Brevet FR2484623A1 — publié le 19811218

L'invention concerne un dispositif de vidange ou de purge d'un échangeur de chaleur à liquide formant en particulier le radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, et comprenant au moins une bote à eau. L'invention concerne plus particulièrement un échan- geur de chaleur à circulation de liquide dite "en U" ou "en Z", dont au moins une bote à eau est partagee par une cloison interne en deux chambres ou compartiments. La vidange complète de l'échangeur, qui est nécessaire par exemple lors d'une intervention sur le circuit de refroidissement, ne peut se faire par vidange d'une seule des deux chambres de la bote à eau inférieure, et jusqu'ici, il faut donc disposer de deux robinets de vidange, un par chambre, pour vidanger complètement l'échangeur. La construction de la boite à eau-inférieure de 1 'é- changeur en est compliquee, et le cout augmenté. L'utilisation de deux robinets de vidange accroît également les risques de perte de liquide de refroidissement (contenant de l'antigel), la personne chargée de l'intervention pouvant oublier d'ouvrir l'un des deux robinets, de sorte que la vidange de l'échangeur ne peut alors être complète, et que l'on ne récupère pas tout le liquide de refroidissement. Il en résulte une augmentation du cott de l'intervention. D'autre part, il est intéressant de pouvoir purger l'échangeur lors de son remplissage. Pour cela, lorsque la boîte à eau supérieure de l'échangeur est partagée en deux chambres ou compartiments par une cloison interne, on a été amené, jusqu'à présent, à prévoir deux robinets de purge, un par chambre ou compartiment, ce qui complique la fabrication de la boîte à eau supérieure et augmente son cout. L'invention a pour objet un dispositif de vidange ou de purge d'un tel échangeur ne présentant pas ces inconvénients. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que de la cloison interne de la boîte à eau dépend au moins un bossage présentant un orifice qui débouche à l'extérieur de la bote à eau, communique avec lesdites deux chambres et loge un organe d'obturation propre à etre déplacé dans ledit orifice entre une première condition interdisant toute communication entre les deux chambres et entre ces deux chambres et l'exté~ rieur de la boîte à eau, et une seconde condition permettant auxdites deux chambres de communiquer avec l'extérieur de la boîte. Ainsi, l'échangeur de chaleur comprenant ce dispositif peut entre vidangé (ou purgé) complètement au moyen d'un seul robinet de vidange (ou de purge), qui, en condition d'ouverture permet la vidange (ou la purge) simultanée des deux chambres de la boîte à eau inférieure (ou supérieure) de l'échangeur et, en condition d'obturation, interdit toute communication entre la boîte à eau et l'extérieur et toute communication entre les deux chambres de la bote à eau. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de vidange selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe partielle transversale de la boîte à eau inférieure de l'échangeur de la figure 1, la coupe étant faite selon la ligne Il-Il de la figure 4 La figure 3 est une vue partielle de gauche de la boîte à eau de la figure 2 La figure 4 est une vue partielle en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2 La figure 5 est une vue partielle en coupe -selon la ligne V-V de la figure 4 La figure 6 est une vue semblable à la figure 2, mais représentant en coupe partielle transversale une autre forme de réalisation, la coupe étant faite selon la ligne VI-VI de la figure 8 La figure 7 est une vue partielle de gauche de la figure 6 La figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII VIII de-la figure 6 Les figures 9 et 10 sont des vues partielles en coupe selon les lignes IX-IX et X-X,respectivement,de la figure 8; et La figure lu est une vue semblable aux figures 2 et 6, mais représentant en coupe partielle une autre forme de réalisation de l'invention. On se réfèrera tout d'abord à la figure 1, qui représente schématiquement un échangeur de chaleur, formant radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. Le radiateur 10 comprend un faisceau ll de tubes verticaux à ailettes dont les extrémités supérieures débouchent dans une boite à eau supérieure 12 assemblée de façon classique sur le faisceau 11, et dont les extrémités inférieures débouchent dans une bote à eau inférieure 13 assemble également-de façon classique sur le faisceau 11. Dans ltexem- ple représenté, la boîte à eau supérieure 12 présente un orifice supérieur 14 fermé par un bouchon 15, tandis que la boîte à eau inférieure 13 présente à ses extrémités les tubulures d'entrée 16 et de sortie 17 du liquide de refroidissement du moteur.La boite à eau inférieure 13 comprend également une cloison interne transversale 18 la séparant en deux chambres ou compartiments 19 et 20, dans l'un desquels débouche la tubulure d'entrée 13, et dont l'autre desquels est relié à la tubulure de sortie 17. Le radiateur 10 est à circulation de liquide dite "en U", le sens de circulation du liquide étant indiqué par les flèches 21, et la cloison interne 18 étant située sensiblement au milieu de la boîte à eau inférieure 13. L'invention s'applique également aux échangeurs ou radiateurs du type à circulation dite "en Z", et dans ce cas la cloison interne 18 est située au premier tiers de la longueur de la boîte à eau inférieure 13, à partir de la tubulure d'entrée 16, et la boîte à eau supérieure 12 comprend également une cloison interne de même type, mais située au tiers de sa longueur à partir du cté opposé. Dans ce cas, le liquide circule dans le radiateur selon une trajectoire sensiblement en forme d'un Z couché, et l'une des tubulures d'entrée et de sortie de liquide est portée par la boîte à eau supérieure 12. Quel que soit le type du radiateur, l'invention prévoit de disposer le robinet de vidange 22 au niveau de la cloison interne 18 de la boîte à eau inférieure 13, comme représenté schématiquement en figure 1. On se référera maintenant aux figures 2 à 5 qui illustrent une première forme de réalisation de l'invention. La cloison interne 18 partageant la boîte à eau 13 en deux chambres ou compartiments 19 et 20, vient de moulage avec la boîte à eau 13 et forme sensiblement un S en section horizontale à l'intérieur de ladite boîte à eau. Elle comprend donc une première partie 25 régnant sur toute la hauteur de la boite à eau inférieure 13, et raccordée d'un côté perpendiculairement à une paroi longitudinale 26 de ladite boîte à eau, et de l'autre côté par un arrondi à une seconde partie sensiblement plane 27, régnant également sur toute la hauteur de la boîte à eau inférieure 13 et s'étendant sensiblement dans le plan médian longitudinal de celle-ci, et une troisième partie, formée par un voile 28 raccordé perpendiculairement à ladite seconde partie 27 de la cloison 18 et à l'autre paroi longitudinale 24 de la boîte à eau. De a seconde partie 27 de la cloison interne 18 dépend un bossage sensiblement cylindrique tubulaire 29, d'axe horizontal perpendiculaire à ladite partie 27, et qui limite un orifice ou passage sensiblement cylindrique 30 dont l'ex- trémité interne est fermée par la deuxième partie 27 de la cloison 18 et dont l'autre extrémité débouche à l'extérieur de la boîte à eau 13. Le bossage 29 vient sensiblement tangenter le fond 31 de la boîte à eau inférieure 13 et il est prolongé verticalement vers le haut, dans son plan axial vertical, par le voile 28 précité, formant la troisième partie de la cloison interne 18. On comprend que la cloison interne 18 ainsi formée et le bossage 29 établissent une séparation étanche entre les deux chambres 19 et 20 de la boîte à eau inférieure 13. Le bossage 29 présente toutefois, de part et d'autre de son plan vertical axial contenu dans le voile 28 précité, deux fentes 32 et 33, formées au voisinage immédiat de la deuxième partie 27 de la cloison interne 28, et s'étendant environ sur 90 comme illustré en figure 5. Ces fentes 32 et 33 établissent une communication entre l'orifice cylindrique 30 du bossage 29 et les chambres 19 et 20, respectivement, de la boîte à eau. Dans cet orifice 30 est logé un organe d'obturation formant le robinet ou bouchon de vidange22 précité, et qui comprend un corps sensiblement cylindrique tubulaire 34 présentant à son extrémité extérieure un rebord annulaire 36 formant bouton dentelé de manoeuvre, et définissant un passage interne cylindrique 35 débouchant à-ses deux extrémités. La surface cylindrique extérieure du corps 34 est filetée, et coopère avec un taraudage de la surface cylindrique interne de l'orifice 30 du bossage 29, de sorte que cet organe-d'obturation 22 peut être vissé dans l'orifice cylindrique 30 du bossage 29. Un joint annulaire d'étanchéité 37 entoure la surface extérieure du corps cylindrique 34, au voisinage du rebord extérieur 36, et coopère avec une partie d'extrémité extérieure non taraudée de l'orifice 30 du bossage 29, pour assurer un montage étanche du bouchon de vidange 22 dans ledit orifice 30. Quand le bouchon de vidange 22 est vissé complètement dans l'orifice 30, son extrémité interne à face plane vient s'appliquer de façon sensiblement étanche sur le fond plat (formé par la deuxième partie 27 de la cloison interne 18) de l'orifice 30. Dans cette position, le bouchon 22 obture les fentes 32 et 33 précitées formées dans le bossage 29 et débouchant dans les chambres 19 et 20 précitées de la boîte à eau inférieure 13. Par contre, quand le bouchon 22 est dévissé sur une certaine longueur, son extrémité interne à face plane est écartée d'une certaine distance du fond de l'orifice 30, et démasque également les fentes 32 et 33. Le liquide se trouvant dans les chambres 19 et 20 de la boîte à eau inférieure 13 peut ainsi passer par les fentes 32 et 33 du bossage 29, arriver dans l'orifice cylindrique interne 30 de ce bossage, et sortir de la boîte à eau par le passage interne cylindrique 35 du bouchon 22. La manoeuvre du bouchon 22 permet donc de vidanger complètement le radiateur 10 et de récupérer tout le liquide de refroidissement. On notera qu'il suffit, pour obtenir une vidange rapide, de dévisser le bouchon 22 sur une distance correspondant à l'épaisseur des fentes 32 et 33, et que dans cette position d'ouverture, le joint annulaire 37 assure encore une étanchéité autour du corps cylindrique 34 du bouchon 22. Inversement, il suffit de visser le bouchon 22 dans l'orifice 30 du bossage 29 jusqu'à ce que l'extrémité interne plane du corps 34 vienne s'appuyer sur le fond plat de l'orifice 22 pour rétablir une séparation étanche, d'une part entre les deux chambres 19 et 20, et d'autre part entre ces deux chambres et le passage interne 35 du bouchon 22. On se réfère maintenant aux figures 6 à 10, représentant une autre forme de réalisation de l'invention. Dans cette seconde forme de réalisation, la boîte à eau inférieure 43 de l'échangeur est partagée en deux chambres 44 et 45 par une cloison interne 46, venant de moulage avec la boîte à eau 43, qui présente une première partie 47 régnant sur toute la hauteur de la boîte à eau et raccordée d'un cté perpendiculairement à une paroi longitudinale 48 de la boîte à eau, et de l'autre côté par un arrondi à la deuxième partie 49 de la cloison 46, cette seconde partie régnant également sur toute la hauteur de la boîte à eau et s'étendant sensiblement dans le plan médian longitudinal de ladite boîte à eau, et une troisième partie formée, au raccordement avec le fond 50 de la boîte à eau, par-un bossage 51 sensiblement cylindrique, de faible hauteur, à axe horizontal perpendiculaire à la deuxième partie 49 de la cloison interne 46, et prolongé vers le haut par un voile 52 formé dans le plan médian vertical du bossage cylindrique 51, et qui est raccordé perpendiculairement, d'une part à la seconde partie 49 de ladite cloison interne 46, et d'autre part à l'autre paroi longitudinale 53 de la boîte à eau 43. Le bossage cylindrique 51 s'étend légèrement à-ltex- térieur de la boîte à eau 43 et présente un orifice ou passage axial sensiblement cylindrique 55, débouchant par une extrémité à l'extérieur de la boîte à eau et dont l'extrémité opposée interne définit un siège tronconique 56 terminé par un orifice cylindrique borgne 57 de petit diamètre formé à la jonction entre le bossage 51 et la deuxième partie 49 de la cloison interne 46. Dans cet orifice 55 est logé un organe d'obturation 60 de forme sensiblement cylindrique tubulaire, dont l'extré- mité interne 61 a une forme tronconique conjuguée de celle dudit siège tronconique 56. L'extrémité externe de l'organe 60 est moletée ou dentée et forme un bouton de manoeuvre 62, tandis que le reste de la surface cylindrique externe dudit organe est fileté et coopère avec un taraudage de l'orifice interne 55 du bossage 51, de façon que ledit organe 60 puisse être vissé dans l'orifice interne 55. Le bossage 51 présente d'autre part, au voisinage de son raccordement avec la partie 49 de la cloison interne 46, deux fentes transversales 63 et 64 de communication entre l'orifice interne 55 dudit bossage 51 et les chambres 44 et 45, respectivement, de la boite à eau 43. Du bossage 51 dépend également un embout cylindrique tubulaire 65, orienté vers le basset qui débouche à l'intérieur du passage 55 précité, dans la partie avant non taraudée de celui-ci. L'organe d'obturation 60 présente une rainure longitudinale 66, s'étendant sur une certaine longueur à partir de l'extrémité interne tronconique 61 dudit organe d'obturation. Le fonctionnement de cette forme de réalisation du dispositif selon l'invention est le suivant Quand l'organe d'obturation 60 est vissé complètement dans l'orifice interne 55 du bossage 51, son extrémité interne tronconique est appliquée, de façon étanche, sur le siège tronconique 56 formé par l'extrémité interne ou extrémité amont dudit orifice 55. Dans cette position, l'extremi- té tronconique 61 de l'organe 60 obture les fentes 63 et 64 débouchant sur les chambres 44 et 45, respectivement, de la boîte à eau 43, et, de plus, interdit toute communication entre la rainure 66 dudit organe et lesdites fentes 63 et 64 (position représentée dans les figures 6 et 8). Pour vidanger le radiateur, il suffit de dévisser légèrement l'organe d'obturation 60 : l'extrémité interne tronconique 61 de cet organe n'est plus alors en appui sur le siège tronconique 56 formé à l'extrémité du passage 55, et ouvre un passage de sortie pour le liquide contenu dans le radiateur, qui peut alors s'écouler des chambres 44 et 45 en passant par les fentes 63 et 64, la rainure 66 et l'embout de vidange 65. Inversement, il suffit de revisser l'organe 60 jusqu' à ce que son extrémité tronconique 61 soit en appui sur le siège 56 pour réaliser une séparation étanche entre les chambres 44 et 45 de la boîte à eau, et fermer le passage menant à l'embout de vidange 65. La figure 11 représente une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention, dans laquelle l'organe d'obturation 70 est du type imperdable. Cet organe 70 comprend une tête de manoeuvre 71, et un corps cylindrique 72 fileté sur une partie de sa longueur à partir de son extrémité plane opposée à la tête 71. Le corps 72 est vissé dans l'orifice ou passage cylindrique 73 du bossage 74 dépendant de la cloison interne 75 partageant la boîte à eau 76 en deux chambres ou compartiments, comme dans les modes de réalisation précédents. Du bossage 74 dépend un embout tubulaire de vidange 77, orienté vers le bas, et débouchant à l'intérieur du passage ou orifice cylindrique 73. Comme dans les modes de réalisation précédents, le bossage 74 présente deux fentes (dont l'une est représentée en pointillé en 78) reliant les deux chambres de la boîte à eau au passage cylindrique 73 dudit bossage. Le corps cylindrique 72 de l'organe d'obturation 70 présente une rainure longitudinale 79 formée dans sa surface cylindrique, depuis sa face plane d'extrémité opposée à la tête de manoeuvre 70, et qui débouche dans une gorge annulaire 80 formée dans le corps cylindrique 72. Un joint annulaire d'étanchéité 81 est logé dans une autre gorge annulaire du corps cylindrique 72, formée entre la première gorge annulaire 80 et la tête de manoeuvre 71, pour assurer un montage étanche de l'organe d'obturation 70 dans ledit passage cylirr drique 73. On comprend que, quand l'organe d'obturation 70 est vissé à fond dans ce passage cylindrique 73, sa face plane d'extrémité opposée à la tête de manoeuvre 71 est appliquée de façon sensiblement étanche sur le fond plat du passage cylindrique 73 et obture les fentes du bossage débouchant vers les deux chambres de la boîte à eau. Dans cette position, représentée en figure 11, l'extrémité aval de la rainure 79 est séparée de façon étanche par le joint d'étanchéité 81 du débouché de l'embout tubulaire de vidange 77. Le liquide contenu dans le radiateur ne peut alors passer d'une chambre à l'autre, et ne peut non plus gagner l'embout de vidange 77. Pour vidanger le radiateur, il suffit de dévisser l'organe d'obturation 70 jusqu'à ce que la gorge annulaire 80 dans laquelle débouche la rainure 79, se trouve en regard du débouché de l'embout de vidange 77 dans le passage cylindrique 73. Dans cette position, le liquide contenu dans le radiateur peut s'écouler à l'extérieur par l'embout de vidange 77, en passant par les fentes formées dans le bossage, la rainure 79 et la gorge annulaire 80. L'organe d'obturation 70 est prolongé à l'intérieur de la bote à eau par une tige cylindrique axiale 83, s'éten dant depuis la face plane d'extrémité du corps cylindrique 72 opposée à la tête de manoeuvre 71, et se terminant par une tête tronconique fendue 84. La tige cylindrique 83 s'étend à travers un trou cylindrique 85 de la partie 75 de la cloison interne de la boîte à eau, dont les dimensions permettent l'introduction à force de la tête tronconique 84 de la tige cylindrique 83.Cette tête tronconique 84 est raccordée à la tige cylindrique 83 par une autre partie tronconique 86, également fendue, dont l'angle au sommet est supérieur à celui de la tête tronconique 84, de sorte qu'il est plus facile de faire passer la partie 84, 86 terminant la tige 83 par le trou 85 en poussant de la droite vers la gauche en figure 11, qu'en tirant en sens inverse de la gauche vers la droite. On obtient ainsi un organe d'obturation 70 de type imperdable. Les différentes formes de réalisation qui viennent d'être décrites s'appliquent également à un dispositif de purge d'un échangeur, dont la boîte à eau supérieure est partagée par une cloison interne en deux chambres. Dans ce cas, le bossage est formé à la partie supérieure de ladite cloison, de façon à se trouver au niveau supérieur de la boîte à eau supérieure. Un tel dispositif d'une part facilite le remplissage de l'échangeur et d'autre part permet en une seule opération la purge des deux chambres de la boîte à eau supérieure. REVENDICTONS l. Dispositif pour la purge ou la vidange d'un échangeur de chaleur, formant en particulier radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile et comprenant au moins une boîte à eau partagée en deux chambres par une cloison transversale interne, caractérisé en ce que de ladite cloison interne et/ou d'une paroi de la bolte naseau dépend au moins un bossage présentant un orifice qui débouche à l'extérieur de la boîte à eau et communique avec lesdites deux chambres, et qui loge un organe d'obturation propre à être déplacé dans ledit orifice entre une première condition interdisant toute communication entre lesdites deux chambres et entre ces chambres et l'extérieur de la boîte à eau, et une seconde condition permettant auxdites deux chambres de communiquer l'une et l'autre avec l'extérieur de la boîte à eau par ledit orifice. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement dudit organe dans sa seconde condition assure une communication entre les deux chambres. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la boîte à eau, la cloison interne et ledit bossage sont formés de moulage en une seule pièce. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe d'obturation a une forme sensiblement cylindrique et est vissé dans ledit orifice, dont la surface interne cylindrique présente un taraudage coopérant avec un filetage de la surface cylindrique extérieure dudit organe. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bossage présente un passage de communication entre les deux chambres, traversant ledit orifice et qui est obturé de façon étanche par ledit organe quand celui-ci est dans sa première condition, et qui est ouvert quand ledit organe est dans sa seconde condition. 6. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit passage comprend deux fentes formées dans la paroi du bossage, de part et d'autre de ladite cloison, au voisinage de l'extrémité interne dudit orifice. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou '" caracté risé en ce que l'organe d'obturation présente un passage de sortie du liquide, qui est obturé de façon étanche quand ledit organe est dans sa première position, et qui est ouvert quand ledit organe est dans sa seconde position. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caracteise en ce que ledit passage de sortie est un conduit longitudinal dudit organe d'obturation, ouvert à ses deux extrémités. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérise en ce que l'extrémité amont dudit conduit débouche sur une face plate d'extrémité dudit organe, qui est appliquée de façon étanche sur le fond plat dudit orifice quand l'organe d'obturation est dans sa première conditionaet qui est distante dudit fond plat quand l'organe d'obturation est dans sa seconde condition. 10 - Dispositif selon la revendication 7,caractérisé en ce que l'organe d'obturation comprend une rainure longitudinale, formée dans sa surface cylindrique extérieure, et dont l'extrémité aval est isolée de l'extérieur de la boîte à eau quand ledit organe est dans sa première condition, et est reliée à l'extérieur de la boîte à eau quand ledit organe est dans sa seconde condition. 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'extrémité aval de ladite rainure débouche dans une gorge transversale de la surface cylindrique extérieure dudit organe d'obturation. 12 - Dispositif selon la revendication 10 ou 117 caractérisé en ce que dudit bossage dépend un embout s'étendant à l'extérieur de la boîte à eau, délimitant un canal dont l'extrémité amont débouche à 1 tintérieur dudit orifice et communiquant avec ladite rainure quand l'organe d'obturation est dans sa seconde condition, tandis qu'il est isolé de ladite rainure quand l'organe d'obturation est dans sa première condition. 13 - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que ltextrémité interne dudit organe d'obturation est conique ou tronconique, et, dans la seconde condition dudit organe, vient s'appuyer de façon étanche sur un siège conique ou tronconique formé par le fond dudit orifice. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'obturation est de type imperdable, et comprend une tige prolongeant son extrémité interne, s'étendant d travers un trou du fond dudit orifice, et se terminant par un embout tronconique fendu propre à être introduit a force d travers ledit trou. 15 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite boite à eau est la boi- te à eau inférieure de l'échangeur et ledit bossage est for mé au niveau inférieur desdites deux chambres, pour la vidange de l'échangeur. 16 --Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ladite botte à -eau est la botte d eau supérieure de l'échangeur, et ledit bossage est formé au niveau supérieur desdites deux chambres, pour la purge de 1 'échangeur. 17 - Echangeur de chaleur, en particulier radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de vidange selon l'une des revendications 1 à 15 et/ou un dispositif de purge selon l'une des revendications 1 à 14 et 16.