Brevet FR2465986A1 — publié le 19810327

la présente invention a pour objet un dispositif à chambre collectrice et chambre d'expansion pour échangeur de chaleur. Elle concerne plus particulièrement les échangeurs de chaleur comprenant un faisceau de tubes parallèles parcourus par un fluide primaire, le plus souvent de l'eau, qui traversent avec contact des ailettes balayées par un fluide secondaire, le plus souvent de l'air, les extrémités des tubes débouchant, au moins sur un côté, dans une chambre collectrice, limitée d'une part par une botte, dite boite à eau, d'autre part par une plaque traversée par les extrémités des tubes, habituellement appelée collecteur, la bote à eau et le collecteur étant assemblés entre eux de manière étanche. Un échangeur de ce type est, par exemple, décrit dans le Brevet français nO 1.577.223 déposé le 21 Juillet 1967 au nom de la Demanderesse. Pour répondre à la dilatation et la contraction du liquide sous l'effet des variations de température, qui peuvent être très importantes, on prévoit une chambre d'expansion qui sert également au dégazage de l'eau. Dans de nombreuses installations, la chambre est ménagée par un vase d'expansion distinct de l'échangeur et est reliée à celui-ci par des tuyaux, le plus souvent souples. Récemment, on a proposé d'associer plus étroitement le vase d'expansion à l'échangeur de chaleur, de manière à constituer avec lui une unité mécanique, supprimant ainsi la nécessité de tuyaux de raccordement. Dans ce but, une enceinte, assemblée avec le collecteur, a un volume suffisant pour pouvoir titre divisée en deux chambres par une cloison intérieure, une des chambres jouant le rôle de chambre collectrice et la chambre adjacente celle de chambre d'expansion. Ces deux chambres, tout en étant séparées l'une de l'autre, sont en communication par deux orifices éloignés l'un de l'autre et de sections de passage différentes, l'assemblage devant rester simple et précis, tout en étant robuste et réalisable de manière économique, pour être adapté à une fabrication en grande série, comme requis dans le domaine de l'automobile. Le dispositif de chambre collectrice et de chambre d'expansion selon l'invention, à boite à eau assemblée de manière étanche par son bord à la périphérie du collecteur traversé par les extrémités des tubes du faisceau faisant partie de l'échangeur, est caractérisé en ce qu'à la boite à eau est accolé, sur la partie-de celle-ci opposée à l'orifice dont le bord est assemblé avec le collecteur, un vase limitant la chambre d'expansion, une communication étant établie en haut et en bas entre la chambre collectrice et la chambre d'expansion par des orifices en regard que présentent les parois contiguës de la bote et du vase. La boite à eau et le vase d'expansion comportent, directement ou indirectement, des moyens conjugués d'agrafage, de clipsage ou de vissage. Selon un mode d'exécution, l'agrafage ou clipsage est obtenu par coopération de pattes à attaches élastiques, que présente le vase d'expansion, avec des redents ménagés à la surface externe des parois latérales de la boite. L'invention prévoit que les parois contigues de la boite à eau et du vase d'expansion ont des formes conjuguées et que la coopération d'au moins un relief et d'une cavité desdites parois contribue au support du vase sur la boute à eau. La majeure partie de la section transversale du vase d'expansion est avantageusement circulaire, lui conférant une bonne résistance à la pression interne. La communication entre la chambre collectrice et la chambre d'expansion est obtenue par des embouts faisant partie du vase d'expansion et traversant de manière étanche des ouvertures conjuguées prévues dans la paroi de la boite à eau. Celle-ci, ainsi que le vase d'expansion, sont avantageusement en matière plastique. La configuration fermée du vase d'expansion permet, si désiré, l'application, pour sa réalisation, de la technique du soufflage. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation, avec arrachements partiels, d'un dispositif de boite à eau, de chambre collectrice et de vase d'expansion selon l'invention - la figure 2 est une vue, en coupe transversale, d'une bote à eau - la figure 3 est une vue, en coupe transversale d'un vase d'expansion - la figure 4 est une vue, en coupe transversale, du dispositif résultant de l'assemblage de la bote à eau et du vase d'expansion - la figure 5 est une vue partielle en plan d'une bote à eau ; - la figure 6 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de la figure 4. La boite à eau Il (figure i), en matière plastique, a une forme générale parallélépipédique rectangle, mais dont une grande face 12 (figure 2) est incurvée, sensiblement semicylindrique. Les deux hautes faces verticales 13 et 14 sont planes ainsi que les deux petites faces horizontales, supérieure et inférieure, respectivement 15 et 16. Les bords 17, 18 et 19, 21 desdites faces servent à l'assemblage étanche de la bote à eau avec un collecteur ou plaque à trous, non représenté, présentant des orifices de passage des extrémités des tubes du faisceau. Les surfaces externes 22 et 23 des parois 13 et 14 présentent, à mi-hauteur, une saillie ou indentation respectivement 24, 25, dont les faces frontales 26, 27 sont perpendiculaires au plan longitudinal moyen 28 de symétrie de la bote à eau 11, lesdites faces 26 et 27 étant aux raccordements entre les parties planes 29 et 31 de la surface externe de la paroi verticale de la boite à eau et là partie incurvée 32. Une indentation 24 ou 25 est limitée vers le haut-et vers le bas par une petite face triangulaire allongée 33 (figure 5). En sa zone centrale, la paroi incurvée 12 présente un bossage 34, en relief par rapport au reste de la surface externe incurvée 32, de section transversale sensiblement circulaire et dont l'épaisseur de la paroi 35 est sensiblement la même que celle du reste de la paroi semi-cylindrique présentant la face 12, le bossage 34 montrant une surface externe cylindrique 36 et une face frontale circulaire 37. Dans sa zone voisine du plan de symétrie 28, la botte il présente, sur sa face incurvée 12, à sa partie supérieure, un orifice circulaire 38 (figure 1) et, à sa partie inférieure, un orifice circulaire 39, de diamètre plus grand que l'orifice 38, lesdits orifices étant bordés par des joints d'étanchéité, respectivement 41 et 42 à rebords 43,44 et 45,46 enserrant la paroi. Le vase d'expansion 50 (figure 3) a une configuration générale tubulaire, sa paroi présentant une partie cylindrique circulaire 51 régnant sur près des trois quarts d'une circonférence complète (en section transversale) centrée autour d'un axe 52, le reste de la paroi étant constitué par une partie incurvée 53 à convexité tournée vers l'intérieur du tube et dont le rayon de courbure est sensiblement celui de la surface incurvée 12 de la bote à eau 11. Â mi-hauteur, la paroi 53 est conformée de manière à ménager, symétrique par rapport au plan méridien axial 59, une cuvette 54 à surface interne 55 cylindrique et à fond plan 56, la surface 55 étant conjuguée de la surface 36 du bossage 34 de la boite à eau Il et le fond 56 conjugué de la surface frontale 37 du bossage 34. Egalement à mi-hauteur, mais sur sa surface externe, au raccordement entre la partie cylindrique circulaire 51 et la partie incurvée 53, le vase d'expansion 50 présente deux pattes 57, 58 symétriques par rapport au plan axial moyen 59 du vase 50. Chaque patte a une forme générale rectangulaire avec un bord supérieur 61 et un bord inférieur 62, une face latérale externe 63 et une face latérale interne 64. L'extrémité d'une patte est constituée par une dent ou bec 65 qui, à partir du sommet ou arête externe 66 de la patte, présente une face oblique 67, se raccordant à la face latérale interne 64 par une face 68 perpendiculaire au plan axial moyen 59. Sur la paroi 53, incurvée vers l'intérieur, du vase d'expansion 50 sont prévus deux embouts tubulaires, l'un supérieur 71 (figure 1), l'autre inférieur 72, ce dernier ayant un diamètre de passage plus grand que celui du premier, et propres à coopérer, respectivement, avec les joints d'étanchéité 41 et 42. La paroi inférieure 73 du vase d'expansion est plane et la partie supérieure dudit vase est constituée par un col 74, limitant ainsi un orifice de remplissage, et qui est propre à recevoir un bouchon. Pour le montage du vase d'expansion 50 sur la botte à eau Il (figure 4), il suffit, ayant disposé côte à côte ledit vase et ladite boîte, la partie incurvée 53 du vase en regard de la surface incurvée 12 de la boîte, d'effectuer un mouvement de rapprochement. Les parties obliques 67 des becs 65 des pattes 57 et 58 coopèrent avec les parties de face externe 75 et 76 de la bote proche des indentations 24 et 25 et les pattes 57 et 58 s'épanouissent légèrement en raison de l'élasticité de leur attache, respectivement 77 et 78. du cours de la progression, l'embout 71 pénètre avec frottement dans le passage limité par le joint 41 et l'embout 72 pénètre avec frottement dans le passage limité par-le joint 42. Lorsque les faces frontales 68 des becs 65 viennent en regard des faces frontales 26 et 27 des indentations, les pattes 57 et 58 se rapprochent l'une de l'autre par l'effet de rappel élastique des attaches 77 et 78 et les arases 81 (figure 6) des becs 65 et viennent en contact avec les arêtes 82 d'où se détachent les indentations 24 et 25. L'agrafage ou clipsage est réalisé. Dans cette condition, la cuvette 54 coiffe complètement le bossage 34. L'ensemble ainsi constitué par la bote à eau Il et le vase d'expansion 50 étant assemblé de manière étanche au collecteur coopérant avec la botte à eau 11, aussi bien la botte à eau il que le vase d'expansion 50 sont dans les conditions optimales pour jouer le rôle qui leur est dévolu. Le remplissage en eau se fait par le collet 74. Si nécessaire, le bouchon coopérant avec ce collet comprend un clapet taré. Le poids de l'eau contenue dans le vase d'expansion est transmis à la bote à eau par coopération du bossage 34 de la bote à eau avec la cuvette 54 du vase d'expansion, ce qui permet aux joints élastiques 41 et 42 de jouer leur rôle d'étanchéité dans les meilleures conditions. Le vase d'expansion 50 est avantageusement en matière plastique. Le cas échéant, sa fabrication peut faire appel à la technique du soufflage REVENDICAUI0NS 1. Dispositif à chambre collectrice et chambre d'expansion pour échangeur de chaleur à fluide primaire, comme de l'eau, circulant dans des tubes dont les extrémités traversent un collecteur ou plaque à trous assemblé de manière étanche par sa périphérie à l'orifice de la botte à eau limitant la chambre collectrice et dans lequel les deux chambres sont en communication avec des passages présents en leurs extrémités opposées, caractérisé en ce que la chambre d'expansion est ménagée par un vase distinct de la botte à eau et accolé à celle-ci de manière amovible. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vase d'expansion et la bote à eau comportent, directement ou indirectement, des moyens conjugués d'agrafage, de clipsage ou de vissage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vase d'expansion présente des pattes à bec à attache élastique et la botte à eau des indentations propres à coopérer avec lesdites pattes à bec pour l'agrafage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bote à eau présente deux longues faces planes paral lèles raccordées par une face incurvée, les indentations étant au raccordement entre les faces planes et la face incurvée. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la boite à eau présente deux indentations à mi-hauteur. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le vase d'expansion présente deux pattes à bec à mihauteur. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bote à eau présente sur sa face opposée au bord d'assemblage avec le collecteur un bossage pour la coopération avec une cuvette correspondante présentée par la paroi en regard du vase d'expansion. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bossage et la cuvette sont à configuration circulaire. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le vase d'expansion est à configuration tubulaire. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi du vase d'expansion est en majeure partie circulaire. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le reste de la paroi du vase d'expansion est incurvé en conformité de la configuration de la partie incurvée de la boite à eau. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le vase d'expansion est en matière plastique. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la fabrication du vase d'expansion fait appel à la technique du soufflage. 14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la communication entre la bote à eau et le vase d'exmansion se fait par l'intermédiaire d'embouts que présente le vase d'expansion introduits dans des orifices de la bote à eau. 15. Dispositif selon les revendications 7 et 14, caractérisé en ce que des joints d'étanchéité sont interposés entre les embouts et les orifices. 16. Botte à eau faisant partie d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 15. 17. Vase d'expansion faisant partie d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 15. 18. Echangeur de chaleur comprenant un dispositif selon les revendications 1 à 15.