FR2476826A1 - Heat exchanger for car heating system - has two guide chambers formed by internal walls at ends of water pipes - Google Patents

Abstract

The car heater heat exchanger has two guide chambers at the ends of water pipes. Each chamber has separating walls (6,6a) to give triple passage of the heat exchanger (8). In the inlet wall (6) of the inlet chamber (10) are openings (16) towards the guide chamber (14) in front of the outlet (15). The openings (16) are slits, open to the inside edge of the wall. The wall forms part of a cap forming the water chamber (4) to make the guide chambers (10,14) and its edge rests on a sealing joint on the tube assembly.

Description

La présente invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour un chauffage de véhicule automobile, possédant deux chambres de guidage disposées respectivement aux deux bouts de canaux d'échange de chaleur pour le fluide d'échange de chaleur et possédant un dispositif de dérivation en vue de l'introduction et du mélange de quantités plus chaudes de fluide d'échange de chaleur dans le trajet de circulation, partagé par au moins une paroi de séparation dans une chambre de guidage, du fluide d'échange de chaleur, qui a deå cédé une partie de sa chaleur*
Il est connu (Demande de brevet allemand
DE-AS 1 501 626) que dans des échangeurs de chaleur, il peut survenir des différences dans la chute de température, si l'on se réfère a' la surface d'échange de chaleur, lorsque la quantité globale circulant de fluide d'échange de chaleur est relativement faible, parce qu'alors il peut arriver qu'il se produise dès le premier passage du fluide d'échange de chaleur à travers les canaux de circulation allant d'une chambre de guidage à l'autre bout, un refroidissement suffisant pour que, dans les canaux de circulation en aval, aucun échange notable de chaleur ne soit plus possible avec l'air de traversée. Ceci conduit à un chauffage irrégulier de l'air de traversée qui, en particulier, lorsque des échangeurs de ce type sont utilisés pour des chauffages de véhicule automobile, peut conduire à un chauffage différent des côtés du véhicule dans l'habi- tacle.Les échangeurs de chaleur connus du type indiqué dans le préambule sont par conséquent munis à proximité de leur point d'arrivée d'une canalisation de dérivation, qui est réalisée en matériau thermiquement isolant, et à l'aide de laquelle lorsque les quantités affluant sont faibles, du fluide d'échange de chaleur encore chaud est applique à la seconde chambre de guidage, sans que ce fluide ne subisse une cession de chaleur0 Ce type de mélange de fluide d'échange de chaleur chaud à un courant de fluide d'échange de chaleur déjà plus froid peut, dans le cas du mode d'exécution connu, également être obtenu par le fait qu'à l'intérieur des canaux de circulation sont prévues des parties de tube isolées thermiquement ou analogues qui assurent que le fluide d'échange de chaleur chaud soit transporté en des endroits où le reste du fluide est déjà considérablement refroidi en raison d'un échange de chaleur0
DIême si avec de tels modes de réalisation, une adaptation du profil de température sur toute la surface d'échange de chale r est possible, ces modes de réalisation présentent cependant l'inconvénient que le coût de réalisation de tels échangeurs de chaleur est relativement élevé.The present invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle heater, having two guide chambers disposed respectively at the two ends of heat exchange channels for the heat exchange fluid and having a bypass device in view of the introduction and mixing of hotter quantities of heat exchange fluid in the circulation path, shared by at least one partition wall in a guide chamber, of the heat exchange fluid, which has part of its heat *
It is known (German patent application
DE-AS 1 501 626) that in heat exchangers, there may arise differences in the temperature drop, if we refer to the heat exchange surface, when the overall circulating quantity of fluid heat exchange is relatively weak, because then it can happen that the first passage of the heat exchange fluid through the circulation channels going from a guide chamber to the other end, a sufficient cooling so that, in the downstream circulation channels, no appreciable heat exchange is no longer possible with the flow air. This leads to irregular heating of the flow-through air which, in particular, when exchangers of this type are used for motor vehicle heaters, can lead to different heating of the sides of the vehicle in the passenger compartment. known heat exchangers of the type indicated in the preamble are therefore provided near their point of arrival with a bypass pipe, which is made of thermally insulating material, and with the aid of which when the flowing quantities are small , still hot heat exchange fluid is applied to the second guide chamber, without this fluid undergoing heat transfer. This type of mixture of hot heat exchange fluid with a stream of heat exchange fluid. already colder heat can, in the case of the known embodiment, also be obtained by the fact that inside the circulation channels are provided thermally insulated tube parts or the like which provide the hot heat exchange fluid is transported to places where the rest of the fluid is already considerably cooled due to heat exchange
Even if with such embodiments, it is possible to adapt the temperature profile over the entire heat exchange surface r, these embodiments have the disadvantage that the cost of producing such heat exchangers is relatively high. .

La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un échangeur de chaleur du type indiqué dans le préambule de sorte qu'un étalonnage du profil de température soit possible afin d'éviter un chauffage irrégulier de l'air circulant à travers l'échangeur de chaleur, en particulier dans le cas d'un partage des flux d'air sur les deux cOtés du véhicule, sans que cependant des canalisations de retour supplémentaires soient nécessaires, qui accroRtraient très fortement le coût de réalisation et l'encombrement de ltechangeur de chaleur. The object of the present invention is therefore to provide a heat exchanger of the type indicated in the preamble so that a calibration of the temperature profile is possible in order to avoid irregular heating of the air circulating through the heat exchanger. heat, in particular in the case of a sharing of the air flows on both sides of the vehicle, without however additional return pipes being necessary, which would greatly increase the cost of production and the size of the heat exchanger .

La présente invention réside dans le fait que chacune des deux chambres de guidage est munie de parois de séparation en vue de la réalisation d'une traversée triple de l'échangeur de chaleur, et dans le fait que dans la paroi de séparation associée à la chambre d'arrivée du fluide d'échange de chaleur, des ouvertures sont prévues en direction de la chambre de guidage adjacente se trouvant devant le troisième canal de circulation0 Cette configuration présente l'avan- tage qu'au moins le premier canal de circulation, qui peut entre réalisé de façon en soi connue de plusieurs tubes parallèles entre eux, ainsi que le troisième et dernier canal de circulation de l'échangeur de chaleur peuvent être adaptés dans une large mesure à la température du fluide d'échange de chaleur les traversant, de sorte que le profil de température de 1' air échauffé est rendu sensiblement identique aux deux bouts de l'échangeur de chaleur. Un effet accessoire est encore obtenu par le fait que le courant médian est traversé de fluide d'échange de chaleur qui a déjà cédé au premier courant une partie de sa chaleur, car dans le cas d'une utilisation en tant que chauffage de véhciule, les inconvénients indiqués dans- le préambule n'apparaissent pas dans la nouvelle réalisation0 Seul un coût de réalisation très faible est nécessaire en vue de la réalisatioa du mélange. The present invention resides in the fact that each of the two guide chambers is provided with partition walls for the purpose of achieving a triple passage of the heat exchanger, and in the fact that in the partition wall associated with the inlet chamber for the heat exchange fluid, openings are provided in the direction of the adjacent guide chamber located in front of the third circulation channel. This configuration has the advantage that at least the first circulation channel, which can be made in a manner known per se of several tubes parallel to each other, as well as the third and last circulation channel of the heat exchanger can be adapted to a large extent to the temperature of the heat exchange fluid passing through them , so that the temperature profile of the heated air is made substantially identical at both ends of the heat exchanger. An additional effect is also obtained by the fact that the median current is crossed by heat exchange fluid which has already yielded to the first current part of its heat, because in the case of use as vehicle heating, the drawbacks indicated in the preamble do not appear in the new embodiment. Only a very low cost of production is necessary in order to produce the mixture.

Il s'est avéré comme particulièrement simple structuralement de réaliser les ouvertures sous la forme de fentes qui sont ouvertes jusqu'au bord interne de la paroi de séparation, qui peut être une partie d'un capot destiné à constituer les chambres de guidage et repose par son bord sur un joint d'étanchéité associé au plateau à tubes.Cette configuration présente des avantages du point de vue de la fabrication et elle permet de disposer des ouvertures de profil différent dans la paroi de séparation, sans que des opérations particulières soient nécessaires lors de la fabrication ou du montage, lies ouvertures sont de façon connue dimensionnées, quant à leur section transversale, de manière à modérer le-débit du fluide en circulation dans le cas d'un afflux maximal, de sorte que, dans le cas d'afflux importants, aucun effet notable ne soit atteint grâce à la disposition des ouvertures de dériva tison. Dans le cas d'afflux faibles, par contre, l'ouverture de dérivation devient active.Il est également possible de munir les ouvertures d'une soupape se fermant dans le cas dtun afflux croissant, soupape qui peut, par exemple, être réalisée sous la forme d'une pièce de fermeture élastique sollicitée par l'afflux d'un c8té et qui se ferme lorsque la pression d'écoulement devient plus grande. It has been found to be particularly structurally simple to produce the openings in the form of slots which are open up to the internal edge of the partition wall, which may be part of a cover intended to constitute the guide chambers and rests by its edge on a seal associated with the tube tray.This configuration has advantages from the point of view of manufacturing and it allows to have openings of different profile in the partition wall, without special operations being necessary during manufacture or assembly, the openings are in known manner dimensioned, as for their cross section, so as to moderate the flow rate of the fluid in circulation in the case of a maximum inflow, so that, in the case of 'significant influx, no significant effect is achieved through the arrangement of the drift openings. In the case of weak inflows, on the other hand, the bypass opening becomes active. It is also possible to provide the openings with a valve closing in the case of an increasing inflow, a valve which can, for example, be produced under the shape of an elastic closure part urged by the inflow of a side and which closes when the flow pressure becomes greater.

L'invention est expliquée ci-après en détail à l'aide d'exemples de réalisation, en regard du dessin annexé,
- La figure 1 est une élévation schématique, partiellement arrachée, d'un échangeur de chaleur selon l'invention, vu dans le sens de la circulation de l'air.The invention is explained below in detail with the aid of exemplary embodiments, with reference to the appended drawing,
- Figure 1 is a schematic elevation, partially broken away, of a heat exchanger according to the invention, seen in the direction of air circulation.

- La figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1 dans une première forme de réalisation. - Figure 2 is a section along the line Il-Il of Figure 1 in a first embodiment.

- La figure 3 est une coupe analogue à la figure 2, mais selon une autre forme de réalisation. - Figure 3 is a section similar to Figure 2, but according to another embodiment.

- Ta figure 4 est une coupe selon la figure 2, mais dans encore une autre forme de réalisation*
Sur les figures 1 et 2 est représenté- un corps d'échange de chaleur, qui se compose de façon en soi connue, de tubes non représentés en détail, qui sont maintenus à leurs extrémités dans des plateaux à tubes 2, dont les bords 3 sont rabattus, en vue du maintien de boites à eau 4 en forme de capot, autour du bord de celles-cio L'étanchéité entre les plateaux à tubes 2 et les boites à eau 4 s'effectue au moyen d'un joint d'étanchéité circulaire 5.- Your Figure 4 is a section according to Figure 2, but in yet another embodiment *
In Figures 1 and 2 is shown a heat exchange body, which consists in a manner known per se, of tubes not shown in detail, which are held at their ends in tube trays 2, whose edges 3 are folded down, in order to maintain water boxes 4 in the form of a hood, around the edge of these. The sealing between the tube plates 2 and the water boxes 4 is effected by means of a gasket. circular seal 5.

A l'intérieur des boites à eau 4 sont prévues des parois de séparation 6, 6a, chacune des boites à eau étant munie d'une tubulure de raccordement 7, 7aO La tubulure de raccordement 7 est reliée à l'arrivée du fluide d'échange de chaleur chaud, tandis que la tubulure 7a est raccordée à la canalisation de reflux du fluide d'échange de chaleur0 La surface totale de l'échangeur de chaleur 8, qui est visible sur la figure 1 et qui est garnie, de manière connue, d'un grand nombre d'ailettes 9 d'échange de chaleur, dont les surfaces s'étendent perpendiculairement aux canaux de circulation constitués par les tubes, est ainsi parcourue trois fois par le fluide d'échange de chaleur arrivant par la tubulure 7. lie premier passage stefaectue de la première chambre de guidage 10, qui est adjacente à la tubulure d'arrivée 7, selon la ligne Il fléchée, en trait plein, jusqu'à la chambre de guidage 12 prévue sur le côté droit au-dessous de la paroi de séparation 6a et de là dans le sens de la flèche 13 jusqu'à la chambre de guidage 14 placée au-dessus de la paroi de séparation 6 dans la boite à eau gauche, d'oû finalement le dernier passage s'effectue dans le sens de la flèche 15 en direction de la tubulure d'écoulement 7a. Inside the water boxes 4 are provided partition walls 6, 6a, each of the water boxes being provided with a connection tube 7, 7aO The connection tube 7 is connected to the inlet of the hot heat exchange, while the pipe 7a is connected to the reflux pipe of the heat exchange fluid 0 The total surface of the heat exchanger 8, which is visible in FIG. 1 and which is furnished, in known manner , a large number of heat exchange fins 9, the surfaces of which extend perpendicular to the circulation channels formed by the tubes, is thus traversed three times by the heat exchange fluid arriving through the tube 7 binds the first stefaectue passage of the first guide chamber 10, which is adjacent to the inlet tube 7, along the line II arrowed, in solid lines, to the guide chamber 12 provided on the right side below of the partition wall 6a and from there in the direction of the arrow 13 to the guide chamber 14 placed above the partition wall 6 in the left water box, from where finally the last passage takes place in the direction of the arrow 15 in the direction of the manifold. flow 7a.

Comme il ressort en particulier de la figure 2, la paroi de séparation 6 est munie de plusieurs ouvertures 16, qui sont disposées symétriquement par rapport au plan médian longitudinal 17 de la boute à eau 4. Ces ouvertures 16 sont réalisées sous la forme de fentes, qui sont ouvertes jusqu'au bord interne 6b de la paroi de séparation 6. lia paroi de séparation 6 elle-même repose sur un joint d'étanchéité 18, qui de son coté repose sur le plateau à tubes 2. De manière identique, la paroi de séparation 6a de la boite à eau droite 4 repose sur un joint d'étanchéité.Cette paroi de séparation 6a n'est cependant pas munie d'ouvertures 160
En raison de la configuration choisie, les conditions d'écoulement décrites précédemment existent dans le cas d'un débit important en fluide d'change de chaleur. La plus grande partie du fluide d'échange de chaleur circulant est guidée le long des trajets d'écoulement 11, 13 et 15.Comme également, dans ce cas, la vitesse d'écoulement est suffisamment grande, une modification du profil de température de l'air sur la surface 8 apparat à peinez
Dans le cas d'un débit plus faible, c'està-dire donc lorsque seulement une faible cession de chaleur est exigée de l'échangeur de chaleurn le fluide d'échange de chaleur s'écoulant le-long du trajet d'écoulenent 11 se refroidit très fortement des le premier passage et est encore refroidi lors du passage le long du trajet 13, de sorte qu'une différence de température importante entre le fluide d'échange de chaleur dans le trajet d'écoulement Il et dans le trajet d'écoulement 13 peut apparaître, qui peut conduire à un chauffage différent de l'air circulant transversaletnent, comme ceci a été mentionné dans le préambule.As is shown in particular in FIG. 2, the partition wall 6 is provided with several openings 16, which are arranged symmetrically with respect to the longitudinal median plane 17 of the water bottle 4. These openings 16 are produced in the form of slots , which are open up to the internal edge 6b of the partition wall 6. The partition wall 6 itself rests on a seal 18, which on its side rests on the tube tray 2. Identically, the partition wall 6a of the right water box 4 rests on a seal. This partition wall 6a is not, however, provided with openings 160
Due to the chosen configuration, the flow conditions described above exist in the case of a large flow of heat exchange fluid. Most of the circulating heat exchange fluid is guided along the flow paths 11, 13 and 15. As also in this case, the flow speed is sufficiently high, a change in the temperature profile of the air on the surface 8 barely appears
In the case of a lower flow rate, that is to say when only a small transfer of heat is required from the heat exchanger, the heat exchange fluid flowing along the flow path 11 cools very strongly from the first passage and is further cooled during the passage along the path 13, so that a significant temperature difference between the heat exchange fluid in the flow path II and in the path d flow 13 may appear, which can lead to a different heating of the transverse circulating air, as was mentioned in the preamble.

Afin d'éviter ceci, les ouvertures 16 sont prévues, qui conduisent dans le cas de débits faibles à ce qu'une partie du fluide d'échange de chaleur-suive le trajet d'écoulement le long de la ligne 1 tracée en pointillés et ainsi pénètre directenent de la tubulure d'arrivée 7, par l'intermédiaire de la chambre de guidage 10, dans la chambre de guidage 14, d'oû ce fluide d'échange de chaleur sensiblement chaud pénètre dans le dernier trajet 15 et ainsi assure un accroissement du gradient de température entre le fluide d'échange de chaleur et l'air de circulation. In order to avoid this, the openings 16 are provided, which lead in the case of low flow rates so that part of the heat exchange fluid-follows the flow path along the line 1 drawn in dotted lines and thus penetrates directly from the inlet pipe 7, via the guide chamber 10, into the guide chamber 14, from which this substantially hot heat exchange fluid enters the last path 15 and thus ensures an increase in the temperature gradient between the heat exchange fluid and the circulating air.

Sur les figures 3 et 4, sont indiquées uniquement des modifications apportées à la forme de réalisation des figures 1 et 2 dans la mesure où ici les ouvertures 16a, 16b sont réalisées sous forme triangulaire (figure 3) ou s'étendent sous la forme d'un intervalle 16b entre le plateau à tubes 2 et la paroi de séparation 6. In FIGS. 3 and 4, only modifications made to the embodiment of FIGS. 1 and 2 are indicated insofar as here the openings 16a, 16b are produced in triangular form (FIG. 3) or extend in the form of 'an interval 16b between the tube tray 2 and the partition wall 6.

il est également possible de prévoir devant les ouvertures 16 un clapet s'écartant par exemple sous l'action d'une force élastique, qui obture les ouvertures 16 dans le cas de débits importants et de ce fait également dans le cas de vitesses de circulation élevées en raison de la pression croissante du liquide en circulation.  it is also possible to provide in front of the openings 16 a valve which moves apart for example under the action of an elastic force, which closes the openings 16 in the case of high flow rates and therefore also in the case of circulation speeds due to the increasing pressure of the circulating liquid.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1) Echangeur de chaleur, en particulier pour un chauffage de véhicule automobile, possédant deux chambres de guidage disposées respectivement aux deux bouts de canaux d'échange de chaleur pour le fluide d'échange de chaleur et possédant un dispositif de dérivation en vue de l'introduction et du mélange de quantités plus chaudes du fluide d'échange de chaleur dans le trajet de circulation, partagé par au moins une paroi de séparation dans une chambre de guidage, du fluide d'échange de chaleur, qui a déjà cédé une partie de sa chaleur? caractérisé en ce que chacune des deux chambres de guidage est munie de parois de séparation (6, 6a) en vue de la réalisation d'une traversée triple de l'échangeur de chaleur (8) et en ce que dans la paroi de séparation (6) associée à la chambre d'arrivée (10) du fluide d'échange de chaleur sont prévues des ouvertures (16) en direction de la chambre de guidage (14) adjacente, se trouvant devant le troi sième canal d'écoulement (15). 1) Heat exchanger, in particular for a motor vehicle heater, having two guide chambers disposed respectively at the two ends of heat exchange channels for the heat exchange fluid and having a bypass device for the purpose of l introduction and mixing of hotter quantities of the heat exchange fluid in the circulation path, shared by at least one partition wall in a guide chamber, of the heat exchange fluid, which has already yielded part of his heat? characterized in that each of the two guide chambers is provided with partition walls (6, 6a) for the purpose of making a triple passage through the heat exchanger (8) and in that in the partition wall ( 6) associated with the inlet chamber (10) of the heat exchange fluid are provided openings (16) in the direction of the adjacent guide chamber (14), located in front of the third flow channel (15 ). 2) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (16, 16a) sont réalisées sous la forme de fentes, qui sont ouvertes jusqu'au bord interne (6b) de la paroi deséparation (6).  2) Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the openings (16, 16a) are made in the form of slots, which are open to the inner edge (6b) of the partition wall (6). 3) Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi de séparation (6) constitue une partie d'un capot formant la boite à eau (4) pour constituer des chambres de guidage (10, 14) et en ce qu'elle repose par son bord sur un joint d'étanchéité (5, 18) associé au plateau à tubes (2).  3) Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the partition wall (6) constitutes part of a cover forming the water box (4) to constitute guide chambers (10, 14) and in that it rests by its edge on a seal (5, 18) associated with the tube tray (2). 4) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications i à 3, caractérise en ce que les ouvertures (16a) sont réalisées sous la forme d'ouvertures fendues triangulaires. 4) Heat exchanger according to one of claims i to 3, characterized in that the openings (16a) are made in the form of triangular split openings. 5) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ouvertures (16) sont réalisées sous la forme de plusieurs fentes distinctes de différentes grandeurs. 5) Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the openings (16) are made in the form of several separate slots of different sizes. 6) Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ouvertures (16), réalisées sous la forme de fentes distinctes, sont disposées symétriquement par rapport au plan longitudinal médian (17) de la botte à eau (4).-  6) Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the openings (16), made in the form of separate slots, are arranged symmetrically relative to the median longitudinal plane (17) of the water boot (4) .- 7) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures dans la paroi de séparation (16) sont réalisées sous la forme d'un intervalle (16b) entre le bord interne (6b) de la paroi de séparation et le plateau à tubes (2). 7) Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the openings in the partition wall (16) are made in the form of a gap (16b) between the internal edge (6b) of the partition wall and the tube tray (2). 8) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les ouvertures (16, 16a, 16b) sont munies d'une soupape se fermant lentement dans le cas d'un afflux devenant plus importants  8) Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the openings (16, 16a, 16b) are provided with a valve which closes slowly in the event of an influx becoming larger