FR2930631A1 - Dispositif d'evacuation de condensats, boite collectrice de gaz d'un refroidisseur de gaz comprenant un tel dispositif et refroidisseur de gaz comprenant une telle boite collectrice - Google Patents

Abstract

L'invention concerne dispositif (10) d'évacuation de condensats provenant de la condensation de gaz à refroidir dans une ligne de circulation et de refroidissement des gaz comportant une conduite de passage (4) pour lesdits gaz, une cavité (12) de récupération des condensats, la cavité (12) communiquant avec la conduite de passage (4), et des moyens (20) de mise en vibration de la cavité (12) agencés pour permettre la pulvérisation des condensats et leur évacuation dans la ligne de refroidissement avec les gaz refroidis.

Description

Dispositif d'évacuation de condensats, boîte collectrice de gaz d'un refroidisseur de gaz comprenant un tel dispositif et refroidisseur de gaz comprenant une telle boîte collectrice Un moteur de véhicule automobile reçoit, du côté admission, des gaz destinés à être mélangés avec le carburant. Ces gaz comprennent souvent des gaz issus de l'échappement du moteur. Ces gaz sont chauds et doivent être refroidis. Il peut en résulter, à cause de la condensation, des condensats qu'il faut évacuer.

La présente invention concerne l'évacuation de condensats dans un refroidisseur de gaz et, plus généralement, dans une ligne de refroidissement de gaz.

Les gaz d'admission peuvent comporter de l'air suralimenté, c'est-à-dire compressé. Afin d'augmenter la densité de l'air à l'admission, il est connu de refroidir l'air de suralimentation sortant du compresseur au moyen d'un dispositif de refroidissement appelé refroidisseur d'air de suralimentation ou RAS en abrégé (ou encore CAC pour Charger Air Cooler en anglais). Ce refroidisseur d'air de suralimentation utilise comme fluide caloporteur l'air ou un liquide de refroidissement comme de l'eau glycolée. On entend par air de suralimentation aussi bien de l'air extérieur compressé qu'un mélange d'air extérieur avec des gaz d'échappement.

Un exemple classique de refroidisseur pouvant être utilisé est un échangeur de chaleur dont le corps de refroidissement est constitué par un faisceau de tubes parallèles à l'intérieur desquels circulent les gaz à refroidir et à l'extérieur desquels circule le fluide caloporteur.

Dans un moteur à combustion interne, des gaz se créent dans le carter du moteur au cours de son fonctionnement. Ces gaz, appelés gaz de carter ou gaz de blow 30 by , proviennent de différentes sources : - fuite des gaz au niveau de segments, depuis la chambre de combustion vers les volumes sous piston ; - fuite des gaz au niveau des paliers du ou des turbocompresseurs, depuis les corps de turbine et de compresseur vers le carter moteur par le retour d'huile, - fuite des gaz par les joints de queue de soupape, depuis les tubulures d'admission et d'échappement vers la culasse ; - fuite des gaz de pompe à huile, depuis le circuit de freinage vers la culasse.

Etant donné leurs origines diverses, les gaz de carter forment un mélange 10 composé : - de gaz de combustion, essentiellement de l'eau, du dioxyde de carbone et du diazote ; - des gaz imbrûlés : air, carburant et diazote ; et - d'huile résiduelle liée au passage des gaz à travers une chambre de décantation. 15 Afin d'éviter les risques de fuite vers l'extérieur et le rejet dans l'atmosphère d'hydrocarbures polluants, ainsi que pour maintenir le bas du carter en dépression et éviter un incendie du moteur, les gaz de blow by doivent être évacués à travers des circuits de récupération en boucle fermée fonctionnant par 20 aspiration vers l'admission des gaz moteur afin d'être consommés dans la chambre de combustion.

Dans un moteur suralimenté, les gaz de blow by sont réinjectés dans le circuit d'admission en amont du compresseur. On sait par ailleurs que la plupart des moteurs à combustion interne, et plus spécialement les moteurs diesel et les moteurs à injection directe, produisent des oxydes d'azote, désignés ensemble NOx, dont les effets sur l'environnement sont particulièrement néfastes. 25 30 Un moyen connu pour limiter la production d'oxydes d'azote consiste à recycler les gaz d'échappement. Selon cette technique, appelée EGR pour Exhaust Gas Recirculation , au moins une partie des gaz d'échappement formés est prélevée sur le collecteur d'échappement et mélangée à l'air frais d'admission en amont du répartiteur d'admission. Ce mélange est alors introduit dans la chambre de combustion du moteur. La présence de gaz d'échappement dans le mélange gazeux a pour effet de diminuer la température de combustion dans la chambre et, comme la formation des NOx est fortement dépendante de la température, on comprend que la mise en recirculation des gaz d'échappement contribue à réduire la quantité d'oxydes d'azote formés. Cet effet augmente avec la quantité de gaz d'échappement mélangés à l'air d'admission.

Pour assurer un remplissage correct des cylindres et protéger les composants de la ligne d'admission, les gaz d'échappement récupérés sont généralement 15 refroidis à l'aide d'échangeurs à eau désignés EGRc pour EGR cooler .

Afin de réinjecter dans le circuit d'admission des gaz EGR propres et froids dans les moteurs suralimentés, il est possible de prélever ces gaz à basse pression (LP) en aval de la turbine et de préférence en aval du filtre à particules, de les refroidir 20 dans un échangeur à eau désigné cette fois par LP EGRc, et de les réinjecter, comme les gaz de blow by , en amont du compresseur.

Les gaz EGR réinjectés à l'admission sont constitués en partie par de l'eau, sous forme vapeur ou liquide, et par des composés acides. Ainsi, les gaz de blow by après décantation partielle d'huile et les gaz EGR après refroidissement sont introduits dans la ligne d'admission en amont du compresseur et traversent donc le compresseur et le refroidisseur d'air de suralimentation monté en aval du compresseur. 25 30 On notera cependant que les gaz EGR en se condensant dans l'échangeur EGRc ou dans le refroidisseur d'air de suralimentation produisent des condensats acides qui peuvent, d'une part, endommager les pièces situées sur la ligne d'admission, comme, par exemple, des vannes et le compresseur, et, d'autre part, réduire les performances du refroidisseur d'air de suralimentation et détériorer les matériaux qui le constituent.

De même, l'huile résiduelle, l'eau et le carburant contenus dans le gaz de blow by réinjectés à l'admission se déposent le long de la ligne d'admission par condensation ou par piégeage. Ces dépôts peuvent perturber et endommager les pièces, notamment celles en mouvement qui s'y trouvent, ainsi que réduire l'efficacité thermique du refroidisseur d'air de suralimentation et même, comme les condensats acides, détériorer les matériaux qui le composent.

Enfin, il faut également remarquer que, dans des conditions climatiques froides, les condensats produits par les gaz EGR ainsi que les dépôts des gaz de blow by peuvent geler et entraîner la détérioration du refroidisseur et/ou l'étouffement du moteur par obstruction du flux d'air.

Pour le bon fonctionnement d'un échangeur de chaleur, il est nécessaire de se débarrasser des condensats.

On connaît par la demande EP 1 798 511 Al un échangeur de chaleur sur lequel on a fixé un ou plusieurs dispositifs de vibration afin de pulvériser les condensats déposés sur les parois latérales ou le fond du boîtier de l'échangeur dans lequel est logé le faisceau d'échange de chaleur de l'échangeur. Cependant, lorsque le ou les dispositifs de vibration sont actionnés et que l'échangeur de chaleur se met à vibrer dans son ensemble, cela engendre des faiblesses mécaniques au sein de l'échangeur, diminuant sa durée de vie.30 En outre, sous l'effet de la pesanteur, les condensats sont stockés dans le fond de l'échangeur ce qui entraîne sa corrosion malgré l'utilisation de dispositifs de vibration, le chemin de circulation des gaz à refroidir étant ainsi endommagé.

Enfin, les gaz à refroidir par l'échangeur de chaleur sont des gaz sales remplis de particules lourdes (suie, etc.) qui ont tendance à s'agglomérer, leur évaporation nécessitant alors une grande surface de vibration susceptible d'être endommagée.

Afin d'éliminer ces inconvénients, la. demanderesse propose son invention 10 permettant de pulvériser les condensats de manière localisée, sans affaiblir mécaniquement l'échangeur, ni le corroder.

L'invention concerne un dispositif d'évacuation de condensats provenant de la condensation de gaz à refroidir dans une ligne de circulation et de 15 refroidissement des gaz comportant une conduite de passage pour lesdits gaz, une cavité de récupération des condensats, la cavité communiquant avec la conduite de passage, et des moyens de mise en vibration de la cavité agencés pour permettre la pulvérisation des condensats et leur évacuation dans la ligne de refroidissement avec les gaz refroidis. Autrement dit, la cavité de récupération de 20 condensats est distincte de la conduite de passage pour les gaz.

Le dispositif permet ainsi avantageusement d'évacuer les condensats après récupération hors du chemin de refroidissement des gaz à refroidir, évitant aux condensats de corroder des zones vulnérables de la ligne de refroidissement. La 25 cavité est à l'extérieur du chemin de circulation des gaz à refroidir ce qui permet de récupérer les condensats dans la cavité sans perturber la circulation des gaz à refroidir. En outre, lorsque la cavité est mise en vibration, les éléments mécaniques, qui forment la ligne de refroidissement, ne sont pas sollicités mécaniquement, ce qui augmente leur durée de vie. 30 De préférence, les moyens de mise en vibration sont agencés dans le fond de la cavité en contact direct avec les condensats, sans élément intermédiaire pouvant amortir les vibrations. Toute l'énergie de vibration fournie par les moyens de vibration est ainsi destinée à pulvériser et évacuer les condensats. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de mise en vibration sont agencés pour faire vibrer localement la cavité.

Une mise en vibration locale de la cavité permet de protéger la ligne de 10 refroidissement contre des sollicitations mécaniques pouvant affaiblir cette dernière. Ainsi, le dispositif d'évacuation peut être avantageusement monté dans un refroidisseur selon l'art antérieur, sans nécessiter de renforcements supplémentaires de son boîtier ou de son faisceau d'échange de chaleur pour résister aux vibrations. Comme la cavité est extérieure au chemin de circulation 15 des gaz à refroidir, la mise en vibration de la cavité n'a pas d'influence sur la circulation des gaz à refroidir.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de mise en vibration comportent des moyens de détection de condensats dans la cavité 20 agencés pour activer lesdits moyens de mise en vibration en cas de détection.

Les moyens de détection permettent avantageusement d'activer les moyens de mise en vibration de manière intermittente, évitant de solliciter mécaniquement la cavité de manière continue. De préférence, lesdits moyens de mise en vibration comportent un actionneur à ultrasons.

De préférence encore, les moyens de mise en vibration sont agencés pour vibrer à 30 une fréquence comprise entre 20kHz et 2MHz. 25 Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le dispositif d'évacuation de condensats est destiné à être monté de manière autonome dans la ligne de refroidissement de gaz.

Le dispositif d'évacuation de condensats est avantageusement monté de manière autonome dans la ligne de refroidissement sans dépendre d'un autre élément fonctionnel de la ligne de refroidissement tel qu'un échangeur de chaleur. Le dispositif d'évacuation de condensats autonome est avantageusement monté dans une canalisation de gaz à refroidir pour récupérer les condensats hors de la canalisation, c'est-à-dire à l'extérieur du chemin de circulation des gaz dans la canalisation.

L'invention concerne également une boîte collectrice de gaz pour un 15 refroidisseur de gaz, montée dans une ligne de refroidissement de gaz, la boîte collectrice comprenant un dispositif d'évacuation selon l'invention.

De préférence, la boîte collectrice comprend un capot de stockage desdits condensats formant une cavité de récupération desdits condensats et une tubulure 20 de guidage de condensats vers ladite cavité, les moyens de mise en vibration du dispositif d'évacuation étant ménagés dans le capot de stockage desdits condensats.

La tubulure de guidage des condensats permet avantageusement de relier la 25 cavité de récupération des condensats au chemin de circulation des gaz à refroidir, la cavité de stockage étant ainsi isolée des gaz à refroidir.

De préférence encore, le capot de stockage desdits condensats est monté de manière amovible à ladite tubulure de guidage de condensats. 30 Cela permet d'accéder facilement aux moyens de mise en vibration qui sont ménagés dans le capot pour effectuer des opérations d'entretien.

L'invention concerne également un refroidisseur de gaz comprenant une boîte collectrice de gaz selon l'invention.

Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, la boîte collectrice de gaz est montée en aval du refroidisseur dans la ligne de refroidissement.

Selon une autre forme de réalisation, la boîte collectrice de gaz est montée en amont du refroidisseur dans la ligne de refroidissement.

L'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé sur lequel : la figure 1 représente une vue de face d'un échangeur de chaleur selon l'invention s'étendant longitudinalement selon un axe X de l'échangeur; - la figure 2 représente une vue en perspective rapprochée de la boîte collectrice de l'échangeur de la figure 1, la boîte collectrice comprenant un dispositif d'évacuation de condensats qui est vu partiellement en arrachée, sensiblement dans l'axe X de l'échangeur, de l'aval vers l'amont; la figure 3 représente une vue, sensiblement dans l'axe X de l'échangeur, de l'amont vers l'aval, de la boîte collectrice de la figure 2 avec le dispositif d'évacuation de condensats vu en transparence ; - la figure 4 représente un actionneur à ultrasons du dispositif d'évacuation de condensats des figures 2 et 3 ; la figure 5A représente un dispositif d'évacuation des condensats selon l'invention monté de manière autonome dans une canalisation de refroidissement de fluide et - la figure 5B représente une vue en coupe du dispositif d'évacuation des condensats de la figure 5A.

En référence à la figure 1, un échangeur de chaleur 1, ou refroidisseur 1, pour véhicule automobile est monté dans une ligne de circulation et de refroidissement de gaz et s'étend longitudinalement selon un axe X, désigné par la suite axe X de l'échangeur de chaleur.

Par la suite, les termes amont et aval sont définis par rapport à la direction d'écoulement des gaz dans la ligne de refroidissement dans lequel est monté l'échangeur 1.

L'échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau de tubes 3 d'échange de chaleur, les tubes étant disposés parallèlement sur une ou plusieurs rangées, ces tubes étant destinés à la circulation de gaz chauds, constitués en partie par de l'eau et des composés acides (issus en partie de la recirculation de gaz d'échappement (EGR)). Les tubes du faisceau d'échange de chaleur 3 sont maintenus à leurs extrémités par des plaques collectrices (ou collecteurs) non représentées, les plaques collectrices comportant des orifices pour le maintien desdits tubes du faisceau d'échange de chaleur 3. Un fluide caloporteur, ici de l'air extérieur, circule à l'extérieur des tubes du faisceau d'échange de chaleur 3.

Les gaz chauds sont introduits dans le faisceau d'échange de chaleur 3 par l'intermédiaire d'une boîte collectrice de gaz 2 placée à l'entrée du faisceau de tubes 3 de l'échangeur de chaleur 1, la boîte collectrice 2 étant munie d'une tubulure d'arrivée de gaz 22. Une boîte collectrice de gaz 4, du même type que celle montée à l'entrée de l'échangeur 1, est montée à la sortie de l'échangeur 1 pour recevoir les gaz ayant traversé les tubes du faisceau d'échange de chaleur 3 et les évacuer à travers sa tubulure de sortie 42.

La boîte collectrice 4, représentée sur la figure 2, comprend une première partie 30 amont tronconique 41, agencée pour récupérer les gaz refroidis à la sortie du faisceau d'échange de chaleur 3, et une deuxième partie aval tubulaire, correspondant à la tubulure de sortie 42, agencée pour évacuer les condensats, avec les gaz ayant circulés dans l'échangeur 1, en aval dans la ligne de refroidissement. La tubulure de sortie 42 est ici coudée ; c'est-à-dire qu'elle s'étend selon une direction oblique par rapport à l'axe X de l'échangeur 1. La boite collectrice de sortie 4 est ici une conduite de passage pour les gaz ayant circulés dans l'échangeur 1.

La première partie amont tronconique 41 de la boîte collectrice de sortie 4 comporte une première portion amont 41A de section rectangulaire, agencée pour correspondre à la forme rectangulaire de la plaque collectrice (non représentée) maintenant l'extrémité aval des tubes du faisceau d'échange de chaleur 3, et une deuxième portion aval 41B dont la section rectangulaire est sensiblement égale, en amont, à celle de la première portion amont 41A et sensiblement égale, en aval, à celle de la tubulure de sortie 42ä la section rectangulaire de la deuxième portion aval 41B de la première partie amont tronconique 41 de la boîte collectrice de sortie 4 étant décroissante de l'amont vers l'aval, l'axe X de l'échangeur de chaleur 1 passant sensiblement au centre du rectangle dont la section de la partie amont tronconique 41 a la forme. De manière schématique, la boîte collectrice 4 se présente sensiblement sous la forme d'un entonnoir s'étendant selon l'axe X de l'échangeur et évasé de l'aval vers l'amont.

Conformément à la figure 2, on définit quatre faces inclinées sur la deuxième portion aval 41B de la partie amont tronconique 41 de l'échangeur de chaleur 1.

On parlera, par simple convention, de face supérieure 411, de face inférieure 412, de face droite 413, de face gauche 414, en référence aux faces supérieure, inférieure, droite et gauche de la boîte collectrice de sortie 4 de la figure 2 vue dans la direction X de l'échangeur 1, de l' aval vers l'amont.

La boîte collectrice 4 de l'échangeur de chaleur 1 comprend, dans sa partie amont tronconique 41, un dispositif 10 d'évacuation de condensats, les condensats étant issus de la condensation de gaz ayant traversé le faisceau d'échange de chaleur 3, le dispositif d'évacuation 10 étant rapporté sur la face inférieure 412 de la partie amont tronconique 41 de la boîte collectrice de gaz 4 qui est montée à la sortie du faisceau d'échange de chaleur 3.

De part la forme tronconique de la partie amont tronconique 41, les gaz refroidis issus du faisceau d'échange de chaleur 3 se condensent dans la boîte collectrice 4 et sont guidés, sous l'effet de la pesanteur, par les faces inclinées 411-414 de la partie amont tronconique 41 de l'échangeur de chaleur 1 dans le dispositif d'évacuation 10 dans lequel ils sont récupérés, à l'extérieur de la boîte collectrice 4 dans laquelle circulent les gaz à refroidir.

En référence aux figures 2 et 3, le dispositif d'évacuation de condensats 10 comprend une première partie supérieure 11, désignée tubulure de guidage des condensats 1l, et une deuxième partie inférieure 12, désignée capot de stockage de condensats 12.

La tubulure de guidage des condensais 11 se présente sous la forme d'une canalisation cylindrique qui s'étend de la face inférieure 412 de la boîte collectrice 4, verticalement vers le bas et orthogonalement à la direction X selon laquelle s'étend l'échangeur de chaleur 1. La tubulure de guidage des condensats 11 est ouverte par ses faces d'extrémité, sa face d'extrémité supérieure étant coplanaire au plan de la face inférieure 412 de la boîte collectrice 4. Autrement dit, la face inférieure 412 de la boîte collectrice 4 comprend un orifice débouchant dans la tubulure de guidage des condensats 11, la tubulure n'ayant pas de partie saillante dans la boîte collectrice 4. 2930631 1:2 Le capot de stockage de condensats 12 et la tubulure de guidage 11 sont réalisés dans le même matériau que la boîte collectrice 4, ici en matière plastique. Il va de soi que d'autres matières pourraient également convenir. En référence à la figure 2, la tubulure de guidage 11 est venue directement du plastique de la boîte 5 collectrice 4.

Le capot inférieur de stockage de condensats 12 se présente sous la forme d'une canalisation cylindrique ouverte par sa face d'extrémité transversale supérieure mais fermée par sa face d'extrémité transversale inférieure. Le capot de stockage 10 de condensats 12 comprend un filetage formé à son extrémité supérieur agencé pour correspondre avec un filetage formé à l'extrémité inférieure de la tubulure de guidage de condensats 11, le capot 12 étant agencé pour être vissé à la tubulure de guidage de condensats 11 solidaire de la boîte collectrice 4, la tubulure 11 étant alors fermée, par le dessous, par le capot 12. 15 En référence à la figure 2, un actionneur de vibration 20 est maintenu de manière solidaire au fond du capot de stockage de condensats 12, la capot 12 formant une cavité de récupération de gaz condensés et l'actionneur de vibration 20 un moyen de mise en vibration de ladite cavité pour permettre la pulvérisation des 20 condensats et leur évacuation dans la ligne de refroidissement avec les gaz refroidis.

L'actionneur de vibration 20 est ici fixé par des vis dans le fond du capot de stockage de condensats 12 mais, de la colle ou tout autre moyen de fixation 25 conviendrait également. L'actionneur de vibration 20 permet d'engendrer des vibrations qui sont communiquées localement au capot de stockage de condensats 12 formant une cavité de recueillement pour les condensats, sans solliciter mécaniquement la boîte collectrice 4 ou d'autres éléments de l'échangeur de chaleur 1.30 Le capot de stockage de condensats 12 est maintenu de manière amovible avec la tubulure de guidage des condensats 11 par vissage. Cela permet avantageusement de pouvoir accéder à l'actionneur de vibration 20 par dévissage du capot de stockage de condensats 12 lors d'une opération d'entretien ou de réparation de l'actionneur de vibration 20.

Il va de soi que le capot de stockage de condensats 12 peut également être fixé de manière inamovible à la tubulure de guidage des condensats 11 par de la colle ou tout autre moyen de fixation.

En référence à la figure 4, l'actionneur de vibration 20 est, dans cet exemple, un actionneur à ultrasons 20 comprenant un sonotrode 21, agencé pour vibrer à une fréquence donnée, et une couronne 22, circonférentielle au sonotrode 21, agencée pour transmettre et amplifier les vibrations engendrées par le sonotrode 21.

L'actionneur 20 est alimenté en énergie électrique par un câble d'alimentation 24 qui traverse le capot de stockage de condensats 12 par une ouverture étanche ménagée dans une paroi latérale du capot 12. Le câble d'alimentation 24 est alimenté par un calculateur du véhicule dans lequel est monté l'échangeur de chaleur 1.

La mise en vibration du capot de stockage de condensats 12 permet de faire caviter les condensats stockés dans le capot 12.

La cavitation des condensats entraîne la pulvérisation des condensats en un aérosol constitué de gouttelettes. Ces gouttelettes, dont le diamètre avoisine le micron, remontent dans la partie amont de la boîte collectrice 4 via la tubulure 11 et sont emportées dans la tubulure de sortie 42 par le flux de gaz refroidis sortant du faisceau 3. Les condensats sont alors évacués hors de l'échangeur 1.

La pulvérisation des condensats en gouttelettes dépend, en partie, de la fréquence de vibration de l'actionneur 20, dans le cas d'espèce, de la fréquence de vibration du sonotrode 21. Pour une fréquence de vibration de l'ordre de 20kHz, les gouttelettes ont un diamètre de l'ordre de 60 m, tandis que pour une fréquence de l'ordre de 2Mhz, les gouttelettes ont un diamètre de l'ordre de 211m. Plus la fréquence de vibration est élevée, plus les gouttelettes sont fines et plus elles ressortent hors du capot de stockage de condensats 12 et sont évacuées hors de l'échangeur 1.

Dans cette forme de réalisation, la fréquence de vibration de l'actionneur 20 est supérieure à 20kHz et de préférence comprise entre 201(H et 2Mhz. Une fréquence inférieure à 20kHz entraîne la formation de grosses gouttelettes dont la masse est importante, empêchant leur évacuation par le flux de gaz refroidis.

L'actionneur de vibration 20 comprend, en outre, un détecteur de condensats 23 représenté sur la figure 4. Le détecteur 23 comprend, dans cet exemple, une anode et une cathode permettant de détecter la présence d'un fluide en phase liquide dans le capot de stockage de condensats 12. Lorsque des condensats sont stockés dans le capot de stockage de condensats 12, l'anode et la cathode sont connectées électriquement par lesdits condensats, activant l'actionneur de vibration 20 qui se met à vibrer pour les évacuer avec le flux de gaz refroidis issus du faisceau d'échange de chaleur 3,

Grâce au détecteur 23, l'actionneur de vibration 20 est activé de manière intermittente et uniquement en présence de gaz condensés. Le capot de stockage de condensats 12 est ainsi moins sollicité mécaniquement par comparaison à un autre capot 12 dans lequel serait monté un actionneur 20 vibrant en continu, un fonctionnement intermittent permettant ainsi d'allonger la durée de vie du dispositif d'évacuation 10. En outre, une activation intermittente permet de réaliser des économies d'énergie.

Il va de soi que d'autres détecteurs de condensats 20 pourraient également convenir. En particulier, la détection de condensats pourrait être réalisée de manière statistique en mesurant différents paramètres le long de la ligne de refroidissement (température des gaz en amont de l'échangeur 1, température des gaz en aval de l'échangeur 1, température du fluide caloporteur, vitesse de circulation des gaz, débit des gaz, température extérieure, etc.) afin de prédire la formation de condensats et activer l'actionneur de vibration 20 en conséquence.

Afin d'encore mieux comprendre le dispositif d'évacuation 10 de l'invention, son fonctionnement va être détaillé à l'aide d'un exemple de mise en oeuvre.

Dans cet exemple, le dispositif d'évacuation 10 de l'invention est monté dans une ligne de refroidissement comportant un échangeur de chaleur 1 agencé pour refroidir des gaz d'admission destinés à être consommés dans une chambre de combustion d'un moteur thermique à combustion interne d'un véhicule automobile. Le dispositif d'évacuation 10 est ménagé dans une boîte collectrice de gaz 4, montée en aval de l'échangeur de chaleur 1 et agencé pour évacuer le flux de gaz refroidis issu du faisceau d'échange de chaleur 3 en aval dans la ligne de refroidissement, en direction du moteur.

Dans la ligne de refroidissement, les gaz chauds, comportant des gaz d'échappement recirculés EGR, sont relativement propres après avoir traversé un filtre à particules monté en amont dans la ligne de refroidissement, les gaz chauds étant alors fortement chargés en eau. Ainsi, le dispositif d'évacuation selon l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les lignes de refroidissement dans lesquelles les condensats sont constitués majoritairement d'eau.

A titre d'exemple, un flux de gaz chaud, comportant des gaz EGR épurés par circulation dans un filtre à particules, est introduit en amont de l'échangeur de chaleur 1 et traverse le faisceau d'échange de chaleur 3 pour ressortir par la boîte collectrice de sortie 4. Les gaz sont refroidis et se condensent sur la partie aval du faisceau d'échange de chaleur 3 et dans la boîte collectrice de gaz 4.

Les gaz condensés sont guidés, sous l'effet de la pesanteur, par les faces inclinées 411-414 de la boîte collectrice 4 de l'échangeur 1 puis par la tubulure de guidage des condensats 11 vers la cavité de récupération de condensats formée dans le capot de stockage de condensats 12 du dispositif d'évacuation 10.

Les condensats récupérés, à l'extérieur de la ligne de refroidissement, sont détectés par le détecteur de condensats 23 qui active le sonotrode 21 de l'actionneur de vibration 20 fixé dans le fond du capot de stockage de condensats 12. L'actionneur de vibration 20 émet des ultrasons qui entraînent localement en vibration la cavité formée par le capot 12, les condensats récupérés entrant alors en cavitation.

Les condensats sont pulvérisés en fines gouttelettes qui remontent de la tubulure 20 de guidage de condensats 11 pour être soufflés par un flux de gaz refroidis issus du faisceau d'échange de chaleur 3 de l'échangeur 1.

Ainsi, les condensats sont entraînés sous forme de gouttelettes fines en aval dans la ligne de refroidissement, les condensats étant ensuite consommés dans la 25 chambre de combustion du moteur.

Il va de soi que le dispositif d'évacuation de condensats 10 peut également être monté dans des lignes de refroidissement comportant d'autres types d'échangeur de chaleur 1. Le dispositif d'évacuation 10 peut, par exemple, être utilisé avec un 30 faisceau d'échange de chaleur 3 comprenant des plaques de refroidissement.

Dans cet exemple, le dispositif d'évacuation de condensats est monté en aval de l'échangeur 1. Il va de soi que le dispositif pourrait également être monté en amont de ce dernier. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif d'évacuation de condensats est monté de manière autonome, indépendamment d'un échangeur de chaleur, dans une ligne de refroidissement de gaz.

10 Cette forme de réalisation est très similaire à la forme de réalisation précédente et c'est pourquoi les références utilisées pour les éléments du dispositif représenté sur les figures 5A, 5B de structure ou fonction identique, équivalente ou similaire à celles des éléments du dispositif de la figure 3 sont les mêmes, pour simplifier la description. D'ailleurs, l'ensemble de la description du dispositif de la figure 3 15 n'est pas reprise, cette description s'appliquant au dispositif représenté sur les figures 5A, 5B lorsqu'il n'y a pas d'incompatibilités.

En référence à la figure 5A, le dispositif d'évacuation de condensats 10 est monté dans une canalisation cylindrique horizontale de conduite de gaz 50 s'étendant 20 dans sa longueur selon un axe Y. La canalisation cylindrique horizontale de conduite de gaz 50 est ici une conduite de passage pour les gaz. Le dispositif d'évacuation de condensats 10 se présente sous la forme d'une canalisation cylindrique verticale 60 s'étendant perpendiculairement à la canalisation horizontale de conduite de gaz 50, la canalisation cylindrique verticale 60 étant 25 fermée par sa face inférieure par un capot: de récupération de condensats 12 et par sa face supérieure par un couvercle 70.

Autrement dit, l'ensemble des deux canalisations verticale et horizontale 50, 60 forme une croix ayant deux branches sécantes perpendiculaire, les gaz à refroidir5 circulant dans la première branche horizontale et les condensats étant récupérés dans la deuxième branche verticale.

Le capot de récupération des condensats 12 est à l'extérieur du chemin de circulation des gaz dans la canalisation de conduite de gaz 50, empêchant ainsi sa corrosion par les condensats. Un actionneur de vibration 20 est ici monté dans le capot de récupération 12.

Le couvercle 70 permet avantageusement d'accéder à l'actionneur de vibration 10 20 qui est monté dans le capot de récupération 12 afin de réaliser des opérations d'entretien le cas échéant.

En fonctionnement, des gaz circulent dans la canalisation de conduite de gaz 50 formant le chemin de circulation des gaz et peuvent se condenser dans la 15 canalisation de conduite de gaz 50. Les condensats sont soufflés, d'amont en aval, par le flux de gaz dans la canalisation de conduite de gaz 50 pour tomber, sous l'effet de la gravité, dans le capot de récupération de condensats 12 du dispositif d'évacuation de condensats 10.

20 Les condensats récupérés sont détectés par le détecteur de condensats 23 qui active le sonotrode 21 de l'actionneur de vibration 20 fixé dans le fond du capot de stockage de condensats 12. L'actionneur de vibration 20 émet des ultrasons qui entraînent localement en vibration la cavité formée par le capot 12, les condensats récupérés entrant alors en cavitation. 25 Les condensats sont pulvérisés en fines gouttelettes qui remontent hors du capot, pour rejoindre le chemin de circulation de gaz à refroidir et être soufflés par la flux de gaz refroidis circulant dans la canalisation de conduite de gaz 50. 5 Ainsi, les condensats sont entraînés sous forme de gouttelettes fines en aval dans la canalisation de conduite de gaz 50. Comme les condensats ne sont pas stockés à l'intérieur de la canalisation de conduite de gaz 50, cette dernière n'est pas corrodée.

Il a été ici décrit un actionneur de vibration à ultrasons. Cependant, il va de soi qu'un actionneur piézo-électrique ou tout autre moyen de mise en vibration pourrait également convenir.

Claims (10)

1. Revendications1. Dispositif (10) d'évacuation de condensats provenant de la condensation de gaz à refroidir dans une ligne de circulation et de refroidissement des gaz comportant une conduite de passage pour lesdits gaz (4, 50), une cavité (12) de récupération des condensats, ladite cavité (12) communiquant avec ladite conduite de passage, et des moyens (20) de mise en vibration de ladite cavité (12) agencés pour permettre la pulvérisation des condensats et leur évacuation dans la ligne de refroidissement avec les gaz refroidis.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens (20) de mise en vibration sont agencés dans le fond de la cavité (12) en contact direct avec les condensats.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les moyens (20) de mise en vibration sont agencés pour faire vibrer localement la cavité (12).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens (20) de mise en vibration comportent des moyens (23) de détection de condensats dans la cavité (10) agencés pour activer lesdits moyens de mise en vibration (20) en cas de détection.
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel lesdits moyens de mise en vibration (20) comportent un actionneur à ultrasons.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de mise en vibration (20) sont agencés pour vibrer à une fréquence comprise entre 20kHz et 2MHz.
7. 7. Boîte (4) collectrice de gaz pour un refroidisseur de gaz (1) montée dans une ligne de refroidissement de gaz, boîte comprenant un dispositif d'évacuation de condensats selon l'une des revendications 1 à 6.
8. 8. Boîte selon la revendication 7, comprenant un capot (12) de stockage desdits condensats formant une cavité de récupération desdits condensats et une tubulure (11) de guidage de condensats vers ladite cavité, dans laquelle les moyens de mise en vibration (20) du dispositif d'évacuation (10) sont ménagés dans le capot (12) de stockage desdits condensats.
9. 9. Boîte selon la revendication 8, dans laquelle le capot de stockage desdits condensats (12) est monté de manière amovible à ladite tubulure de guidage de condensats (11).
10. 10. Refroidisseur de gaz comprenant une boîte collectrice de gaz selon l'une des revendications 7 à 9.