EP1770343A1 - Echangeur thermique cintre - Google Patents

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EP1770343A1 EP06291424A EP06291424A EP1770343A1 EP 1770343 A1 EP1770343 A1 EP 1770343A1 EP 06291424 A EP06291424 A EP 06291424A EP 06291424 A EP06291424 A EP 06291424A EP 1770343 A1 EP1770343 A1 EP 1770343A1
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    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Definitions

  • heat exchangers to be arranged in the engine compartment of the vehicles are, in general, consisting of a calender and several tubes that pass inside the calender.
  • the shell or shell is made from a thin-walled tube.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the prior art by proposing a new EGR type heat exchanger which can be bent easily and in particular in which it is easy to bend the inner tubes of the exchanger although there are several , which in the case of the prior art causes implementation difficulties related to differences in length, curvature and position of the different tubes at the bending.
  • a heat exchanger is as defined in claim 1.
  • each tube of the bundle of strand tubes has approximately the same size as the other tubes. If, on the contrary, we start from a heat exchanger having parallel tubes to each other but which are not twisted into each other, when we bend together, the longest tubes outside Bending has a greater bent length than those inside the bending elbow and it is therefore more difficult to locate and weld them. According to the invention, on the contrary, each tube has approximately the same length in the strand and it is the strand as a whole which is easier to fix to the shell.
  • the shell or calender is made from a thin-walled tube.
  • the tubes are made of a sufficiently flexible material to shape the tubes without a machine or specific tooling.
  • the wall of the shell or shell has one or more corrugated zones in the form of a bellows at the place where the heat exchanger is to be bent.
  • each inner tube is corrugated, being obtained in particular by helical deformation of a smooth tube.
  • the inner tubes are low carbon austenitic stainless steel.
  • the inner tubes have a thickness of between 0.3 and 0.8 mm.
  • FIG 1 there is shown a tube called "corrugated" conventional that is usually found in heat exchangers EGR.
  • This tube is formed by helical deformation of a smooth 0.5 mm austenitic stainless steel tube.
  • FIG 2 there is shown a shell 2 or outer shell of an EGR heat exchanger.
  • This envelope is made of austenitic stainless steel. Its thickness is between 0.5 and 0, 8mm. It comprises a corrugated section 3 in the form of bellows, section 3 at which a bending will be performed, for example as shown in Figure 4.
  • the calender may also have no corrugation and be read at the level of bending.
  • Several tubes, for example five tubes, such as the tube 1, will pass inside the shell 2 shown in Figure 2.
  • the tubes 1 are arranged in a strand 4, as shown in FIG. 3.
  • the strand tubes have almost all the same curvature and, consequently, it does not appear large variation in length of the tubes at both ends 6 and 7, so that their attachment to the ends 8 and 9 of the shell 2 will not pose as much difficulty as if the tubes were arranged parallel to each other without being in strand.
  • the five-tube strand passes inside the calender shown in FIG.

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Abstract

Echangeur thermique, notamment disposé dans un circuit EGR entre le collecteur d'échappement et le répartiteur d'admission d'un moteur diesel, comportant une calandre extérieure et une pluralité de tubes s'étendant parallèlement les uns aux autres à l'intérieur de la calandre, caractérisé en ce que au moins un toron de tubes est formé avec au moins une partie de la pluralité de tubes passant à l'intérieur de la calandre.

Description

  • La présente invention se rapporte à un échangeur thermique, notamment disposé dans le circuit EGR d'un moteur, notamment diesel, d'un véhicule automobile. Le circuit EGR est disposé entre le collecteur d'échappement et le répartiteur d'admission. Ce circuit EGR permet une recirculation des gaz d'échappement vers l'admission, le mélange dans le cylindre au moment de la combustion étant constitué d'air frais, de gaz d'échappement et d'injection de gasoil, dans le cas d'un moteur diesel. Le pourcentage de gaz d'échappement est régulé par la vanne EGR en fonction des paramètres liés au fonctionnement du moteur.
  • Ces échangeurs thermiques à disposer dans le compartiment moteur des véhicules sont, en général, constitués d'Une calandre et de plusieurs tubes qui passent à l'intérieur de la calandre. La calandre ou enveloppe est réalisée à partir d'un tube à paroi mince.
  • Sachant que l'on souhaite de plus en plus implanter des échangeurs thermiques de ce genre dans les compartiments moteurs des véhicules automobiles, pour pouvoir recycler plus de gaz d'échappement et diminuer toujours plus les rejets de gaz polluants notamment NOX, on a besoin d'échangeurs thermiques de performances de plus en plus grandes. Sachant que le compartiment moteur reste, lui, d'une dimension habituelle, on est amené à vouloir cintrer l'échangeur de chaleur et, notamment, la calandre et les tubes qui se trouvent à l'intérieur, de l'échangeur thermique.
  • Lorsque l'on veut cintrer un tel échangeur thermique, il convient dans un premier temps, de contrer l'enveloppe, notamment au niveau d'une zone réalisée en forme de soufflet pour faciliter le cintrage et également les tubes qui se trouvent à l'intérieur. Or, au niveau du coude de cintrage, les tubes à l'intérieur n'auront pas tous la même courbure et auront donc chacun des longueurs différentes, de sorte qu'il est difficile de repérer les différents tubes, de les assembler, de les souder après mise en forme, etc.
  • La présente invention vise à surmonter les inconvénients de l'art antérieur en proposant un nouvel échangeur thermique de type EGR qui peut être cintré facilement et notamment dans lequel on peut cintrer facilement les tubes intérieurs de l'échangeur bien qu'il y en ait plusieurs, ce qui dans le cas de l'art antérieur entraîne des difficultés de mise en oeuvre liées aux différences de longueur, de courbure et de position des différents tubes au niveau du cintrage.
  • Suivant l'invention, un échangeur thermique est tel que défini à la revendication 1.
  • En prévoyant ainsi de disposer les tubes à l'intérieur de la calandre en les torsardant les uns les autres pour obtenir un toron, on s'assure que les tubes intérieurs ont tous une longueur sensiblement égale après avoir été cintrés et ainsi l'échangeur thermique dans son ensemble est simple à fabriquer, notamment l'étape de soudure de l'ensemble qui est facilitée par le fait que chaque tube du faisceau de tubes en toron a à peu prés la même dimension que les autres tubes. Si, au contraire, on partait d'un échangeur thermique ayant des tubes parallèles les uns aux autres mais qui ne sont pas torsardés les uns dans les autres, lorsque l'on cintre l'ensemble, les tubes les plus longs à l'extérieur du cintrage ont une plus grande longueur cintrée que ceux à l'intérieur du coude de cintrage et il est par conséquent plus compliqué de les repérer et de les souder. Suivant l'invention, au contraire, chaque tube a à peu prés la même longueur dans le toron et c'est le toron dans son ensemble qu'il est plus facile de fixer à la calandre.
  • Suivant un perfectionnement de l'invention, l'enveloppe ou calandre est réalisée à partir d'un tube à paroi mince.
  • De préférence, les tubes sont réalisés en un matériau suffisamment souple pour donner une forme aux tubes sans machine ou outillage spécifique.
  • Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, la paroi de l'enveloppe ou calandre présente une ou plusieurs zones ondulées en forme de soufflet, à l'endroit ou l'échangeur doit être cintré.
  • De préférence, chaque tube intérieur est ondulé, en étant obtenu notamment par déformation hélicoïdale d'un tube lisse.
  • En particulier, les tubes intérieurs sont en acier inox austénitique bas carbone. En particulier, les tubes intérieurs ont une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,8 mm.
  • Aux dessins, il est représenté un mode de réalisation de l'invention, donné uniquement à titre d'exemple.
  • Aux dessins :
    • La figure 1 représente un tube ondulé intérieur unique qui n'a pas encore été cintré.
    • La figure 2 représente l'enveloppe d'un échangeur suivant l'invention qui n'a pas encore été cintré.
    • La figure 3 représente un assemblage de plusieurs tubes comme représentés à la figure 1 agencés en la forme d'un toron.
    • La figure 4 représente l'enveloppe de la figure 2 qui a été cintrée et dans laquelle passe le toron de tubes cintré.
  • A la figure 1 il est représenté un tube dit "corrugé" classique que l'on trouve habituellement dans les échangeurs thermiques EGR. Ce tube est formé par déformation hélicoïdale d'un tube lisse en acier inox austénitique de 0,5 mm. A la figure 2, il est représenté une calandre 2 ou enveloppe extérieur d'un échangeur thermique EGR. Cette enveloppe est réalisée en acier inoxydable austénitique. Son épaisseur est comprise entre 0,5 et 0, 8mm. Elle comporte une section 3 ondulée en forme de soufflet, section 3 au niveau de laquelle un cintrage va être réalisé, par exemple comme représenté à la figure 4. Cependant, la calandre peut aussi ne pas comporter d'ondulation et être lise au niveau du cintrage. Plusieurs tubes, par exemple cinq tubes, tels que le tube 1, vont passer à l'intérieur de la calandre 2 représentée à la figure 2. Cependant, pour pouvoir cintrer et fixer facilement ce faisceau de cinq tubes à l'intérieur de la calandre 2 à l'état cintré, on dispose les tubes 1 en un toron4, comme représenté à la figure 3. ainsi, au niveau du coude 5 du cintrage, les tubes du toron ont à peu prés tous la même courbure et, par conséquent, il n'apparaît pas de grande variation de longueur des tubes aux deux extrémités 6 et 7, de sorte que leur fixation aux extrémités 8 et 9 de la calandre 2 ne posera pas autant de difficulté que si les tubes étaient disposés parallèlement les uns aux autres sans être en toron. Dans le circuit EGR cintré final, le toron de cinq tubes passe à l'intérieur de la calandre représentée à la figure 4.

Claims (8)

  1. Echangeur thermique, notamment disposé dans un cicuit EGR entre le collecteur d'échappement et le répartiteur d'admission d'un moteur diesel, comportant une calandre (2) extérieure et une pluralité de tubes (1) s'étendant parallèlement les uns aux autres à l'intérieur de la calandre, caractérisé en ce que au moins un toron (4) de tubes est formé avec au moins une partie de la pluralité de tubes passant à l'intérieur de la calandre, et la paroi de la calandre présente une ou plusieurs zones ondulées.
  2. Echangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe ou calandre (2) est réalisée à partir d'un tube à paroi mince.
  3. Echangeur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes sont réalisés en un matériau suffisamment souple pour donner une forme aux tubes sans machine ou outillage spécifique.
  4. Echangeur suivant la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi de l'enveloppe ou calandre présente une ou plusieurs zones ondulées en forme de soufflet à l'endroit où l'échangeur doit être cintré.
  5. Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque tube intérieur est ondulé, en étant obtenu notamment par déformation hélicoïdale d'un tube lisse.
  6. Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les tubes intérieurs sont en acier inoxydable austénitique bas carbone.
  7. Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les tubes intérieurs ont une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,8 mm.
  8. Circuit EGR d'un moteur de véhicule, notamment diesel, disposé entre le collecteur et une vanne EGR comportant un échangeur suivant l'une des revendications précédentes.
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