FR2795811A1 - Dispositif d'echange de chaleur pour gaz d'echappement - Google Patents
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Abstract
Le dispositif comporte une pluralité d'unités, chacune étant constituée d'une paire de plaques de stratification (131, 132), stratifiées et liées par brasage l'une à l'autre. Une des plaques (131) est munie d'une première périphérie (133) s'étendant dans une première direction de stratification et l'autre des plaques (132) est munie d'une seconde périphérie saillante (134) s'étendant dans l'autre direction de stratification, ces première et seconde périphéries saillantes (133, 134) pouvant se recouvrir l'une l'autre en parallèle avec des directions de stratification des plaques (131, 132) et les surfaces en recouvrement (133a, 134a) des première et seconde périphéries (133, 134) pouvant être liées l'une à l'autre. Ainsi, les plaques (131, 132) peuvent être liées avec une force de liaison suffisante sans former de surfaces de périphérie pliées vers l'extérieur perpendiculaires aux directions de stratification de celles-ci.
Description
DISPOSITIF D'ECHANGE DE CHALEUR POUR GAZ D'ECHAPPEMENT
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement destiné à échanger de la chaleur entre le gaz d'échappement de moteurs à combustion interne et un liquide de refroidissement tel que de l'eau, en particulier, pouvant être appliqué à un dispositif d'échange de chaleur destiné à refroidir un gaz d'échappement devant être utilisé dans des systèmes à
recirculation de gaz d'échappement (RGE).
Les systèmes RGE sont employés dans des véhicules en vue de remettre en circulation une partie du gaz d'échappement vers une chambre de combustion avec un but d'abaisser la température de combustion du carburant de sorte que la formation d'oxyde d'azote puisse être limitée. Dans ce but, on préfère qu'un gaz RGE à une température plus basse soit
remis en circulation vers la chambre de combustion.
Dans un dispositif classique d'échange de chaleur pour gaz, comme indiqué dans le document JP-A-9-310996, des passages de gaz d'échappement sont composés d'une pluralité de tubulures de transfert de chaleur (tubes) dont les extrémités opposées longitudinales sont liées à des plaques
tubulaires, respectivement, dans une tuyauterie cylindrique.
Cependant, afin d'assurer qu'une capacité supérieure d'échange de chaleur du dispositif, on préfère employer des ailettes internes dans les passages d'échappement ou les
passages de liquide de refroidissement.
A cette fin, un dispositif d'échange de chaleur pour gaz RGE du type à plaques de stratification comportant des ailettes internes, comme indiqué sur la figure 22, peut être envisagé. Conformément à ce dispositif, une pluralité de plaques de stratification, dont chacune est constituée suivant une forme donnée par emboutissage, sont stratifiées de sorte que des passages de gaz d'échappement 110 et des passages d'eau de refroidissement 120 puissent être formés
entre deux plaques adjacentes respectives parmi les plaques.
Les ailettes internes sont prévues dans les passages de gaz d'échappement 110 d'une telle manière commode que, lorsque
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les plaques de stratification sont stratifiées une par une, les ailettes internes puissent être disposées sur les plaques
de stratification respectives au niveau de parties de celles-
ci constituant les passages de gaz d'échappement 110.
Lorsque l'épaisseur de la plaque de stratification est plus mince, la capacité d'échange de chaleur du dispositif peut être davantage augmentée. De ce fait, il est recommandé de rendre l'épaisseur de la plaque de stratification plus mince, tant que le dispositif peut endurer une pression appliquée à celui-ci. Lorsque les plaques de stratification sont liées par brasage d'une manière telle que les surfaces d'extrémité respectives des plaques de stratification (zones de section transversale respectives des plaques de stratification) viennent en contact les unes avec les autres, les zones de liaison de celles-ci sont trop petites pour assurer une force de liaison suffisante. De ce fait, les plaques de stratification respectives, comme indiqué dans un cercle X de la figure 22, sont en partie pliées vers l'extérieur afin de constituer des surfaces de périphérie perpendiculaires aux directions de stratification des plaques de stratification et ensuite, les surfaces de périphérie
respectives sont liées les unes aux autres par brasage.
Avec le dispositif d'échange de chaleur pour gaz mentionné ci-dessus, les surfaces de parois extérieures perpendiculaires aux directions parallèles aux surfaces de plaques des plaques de stratification respectives doivent présenter des parties concaves et convexes, comme indiqué sur la figure 22. Bien qu'il soit préférable qu'une entrée d'échappement 141 et une sortie d'échappement 142 soient respectivement ouvertes au niveau des surfaces de parois extérieures perpendiculaires aux directions de stratification des plaques de stratification puisque les passages d'échappement et les passages de liquide de refroidissement s'étendent parallèlement aux surfaces de plaques des plaques de stratification, il est assez difficile de lier par brasage les ensembles de joints 143, qui relient l'entrée de gaz d'échappement 141 et la sortie de gaz d'échappement 142 aux canalisations extérieures, aux surfaces de parois extérieures perpendiculaires aux directions de stratification des plaques
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de stratification en raison de l'existence des parties
concaves et convexes.
Par ailleurs, dans un cas o l'entrée de gaz d'échappement 141 et la sortie de gaz d'échappement 142 sont ouvertes au niveau de la surface des plaques la plus extérieure des plaques de stratification parallèles aux passages de gaz d'échappement, comme indiqué sur la figure 22, la direction de circulation du gaz RGE est contrainte de se modifier d'un angle de 90 à proximité de l'entrée 141 et de la sortie 142. Ceci pose un problème en ce que la perte de pression du gaz RGE est importante et que le débit du gaz RGE est réduit. La présente invention a été réalisée au vu des problèmes mentionnés ci-dessus, et un but de la présente invention est de réaliser un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement présentant une capacité d'échange de
chaleur plus élevée.
En vue d'atteindre le but ci-dessus, le dispositif est constitué d'une pluralité d'unités, dont chacune est constituée d'une paire de plaques de stratification (131, 132), stratifiées et liées par brasage l'une à l'autre, de passages de gaz d'échappement (110) et de passages de liquide de refroidissement (120) disposés entre deux plaques respectives parmi les plaques de stratification (131, 132), d'ailettes internes (111) disposées au niveau d'au moins l'un des passages de gaz d'échappement (110) et des passages de liquide de refroidissement (120), d'une entrée (141) et d'une sortie (142) de gaz d'échappement disposées sur des côtés opposés des passages de gaz d'échappement (110) et d'une paire d'ensembles de joints (143) liés aux plaques de stratification (131, 132) au niveau de l'entrée (141) et de la sortie (142) de gaz d'échappement destinés à relier les canalisations extérieures (210) aux passages de gaz d'échappement (110) de façon à faire circuler le gaz d'échappement perpendiculairement aux directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) depuis l'un d'une paire d'ensembles de joints (143) à travers l'entrée de gaz d'échappement (141), les passages de gaz d'échappement (110) et la sortie de gaz d'échappement (142)
vers l'autre de la paire d'ensembles de joints (143).
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Avec le dispositif mentionné ci-dessus, l'une de la paire de plaques de stratification (131) de l'une quelconque des unités est munie de façon intégrée d'une première périphérie saillante (133) s'étendant suivant une direction de stratification de plaques de stratification (131, 132) et l'autre de la paire de plaques de stratification (132) de celle-ci est munie de façon intégrée d'une seconde périphérie saillante (134) s'étendant dans l'autre direction de stratification des plaques de stratification (131, 132) de sorte que les première et seconde périphéries saillantes (133, 134) peuvent se recouvrir l'une l'autre en parallèle avec les directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) et les surfaces en recouvrement (133a, 134a) des première et seconde périphéries saillantes respectives (133, 134) peuvent être liées l'une à l'autre par brasage. Il en résulte que les plaques de stratification (131, 132) peuvent être liées avec une force de liaison suffisante sans former de surfaces de périphérie pliées vers l'extérieur
perpendiculaires aux directions de stratification de celles-
ci. En outre, les surfaces de parois extérieures des plaques de stratification (131, 132) parallèles aux directions de stratification de celle-ci (appelées ci-après surfaces de liaison de parois extérieures) deviennent plates, sans les parties concaves et convexes, de sorte que les ensembles de joints (143) peuvent être liés facilement et fermement par brasage sur les surfaces de liaison de parois extérieures. En outre, même si le dispositif comporte des ailettes intérieures (111) dans le passage de gaz d'échappement (110) en vue d'améliorer le rendement d'échange de chaleur, le gaz d'échappement circule dans le dispositif pratiquement en ligne droite depuis l'entrée (141) vers la sortie (142) de sorte que la perte de pression du gaz d'échappement peut être réduite. Il peut se trouver un cas o les surfaces de liaison de parois extérieures présentent des parties concaves et convexes relativement grandes en raison des fluctuations de fabrication et d'assemblage des plaques de stratification (131, 132). Par ailleurs, il peut se trouver un autre cas o
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les surfaces de liaison des ensembles de joints (143) sont pliées par retrait des surfaces de liaison des ensembles de
joints (143) au moment d'un traitement de brasage de celles-
ci et des espaces relativement grands sont formés entre les surfaces de liaison de parois extérieures et des surfaces de liaison des ensembles de joints (143), résultant ainsi en une liaison insuffisante des ensembles de joints (143) sur les
surfaces de liaison de parois extérieures.
De ce fait, il est préférable qu'une mince plaque métallique déformable (144) soit disposée entre chacun des ensembles de joints (143) et que la première périphérie saillante (133) et chacun des ensembles de joints (143) soient liés aux plaques de stratification (131, 132) par l'intermédiaire de la mince plaque métallique déformable (144). Dans ce cas, la mince plaque métallique (144) joue un rôle de joint d'étanchéité (garniture) de sorte que la surface de liaison de l'ensemble de joints (143) et la surface de liaison de paroi extérieure peuvent s'adapter à la plaque métallique (144) de façon à limiter les espaces entre ceux-ci. Il en résulte que l'ensemble de joints (143) est lié de façon fiable par brasage sur la surface de liaison de paroi extérieure par l'intermédiaire de la plaque métallique
(144).
De préférence, la mince plaque métallique déformable (144) est munie au niveau d'une périphérie de celle-ci d'une surface de paroi (144a) s'étendant suivant les directions de stratification des plaques de stratification (131, 132). La surface de paroi (144a) sert de plaque de guidage en vue d'aligner commodément les plaques de stratification (131, 132) lorsque les plaques de stratification (131, 132) sont empilées. En outre, on préfère que les plaques de stratification les plus à l'extérieur (135, 136) soient munies au niveau d'extrémité avant opposées de celles-ci de surfaces de périphérie (135a, 136a) s'étendant parallèlement aux directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) et dans des directions s'écartant l'une de l'autre. En liant les ensembles de joints respectifs (143) aux surfaces de périphérie (135a, 136a), une force de liaison
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plus élevée des ensembles de joints (143) sur les plaques de
stratification (131, 132) peut être assurée.
En outre, de préférence, chacun des ensembles de joints (143) est muni d'un trou traversant (143a) communiquant avec les passages de gaz d'échappement (110) et une surface intérieure la plus basse (143b) du trou traversant (143a) d'au moins l'un des ensembles de joints (143) est située à un emplacement plus bas que la surface intérieure la plus basse des passages de gaz d'échappement (110) de sorte que de l'eau dans laquelle l'humidité du gaz d'échappement s'est condensée peut être entraînée vers l'extérieur des passages de gaz
d'échappement (110).
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront évalués, de même que des procédés de fonctionnement ainsi que la fonction des parties en rapport,
à partir d'une étude de la description détaillée, des
revendications annexées et des dessins qui suivent, dont la
totalité fait partie de cette demande. Dans les dessins:
La figure 1 est une vue simplifiée de systèmes RGE.
La figure 2 est une vue en plan d'un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement conforme au
premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 3 est une vue en coupe transversale prise le
long d'une ligne III-III de la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe transversale prise le
long d'une ligne IV-IV de la figure 2.
La figure 5 est une vue agrandie d'une partie encerclée
indiquée par A sur la figure 4.
La figure 6 est une vue en coupe transversale prise le
long d'une ligne VI-VI de la figure 2.
La figure 7A est une vue en plan de l'une d'une paire de
plaques de stratification.
La figure 7B est une vue en coupe transversale prise le
long d'une ligne VIIB-VIIB de la figure 7A.
La figure 8A est une vue en plan de l'autre de la paire
de plaques de stratification.
La figure 8B est une vue en coupe transversale prise le
long d'une ligne VIIIB-VIIIB de la figure 8A.
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La figure 9A est une vue en plan de l'une d'une autre
paire de plaques de stratification.
La figure 9B est une vue en coupe transversale prise le
long d'une ligne IXB-IXB de la figure 9A.
La figure 10A est une vue en plan de l'autre paire de
plaques de stratification.
La figure 0lB est une vue en coupe transversale prise le
long d'une ligne XB-XB de la figure 10A.
La figure 11 est une vue en élévation du dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement conforme au
premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 12A est une vue en plan d'un ensemble de joints. La figure 12B est une vue en élévation de l'ensemble de
joints.
La figure 13 représente des vues en coupe transversale
de la paire de plaques de stratification avant assemblage.
La figure 14 représente des vues en coupe transversale
de la paire de plaques de stratification après assemblage.
La figure 15 est une vue partielle en coupe transversale d'un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement conforme à un second mode de réalisation de la présente invention. La figure 16 est une autre vue partielle en coupe transversale du dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement conforme au second mode de réalisation de la
présente invention.
La figure 17 est une vue en élévation d'une plaque métallique modifiée conforme au second mode de réalisation de
la présente invention.
La figure 18 est une vue partielle en coupe transversale d'un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention. La figure 19A est une vue en plan d'un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement conforme à un
quatrième mode de réalisation de la présente invention.
La figure 19B est une vue en coupe transversale du dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement
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conforme au quatrième mode de réalisation de la présente invention. La figure 20A est une vue en plan d'une plaque de stratification conforme au quatrième mode de réalisation de la présente invention. La figure 20B est une vue en élévation de la plaque de stratification conforme au quatrième mode de réalisation de
la présente invention.
La figure 21A est une vue en plan d'une plaque *10 métallique conforme au quatrième mode de réalisation de la
présente invention.
La figure 21B est une vue en élévation de la plaque métallique conforme au quatrième mode de réalisation de la présente invention, et La figure 22 est une vue en coupe transversale d'un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement considéré en comparaison avec les modes de réalisation de la
présente invention.
Des modes de réalisation préférés de la présente invention sont décrits ci-après en tant qu'exemples dans lesquels un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement (appelé ci-après système de refroidissement de gaz) 100 est appliqué à des systèmes de recirculation de gaz d'échappement (appelé ci-après RGE) destinés à des moteurs à
-25 combustion interne comme indiqué sur la figure 1.
Une partie du gaz d'échappement émis par un moteur diesel (appelé ciaprès moteur) 200 est remise en circulation vers un côté d'admission du moteur 200 par l'intermédiaire d'une tubulure de recirculation de gaz d'échappement 210,
comme indiqué sur la figure 1.
Une soupape RGE bien connue 220 est disposée dans la tubulure de recirculation de gaz d'échappement 210 et régule une quantité de gaz RGE conformément au fonctionnement du moteur 200. Le système de refroidissement de gaz 100 est disposé dans la tubulure de recirculation de gaz d'échappement 210 entre un côté d'échappement du moteur 200 et la soupape RGE 220 et sert à refroidir le gaz RGE par échange de chaleur entre le gaz RGE et l'eau de
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refroidissement du moteur (appelé ci-après liquide de refroidissement). Ensuite, une configuration du système de refroidissement de gaz 100 conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention est décrit en faisant référence aux figures 2 à 6. Dans le système de refroidissement de gaz 100, le gaz RGE circule dans un passage d'échappement 110 et un liquide de refroidissement circule dans un passage de liquide de refroidissement 120, comme indiqué sur la figure 4. Les ailettes internes inoxydables 111 sont disposées dans le passage d'échappement 110 afin d'augmenter les surfaces avec lesquelles le gaz RGE vient en contact en vue de favoriser un échange de chaleur entre le gaz RGE et le liquide de refroidissement. Les ailettes internes 111 sont ce que l'on appelle des ailettes du type décalé dont les surfaces sont décalées les unes par rapport aux autres perpendiculairement
au sens de circulation du gaz RGE.
Après que les ailettes internes 111 sont disposées entre une paire de plaques de stratification 131 et 132 de façon à constituer une unité de plaques de stratification, une pluralité des unités de stratification sont empilées une par une dans les directions de l'épaisseur de celles-ci (directions du haut et du bas de la figure 4) et les plaques de stratification 131 et 132 adjacentes l'une à l'autre, en même temps que les ailettes internes 111, sont liées l'une à l'autre par brasage en utilisant du cuivre comme matériau de brasage. Les passages de gaz d'échappement et de liquide de refroidissement 110 et 120 sont formés entre deux plaques adjacentes respectives parmi les plaques de stratification 131 et 132. De ce fait, comme indiqué sur les figures 3 et 6, les passages de gaz d'échappement et de liquide de refroidissement 110 et 120 s'étendent respectivement parallèlement aux surfaces de plaques des plaques de stratification 131 et 132 (directions de la droite et de la
gauche sur les dessins).
Chacune des plaques de stratification 131 et 132 est constituée suivant une forme donnée, comme indiqué sur les figures 7 et 8, en emboutissant une mince plaque inoxydable
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de forme presque rectangulaire. L'une des plaques de stratification 131 et 132 est munie de façon intégrée par emboutissage au niveau d'une extrémité avant de celle-ci d'une première périphérie saillante 133 faisant saillie dans l'une des directions de stratification (directions D) des plaques de stratification 131 et 132. De même, l'autre des plaques de stratification 131 et 132 est munie de façon intégrée par emboutissage au niveau d'une extrémité avant de celle-ci d'une seconde périphérie saillante 134 faisant saillie dans l'autre des directions de stratification
(directions D) des plaques de stratification 131 et 132.
Les première et seconde périphéries saillantes 133 et 134 se recouvrent l'une l'autre parallèlement aux directions de stratification D des plaques de stratification 131 et 132 et les surfaces en recouvrement 133a et 134a des première et seconde périphéries saillantes respectives 133 et 134 sont liées l'une à l'autre par brasage. Comme indiqué sur la figure 3, une entrée d'échappement 141 destinée à l'introduction de gaz RGE vers les passages de gaz d'échappement 110 et une sortie d'échappement 142 destinée à évacuer le gaz RGE des passages de gaz d'échappement 110 sont
formées dans les première et seconde périphéries 133 et 134.
Lorsque les première et seconde périphéries saillantes 133 et 134 sont liées, comme indiqué sur la figure 4, le système de refroidissement de gaz 100 est composé de parties de coeur de système de refroidissement de gaz 101 constituant les passages à la fois du gaz d'échappement et du liquide de refroidissement 110 et 120 et constitue une partie de réservoir 102 dans laquelle les parties de coeur de système de refroidissement de gaz 101 sont logées. Le gaz RGE circule principalement dans une direction en ligne droite dans le système de refroidissement de gaz 100 le long des passages de
gaz RGE 110.
Comme indiqué sur les figures 9 à 11, chacune des unités de plaques de stratification formées par les plaques de stratification 131 et 132 comportant l'entrée et la sortie de gaz d'échappement 141 et 142 est munie d'échancrures 141a et 142a constituant l'entrée et la sortie de gaz d'échappement 141 et 142. Des ensembles de joints 143 destinés à relier 1il 2795811 respectivement les tubulures de recirculation de gaz d'échappement (tubulures extérieures) 210 à l'entrée et à la sortie de gaz d'échappement 141 et 142 sont liées à la première périphérie saillante 133 de la plaque de stratification 131 de façon adjacente à l'entrée et à la
sortie de gaz d'échappement 141 et 142.
Comme indiqué sur la figure 12, chacun des ensembles de joints 143 est réalisé en matière inoxydable et est constitué d'une première partie de bride de forme carrée 143a devant être liée par brasage à la première périphérie saillante 133, une seconde partie de bride en forme de losange 143b devant être fixée par des boulons à la tubulure extérieure 210 et une partie saillante (emboîtement) 143c destinée à positionner l'ensemble de joints par rapport à l'entrée ou la
sortie de gaz d'échappement 141 ou 142.
En outre, comme indiqué sur les figures 3 et 6, le système de refroidissement de gaz 100 est muni d'une tubulure de raccordement d'entrée 151 destiné à introduire le liquide de refroidissement vers les passages de liquide de refroidissement 120 et une tubulure de raccordement de sortie 152 destinée à évacuer le liquide de refroidissement vers l'extérieur après que de la chaleur soit échangée dans le système de refroidissement de gaz 100. Conformément au premier mode de réalisation, la première tubulure de raccordement 151 est disposée du côté de la sortie de gaz d'échappement 142 et la tubulure de raccordement de sortie 152 est disposée du côté de l'entrée de gaz d'échappement 141 de sorte que le liquide de refroidissement dans les passages de liquide de refroidissement 120 peut circuler dans le sens opposé à la circulation du gaz RGE dans les passages de gaz
d'échappement 110.
Ensuite, un procédé de fabrication du système de
refroidissement de gaz 100 est décrit.
Tout d'abord, chacune des plaques de stratification 131 et 132 (y compris les plaques de stratification comportant les échancrures 141a et 142a) est formée par emboutissage (procédé d'usinage par emboutissage) d'une plaque mince inoxydable, dont les surfaces avant et arrière sont revêtues
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(plaquées ou revêtues d'un placage) d'un matériau de brasage
(du cuivre dans ce mode de réalisation).
Ensuite, comme indiqué sur les figures 3 à 6, une pluralité d'unités de plaques de stratification, dont chacune est constituée par les plaques de stratification 131 et 132, comme indiqué sur les figures 13 et 14, sont stratifiées dans le sens de l'épaisseur de celles-ci (premier traitement d'assemblage temporaire). L'épaisseur de plaques de stratification 135 et 136 situées aux extrémités opposées le plus à l'extérieur dans les directions de stratification D est plus importante que celles des autres plaques de stratification 131 et 132, du fait que les plaques de stratification 135 et 136 constituent les parois extérieures des extrémités avant opposées dans les directions de
stratification D du système de refroidissement de gaz 100.
Ensuite, les tubulures de raccordement 151 et 152 sont temporairement assemblées à la plaque de stratification 135 et une paire des ensembles de joints 143 est temporairement assemblée aux première et seconde périphéries saillantes 133 et 134 en insérant les parties saillantes 143c dans l'entrée et la sortie de gaz d'échappement 141 et 142, respectivement (second traitement d'assemblage temporaire). Les plaques de stratification 131 et 132, les plaques de stratification 135 et 136, les ensembles de joints 143 et les tubulures de raccordement 151 et 152 sont supportés par des gabarits après le second traitement d'assemblage temporaire et ensuite, sont liés par brasage d'une manière constituée par un chauffage
dans un four (traitement de brasage).
Le système de refroidissement de gaz 100 fabriqué comme mentionné cidessus présente les caractéristiques décrites ci-après. L'une de la paire de plaques de stratification 131 de l'une quelconque des unités de plaques de stratification est munie de façon intégrée de la première périphérie saillante 133 s'étendant dans une direction de stratification D des plaques de stratification 131 et 132 et l'autre de la paire de plaques de stratification 132 de celle-ci est munie de façon intégrée de la seconde périphérie saillante (134) s'étendant dans l'autre direction de stratification D des
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plaques de stratification 131 et 132 de sorte que les première et seconde périphéries saillantes 133 et 134 peuvent se recouvrir l'une l'autre parallèlement aux directions de stratification D, et les surfaces en recouvrement 133a et 134a des première et seconde périphéries saillantes respectives 133 et 134 sont liées l'une à l'autre par brasage. Il en résulte que les plaques de stratification 131 et 132 peuvent être liées avec une force de liaison suffisante sans former de surfaces de périphérie pliées vers l'extérieur perpendiculaires aux directions de stratification D. En outre, les surfaces de parois extérieures des plaques de stratification 131 et 132 parallèles aux directions de stratification de celles-ci (appelées ci-après surfaces de liaison de parois extérieures) deviennent plates sans les parties concaves et convexes de sorte que les ensembles de joints 143 peuvent être facilement et fermement liés par
brasage aux surfaces de liaison de parois extérieures.
Alors que le rendement d'échange thermique du système de refroidissement de gaz 100 s'améliore du fait que le système de refroidissement de gaz 100 comporte les ailettes intérieures 111 dans les passages de gaz d'échappement 110, le gaz RGE dans le système de refroidissement de gaz 100 circule pratiquement en ligne droite depuis l'entrée 141 vers la sortie 142 de sorte que la perte de pression du gaz RGE
peut être réduite.
Comme indiqué sur la figure 5, si un espace g entre une extrémité avant 133b de la première périphérie saillante 133 de l'une des plaques de stratification 131 et une base 133c de la première périphérie saillante 133 d'une autre des plaques de stratification 131 est trop petit après lesecond traitement d'assemblage temporaire, l'extrémité avant 133b et la base 133c interfèrent l'une avec l'autre du fait que le matériau de brasage enduit sur la plaque de stratification 131 ou 132 est fondu au moment du traitement de brasage de sorte que chaque longueur de la plaque de stratification 131
ou 132 suivant l'épaisseur de celle-ci peut être raccourcie.
Il en résulte que les ailettes intérieures 111 ne peuvent pas être liées de façon fiable aux plaques de stratification 131
et 132.
Par contre, si l'espace g entre l'extrémité avant 133b et la base 133c est trop grand après le second traitement d'assemblage temporaire, l'espace c demeure toujours après le traitement de brasage de sorte que des parties concaves et convexes peuvent être formées sur les surfaces de liaison de
parois extérieures.
De ce fait, les dimensions telles que la hauteur h des ailettes intérieures 111 (se reporter à la figure 5) et la longueur de saillie L de la première périphérie saillante 133 (se reporter à la figure 5) doivent être définies avec soin eu égard à la réduction de la longueur de l'épaisseur de la plaque de stratification 131 ou 132 durant le traitement de
brasage.
Un dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement conforme à un second mode de réalisation de la présente invention est décrit en faisant référence à la figure 15. Conformément au second mode de réalisation, une mince plaque métallique déformable (inoxydable dans ce mode de réalisation) est disposée entre chacun des ensembles de joints 143 et la première périphérie saillante 133 et est
liée par brasage à la surface de liaison de paroi extérieure.
Bien que les surfaces 133a et 134a des première et seconde périphéries saillantes 133 et 134 en parallèle avec les directions de stratification D soient liées l'une à l'autre afin de rendre plates les surfaces de liaison de parois extérieures, il peut se trouver un cas o les surfaces de liaison de parois extérieures présentent des parties concaves et convexes relativement grandes en raison de fluctuations de fabrication et d'assemblage des plaques de
stratification 131 et 132.
Par ailleurs, il peut se trouver un autre cas o les surfaces de liaison des ensembles de joints 143 sont courbées, comme indiqué par une ligne en traits mixtes sur la figure 16, par un retrait des surfaces de liaison des ensembles de joints 143 au moment du traitement de brasage et des espaces relativement grands sont formés entre les surfaces de liaison de parois extérieures et les surfaces de
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liaison des ensembles de joints 143, résultant ainsi en une liaison insuffisante des ensembles de joints 143 sur les
surfaces de liaison de parois extérieures.
De ce fait, dans le cas o la mince plaque métallique déformable 144 est disposée entre chacun des ensembles de joints 143 et la première périphérie saillante 133 et o chacun des ensembles de joints 143 est lié aux plaques de stratification 131 et 132 par l'intermédiaire de la mince plaque métallique déformable 144, la mince plaque métallique 144 joue le rôle de joint d'étanchéité (garniture) de sorte que la surface de liaison de l'ensemble de joints 143 et la surface de liaison de paroi extérieure peuvent s'adapter à la plaque métallique 144 de façon à limiter les espaces entre ceux-ci. Il en résulte que l'ensemble de joints 143 est lié fermement par brasage à la surface de liaison de paroi extérieure par l'intermédiaire de la plaque métallique 144 de sorte que la fiabilité du système de refroidissement de gaz
peut augmenter.
Comme indiqué sur la figure 17, la mince plaque 144 peut être pliée suivant une forme de vague afin d'atteindre le but
du second mode de réalisation.
Un système de refroidissement de gaz 100 conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention est
décrit en faisant référence à la figure 18.
Conformément au troisième mode de réalisation, comme indiqué sur la figure 18, l'un des ensembles de joints 143 est muni d'un trou traversant 143a communiquant avec les passages de gaz d'échappement 110 et une surface intérieure la plus basse 143b du trou traversant 143a est située au niveau d'un emplacement plus bas qu'une surface intérieure la plus basse des passages de gaz d'échappement 110 de sorte que de l'eau en laquelle l'humidité du gaz RGE s'est condensée peut être entraînée vers l'extérieur des passages de gaz
d'échappement 110.
Bien que la figure 18 ne représente que la configuration du côté de l'entrée de gaz d'échappement 141, une surface intérieure la plus basse 143b du trou traversant 143a du côté de la sortie du gaz d'échappement 142 peut également être située au niveau d'un emplacement plus bas que la surface
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intérieure la plus basse des passages de gaz d'échappement 110. Un système de refroidissement de gaz 100 conforme à un quatrième mode de réalisation de la présente invention est décrit en faisant référence aux figures aux figures 19A et 19B. Conformément au quatrième mode de réalisation, une hauteur hi de la partie de coeur du système de refroidissement de gaz 101 (dimension en parallèle avec les directions de stratification B) est pratiquement égale à une longueur de hauteur h2 de l'entrée de gaz d'échappement 141
ou de la sortie de gaz d'échappement 142.
Comme indiqué sur les figures 19A, 19B, 20A et 20B, les plaques de stratification les plus à l'extérieur 135 et 136 parmi les plaques de stratification 131 et 132, qui constituent les parois extérieures du système de refroidissement de gaz 100, sont munies au niveau des extrémités avant longitudinales opposées de celles-ci de parties pliées 137 présentant des surfaces de périphérie 135a et 136a s'étendant en parallèle avec des directions de stratification D et dans des directions s'éloignant l'une de
l'autre (directions du haut et du bas de la figure 19B).
En outre, la plaque métallique 144 est munie au niveau des périphéries opposées de celle-ci perpendiculaires aux directions de stratification D de parties pliées 114b comportant chacune une surface de paroi 144a s'étendant dans les directions de stratification D, comme indiqué sur les figures 19A, 19B, 21A et 21B. La longueur de hauteur h3 de chacune des parties pliées 144b (dimension en parallèle avec les directions de stratification D) est pratiquement égale à la longueur h4 entre les extrémités avant opposées des parties pliées 137 prévues sur les plaques de stratification
et 136.
Comme on l'a mentionné ci-dessus, lorsque les surfaces de parois 144a s'étendant dans les directions de stratification D sont prévues sur la plaque 144, les surfaces de parois 144a servent de surfaces de guidage en vue d'aligner commodément les plaques de stratification 131 et 132 lorsque les plaques de stratification 131 et 132 sont
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stratifiées au moment du premier traitement d'assemblage temporaire. En outre, comme les plaques 135 et 136 sont munies des surfaces de périphérie 135a et 136a s'étendant dans des directions opposées vers l'extérieur à partir des parties de coeur du système de refroidissement de gaz 101, les surfaces de contact o les plaques 144 viennent en contact avec les parties de coeur du système de refroidissement de gaz 101 deviennent plus larges. Ensuite, les ensembles de joints 143 peuvent être liés aux plaques de stratification 135 et 136
avec une force de liaison plus grande.
Conformément aux modes de réalisation mentionnés ci-
dessus, le système de refroidissement de gaz 100 est appliqué à l'échangeur de chaleur destiné aux systèmes de circulation de gaz RGE. Cependant, le système de refroidissement de gaz peut également être appliqué à d'autres échangeurs de chaleur tels qu'un échangeur de chaleur devant être disposé dans un silencieux d'échappement en vue de recueillir les énergies thermiques des gaz d'échappement. En outre, bien que le système de refroidissement de gaz 100 comporte les plaques 144 conformes au troisième mode de réalisation, les surfaces de périphérie 135a et 136a des plaques de stratification 135 et 136 peuvent être appliquées au système de refroidissement de gaz 100 sans les plaques 144 comme indiqué dans le premier
mode.de réalisation.
En outre, conformément au quatrième mode de réalisation, la hauteur hi de la partie de coeur du système de refroidissement de gaz 101 est pratiquement égale à la longueur de hauteur h2 de l'entrée de gaz d'échappement 141 ou de la sortie de gaz d'échappement 142. Les surfaces de périphérie 135a et 136a peuvent être appliquées au système de refroidissement de gaz o la hauteur hl de la partie de coeur du système de refroidissement de gaz 101 est plus grande que la longueur de hauteur h2 de l'entrée de gaz d'échappement 141 ou de la sortie de gaz d'échappement 142, comme indiqué
dans le premier mode de réalisation.
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Claims (7)
1. Dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement destiné à échanger de la chaleur entre un gaz d'échappement et un liquide de refroidissement comprenant une pluralité d'unités, dont chacune est constituée d'une paire de plaques de stratification (131, 132), stratifiées et liées par brasage l'une à l'autre, de passages de gaz d'échappement des passages (110) et de passages de liquide de refroidissement (120) disposés entre deux plaques de stratification respectives parmi les plaques de stratification (131, 132), d'ailettes internes (111) disposées au niveau d'au moins l'un des passages de gaz d'échappement (110) et des passages de liquide de refroidissement (120), d'une entrée (141) et d'une sortie (142) de gaz d'échappement disposées sur des côtés opposés des passages de gaz d'échappement (110) et d'une paire d'ensembles de joints (143) liés aux plaques de stratification (131, 132) au niveau de l'entrée (141) et de la sortie (142) de gaz d'échappement en vue de raccorder des tubulures extérieures (210) aux passages de gaz d'échappement (110) de façon à faire circuler le gaz d'échappement perpendiculairement aux directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) depuis l'un de la paire d'ensembles de joints (143) par l'intermédiaire de l'entrée de gaz d'échappement (141) , des passages de gaz d'échappement (110) et de la sortie de gaz d'échappement (142) vers l'autre de la paire d'ensembles de joints (143), caractérisé en ce que: l'une de la paire de plaques de stratification (131) de l'une quelconque des unités est munie de façon intégrée d'une première périphérie saillante (133) s'étendant dans une première direction de stratification des plaques de stratification (131, 132), et l'autre de la paire de plaques de stratification (131) de celle-ci est munie de façon intégrée d'une seconde périphérie saillante (134) s'étendant dans l'autre direction de stratification des plaques de stratification (131, 132) de sorte que les première et seconde périphéries saillantes (133, 134) peuvent se
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recouvrir l'une l'autre en parallèle avec les directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) et les surfaces en recouvrement (133a, 134a) des première et seconde périphéries saillantes respectives (133, 134) peuvent être liées l'une à l'autre par brasage.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre: une mince plaque métallique déformable (144) disposée entre chacun des ensembles de joints (143) et la première périphérie saillante (133), dans lequel chacun des ensembles de joints (143) est lié aux plaques de stratification (131, 132) par l'intermédiaire de la mince plaque métallique
déformable (144).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la mince plaque métallique déformable (144) est munie au niveau d'une périphérie de celleci d'une surface de paroi (144a) s'étendant dans les directions de stratification des plaques
de stratification (131, 132).
4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les plaques de stratification les plus à l'extérieur (135, 136) sont munies au niveau des extrémités avant opposées de celles-ci de surfaces de périphérie (135a, 136a) s'étendant en parallèle avec les directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) et dans des directions s'écartant l'une de l'autre, chacun des ensembles de joints (143) étant lié par brasage aux surfaces de
périphérie (135a, 136a).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, dans lequel chacun des ensembles de joints (143) est muni d'un trou traversant (143a) communiquant avec les passages de gaz d'échappement (110) et une surface intérieure la plus basse (143b) du trou traversant (143a) d'au moins l'un des éléments de joint (143) est située au niveau d'un emplacement plus bas que la surface intérieure la plus basse des passages de gaz d'échappement (110) de sorte que de l'eau
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en laquelle l'humidité du gaz d'échappement s'est condensée peut être entraînée vers l'extérieur des passages de gaz
d'échappement (110).
6. Dispositif d'échange de chaleur pour gaz d'échappement destiné à échanger de la chaleur entre un gaz d'échappement et un liquide de refroidissement comprenant une pluralité d'unités, dont chacune est constituée d'une paire de plaques de stratification (131, 132), stratifiées et liées par brasage l'une à l'autre, de passages de gaz d'échappement (110) et de passages de liquide de refroidissement (120) disposés entre deux plaques de stratification adjacentes respectives parmi les plaques de stratification (131, 132), d'ailettes internes (111) disposées au niveau d'au moins l'un des passages de gaz d'échappement (110) et des passages de liquide de refroidissement (120), une entrée (141) et d'une sortie (142) de gaz d'échappement disposées sur des côtés opposés des passages de gaz d'échappement (110) et d'une paire d'ensembles de joints (143) liés aux plaques de stratification (131, 132) au niveau de l'entrée (141) et de la sortie (142) de gaz d'échappement en vue de raccorder des tubulures extérieures (210) aux passages de gaz d'échappement (110) de façon à faire circuler le gaz d'échappement perpendiculairement aux directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) depuis l'un de la paire d'ensembles de joints (143) par l'intermédiaire de l'entrée de gaz d'échappement (141), des passages de gaz d'échappement (110) et de la sortie de gaz d'échappement (142) vers l'autre de la paire d'ensembles de joints (143), caractérisé en ce *30 que c les plaques de stratification les plus à l'extérieur (135, 136) sont munies au niveau des extrémités avant opposées de celles-ci de surfaces de périphérie (135a, 136a) s'étendant en parallèle avec les directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) et dans des directions s'écartant l'une de l'autre, dans lequel chacun des ensembles de joints (143) est lié directement ou indirectement par brasage aux surfaces de périphérie (135a, 136a).
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7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel l'une de la paire de plaques de stratification (131) de l'une quelconque des unités est munie de façon intégrée d'une première périphérie saillante (133) s'étendant dans une première direction de stratification des plaques de stratification (131, 132) et l'autre de la paire de plaques de stratification (131) de celle-ci est munie de façon intégrée d'une seconde périphérie saillante (134) s'étendant dans l'autre direction de stratification des plaques de stratification (131, 132) de sorte que les première et seconde périphéries saillantes (133, 134) peuvent se recouvrir l'une l'autre en parallèle avec les directions de stratification des plaques de stratification (131, 132) et les surfaces en recouvrement (133a, 134a) des première et seconde périphéries saillantes respectives (133, 134) peuvent
être liées l'une à l'autre par brasage.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JP3965829B2 (ja) | 2007-08-29 |
| JP2000337215A (ja) | 2000-12-05 |
| DE10024389A1 (de) | 2000-11-30 |
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Effective date: 20110131 |