FR3059405A1 - Dispositif de distribution d'un fluide refrigerant a l'interieur d'une boite collectrice d'un echangeur thermique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de distribution (18a) d'un fluide réfrigérant (FR) configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5). Le dispositif de distribution (18a) s'étend selon une direction longitudinale (D2) et comprend au moins un conduit (14) étendu suivant un axe longitudinal (A1). Le conduit (14) comporte à une première de ses extrémités (15) longitudinales une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du conduit (14) et est fermé à une deuxième extrémité (16) longitudinale. Le conduit (14) comporte suivant au moins une partie de sa longueur au moins un orifice (17) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du conduit (14). Le dispositif de distribution (18a, 18b) comprend au moins un mélangeur (19) qui entoure au moins en partie conduit (14) et qui est configuré pour mélanger une phase liquide et une phase gazeuse du fluide réfrigérant (FR) évacué hors du conduit (14).
Description
© N° de publication : 3 059 405 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) © N° d’enregistrement national : 16 61752 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © Int Cl8 : F28 F 9/02 (2017.01), F28 F 13/06, B 60 H 1/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| (© Date de dépôt : 30.11.16. | © Demandeur(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES |
| (30) Priorité : | Société par actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : BLANDIN JEREMY, AZZOUZ KAMEL, | |
| TISSOT JULIEN et LEBLAY PATRICK. | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 01.06.18 Bulletin 18/22. | |
| (© Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ® Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES |
| apparentés : | Société par actions simplifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES. |
DISPOSITIF DE DISTRIBUTION D'UN FLUIDE REFRIGERANT A L'INTERIEUR D'UNE BOITE COLLECTRICE D'UN ECHANGEUR THERMIQUE.
FR 3 059 405 - A1
L'invention concerne un dispositif de distribution (18a) d'un fluide réfrigérant (FR) configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5). Le dispositif de distribution (18a) s'étend selon une direction longitudinale (D2) et comprend au moins un conduit (14) étendu suivant un axe longitudinal (A1 ). Le conduit (14) comporte à une première de ses extrémités (15) longitudinales une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du conduit (14) et est fermé à une deuxième extrémité (16) longitudinale. Le conduit (14) comporte suivant au moins une partie de sa longueur au moins un orifice (17) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du conduit (14). Le dispositif de distribution (18a, 18b) comprend au moins un mélangeur (19) qui entoure au moins en partie conduit (14) et qui est configuré pour mélanger une phase liquide et une phase gazeuse du fluide réfrigérant (FR) évacué hors du conduit (14).
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Dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique.
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs thermiques équipant les installations de conditionnement d'air pour un véhicule, notamment automobile. L'invention relève plus spécifiquement des modalités de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice que comporte un tel échangeur thermique.
Un véhicule est couramment équipé d'une installation de conditionnement d'air pour traiter thermiquement l'air présent ou envoyé dans l'habitacle du véhicule. Une telle installation comprend un circuit fermé à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant. Successivement suivant le sens de circulation du fluide réfrigérant à son travers, le circuit comprend essentiellement un compresseur, un condenseur, un détendeur et au moins un échangeur thermique.
L'échangeur thermique comporte couramment un faisceau de tubes interposés entre une boîte collectrice et une boîte de renvoi du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est admis à travers une bouche d'entrée à l'intérieur d'une boîte collectrice, circule suivant des chemins successifs dans les tubes du faisceau entre la boîte collectrice et une boîte de renvoi, puis est évacué hors de l'échangeur thermique à travers une bouche de sortie. La bouche de sortie est susceptible d'être ménagée à travers la boîte collectrice ou à travers la boîte de renvoi.
L'échangeur thermique est par exemple un évaporateur procurant un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air le traversant. Dans ce cas, le fluide réfrigérant circule à l'intérieur des tubes du faisceau et le flux d'air circule le long des tubes du faisceau pour son refroidissement.
Un problème posé réside dans le fait que le fluide réfrigérant est à l'état diphasique liquide/gazeux lorsqu'il est admis à l'intérieur de l'échangeur thermique. Du fait de la différence entre les propriétés physiques entre le liquide et le gaz, le fluide réfrigérant tend à se séparer entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.
H en résulte une hétérogénéité de l'alimentation des tubes du faisceau au regard des différentes phases du fluide réfrigérant, selon leur position par rapport à la bouche d'entrée du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice. Plus particulièrement, les tubes du faisceau situés au plus proche de la bouche d'entrée sont principalement alimentés en liquide et inversement les tubes du faisceau les plus éloignés de la bouche d'entrée sont principalement alimentés en gaz.
Ce phénomène génère une hétérogénéité de la température du flux d’air qui a traversé l'échangeur thermique en fonctionnement. Cette hétérogénéité complique la gestion thermique de l’appareil qui reçoit l’échangeur thermique et in fine implique des écarts de températures entre deux zones de l’habitacle, alors que la même température de flux d’air est demandée.
H est connu de loger un conduit pourvu d’une pluralité d'orifices à l’intérieur d’une boîte collectrice. Le fluide réfrigérant en phase liquide est ainsi projeté à travers les orifices sous forme de gouttelettes sur la totalité de la longueur du conduit, tel qu'il ressort du document EP 2 392 886 (DELPHI TECH INC).
Lne telle organisation n’est cependant pas optimale du point de vue de l’homogénéisation de la température du flux d’air en sortie de l’échangeur thermique.
La présente invention a pour objet un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique. L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique équipé d'un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant conforme à l'invention. L'échangeur thermique est notamment agencé pour équiper une installation de conditionnement d'air d'un véhicule, notamment automobile.
Ln but de l'invention est de parfaire l'homogénéité de la température de l'échangeur thermique en fonctionnement et finalement d'améliorer son rendement.
H est plus spécifiquement visé par l'invention de parfaire la distribution du fluide réfrigérant dans la boîte collectrice de manière homogène entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.
H est encore plus spécifiquement visé par l'invention de procurer une alimentation homogène en fluide réfrigérant des tubes du faisceau interposés entre la boîte collectrice et la boîte de renvoi de l'échangeur thermique.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de distribution du fluide réfrigérant pouvant être obtenu industriellement à moindres coûts.
Il est notamment recherché une obtention à moindres coûts et une efficacité du dispositif de distribution, permettant d'obtenir une homogénéisation performante du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse, et une distribution homogène du fluide réfrigérant à l'intérieur de chacun des tubes du faisceau de l'échangeur thermique
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de distribution du fluide réfrigérant dont l'organisation permette son adaptation aisée et à moindres coûts à des échangeurs thermiques de structures diverses.
Une telle diversité de structures des échangeurs thermiques est notamment à apprécier au regard du nombre de tubes du faisceau qu'ils comportent, des modalités de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur thermique et/ou des positions relatives entre la bouche d'entrée et la bouche de sortie du fluide réfrigérant que comporte l'échangeur thermique.
Le dispositif de distribution de l'invention s'étend selon une direction longitudinale et comprend au moins un conduit étendu suivant un axe longitudinal. Le conduit comporte à une première de ses extrémités longitudinales une bouche d'entrée pour l'admission du fluide réfrigérant à l'intérieur du conduit. Le conduit est fermé à une deuxième extrémité longitudinale et comporte suivant au moins une partie de sa longueur au moins un orifice d'évacuation du fluide réfrigérant hors du conduit.
Ainsi, le fluide réfrigérant est prévu d'être admis à l'intérieur du conduit à sa première extrémité longitudinale communiquant avec la bouche d'entrée. La fermeture du conduit à sa deuxième extrémité longitudinale force le passage du fluide réfrigérant à travers l'orifice pour son évacuation hors du conduit. La communication entre le conduit et la bouche d'entrée est une mise en communication fluidique procurant une circulation du fluide réfrigérant entre la bouche d'entrée et le conduit et plus spécifiquement entre la bouche d'entrée et l'évidement délimité par conduit.
D'une manière générale et par la suite, la notion de communication entre des organes est considérée comme une communication fluidique autorisant le passage d'un fluide de l'un à l'autre des organes, notamment le fluide réfrigérant. En d'autres termes, la mise en communication entre des organes relève d'une configuration des organes l'un par rapport à l'autre procurant une circulation d'un fluide entre les organes, le fluide étant apte à circuler à travers un organe vers au moins un autre organe avec lequel il est en communication.
Selon l'invention, le dispositif de distribution comprend au moins un mélangeur qui entoure au moins en partie le conduit. Le mélangeur est configuré pour mélanger une phase liquide avec une phase gazeuse du fluide réfrigérant évacué hors du conduit.
Le mélangeur entoure le conduit en s'étendant longitudinalement suivant l'extension longitudinale du conduit ou en d'autres termes suivant l'extension longitudinale du dispositif de distribution.
Le mélangeur est notamment un organe présentant une structure configurée pour perturber un écoulement laminaire d'un fluide, notamment le fluide réfrigérant provenant du conduit. L'homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est ainsi optimisée préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution et son admission dans la boîte collectrice de l'échangeur thermique logeant le dispositif de distribution.
Plus particulièrement, le fluide réfrigérant est évacué hors du conduit à travers un ou plusieurs orifices ménagés à travers le conduit suivant une direction transverse à son axe longitudinal. Les orifices forment notamment des buses de pulvérisation du fluide réfrigérant hors du conduit, en procurant dans une première étape une homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. Puis, le fluide réfrigérant étant apte à circuler à travers le mélangeur au moins en partie autour du conduit, son homogénéisation entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est optimisée préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution.
H est à relever tel que visé plus loin que l'aptitude du fluide réfrigérant à circuler à travers le mélangeur est notamment procurée par un confinement de l'ensemble comprenant le conduit entouré du mélangeur à l'intérieur d'une enceinte. Le conduit entouré du mélangeur est par la suite désigné par premier conduit. L'enceinte est susceptible d'être formée par un deuxième conduit entourant l'ensemble comprenant le premier conduit entouré du mélangeur ou d'être formée par une chambre de la boîte collectrice logeant le dispositif de distribution.
L'homogénéisation du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse par étapes successives élève le niveau d’homogénéisation du fluide réfrigérant distribué le long du dispositif de distribution.
La performance de l'échangeur thermique en est accrue. Par exemple la température de l’air traversant l'échangeur thermique se trouve considérablement équilibrée de long de l'ensemble des tubes du faisceau de tubes qu'il comporte. Par exemple encore, la température d'un liquide de refroidissement circulant à travers un circuit hydraulique de refroidissement s'étendant au moins en partie le long de l'échangeur thermique, se trouve aussi considérablement équilibrée lors de son passage le long de l'ensemble des tubes du faisceau.
En outre, les contraintes mécaniques auxquelles l'échangeur thermique est susceptible d'être soumis en raison de températures localement différenciées sont limitées, ce qui permet d'accroître sa durée de vie.
Selon une forme de réalisation, le mélangeur est logé dans un canal ménagé entre le conduit, dit alors premier conduit, et un deuxième conduit logeant le premier conduit entouré du mélangeur. Le deuxième conduit comporte au moins un passage d'évacuation du fluide réfrigérant depuis le canal hors du dispositif de distribution.
Plus précisément, le deuxième conduit est longitudinalement étendu et entoure suivant l'extension longitudinale du premier conduit l'ensemble formé par le premier conduit entouré du mélangeur. Le deuxième conduit comporte au moins un passage communicant avec le mélangeur pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant depuis le mélangeur vers le passage à travers lequel le fluide réfrigérant est évacué hors du dispositif de distribution.
La circulation du fluide réfrigérant est ainsi canalisée entre le premier conduit et le deuxième conduit pour optimiser le chemin parcouru par le fluide réfrigérant à travers le mélangeur au moins en partie autour du premier conduit, préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution à travers au moins un passage. Les positions relatives entre l'orifice ou des orifices et le passage ou des passages peuvent être déterminées pour optimiser le chemin parcouru par le fluide réfrigérant à travers le mélangeur.
Les modalités procurant le mélange du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse à l'intérieur du dispositif de distribution sont dissociées des modalités d'évacuation du fluide réfrigérant hors du dispositif de distribution. Les agencements d'un ou de plusieurs orifices le long du premier conduit peuvent être avantageusement dissociés des agencements d'un ou de plusieurs passages le long du deuxième conduit.
Ainsi, d'une part le mélange du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est obtenu performant à l'intérieur du dispositif de distribution et d'autre part la distribution du fluide le long du dispositif de distribution à travers les passages est obtenue homogène indépendamment des modalités mises en œuvre pour son mélange à l'intérieur du dispositif de distribution.
H en ressort que l'échangeur thermique est obtenu performant et que le dispositif de distribution est aisément adaptable à moindres coûts selon la configuration de l'échangeur thermique, notamment au regard du nombre de tubes à alimenter en fluide réfrigérant qui débouchent sur le long de la boîte collectrice.
En d'autres termes, l'agencement du ou des orifices le long du premier conduit est spécifiquement organisé pour procurer un mélange homogène à l'intérieur du dispositif de distribution de la phase liquide avec la phase gazeuse du fluide réfrigérant, préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution. L'agencement du ou des passages le long du deuxième conduit est spécifiquement organisé pour procurer une alimentation homogène en fluide réfrigérant vers chacun des tubes du faisceau le long du dispositif de distribution.
Par exemple, une section transverse du passage et une section transverse de l'orifice considérées parallèlement à l'axe longitudinal du conduit sont différentes. La configuration de la section transverse de l'orifice est spécifiquement adaptée pour mélanger le fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse et la configuration de la section transverse du passage est spécifiquement adaptée pour favoriser l'alimentation homogène de l'ensemble des tubes du faisceau. Notamment, la section transverse du passage est supérieure à la section transverse de l'orifice.
Selon un autre exemple, la forme géométrique de l'orifice est différente de la forme géométrique du passage. Par exemple encore, l'orifice peut être incliné vers l'une ou l'autre des extrémités longitudinales du conduit et le passage être orienté perpendiculairement à la direction longitudinale du dispositif de distribution.
En d'autres termes, la section transverse du ou des orifices est configurée pour pulvériser hors du conduit le fluide réfrigérant homogène entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. La section transverse du ou des passages est configurée pour une distribution du fluide réfrigérant hors du dispositif de distribution homogène le long du dispositif de distribution vers chacun des tubes du faisceau de l'échangeur thermique.
Une telle différenciation des sections transverses des passages et des orifices est susceptible d'être réalisée par différenciation de la géométrie en tant que forme entre le ou les passages et le ou les orifices, et/ou par différenciation entre les dimensions du ou des passages et les dimensions du ou des orifices pour une même géométrie en tant que forme des passages et des orifices.
L'interposition du mélangeur entre le premier conduit et le deuxième conduit non seulement procure un mélange performant du fluide réfrigérant entre sa phase liquide et sa phase gazeuse à l'intérieur du dispositif de distribution, mais aussi permet une distribution homogène du fluide réfrigérant vers chacun des tubes du faisceau via un ou des passages qui sont spécifiquement agencés à cet effet le long du deuxième conduit.
Selon une forme de réalisation, le mélangeur est appliqué contre le premier conduit et contre le deuxième conduit. Le mélangeur forme avantageusement un organe de renfort du dispositif de distribution. Ainsi, le mélangeur procure un maintien en conformation du dispositif de distribution, notamment dans le cas d'une extension longitudinale potentiellement conséquente d'un dispositif de distribution configuré pour alimenter en fluide réfrigérant un nombre important de tubes du faisceau débouchant sur la boîte collectrice.
Selon une forme de réalisation, le mélangeur forme un organe de positionnement relatif entre le premier conduit et le deuxième conduit suivant une direction transverse à l'axe longitudinal du premier conduit.
La configuration du mélangeur est adaptée selon les conformations du premier conduit et du deuxième conduit de manière à les positionner et à les maintenir l'un par rapport à l'autre au moins transversalement. Ainsi, le maintien en conformation du dispositif de distribution est renforcé par le maintien en position des conduits l'un par rapport à l'autre. Le dispositif de distribution est obtenu robuste et maintenu en conformation malgré les différences de températures auxquelles le dispositif de distribution est prévu d'être soumis.
Le premier conduit et le deuxième conduit sont susceptibles d'être décentrés l'un par rapport à l'autre suivant l'axe longitudinal du premier conduit, via le mélangeur interposé entre eux. En d'autres termes, le mélangeur est susceptible de présenter un profil transverse asymétrique par rapport à l'axe longitudinal du premier conduit, en disposant le premier conduit et le deuxième conduit excentrés l'un par rapport à l'autre.
De préférence, le premier conduit et le deuxième conduit sont coaxiaux.
Le premier conduit, le mélangeur et le deuxième conduit présentent notamment une conformation générale annulaire centrée sur l'axe longitudinal du premier conduit.
Les sections transverses des conduits peuvent aussi être différenciées l'une par rapport à l'autre sans préjuger de leur positionnement coaxial ou excentrée via le mélangeur, en étant par exemple individuellement de conformation circulaire ou oblongue.
L'agencement du chemin devant être parcouru par le fluide réfrigérant à travers le mélangeur peut ainsi être adapté en fonction de la configuration du mélangeur suivant une direction transverse à l'axe longitudinal du premier conduit. Une telle adaptation peut être notamment définie selon les modalités d'implantation du dispositif de distribution à l'intérieur de la boîte collectrice et/ou selon l'organisation de l'échangeur thermique. Le dispositif de distribution est notamment adaptable selon le nombre de tubes du faisceau à alimenter en fluide réfrigérant et/ou selon les modalités de circulation du fluide réfrigérant à travers l'échangeur thermique.
De préférence, le mélangeur comporte au moins un dégagement ménageant une première zone du mélangeur dédiée à l'admission du fluide réfrigérant à travers le mélangeur depuis l'orifice et/ou une deuxième zone du mélangeur dédiée à l'évacuation du fluide réfrigérant hors du mélangeur. L'admission du fluide réfrigérant à l'intérieur du mélangeur et/ou son évacuation hors du mélangeur en sont fiabilisées et des obstructions par le mélangeur d’au moins un orifice et/ou d'au moins un passage sont évitées.
Plus particulièrement, le mélangeur comporte au moins un premier dégagement débouchant sur plusieurs orifices ménagés le long du premier conduit et/ou un deuxième dégagement débouchant sur plusieurs de passages ménagés le long du deuxième conduit.
Au moins un dégagement est par exemple conformé en une fente traversant le mélangeur suivant au moins une partie de sa longueur et/ou en une fenêtre borgne, ou gorge, s'étendant suivant au moins une partie de la longueur du mélangeur.
Selon une forme de réalisation, une fente forme le premier dégagement en débouchant sur une pluralité d'orifices et une fenêtre borgne forme le deuxième dégagement en débouchant sur une pluralité de passages. Le fluide réfrigérant est apte à être introduit à l'intérieur du mélangeur depuis les orifices à travers la fente et à être évacué hors du mélangeur à travers l'ouverture de la fenêtre borgne vers les passages.
ίο
La robustesse du mélangeur est ainsi procurée sans affecter la fiabilité de l'admission du fluide réfrigérant à l'intérieur du mélangeur à travers les orifices et/ou son évacuation hors du mélangeur à travers les passages.
Au moins un orifice et au moins un passage sont avantageusement angulairement décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle inférieur ou égal à 180° autour de l'axe longitudinal du premier conduit. Le décalage angulaire entre l'orifice et le passage permet d'optimiser le chemin parcouru par le fluide réfrigérant à travers le mélangeur.
Par exemple, le ou les orifices et le ou les passages sont angulairement décalés les uns par rapport aux autres de 180° autour de l'axe longitudinal du premier conduit. En d'autres termes, le ou les orifices sont disposés diamétralement à l'opposé du ou des passages de part et d'autre de l'axe longitudinal du premier conduit.
Selon une forme de réalisation, plusieurs orifices sont ménagés le long du premier conduit en étant alignés suivant une première droite parallèle à l'axe longitudinal du premier conduit.
Selon une forme de réalisation, plusieurs passages sont ménagés le long du deuxième conduit en étant alignés suivant une deuxième droite parallèle à l'axe longitudinal du premier conduit.
Dans le cas où plusieurs orifices sont alignés suivant la première droite et où plusieurs passages sont alignés suivant la deuxième droite, la première droite et la deuxième sont de préférence angulairement décalées autour de l'axe longitudinal du premier conduit sur une plage angulaire inférieure ou égale à 180°. En d'autres termes, la première droite et la deuxième droite s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du premier conduit en étant disposées diamétralement à l'opposé l'une de l'autre de part et d'autre de l'axe longitudinal du premier conduit.
Selon une variante, la première droite et la deuxième droite sont susceptibles d'être superposées transversalement d'un même côté des conduits par rapport à l'axe longitudinal du premier conduit.
D'autres configurations de répartitions des orifices le long du premier conduit et des passages le long du deuxième conduit peuvent être appliquées. Par exemple, les passages et/ou les orifices peuvent être répartis en étant alignés le long de plusieurs droites parallèles à l'axe longitudinal du premier conduit. Par exemple encore, les passages et/ou les orifices peuvent être répartis en quinconce. Par exemple encore, les passages et/ou les orifices peuvent être répartis le long d'une ligne formant au moins une portion d'hélice.
De préférence, le mélangeur est avantageusement formé à partir d'un matériau métallique, tel qu'à base d'aluminium. Le mélangeur est avantageusement incorporé par brasage au moins au premier conduit.
Conformément à la forme de réalisation selon laquelle le dispositif de distribution comprend le deuxième conduit, le mélangeur est de préférence formé à partir d'un matériau métallique. Dans ce cas, le mélangeur est de préférence incorporé par brasage à l'un quelconque au moins du premier conduit et/ou du deuxième conduit.
De préférence, le mélangeur est brasé sur le premier conduit et sur le deuxième conduit lors d'une même opération de brasage. L'aptitude du mélangeur à former un organe de renfort du dispositif de distribution et/ou un organe de positionnement relatif rigoureux entre le premier conduit et le deuxième conduit en est renforcée.
L'opération de brasage du mélangeur sur le premier conduit et le deuxième conduit peut être avantageusement réalisée lors d'une opération d'assemblage d'au moins une partie des organes constitutifs du dispositif de distribution et/ou lors d'une opération d'assemblage d'au moins une partie des organes constitutifs de l'échangeur thermique.
L'assemblage entre eux des composants du dispositif de distribution par brasage, notamment au four, peut être réalisé :
-) lors d'une opération spécifique de fabrication du dispositif de distribution,
-) lors d'une opération de montage au moins du dispositif de distribution à l'intérieur d'une boîte collectrice de l'échangeur thermique,
-) lors d'une opération d'assemblage par brasage d'au moins une partie des composants de l'échangeur thermique entre eux, tels que notamment les composants de l'échangeur thermique comprenant les tubes du faisceau et la boîte collectrice logeant le dispositif de distribution, voire aussi optionnellement une boîte de renvoi du fluide réfrigérant vers la boîte collectrice.
Selon une forme de réalisation, le mélangeur est formé d'au moins un corps s'étendant au moins en partie autour et le long du premier conduit. Le premier conduit comporte de préférence une pluralité d'orifices débouchant vers le mélangeur. Dans le cas où le dispositif de distribution comprend le deuxième conduit, le deuxième conduit comporte de préférence une pluralité de passages débouchant vers le mélangeur.
Selon une forme de réalisation, le mélangeur comporte des reliefs répartis à sa périphérie en ménageant des obstacles à l'encontre d'un écoulement laminaire du fluide réfrigérant passant à son travers.
Un crènelage du mélangeur forme avantageusement les reliefs qui sont répartis le long et autour du mélangeur. Les reliefs comportent des ajours aptes à autoriser une circulation du fluide réfrigérant à travers les reliefs. Les ajours d'au moins un groupe de reliefs sont communicants entre eux et au moins avec les orifices. Le crènelage est notamment formé suivant la circonférence du mélangeur en s'étendant le long du mélangeur.
Dans le cas où le dispositif de distribution comprend le deuxième conduit, les ajours d'au moins un groupe de reliefs sont notamment aussi communicants avec les passages.
Les reliefs sont notamment répartis par groupes de reliefs alignés suivant des droites parallèles à l'axe longitudinal du premier conduit. Les reliefs d'un premier groupe de reliefs et les reliefs d'un deuxième groupe de reliefs sont angulairement décalés autour de l'axe longitudinal du premier conduit. Les ajours des reliefs du premier groupe de reliefs et les ajours des reliefs du deuxième groupe de reliefs communiquent successivement entre eux le long du mélangeur.
Le mélangeur peut être formé d'au moins une tôle roulée dont sont issus les reliefs par mise en conformation de la tôle, notamment par crènelage de la tôle. Un crènelage de la tôle peut par exemple être réalisé à plat pour former les reliefs. La tôle peut ensuite être roulée pour conférer au mélangeur une conformation en au moins une portion de cylindre et ainsi son aptitude à entourer au moins en partie le premier conduit.
Le mélangeur est par exemple configuré en une pluralité d'anneaux crénelés successivement aboutés le long du mélangeur et comportant en alternance un dit premier groupe de reliefs et un dit deuxième groupe de reliefs.
Selon une autre forme de réalisation, le mélangeur est formé d'au moins un corps poreux à travers lequel le fluide réfrigérant est apte à circuler. En d'autres termes, le mélangeur est formé d'au moins un corps perméable à cellules ouvertes autorisant une circulation du fluide réfrigérant à son travers depuis le ou les orifices vers le ou les passages.
Selon une autre forme de réalisation, le mélangeur est structuré en une mousse, notamment métallique, formée d'un enchevêtrement de fils liés entre eux en un ensemble unitaire. En d'autres termes, l'enchevêtrement des fils confère au mélangeur une configuration en corps cohésif formant la mousse.
L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique comportant au moins une boîte collectrice logeant un dispositif de distribution conforme à l'invention.
H est ainsi à considérer que le dispositif de distribution comprenant le conduit entouré du mélangeur forme un organe prévu pour être solidarisé à une paroi de la boîte collectrice délimitant une chambre sur laquelle débouche les tubes du faisceau que comporte l'échangeur thermique. Les tubes du faisceau sont susceptibles de passer à travers une paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre logeant le dispositif de distribution ou de comporter des débouchés formés par des ouvertures ménagées à travers la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre.
Plus particulièrement, la boîte collectrice est étendue suivant une direction longitudinale en ménageant une chambre logeant le dispositif de distribution s'étendant longitudinalement à l'intérieur de la chambre suivant la direction longitudinale de la boîte collectrice. La chambre communique avec une pluralité de tubes d'un faisceau de tubes de l'échangeur thermique disposés successivement suivant la direction longitudinale de la boîte collectrice.
Le dispositif de distribution occupe au moins en partie le volume de la chambre suivant une direction transverse à l'axe longitudinal du premier conduit. Le dispositif de distribution est avantageusement solidarisé à la boîte collectrice par brasage, via le mélangeur et/ou via le premier conduit et/ou via le deuxième conduit.
Selon une forme de réalisation, l'ensemble formé par le premier conduit et le mélangeur solidaires l'un de l'autre est au moins en appui via le mélangeur contre la face intérieure de la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre.
Selon une autre forme de réalisation, l'ensemble formé par le premier conduit et le deuxième conduit solidaires l'un de l'autre via le mélangeur interposé entre eux est au moins en appui via le deuxième conduit contre la face intérieure de la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre.
Selon une forme de réalisation, les passages débouchent chacun sur un tube du faisceau qui leur est affecté, pour optimiser la qualité de la distribution du fluide réfrigérant vers les tubes du faisceau de l'échangeur thermique.
Selon une autre forme de réalisation, un espace de circulation du fluide réfrigérant est ménagé entre le dispositif de distribution et la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre. L'espace est ménagé transversalement à l'axe longitudinal du premier conduit entre le deuxième conduit et la paroi de la boîte collectrice délimitant la chambre, pour distribuer le fluide réfrigérant vers les tubes du faisceau.
De préférence, les orifices et les passages sont angulairement décalés de 180° autour de l'axe longitudinal du premier conduit. Par exemple, les orifices débouchent sur le mélangeur en direction des tubes du faisceau et les passages débouchent sur l'espace à l'opposé des orifices suivant une direction transverse à l'axe longitudinal du premier conduit. En d'autres termes, les orifices et les passages sont angulairement décalés d'un angle de 180° autour du premier conduit, en étant notamment alignés suivant des droites superposées par rapport à une direction transverse à l'axe longitudinal du premier conduit.
La performance de l'homogénéisation de l'alimentation en fluide réfrigérant de l'ensemble des tubes du faisceau est renforcée, à partir d'une organisation structurellement simple du dispositif de distribution. Une telle organisation du dispositif de distribution permet son obtention industrielle à des coûts modérés, tout en procurant l'optimisation recherchée de la performance de l'échangeur thermique. L'organisation du dispositif de distribution permet son adaptation aisée pour des échangeurs thermiques diversement organisés, notamment au regard du nombre de tubes du faisceau qu'ils comportent spécifiquement, sans affecter leur performance.
L'échangeur thermique est plus particulièrement configuré pour être utilisé en tant qu’évaporateur. L'échangeur thermique peut être utilisé pour refroidir un flux d'air le traversant ou pour refroidir un liquide dédié au refroidissement d'un organe, tel qu'au moins une batterie d'un véhicule fournissant l'énergie nécessaire au moins en partie à sa propulsion.
L'invention a aussi pour objet un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un compresseur, un condenseur, un dispositif de détente et un échangeur thermique conforme à l'invention, parcourus par un fluide réfrigérant.
L'invention a aussi pour objet une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, ou installation de conditionnement d'air, configurée pour équiper un véhicule, notamment automobile. L'installation de conditionnement d'air de l'invention comprend au moins un échangeur thermique conforme à l'invention.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif et pour exemple, en relation avec les dessins des planches annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 est une illustration schématique d'un circuit de circulation d'un fluide réfrigérant participant d'une installation de conditionnement d'air d'un véhicule.
- la figure 2 est une illustration schématique d'un échangeur thermique que comporte le circuit schématisé sur la figure 1.
- la figure 3 est une illustration partielle en perspective d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de distribution conforme à l'invention.
- la figure 4 est une illustration partielle en perspective d'un exemple de réalisation d'un mélangeur que comporte un dispositif de distribution conforme à l'invention.
- la figure 5 est une illustration partielle en perspective d'un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif de distribution conforme à l'invention.
- la figure 6 est une illustration en coupe transverse du dispositif de distribution représenté sur la figure 5.
- la figure 7 est une illustration partielle d'un exemple de réalisation d'un échangeur thermique muni du dispositif de distribution représenté sur la figure 3.
- la figure 8 est une illustration partielle d'un premier exemple de réalisation d'un échangeur thermique muni du dispositif de distribution représenté sur la figure 5.
- la figure 9 est une illustration partielle d'un deuxième exemple de réalisation d'un échangeur thermique muni du dispositif de distribution représenté sur la figure 5.
Les figures et leur description exposent l'invention de manière détaillée et selon des modalités particulières de sa mise en œuvre. Elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l'invention.
Sur la figure 1, une installation de conditionnement d'air pour un véhicule, notamment automobile, comprend un circuit 1 fermé à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant FR. Sur l'exemple de réalisation illustré, le circuit 1 comprend essentiellement, successivement suivant le sens SI de circulation du fluide réfrigérant FR, un compresseur 2, un condenseur 3 ou refroidisseur de gaz, un organe de détente 4 et au moins un échangeur thermique 5.
L'exemple donné d'une architecture minimale du circuit 1 est donné à titre indicatif et n'est pas restrictif quant à la portée de l'invention au regard de diverses architectures potentielles du circuit 1.
L'échangeur thermique 5 est par exemple dédié au refroidissement d'un flux d'air LA le traversant, tel qu'illustré sur la figure 2. Un tel flux d'air LA est notamment exploité pour traiter thermiquement l'air de l'habitacle du véhicule ou par exemple encore pour refroidir un organe du véhicule en fonctionnement. Par exemple encore, l'échangeur thermique 5 est dédié au refroidissement d'un liquide exploité pour refroidir un organe du véhicule en fonctionnement, tel qu'une ou plusieurs batteries fournissant l'énergie électrique à une motorisation électrique propulsive du véhicule.
Sur la figure 1 et la figure 2, l'échangeur thermique 5 comprend un faisceau 6 de tubes 12 interposés entre une boîte collectrice 7 et une boîte de renvoi 8. La boîte collectrice 7 s'étend suivant une direction longitudinale Dl orientée perpendiculairement à une direction D3 d'extension des tubes 12 du faisceau 6 entre la boîte collectrice 7 et la boîte de renvoi 8.
La boîte collectrice 7 délimite une chambre 9 alimentée en fluide réfrigérant LR à travers une bouche d'entrée 10. Le fluide réfrigérant LR circule à l'intérieur de l'échangeur thermique 5 pour refroidir au moins les tubes 12 du faisceau 6, puis est évacué hors de l'échangeur thermique 5 à travers une bouche de sortie 11.
Sur l'exemple illustré, la bouche de sortie 11 est ménagée à travers la boîte collectrice 7, ce qui implique que l’échangeur thermique 5 est un échangeur thermique à circulation en « U ». Selon une variante, la bouche de sortie 11 peut être ménagée à travers la boîte de renvoi 8, ce qui implique alors que l’échangeur thermique 5 est un échangeur thermique à circulation en « I ».
Sur la figure 2, l'échangeur thermique 5 est du type à circulation en U du fluide réfrigérant LR. Sur l'exemple illustré, l'échangeur thermique 5 est destiné au refroidissement d’un flux d'air LA. Les tubes 12 du faisceau 6 comportent typiquement des ailettes 13 favorisant l'échange thermique entre le flux d'air LA et les tubes 12 du faisceau 6. Le flux d'air LA traverse le faisceau 6 de tubes 12 transversalement au plan général PI de l'échangeur thermique 5, en s'écoulant le long des tubes 12.
Le fluide réfrigérant LR circule depuis la boîte collectrice 7 vers une première nappe
12a de tubes 12 du faisceau 6 dédiés à l'alimentation de la boîte de renvoi 8 en fluide réfrigérant FR. Puis le fluide réfrigérant FR circule depuis la boîte de renvoi 8 vers la boîte collectrice 7 à travers une deuxième nappe 12b de tubes 12 du faisceau 6. La première nappe 12a et la deuxième nappe 12b sont superposées suivant le sens de circulation du flux d'air FA à travers l'échangeur thermique 5.
Une telle configuration de l'échangeur thermique 5 rend particulièrement utile l'obtention d'une distribution homogène du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse et une distribution homogène du fluide réfrigérant FR le long de la boîte collectrice 7 vers chacun des tubes 12 de la première nappe 12a de tubes 12 du faisceau 6.
L'exemple décrit de l'architecture de l'échangeur thermique 5 et des modalités de circulation du fluide réfrigérant FR entre la boîte collectrice 7 et la boîte de renvoi 8, sont données à titre indicatif et ne sont pas restrictifs quant à la portée de l'invention.
Sur la figure 1 et la figure 2, la chambre 9 loge un dispositif de distribution 18 s'étendant suivant une direction longitudinale D2 parallèle à la direction longitudinale Dl d'extension de la boîte collectrice 7. Le dispositif de distribution 18 comprenant un conduit 14 s'étendant suivant un axe longitudinal Al entre une première extrémité 15 et une deuxième extrémité 16 du conduit 14. Le conduit 14 est notamment destiné à procurer une homogénéisation du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse lors de son évacuation hors du conduit 14.
L'axe longitudinal Al du conduit 14 est orienté parallèlement à la direction Dl d'extension de la boîte collectrice 7 et définit la direction longitudinale D2 d'extension du dispositif de distribution 18. Le dispositif de distribution 18 est potentiellement centré à l'intérieur de la boîte collectrice 7 tel qu'illustré sur la figure 1 ou d'être excentré à l'intérieur de la boîte collectrice 7 par rapport à un axe longitudinal médian A2 d'extension de la boîte collectrice 7 tel qu'illustré sur la figure 2.
Une première extrémité 15 longitudinale du conduit 14 comporte la bouche d'entrée 10 pour l'alimentation en fluide réfrigérant FR du dispositif de distribution 18 via le conduit 14. La bouche d'entrée 10 est susceptible de recevoir le fluide réfrigérant FR depuis l'extérieur du dispositif de distribution 18 soit directement soit via un organe de jonction de l'échangeur thermique 5 avec le circuit fluidique 1 illustré sur la figure 1. La deuxième extrémité 16 du conduit 14 est fermée.
Au moins un orifice 17 est ménagé à travers le conduit 14 pour l'évacuation du fluide réfrigérant FR depuis le conduit 14 vers la chambre 9. Le conduit comporte de préférence une pluralité d'orifices 17 ménagés sur au moins une partie de sa longueur pour favoriser l'homogénéisation du fluide réfrigérant évacué le long du conduit 14 entre sa phase liquide et sa phase gazeuse.
Sur les figures 3 à 9, diverses formes d'agencement d'un dispositif de distribution 18a, 18b conformes à l'invention sont illustrées. En se référant aussi à la figure 1 et à la figure 2, les dispositifs de distribution 18a, 18b illustrés sur la figure 3 et sur la figure 5 sont agencés pour être logés dans la boîte collectrice 7 à partir de laquelle les tubes 12 de la première nappe 12a de tubes 12 du faisceau 6 sont alimentés en fluide réfrigérant FR, tel qu'illustré sur les figures 7 à 9.
Les dispositifs de distribution 18a, 18b comprennent au moins le conduit 14 pourvu d'une pluralité d'orifices 17 à travers lesquels est évacué le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du conduit 14. La deuxième extrémité 16 du conduit 14 est fermée, tel que par exemple par une paroi de fond incorporée au conduit 14.
Sur la figure 3 et sur les figures 5 et 6, le conduit 14 est entouré d'un mélangeur 19 formé d'un corps s'étendant au moins en partie autour et le long du conduit 14, les orifices 17 débouchant sur le mélangeur 19. Le mélangeur 19 est issu d'un matériau métallique scellé par brasage au moins au conduit 14. Le mélangeur 19 est configuré pour procurer un mélange du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse. Sur les exemples illustrés, le conduit 14 et le mélangeur 19 sont de conformations cylindriques et sont montés coaxiaux.
Sur l'exemple de réalisation illustré sur la figure 4, le mélangeur 19 est formé d'un corps 19a issu d'au moins une tôle roulée comportant un crènelage 21 à sa périphérie. Les créneaux du crènelage 21 sont répartis angulairement autour et le long du mélangeur 19 suivant sa direction longitudinale D4 d'extension, les créneaux du crènelage formant chacun un relief 22 ajourés. Le corps 19a est configuré en une pluralité de d'anneaux 19b aboutées successivement suivant la longueur du mélangeur 19, chacun des anneaux 19b comportant un jeu de reliefs 22 angulairement répartis autour du mélangeur 19.
Les reliefs 22 sont ajourés pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant LR à leur travers. Les reliefs 22 sont répartis en périphérie du mélangeur 19 par groupes de reliefs 22a, 22b alignés suivant une pluralité de droites L3, L4 parallèles suivant la direction longitudinale D4 du mélangeur 19. Les ajours 23 des reliefs 22 communiquent entre eux par groupe de reliefs 22a, 22b alignés suivant la direction longitudinale A4 du mélangeur 19.
Les reliefs 22 d'un premier groupe de reliefs 22a et les reliefs 22 d'un deuxième groupe de reliefs 22b sont successivement disposés en alternance le long du mélangeur 19, c’est-à-dire en étant angulairement décalés autour du mélangeur 19. Les ajours 23 des reliefs 22 du premier groupe de reliefs 22a et les ajours 23 des reliefs 22 du deuxième groupe de reliefs 22b communiquent successivement entre eux le long du mélangeur 19.
Le fluide réfrigérant est ainsi apte à circuler à travers les reliefs 22 autour du conduit 14 le long du mélangeur 19. Des turbulences sont alors générées dans le flux d'écoulement du fluide réfrigérant LR circulant à travers le mélangeur 19. Le mélange du fluide réfrigérant LR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse est optimisé préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution 18a, 18b.
Sur les figures 5 et 6, le dispositif de distribution 18b comprend en outre un deuxième conduit 28 s'étendant suivant l'axe longitudinal Al du conduit 14 en étant fermé à chacune de ses extrémités. Le conduit 14 est alors désigné par premier conduit 14 dans la description qui suit. Le deuxième conduit 28 loge l'ensemble comprenant le premier conduit 14 et le mélangeur 19, qu'il entoure à distance transverse pour ménager un canal 34 de circulation du fluide réfrigérant LR entre le premier conduit 14 et le deuxième conduit 28.
Le mélangeur 19 est logé dans le canal 34 en étant interposé entre le premier conduit et le deuxième conduit 28. Le deuxième conduit 28 comporte des passages 20 à travers lesquels le fluide réfrigérant FR est prévu d'être évacué hors du dispositif de distribution 18b. Les orifices 17 sont alignés suivant une première droite L1 parallèle à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. La première droite L1 détermine l'extension du premier dégagement 25a le long du mélangeur 19. Les passages 20 sont alignés suivant une deuxième droite L2 parallèle à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14.
Sur la figure 5, un embout 30 ferme les extrémités du premier conduit 14 et du deuxième conduit 28 longitudinalement opposées à la première extrémité 15 du premier conduit 14 communicante avec la bouche d'entrée 10. Le mélangeur 19 s'étend notamment longitudinalement le long de la partie du deuxième conduit 28 comportant les passages 20.
Sur les figures 3, 4 et 6, le mélangeur 19 comporte des dégagements 25a, 25b s'étendant au moins en partie le long du mélangeur 19. Les orifices 17 débouchent sur un premier dégagement 25a du mélangeur 19 et les passages 20 débouchent sur un deuxième dégagement 25b du mélangeur 19. De tels dégagements 25a, 25b permettent d'éviter une obturation des orifices 17 et/ou des passages 20 par le mélangeur 19. Le premier dégagement 25a est par exemple formé d'une fente 26 ménagée à travers le mélangeur 19 et sur laquelle débouchent les orifices 17 pour favoriser l'évacuation du fluide réfrigérant FR hors du premier conduit 14.
Plus particulièrement encore sur les figures 4 et 6, le deuxième dégagement 25b est formé d'une fenêtre 27 borgne délimitée entre un méplat 27a du mélangeur 19 et les reliefs 22 de deux groupes de reliefs 27b adjacents suivant le pourtour du mélangeur 19. Le méplat 27a forme un obturateur en fond de la fenêtre 27 et les passages 20 débouchent sur l'ouverture de la fenêtre 27 orientée vers le deuxième conduit 28.
Sur la figure 6, les orifices 17 et les passages 20 sont angulairement décalés de 180° autour de l’axe longitudinal Al du premier conduit 14, pour forcer le passage du fluide réfrigérant FR à travers le mélangeur 19 au moins en partie autour du premier conduit 14. La première droite L1 et la deuxième droite L2 sont ainsi superposées suivant une direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. Plus particulièrement tel qu'illustré, la première droite L1 et la deuxième droite L2 sont superposées en opposition diamétrale de part et d'autre de l'axe longitudinal Al du premier conduit 14.
Selon l'exemple illustré sur les figures 5 et 6, le premier conduit 14 et le deuxième conduit 28 sont coaxiaux suivant l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. Sur les exemples illustrés, le premier conduit 14, le mélangeur 19 et le deuxième conduit 28 sont de conformation cylindrique, le mélangeur 19 formant un organe de centrage coaxial du premier conduit 14 et du deuxième conduit 28.
Sur les figures 7 à 9, les dispositifs de distribution 18a, 18b sont logés à l'intérieur de la chambre 9 ménagée à l'intérieur de la boîte collectrice 7. Les dispositifs de distribution 18a, 18b s'étendent suivant une direction longitudinale D2 orientée parallèlement à la direction longitudinale DI de la boîte collectrice 7. La chambre 9 est délimitée par une paroi 7a de la boîte collectrice 7 à travers laquelle sont ménagés les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6. Sur la figure 7, la boîte collectrice 7 loge le dispositif de distribution 18a illustré sur la figure 3. Sur les figures 8 et 9, la boîte collectrice 7 loge le dispositif de distribution 18b illustré sur les figures 5 et 6.
Sur les exemples illustrés sur les figures 7 à 9, la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9 est formée par des œillets 7b ménagés en prolongement des tubes 12 du faisceau 6. Les œillets 7b sont successivement aboutés suivant la direction longitudinale DI de la boîte collectrice 7 et sont traversés par les dispositifs de distribution 18a, 18b suivant leur direction longitudinale D2.
Sur les exemples illustrés, les dispositifs de distribution 18a, 18b sont centrés à l'intérieur de la chambre 9 de la boîte collectrice 7 sur l'axe longitudinal médian A2 d'extension de la boîte collectrice 7. Selon une variante, les dispositifs de distribution 18a, 18b peuvent être excentrés par rapport à l'axe longitudinal médian A2 de la boîte collectrice 7.
Sur les figures 7 et 8, les dispositifs de distribution 18a, 18b occupent le volume de la chambre 9 dans leur zone d'implantation à l'intérieur de la boîte collectrice 7, en étant fixés par brasage à la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9.
Sur la figure 7, le dispositif de distribution 18b est fixé à la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9 par l'intermédiaire par exemple du mélangeur 19. Alternativement ou de manière complémentaire, le dispositif de distribution 18b peut être fixé à la paroi 7a de la boîte collectrice par l'intermédiaire du premier conduit 14.
Le fluide réfrigérant FR admis dans le premier conduit 14 à travers la bouche d'entrée 10 est évacué hors du premier conduit 14 à travers les orifices 17 vers le mélangeur 19. Les orifices 17 débouchent sur la fente 26 et le fluide réfrigérant FR circule à travers le mélangeur 19 autour du premier conduit 14 jusqu'à son évacuation hors du mélangeur 19 à travers la fenêtre 27 vers les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 sur la chambre 9. La circulation du fluide réfrigérant FR autour du premier conduit 14, à l’intérieur du mélangeur 19, favorise le mélange entre la phase gazeuse et la phase liquide du fluide réfrigérant FR.
Sur la figure 8, le dispositif de distribution 18b est fixé par brasage par exemple du deuxième conduit 28 sur la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Alternativement ou de manière complémentaire, le dispositif de distribution 18b peut être fixé à la paroi 7a de la boîte collectrice par l'intermédiaire du premier conduit 14 et/ou via le mélangeur 19.
Les orifices 17 débouchent sur la fente 26 du mélangeur 19 à l'opposé du débouché 24 des tubes 12 du faisceau 6 sur la chambre 9 par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14. Les passages 20 débouchent sur la fenêtre 27 du mélangeur 19 et individuellement sur les débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6. Les orifices 17 et les passages 20 sont en nombres différents, le nombre des orifices 17 étant supérieur au nombre des passages 20.
Le fluide réfrigérant FR admis dans le premier conduit 14 est évacué hors du premier conduit 14 à travers les orifices 17, en étant projeté à travers la fente 26 vers le canal 34. Le fluide réfrigérant FR circule à l'intérieur du canal 34 à travers le mélangeur 19 autour du premier conduit 14, jusqu'à son évacuation à travers la fenêtre 27 vers les passages 20 puis vers les débouchés 24 sur la chambre 9 des tubes 12 du faisceau 6.
La configuration des passages 20 épousent à minima la configuration des débouchés 24 des tubes 12 du faisceau 6 pour obtenir une distribution fiable et efficace du fluide réfrigérant LR vers chacun des tubes 12 du faisceau 6. Le fluide réfrigérant LR est évacué hors du dispositif de distribution 18b à travers les passages 20 directement vers chacun des tubes 12 du faisceau 6, de manière homogène pour l'ensemble des tubes 12 du faisceau 6.
Sur la figure 9, le dispositif de distribution 18b est monté sur la boîte collectrice 7 en ménageant un espace El de circulation du fluide réfrigérant LR entre le deuxième conduit 28 et la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Le dispositif de distribution 18b occupe partiellement le volume de la chambre 9 suivant la direction transverse DT à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14.
Les orifices 17 débouchent sur la fente 26 du mélangeur 19, en étant orientés vers le débouché 24 des tubes 12 du faisceau 6 sur la chambre 9 suivant la direction transverse DT. Les passages 20 débouchent sur la fenêtre 27 à l'opposé des orifices 17 par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14 et sur l'espace El ménagé à l'intérieur de la chambre 9 autour du deuxième conduit 14.
Le fluide réfrigérant LR admis dans le premier conduit 14 est évacué hors du premier conduit 14 à travers les orifices 17 débouchant sur la fente 26 du mélangeur 19. Le fluide réfrigérant LR circule à l'intérieur du canal 34 à travers le mélangeur 19 autour du premier conduit 14, puis est évacué hors du mélangeur 19 à travers la fenêtre 27 vers les passages
20. Le fluide réfrigérant LR est alors évacué hors du dispositif de distribution 18b à travers les passages 20 et est admis à l'intérieur de l'espace El ménagé entre le deuxième conduit 28 et la paroi 7a de la boîte collectrice 7 délimitant la chambre 9. Puis le fluide réfrigérant LR circule à l'intérieur de l'espace El autour du deuxième conduit 28 vers le débouché 24 des tubes 12 du faisceau 6 sur la chambre 9.
Dans la variante illustrée sur la figure 9, les orifices 17 sont orientés vers les tubes 12 du faisceau 6, tandis que les passages 20 sont diamétralement opposés aux orifices 17 par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14, en débouchant à l’opposé des tubes 12 du faisceau 6 par rapport au premier conduit 14.
On notera sur les exemples illustrés que le premier conduit 14 est de préférence coaxial au deuxième conduit 28 via le mélangeur 19. La position coaxiale du premier conduit 14 et du deuxième conduit 28 facilite l'aménagement à moindres coûts du dispositif de distribution 18b. La position coaxiale du premier conduit 14 et du deuxième conduit 19 via le mélangeur 19 favorise aussi l'obtention d'un mélange homogène du fluide réfrigérant FR entre sa phase liquide et sa phase gazeuse et d'une distribution homogène du fluide réfrigérant FR hors du dispositif de distribution 18b sur la totalité de sa longueur comportant les passages 20.
Le premier conduit 14 et le deuxième conduit 28 peuvent être cependant excentrés l'un par rapport à l'autre selon l'agencement de la boîte collectrice 7 et/ou de l'échangeur thermique 5. Le mélangeur 19 peut aussi présenter une section transverse asymétrique par rapport à l'axe longitudinal Al du premier conduit 14 selon le chemin de circulation du fluide réfrigérant FR définit à travers le mélangeur et/ou selon la configuration des sections transverses du premier conduit 14 et du deuxième conduit 28 sans préjuger de leur positionnement transverse relatif coaxial ou excentrés l'un par rapport à l'autre.
La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixés et notamment de proposer un dispositif de distribution qui homogénéise la répartition du fluide réfrigérant le long de la boîte collectrice, pour garantir une admission quasi-identique de fluide réfrigérant dans chaque tube du faisceau. En outre, l'organisation structurelle du dispositif de distribution lui confère une adaptabilité à moindres coûts selon l'agencement d'un échangeur thermique spécifique, notamment au regard du nombre de tubes du faisceau qu'il comporte.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier au dispositif de distribution selon l’invention, notamment en ce qui concerne son intégration dans une boîte collectrice. Le dispositif de distribution vient d’être décrit à titre d’exemple non limitatif et son usage sera constitué dès lors qu’il sera disposé deux éléments tubulaires l’un dans l’autre, chacun des éléments étant pourvus de trous parcourus par le fluide réfrigérant.
En tout état de cause, l’invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s’étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.
Claims (19)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de distribution (18a, 18b) d'un fluide réfrigérant (FR) configuré pour être logé à l'intérieur d'une boîte collectrice (7) d'un échangeur thermique (5), le dispositif de distribution (18a, 18b) s’étendant selon une direction longitudinale (D2) et comprenant au moins un conduit (14) étendu suivant un axe longitudinal (Al), le conduit (14) comportant à une première de ses extrémités (15) longitudinales une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du conduit (14), le conduit (14) étant fermé à une deuxième extrémité (16) longitudinale et comportant suivant au moins une partie de sa longueur au moins un orifice (17) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du conduit (14), caractérisé en ce que le dispositif de distribution (18a, 18b) comprend au moins un mélangeur (19) qui entoure au moins en partie le conduit (14), le mélangeur (19) étant configuré pour mélanger une phase liquide avec une phase gazeuse du fluide réfrigérant (FR) évacué hors du conduit (14).
- 2. Dispositif de distribution (18b) selon la revendication 1, dans lequel le mélangeur (19) est logé dans un canal (34) ménagé entre le conduit (14), dit premier conduit (14), et un deuxième conduit (28) logeant le premier conduit (14) entouré du mélangeur (19), le deuxième conduit (28) comportant au moins un passage (20) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) depuis le canal (34) hors du dispositif de distribution (18b).
- 3. Dispositif de distribution (18b) selon la revendication 2, dans lequel le mélangeur (19) est appliqué contre le premier conduit (14) et contre le deuxième conduit (28), le mélangeur (19) formant un organe de renfort du dispositif de distribution (18b).
- 4. Dispositif de distribution (18b) selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel le mélangeur (19) forme un organe de positionnement relatif entre le premier conduit (14) et le deuxième conduit (28) suivant une direction transverse (DT) à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14).
- 5. Dispositif de distribution (18b) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le premier conduit (14) et le deuxième conduit (28) sont coaxiaux.
- 6. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mélangeur (19) comporte au moins un dégagement (25a, 25b) ménageant une première zone du mélangeur (19) dédiée à l'admission du fluide réfrigérant (FR) dans le mélangeur (19) depuis ledit au moins un orifice (17) et/ou une deuxième zone du mélangeur (19) dédiée à l'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du mélangeur (19).
- 7. Dispositif de distribution (18b) selon la revendication 6, dans lequel le mélangeur (19) comporte au moins un premier dégagement (25a) débouchant sur plusieurs orifices (17) ménagés le long du premier conduit (14) et/ou un deuxième dégagement (25b) débouchant sur plusieurs passages (20) ménagés le long du deuxième conduit (28).
- 8. Dispositif de distribution (18b) selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel au moins un orifice (17) et au moins un passage (20) sont angulairement décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle inférieur ou égal à 180° autour de l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14).
- 9. Dispositif de distribution (18b) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel plusieurs orifices (17) sont ménagés le long du premier conduit (14) en étant alignés suivant une première droite (Ll) parallèle à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14).
- 10. Dispositif de distribution (18b) selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel plusieurs passages (20) sont ménagés le long du deuxième conduit (28) en étant alignés suivant une deuxième droite (L2) parallèle à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14).
- 11. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mélangeur (19) est formé à partir d'un matériau métallique et est incorporé par brasage au moins au premier conduit (14).
- 12. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, dans lequel le mélangeur (19) est formé à partir d'un matériau métallique et est incorporé par brasage à l'un quelconque au moins du premier conduit (14) et/ou du deuxième conduit (28).
- 13. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mélangeur (19) est formé d'au moins un corps (19a) s'étendant au moins en partie autour et le long du premier conduit (14), le premier conduit (14) comportant une pluralité d'orifices (17) débouchant vers le mélangeur (19).
- 14. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mélangeur (19) comporte des reliefs (22) répartis à sa périphérie en ménageant des obstacles à l'encontre d'un écoulement laminaire du fluide réfrigérant (FR) passant à son travers.
- 15. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon la revendication 14, dans lequel un crènelage (21) du mélangeur (19) forme les reliefs (22) qui sont répartis le long et autour du mélangeur (19), les reliefs (22) comportant des ajours (23) aptes à autoriser une circulation du fluide réfrigérant (FR) à travers les reliefs (22), les ajours (23) d'au moins un groupe de reliefs (22a,22b) étant communicants entre eux et au moins avec les orifices (17).
- 16. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon la revendication 15, dans lequel les reliefs (22) sont répartis par groupes de reliefs (22a, 22b) alignés suivant des droites (L3, L4) parallèles à l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14), les reliefs d'un premier groupe de reliefs (22a, 22b) et les reliefs d'un deuxième groupe de reliefs (22a, 22b) étant angulairement décalés autour de l'axe longitudinal (Al) du premier conduit (14), les ajours (23) des reliefs (22) du premier groupe de reliefs (22a, 22b) et les ajours (23) des reliefs (22) du deuxième groupe de reliefs (22a, 22b) communiquant successivement entre eux le long du mélangeur (19).
- 17. Dispositif de distribution (18a, 18b) selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans lequel le mélangeur (19) est formé d'au moins une tôle roulée dont sont issus les reliefs (22) par mise en conformation de la tôle.
- 18. Echangeur thermique (5) comportant au moins une boîte collectrice (7) logeant un dispositif de distribution (18a, 18b) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, la boîte collectrice (7) étant étendue suivant une direction longitudinale (Dl) en ménageant une chambre (9) logeant le dispositif de distribution (18a, 18b) s'étendant longitudinalement à l'intérieur de la chambre (9) suivant la direction longitudinale (Dl) de5 la boîte collectrice (7), la chambre (9) communiquant avec une pluralité de tubes (12) d'un faisceau (6) de tubes (12) de l'échangeur thermique (5) disposés successivement suivant la direction longitudinale (D2) de la boîte collectrice (7).
- 19. Echangeur thermique (5) selon la revendication 18, dans lequel un espace (El) de 10 circulation du fluide réfrigérant (FR) est ménagé entre le dispositif de distribution (18b) et la paroi (7a) de la boîte collectrice (7).1/62/6 σ>30594054/625a ûiLU igure 75/6 figure 86/6 figure 9
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