Échangeur de chaleur pour fluide de viscosité variable L'invention concerne un échangeur de chaleur pour l'échange de chaleur entre un premier fluide et au moins un second fluide, comprenant un empilement de plaques . embouties définissant une multiplicité d'éléments de trajet pour le premier fluide situés chacun entre deux plaques voisines de l'empilement, et reliés dans leur ensemble à au moins une entrée et au moins une sortie pour le premier fluide.
De tels échangeurs de chaleur sont utilisés en particulier pour le refroidissement d'une huile dans un véhicule auto o- bile, par exemple une.huile hydraulique et/ou de refroidissement et/ou de lubrification.
Il est connu d'utiliser un échange de chaleur entre par exemple l'huile de lubrification du moteur thermique d'un véhicule et un liquide de refroidissement du moteur pour maintenir l'huile à une température optimale quel que soit le régime du moteur. Il est également connu d'utiliser un tel échange de chaleur pour accélérer 1 ' echauf ement de l'huile après le démarrage du moteur et atteindre plus rapidement cette température optimale, en profitant d'un echauffement initial du liquide de refroidissement plus rapide que celui de l'huile.
Un problème se pose alors en raison de la diminution de la viscosité de l'huile en fonction de la température. En effet, pour permettre à l'huile de circuler lorsqu'elle présente une viscosité élevée à basse température, l' échangeur de chaleur doit présenter une configuration assurant une faible perte de charge. Mais une telle configuration ne permet pas un échange de chaleur efficace à température élevée, lorsque l'huile est fluide.
L'utilisation de deux échangeurs différents selon la température ne constitue pas une solution satisfaisante, car elle
augmente considérablement le coût et l'encombrement du système de refroidissement.
Le but de l'invention est de résoudre le problème ci-dessus dans des conditions de coût et d'encombrement satisfaisantes.
L'invention vise notamment un échangeur de chaleur du genre défini en introduction, et prévoit qu'il comprend en outre des moyens de commutation propres à établir au moins deux configurations pour la circulation du premier fluide, à savoir une première configuration dans laquelle tous les éléments de trajet sont parcourus en parallèle entre au moins une entrée et au moins une sortie et une seconde configuration dans laquelle tout trajet pour le premier fluide entre une entrée et une sortie comporte au moins deux éléments de trajet en série.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après:
- Les moyens de commutation sont sensibles à la température du premier fluide .
- Les moyens de commutation sont propres à faire passer l' échangeur de la première configuration à la seconde configuration en réponse à une élévation de la température du premier fluide et inversement .
- Il est prévu au moins deux entrées et/ou au moins deux sorties pour le premier fluide, et les moyens de commutation sont propres à obturer au moins une entrée et/ou au moins une sortie dans une configuration et à les libérer dans une autre configuration .
- Sont prévus des moyens de dérivation dont l'activation permet au premier fluide de ne parcourir aucun desdits éléments de trajet.
- Les moyens de dérivation sont activés par une augmentation de la pression du premier fluide.
- Les moyens de dérivation sont activés par une variation de la température du premier fluide.
- Les moyens de dérivation sont activés dans une plage de température déterminée et désactivés en dehors de cette plage.
- Les moyens de commutation sont propres a changer la configuration de circulation du premier fluide lors du franchissement d'une limite de température comprise dans ladite plage.
- Les moyens de dérivation comprennent un élément mobile, sous l'effet de la température et de la pression du premier fluide, entre une position de désactivation dans laquelle il obture un passage de dérivation pour celui-ci et une position d'activation dans laquelle il libère ledit passage.
- Les éléments de trajet forment au moins deux sous-ensembles dans chacun desquels les éléments de trajet sont reliés entre eux à leurs deux extrémités de manière à être parcourus en parallèle par le premier fluide, lesdits sous-ensembles étant reliés mutuellement en parallèle dans la première configuration et en série dans la seconde configuration.
- Les éléments de trajet forment deux sous-ensembles et l' échangeur de chaleur comporte deux entrées et deux sorties, une première entrée étant en liaison avec une première extrémité d'un premier sous-ensemble, la seconde entrée et une première sortie étant en liaison avec une première extrémité du second sous-ensemble, la seconde sortie étant en liaison avec les secondes extrémités des deux sous-ensembles, et les moyens de commutation étant propres à obturer la première sortie et à libérer la seconde entrée et la seconde sortie dans une première configuration et inversement dans la
seconde configuration, la première entrée étant libérée dans les deux configurations.
- Les éléments de trajet forment trois sous-ensembles et l'échangeur de chaleur comporte deux entrées et deux s-orties, une première entrée étant en liaison avec une première extrémité d'un premier sous-ensemble, la seconde entrée étant en liaison avec une première extrémité d'un second sous- ensemble et avec une première extrémité du troisième ' sous- ensemble, une première sortie étant en liaison avec la seconde extrémité .du troisième sous-ensemble, la seconde sortie étant en liaison avec les secondes extrémités des premier et second sous-ensembles, et les moyens de commutation étant propres à libérer la seconde entrée et la seconde sortie dans une première configuration et à les obturer dans la seconde configuration, la première entrée et la première sortie étant libérées dans les deux configurations .
- Les entrées et les sorties pour le premier fluide sont toutes situées sur une même face d'extrémité -de l'empilement, la liaison entre une entrée ou une sortie et un ou des sous- ensembles s 'effectuant le cas échéant' par l'intermédiaire d'une canalisation traversant de manière étanche aux fluides, le ou les sous-ensembles interposés entre le ou les sous- ensembles à relier et ladite face d'extrémité.
- Les moyens de commutation . et les moyens de dérivation éventuels sont logés dans un boîtier auxiliaire accolé à ladite face d'extrémité.
L'invention a également pour objet une utilisation d'un échangeur de chaleur tel que défini pour le réglage de la température d'une huile dans un véhicule automobile.
Dans le cas d'une huile circulant dans un organe mécanique d'un véhicule automobile, ledit boîtier auxiliaire est avantageusement interposé- entre ledit empilement et ledit organe mécanique.
Les caractéristiques et avantages de l'invention sont exposés plus en détail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés .
La figure 1 est une vue de dessus d'un échangeur de chaleur selon l'invention pour le réglage de la température de l'huile de lubrification du moteur thermique d'un véhicule automobile, comprenant un empilement de plaques embouties et un boîtier auxiliaire.
Les figures 2 à 5 sont des vues en coupe selon les lignes II- II à V-V respectivement de l'empilement de l' échangeur de chaleur de la figure 1. La figure 6 est une vue en perspective d'une variante du boîtier auxiliaire de l' échangeur de chaleur.
Les figures 7 à 10 sont des vues en coupe axiale d'un dispositif de dérivation logé dans le boîtier de la figure 6, dans différentes positions de fonctionnement.
Les figures 11 et 12 sont des vues en coupe axiale- d'un dispositif de commutation logé dans le boîtier de la figure 6, dans différentes positions de fonctionnement.
Les figures 13 à 15 sont des représentations schématiques illustrant des moyens de commutation utilisables dans un échangeur de chaleur selon l'invention. La figure 16 est un graphique représentant des variations de température de fluides dans un véhicule automobile.
La figure 17 est une vue de dessus d'un autre échangeur de chaleur selon l'invention.
Les figures 18 et 19 sont des vues en perspectives d'une variante de l' échangeur de chaleur de la figure 17, respectivement sans et avec son boîtier auxiliaire.
La figure 20 est une vue en coupe selon la ligne XX-XX de la figure 17.
La figure 21 est une vue de côté de l' échangeur de chaleur de la figure 19.
La figure 22 est une vue en coupe selon la ligne XXII-XXII de la figure 21. L' échangeur de chaleur représenté sur la figure 1 est destiné à être juxtaposé au moteur thermique d'un véhicule automobile afin de régler la température de l'huile de lubrification du moteur, par échange thermique avec un fluide de refroidissement du moteur. Par commodité, on appelle ici "dessus" de l' échangeur de chaleur la face de celui-ci tournée à l'opposé du moteur, bien que cette face ne soit en réalité pas nécessairement tournée vers le haut.
L'échangeur de chaleur 1 illustré comprend un empilement 2 de plaques de tôle embouties et un boîtier auxiliaire 3 adjacent à l'extrémité inférieure de l'empilement 2 et destiné à être accolé au moteur non représenté du véhicule. Comme on le voit sur les figures 2 à 5, et comme connu en soi, l'empilement 2 comprend une multiplicité de paires de plaques, chaque paire étant formée de deux plaques 4, 5 ayant des configurations d'emboutissage différentes, les deux plaques d'une même paire délimitant entre elles un élément de trajet 6 pour l'huile, et deux plaques voisines 4, 5 appartenant à des paires différentes délimitant entre elles un élément de trajet 7 pour le fluide de refroidissement.
Les plaques 4, 5 ont un même contour sensiblement rectangulaire, allongé dans la direction gauche-droite de la figure 1. La plaque 4-1 située à l'extrémité inférieure de l'empile- ment 2 est percée de deux ouvertures 10, 11 situées au voisinage de son bord gauche et de deux ouvertures 12, 13 situées à proximité de son bord droit, respectivement en regard des ouvertures 10. L'extrémité supérieure de l'empilement est constitué par une plaque 4-2 qui ne comporte aucune
ouverture et forme donc une paroi continue de l'échangeur. Toutes les plaques intermédiaires entre les plaques d'extrémité 4-1 et 4-2, à l'exception d'une plaque 4-3, présentent des ouvertures dans l'alignement de l'ouverture 10, définis- sant un canal vertical 20-1 au-dessous de la plaque 4-3 et un canal vertical 20-2 au-dessus de celle-ci. Toutes les plaques intermédiaires sans exception présentent des ouvertures en regard des ouvertures 12 et 13, définissant des canaux verticaux 21 et 22 sur toute la hauteur de l'empilement. Toutes les plaques intermédiaires à l'exception d'une plaque 4-4 présentent des ouvertures dans l'alignement de l'ouverture 13, définissant un canal vertical 23-1 au-dessous de la plaque 4-4 et un canal vertical 23-2 au-dessus de celle-ci. Dans l'exemple illustré, les plaques de l'empilement délimi- tent douze éléments de trajet 6, à savoir deux éléments de trajet entre les plaques 4-1 et 4-4, quatre éléments de trajet entre les plaques 4-4 et 4-3 et quatre éléments de trajet entre les plaques 4-3 et 4-2. Un brasage approprié des bords des ouvertures des plaques 4 , 5 empêche toute communi- cation entre les canaux 20 à 23 et les éléments de trajet 7 destinés au fluide réfrigérant. De plus, des tubes s 'étendant sur une partie de la hauteur de certains canaux, où ils sont brasés aux bords des ouvertures, interdisent toute communication de fluide entre ces canaux et les éléments de trajet 6 adjacents à la paroi des tubes. Ainsi, un tube 31 s'étend dans le canal 21 de la plaque 4-1 à la plaque 4-3, et un tube 32 s'étend dans le canal 22 entre la plaque 4-1 et la plaque 4-4.
Les ouvertures 10 et 11 constituent des entrées pour l'huile provenant du moteur par l'intermédiaire du boîtier 3, et les ouvertures 12 et 13 constituent des sorties pour l'huile vers le moteur par l'intermédiaire du boîtier 3, les ouvertures 11 et 13 pouvant être fermées, en fonction de la température de l'huile, par des moyens de commutation logés dans le boîtier 3. Lorsque l'huile est à la température ambiante, comme c'est le cas après une période d'arrêt prolongé du moteur, les ouvertures 11 et 13 sont ouvertes. L'huile pénètre alors simultanément dans le canal 20-1 par l'ouverture 10, pour
atteindre les éléments de trajet 6 situés au-dessous de la plaque 4-3, et dans le canal 21, par l'ouverture 11, pour atteindre les éléments de trajets 6 situés au-dessus de la plaque 4-3. Le fluide circule ensuite en parallèle dans l'ensemble des éléments de trajet 6, de la gauche vers la droite des figures 1 à 3, comme montré par des flèches sur la figure 3. L'huile ayant circulé dans les éléments de trajet situés au-dessus de la plaque 4-4 emprunte alors le canal 22 et sort par l'ouverture 12, tandis que l'huile ayant circulé au-dessous de la plaque 4-4 emprunte le canal 23-1 et sort par l'ouverture 13. L'huile circule donc dans l' échangeur en une seule passe, avec une perte de charge réduite malgré sa viscosité élevée. Lorsque l'huile a atteint une température suffisante pour que sa viscosité soit sensiblement réduite, les moyens de commutation ferment les ouvertures 10 et 12. À partir de l'ouverture d'entrée 11, le tube 31 conduit l'huile dans la partie du canal 21 située au-dessus de la plaque 4-3, a partir de laquelle il circule de gauche à droite dans les éléments de trajet situés au-dessus de la plaque 4-3. Elle emprunte ensuite les canaux 22 et 23-2 pour atteindre les éléments de trajet situés entre les plaques 4-3 et 4-4, où elle circule de droite à gauche. Par le canal 20-1, l'huile passe de ces derniers éléments de trajet à ceux situés au- dessous de la plaque 4-4, où ils circulent de gauche à droite, pour atteindre le canal 23-1 et sortir par l'ouverture 13,..^ (_(X_ circulation en trois passes, illustrée par des
La plaque 4-2 présente deux ouvertures 14, 15 situées respectivement à proximité des bords droit et gauche de celle-ci, comme vu sur les figures 1 à 3. Toutes les plaques intermédiaires, à l'exclusion de la plaque d'extrémité 4-1, présentent des ouvertures alignées avec les ouvertures 14 et 15, définissant des canaux verticaux 24, 25 s 'étendant sur toute la hauteur de l'empilement. Des brasâges appropriés des
bords des ouvertures empêchent toute communication de fluide entre les canaux 24, 25 et les éléments de trajet 6 destinés à l'huile. Par une tubulure d'entrée 34 entourant l'ouverture 14 et faisant saillie sur la face supérieure de l'empilement 2 , le fluide de refroidissement pénètre dans le canal 24, puis il circule de droite à gauche en parallèle dans l'ensemble des éléments de trajet 7. Il parvient ainsi dans le canal 25 et sort de l'échangeur par une tubulure de sortie 35 entourant l'ouverture 15 et faisant saillie sur la face supérieure de l'empilement. Le fluide de refroidissement circule donc en une passe, à contre-courant par rapport à l'huile dans la configuration où celle-ci circule en une seule passe, et à contre-courant par rapport à deux des trois passes lorsque l'huile circule en trois passes.
La figure 6 représente un boîtier auxiliaire 40 destiné à faire partie d'un échangeur de chaleur selon l'invention, et à être interposé entre l'empilement de plaques de celui-ci et le moteur thermique du véhicule. Le boîtier 40 présente une tubulure d'entrée 41 et une tubulure de sortie 42 pour le fluide de refroidissement du moteur, qui se substituent aux tubulures 34 et 35 précédemment décrites. Dans l'échangeur de chaleur comprenant le boîtier 40, les ouvertures 14 et 15 sont remplacées par des ouvertures non représentées ménagées dans la plaque 4-1, qui communiquent avec des ouvertures 43, 44 prévues sur la face supérieure du boîtier. Les tubulures 41 et 42 font saillie quant à elles sur une face latérale du boîtier et n'augmentent pas l'encombrement en hauteur de l'échangeur de chaleur. Pour le reste, la description ci- après du boîtier 40 vaut également pour le boîtier 3.
Le boîtier 40 présente une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie pour l'huile, situées sur la face inférieure du boîtier et non visibles sur la figure, et quatre ouvertu- res de communication 45, 46, 47, 48 communiquant respectivement avec les ouvertures 10, 11, 12 et 13. Des passages sont ménagés à l'intérieur du boîtier entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie, entre l'ouverture d'entrée et les ouvertures 45 et 46, et entre les ouvertures 47 et 48 et
l'ouverture de sortie. Le passage entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie peut être ouvert ou fermé par des moyens de dérivation 50 logés dans le boîtier. Les passages reliant l'ouverture d'entrée à l'ouverture 10 et l'ouverture 12 à l'ouverture de sortie peuvent être ouverts et fermés conjointement par des moyens de commutation logés dans le boîtier, et les passages reliant l'ouverture d'entrée à l'ouverture 11 et l'ouverture 13 à l'ouverture de sortie sont toujours ouverts. Les moyens de dérivation et les moyens de commutation sont décrits ci-après.
Le dispositif de dérivation représenté sur les figures 7 à 10 comprend plusieurs pièces mobiles à l'intérieur d'une cavité 51 allongée selon un axe Al, délimitée latéralement par une gaine tubulaire 52 et fermée à une extrémité par un bouchon 53. À l'opposé du bouchon 53, la cavité 51 est prolongée par un canal axial 54 de plus petit diamètre qui communique avec l'ouverture de sortie d'huile du boîtier 40. La cavité 51 communique par ailleurs avec l'ouverture d'entrée d'huile par des ouvertures 55 traversant la paroi de la gaine 52. Dans la cavité 51 est logée une capsule de dilatation formée d'un godet 56 rempli d'une substance à fort coefficient de dilatation et d'une tige guidée selon l'axe Al, qui fait saillie par rapport au godet sur une longueur qui varie en fonction du volume de la substance dilatable. La tige 57 est tournée à l'opposé du bouchon 53, et est coiffée d'un capot 58 qui la prolonge axialement au-delà de son extrémité libre et qui présente, au voisinage du godet 56, une bride 59 s 'étendant radialement vers l'extérieur jusqu'au voisinage de la gaine 52. La cavité 51 contient également, au-delà de l'extrémité du capot 58 tournée à l'opposé du godet 56, un bouchon 60 présentant une bride 61 tournée radialement vers l'extérieur. Le godet 56 présente également une bride 62 tournée radialement vers l'extérieur. Un ressort hélicoïdal 63 est comprimé entre le bouchon 53 et la bride 62. Un autre ressort hélicoïdal 64 est comprimé entre la bride 59 et une bride 65 tournée radialement vers l'intérieur, formées sur la paroi de la gaine 52, le godet 56 et le bouchon 60 étant disposés axialement de part et d'autre de la bride 65. Un
troisième ressort hélicoïdal 66 est comprimé entre la bride 61 et la paroi d'extrémité 67 de la cavité 51 dans laquelle débouche le canal 54. La figure 7 montre le dispositif de dérivation 50 au repos, c'est à dire lorsque la tige 57 est entièrement rétractée à température ambiante et qu'aucune pression d'huile ne s'exerce dans le dispositif. Le ressort 66 applique la bride 61 contre la bride 65 interdisant le passage de l'huile au droit de cette dernière le long de la cavité et isolant le canal 54 des ouvertures 55. Le dispositif de dérivation est donc fermé et l'huile circule dans les éléments de trajet 6 de 1 'échangeur de chaleur comme décrit plus haut. Le ressort 63 sollicite la bride 62 de manière à appliquer l'extrémité du capot 58 contre le bouchon 60 .
En cas de surpression de l'huile à l'entrée de l' échangeur de chaleur, la pression soulève le bouchon 60, contre l'action du ressort 66, et détache la bride 61 de la bride 65, ouvrant un -passage entre les ouvertures 55 et le canal 56. Une partie au moins du débit d'huile est ainsi acheminée directement à la sortie de 1 'échangeur, sans passer par les éléments de trajet 6, comme représenté sur la figure 8, évitant une perte de charge excessive.
Une élévation de la température de l'huile a pour effet de faire sortir la tige 57 du godet 56, augmentant la distance entre l'extrémité libre du capot 58, qui s'appuie sur le bouchon 60 , et la bride 62. La force exercée par le ressort 63 étant supérieure à celle exercée par le ressort 66, ce dernier se comprime, permettant encore une fois au bouchon 60 de dégager l'ouverture délimitée par la bride 65, comme montré sur la figure 9. Comme dans le cas de la figure 8, l'huile est acheminée directement de l'entrée à la sortie de 1 'échangeur sans passer par les éléments de trajet 6.
La température de l'huile augmentant encore, le bouchon 60 vient en butée sur la paroi d'extrémité 67, obturant l'entrée du canal 54, comme' montré sur la figure 10. La compression du
ressort 63 permet au godet 56 de reculer, la tige 57 étant alors immobilisée. La communication entre les ouvertures 55 et le canal 54 est de nouveau interrompue et l'huile circule dans les éléments de trajet 6.
Le dispositif de commutation 70 représenté sur les figures 11 et 12 comprend un corps 71 allongé selon un axe A2 et percé d'un alésage axial qui est fermé à une extrémité par un bouchon 72. L'alésage axial est divisé dans sa longueur en trois parties, à savoir une première partie 73 adjacente au bouchon 72, une seconde partie 74 de plus petit diamètre que la partie 73, raccordée à celle-ci par un épaulement radial 75, et une troisième partie 76 de plus petit diamètre que la partie 74, raccordée à celle-ci par un épaulement radial 77. Dans l'alésage est logée une capsule de dilatation analogue à celle du dispositif des figures 7 à 10, comprenant un godet 78 et une tige coulissante 79. La tige 79 est solidaire d'un piston creux 80 en contact coulissant étanche avec la paroi de la partie 73 de l'alésage et qui est muni d'un appendice axial 81 prolongeant la tige 79 en direction du bouchon 72. Un appendice axial semblable au précédent, solidaire du godet 78, fait saillie au-delà du fond de celui-ci à l'opposé du bouchon 72. Chacun des appendices 81, 82 porte au voisinage de son extrémité libre une rondelle d'arrêt 83, 84. Un ressort hélicoïdal 85 est comprimé entre la rondelle 83 et l'extrémité du piston 80 tournée vers le bouchon 72. Un ressort hélicoïdal 86 est comprimé entre ce bouchon et la même extrémité du piston. Un ressort hélicoïdal 87 est comprimé entre la rondelle 84 et l'extrémité du piston 80 tournée à l'opposé du bouchon 72. Un .ressort hélicoïdal 88, entourant le godet 78 à l'intérieur du piston 80, est comprimé entre la paroi d'extrémité de celui-ci tournée à l'opposé du bouchon, qui présente une ouverture centrale 90 dans laquelle coulisse le godet, et une bride 89 tournée radialement vers l'extérieur du godet 78.
La figure 11 montre l'état du dispositif a température ambiante, la tige 79 étant rétractée. Le ressort 86 sollicite le piston 80 à l'opposé du bouchon 72, c'est à dire vers le
bas de la figure, appliquant son extrémité inférieure contre l' épaulement 75. La rondelle 83, sollicitée vers le haut par le ressort 85, reste à distance du bouchon 72, permettant la communication entre la partie d'alésage 73 et un canal 92 percé dans le bouchon. De même, la rondelle 84, sollicitée vers le bas par le ressort 87, reste éloignée de l'épaulement 77, permettant une communication entre les parties d'alésage 74 et 76. Ces parties d'alésage communiquant respectivement avec l'entrée d'huile dans le boîtier auxiliaire 40 et avec l'ouverture de sortie 45, l'huile pénètre dans l'empilement 2 par l'ouverture 10. De même, l'huile circule entre le canal 92, relié à l'ouverture d'entrée 47 et par conséquent à l'ouverture de sortie 12 de l'empilement 2, et la partie d'alésage 73, reliée à la sortie d'huile du boîtier 40. L'huile circule en une seule passe dans l'empilement 2 comme expliqué précédemment.
Lorsque la température augmente, comme représenté sur la figure 12, le godet 78 coulisse vers le bas par rapport au piston 80, amenant la rondelle 84, poussée par le ressort 87, en appui sur l'épaulement 77 et interrompant la communication entre les parties d'alésage 74.et 76. Le ressort 87 soulève alors le piston 80, amenant la rondelle 83, sous la poussée du ressort 85, en appui sur le bouchon 72, interrompant également la communication entre le canal 92 et la partie d'alésage 73. Les ouvertures 10 et 12 de l'empilement 2 sont donc condamnées, et l'huile circule dans ce dernier en trois passes comme décrit plus haut.
Les figures 13 et 14 illustrent schematiquement les moyens de commutation sous la forme de deux vannes 101, 102, la première étant interposée entre l'arrivée d'huile 103 à 1'échangeur de chaleur et l'ouverture d'entrée 10 de l'empilement 2, et la seconde entre l'ouverture de sortie 12 et le départ d'huile 104 de 1 'échangeur. Sur la figure 13, les deux vannes sont ouvertes et l'huile circule en une passe dans les éléments de trajet 6. Sur la figure 14, les deux vannes sont fermées et l'huile circule en trois passes. Les vannes 101 et
102 peuvent être des électrovannes commandées en fonction de la température de- l'huile.
La figure 15 illustre un dispositif de commutation comprenant une capsule de dilatation dont le godet 105 est fixe et dont la tige porte deux clapets 107, 108 coopérant respectivement avec deux sièges 109, 110 pour commander l'accès aux ouvertures d'entrée et de sortie 10, 12. Entre les clapets 107 et 108, la tige 106 est .guidée de manière étanche à travers une paroi 111 du boîtier auxiliaire séparant les circuits d'entrée et de sortie de l'huile.
La figure 16 montre comment l'invention permet d'optimiser l'évolution de la température de l'huile de lubrification du moteur thermique d'un véhicule automobile. Les courbes Cl , C2 et C3 représentent des variations de température à partir du démarrage du moteur à la suite d'un arrêt prolongé, le moteur et les fluide associés étant à la température ambiante (20°C). La courbe Cl est relative au fluide de refroidisse- ment du moteur. Elle comporte une première branche ascendante Cl-1 correspondant à 1 'echauffement du fluide sans passage par le radiateur de refroidissement, suivie d'une branche horizontale Cl-2 correspondant au maintien du fluide à une température optimale, ici de l'ordre de 90 °C, à l'aide du radiateur de refroidissement. La courbe C2 représente l'évolution de la température de l'huile obtenue en utilisant un échangeur de chaleur selon l'état de la technique. Une première partie ascendante C2-1 correspond à 1 'echauffement de l'huile en l'absence d'échange de chaleur avec le fluide de refroidissement, l'un au moins de ces deux fluides ne circulant pas dans l'échangeur. La température de l'huile augmente moins vite que celle du fluide de refroidissement, et atteint plus tard la température de la partie de courbe Cl-2, qu'elle dépasse ensuite pour atteindre une valeur optimale, ici légèrement supérieure à 100 °C. Cette valeur optimale est maintenue (partie de courbe horizontale C2-2) par échange de chaleur avec le fluide de refroidissement, présentant lui-même une température inférieure.
Les moyens de dérivation de l' échangeur de chaleur selon l'invention permettent de réaliser un échange de chaleur entre les deux fluides non seulement quand l'huile a atteint sa température optimale mais également tant que sa te péra- ture est inférieure à celle du fluide de refroidissement, d'où il résulte un echauffement initial rapide et une obtention plus précoce de la température optimale . Cette phase d'echauffement initial correspond à la partie C3-1 de la courbe C3, qui se poursuit jusqu'au palier de température du fluide de refroidissement représenté par la partie de courbe Cl-2. Dès que cette température est atteinte, les moyens de dérivation sont activés pour interrompre l'échange de chaleur entre les deux fluides et ne pas ralentir l'é- chauffement de l'huile. Celle-ci n'étant plus en contact avec un fluide plus chaud qu'elle, la pente de la courbe décroît quelque peu (partie C3-2 ) . Lorsque la température optimale est atteinte, ici environ 120 °C, les moyens de dérivation sont de nouveau désactivés pour permettre à l'huile de céder de la chaleur au fluide de refroidissement, sa température oscillant alors autour de cette valeur optimale (partie C3- 3).
L'échangeur de chaleur 120 représenté sur les figures 17 et 20 comprend un empilement 121 formé de paires de plaques embouties 122, 123 analogues aux paires de plaques 4, 5 précédemment décrites. L'échangeur 120 comprend également des tubulures d'entrée et de sortie faisant saillie par rapport à une même plaque terminale 122-1, tournée vers le haut sur la figure 20. Une tubulure d'entrée 124 et une tubulure de sortie 125 pour le fluide de refroidissement sont situées respectivement à proximité des bords gauche et droit de l'empilement, comme vu sur la figure 17, en regard l'une de l'autre dans la direction gauche-droite. Une première tubulure d'entrée d'huile 126 pénètre dans l'empilement 121 verticalement, comme vu sur la figure 20, c'est-à-dire dans la direction d'empilement des plaques, jusqu'à une plaque intermédiaire "122-2 située à mi-hauteur de celui-ci, en traversant des ouvertures plus grandes que la section de la tubulure, ménagées dans les plaques situées au-dessus de la
plaque 122-2 et formant un canal 127. Une seconde tubulure d'entrée d'huile comprend une partie annulaire 128 adjacente à la plaque 122-1 et entourant de manière étanche la base de la tubulure 126, et une partie tubulaire inclinée 129. Une première ouverture de sortie d'huile 130 s'étend verticalement vers le haut, sur la figure 20, à partir de la. plaque 122-1, au voisinage du bord droit de l'empilement et en regard de la tubulure 126. Une seconde tubulure de sortie d'huile 131, semblable à la tubulure 130, est située à proximité du bord gauche de l'empilement.
Le canal 127, à l'extérieur de la tubulure 126, fait communiquer les éléments de trajet 135 pour l'huile situés au-dessus de' la plaque 122-2 avec la tubulure 128, 129. Des ouvertures ménagées dans la plaque 122-2 et dans les plaques situées au- dessous de celle-ci, à l'exception de deux plaques terminales inférieures 122-3, 123-3, en regard de la tubulure 126, plus petite que les ouvertures définissant le canal 127, forment un canal 136 qui fait communiquer la tubulure 126 avec les éléments de trajet 135 situés au-dessous de la plaque 122-2. De même, des ouvertures mutuellement alignées en regard de la tubulure 130, ménagées dans toutes les plaques à l'exception des plaques 122-3 et 123-3, forment un canal 137 qui fait communiquer la tubulure 130 avec l'ensemble des éléments de trajet 135. Les canaux 127 et 136 sont séparés l'un de l'autre par le brasage étanche du bord de l'ouverture de la plaque 122-2 à l'extrémité de la tubulure 126. Des ouvertures non représentées, ménagées en regard de la tubulure 131 dans les plaques situées au-dessus de la plaque 122-2, forment un canal qui fait communiquer les éléments de trajet 135 correspondants avec la tubulure 131.
Des moyens de commutation non représentés sont prévus pour permettre le passage de l'huile dans les tubulures 128, 129 et 130 exclusivement à basse température, et dans la tubulure 131 exclusivement à température élevée, le passage dans la tubulure 126 étant toujours libre. À basse température, l'huile pénètre simultanément par la tubulure 126 pour atteindre les éléments de trajet inférieurs et la tubulure
128, 129 pour atteindre les éléments de trajet supérieurs. Elle circule en parallèle, de la gauche vers la droite, dans l'ensemble des éléments de trajet 135 pour atteindre le canal 137 et ressortir par la tubulure 130. À température élevée, l'huile pénètre exclusivement par la tubulure 126/ circule en une première passe du canal 136 au canal 137 par les éléments de trajet 135 inférieurs, puis en une seconde passe du canal 137 au canal 127 en empruntant les éléments de trajet supérieurs, pour ressortir par la tubulure 131.
La figure 18 représente l'empilement 120 des figures 17 et 20, équipé des tubulures 124, 125 d'entrée et de sortie du fluide de refroidissement. Les tubulures 128, 129, 130 et 131 sont supprimées, et la tubulure 126 est remplacée par une tubulure 140 qui ne fait que légèrement saillie par rapport à la plaque 122-1.
•Les figures 19, 21 et 22 représentent le même ensemble sur lequel est monté un dispositif de commutation 141 permettant de relier sélectivement aux canaux décrits précédemment un orifice d'arrivée d'huile 142 et un orifice d'évacuation d'huile 143 prévus sur le dispositif de commutation pour réaliser les configurations de circulation en une passe et en deux passes. Comme dans le cas du dispositif de commutation des figures 11 et 12, le fonctionnement du dispositif 141 est basé sur la dilatation d'une substance contenue dans une capsule formée d'un godet 144 et d'une tige coulissante 45. Le godet 144 est fixe et la sortie de la tige 145 pousse un piston 146, contre l'action d'un ressort hélicoïdal 147, de manière à obturer ou à libérer différentes ouvertures dont chacune relie l'un des orifices 142 et 143 à l'un des canaux de l'empilement 120.
L'invention n'est pas limitée à un échangeur de chaleur permettant une circulation de fluide en deux passes ou en trois passes, comme ceux décrits. Un nombre de passes supérieur à trois, pair ou impair, peut également être obtenu -avec des moyens de commutation appropriés. Quel que soit le nombre de passes, 1 'échangeur de chaleur peut être muni ou
non de moyens de dérivation. Le second fluide peut également circuler en plusieurs passes.
Lorsque l'échangeur de chaleur comporte des moyens de dérivation qui sont activés dans une plage de température déterminée, il est avantageux que les moyens de commutation agissent à une température comprise dans cette plage, de manière à éviter une brusque inversion du sens de circulation du fluide dans les éléments de trajet concernés. Dans le cas d'une huile de moteur, la limite inférieure de la plage de dérivation est par exemple de 90 °C et la limite supérieure comprise entre 110 et 130°C, et la température de commutation peut être choisie à n'importe quelle valeur entre 90 et 110°C.