FR2980739A1 - Tube de radiateur de refroidissement pour vehicule automobile et radiateur de refroidissement pour vehicule automobile comprenant un tel tube. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tube (2) de radiateur de refroidissement pour véhicule automobile, destiné à permettre la circulation d'un liquide de refroidissement, ledit tube (2) comprenant un feuillard (9) définissant un volume interne (10) du tube (2), au moins un perturbateur (30) étant situé à l'intérieur du volume interne (10) de façon à favoriser un échange thermique entre le tube (2) et ledit liquide de refroidissement. L'invention concerne aussi un radiateur de refroidissement pour véhicule comprenant au moins un tel tube (2), en particulier radiateur de refroidissement basse température.

Description

Tube de radiateur de refroidissement pour véhicule automobile et radiateur de refroidissement pour véhicule automobile comprenant un tel tube. L'invention concerne un tube de radiateur de refroidissement pour véhicule automobile et un radiateur de refroidissement pour véhicule automobile comprenant au moins un tel tube. Le domaine de l'invention est celui des radiateurs de refroidissement pour véhicule automobile. Dans ce domaine, il est connu de longue date d'utiliser des radiateurs pour le refroidissement du liquide de refroidissement du moteur. Il a également été proposé depuis un certain temps déjà des radiateurs pour des besoins de refroidissement auxiliaire (batterie, électroniques, circuit de refroidissement d'autres fluides tels que fluide frigorigène, air de suralimentation,...) fonctionnant sur une boucle de circulation, dite boucle basse température, par opposition à la boucle dite haute température de refroidissement du moteur. Il est connu d'utiliser sur ce genre de boucles basses températures des radiateurs prévus initialement pour fonctionner sur une boucle de circulation haute température. Or, le déposant a constaté que le premier fluide circule dans la boucle basse température avec un débit plus faible que lorsqu'il circule dans la boucle haute température ce qui engendre une performance d'échange thermique moins importante dans la boucle basse température que dans la boucle haute température. De tels radiateurs ne sont donc pas adaptés aux boucles basses températures. 25 Pour améliorer les performances thermiques d'un radiateur, il est connu d'utiliser des tubes munis à leur surface de corrugations ou emboutis permettant de perturber localement l'écoulement du liquide de refroidissement. Une telle solution nécessite cependant des moyens de mise en oeuvre lourds qui sont de plus à 30 modifier dès que l'on souhaite changer la forme et/ou la distribution des corrugations. Il est par ailleurs bien connu d'utiliser des perturbateurs pour renforcer l'échange thermique entre un tube et un fluide circulant à l'intérieur de ce tube. Il s'agit cependant de tubes de refroidisseurs d'air de suralimentation, d'évaporateurs ou de condenseurs, c'est-à-dire de tubes dans lequel circulent des fluides à l'état gazeux ou diphasique. Il a par contre été considéré jusqu'à maintenant que de tels perturbateurs entraîneraient en pratique des pertes de charges trop importantes pour un radiateur de refroidissement, c'est-à-dire un échangeur dans lequel circule un liquide. L'invention permet d'améliorer la situation en allant à l'encontre de ce préjugé et propose un tube de radiateur de refroidissement pour véhicule automobile, destiné à permettre la circulation d'un liquide de refroidissement, ledit tube comprenant un feuillard définissant un volume interne du tube, au moins un perturbateur étant situé à l'intérieur du volume interne de façon à favoriser un échange thermique entre le tube et ledit liquide de refroidissement. L'invention consiste ainsi à utiliser un élément rapporté, à savoir le perturbateur pour adapter le tube au fonctionnement visé, basse ou haute température. Autrement dit, des perturbateurs prévus pour le fonctionnement basse température pourront être remplacés par des perturbateurs prévus pour correspondre aux besoins de radiateur de refroidissement haute température. Ce principe permet d'avoir des produits commun pour les radiateurs haute température et le radiateurs basse température (à savoir les feuillards), grâce au fait d'avoir un élément adaptable, ici les perturbateurs, dont l'adaptation aux applications visées présente plus de facilités que la réalisation de corrugations à la surface du tube. Par ailleurs, le déposant a pu mettre en évidence que des perturbateurs permettent d'avoir une meilleure performance thermique, y compris avec un flux de circulation très faible, ceci en limitant les pertes de charges. Selon un aspect de l'invention particulièrement destiné à la réalisation de tube pour radiateur de refroidissement basse température : - l'épaisseur dudit perturbateur est inférieure ou égale à 70 pm. - le perturbateur comprend des ondulations périodiques dont le pas, correspondant à la demi période des ondulations, est supérieur à 1 mm, par exemple, supérieur à 1,5 mm. - le perturbateur comprend quatorze ou moins de quatorze plis définissant les ondulations, par exemple, douze plis définissant les ondulations. Selon un aspect de l'invention, le tube comprend une première et une deuxième parois longitudinales opposées entre elles par rapport au volume interne, les parois longitudinales étant sensiblement planes, ledit tube comprenant une première et une deuxième paroi latérale opposées entre elles par rapport au volume interne et reliant la première paroi longitudinale à la deuxième paroi longitudinale. Les parois sont définies, notamment, par ledit feuillard qui pourra être plié sur lui-même de façon à définir ledit volume interne.

Selon un exemple de réalisation, la distance entre des faces extérieures de la première et de la deuxième parois latérales est supérieure à 14 mm, notamment supérieure à 18 mm. On parle ici de distance externe entre la première et la deuxième parois, c'est-à-dire la distance entre une première extrémité latérale du tube située sur la première paroi latérale et une deuxième extrémité latérale du tube située sur la deuxième paroi latérale. Selon un aspect de l'invention, ledit feuillard comprend une première et une deuxième portions de bord se rejoignant de façon à diviser ledit volume interne en au 25 moins deux canaux. Selon un exemple de réalisation, le perturbateur est continu entre la première et la deuxième paroi latérale, une partie centrale du perturbateur étant au contact et intercalée entre les portions de bord et la première paroi longitudinale. 30 Selon un autre exemple de réalisation le tube comprend deux perturbateurs, un premier des deux perturbateurs étant situé entre la première paroi latérale et la première portion de bord du tube, un deuxième des deux perturbateurs étant situé entre la deuxième paroi latérale et la deuxième portion de bord du tube. 2 98073 9 4 L'invention concerne aussi un radiateur de refroidissement pour véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un tube tel que décrit précédemment. 5 Selon un aspect de l'invention, les tubes sont superposés parallèlement entre eux de sorte qu'il forme un faisceau de tubes présentant une section, dans un plan orthogonal aux axes longitudinaux des tubes, dite section du faisceau. Chaque tube comprend une section de passage du liquide de refroidissement telle que la somme 10 des surfaces des sections de passage du liquide de refroidissement des tubes représente entre 10% et 20% de la section du faisceau. La somme des surfaces des sections de passage du liquide de refroidissement des tubes pourra représenter, par exemple, entre 11% et 18% et notamment entre 12% et 17% de ladite section du faisceau. Autrement dit, les sections de passages du liquide de refroidissement des 15 tubes et la section du faisceau définissant la surface du faisceau sont sensiblement perpendiculaires aux parois longitudinales des tubes. Selon un exemple de réalisation, ledit radiateur comprend au moins une boîte collectrice d'entrée et/ou de sortie du liquide de refroidissement, à l'intérieur de 20 laquelle une extrémité longitudinale de chaque tube débouche, ladite boîte collectrice présentant une section moyenne utile, dans un plan perpendiculaire à un axe d'extension longitudinal de la boîte, chaque tube présentant une section de passage du liquide de refroidissement, le rapport de la section moyenne utile de la boîte collectrice sur la section de passage du liquide de refroidissement de chaque tube étant compris entre 15 et 60, la largeur des tubes étant inférieure ou égale à 22 mm. Le rapport de la section moyenne utile de la boîte collectrice sur la section de passage du liquide de refroidissement de chaque tube est compris, notamment, entre 20 et 55. Pour des boîtes présentant une section évolutive, tel que par exemple des boîtes présentant des excroissances localisées, on comprend par section moyenne, la moyenne des sections le long de l'axe longitudinal de la boîte. Par section utile on comprend qu'il faut déduire la surface éventuellement obstruée par un dépassement de l'extrémité longitudinale des tubes à l'intérieur de la boîte.

Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

La figure 1 est une vue d'ensemble d'un radiateur de refroidissement auquel un tube conforme à la présente invention est destiné. La figure 2 représente un tube conforme à l'invention, selon une coupe transversale.

La figure 3 est une vue similaire à la figure 2 dans une variante de réalisation. La figure 4 est une vue en perspective d'un perturbateur que comprend le tube selon l'invention.

L'invention trouvera son application dans un échangeur de chaleur 1 tel que représenté sur la figure 1. Il s'agit, par exemple, d'un radiateur de refroidissement d'un véhicule automobile, fonctionnant, notamment sur une boucle de circulation d'un liquide de refroidissement à basse température. Il comprend un faisceau de tubes parallèles 2. Chaque tube 2 possède deux extrémités longitudinales 2A reliées, de manière fixe et étanche, à des boîtes collectrices. Il s'agit ici respectivement de boîtes d'entrée 3 et de sortie 4 selon le sens de circulation du liquide de refroidissement circulant dans les tubes 2.

Lesdites boîtes collectrices d'entrée et/ou de sortie 3, 4 s'étendent selon un axe d'extension longitudinal et comprennent, par exemple, une plaque collectrice et un couvercle définissant un volume intérieur de la boîte. Les tubes 2, notamment les extrémités longitudinales 2A des tubes 2, débouchent dans ledit volume intérieur à travers des orifices prévus dans les plaques collectrices. Les plaques collectrices sont, par exemple en métal, notamment en aluminium ou alliages d'aluminium. Les couvercles sont, par exemple, en plastique et sertis sur les plaques collectrices. Dans une autre variante les plaques collectrices et les couvercles sont tous les deux en métal, notamment en aluminium ou alliages d'aluminium. A ces boîtes collectrices 3, 4 sont respectivement rapportées des brides ou tubulures d'entrée 5 et de sortie 6.

En particulier, les tubes 2 dans lesquels circule le liquide de refroidissement s'étendent longitudinalement selon un axe A, dit axe d'extension longitudinale A des tubes 2. Chaque tube 2 présente alors une section de passage du liquide de refroidissement qui s'étend selon un plan perpendiculaire à l'axe d'extension longitudinale A. Entre les tubes 2 pourront être agencés des intercalaires 7 augmentant la surface d'échange thermique entre le liquide de refroidissement circulant dans les tubes 2 et un fluide, notamment de l'air, traversant l'échangeur 1. Les tubes 2 sont ici superposés selon une direction perpendiculaire à l'axe d'extension longitudinale A et parallèlement entre eux d'une face inférieure 41 à une face supérieure 42 de l'échangeur 1, c'est-à-dire que le faisceau de tube 2 s'étend de la face inférieure 41 à la face supérieure 42 de l'échangeur 1, selon l'orientation que celui-ci présente à la figure 2. Les tubes 2, les intercalaires 7 et/ou tout ou partie des boîtes collectrices 3, 4 sont, par exemple, en aluminium ou en alliage d'aluminium. Ils sont assemblés, 20 notamment, par brasage. Un des tubes 2 du radiateur de refroidissement conforme à l'invention est représenté sur les figures 2 et 3. Un tel tube 2 comprend un feuillard métallique 9, ici plié sur lui-même de façon à définir un volume interne 10 du tube 2. Le feuillard 9 25 présente deux parois longitudinales opposées entre elles par rapport au volume interne et notamment planes, dites première paroi longitudinale 11 et deuxième paroi longitudinale 12. Ces parois longitudinales 11, 12 sont, notamment, sensiblement parallèles entre elles. Les tubes 2 sont situés dans le faisceau de tubes de sorte que leurs parois longitudinales 11, 12 soient en vis-à-vis. 30 Le tube 2 comprend également deux parois latérales, dites première paroi latérale 13 située à gauche à la figure 2 et deuxième paroi latérale 14 située à droite à la figure 2, reliant les deux parois longitudinales 11, 12 entres elles. Les parois latérales 13, 14 sont, notamment, de forme semi-circulaire de sorte que le tube 2 possède une section transversale sensiblement oblongue. La distance entre des faces externes des parois latérales 13, 14, ou largeur du tube, est, par exemple, supérieure à 14 mm et notamment supérieure à 18 mm. L'épaisseur des parois du feuillard 9 est, notamment, comprise entre 0,15 et 0,3 mm, notamment 0,2 mm.

Le feuillard 9 comprend également une première portion de bord 15 et une deuxième portion de bord 16 se rejoignant de façon à diviser le volume interne 10 en au moins deux canaux sur tout ou partie de la longueur du tube 2. On appelle premier coté 21 du tube 2, le coté du tube 2 situé entre la première portion de bord 15 et la première paroi latérale 13 et deuxième coté 22 du tube 2, le coté du tube 2 situé entre la deuxième portion de bord 16 et la deuxième paroi latérale 14. La première et la deuxième portion de bord 15, 16 s'étendent, par exemple, dans des plans sensiblement perpendiculaires aux parois longitudinales 11, 12. Le tube 2 présente alors un profile en forme de B, les première et deuxième portions de bord 15, 16 représentant la branche centrale du B. Selon l'invention, le tube 2 possède un perturbateur 30, par exemple, ondulé et inséré à l'intérieur du volume interne 10 de façon à favoriser un échange thermique entre le tube et ledit liquide de refroidissement. Les ondulations du perturbateur sont, notamment, périodiques. Le perturbateur 30 définit une pluralité de canaux 31, dans lesquels circule le liquide de refroidissement de sorte qu'il augmente la surface d'échange thermique et la tenue mécanique des tubes 2. Le perturbateur 30 peut s'étendre en longueur, par exemple, d'un orifice d'entrée à un orifice de sortie du tube, c'est-à-dire selon toute la longueur du tube 2. L'épaisseur du perturbateur 30 est par exemple inférieure ou égale à 70 pm. Le perturbateur 30 comprend, notamment, des persiennes (non visible) apte à dévier le liquide de refroidissement. Ces persiennes sont ainsi capable de perturber la circulation du liquide de refroidissement afin d'augmenter l'efficacité de l'échange thermique du radiateur dans lequel le tube est disposé. Selon un autre mode de réalisation de l'invention (illustré à la figure 4), une surface du perturbateur 30 destinée à être en contact avec le liquide de refroidissement peut être lisse de manière à réduire la perte de charge que subit le liquide de refroidissement en traversant le tube 2. On pourra en particulier jouer sur ces paramètres pour adapter 2 98073 9 8 le perturbateur à l'application visée, perturbateurs à persiennes pour des tubes destinés à des radiateurs de refroidissement prévus pour le fonctionnement sur une boucle basse température et des perturbateurs lisses pour des tubes destinés à des radiateurs de refroidissement prévus pour le fonctionnement sur une boucle haute 5 température. Le perturbateur 30 comprend plusieurs plis 33, 34 définissant les ondulations du perturbateur. Ces plis 33, 34 sont en contact des parois longitudinales 11, 12 de manière à définir la pluralité de canaux 31. On appelle premiers plis 33, les plis en 10 contact avec la première paroi longitudinale 11 et deuxièmes plis 34, les plis en contact avec la deuxième paroi longitudinale 12. Le perturbateur 30 comprend quatorze ou moins de quatorze plis 33, 34. Sur l'exemple illustré sur la figure 2, le perturbateur 30 comprend dix plis 33, 34. Le pas des ondulations périodiques définies par les plis 33, 34, c'est-à-dire la demi période des ondulations, est supérieur 15 à 1 mm et notamment supérieur à 1,5 mm. Autrement dit, la distance entre deux plis successifs 33, 34, c'est-à-dire entre un premier plis 33 et un deuxième plis 34 adjacents, est supérieure à 1 mm et par exemple supérieure à 1,5 mm. Le perturbateur 30 est assemblé au feuillard 9, par exemple, par brasage, notamment aux niveaux des plis 33, 34. 20 Dans l'exemple illustré à la figure 2, le perturbateur 30 est continu de la première paroi latérale 13 à la deuxième paroi latérale 14. Dans ce mode de réalisation, une partie centrale 32 du perturbateur 30 est située entre la première paroi longitudinale 11 et les première et deuxième portions de bords 15, 16. Le 25 perturbateur 30 présente alors une première partie 37 située au niveau du premier coté 21 du tube 2, la partie centrale 32 et une deuxième partie 38 située au niveau du deuxième coté 22 du tube 2 et reliée à la première partie 37 par l'intermédiaire de la partie centrale 32. Le perturbateur 30 comprend ici six plis supérieurs 34 et quatre plis inférieurs 33 en plus de la partie centrale 32. La première partie 37 et la 30 deuxième partie 38 du perturbateur 30 comprennent chacune trois plis supérieurs 34 et deux plis inférieurs 33. Dans l'exemple illustré à la figure 3, le tube 2 comprend un premier perturbateur 30' et un deuxième perturbateur 30". Le premier perturbateur 30' est ici situé au niveau du premier coté 21 du tube 2, c'est-à-dire entre la première paroi latérale 13 et la première portion de bord 15 et le deuxième perturbateur 30" est situé au niveau du deuxième coté 22 du tube 2, c'est-à-dire entre la deuxième portion de bord 16 et la deuxième paroi latérale 14. Le premier et le deuxième perturbateurs 30', 30" du mode de réalisation de la figure 3 correspondent ainsi à la première partie 37 et à la deuxième partie 38 du perturbateur 30 de la figure 2. Les premières et deuxièmes portions de bords 15, 16 sont ici directement en contact avec la première paroi longitudinale 11. Dans cette exemple de réalisation, le premier perturbateur 30' et le deuxième perturbateur 30" comprennent chacun six plis 33, 34, dont trois plis inférieurs 33 et trois plis supérieurs 34. Indépendamment du fait que le tube 2 comprenne le perturbateur 30 continu ou les deux perturbateurs 30', 30" non reliés entre eux, les plis 33, 34 sont par exemple et comme illustré à la figure 2 de formes carrées ou notamment et comme illustré à la figure 3 de formes arrondies. Dans le cas où les plis 33, 34 sont de formes arrondies, les ondulations du perturbateurs sont alors de formes sensiblement sinusoïdales. Toujours indépendamment du fait que le tube 2 comprenne le perturbateur 30 continu ou les deux perturbateurs 30', 30" non reliés entre eux, le ou les perturbateurs 30, 30' 30" comprennent par exemple et comme illustré à la figure 2 des plis de bords 35, 36 épousant une face interne des première et deuxième parois latérales 13, 14 bien qu'il soit possible, comme illustré à la figure 3, que le ou les perturbateurs 30, 30' 30" soient dépourvus de ces plis de bords 35, 36.

La figure 4 permet d'illustrer le perturbateur 30 comprenant la première partie 37, la deuxième partie 38 et la partie centrale 32 reliant la première partie 37 à la deuxième partie 38. Le perturbateur 30 a ici six plis supérieurs 34 et quatre plis inférieurs 33 de formes arrondies de sorte qu'il possède une forme sinusoïdale avant insertion dans le tube. Sur cet exemple de réalisation, le perturbateur 30 est dépourvu de plis de bords. Selon un mode de réalisation avantageux, la somme des surfaces des sections de passage du liquide de refroidissement des tubes 2 représente ici entre 10% et 20% d'une surface du faisceau, dite section du faisceau, perpendiculaire à l'axe longitudinale A, c'est-à-dire, ici, la surface d'un rectangle compris entre la face inférieure 41 et la face supérieure 42 de l'échangeur, vu selon l'axe longitudinal A des tubes 2. Cette somme de surface représente, par exemple, entre 11°/o et 18% de la section du faisceau et, notamment, entre 12% et 17% de la section du faisceau. La largeur des tubes est, par exemple, supérieure 22 mm dans le cas où la nécessité de refroidissement est élevée ou, notamment, inférieure ou égale à 22 mm pour une application nécessitant moins de refroidissement. Dans ce dernier cas, afin d'optimiser l'efficacité thermique de l'échangeur 1 tout en limitant les pertes de charges du liquide de refroidissement, le rapport de la section moyenne utile de la boîte collectrice sur la section de passage du liquide de refroidissement de chaque tube est compris entre 15 et 60, notamment, entre 20 et 55.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Tube (2) de radiateur (1) de refroidissement pour véhicule automobile, destiné à permettre la circulation d'un liquide de refroidissement, ledit tube (2) comprenant un feuillard (9) définissant un volume interne (10) du tube (2), au moins un perturbateur (30) étant situé à l'intérieur du volume interne (10) de façon à favoriser un échange thermique entre le tube (2) et ledit liquide de refroidissement.
2. 2. Tube (2) selon la revendication 1, dans lequel l'épaisseur dudit perturbateur (30) est inférieure ou égale à 70 pm.
3. 3. Tube (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le perturbateur (30) comprend des ondulations périodiques dont le pas est supérieur à 1 mm, notamment supérieur à 1,5 mm.
4. 4. Tube (2) selon la revendication 3, dans lequel le perturbateur (30) comprend quatorze ou moins de quatorze plis (33, 34) définissant les ondulations.
5. 5. Tube (2) selon la revendication 4, dans lequel le tube (2) comprend une première et une deuxième parois longitudinales (11, 12) opposées entre elles par rapport au volume interne (10), les parois longitudinales (11, 12) étant sensiblement planes, ledit tube (2) comprenant une première et une deuxième paroi latérale (13, 14) opposées entre elles par rapport au volume interne (10) et reliant la première paroi longitudinale (11) à la deuxième paroi longitudinale (12).
6. 6. Tube (2) selon la revendication 5, dans lequel la distance entre des faces extérieures de la première et de la deuxième paroi latérale (13, 14) est supérieure à 14 mm, par exemple, supérieure à 18 mm.
7. 7. Tube (2) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ledit feuillard (9) est plié de façon à définir ledit volume interne et comprend une première et une deuxième portions de bord (15, 16) se rejoignant de façon à diviser ledit volume interne (10) en au moins deux canaux.
8. 8. Tube (2) selon la revendication 7, dans lequel le perturbateur (30) est continu entre la première et la deuxième paroi latérale (13, 14), une partie centrale (32) du perturbateur (30) étant au contact et intercalée entre les portions de bord (15, 16) et la première paroi longitudinale (11).
9. 9. Tube (2) selon la revendication 7, dans lequel le tube (2) comprend deux perturbateurs (30', 30"), un premier (30') des deux perturbateurs (30', 30") étant situé entre la première paroi latérale (13) et la première portion de bord (15) du tube (2), un deuxième (30") des deux perturbateurs (30', 30") étant situé entre la deuxième paroi latérale (14) et la deuxième portion de bord (16) du tube (2).
10. 10. Radiateur (1) de refroidissement pour véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un tube (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
11. 11. Radiateur (1) selon la revendication 10, dans lequel les tubes (2) sont superposés parallèlement entre eux de sorte qu'il forme un faisceau de tubes (2) présentant une section, dans un plan orthogonal aux axes longitudinaux des tubes, dite section du faisceau, chaque tube (2) comprenant une section de passage du liquide de refroidissement telle que la somme des surfaces des sections de passage du liquide de refroidissement des tubes (2) représente entre 10% et 20% de la section du faisceau.
12. 12. Radiateur (1) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel ledit radiateur (1) comprend au moins une boîte collectrice d'entrée (3) et/ou de sortie (4) du liquide de refroidissement, à l'intérieur de laquelle une extrémité longitudinale (2A) de chaque tube (2) débouche, ladite boîte collectrice (3, 4) présentant une section moyenne utile, dans un plan perpendiculaire à un axe d'extension longitudinal de la boîte, chaque tube (2) présentant une section de passage du liquide de refroidissement, le rapport de la section moyenne utile de la boîte collectrice (3, 4) sur la section de passage du liquide de refroidissement de chaque tube (2) étant compris entre 15 et 60, les tubes (2) présentant une largeur inférieure ou égale à 22 mm.
13. 13. Radiateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 destiné à être utilisé dans une boucle de refroidissement basse température.