EP3308094A1 - Échangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur - Google Patents

Échangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur

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EP3308094A1
EP3308094A1 EP16731830.2A EP16731830A EP3308094A1 EP 3308094 A1 EP3308094 A1 EP 3308094A1 EP 16731830 A EP16731830 A EP 16731830A EP 3308094 A1 EP3308094 A1 EP 3308094A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tubes
sets
heat exchanger
gas
plates
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16731830.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Yolanda Bravo Rodriguez
Fernando PUERTOLAS SANCHEZ
Rosa PUERTOLAS REBOLLAR
Raul ROMERO
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 Termico SA
Original Assignee
Valeo Termico SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Termico SA filed Critical Valeo Termico SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
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    • 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
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger for gas, in particular for the exhaust gases of an engine.
  • the invention is especially applicable to the exhaust gas recirculation exchangers (EGR).
  • the main function of the EGR exchangers is the heat exchange between the exhaust gas and the coolant, in order to cool the gases.
  • EGR heat exchangers are widely used for diesel applications to reduce emissions and also serve in gasoline applications to reduce fuel consumption.
  • the current configuration of RGE exchangers on the market is a metal heat exchanger typically made of stainless steel or aluminum.
  • EGR heat exchangers there are two types: a first type consists of a housing inside which there is a bundle of parallel tubes for the passage of gases, the refrigerant circulating in the housing, outside the tubes, and the second type consists a series of parallel plates which constitute the heat exchange surfaces, so that the exhaust gases and the refrigerant circulate between two plates, in alternating layers, with the possibility of including fins to improve the exchange of heat. heat.
  • the assembly between the tubes and the housing can be of different types.
  • the tubes are fixed at their ends between two support plates connected to each end of the housing, the two support plates having a plurality of orifices for the installation of the respective tubes.
  • connection means with the recirculation circuit, which may consist of a V-shaped connection or of a peripheral connecting flange or a flange, depending on the design of the recirculation circuit in the recirculation circuit. which is connected the exchanger.
  • Said flange can be assembled with a gas tank, so that the gas tank is an intermediate piece between the housing and the flange, or the flange can be assembled directly to the housing. This latter design frequently corresponds to cases where the exchanger is directly connected to an EGR valve, whose function is to control the passage of the exhaust gases therethrough.
  • the most common design includes a bypass duct that conducts the cooling fluid, which flows in the EGR exchanger, to the EGR valve. Since the EGR exchanger is assembled to the EGR circuit by a flange or peripheral collar, the bypass coolant conduit must be fabricated through said flange. In both types of EGR exchangers, most of their components are metallic, so that they are assembled by mechanical means and then oven-welded or arc-welded or laser-welded to ensure the proper sealing required this application.
  • RGE exchangers with substantially rectangular cross-section tubes which use fins arranged inside said tubes to improve the heat transfer by means of these secondary surfaces, by means of which it is possible to increase the total heat exchange area.
  • fin tubes such as the fin known as "fine offset”, which has a configuration of substantially rectangular profile repetitive in the transverse direction and has zigzag paths communicating with each other in the longitudinal direction, or for example the fin known as “wavy fin”, with channels that define wavy or sinusoidal trajectories.
  • a primary goal of EGR heat exchangers is to achieve an appropriate distribution of the gas flow inside the gas channels, in this case inside the tubes or plates, so as to guarantee a heat flow. uniform throughout the interchange and to use the entire available trading area. This is why the shape of the gas tank, or other elements that can be assembled to the EGR heat exchanger on the path taken by the gases, is important, especially in the entry area.
  • the design of these components is essential in the overall design of the exchanger. However, there are external constraints that make it difficult to optimize this design, since the shape and volume of these components are determined by the environment in which the EGR exchanger is located.
  • the purpose of the gas heat exchanger, in particular the exhaust gases of an engine, according to the present invention is to solve the disadvantages that the exchangers known in the art present by proposing a compact and lengthy exchanger. reduced having optimum heat transfer at the gas flow inlet.
  • the gas heat exchanger in particular the exhaust gas of an engine, object of the present invention is of the type which comprises a bundle of tubes or plates arranged inside a housing, said housing defining an inlet and a gas outlet intended to circulate inside said tubes or plates, the interior of each of said tubes or plates comprising disruptive means for the flow of gas to facilitate the heat exchange with a coolant, and it is characterized by the disturbing means comprise at least two sets of interfering elements arranged one inside the other inside each of said tubes or plates, each of said sets defining a subset independent of trajectories for the passage of the flow of gas inside said tubes or plates.
  • each set of disturbing elements comprises a plurality of fins for the heat exchange, the plurality of fins of each set defining an independent subset of paths for the passage of the gas flow to the interior of said tubes or plates. It is advantageous to obtain these fins from a sheet of metal.
  • the inner height of the tubes or plates of the exchanger is designed so that it is possible to introduce inside them at least two sets of fins arranged in stack on top of each other. Each of these sets defines an independent subset of trajectories for the passage of the gas flow.
  • the fins of the two assemblies prefferably have a substantially rectangular repeating profile configuration in the transverse direction.
  • the fins of the two assemblies have a "fine offset" configuration which defines zigzag trajectories for the passage of the gas flow in the longitudinal direction, said paths communicating with each other in said longitudinal direction.
  • the fins of the two assemblies have a configuration of the "fine wavy" type which defines sinusoidal paths in the longitudinal direction for the passage of the gas flow.
  • the use of two independent sets of sinusoidal fins makes it possible to obtain a compact heat exchanger which is particularly useful for preventing a pressure drop of the gases.
  • the two sets of interfering elements are assembled to one another by welding or by mechanical means, in order to ensure a correct heat transfer.
  • said sets of interfering elements are arranged one on the other so that one end of one of the assemblies is located in the longitudinal direction in an advanced or retracted position with respect to the position of the end of the other set at a lower level.
  • Figure 1 is a perspective view showing the outer casing of a parallel tube heat exchanger and some of its connecting or connecting members;
  • Figure 2 is a perspective view of two independent sets of interference elements configured in the form of fins of the "fine offset" type
  • Figure 3 is a cross-section of a gas passage tube of the heat exchanger of Figure 1 with the sets of interfering elements of Figure 2;
  • Figure 4 is a longitudinal section of a gas passage tube of the heat exchanger of Figure 1 which contains inside the sets of disturbing elements of Figure 2;
  • Figure 5 is a perspective view of two sets of interference elements configured in the form of "wavy fin” type fins
  • Figure 6 is a cross-section of a gas passage tube of a heat exchanger similar to that of Figure 1 which contains the interfering member assemblies of Figure 5 therein;
  • Figure 7 is a longitudinal section of a gas passage tube of an exchanger which contains inside the sets of disturbing elements of Figure 5.
  • the heat exchanger 1 for gas in particular for the exhaust gases of an engine, comprises a bundle of tubes 2 arranged inside a housing 3 defining an inlet 4 and an outlet 5 of gas intended for the circulation of gases with heat exchange with a coolant.
  • a gas tank 6 and a flange 7 At one end of the exchanger there is a gas tank 6 and a flange 7 for connection with the gas recirculation circuit.
  • Figures 2 to 4 correspond to a first embodiment of the exchanger 1 which comprises two sets 8a, 8b of disruptive elements configured in the form of fins 8, arranged in stacking on one another inside tubes 2 for the passage of gases.
  • the section of each tube 2 is substantially rectangular and the fins 8 are obtained from a sheet of metal forming a configuration of disturbing elements of substantially rectangular profile which delimits trajectories 10a, 10b in zigzag communicating with each other in the longitudinal direction for the passage of the gas flow.
  • the two sets 8a, 8b of disturbing elements in this case fins 8 are arranged assembled and stacked one on the other so as to define two sub-assemblies independent 10a, 10b trajectories for the passage of the gas flow.
  • the assembly of the two sets of fins 8 can be performed by welding or by mechanical means.
  • Figures 5 to 7 correspond to a second embodiment of the exchanger 1 which also comprises two sets 8c, 8d of disruptive elements configured in the form of fins 8, arranged in stacking on one another to the inside a tube 2 which, in this case, delimits two inner chambers 2a, 2b for the passage of the gas flow.
  • the fins 8 of the two sets 8c, 8d have a configuration that defines sinusoidal paths 11a, 11b in the longitudinal direction for the passage of the gas flow (see FIG. 5).
  • the two sets 8c, 8d of disturbing elements are stacked one on the other so as to define two independent subsets 1 1a, 1 1b of trajectories for the passage the flow of gas inside each tube 2 of the exchanger.
  • the inner height of the gas passage tubes 2 of the exchanger 1 is designed so that it is possible to introduce inside them at least two sets 8a, 8b or 8c, 8d of fins 8 arranged in stacking one on the other. With this, it is possible to obtain a compact design of the exchanger as shown in Figure 1.
  • This exchanger 1 has a very high efficiency and reduced length of the tubes 2, which saves space for design optimal and the ease of assembly of the assembly elements, such as for example the gas tank 6 or the flange 7 for connection to the gas recirculation circuit.
  • the two sets 8a, 8b and 8c, 8d of fins have been arranged one on the other so that one end of one of the sets 8a, 8c of fins is located in the longitudinal direction in an advanced or retracted position with respect to the position of the end of the other set 8b, 8d of fins 8 located at a lower level (see Figures 2, 3, 5 and 7) .

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Abstract

Il comprend un faisceau de tubes (2) ou des plaques disposés à l'intérieur d'un boîtier (3), ledit boîtier définissant une entrée (4) et une sortie (5) de gaz destinés à circuler à l'intérieur desdits tubes (2) ou plaques, l'intérieur de chacun desdits tubes (2) ou plaques comprenant des moyens (8) perturbateurs du flux de gaz pour faciliter l'échange thermique avec un fluide caloporteur, caractérisé en ce que lesdits moyens perturbateurs comprennent au moins deux ensembles (8a, 8b, 8c, 8d) d'éléments perturbateurs (8) disposés l'un sur l'autre à l'intérieur de chacun desdits tubes (2) ou plaques, chacun desdits ensembles (8a, 8b, 8c, 8d) d'éléments perturbateurs (8) définissant un sous-ensemble indépendant de trajectoires (11a,11b,12a,12b) pour le passage du flux de gaz.

Description

DESCRIPTION
ÉCHANGEUR THERMIQUE POUR GAZ, EN PARTICULIER POUR LES GAZ
D'ÉCHAPPEMENT D'UN MOTEUR
La présente invention concerne un échangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur. L'invention s'applique spécialement aux échangeurs de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur (RGE).
Contexte de l'invention
La fonction principale des échangeurs RGE est l'échange de chaleur entre les gaz d'échappement et le fluide caloporteur, dans le but de refroidir les gaz.
Actuellement, les échangeurs thermiques RGE sont largement utilisés pour des applications Diesel afin de réduire les émissions et servent aussi dans des applications à essence pour réduire la consommation de carburant.
Le marché tend à réduire la taille des moteurs et à appliquer les échangeurs thermiques RGE non seulement dans les applications haute pression (HP) mais aussi dans celles basse pression (LP). Les constructeurs de véhicules exigent des échangeurs thermiques RGE avec de meilleurs rendements et, en même temps, l'espace disponible pour placer l'échangeur et ses composants est de plus en plus petit, ce qui les rend de plus en plus difficiles à intégrer.
De plus, dans de nombreuses applications le flux de fluide caloporteur disponible pour refroidir les gaz d'échappement tend à se réduire bien que les rendements de l'échangeur soient allés en augmentant.
La configuration actuelle des échangeurs RGE présents sur le marché correspond à un échangeur thermique métallique généralement fabriqué en acier inoxydable ou en aluminium. Fondamentalement, il y a deux types d'échangeurs thermiques RGE : un premier type consiste en un boîtier à l'intérieur duquel on dispose un faisceau de tubes parallèles pour le passage des gaz, le réfrigérant circulant dans le boîtier, à l'extérieur des tubes, et le second type se compose d'une série de plaques parallèles qui constituent les surfaces d'échange de chaleur, de sorte que les gaz d'échappement et le réfrigérant circulent entre deux plaques, en couches alternées, avec possibilité d'inclure des ailettes pour améliorer l'échange de chaleur.
Dans le cas d'échangeurs thermiques à faisceau de tubes, l'assemblage entre les tubes et le boîtier peut être de différents types. Généralement, les tubes sont fixés par leurs extrémités entre deux plaques de support raccordées à chaque extrémité du boîtier, les deux plaques de support présentant une pluralité d'orifices pour l'installation des tubes respectifs.
Lesdites plaques de support sont fixées à leur tour à des moyens de raccordement avec le circuit de recirculation, qui peuvent consister en un montage en V ou bien en un collet périphérique de raccordement ou une bride, en fonction de la conception du circuit de recirculation dans lequel est assemblé l'échangeur. Ladite bride peut être assemblée avec un réservoir de gaz, de manière à ce que le réservoir de gaz soit une pièce intermédiaire entre le boîtier et la bride, ou bien la bride peut être assemblée directement au boîtier. Cette dernière conception correspond fréquemment aux cas où l'échangeur est directement relié à une soupape RGE, qui a pour fonction de contrôler le passage des gaz d'échappement à travers celui-ci.
Dans certaines applications de circuit RGE, il est nécessaire de refroidir la soupape RGE. Dans ce cas, la conception la plus courante comprend un conduit by-pass qui mène le fluide de refroidissement, qui circule dans l'échangeur RGE, vers la soupape RGE. Étant donné que l'échangeur RGE est assemblé au circuit RGE par une bride ou un collet périphérique, le conduit by-pass du fluide de refroidissement doit être fabriqué à travers ladite bride. Dans les deux types d'échangeurs RGE, la plupart de leurs composants sont métalliques, de sorte qu'ils sont assemblés par des moyens mécaniques et ensuite soudés au four ou soudés à l'arc ou au laser pour assurer l'étanchéité appropriée que requiert cette application.
On connaît des échangeurs RGE à tubes de section transversale sensiblement rectangulaire, qui utilisent des ailettes disposées à l'intérieur desdits tubes pour améliorer le transfert de chaleur au moyen de ces surfaces secondaires, grâce auxquelles on parvient à augmenter la superficie totale d'échange thermique.
Il existe différents types d'ailettes pour tubes, comme par exemple l'ailette connue sous le nom de "offset fin", qui présente une configuration de profil sensiblement rectangulaire répétitif dans la direction transversale et a des trajectoires en zigzag communiquant entre elles dans la direction longitudinale, ou par exemple l'ailette connue sous le nom de "wavy fin", avec canaux qui définissent des trajectoires ondulées ou sinusoïdales.
Un objectif principal des échangeurs thermiques RGE est d'obtenir une distribution appropriée du flux de gaz à l'intérieur des canaux de passage des gaz, en l'occurrence à l'intérieur des tubes ou plaques, de façon à garantir un flux de chaleur uniforme dans tout l'échangeur et à utiliser toute l'aire d'échange disponible. C'est pourquoi la forme du réservoir de gaz, ou d'autres éléments qui peuvent être assemblés à l'échangeur thermique RGE sur la trajectoire empruntée par les gaz, est importante, surtout dans la zone d'entrée. La conception de ces composants est essentielle dans la conception d'ensemble de l'échangeur. Cependant, il y a des contraintes externes qui rendent difficile l'optimisation de cette conception, puisque la forme et le volume de ces composants sont déterminés par l'environnement où se trouve l'échangeur RGE.
Une conception plus compacte des ailettes à l'intérieur des tubes ou plaques permettrait d'obtenir des échangeurs plus courts et, par conséquent, permettrait un gain d'espace qui aurait une répercussion positive sur l'optimisation de la conception d'éléments d'assemblage comme le réservoir de gaz. Néanmoins, les procédés de fabrication des perturbateurs ont une limite de faisabilité liée à la combinaison de densité de surface d'échange et hauteur de l'ailette.
Description de l'invention
L'objectif de l'échangeur thermique pour gaz, en particulier les gaz d'échappement d'un moteur, selon la présente invention est de résoudre les inconvénients que présentent les échangeurs connus dans l'art, en proposant un échangeur compact et de longueur réduite ayant un transfert de chaleur optimal à l'entrée du flux de gaz.
L'échangeur thermique pour gaz, en particulier les gaz d'échappement d'un moteur, objet de la présente invention est du type qui comprend un faisceau de tubes ou plaques disposés à l'intérieur d'un boîtier, ledit boîtier définissant une entrée et une sortie de gaz destinés à circuler à l'intérieur desdits tubes ou plaques, l'intérieur de chacun desdits tubes ou plaques comprenant des moyens perturbateurs du flux de gaz pour faciliter l'échange thermique avec un fluide caloporteur, et il se caractérise en ce que les moyens perturbateurs comprennent au moins deux ensembles d'éléments perturbateurs disposés l'un sur l'autre à l'intérieur de chacun desdits tubes ou plaques, chacun desdits ensembles définissant un sous-ensemble indépendant de trajectoires pour le passage du flux de gaz à l'intérieur desdits tubes ou plaques.
L'inclusion de deux ensembles d'éléments perturbateurs disposés l'un sur l'autre à l'intérieur des tubes ou plaques permet d'améliorer la compacité de la surface d'échange et de réduire la longueur de l'échangeur, d'où un gain de place pour la conception optimale des éléments d'assemblage comme, par exemple, le réservoir de gaz ou les brides de raccordement, et une amélioration de l'efficacité des échangeurs existants.
Selon un mode de réalisation préféré, chaque ensemble d'éléments perturbateurs comprend une pluralité d'ailettes pour l'échange thermique, la pluralité d'ailettes de chaque ensemble définissant un sous-ensemble indépendant de trajectoires pour le passage du flux de gaz à l'intérieur desdits tubes ou plaques. Il est avantageux d'obtenir ces ailettes à partir d'une feuille de métal.
Conformément à ce mode de réalisation, la hauteur intérieure des tubes ou des plaques de l'échangeur est conçue de façon à ce qu'il soit possible d'introduire à l'intérieur de ceux-ci au moins deux ensembles d'ailettes disposés en empilement l'un sur l'autre. Chacun de ces ensembles définit un sous-ensemble indépendant de trajectoires pour le passage du flux de gaz.
Il est avantageux que les ailettes des deux ensembles présentent une configuration de profil sensiblement rectangulaire répétitif dans la direction transversale.
Selon un mode de réalisation, les ailettes des deux ensembles présentent une configuration du type "offset fin" qui définit des trajectoires en zigzag pour le passage du flux de gaz dans la direction longitudinale, lesdites trajectoires communiquant entre elles dans ladite direction longitudinale.
L'utilisation de deux ensembles indépendants d'ailettes communiquant entre elles permet d'obtenir un échangeur très compact et de longueur réduite.
Selon un autre mode de réalisation, les ailettes des deux ensembles présentent une configuration du type "wavy fin" qui définit des trajectoires sinusoïdales dans la direction longitudinale pour le passage du flux de gaz. L'utilisation de deux ensembles indépendants d'ailettes sinusoïdales permet d'obtenir un échangeur compact particulièrement utile pour éviter une perte de charge des gaz.
De préférence, les deux ensembles d'éléments perturbateurs sont assemblés l'un sur l'autre par soudage ou à l'aide de moyens mécaniques, afin d'assurer un transfert de chaleur correct.
Facultativement, lesdits ensembles d'éléments perturbateurs sont disposés l'un sur l'autre de sorte qu'une extrémité d'un des ensembles soit située dans la direction longitudinale dans une position avancée ou reculée par rapport à la position de l'extrémité de l'autre ensemble situé à un niveau inférieur.
Brève description des figures
Pour une meilleure compréhension de ce qui a été exposé, des dessins sont joints dans lesquels on représente, schématiquement et seulement à titre d'exemple non limitatif, deux cas pratiques de réalisation d'un échangeur thermique selon la présente invention, dessins parmi lesquels :
la Figure 1 est une vue en perspective qui montre le boîtier extérieur d'un échangeur thermique à tubes parallèles et quelques-uns de ses éléments d'assemblage ou de raccordement ;
la Figure 2 est une vue en perspective de deux ensembles indépendants d'éléments perturbateurs configurés en forme d'ailettes de type "offset fin" ;
la Figure 3 est une coupe transversale d'un tube de passage de gaz de l'échangeur thermique de la Figure 1 avec les ensembles d'éléments perturbateurs de la Figure 2 ;
la Figure 4 est une coupe longitudinale d'un tube de passage de gaz de l'échangeur thermique de la Figure 1 qui contient à l'intérieur les ensembles d'éléments perturbateurs de la Figure 2 ;
la Figure 5 est une vue en perspective de deux ensembles d'éléments perturbateurs configurés en forme d'ailettes de type "wavy fin" ;
la Figure 6 est une coupe transversale d'un tube de passage de gaz d'un échangeur thermique semblable à celui de la Figure 1 qui contient à l'intérieur les ensembles d'éléments perturbateurs de la Figure 5 ;
la Figure 7 est une coupe longitudinale d'un tube de passage de gaz d'un échangeur qui contient à l'intérieur les ensembles d'éléments perturbateurs de la Figure 5.
Description de modes de réalisation préférés Conformément aux modes de réalisation de l'invention représentés sur les Figures 1 à 7, l'échangeur thermique 1 pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur, comprend un faisceau de tubes 2 disposés à l'intérieur d'un boîtier 3 définissant une entrée 4 et une sortie 5 de gaz, destinés à la circulation des gaz avec échange de chaleur avec un fluide caloporteur. À l'une des extrémités de l'échangeur se trouvent un réservoir de gaz 6 et une bride 7 de raccordement avec le circuit de recirculation de gaz.
Les Figures 2 à 4 correspondent à un premier mode de réalisation de l'échangeur 1 qui comprend deux ensembles 8a, 8b d'éléments perturbateurs configurés sous forme d'ailettes 8, disposés en empilement l'un sur l'autre à l'intérieur des tubes 2 de passage des gaz. Dans ce premier mode de réalisation, la section de chaque tube 2 est sensiblement rectangulaire et les ailettes 8 sont obtenues à partir d'une feuille de métal en formant une configuration d'éléments perturbateurs de profil sensiblement rectangulaire qui délimite des trajectoires 10a, 10b en zigzag communiquant entre elles dans la direction longitudinale pour le passage du flux de gaz.
Comme on peut le voir sur les Figures 2 et 3, les deux ensembles 8a, 8b d'éléments perturbateurs, dans ce cas des ailettes 8, sont disposés assemblés et empilés l'un sur l'autre de façon à définir deux sous-ensembles indépendants 10a, 10b de trajectoires pour le passage du flux de gaz. L'assemblage des deux ensembles d'ailettes 8 peut s'effectuer par soudage ou à l'aide de moyens mécaniques.
Les Figures 5 à 7 correspondent à un second mode de réalisation de l'échangeur 1 qui comprend également deux ensembles 8c, 8d d'éléments perturbateurs configurés sous forme d'ailettes 8, disposés en empilement l'un sur l'autre à l'intérieur d'un tube 2 qui, dans ce cas, délimite deux chambres intérieures 2a, 2b pour le passage du flux de gaz.
Dans ce second mode de réalisation des Figures 5 à 7, les ailettes 8 des deux ensembles 8c, 8d présentent une configuration qui définit des trajectoires 1 1 a, 1 1 b sinusoïdales dans la direction longitudinale pour le passage du flux de gaz (voir Figure 5). De même que dans le mode de réalisation précédent, les deux ensembles 8c, 8d d'éléments perturbateurs sont empilés l'un sur l'autre de façon à définir deux sous-ensembles indépendants 1 1 a, 1 1 b de trajectoires pour le passage du flux de gaz à l'intérieur de chaque tube 2 de l'échangeur.
Conformément à la présente invention, la hauteur intérieure des tubes 2 de passage de gaz de l'échangeur 1 est conçue de façon à ce qu'il soit possible d'introduire à l'intérieur de ceux- ci au moins deux ensembles 8a, 8b ou 8c, 8d d'ailettes 8 disposés en empilement l'un sur l'autre. Grâce à cela, il est possible d'obtenir un échangeur de conception compacte comme celui représenté sur la Figure 1. Cet échangeur 1 présente une très grande efficacité et une longueur réduite des tubes 2, ce qui permet de gagner de la place pour la conception optimale et la facilité de montage des éléments d'assemblage, comme par exemple le réservoir 6 de gaz ou la bride 7 de raccordement au circuit de recirculation de gaz.
Dans les deux modes de réalisation décrits, on a disposé les deux ensembles 8a, 8b et 8c, 8d d'ailettes l'un sur l'autre de façon à ce qu'une extrémité d'un des ensembles 8a, 8c d'ailettes soit située dans la direction longitudinale dans une position avancée ou reculée par rapport à la position de l'extrémité de l'autre ensemble 8b, 8d d'ailettes 8 situé à un niveau inférieur (voir les Figures 2, 3, 5 et 7).
Bien que l'on ait fait référence à un mode de réalisation concret de l'invention, il est évident pour un homme du métier que l'échangeur décrit ici est susceptible de nombreuses variantes et modifications et que tous les détails mentionnés peuvent être remplacés par d'autres techniquement équivalents, sans que l'on s'écarte du cadre de protection défini par les revendications ci-jointes. Par exemple, bien que l'on ait représenté sur les figures des modes de réalisation d'éléments perturbateurs configurés sous forme d'ailettes 8 de type "offset fin" ou "wavy fin", la même invention pourrait être mise en œuvre avec des éléments perturbateurs d'une configuration différente disposés l'un sur l'autre à l'intérieur de tubes ou de plaques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Échangeur thermique (1 ) pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur, qui comprend un faisceau de tubes (2) ou des plaques disposés à l'intérieur d'un boîtier (3), ledit boîtier définissant une entrée (4) et une sortie (5) de gaz destinés à circuler à l'intérieur desdits tubes (2) ou plaques, l'intérieur de chacun desdits tubes (2) ou plaques comprenant des moyens (8) perturbateurs du flux de gaz pour faciliter l'échange thermique avec un fluide caloporteur, caractérisé en ce que lesdits moyens perturbateurs comprennent au moins deux ensembles (8a, 8b, 8c, 8d) d'éléments perturbateurs (8) disposés l'un sur l'autre à l'intérieur de chacun desdits tubes (2) ou plaques, chacun desdits ensembles (8a, 8b, 8c, 8d) d'éléments perturbateurs (8) définissant un sous-ensemble indépendant de trajectoires (1 1 a, 1 1 b, 12a, 12b) pour le passage du flux de gaz à l'intérieur desdits tubes (2) ou plaques.
2. Échangeur thermique (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel chaque ensemble (8a, 8b, 8c, 8d) d'éléments perturbateurs comprend une pluralité d'ailettes (8) pour l'échange thermique, la pluralité d'ailettes (8) de chaque ensemble (8a, 8b, 8c, 8d) définissant un sous-ensemble indépendant de trajectoires (10a, 10b, 1 1 a, 1 1 b) pour le passage du flux de gaz à l'intérieur desdits tubes (2) ou plaques.
3. Échangeur thermique (1 ) selon la revendication 2, dans lequel les ailettes (8) des deux ensembles (8a, 8b, 8c, 8d) présentent une configuration de profil sensiblement rectangulaire répétitif dans la direction transversale.
4. Échangeur thermique (1 ) selon la revendication 3, dans lequel les ailettes (8) des deux ensembles (8a, 8b) présentent une configuration qui définit des trajectoires (1 1 a, 1 1 b) en zigzag dans la direction longitudinale pour le passage du flux de gaz, lesdites trajectoires (10a, 10b) communiquant entre elles dans ladite direction longitudinale.
5. Échangeur thermique (1 ) selon la revendication 3, dans lequel les ailettes (8) des deux ensembles (8c, 8d) présentent une configuration qui définit des trajectoires (1 1 a, 1 1 b) sinusoïdales dans la direction longitudinale pour le passage du flux de gaz. î. Échangeur thermique (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on obtient lesdits éléments perturbateurs ou ailettes (8) à partir d'une feuille de métal.
7. Échangeur thermique (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits deux ensembles (8a, 8b, 8c, 8d) d'éléments perturbateurs (8) sont assemblés l'un sur l'autre par soudage ou à l'aide de moyens mécaniques.
8. Échangeur thermique (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits deux ensembles (8a, 8b, 8c, 8d) d'éléments perturbateurs (8) sont disposés l'un sur l'autre de sorte qu'une extrémité d'un des ensembles soit située dans la direction longitudinale dans une position avancée ou reculée par rapport à la position de l'extrémité de l'autre ensemble situé à un niveau inférieur.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108759524B (zh) * 2018-06-08 2020-01-17 陕西益信伟创智能科技有限公司 基于仿生的曲线肋排型微小交错肺泡换热器芯体及换热器
ES2737123A1 (es) * 2018-07-03 2020-01-10 Valeo Termico Sa Intercambiador de calor para gases, en especial para gases de escape de un motor, y cuerpo perturbador para dicho intercambiador

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1882037U (de) * 1963-08-29 1963-11-07 Friedrich Dr Ing Hermann Rohrfoermiger koerper fuer waermeaustauscher.
FR1494167A (fr) * 1966-07-15 1967-09-08 Chausson Usines Sa Echangeur thermique, notamment pour véhicules automobiles et applications analogues
DE102006033570A1 (de) * 2006-07-20 2008-01-24 Modine Manufacturing Co., Racine Flaches Wärmetauscherrohr mit Inneneinsatz
JP5226393B2 (ja) * 2008-06-12 2013-07-03 株式会社ティラド 熱交換器
JP5244845B2 (ja) * 2010-03-31 2013-07-24 株式会社ユタカ技研 熱交換器
WO2013080611A1 (fr) * 2011-12-02 2013-06-06 古河スカイ株式会社 Échangeur de chaleur, et procédé de fabrication de celui-ci

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