Brevet FR2442337A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne l'addition automatique d'un inhibiteur de corrosion dans un système de refroidissement. Le système de refroidissement d'un véhicule automobile implique la circulation d'un fluide de refroidissement liquide dans le bloc moteur d'un moteur à combustion interne, puis dans un échangeur de chaleur ou radiateur, à l'aide d'une pompe actionnée par le moteur. Le fluide de refroidissement extrait la chaleur du bloc moteur pendant son fonctionnement, et le radiateur refroidit le fluide réchauffé par circulation forcée d'air à travers le radiateur et autour d'une pluralité de tubes de cheminement du fluide de refroidissement. Compte tenu des températures ex trêmes rencontrées dans de nombreuses régions d'un pays,le fluide de refroidissement classique est approximativement un mélange de 50-50 d'éthylèneglycol et d'eau. Actuellement, les radiateurs d'automobile sont constitués de cuivre et/ou de laiton, et l'éthylèneglycol, comportant un faible pourcentage de diéthylèneglycol, est dilué à l'eau de façon à obtenir une concentration de glycol de 50 * ou moins en fonction de la protection contre le gel que l'on désire obtenir. La plupart des fabricants ou des distributeurs d'éthylèneglycol ajoutent également des inhibiteurs de corrosion à la solution; ces inhibiteurs sont généralement un mélange d'un ou de plusieurs sels minéraux tels que des phosphates, des borates, des nitrates, des nitrites, des silicates et des arséniates, et d'un composé organique, tel que le benzotriazole, le tolyltriazole ou le mercaptobenzothiazole, de façon à éviter la corrosion du cuivre.La solution est généralement tamponnée à un pH de 8-10 de façon à réduire la corrosion du fer et à neutraliser tout acide glycolique formé dans l'oxydation de 1 'éthylèneglycol. La plupart des fabricants d'éthylèneglycol recommandent un service d'une à deux années maximum pour leur antigel, mais le propriétaire moyen d'un véhicule ne suit pas les instructions du manuel d'entretien du véhicule con cernant le maintien d'une protection à -300C ou le con trôle du fluide de refroidissement destiné à voir s'il est rouillé ou sale. De nombreux propriétaires ajoutent seulement de l'eau lorsqu'il y a perte d'antigel par suite d'une fuite ou d'une rupture d'un tuyau de raccordement. Dans le service normal d'un véhicule de tourisme, 25 % des voitures nécessitent un entretien du système de refroidissement une fois par an;et à l'issue de deux années, ce pourcentage s'élève à 50 %. Dans un radiateur en cuivre-laiton classique, il est extrêmement important que le mélange antigel contienne de 50 à 55 % d'éthylèneglycol inhibé de façon correcte.Une réduction de la teneur en éthylèneglycol à 33 %, le reste du mélange étant de l'eau, aura pour effet d'augmenter sensiblement la corrosion du métal. Cela est particulièrement important dans le cas des systèmes de refroidissement à température élevée qui deviennent de plus en plus courants depuis l'introduction des dispositifs de contrôle des gaz d'échappement. Actuellement, tous les constructeurs d'automobiles s'efforcent de réduire la consommation en carburant en diminuant les dimensions et le poids des véhicules.Pour obtenir une réduction du poids, des métaux et des matériaux plastiques légers remplacent les composants métalliques plus lourds. C'est ainsi que l'aluminium est utilisé à la place du cuivre et du laiton dans les radiateurs d'automobile. L'aluminium présente la propriété de permettre un bon transfert de chaleur, mais pose des problèmes de stabilité dimensionnelle, de résistance à la corrosion, et de fabrication d'une structure. En particulier,les problèmes de corrosion cités précédemment sont considérablement accentuEs dans le cas des radiateurs en aluminium et,lorsque de l'eau corrosive estutilisée pour remplacer le mélange éthylèneglycol-eau correct a la suite d'une fuite ou d'une rupture d'un tuyau de raccordement pendant le fonctionnement du véhicule,la corrosion du radiateur en aluminium est beaucoup plus rapide et beaucoup plus destructive.Ainsi,la présente invention prévoit un remplacement automatique de l'inhibiteur de corrosion de façon à éviter les problèmes de corrosion. La présente invention prévoit un dispositif qui est conçu pour ajouter automatiquement un inhibiteur de corrosion approprié au fluide de refroidissement d'un système de refroidissement d'unmoteur dans le cas où il y a remplacement de la solutiond'éthylèneglycol perdue par de l'eau. Le dispositif est conçu sous forme d'hydromètre, dont le tube supérieur creux ou tige, situé au-dessus de l'extrémité lestée, renferme un inhibiteur solide ou liquide. L'hydromètre peut être placé dans le réservoir de tropplein de fluide de refroidissement, ou, s'il est suffisamment petit, dans le réservoir du radiateur. Comme la densité du fluide de refroidissement décroit par suite de l'additiond 'eau, le tube de l'hydromè- tre s'enfoncera progressivement jusqu'à ce que l'inhibiteur soit touché par la solution de fluide de refroidissement. La présente invention prévoit également un dispositif permettant d'ajouter automatiquement un inhibiteur de corrosion dans une solution d'un fluide de refroidissement, où un hydromètre comporte un tube supérieur muni de petites ouvertures opposées à l'inhibiteur de corrosion. Pour obtenir des additions progressives, des séparateurs peuvent être placés entre les niveaux de l'inhibiteur de corrosion, de sorte que le dispositif pourra fonctionner pendant une période de temps accrue. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue en élévation de côté avec une partie en crevé de l'hydromètre contenant un inhibiteur de corrosion, et La figure 2 est une vue en élévation de côté avec une partie en crevé d'un hydromètre comportant des séparateurs entre couches d'inhibiteur. En liaison avec les figures qui représentent un mode particulier de réalisation de la présente invention, la figure 1 représente un hydromètre 10 de forme classique, qui comporte une tige tubulaire allongée 11 se terminant par une extrémité inférieure plus grande en forme de réservoir, 12, où est enfermé un lest approprié 13, tel que de la grenaille. La tige tubulaire comporte une échelle graduée 14 qui permet d'indiquer la densité du fluide de refroidissement, et une pluralité de petites ouvertures 15 pratiquées dans la tige sont généralement situées en face d'une certaine quantité d'inhibiteur de corrosion 16, lequel est enfermé dans la tige et repose sur un séparateur en verre 17.Si l'on suppose que l'hydromètre 10 est placé dans le réservoir de trop-plein d'un radiateur (non représenté), où il est vraisemblable que les températures dépasseront 900C, la tige 11 contenant l'inhibiteur de corrosion, pour une densité correcte du mélange éthylèneglycol/eau, ne viendra pas en contact du fluide de refroidissement.Lorsqu'il y a addition d'eau dans le système de refroidissement pour remplacer une perte de fluide, l'hydromètre s'enfonce progressivement par suite de la diminution de la densité jusqu'à ce que le fluide de refroidissement traverse les ouvertures 15 et viennent en contact avec l'inhibiteur 16, et une partie de cet inhibiteur ou sa totalité se dissoudra en fonction de la zone de contact, laquelle dépend à son tour de la concentration d'éthylèneglycol dans l'eau. Comme le montre plus spécifiquement le tableau suivant, la densité du fluide de refroidissement varie en fonction de la concentration et de la température. TABLEAU Volume en * de la solution Densité 15 C dans l'air Ethylène- Eau Point de glycol congéla- 15,60C 650C 930C (tion,oC 50 50 -36,5 1,080 1,050 1,030 40 60 1 -24 1,064 1,037 1,018 30 70 -15,5 1,050 1,024 1,005 20 80 - 9,2 1,034 1,010 0,992 10 90 - 4,2 1,020 0,997 0,980 0 100 O 1,004 0,982 0,966 Si l'on considère les données de ce tableau, et en supposant que l'hydromètre 10 est placé dans le réservoir de trop-plein à une température approximative de 930C, un mélange 50-50 aura une densité de 1,030 et aucun inhibiteur ne sera en contact du fluide de refroidissement. Cependant, si la densité diminue à 1,020 par suite de l'addition d'eau, l'hydromètre s'enfoncera, ce qui aura pour effet de dissoudre une partie de l'inhibiteur solide. Pendant la dissolution du matériau solide par le fluide de refroidissement, le poids de l'hydromètre peut initialement augmenter puis diminuer, le matériau solide se dissolvant et étant remplacé par de l'eau. De façon à éviter cet inconvénient, un séparateur 17 est placé entre chaque niveau 18, 19, 20 de l'inhibiteur comme cela est représenté dans la figure 2. Le poids de l'inhibiteur 16 dépend de sa densité à l'état solide. Des inhibiteurs en poudre peuvent être tassés dans un moule sous pression de façon à augmenter leur densité. Pour un volume de fluide de refroidissement moyen d'environ 15 litres, nécessitant un pourcentage d'inhibiteur de 0,1 8 pour la protection des métaux, le poids de l'inhibiteur nécessaire sera de 15 grammes. Pour augmenter le poids de l'inhibiteur, il est nécessaire d'accrottre la section de l'hydromètre.Par exemple, à titre d'illustration d'un cas simple, si l'on suppose que l'hydromètre est un cylindre qui s'enfonce dans l'eau suivant une profondeur "a" et dans un mélange éthylèneglycol/eau à 50-50 suivant une profondeur "x", et si le poids du cylindre est m et l'aire de sa section A, on obtient mg = AapOg = Axpg où pO = densité de l'eau, p = densité du mélange éthylèneglycol, et g = accélération de la pesanteur. Cette équation montre que m augmentant, A doit augmenter, tous les autres paramètres restant identiques. Dans l'hydromètre des figures 1 et 2, un bouchon en caoutchouc 21 ferme l'extrémité ouverte de la tige 11. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'addition automatique d'inhibiteur de corrosion dans un système de refroidissement, comprenant un hydromètre ayant une tige creuse allongée et une extrémité inférieure lestée de plus grand diamètre, caractérisé en ce que la tige creuse (11) comporte une partie supérieure qui est prévue pour recevoir un inhibiteur de corrosion (16), la tige ayant une pluralité de petites ouvertures (15) qui sont opposées à l'inhibiteur de corrosion pour permettre l'admission de liquide en son intérieur et dissoudre l'inhibiteurlorsque l'hydromètre s'enfonce dans le liquide avec la diminution de densité de celui-ci. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (15) sont axialement distantes les unes des autres sur la tige creuse suivant des rangées annulaires de façon à dissoudre séquentiellement des couches d'inhibiteur. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des séparateurs (17) dans la tige creuse de façon à diviser l'inhibiteur en plusieurs parties égales, une rangée annulaire d'ouvertures (15) étant opposée à chaque partie. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque couche d'inhibiteur de corrosion est tassée de façon à augmenter sa densité. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige creuse est ouverte à l'extrémité supérieure, et en ce qu'une fermeture élastique (21) est insérée dans l'extrémité supérieure ouverte. 6 - Procédé d'addition d'un inhibiteur de corrosion dans un système de refroidissement d'automobile, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : la fourniture d'un hydromètre pouvant flotter, comportant une tige creuse allongée qui renferme un inhibiteur de corrosion, et qui est percée d'une pluralité d'ouvertures, le positionnement de l'hydromètre dans le système de refroidissement de façon que les ouvertures se trouvent au-dessus du niveau du fluide lorsque la densité de celui-ci a une valeur acceptable, et la libération de'l'inhibiteur de corrosion dans le fluide par suite de la venue des ouvertures au-dessous du niveau du fluide lorsque la densité du fluide décroît. 7 - Procédé d'addition d'un inhibiteur de corrosion selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : le positionnement des ouvertures en des endroits distants les uns des autres sur la tige creuse de façon à ajouter des quantités différentes d'inhibiteur en fonction de la position de l'hydromètre dans le fluide. 8 - Procédé d'addition d'inhibiteur de corrosion selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de séparation de l'inhibiteur de corrosion situé dans la tige creuse en quantités distinctes, des ouvertures communiquant avec chaque quantité. 9 - Procédé d'addition d'inhibiteur de corrosion selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de cloisonnement de la tige creuse de façon à constituer les quantités séparées d'inhibiteur.