FR3066811A1 - Ailette pour echangeur de chaleur avec bande d'attaque inclinee - Google Patents

Abstract

Ailette pour un échangeur de chaleur, agencée pour perturber la circulation d'un fluide apte à s'écouler dans l'échangeur de chaleur selon une direction d'écoulement, l'ailette comprenant au moins un flanc et au moins une bande d'attaque, la bande d'attaque comprenant au moins une échancrure au travers de laquelle le fluide peut s'écouler caractérisée en ce que le flanc s'étend dans un premier plan parallèle à la direction d'écoulement, la bande d'attaque étant disposée dans un deuxième plan de manière à former un angle non nul par rapport au premier plan Application aux véhicules automobiles.

Description

AILETTE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR AVEC BANDE D’ATTAQUE INCLINEE

Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicule automobile. De tels échangeurs de chaleur sont des échangeurs entre un premier fluide et un deuxième fluide, par exemple un échangeur fluide gazeux-eau ou fluide gazeux-fluide gazeux ou encore fluide gazeux-fluide réfrigérant, tels que les radiateurs, les refroidisseurs d’air suralimenté, les refroidisseurs de gaz d’échappement ou les évaporateurs.

Ces échangeurs de chaleur équipent un circuit de refroidissement, un circuit d’admission d’air, un circuit d’échappement ou une installation de traitement thermique d’un véhicule. Ces échangeurs de chaleur sont agencés pour permettre la circulation adjacente en deux espaces séparés de deux fluides différents, de manière à réaliser un transfert thermique entre les fluides sans les mélanger. L’efficacité des échangeurs de chaleur est principalement déterminée par les échanges thermiques entre les fluides les parcourant. Ces échanges thermiques sont modulés par le brassage interne de chaque fluide et sa faculté à venir au contact de la paroi qui le canalise. Un tel brassage réduit la formation de couches limites, ces dernières agissant comme des isolants entre le fluide et la paroi. Pour mettre en œuvre ce brassage au sein de l’espace dans lequel ce fluide circule, les échangeurs de chaleur sont équipés de dispositifs de perturbation de l’écoulement du fluide.

Pour augmenter ce brassage, une solution consiste à augmenter le nombre de dispositifs de perturbation en les rapprochant les uns des autres. Mais cette solution, si elle permet d’augmenter le brassage, occasionne une perte de charge importante en raison de la concentration des dispositifs de perturbation dans l’espace canalisant le fluide. Ces pertes de charge limitent la circulation du fluide et finalement dégrade l’efficacité de l’échangeur de chaleur.

Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus en concevant un dispositif de perturbation permettant un brassage optimisé d’un fluide, et notamment d’un fluide gazeux tel que de l’air, un flux d’admission ou un flux d’échappement d’un moteur à combustion interne, tout en limitant les pertes de charge liées à ce brassage. L'invention a donc pour objet une ailette pour un échangeur de chaleur, agencée pour perturber la circulation d’un fluide apte à s’écouler dans l’échangeur de chaleur selon une direction d’écoulement, l’ailette comprenant au moins un flanc et au moins une bande d’attaque, la bande d’attaque comprenant au moins une échancrure au travers de laquelle le fluide peut s’écouler, le flanc s’étendant dans un premier plan parallèle à la direction d’écoulement, la bande d’attaque étant disposée dans un deuxième plan de manière à former un angle non nul par rapport au premier plan.

Cet agencement permet d’améliorer les échanges thermiques entre un premier fluide, par exemple un fluide gazeux, et un deuxième fluide circulant tous deux dans un échangeur de chaleur comprenant au moins une ailette selon l’invention, en optimisant le brassage du premier fluide, permettant ainsi de limiter voire d’interrompre le développement de couches limites préjudiciable aux transferts thermiques évoqués. Cette solution a également l’avantage de minimiser les pertes de charges associées à l’implantation d’une telle ailette dans l’échangeur de chaleur. L’ailette selon l’invention, autrement appelé intercalaire, comprend avantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : la bande d’attaque est une continuité du flanc. En d’autres termes, la bande d’attaque est reliée au flanc, en étant par exemple formé de la même plaque métallique. La bande d’attaque est ainsi en contact direct avec le flanc de l’ailette, l’ailette comprend une pluralité de créneaux, chaque créneau comprenant au moins deux flancs joints l’un à l’autre par un sommet. Au moins un de ces flancs comporte une bande d’attaque inclinée. Dans une première alternative, un premier flanc du créneau comporte une bande d’attaque alignée avec le flanc, un deuxième flanc du créneau s’étendant dans un premier plan parallèle à la direction d’écoulement et comporte une bande d’attaque disposée dans un deuxième plan de manière à former un angle non nul par rapport au premier plan. Dans une deuxième alternative, le créneau comporte deux flancs, chaque flanc comportant une bande d’attaque disposée dans un plan formant un angle non nul avec le plan du flanc qui la porte. Cet agencement améliore le brassage du premier fluide, ce qui en retour permet d’améliorer les performances thermiques de l’échangeur de chaleur, le deuxième plan dans lequel est disposé une bande d’attaque forme un angle non nul par rapport au premier plan, pris dans un sens horaire. Alternativement, le deuxième plan dans lequel est disposé une bande d’attaque forme un angle non nul par rapport au premier plan, pris dans un sens antihoraire. Dans une variante de l’invention, un deuxième plan dans lequel est disposé une première bande d’attaque forme un angle non nul par rapport au premier plan pris dans un sens horaire, un deuxième plan dans lequel est disposé une deuxième bande d’attaque formant un angle non nul par rapport au premier plan pris dans un sens antihoraire, la bande d’attaque comprend une pluralité d’échancrures. Plus particulièrement, la bande d’attaque comprend au moins deux échancrures, disposée de part et d’autre d’un plan médian de l’ailette. Le plan médian de l’ailette est un plan équidistant entre un plan passant par une base de l’ailette et un plan passant par les sommets des créneaux de l’ailette. Une base de l’ailette est une partie de l’ailette opposée à un sommet de l’ailette par rapport à un flanc de l’ailette. La base de l’ailette relie deux créneaux adjacents. Plus particulièrement, la base de l’ailette relie un flanc d’un premier créneau au flanc d’un deuxième créneau. Dans une variante de l’invention, la bande d’attaque peut comprendre une échancrure centrale, le plan médian de l’ailette passant alors par l’échancrure centrale. Ces échancrures, quelle que soit leur conformation, contribuent à la formation de tourbillons tridimensionnels longitudinaux, permettant le brassage du premier fluide, l’ailette comprend au moins un premier chemin délimité entre deux créneaux adjacents et un deuxième chemin délimité par deux flancs d’un même créneau, chaque chemin étant apte à être emprunté par le fluide selon la direction d’écoulement. De façon plus spécifique, le premier chemin est délimité par un flanc d’un premier créneau et par un flanc d’un deuxième créneau immédiatement adjacent au premier créneau. Les créneaux d’une ailette sont donc disposés en quinconce le long de la direction d’écoulement, une première bande d’attaque d’un créneau s’étend au sein du premier chemin, une deuxième bande d’attaque du même créneau s’étendant au sein du deuxième chemin. Dans cette disposition, une bande d’attaque est soit rentrante soit sortante par rapport au sommet du créneau portant l’ailette, l’angle entre le premier plan et le deuxième plan est compris entre 8 et 20°, la bande d’attaque comprend un bord d’attaque, l’échancrure s’étendant depuis le bord d’attaque. Le bord d’attaque est la face de la bande d’attaque qui est en contact en premier avec le fluide circulant au sein de l’ailette. L’échancrure s’étend depuis le bord d’attaque vers le flanc de l’ailette, l’échancrure s’étend entre le bord d’attaque et le flanc de l’ailette. L’échancrure s’étend depuis le bord d’attaque jusqu’à entrer en contact avec le flanc de l’ailette. L’échancrure est circonscrite à la bande d’attaque. Alternativement, l’échancrure peut s’étendre depuis le bord d’attaque de l’ailette vers le flanc de l’ailette, une portion de la bande d’attaque subsistant entre l’échancrure et le flanc de l’ailette, l’échancrure délimite au moins une saillie dans la bande d’attaque de l’ailette, l’échancrure et/ou la saillie est de forme triangulaire ou polygonale vue selon une direction perpendiculaire au deuxième plan. Dans le cas d’une ailette comprenant une pluralité d’échancrures et/ou saillies, les échancrures et/ou saillies peuvent avoir des formes différentes d’un créneau à l’autre, ou au sein d’un même créneau, l’échancrure et/ou la saillie a une profondeur comprise entre 0,8 et 2 millimètres. La profondeur est mesurée entre un plan passant par le bord d’attaque et une pointe de l’échancrure selon une direction perpendiculaire au plan passant par le bord d’attaque. La profondeur est la dimension de l’échancrure ou de la saillie selon la direction longitudinale, l’échancrure et/ou la saillie a une hauteur comprise entre 1 et 2,45 millimètres. La hauteur est mesurée entre un premier point de contact entre la partie du bord d’attaque perpendiculaire au plan médian de l’ailette et l’échancrure, et un deuxième point de contact entre la partie du bord d’attaque perpendiculaire au plan médian de l’ailette et l’échancrure, selon une direction perpendiculaire au plan médian. La hauteur est la dimension de l’échancrure et/ou de la saillie selon la direction verticale, l’échancrure et/ou la saillie est agencée par rapport au plan médian avec une distance comprise entre 0 et 1,5 millimètre. La distance est mesurée entre le plan médian et un point de contact entre l’échancrure et le flanc de l’ailette selon une direction perpendiculaire au plan médian, l’échancrure et/ou la saillie est agencée par rapport à une base ou un sommet du créneau de l’ailette avec une distance comprise entre 0 et 1,5 millimètre. La distance est mesurée entre le sommet ou la base de l’ailette et un point de contact entre l’échancrure et le flanc de l’ailette selon une direction perpendiculaire à la base ou au sommet, la distance entre l’échancrure et le plan médian de l’ailette est égale à la distance entre l’échancrure et l’extrémité verticale de l’ailette, l’ailette comprend une pluralité de créneaux qui forme dans une première direction des rangées et, dans une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, des lignes, les créneaux sont disposés en au moins une rangée, les créneaux d’une première rangée étant agencées avec un décalage transversal par rapport aux créneaux d’une deuxième rangée adjacente. Les termes première rangée et deuxième rangée sont ici utilisés pour différencier les rangées adjacentes. Ces termes ne désignent pas un ordre spécifique d’arrangement des rangées par rapport au sens d’écoulement du fluide. Ainsi, la première rangée peut être disposée derrière la deuxième rangée dans le sens de circulation du fluide. Cet agencement a pour effet de limiter la formation de couches limites, en interrompant périodiquement leur développement le long des flancs, le décalage transversal entre la première rangée et la deuxième rangée est inférieur ou égal à une distance entre deux flancs d’un même créneau. L’invention concerne également un échangeur de chaleur comprenant au moins une ailette décrite ci-dessus. L’invention concerne également l’utilisation d’un tel échangeur de chaleur en tant que radiateur destiné à l’échange thermique avec un fluide caloporteur, un refroidisseur d’air suralimenté, un refroidisseur de gaz d’échappement ou un évaporateur. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d’un échangeur de chaleur selon l’invention, - la figure 2 est une vue en perspective d’une ailette selon l’invention, - la figure 3 est une vue de dessus d’une ailette selon le premier mode de réalisation de l’invention, - la figure 4 est une vue en perspective d’une ailette selon le premier mode de réalisation, - la figure 5 est une vue de côté d’une ailette selon le premier mode de réalisation de l’invention, - la figure 6 est une vue en perspective d’une ailette selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 7 est une vue de côté d’une ailette selon le deuxième mode de réalisation de l’invention. H faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.

Dans la suite de la description, les dénominations longitudinales, verticales ou transversales, dessus, dessous, devant, derrière se réfèrent à l’orientation de l’échangeur de chaleur selon l’invention. La direction longitudinale correspond à l'axe principal de l’échangeur de chaleur ou de l’ailette dans lequel sa plus grande dimension s’étend. La direction verticale correspondant au sens d’empilement des tubes constituant l’échangeur de chaleur, la direction transversale étant la direction perpendiculaire aux deux autres. Les directions longitudinale, transversale et verticale sont également visibles dans un trièdre O, L, V, T représenté sur les figures.

Les termes amont et aval s’apprécient par rapport à la direction d’écoulement du fluide circulant au sein de l’ailette de l’invention.

La figure 1 montre un échangeur de chaleur 1 selon l’invention qui est un composant d’un circuit de fluide qui équipe un véhicule, notamment automobile. Selon l’invention, l’échangeur de chaleur 1 met en œuvre un échange de calories deux fluides. Notamment, l’échangeur de chaleur 1 met en œuvre un échange de calories entre un premier fluide, par exemple un fluide gazeux, et un deuxième fluide. Le premier fluide est celui qui est traverse l’ailette selon l’invention, en venant au contact de celle-ci. Le premier fluide est par exemple un flux d’air, un flux de gaz d’admission ou un flux de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne. Le deuxième fluide est par exemple un fluide gazeux ou un liquide caloporteur, ou encore un fluide réfrigérant. Il peut ainsi s’agir d’un flux d’air, d’un liquide glycolé. L’ailette objet de l’invention est parcourue par un fluide qui sera désigné ci-après premier fluide. L’échangeur de chaleur 1 illustré à titre d’exemple sur la figure 1 est un échangeur fluide gazeux-fluide gazeux, notamment un refroidisseur d’air suralimenté.

Un tel échangeur de chaleur 1 comprend une pluralité de tubes 2, au sein desquels circule le fluide, notamment le premier fluide, ici un des gaz d’admission. Les tubes 2 sont disposés parallèlement les uns aux autres, et délimite chacun un conduit dans lequel peut circuler le premier fluide. L’espacement entre deux tubes 2 délimite un espace 4 où peut circuler un deuxième fluide avec qui un transfert thermique doit être réalisé. Dans le cas de la figure 1, ce deuxième fluide est un flux d’air qui refroidit le fluide circulant dans les tubes 2. Afin d’augmenter les échanges thermiques entre le premier fluide et le deuxième fluide, au moins une ailette 8 est agencée dans les tubes 2 où circule le premier fluide. Cette ailette 8 a pour rôle d’augmenter la surface de contact entre le premier fluide et une paroi du tube 2, pour augmenter le transfert thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide. L’ensemble des tubes 2 selon l’invention sont connectés à un premier collecteur 7 et à un second collecteur 9. Le premier collecteur 7 est agencé pour répartir le fluide entrant dans l’échangeur de chaleur 1 dans les différents tubes 2 constituant ledit échangeur. Le second collecteur 9 est agencé pour collecter le fluide ayant traversé les tubes 2 pour le faire sortir hors de l’échangeur de chaleur 1. Le premier collecteur 7 est diamétralement opposé au second collecteur 9 par rapport à une direction longitudinale des tubes 2. L’échangeur de chaleur 1 comprend par ailleurs des moyens de mise en relation de ces collecteurs avec un circuit du premier fluide extérieur à l’échangeur de chaleur 1. Bien que l’échangeur de chaleur 1 illustré à la figure 1 soit un échangeur à tubes, on comprendra que d’autres types d’échangeur peuvent être utilisés sans dénaturer le concept inventif de l’invention. Notamment, l’échangeur de chaleur 1 peut être un échangeur à plaques, où l’ailette objet de l’invention sera disposée entre deux plaques.

La figure 2 montre l’agencement de l’ailette 8 disposé dans les tubes de l’échangeur de chaleur, le l’ailette 8 comprenant une pluralité de créneaux 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention. L’ailette 8 s’étend longitudinalement entre une extrémité amont 5 et une extrémité avale 6, selon une direction d’écoulement du premier fluide illustré par une flèche référencée 3. L’ailette 8 comprend une pluralité de créneaux 10. Pris dans une coupe selon un plan perpendiculaire à la direction d’écoulement du flux d’air, la section de l’ailette 8 comprend une pluralité de formes en « L » alternées, ces formes en « L » alternant avec des formes en « L » inversé. Ces formes en « L » sont les créneaux 10 de l’ailette 8. L’ailette 8 comprend par ailleurs une pluralité de bases 12 et de sommets 14 qui délimitent transversalement l’ailette 8. Selon l’invention, l’ailette 8 comprend au moins un flanc 20 qui s’étend entre la base 12 et un sommet 14. Avantageusement, l’ailette 8 comprend deux flancs 20 qui, avec le sommet 14, forme le créneau 10.

Ln sommet 14 relie au moins deux flancs 20 entre eux. Lne base 12 relie au moins deux flancs 20 de deux créneaux 10 différents entre eux. Plus particulièrement, une base 12 relie un flanc 20 d’un premier créneau 10 a un flanc 20 d’un deuxième créneau 10 adjacent du premier créneau 10.

Les créneaux 10 de l’ailette 8 sont alignés selon la direction longitudinale de l’ailette 8, en une pluralité de lignes 15, chaque ligne 15 comprenant au moins deux créneaux 10.

Les créneaux 10 de l’ailette 8 sont également alignés selon la direction transversale de l’ailette 8, en une pluralité de rangées 16, chaque rangée 16 comprenant au moins deux créneaux 10. L’ailette 8 définit au moins un chemin pour l’écoulement du premier fluide le long de la direction d’écoulement 3. Plus particulièrement, l’ailette 8 délimite un premier chemin 60 délimité par deux créneaux 10 et un deuxième chemin 62 délimité par deux flancs 20 d’un même créneau 10, chaque chemin étant apte à être emprunté par le premier fluide selon la direction d’écoulement 3. Plus particulièrement, le premier chemin 60 est délimité par un flanc 20 d’un premier créneau 10 et un flanc 20 d’un deuxième créneau 10.

Le premier chemin 60 et le deuxième chemin 62 sont interconnectés par des échancrures 25 présentes dans les flancs 20 des créneaux 10. Une partie du premier fluide traversant l’ailette 8 selon l’invention peut ainsi s’écouler indifféremment dans le premier chemin 60 ou le deuxième chemin 62 et passer de l’un à l’autre via les échancrures 25. Bien entendu, le premier fluide ne suit pas un parcours rectiligne au sein de l’ailette 8, puisqu’il est susceptible de rencontrer un créneau 10, puis de passer d’un chemin à l’autre via une échancrure 25, mais la direction général d’écoulement du premier fluide est celle illustrée par la flèche référencée 3.

En se reportant à la figure 3, deux rangées 16 adjacentes de créneaux 10 sont agencées l’une par rapport à l’autre avec un décalage transversal 19. Le décalage transversal 19 entre une première rangée 17 et une deuxième rangée 18 adjacente à la première rangée 17 a une valeur comprise entre zéro et une valeur égale à la distance entre les deux flancs 20 d’un même créneau 10. Il résulte de cette caractéristique que le premier chemin 60 et le deuxième chemin 62 ne sont pas rectilignes mais forme une série de chicanes. H en découle que, si la direction d’écoulement générale 3 du premier fluide est une droite, ce premier fluide est composé d’une pluralité de courants de fluide dont l’écoulement n’est pas rectiligne. Cette caractéristique améliore le brassage du premier fluide.

Les figures 3 et 4 illustrent de manière plus spécifique la disposition d’un flanc 20 d’un créneau 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le flanc 20 selon le premier mode de réalisation de l’invention a la forme générale d’une plaque. L’ailette 8 comprend ainsi le flanc 20 et une bande d’attaque 22, la bande d’attaque 22 étant disposée dans la continuité du flanc 20. La bande d’attaque 22 est un bandeau qui est touché par le premier fluide avant que celui-ci ne s’étend le long du flanc 20 avec lequel la bande d’attaque 22 est associée.

Le flanc 20 s’étend dans un premier plan OLV agencé parallèlement à la direction d’écoulement 3 du premier fluide au sein de l’ailette 8. La bande d’attaque 22 s’étend dans un deuxième plan 52, agencé par rapport au premier plan OLV selon un angle compris entre 8 et 20°. Cet angle référencé 46 est visible sur la figure 6. Dans l’exemple du premier mode de réalisation, le deuxième plan 52 est agencé par rapport au premier plan OLV selon un angle 46 de 12°.

Dans l’exemple de l’invention exposé ici, le deuxième plan 52 est agencé par rapport au premier plan OLV selon un angle 46 pris dans un sens horaire. Dans une variante de l’invention, le deuxième plan 52 est agencé par rapport au premier plan OLV selon un angle 46 pris dans un sens antihoraire. Ces deux variantes ne sont pas mutuellement exclusives, et dans une troisième variante de l’invention, une première bande d’attaque 22 est agencée selon un deuxième plan 52 formant un angle 46 pris dans un sens horaire par rapport au premier plan OLV, une deuxième bande d’attaque 22 étant agencée selon un deuxième plan 52 formant un angle 46 pris dans un sens antihoraire par rapport au premier plan OLV. La première bande d’attaque 22 et la deuxième bande d’attaque 22 peuvent appartenir au même créneau 10, à deux créneaux 10 de la même rangée 16, à deux créneaux 10 de la même ligne 15, ou encore à deux créneaux 10 quelconques, c’est-à-dire qui appartiennent à des rangées 16 différentes et à des lignes 15 différentes.

Une première bande d’attaque 22 d’un créneau 10 s’étend dans le premier chemin 60, une deuxième bande d’attaque 22 du même créneau 10 s’étendant dans le deuxième chemin 62.

Tel que visible sur la figure 4, la bande d’attaque 22 comprend au moins une échancrure 25, s’étendant depuis un bord d’attaque 24 jusqu’au flanc 20. Plus particulièrement, la bande d’attaque 22 comprend une échancrure centrale 26, de forme triangulaire, et deux échancrures extérieures 28, de forme polygonale. Une échancrure extérieure 28 et l’échancrure centrale 26 définissent ensemble une saillie 30, de forme triangulaire. Alors qu’une échancrure est un trou emprunté par le premier fluide, la saillie est une portion de matière qui contraint le premier fluide à poursuivre son chemin le long du flanc.

Le bord d’attaque 24 est la face de la bande d’attaque 22 en regard de l’écoulement du premier fluide. Chaque saillie 30 est délimitée par une interface 50 qui borde une échancrure.

Tel que visible à la figure 2, on notera que la première rangée 16 de créneaux est dépourvue de bande d’attaque 22, de saillies 30 et d’échancrures 25.

La figure 5 offre une vue de côté du flanc 20 selon le premier mode de l’invention. Plus particulièrement, la figure 5 illustre la disposition des échancrures 25 et des saillies 30 de l’ailette 8.

Une saillie 30 est définie par une hauteur 40, une longueur 38, une première distance 42 à un plan médian 32 et une deuxième distance 43 à une base 12 ou un sommet 14.

La hauteur 40 de la saillie 30 correspond à la dimension verticale de la saillie 30, prise au niveau du contact entre la saillie 30 et le flanc 20 de l’ailette 8. Cette hauteur 40 est mesurée dans la direction OV du repère orthonormé OLVT . La hauteur 40 de la saillie 30 est comprise entre 0,8 et 2 millimètres. Dans l’exemple exposé ici, la saillie 30 a une hauteur 40 de 1,4 millimètre. Les deux saillies 30 de l’ailette 8 ont une hauteur 40 égale.

La longueur 38 de la saillie 30 correspond à la dimension longitudinale de la saillie 30, prise entre une pointe 44 de la saillie 30 et le contact entre la saillie 30 et le flanc 20 de l’ailette 8, selon une direction perpendiculaire au contact entre la saillie 30 et le flanc 20 de l’ailette 8. Cette longueur 38 est ainsi mesurée dans la direction OL du repère orthonormé OLVT. La longueur 38 de la saillie est comprise entre 1 et 2,45 millimètres. Dans cet exemple, la saillie 30 a une longueur 38 de 1,4 millimètre. Les deux saillies 30 du créneau 10 ont une longueur 38 égale.

La saillie 30 est agencée par rapport à un plan médian 32 de l’ailette 8 avec une première distance 42. Cette première distance 42 est mesurée entre le contact entre la saillie 30 et le flanc 20 de l’ailette 8 et le plan médian 32 de l’ailette 8, selon une direction perpendiculaire au plan médian 32 de l’ailette 8. La première distance 42 a une valeur comprise entre zéro, les deux saillies 30 étant alors en contact l’une de l’autre, et 1,5 millimètre, où les deux saillies sont séparées d’une distance égale à 3 millimètres.

Le plan médian 32 de l’ailette 8 est un plan équidistant entre un plan passant par les bases 12 de l’ailette 8 et un plan passant par les sommets 14 de l’ailette 8.

La saillie 30 est agencée par rapport à la base 12 ou le sommet 14 de l’ailette 8 avec une deuxième distance 43. Cette deuxième distance 43 est mesurée entre le contact entre la saillie 30 et le flanc 20 de l’ailette 8 et la base 12 ou le sommet 14, selon une direction perpendiculaire à l’un ou l’autre de ces éléments. La deuxième distance 43 a une valeur comprise entre zéro et 1,5 millimètre.

Dans un deuxième mode de réalisation de l’invention, illustrée par les figures 6 et 7, l’ailette 8 comprend deux échancrures 25 de forme triangulaire.

La figure 6 illustre un flanc 20 d’un créneau selon le deuxième mode de réalisation. Le créneau selon le deuxième mode de réalisation de l’invention est agencé de manière similaire au créneau selon le premier mode de réalisation de l’invention. Le créneau 10 a ainsi la forme générale d’une plaque de faible épaisseur et comprend un flanc 20 s’étendant dans un premier plan OLV parallèle à la direction d’écoulement 3 du premier fluide au sein de l’ailette 8, une bande d’attaque 22 dans la continuité du flanc 20, la bande d’attaque 22 s’étendant dans un deuxième plan 52 disposé par rapport au premier plan OLV selon un angle compris entre 8 et 20°.

La bande d’attaque 22 comprend au moins une échancrure 25, s’étendant depuis un bord d’attaque 24 jusqu’au flanc 20. Plus particulièrement, la bande d’attaque comprend deux échancrures 25 de forme triangulaire.

La figure 7 offre une vue de côté de l’ailette 8 selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.

Lne échancrure 25 est définie par une hauteur 70, une profondeur 72 et une première distance 74 à un plan médian 32 et une deuxième distance 76 au sommet 14 ou la base 12.

La hauteur 70 de l’échancrure 25 correspond à la dimension verticale de l’échancrure 25, prise dans la partie la plus grande de l’échancrure 25.

La hauteur 70 de l’échancrure 25 est mesurée entre un premier point 78 et un deuxième point 79 formant un côté de l’échancrure 25, le premier point 78 et le deuxième point 79 étant tous deux contenus dans le bord d’attaque 24 perpendiculaire au plan médian 32 de l’ailette 8.

La profondeur 72 de l’échancrure 25 est la dimension de l’échancrure 25 selon la direction longitudinale de l’ailette 8. La profondeur 72 de l’échancrure 25 est mesurée entre un plan passant par le bord d’attaque 24 et une pointe 44 de l’échancrure 25, prise dans une direction perpendiculaire au plan passant par le bord d’attaque 24. La profondeur 72 de l’échancrure 25 est comprise entre 0,8 et 2 millimètres. Dans cet exemple de réalisation, la profondeur 72 de l’échancrure 25 a une valeur de 1,4 millimètre. L’échancrure 25 est agencée par rapport au plan médian 32 de l’ailette 8 avec une première distance 74. Cette première distance 74 est mesurée entre le contact entre la pointe 44 de l’échancrure 25 et le plan médian 32 de l’ailette 8, prise dans une direction perpendiculaire au plan médian 32 de l’ailette 8. La première distance 74 a une valeur comprise entre zéro, les deux échancrures 25 étant en contact, et 1,5 millimètre. L’échancrure 25 est agencée par rapport à la base 12 ou le sommet 14 de l’ailette 8 avec une deuxième distance 76. Cette deuxième distance 76 est mesurée entre la pointe 44 de l’échancrure 25 et la base 12 ou le sommet 14, prise dans une direction perpendiculaire au sommet 14 ou à la base 12. La deuxième distance 76 a une valeur comprise entre zéro, et 1,5 millimètre.

Le ou les flancs 20 des ailettes 8 du premier mode de réalisation ou du deuxième mode de réalisation sont donc symétriques par rapport à un plan passant par le plan médian 32 qui partage chaque flanc 20.

Une ailette 8 est fabriquée selon le procédé suivant. Cet exemple de procédé n’est pas limitatif. L’ailette 8 est emboutie ou pliée ou roulée à partir d’une feuille d’un matériau agencé pour autoriser des échanges thermiques suffisant pour permettre à l’échangeur de chaleur 1 de remplir son rôle. H peut notamment s’agir d’aluminium ou d’un alliage d’aluminium. Préalablement à cette étape d’emboutissage, de pliage ou de roulage, les échancrures 25 de l’ailette 8 sont découpées par une étape d’estampage, par exemple. Les ailettes 8 sont ensuite enfilées dans les tubes 2, fabriqués au cours d’une étape préalable, puis l’ensemble de l’échangeur de chaleur 1 est brasé. L’échangeur de chaleur 1 ainsi agencé est apte à fonctionner selon l’exemple suivant. Cet exemple n’est pas limitatif, d’autres fonctionnements pouvant être envisagés.

Un premier fluide circule au sein des tubes 2 formant l’échangeur de chaleur 1. Dans cet exemple de fonctionnement, le fluide circulant est un flux de gaz d’admission. Ces gaz d’admission sont admis dans le premier collecteur 7. A partir du premier collecteur 7, les gaz d’admission sont répartis et circulent au sein des différents tubes 2 de l’échangeur de chaleur 1. Après sa circulation dans les tubes 2, les gaz d’admission sont collectés par le deuxième collecteur 9, puis envoyé vers un collecteur d’admission du moteur à combustion interne. Au cours de sa circulation au sein de ces tubes 2, les gaz d’admission vont céder des calories à un flux d’air ou un fluide caloporteur qui circule dans l’espace 4 entre les parois des tubes 2.

Des ailettes 8 conformes à l’invention sont quant à elles disposées à l’intérieur des tubes 2. Le premier fluide traverse les ailettes 8 selon le sens de circulation 3, entre l’extrémité amont 5 et l’extrémité avale 6. Au cours de sa circulation au sein de l’ailette 8, le premier fluide est brassé par les différentes dispositions inventives de l’ailette 8. Notamment, l’inclinaison entre le flanc 20 et la bande d’attaque 22 perturbe l’écoulement du premier fluide et limite le développement de couches limites au sein de ce premier fluide, en interrompant périodiquement la formation de telles couches limites. Les échancrures 25 contribuent au développement de tourbillons tridimensionnels longitudinaux assurant un brassage optimal du premier fluide. La présence de deux échancrures permet de former des tourbillons contre-rotatifs, c’est-à-dire qui tournent en des sens opposés l’une par rapport à l’autre. Le transfert thermique entre le premier fluide et les parois du tube 2 est ainsi amélioré sans pour autant augmenter les pertes de charge sur le premier fluide.

La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixé et notamment de proposer une ailette pour échangeur de chaleur comprenant au moins une bande d’attaque comprenant une échancrure et agencée par rapport à un flanc de l’ailette avec un angle non nul, par exemple compris entre 8° et 20°.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à l’ensemble de conduits de circulation ou à l’échangeur de chaleur qui viennent d’être décrits à titre d’exemple non limitatif, dès lors que l’on met en œuvre une ailette comprenant au moins une bande d’attaque comprenant une échancrure et agencée par rapport à un flanc de l’ailette avec un angle non nul.

En tout état de cause, l’invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et s’étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Ailette (8) pour un échangeur de chaleur (1), agencée pour perturber la circulation d’un fluide apte à s’écouler dans l’échangeur de chaleur (1) selon une direction d’écoulement (3), l’ailette (8) comprenant au moins un flanc (20) et au moins une bande d’attaque (22), la bande d’attaque (22) comprenant au moins une échancrure (25, 26, 28) au travers de laquelle le fluide peut s’écouler, caractérisée en ce que le flanc (20) s’étend dans un premier plan (OLV) parallèle à la direction d’écoulement (3), la bande d’attaque (22) étant disposée dans un deuxième plan (52) de manière à former un angle (46) non nul par rapport au premier plan (OLV).
2. 2. Ailette (8) selon la revendication précédente, dans laquelle la bande d’attaque (22) est une continuité du flanc (20).
3. 3. Ailette (8) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la bande d’attaque (22) comprend une pluralité d’échancrures (25, 26, 28).
4. 4. Ailette (8) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une pluralité de créneaux (10), chaque créneau (10) comprenant au moins deux flancs (20) joints l’un à l’autre par un sommet (14).
5. 5. Ailette (8) selon la revendication précédente, comprenant au moins un premier chemin (60) délimité par deux créneaux (10) et un deuxième chemin (62) délimité par deux flancs (20) d’un même créneau (10), chaque chemin étant apte à être emprunté par le fluide selon la direction d’écoulement (3).
6. 6. Ailette (8) selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans laquelle les créneaux (10) sont disposés en au moins une rangée (16), les créneaux (10) d’une première rangée (17) étant agencées avec un décalage transversal (19) par rapport aux créneaux (10) d’une deuxième rangée (18) adjacente.
7. 7. Ailette (8) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’angle (46) entre le premier plan (OLV) et le deuxième plan (52) est compris entre 8 et 20°.
8. 8. Ailette (8) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la bande d’attaque (22) comprend un bord d’attaque (24), l’échancrure (25, 26, 28) s’étendant depuis le bord d’attaque (24).
9. 9. Ailette (8) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’échancrure (25, 26, 28) délimite au moins une saillie (30) dans la bande d’attaque (22) de l’ailette (8).
10. 10. Echangeur de chaleur (1) comprenant au moins une ailette (8) selon l’une quelconque des revendications précédentes.