FR2580332A1 - Radiateurs d'air de suralimentation pour moteurs a combustion interne - Google Patents
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Abstract
RADIATEUR D'AIR DE SURALIMENTATION POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE, ET NOTAMMENT POUR MOTEURS DIESEL REFROIDIS PAR EAU, AVEC UN FAISCEAU DE TUBES AILETES PARCOURU PAR L'AIR DE SURALIMENTATION ET DE L'EAU ET DISPOSE ENTRE DEUX BOITES A EAU ET DES FLASQUES. LES FLASQUES 13, 14 SONT MUNIS DE CANAUX ET ALIMENTES PAR UN FLUIDE DE REFROIDISSEMENT A CIRCULATION PAR DES OUVERTURES D'ARRIVEE ET DE RETOUR 21, 22, 23, 24. CE FLUIDE PEUT AVANTAGEUSEMENT ETRE L'EAU CIRCULANT DANS LE FAISCEAU 1 ET DIRIGEE DANS LES FLASQUES PAR UN SYSTEME D'EVITEMENT. LA TEMPERATURE DES FLASQUES PEUT AINSI ETRE EGALE A CELLE DU FAISCEAU. CETTE REALISATION INTERDIT DES INFLUENCES NEFASTES D'UNE DILATATION THERMIQUE DIFFERENTE SUR LES TUBES AU VOISINAGE DES SOMMETS, ENTRE LES FLASQUES ET LES BOITES A EAU.
Description
La présente invention concerne un radiateur d'air de surali-
mentation pour moteurs à combustion interne, et notamment pour moteurs Diesel refroidis par eau, avec un faisceau de tubes ailetés parcouru par l'air de suralimentation et de l'eau et disposé entre deux boites à eau et des flasques. Des radiateurs d'eau/air de suralimentation sont connus (brochure Ladeluftk hler de la S ddeutsche K hlerfabrik Julius Fro Behr GmbH & Co. Kg Stuttgart). De tels radiateurs sont destinés par exemple à de très grands moteurs Diesel, tels que ceux utilisés dans la construction navale ou la grosse construction mécanique,
et affectés au moteur pour maximiser son taux de suralimentation.
Dans les modèles connus, les faisceaux de tubes ailetés parcourus par l'eau sont disposés entre des flasques qui relient les boîtes à eau supérieure et inférieure et recouvrent latéralement le faisceau. Un inconvénient de ces modèles réside dans le fait que des différences de température élevées risquent d'apparaître entre les flasques et le faisceau de tubes ailetés, car les flasques prennent la température de l'air de suralimentation, tandis que les tubes parcourus par l'eau de refroidissement présentent la température de cette dernière. Des différences de température de l'ordre de 150 C peuvent ainsi apparaître entre les flasques et les tubes. Les yariations de longueur différentes qui en résultent, de l'ordre d'environ 1 mm dans le cas des dimensions usuelles, produisent des sollicitations très élevées de la plaque tubulaire, aux sommets entre les flasques et les boîtes à eau, d'o un risque
de fuites dans cette zone On s'est jusqu'à présent efforcé de com-
penser ces insuffisances par une réalisation élastique des plaques
tubulaires des boîtes à eau. Cette solution n'est toutefois pos-
sible que dans une mesure limitée et pas sur tous les modèles. Le risque de fuites au voisinage des sommets-ne peut toutefois pas
être évité avec une sécurité suffisante, compte tenu des sollici-
tations différentes en service et des tolérances de production et
des matériaux. Il en est particulièrement ainsi quand une cons-
truction légère du radiateur est exigée, les flasques étant alors
en aluminium par exemple.
258033i
L'invention vise à réaliser un radiateur d'air de suralimen-
tation du type précité de façon que des sollicitations excessives n'apparaissent plus au voisinage des sommets, entre les flasques
et le faisceau de tubes ailetés, par suite de dilatations ther-
miques très différentes. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les flasques sont munis de canaux et d'ouvertures d'arrivée et de retour pour un fluide de refroidissement, qui contribue à égaler la température des flasques à celle des tubes du faisceau. Des O10 dilatations thermiques différentes n'apparaissent ainsi plus. Le risque de détériorations de la liaison tube-plaque dans la zone
du sommet peut également être évité ainsi.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'eau de refroidissement circulant aussi dans les boîtes à eau et
le faisceau de tubes ailetés est utilisée comme fluide de refroi-
dissement, car il ne faut alors ni raccords distincts pour un
fluide de refroidissement, ni circuit de refroidissement séparé.
L'eau de refroidissement déjà présente dans le radiateur sert même
au refroidissement des flasques. Cette solution présente l'avan-
tage suivant: la température des flasques est pratiquement égale à celle du faisceau de tubes ailetés par suite de l'utilisation du
même fluide de refroidissement.
Dans une forme de réalisation simplifiée, et selon une autre caractéristique de l'invention, l'eau de refroidissement est
dérivée sur les boîtes à eau du radiateur par un système d'évite-
ment et circule dans les canaux des flasques. Les organes de pom-
page déjà prévus pour l'eau de refroidissement et maintenant le circulation dans le radiateur assurent aussi dans ce modèle la
circulation dans les flasques.
Les canaux sont réalisables simplement sous forme de cham-
bres dans les flasques. Une forme de réalisation particulièrement simple est ainsi obtenue quand les flasques sont constitués en deux parties, une paroi munie d'évidements selon le tracé des chambres et une plaque de revêtement posée sur la paroi. Des orifices d'arrivée et de retour transférant le volume dérivé dans les flasques sont réalisés simplement sous forme de tubulures
disposées entre les boîtes à eau et les flasques.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront
mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un
exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation frontale schématisée d'un nouveau radiateur d'air de suralimentation; Ia figure 2 est le plan du radiateur de la figure 1 suivant la direction de la flèche II; et la figure 3 est l'élévation latérale du radiateur de la figure 1 suivant la flèche II, à plus grande échelle, avec coupe partielle
et suppression d'une partie de la plaque de couverture du flasque.
Les figures 1 à 3 représentent un radiateur d'eau/air de sur-
alimentation constitué par un faisceau de tubes ailetés 1 de type
classique, dans lequel sont prévus plusieurs tubes disposés sui-
vant les axes 2 et non représentés en détail. Ces tubes sont per-
pendiculaires à et en contact avec des ailettes 3 parallèles et balayées par l'air de suralimentation perpendiculairement au plan du dessin. Les deux extrémités des tubes parallèles suivant les
axes 2 débouchent chacune dans les plaques tubulaires non repré-
sentées d'une caisse à eau supérieure 4 ou d'une caisse à eau
inférieure 5. Une tubulure 6 de la boîte à eau inférieure 5 ali-
mente les deux bottes à eau 4 et 5 en eau de refroidissement, qui provient par exemple du circuit d'eau de refroidissement-air de suralimentation du moteur et circule dans la direction de la
flèche 7. La boîte à eau inférieure 5 contient une cloison 8, per-
pendiculaire au sens d'arrivée 7 et faisant que l'eau de refroi-
dissement arrivant suivant le sens de la flèche 7 circule d'abord dans une moitié des tubes, de bas en haut de leurx axes 2, vers la boîte à eau 4, puis dans le sens de la flèche 9 sur la figure 3, dans la zone située au-dessus de la seconde moitié des tubes, pour redescendre vers l'orifice de sortie 10 qui, sur la figure 3, est
représenté en coupe partielle suivant l'axe IV.
Dans cet exemple de réalisation, des nervures 11, 12 de la cloison disposées entre les boîtes à eau supérieure 4 et inférieure subdivisent le flux d'air. Les deux flasques 13 et 14 en alumi-
nium ferment enfin le radiateur d'air de suralimentation et assem-
blent les boîtes à eau supérieure et inférieure. Les deux flasques 13 et 14 sont réalisés en deux parties et identiques, de sorte que
la description du flasque 14 selon figure 3 s'applique aussi au
flasque 13. Comme le montre la figure 3, le flasque 14 est cons-
titué par une paroi 14a munie de plusieurs évidements 15, 16 et 17 en forme de chambres et fermée du c8té de l'observateur par une plaque de couverture 14b, qui s'applique avec étanchéité sur la face supérieure des cloisons 18 ou 19 disposées sur les limites des évidements 15, 16 ou 17. La réalisation du flasque 13 est identique. Il est constitué d'une paroi 13a munie d'évidements et d'une plaque de couverture 13b. Les deux flasques 13 et 14 sont ainsi réalisés avec des chambres correspondant aux évidements
15, 16, 17 et dans lesquelles l'eau de refroidissement peut cir-
culer dans le sens des flèches 20. Cette eau de refroidissement comme le montrent les figures, est prélevée dans la boîte à eau supérieure ou inférieure, par des tubulures en U 21, 22, 23 et 24 formant une dérivation, et ramenée dans les boîtes à eau, de la façon décrite ciaprès. Il en est de nouveau ainsi pour les deux
flasques 13 et 14.
Une dérivation est d'abord produite par la tubulure 21 entre
la zone d'entrée de la boîte à eau inférieure 5 et les deux pre-
mières chambres du flasque 14 (ou 13), formées au voisinage des évidements 15 par le couvercle 14b et la paroi 14a. Le système des circulations de l'eau de refroidissement produisant une certaine
surpression dans la chambre antérieure 25 de la boîte à eau infé-
rieure 5, de l'eau de refroidissement est dirigée non seulement dans les tubes disposés suivant les axes 2, mais aussi dans les flasques 13 ou 14, circule le long des flèches 20, sensiblement sur la moitié de-la surface du flasque 14 (ou 13) dans les chambres
formées au voisinage des évidements 17, puis atteint la tubulure 22.
Par cette dernière, l'eau de refroidissement pénètre dans la boîte à eau supérieure 4, est déviée dans la direction de la flèche 9 vers la seconde zone du faisceau de tubes ailetés, atteignant ainsi par la tubulure 23 la seconde zone des flasques 13 ou 14 aussi, circule dans les cavités suivant les flèches 20, puis atteint par la tubulure 24 la chambre 27 de la boîte à eau inférieure 5 et
sort suivant la flèche 28.
Cette réalisation interdit à l'air de suralimentation cir- culant dans le radiateur dans le sens des flèches 30 de provoquer un échauffement irrégulier du faisceau de tubes ailetés 1 et des flasques 13 ou 14. Aucune contrainte excessive ne peut donc être produite par des dilatations thermiques au voisinage des sommets
29, entre les boîtes à eau 4, 5 et les flasques 13, 14.
La constitution du radiateur d'air de suralimentation est par ailleurs classique. Les tubes sont soudés sur les plaques
tubulaires ou fixés par laminage dans ces dernières.
Contrairement à la forme de réalisation représentée, un cir-
cuit de refroidissement séparé peut aussi être prévu pour les flasques. Les évidements 15, 16, 17 peuvent aussi être réalisés
sous forme de canaux en méandres.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans
sortir du cadre de l'invention.
Claims (6)
1. Radiateur d'air de suralimentation pour moteurs à combustion interne, et notamment pour moteurs Diesel refroidis par eau, avec un fasiceau de tubes ailetés parcouru par l'air de suralimentation et de l'eau et disposé entre deux boîtes à eau et des flasques, ledit radiateur étant caractérisé en ce que les flasques (13, 14) sont munis de canaux et d'ouvertures d'arrivée et de retour (21,
22, 23, 24) pour un fluide de refroidissement.
2. Radiateur d'air de suralimentation selon revendication 1, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est l'eau de
refroidissement circulant dans les boîtes à eau (4, 5).
3. Radiateur d'air de suralimentation selon revendication 2, caractérisé en ce que l'eau de refroidissement est dérivée sur les boîtes à eau (4, 5) par un système d'évitement et circule dans les
canaux.
4. Radiateur d'air de suralimentation selon une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les canaux sont réali-
sés sous forme de chambres (15, 16, 17) dans les flasques (13, 14).
5. Radiateur d'air de suralimentation selon revendication 4, caractérisé en ce que les flasques (13, 14) sont réalisés en deux parties et constitués par une paroi (14a, 13a) présentant des évidements (15, 16, 17) suivant le tracé des chambres et une plaque
de couverture (13b, 14b) posée sur ladite paroi.
6. Radiateur d'air de suralimentation selon une quelconque des
revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ouvertures d'arrivée
et de retour sont constituées par des canaux de transfert sous forme de tubulures (21, 22, 23, 24) entre les boîtes à eau (4, 5)
et les flasques (13, 14).
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