiel qui s'étend linéairement. De préférence, les conduits d'admission et de sortie s'étendent perpendiculairement.
Afin de faciliter la description de ce qui a été exposé ci-dessus, nous joignons des dessins dans lesquels, schématiquement et à titre d'exemple non limitatif uniquement, nous représentons au moins un cas pratique de réalisation de l'échangeur de chaleur pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur de l'invention, dans lesquels :
Relativement aux
La
Les deux extrémités de l'ensemble de conduits 2 sont chacune fixées aux plaques de support 4, lesquelles présentent une pluralité d'orifices 2a pour le positionnement des conduits 2. Lesdites plaques de support 4 sont raccordées respectivement aux deux extrémités du carter 3.
Le carter 3 inclut dans chacune des deux extrémités les réservoirs à gaz 5 raccordés à la conduite de recyclage des gaz. De même, le carter 3 inclut chacun des conduits d'admission 6 et de sortie 7 du circuit réfrigérant.
Il faut tenir compte du fait que les conduits 2 de gaz tendent à gonfler durant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur 1, arrivant à dépasser les 4 bars de pression interne. Ceci implique une diminution de la résistance mécanique de l'échangeur de chaleur 1.
Pour remédier à cet inconvénient, le carter 3 comprend une série de protubérances 8 dirigées vers l'intérieur de celui-ci de telle sorte que lesdites protubérances 8 se trouvent en contact direct avec l'ensemble de conduits 2.
En raison du fait que le carter 3 peut être fabriqué en formant une virole par filage et brasage au moyen d'une machine spéciale, il est possible d'estamper une série de protubérances 8 sur le carter 3 dirigées vers l'intérieur de celui-ci dans des zones prédéterminées. Ces protubérances 8 peuvent être situées dans les quatre surfaces du carter 3 et à n'importe quelle position.
Dans le mode de réalisation illustré aux
Grâce auxdites protubérances 8, localisées à des positions adéquates, il est possible de maintenir une distance prédéterminée entre les conduits 2 et le carter 3 durant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur 1. La résistance à la fatigue et la durabilité de l'échangeur de chaleur 1 s'en trouvent ainsi considérablement accrues.
De plus, ladite amélioration n'implique pas d'augmentation du coût de fabrication étant donné que les protubérances 8 sont produites dans le carter 3 en même temps que, par exemple, les orifices des conduits d'admission 6 et de sortie 7 du circuit du réfrigérant.
La hauteur des protubérances 8 sera celle requise pour maintenir la distance nécessaire entre les conduits 2 et le carter 3.
La géométrie de ces protubérances 8 peut aussi être différente en fonction des formes des conduits 2 et des besoins, lesquels peuvent être circulaires, rectangulaires, linéaires, etc.
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