EP2171247A1 - Vanne de régulation reliée à un échangeur par un pont thermique et dispositif d'échange thermique correspondant - Google Patents

Vanne de régulation reliée à un échangeur par un pont thermique et dispositif d'échange thermique correspondant

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EP2171247A1
EP2171247A1 EP07858456A EP07858456A EP2171247A1 EP 2171247 A1 EP2171247 A1 EP 2171247A1 EP 07858456 A EP07858456 A EP 07858456A EP 07858456 A EP07858456 A EP 07858456A EP 2171247 A1 EP2171247 A1 EP 2171247A1
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EP
European Patent Office
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valve
exchanger
flap
duct
valve according
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Withdrawn
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EP07858456A
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German (de)
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Inventor
Laurent Albert
Olivier Delgarde
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Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Publication date
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    • F28F2255/16—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes extruded

Definitions

  • Control valve connected to an exchanger by a thermal bridge and corresponding heat exchange device
  • the present invention relates to fluid transport circuits such as those used in motor vehicles, in particular to recirculate the exhaust gases of the combustion engines of these vehicles.
  • An exhaust gas recirculation circuit of the engine of a motor vehicle (commonly called EGR for "Exhaust Gas Recirculation”) extends between the exhaust circuit and the intake circuit of the engine.
  • thermal engine and conventionally comprises a heat exchanger for cooling the exhaust gas, an uncooled bypass channel, a bypass valve for selectively directing the gas flow into the heat exchanger or the bypass duct, and a valve regulator for regulating the flow rate of the gas stream in the recirculation circuit.
  • the space available in the engine compartment of the vehicle is increasingly restricted, making it difficult to implement the current recirculation circuits and limiting the cooling possibilities of the components of the recirculation circuit which are subjected to the high temperature of the gas. exhaust.
  • An object of the invention is to provide a means for solving the above-mentioned drawback.
  • a valve for heat exchanger comprising a valve body provided with means for its attachment to the heat exchanger, the fixing means being thermally conductive and arranged to form a thermal bridge between the valve body and the exchanger.
  • the connection means allow the establishment of a heat exchange between the valve and the exchanger thereby allowing a cooling of the valve.
  • the invention also relates to a heat exchange device comprising an exchanger and such a valve.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger associated with a valve assembly according to the invention
  • FIG. 2 is a view of this heat exchanger in section along the plane II of FIG. 1, the shutter being in the position of connection of the valve assembly with the exchanger,
  • FIG. 3 is a partial view, similar to that of FIG. 2, showing the valve assembly when the flap is in a bypass position
  • FIG. 4 is a partial exploded perspective view of the heat exchanger equipped with the valve assembly according to the invention.
  • FIG. 5 is a partial perspective view of the body of the heat exchanger
  • FIG. 6 is an end view of the body of the heat exchanger according to a first embodiment
  • FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 of the body of the heat exchanger according to a second embodiment
  • FIG. 8 is a view similar to that of FIG. 6 of the body of the heat exchanger according to a third embodiment
  • FIG. 9 is a view similar to that of FIG. 6 of a heat exchanger according to a fourth embodiment
  • FIG. 10 is a view similar to that of FIG. 2, of the heat exchanger according to the fourth embodiment. embodiment
  • FIG. 11 is a partial cutaway view of the body of a heat exchanger with a particular channel partition profile
  • FIG. 12 is a view similar to that of Figure 6 of a body of heat exchanger 1 according to a fifth embodiment
  • FIG. 13 and 14 are end views of the body of the exchanger according to alternative embodiments, before assembly.
  • the invention is here described in application to an exhaust gas recirculation circuit of a motor vehicle engine.
  • the recirculation circuit is provided with means of its connection on the one hand to the exhaust circuit of the engine and on the other hand to the intake circuit of the engine.
  • the operating principle of such a recirculation circuit is known per se and will not be detailed hereinafter.
  • the exhaust gas recirculation circuit comprises a heat exchange device comprising a heat exchanger, generally designated 1, associated with a set of valve, generally designated 2.
  • the heat exchanger 1 comprises a body generally designated 3, comprising an outer casing 4, of tubular shape, having open ends 4.1, 4.2.
  • the outer casing 4 here has a parallelepipedic shape and comprises walls 4.3, 4.4, 4.5 and 4.6 parallel and opposite two by two.
  • two central partitions 5 extend parallel to each other and to a longitudinal axis 6 of the outer casing 4.
  • the central partitions 5 have opposite longitudinal edges connected to the walls 4.3, 4.4 so as to define with the central channel 7 comprises enlarged portions 7.1, 7.2 in the vicinity of the walls 4.3, 4.4 so that the central channel 7 has a cross-section here in the form of I.
  • the portions 7.1, 7.2 communicate with each other. 1 outside of the outer casing 4 by openings 8.1, 8.2 formed respectively in the walls 4.3, 4.4 in the vicinity of the ends 4.1, 4.2 of the outer casing 4.
  • peripheral partitions 9 extend parallel to each other and to the longitudinal axis 6.
  • the peripheral partitions 9 extend on either side of the central channel 7 and have opposite longitudinal edges. connected respectively to the walls 4.5, 4.6 and central partitions 5 so as to define therewith peripheral channels 10.
  • the peripheral channels 10 here have a rectangular cross section.
  • the central channel 7 has a section greater than that of the peripheral channels 10.
  • the body 3 is made of aluminum by extrusion so that at the outlet of the extruder, the channels 7 and 10 have open ends. Extrusion manufacturing makes it possible to obtain a one-piece body, which limits assembly operations and minimizes manufacturing costs.
  • the body 3 may also be made of a metal other than aluminum and more generally any material having sufficient thermal conduction properties.
  • These means comprise two elements one obtura- tion 11, 12 fixed by welding to ends of the central channel 7, respectively on the side of the end 4.1 and 1 'end of 4.2 1 the outer casing 4.
  • These members also comprise a return element 13 which has the shape of a cap having a cylindrical segment bottom wall with an axis perpendicular to the walls 4.5, 4.6 and which is fixed on the end 4.2 of the casing 4.
  • L return element 13 makes it possible to send back a stream coming from some of the peripheral channels 10, in this case those identified as 10. extending into the upper half of the outer envelope 4, towards the other peripheral channels 10, c i.e., those identified as extending in the lower half of the outer shell 4 (see more particularly Figures 5 and 6).
  • These members further comprise a connecting member of the ends of the peripheral channels 10, located on the side of the end 4.1, to fluid supply and discharge conduits. This connecting element is here formed by the valve assembly 2.
  • the valve assembly 2 comprises a valve body
  • the collector 22 extends the first conduit 24 and here forms a flared end thereof.
  • the valve 26 is connected to the rod of an actuator 27 mounted outside the valve body 21 on the side of its end portion 23.
  • the actuator 27, known per se, is arranged to slide in such a way that adjustable valve 26 between its two positions.
  • the collector 22 also defines a second duct 28 opening into the collector 22 on the side of the wall 4.3 and perpendicular to the longitudinal axis 6.
  • the second duct 28 is an inlet duct for a gas flow in the valve assembly 2 and the first duct 24 is an outlet duct of the gas stream of the valve assembly 2.
  • the second duct 28 is thus intended to be connected to the exhaust circuit of the heat engine and the first duct 24 is intended to be connected to the intake duct of the engine.
  • the collector 22 is fitted between two flanges 31 of a flange, generally designated 30, fitted and fixed by welding on the end 4.1 of the outer casing 4.
  • the flanges 31 are parallel to the walls 4.5, 4.6 of the envelope 4 and are provided with bearings pivotally receiving an axis 32 of a double flap, generally designated 33, having two parts of flap 33.1, 33.2 extending in the extension of one another from the side and Another of the axis 32.
  • the flange 30 comprises interlocking surfaces formed of two fins (or projections) 40, 41 parallel to the walls 4.3, 4.4 between which the exchanger is fitted.
  • the flange 30 and the flap 33 define an inlet opening 34 in the exchanger 1 facing the peripheral channels 10.a and an outlet opening 35 of The exchanger 1 opposite the peripheral channels 10 b.
  • the flap 33 is mounted opposite the second duct 28 and the opening 34 and is movable between a bypass position (FIG. 3) in which the flap 33 deflects a gas flow coming from the second duct 28 directly to the first duct 24 without passing through the heat exchanger 1 and a connection position ( Figure 2) in which the flap 33 guides the gas flow from the second conduit 24 to the inlet opening 34 and the outlet opening 35 to the first conduit 24.
  • connection position In the connection position, the side and end edges of the flap portion 33.1 respectively bear against sealing surfaces 36, 37 forming a seat extending into the manifold 22 and belonging to the valve body 21; the lateral and end edges of the flap portion 33.2 are in sealing engagement respectively against surfaces 38, 39 forming a seat and belonging to the flange 30.
  • the surfaces 36, 37 extend on one side of the bearings opposite to the surfaces 38, 39.
  • the flap 33 in connection position thus isolates the part of the manifold 22 into which the second conduit 28 of the portion of the manifold 23 into which the first conduit 24 opens.
  • the flap 33 deflects the gas flow directly to the first duct 24.
  • the inlet and outlet of the exchanger both open into the valve body behind the flap, there is no circulation in the exchanger even if it is not not sealed with respect to the conduits 24, 28.
  • the surface 39 belongs to a crosspiece of the flange 30 which is secured to the shutter element 11 of the central channel 7. Due to the structure of the flange 30 and the distribution of the surfaces 36, 37, 38, 39 forming seat of the flap 33 between the valve body 21 and the flange 30, the flange 30 is compact and allows a small distance to be obtained between the valve body 21 and the body 3 of the exchanger 1.
  • the flange 30 is made of a thermally conductive material and constitutes a thermal bridge between the valve body 21 and the body 3 of the exchanger 1.
  • the collector 22 is provided with a thermally conductive fin 29 which extends perpendicularly to the axis 32 of the flap 33 and which comes to bear on the body 3 of the exchanger 1, here indirectly via the shutter element 11, made of thermally conductive material.
  • the fin 29 thus promotes thermal conduction between the body 3 of the exchanger 1 and the valve body 21.
  • the return element 13 and the flange 30 comprise end-pieces 14, 15 intended to extend opposite the apertures 8.1, 8.2 to allow the connection of pipes to the central channel 7.
  • These end-pieces 14, 15 are welded on the walls 4.3, 4.4 and are intended to be connected to pipes carrying a heat transfer fluid.
  • the central channel 7 thus conveys the coolant which will allow the cooling of the exhaust gases that will circulate in the peripheral channels 10.
  • the central partitions 5 are thus in contact with the coolant and the gases to be cooled and allow a heat transfer direct between them, and the peripheral partitions 9 provide a heat transfer between the gases to be cooled and the heat transfer fluid via the central partitions 5.
  • a central channel for the coolant and peripheral channels surrounding the central channel for the fluid to be cooled makes it possible to obtain an exchanger structure compact and efficient thermal by favoring heat transfer by convection and conduction.
  • a single central channel for the heat transfer fluid limits the lengths to be sealed and minimizes the risk of leakage.
  • the shutter member 11 being in contact with the coolant, the element promotes the cooling of the fin 29 and therefore the valve body 21.
  • the components welded to the body 3 of the exchanger are laser welded.
  • valve assembly 2 and the return element 13 are arranged in such a way that the channels 10a extend from one side of the central channel 7 opposite the channels 10b. Figure 7).
  • the body 3 of the exchanger 1 comprises only four main peripheral channels 110 made in the mass of the body 3, each of these peripheral channels 110 being subdivided into a plurality of peripheral sub-channels 111 via a zigzag wall 112 attached in each peripheral channel 110.
  • these zigzag walls 112 may have reliefs, for example an embossing, to create turbulence in the gas flow.
  • the central channel 207 is identical to the central channel 7 previously described, all the peripheral channels 210 of the body 203 of the exchanger are unidirectional and the body 203 of the exchanger 1 comprises two additional channels, namely a branch channel 250 uncooled and an isolation channel 251 containing air and thermally isolating the bypass channel 250 of the central channel 207.
  • the valve body 221 of the valve assembly 202 is attached to the body 203 of the exchanger by a flange 230 having a single flap 233 movable between a connection position of the duct 224 to the peripheral channels 210 and a bypass position in which the duct 224 is connected to the bypass channel 250.
  • isolation channel 251 is optional.
  • the body 3 of the heat exchanger comprises two peripheral partitions 300, parallel to the walls 4.5, 4.6, having longitudinal edges connected to the walls 4.3, 4.4 to define with these and with the walls 4.5, 4.6 of the main channels 301 for the passage of the coolant.
  • Between the peripheral walls 300 extend central partitions 302 defining central channels 303 of smaller section than the main channels 301 and for the passage of the gases to be cooled.
  • the body of the heat exchanger may have a structure different from that described and result for example from the combination of one or more described embodiments or result of an assembly of different parts.
  • the number of channels may be different and the sections of these may not be rectangular.
  • the outer envelope and the central channel can thus have a circular section and the peripheral channels a section into annular segments.
  • the body may comprise at least one extruded portion incorporating at least some of the partitions delimiting (in whole or in part) a plurality of channels.
  • the body 3 of the exchanger may result from the assembly of several extruded parts (the body 3 remains an "extruded body" within the meaning of the present description.
  • Part 3.B comprises a central portion comprising the two central partitions 5 whose adjacent longitudinal edges are connected by partitions 5 'to delimit the central channel 7 which is only open at its ends before the introduction of the shutter elements 11, 12 (not visible here).
  • Central partitions 5 extend the peripheral partitions 9.
  • Part 3.B is mounted in part 3.A so that the walls 4.3, 4.4, 4.5 and 4.6 delimit the peripheral channels 10 with the peripheral walls 9. It is not necessary to fix the longitudinal free edges of the peripheral partitions 9 to the casing 4, a sealing of the peripheral channels 9 relative to each other not being necessary for the proper functioning of the exchanger 1.
  • the central channel 7 is longitudinally sealed before the assembly of Part 4.8 in Part 4.A, the risk of heat transfer fluid leakage to be avoided.
  • ribs 70 extend as binds peripheral partitions to increase the exchange surfaces with the gas flow.
  • FIG. 14 shows two identical extruded portions forming half-bodies 3.A 1 , 3.B 1 each delimiting: a longitudinal portion of the walls;
  • the half-bodies 3.A 1 , 3.B ' are joined to form the central channel 7 and are connected to one another by a longitudinal weld extending along the walls 4.3 and 4.4.
  • the partitions of the body of the exchanger may locally have plastic deformations aimed at generating turbulence in the gas flow.
  • These partitions may for example be corrugated as shown in FIG.
  • the seat surfaces for the flap can be made on the flange only. Seat surfaces may also be provided on the valve body, either for only one of the positions of the flap, or for both positions of the flap.
  • the edges of the flap 33 may be spaced from the seat surfaces belonging to the valve body 21 and the flange 30 by a distance less than a minimum clearance clearance. This means that there is no waterproof support of the flap on these surfaces but that a space extends between them, this space being of sufficiently small dimensions so that the resulting leak is not detrimental to the operation of the heat exchange device. It is also possible to arrange the valve assembly of such The flap in the bypass position cooperates with seat surfaces belonging to the valve body and / or the flange.
  • the fin 29 is optional or may be replaced by any thermally conductive element capable of forming a thermal bridge such as one or more material thicknesses.
  • the second duct may be delimited by the flange.
  • the valve body can be attached directly to the body of the exchanger.
  • the valve body and the flange can be in one piece.
  • the structure of the valve body may be different as well as the structure of the shutter element and / or control formed here by the valve.
  • the form of the fixing means may be different from that shown:
  • the fixing means may comprise interlocking surfaces with the exchanger
  • the engagement surfaces being in continuity with the exchanger and / or the valve body (conversely the engagement surfaces can be attached to the flange, to the exchanger or to the valve body) ;
  • the fastening means are arranged in the vicinity of an opening for communication with the exchanger and the interlocking surfaces comprise projections of the body and / or the flange,
  • the projections 240 extending over an entire periphery of the communication opening (the projections 240 thus extend all around the opening in FIG. 10 to fit the exchanger), or the opening being rectangular, the projections 40, 41 extending from two opposite sides of the opening.

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Abstract

L'invention concerne une vanne de régulation (2) pour échangeur thermique (1), comportant un corps de vanne (21) pourvu de moyens de sa fixation (30) à 1 ' échangeur thermique et un clapet (26) monté mobile dans le corps en regard d'un siège (25) formé dans un conduit (24) délimité par le corps de vanne, les moyens de fixation étant thermi- quement conducteurs et sont agencés pour former un pont thermique entre le corps de vanne et l' échangeur. L'invention a également pour objet un dispositif d ' échange thermique.

Description

Vanne de régulation reliée à un échangeur par un pont thermique et dispositif d'échange thermique correspondant
La présente invention concerne les circuits de transport de fluides tels que ceux utilisés dans les véhicules automobiles, notamment pour faire recirculer les gaz d'échappement des moteurs thermiques de ces véhicules.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un circuit de recirculation de gaz d'échappement du moteur thermique d'un véhicule automobile (communément appelé EGR pour "Exhaust Gas Recirculation") s'étend entre le circuit d'échappement et le circuit d'admission du moteur thermique et comprend classiquement un échangeur thermique pour refroidir les gaz d'échappement, un canal de dérivation non refroidi, une vanne de by-pass pour diriger sélectivement le flux gazeux dans 1 ' échangeur thermique ou dans le conduit de dérivation, et une vanne de régulation pour régler le débit du flux gazeux dans le circuit de recirculation. L'espace disponible dans le compartiment moteur du véhicule est de plus en plus restreint, rendant difficile l'implantation des circuits de recirculation actuels et limitant les possibilités de refroidissement des composants du circuit de recirculation qui sont soumis à la température élevée des gaz d'échappement.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de 1 ' invention est de fournir un moyen pour résoudre 1 ' inconvénient précité .
RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention une vanne pour échangeur thermique comportant un corps de vanne pourvu de moyens de sa fixation à 1 ' échangeur thermique, les moyens de fixation étant thermiquement conducteurs et agencés pour former un pont thermique entre le corps de vanne et l' échangeur. Ainsi, on peut obtenir un ensemble vanne- échangeur plus compact. En outre, les moyens de liaison autorisent l'établissement d'un échange thermique entre la vanne et 1 ' échangeur permettant de cette façon un re- froidissement de la vanne.
L'invention a également pour objet un dispositif d'échange thermique comprenant un échangeur et une telle vanne .
D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' in- vention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
II sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur thermique associé à un ensemble de vanne conformément à l'invention,
- la figure 2 est une vue de cet échangeur ther- mique en coupe selon le plan II de la figure 1, le volet étant en position de raccordement de l'ensemble de vanne avec 1 'échangeur,
- la figure 3 est une vue partielle, analogue à celle de la figure 2, montrant l'ensemble de vanne lors- que le volet est dans une position de dérivation,
- la figure 4 est une vue partielle en perspective éclatée de l' échangeur thermique équipé de l'ensemble de vanne conforme à l'invention,
- la figure 5 est une vue partielle en perspec- tive du corps de 1 ' échangeur thermique,
- la figure 6 est une vue en bout du corps de 1 ' échangeur thermique selon un premier mode de réalisation, - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 du corps de 1 ' échangeur thermique selon un deuxième mode de réalisation,
- la figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 6 du corps de 1 ' échangeur thermique conforme à un troisième mode de réalisation,
- la figure 9 est une vue analogue à celle de la figure 6 d'un échangeur thermique conforme à un quatrième mode de réalisation, - la figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 2, de 1 ' échangeur thermique conforme au quatrième mode de réalisation,
- la figure 11 est une vue partielle avec écorché du corps d'un échangeur thermique avec un profil particu- lier de cloison de séparation des canaux,
- la figure 12 est une vue analogue à celle de la figure 6 d'un corps d1 échangeur thermique conforme à un cinquième mode de réalisation,
- les figures 13 et 14 sont des vues en bout du corps de 1 ' échangeur selon des variantes de réalisation, avant assemblage.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L' INVENTION L'invention est ici décrite en application à un circuit de recirculation des gaz d'échappement d'un mo- teur thermique de véhicule automobile.
De manière connue en elle-même, le circuit de recirculation est pourvu de moyens de sa liaison d'une part au circuit d'échappement du moteur thermique et d'autre part au circuit d'admission du moteur thermique. Le prin- cipe de fonctionnement d'un tel circuit de recirculation est connu en lui-même et ne sera pas détaillé ci-après.
En référence aux figures 1 à 6, le circuit de recirculation de gaz d'échappement comprend un dispositif d'échange thermique comportant un échangeur thermique, généralement désigné en 1, associé à un ensemble de vanne, généralement désigné en 2.
L'échangeur thermique 1 comprend un corps généralement désigné en 3, comportant une enveloppe externe 4, de forme tubulaire, ayant des extrémités ouvertes 4.1, 4.2. L'enveloppe externe 4 a ici une forme parallélépipé- dique et comprend des parois 4.3, 4.4, 4.5 et 4.6 parallèles et opposées deux à deux.
Dans l'enveloppe externe 4, deux cloisons centrales 5 s'étendent parallèlement entre elles et à un axe longitudinal 6 de l'enveloppe externe 4. Les cloisons centrales 5 ont des bords longitudinaux opposés reliés aux parois 4.3, 4.4 de manière à définir avec celles-ci un canal central 7. Le canal central 7 comprend des portions élargies 7.1, 7.2 au voisinage des parois 4.3, 4.4 de sorte que le canal central 7 a une section transversale ici en forme de I. Les portions 7.1, 7.2 communiquent à 1 ' extérieur de 1 ' enveloppe externe 4 par des ouvertures 8.1, 8.2 ménagées respectivement dans les parois 4.3, 4.4 au voisinage des extrémités 4.1, 4.2 de l'enve- loppe externe 4.
Dans l'enveloppe externe 4, des cloisons périphériques 9 s'étendent parallèlement les unes aux autres et à l'axe longitudinal 6. Les cloisons périphériques 9 s'étendent de part et d'autre du canal central 7 et ont des bords longitudinaux opposés reliés respectivement aux parois 4.5, 4.6 et aux cloisons centrales 5 de manière à définir avec celles-ci des canaux périphériques 10. Les canaux périphériques 10 ont ici une section transversale rectangulaire . Le canal central 7 a une section supérieure à celle des canaux périphériques 10.
Le corps 3 est réalisé en aluminium par extrusion de sorte qu'à la sortie de 1 ' extrudeuse, les canaux 7 et 10 ont des extrémités débouchantes. La fabrication par extrusion permet l'obtention d'un corps monobloc, ce qui limite les opérations d'assemblage et minimise les coûts de fabrication. Le corps 3 peut également être réalisé en un autre métal que l'aluminium et plus généralement en tout matériau possédant des propriétés suffisantes de conduction thermique.
Sur les extrémités 4.1, 4.2 de l'enveloppe externe 4 sont fixés des organes de définition de circuits de fluides indépendants .
Ces organes comprennent deux éléments d1 obtura- tion 11, 12 fixés par soudage aux extrémités du canal central 7, respectivement du côté de l'extrémité 4.1 et de 1 ' extrémité 4.2 de 1 ' enveloppe externe 4.
Ces organes comprennent également un élément de retour 13 qui a la forme d'un capot ayant une paroi de fond en segment cylindrique d'axe perpendiculaire aux parois 4.5, 4.6 et qui est fixé sur l'extrémité 4.2 de l'enveloppe 4. L'élément de retour 13 permet de renvoyer un flux issu de certains des canaux périphériques 10, en l'occurrence ceux identifiés 10. a s ' étendant dans la moi- tié supérieure de l'enveloppe externe 4, vers les autres canaux périphériques 10, c'est-à-dire ceux identifiés lO.b s ' étendant dans la moitié inférieure de l'enveloppe externe 4 (voir plus particulièrement les figures 5 et 6) . Ces organes comprennent en outre un élément de liaison des extrémités des canaux périphériques 10, situées du côté de l'extrémité 4.1, à des conduits d'amenée et d'évacuation de fluide. Cet élément de liaison est ici formé par 1 ' ensemble de vanne 2. L'ensemble de vanne 2 comprend un corps de vanne
21 ayant une portion d'extrémité agencée pour former un collecteur 22 et une portion d'extrémité 23 délimitant un premier conduit 24 débouchant dans le collecteur 22 par un siège 25 pour un clapet 26 monté mobile dans le col- lecteur 22 entre une position extrême de fermeture et une position extrême d'ouverture du premier conduit 24. La portion d'extrémité 23 est équipé de moyens de liaison du premier conduit 24 à une canalisation externe. Le collecteur 22 prolonge le premier conduit 24 et forme ici une extrémité évasée de celui-ci. Le clapet 26 est relié à la tige d'un actionneur 27 monté à l'extérieur du corps de vanne 21 du côté de sa portion d'extrémité 23. L 'actionneur 27, connu en lui-même est agencé pour faire coulisser de manière réglable le clapet 26 entre ses deux posi- tions.
Le collecteur 22 délimite également un deuxième conduit 28 débouchant dans le collecteur 22 du côté de la paroi 4.3 et perpendiculairement à l'axe longitudinal 6. Le deuxième conduit 28 est un conduit d'entrée d'un flux gazeux dans l'ensemble de vanne 2 et le premier conduit 24 est un conduit de sortie du flux gazeux de l'ensemble de vanne 2. Le deuxième conduit 28 est ainsi destiné à être raccordé au circuit d'échappement du moteur thermique et le premier conduit 24 est destiné à être relié au conduit d'admission du moteur thermique.
Le collecteur 22 est emboîté entre deux ailes 31 d'une bride, généralement désigné en 30, emboîtée et fixée par soudage sur l'extrémité 4.1 de l'enveloppe externe 4. Les ailes 31 sont parallèles aux parois 4.5, 4.6 de l'enveloppe externe 4 et sont pourvues de paliers recevant à pivotement un axe 32 d'un volet double, généralement désigné en 33, comportant deux parties de volet 33.1, 33.2 s 'étendant dans le prolongement l'une de l'autre de part et d'autre de l'axe 32. La bride 30 comprend des surfaces d'emboîtement formées de deux ailettes (ou projections) 40, 41 parallèles aux parois 4.3, 4.4 entre lesquelles l'échangeur est emboîté.
La bride 30 et le volet 33 définissent une ouverture d'entrée 34 dans l'échangeur 1 en regard des canaux périphériques 10. a et une ouverture de sortie 35 de 1 ' échangeur 1 en regard des canaux périphériques lO.b.
Le volet 33 est monté en regard du deuxième conduit 28 et de l'ouverture 34 et est mobile entre une position de dérivation (figure 3) dans laquelle le volet 33 dévie un flux gazeux issu du deuxième conduit 28 directement vers le premier conduit 24 sans passer par 1 ' échangeur thermique 1 et une position de raccordement (figure 2) dans laquelle le volet 33 guide le flux gazeux issu du deuxième conduit 24 vers l'ouverture d'entrée 34 et de l'ouverture de sortie 35 vers le premier conduit 24.
Dans la position de raccordement, les bords latéraux et terminal de la partie de volet 33.1 sont en appui étanche respectivement contre des surfaces 36, 37 formant siège s 'étendant dans le collecteur 22 et appartenant au corps de vanne 21 ; les bords latéraux et terminal de la partie de volet 33.2 sont en appui étanche respectivement contre des surfaces 38, 39 formant siège et appartenant à la bride 30. Les surfaces 36, 37 s'étendent d'un côté des paliers opposé aux surfaces 38, 39. Le volet 33 en position de raccordement isole ainsi la partie du collecteur 22 dans laquelle débouche le deuxième conduit 28 de la partie du collecteur 23 dans laquelle débouche le premier conduit 24. En position de dérivation, le volet 33 dévie le flux gazeux directement vers le premier conduit 24. Comme l'entrée et la sortie de l' échangeur débouchent toutes deux dans le corps de vanne en arrière du volet, il n'y a pas de circulation dans 1 ' échangeur même si celui-ci n'est pas isolé de façon étanche par rapport aux conduits 24, 28.
La surface 39 appartient à une traverse de la bride 30 dont est solidaire l'élément d'obturation 11 du canal central 7. Du fait de la structure de la bride 30 et de la répartition des surfaces 36, 37, 38, 39 formant siège du volet 33 entre le corps de vanne 21 et la bride 30, la bride 30 est compacte et permet l'obtention d'une faible distance entre le corps de vanne 21 et le corps 3 de l'échangeur 1. La bride 30 est en un matériau thermique- ment conducteur et constitue un pont thermique entre le corps de vanne 21 et le corps 3 de l'échangeur 1.
Pour améliorer les échanges thermiques entre le corps de vanne 21 et le corps 3 de l'échangeur thermique 1, le collecteur 22 est pourvu d'une ailette 29 thermi- quement conductrice qui s ' étend perpendiculairement à l'axe 32 du volet 33 et qui vient prendre appui sur le corps 3 de l'échangeur 1, ici indirectement via l'élément d'obturation 11, réalisé en matériau thermiquement conducteur. L'ailette 29 favorise ainsi une conduction thermique entre le corps 3 de 1 ' échangeur 1 et le corps de vanne 21.
L'élément de retour 13 et la bride 30 comportent des embouts 14, 15 destinés à s'étendre en regard des ou- vertures 8.1, 8.2 pour permettre le raccordement de canalisations au canal central 7. Ces embouts 14, 15 sont soudés sur les parois 4.3, 4.4 et sont destinés à être raccordés à des canalisations de transport d'un fluide caloporteur. Le canal central 7 transporte ainsi le fluide caloporteur qui va permettre le refroidissement des gaz d'échappement qui vont circuler dans les canaux périphériques 10. Les cloisons centrales 5 sont ainsi en contact avec le fluide caloporteur et les gaz à refroidir et permettent un transfert thermique direct entre ceux- ci, et les cloisons périphériques 9 assurent un transfert thermique entre les gaz à refroidir et le fluide caloporteur via les cloisons centrales 5. L'utilisation d'un canal central pour le liquide caloporteur et de canaux périphériques entourant le canal central pour le fluide à refroidir permet d'obtenir une structure d' échangeur thermique compacte et efficace en favorisant les transferts thermiques par convection et conduction. En outre, un canal central unique pour le fluide caloporteur permet de limiter les longueurs à étancher et minimise le risque de fuite.
On notera en outre que, l'élément d'obturation 11 étant en contact avec le fluide caloporteur, l'élément favorise le refroidissement de l'ailette 29 et donc du corps de vanne 21. Les composants soudés sur le corps 3 de l'échan- geur sont soudés au laser.
Selon un deuxième mode de réalisation, l'ensemble de vanne 2 et 1 ' élément de retour 13 sont agencés de telle manière que les canaux 10. a s'étendent d'un côté du canal central 7 opposé aux canaux 10. b (voir la figure 7) .
Selon un troisième mode de réalisation, comme représenté à la figure 8, le corps 3 de 1 ' échangeur 1 ne comprend que quatre canaux périphériques 110 principaux réalisés dans la masse du corps 3, chacun de ces canaux périphériques 110 étant subdivisé en une pluralité de sous-canaux périphériques 111 par l'intermédiaire d'une paroi en zigzag 112 rapportée dans chaque canal périphérique 110. Pour créer des turbulences et augmenter l'ef- ficacité de 1 ' échangeur thermique, ces parois en zigzag 112 peuvent présenter des reliefs, par exemple un gaufrage, pour créer des turbulences dans le flux gazeux.
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un échangeur thermique conformé en U, l'invention est bien entendu applicable à un échangeur thermique conformé en I comme dans le quatrième mode de réalisation représenté aux figures 9 et 10. Une extrémité du corps 203 de 1 ' échangeur est alors reliée au corps de vanne 221 qui définit un conduit 224 unique tandis que l'extrémité opposée du corps 203 est reliée à un conduit externe par un élément de liaison 252.
Dans cet agencement, le canal central 207 est identique au canal central 7 précédemment décrit, tous les canaux périphériques 210 du corps 203 de 1 ' échangeur sont unidirectionnels et le corps 203 de I1 échangeur comprend deux canaux supplémentaires, à savoir un canal de dérivation 250 non refroidi et un canal d'isolement 251 contenant de l'air et servant à isoler thermiquement le canal de dérivation 250 du canal central 207. Le corps de vanne 221 de l'ensemble de vanne 202 est fixé au corps 203 de l 'échangeur par une bride 230 comportant un volet 233 simple mobile entre une position de raccordement du conduit 224 aux canaux périphériques 210 et une position de dérivation dans laquelle le conduit 224 est raccordé au canal de dérivation 250.
On notera que le canal d'isolement 251 est facultatif .
Selon un cinquième mode de réalisation, représenté à la figure 12, le corps 3 de 1 ' échangeur thermique comprend deux cloisons périphériques 300, parallèles aux parois 4.5, 4.6, ayant des bords longitudinaux reliés aux parois 4.3, 4.4 pour définir avec celles-ci et avec les parois 4.5, 4.6 des canaux principaux 301 pour le passage du fluide caloporteur. Entre les cloisons périphériques 300 s'étendent des cloisons centrales 302 délimitant des canaux centraux 303 de plus faible section que les canaux principaux 301 et destinés au passage des gaz à refroidir.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
En particulier, le corps de 1 ' échangeur thermique peut avoir une structure différente de celle décrite et résulter par exemple de la combinaison d'un ou plusieurs des modes de réalisation décrits ou résulter d'un assemblage de différentes pièces. Le nombre de canaux peut être différent et les sections de ceux-ci peuvent ne pas être rectangulaires. L'enveloppe externe et le canal cen- tral peuvent ainsi avoir une section circulaire et les canaux périphériques une section en segments annulaires.
En variante, le corps peut comprendre au moins une partie extrudée intégrant au moins certaines des cloisons délimitant (en tout ou partie) une pluralité de canaux. Ainsi, comme représenté sur les figures 13 et 14, le corps 3 de 1 ' échangeur peut résulter de l'assemblage de plusieurs parties extrudées (le corps 3 reste un "corps extrudé" au sens de la présente description.
Sur la figure 3, on peut voir une première partie extrudée 3.A formant l'enveloppe 4 et une deuxième partie 3.B délimitant les canaux. La partie 3.B comprend une portion centrale comportant les deux cloisons centrales 5 dont les bords longitudinaux adjacents sont reliés par des cloisons 5 ' pour délimiter le canal central 7 qui n'est donc ouvert qu'à ses extrémités avant la mise en place des éléments d'obturation 11, 12 (non visibles ici). Des cloisons centrales 5 s'étendent les cloisons périphériques 9.
La partie 3.B est montée dans la partie 3.A de telle manière que les parois 4.3, 4.4, 4.5 et 4.6 délimitent les canaux périphériques 10 avec les parois périphériques 9. Il n'est pas nécessaire de fixer les bords longitudinaux libres des cloisons périphériques 9 à l'enveloppe 4, une étanchéité des canaux périphériques 9 les uns par rapport aux autres n'étant pas nécessaire au bon fonctionnement de 1 ' échangeur 1. En revanche, le canal central 7 est lui longitudinalement étanche avant même le montage de la partie 4.8 dans la partie 4.A, le risque d'une fuite du fluide caloporteur devant être évité. On notera que des nervures 70 s'étendent en sail- lie des cloisons périphériques pour augmenter les surfaces d'échange avec le flux gazeux.
Sur la figure 14, on peut voir deux parties ex- trudées identiques formant des demi-corps 3.A1, 3.B1 dé- limitant chacun : une portion longitudinale des parois
4.3 et 4.4 ; une des parois 4.5, 4.6 ; une des cloisons centrales 5 et des cloisons périphériques 9.
Les demi-corps 3.A1, 3.B' sont réunis pour former le canal central 7 et sont reliés l'un à l'autre par une soudure longitudinale s 'étendant le long des parois 4.3 et 4.4.
Par ailleurs, d'autres procédés de sondage que le sondage laser évoqué dans la description des modes de réalisation précédents peuvent en outre être employés pour la réalisation de l'échangeur.
En variante, les cloisons du corps de l'échangeur peuvent présenter localement des déformations plastiques visant à engendrer des turbulences dans le flux gazeux. Ces cloisons peuvent par exemple être ondulées comme re- présenté sur la figure 11.
Les surfaces formant siège pour le volet peuvent être réalisées sur la bride uniquement. Des surfaces formant siège peuvent également être réalisées sur le corps de vanne, soit pour une seule des positions du volet, soit pour les deux positions du volet.
En position de raccordement, les bords du volet 33 peuvent être espacés des surfaces formant siège appartenant au corps de vanne 21 et à la bride 30 d'une distance inférieure à un jeu de fuite minimale. On entend par là qu'il n'y a pas d'appui etanche du volet sur ces surfaces mais qu'un espace s'étend entre ceux-ci, cet espace étant de dimensions suffisamment faibles pour que la fuite en résultant ne soit pas préjudiciable au fonctionnement du dispositif d'échange thermique. Il est égale- ment possible d'agencer l'ensemble de vanne de telle ma- nière que le volet en position de dérivation coopère avec des surfaces formant siège appartenant au corps de vanne et/ou à la bride.
L'ailette 29 est facultative ou peut être rempla- cée par tout élément thermiquement conducteur susceptible de former un pont thermique comme une ou plusieurs surépaisseurs de matière.
Le sens de circulation des gaz dans l'ensemble de vanne et 1 ' échangeur peut bien entendu être inversé par rapport à celui décrit.
Le deuxième conduit peut être délimité par la bride .
Le corps de vanne peut être fixé directement sur le corps de l' échangeur. Le corps de vanne et la bride peuvent être en une seule pièce.
La structure du corps de vanne peut être différente de même que la structure de l'élément d'obturation et/ou de régulation formé ici par le clapet.
La forme des moyens de fixation peut être diffé- rente de celle représentée :
- les moyens de fixation peuvent comporter des surfaces d'emboîtement avec l' échangeur,
- les surfaces d'emboîtement étant en continuité de matière avec 1 ' échangeur et/ou le corps de vanne (à l'inverse les surfaces d'emboîtement peuvent être rapportées sur la bride, sur 1 ' échangeur ou sur le corps de vanne) ;
- les moyens de fixation sont disposés au voisinage d'une ouverture de communication avec 1 ' échangeur et les surfaces d'emboîtement comprennent des projections du corps et/ou de la bride,
- les projections s 'étendant sur toute une périphérie de l'ouverture de communication (les projections 240 s'étendent ainsi tout autour de l'ouverture sur la figure 10 pour emboîter l' échangeur) ou, - l'ouverture étant rectangulaire, les projections 40, 41 s ' étendant de deux côtés opposés de l'ouverture.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vanne (2) pour échangeur thermique (1), comportant un corps de vanne (21) pourvu de moyens de sa fixation (30) à 1 ' échangeur thermique, caractérisée en ce que les moyens de fixation sont thermiquement conducteurs et sont agencés pour former un pont thermique entre le corps de vanne et 1 ' échangeur .
2. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de fixation comportent des surfaces d'emboîtement (31, 40, 41) avec l' échangeur.
3. Vanne selon la revendication 2, dans laquelle les surfaces d'emboîtement sont en continuité de matière avec 1 ' échangeur et/ou le corps de vanne.
4. Vanne selon la revendication 2, dans laquelle les moyens de fixation comprennent une bride (30) comportant lesdites surfaces d'emboîtement (40, 41) avec 1 ' échangeur (1) d'une part et des surfaces d'emboîtement (31) avec le corps de vanne (21) d'autre part.
5. Vanne selon la revendication 4, dans laquelle les moyens de fixation sont disposés au voisinage d'une ouverture de communication avec 1 ' échangeur (1) et les surfaces d'emboîtement comprennent des projections (31, 40, 41 du corps et/ou de la bride.
6. Vanne selon la revendication 5, dans laquelle les projections (240) s'étendent sur toute une périphérie de l'ouverture de communication.
7. Vanne selon la revendication 5, dans laquelle l'ouverture est rectangulaire et les projections (40, 41) s'étendent de deux côtés opposés de l'ouverture.
8. Vanne selon la revendication 4, dans laquelle un volet (33) est monté dans la bride pour pivoter entre une position de raccordement du conduit (24) à 1 ' échangeur (1) et une position de dérivation dans laquelle le conduit n'est pas raccordé à l' échangeur.
9. Vanne selon la revendication 8, dans laquelle le corps de vanne (21) et la bride (30) comprennent des surfaces (36, 37, 38, 39) formant siège pour le volet (33) lorsque celui-ci est dans au moins une de ses posi- tions .
10. Vanne selon la revendication 9, dans laquelle le volet (33) dans ladite au moins une de ses positions est en appui contre les surfaces (36, 37, 38, 39) formant siège .
11. Vanne selon la revendication 9, dans laquelle le volet (33) dans ladite au moins une de ses positions est écarté des surfaces formant siège d'un jeu de faible fuite .
12. Vanne selon la revendication 9, dans laquelle le volet (33) est un volet double comportant un axe de pivotement (32) de part et d'autre duquel s'étendent symétriquement des parties de volet, les surfaces formant siège (36, 37) du corps (21) étant symétriquement opposées aux surfaces (38, 39) formant siège de la bride (30) par rapport à l'axe de pivotement (32) .
13. Vanne selon la revendication 9, dans laquelle les surfaces (36, 37, 38, 39) formant siège du corps (21) et de la bride (30) coopèrent avec le volet (33) lorsque celui-ci est dans sa position de raccordement.
14. Vanne selon la revendication 8, le corps délimitant un premier conduit (24) et un deuxième conduit (28) formant un conduit d'entrée et un conduit de sortie de la vanne, et la bride (30) délimitant une ouverture d'entrée (34) et une ouverture de sortie (35) de 1 ' échan- geur (1) , le volet (33) en position de raccordement mettant en communication le conduit d'entrée et le conduit de sortie de la vanne avec le conduit d'entrée et le conduit de sortie de 1 ' échangeur respectivement et le volet en position de dérivation mettant en communication le conduit d'entrée de la vanne directement avec le conduit de sortie de la vanne.
15. Vanne selon la revendication 14, dans laquelle le deuxième conduit (28) est délimité par le corps de vanne (21) .
16. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle le corps de vanne (21) comprend au moins un élément ther- miquement conducteur (29) s ' étendant dans le conduit (24) depuis le siège (25) vers 1 ' échangeur (1).
17. Vanne selon la revendication 16, dans Ia- quelle l'élément thermiquement conducteur est une ailette
(29) .
18. Dispositif d'échange thermique comportant un échangeur thermique (1) et une vanne de régulation (2) conformes à l'une quelconque des revendications précéden- tes.
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