Brevet FR2486644A1 — publié le 19820115

L'invention a pour objet un dispositif de détection du niveau de liquide dans une boite à eau d'un échangeur de chaleur, notamment d'un radiateur, ou dans un vase d'expansion, faisant partie d'un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile. On sait qu'un moteur à combustion interne, par exemple de véhicule automobile, comporte un circuit de refroidissement à échangeur de chaleur ou radiateur dans lequel circule le liquide de refroidissement du moteur. Habituellement, le fonctionnement correct de ce circuit de refroidissement n'est vérifié que par contrle de la température du liquide de refroidissement, qui est par exemple affichée au moins approximativement sur le tableau de bord du véhicule. Toutefois, aucune indication d'un manque éventuel de liquide dans le circuit de refroidissement, qui conduit à une élévation indésirable de la température dans le bloc moteur, n'est donnée. I1 est donc intéressant de prévoir un dispositif permettant de signaler immédiatement une diminution de la quantité de liquide présente dans le circuit de refroidissement. On sait également que la ou les boite(s) à eau du radiateur faisant partie du circuit de refroidissement sont normalement remplies de liquide, lors du fonctionnement du moteur. Quand le circuit comprend un vase d'expansion, celui-ci doit également gtre rempli de liquide à'n niveau minimum. Par détection du niveau de liquide dans une boite à eau, ou dans un vase d'expansion, il est donc possible de déclencher une alarme des que le niveau du liquide circulant dans le circuit de refroidissement descend en dessous d'une valeur minimale dan la boite à eau du radiateur, ou dans le vase d'expansion. On connaît déjà divers dispositifs de détection d'un niveau minimal de liquide dans une boite à eau d'un radiateur, qui, en général, comprennent un flotteur dont la position traduit le niveau du liquide dans la boite à eau et qui est muni d'un aimant permanent, propre à actionner un interrupteur commandé magnétiquement, normalement ouvert, qui se ferme pour déclencher une alarme lorsque l'aimant permanent porté par le flotteur parvient au voisinage immédiat de l'interrupteur, en raison d'une baisse du niveau du liquide dans la boite à eau. En général, l'interrupteur à commande magnétique et le flotteur sont des composants indépendants l'un de l'autre, l'interrupteur étant monté à l'extérieur de la boite à eau, tandis que le flotteur est naturellement logé à l'intérieur de la botte à eau. I1 en résulte la nécessité d'une construction particulière de la boite à eau, qui complique sa fabrication et augmente son coût. De plus, un tel détecteur de niveau ne peut être prévu que sur une botte à eau spécialement conçue à cet effet. L'invention a pour objet un détecteur de niveau minimum de liquide dans une boite à eau d'un radiateur ou dans un vase d'expansion, ne présentant pas ces inconvénients et dépourvu de ces servitudes, et ayant en outre la particularité de pouvoir fonctionner en position horizontale ou verticale. Elle propose à cet effet un dispositif de détection de niveau de liquide dans un volume délimité par une paroi, tel qu'une bote à eau d'échangeur de chaleur ou un vase d'expansion, comprenant un flotteur logé dans ce volume et portant un aimant destiné à actionner un commutateur ou interrupteur carisandé magnétiquement pour signaler un manque de liquide dans ledit volume, caractérise en ce que ledit flotteur et ledit commutateur ou interrupteur sont portés par un même boîtier traversant de façon étanche ladite paroi. Ainsi, selon l'invention, le détecteur de niveau de liquide est une unité mécanique, pouvant etre montée d'une manière amovible à étanchéité dans un orifice qui traverse la paroi de la boite à eau ou du vase d'expansion et qui peut entre fermé par tout moyen approprié, par exemple par un bouchon, lorsque le détecteur de niveau n'est pas monté. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'une boite à eau d'un échangeur de chaleur munie d'un detec- teur de niveau de liquide selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, du détecteur de niveau de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 2; - la figure 5 est une vue en coupe transversale selon la ligne V-V de la figure 2; - la figure 6 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, du détecteur de niveau de la figure 2; - la figure 7 est une vue de côté selon la flèche VII de la figure 6. On se réfère d'abord à la figure 1, qui représente en coupe transversale verticale la boite à eau d'un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur faisant partie du circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, muni d'un détecteur de niveau minimum de liquide selon l'invention. La boite à eau représentée, désignée par la référence 10, est la boite à eau supérieure, à disposition générale Elorizon- tale d'un radiateur comprenant un faisceau de tubes verticaux dont les extrémités supérieures 11, représentées en trait fantôme, débouchent à l'intérieur de la boite à eau 10. De la façnn usuelle, la boite à eau 10 est fixée sur la plaque à trous 12 dans les trous de laquelle sont verrouillées de façon étanche les extrémités 11 des tubes du faisceau. Quand le moteur, pourvu du circuit de refroidissement dont fait partie cet échangeur, est en fonctionnement, la bdite à eau supérieure 10 est normalement remplie de liquide, par exemple jusqu'au niveau désigné par a référence 13. En dessous de ce niveau normal de liquide, une paroi longitudinale verticale 14 de la boite à eau présente un embout tubulaire 15 à surface extérieure cylindrique filetée 16, sur laquelle est vissé un écrou 17 de fixation d'un détecteur 18 de niveau minimum de liquide selon l'invention. Ce détecteur 18 est d'axe longitudinal sensiblement horizontal, et comprend un boîtier 19 introduit par l'embout tubulaire 15 à l'intérieur de la boite à eau 10, et maintenu en position par l'écrou 17 vissé sur ledit embout 15. Ce boîtier contient un interrupteur à commande magnétique, tel qu'un interrupteur connu sous le nom d'ampoule Reed, monté en série dans un circuit électrique de signalisation de manque de liquide de refroidissement. Cet interrupteur est commandé sr un aimant permanent logé dans un flotteur 20, qui est monté à pivotement sur le boîtier 19 autour d'un axe horizontal. Quand le niveau de liquide est suffisant dans la boite à eau 10, le flotteur 20 occupe une position relevée représentée en trait plein en figure 1 dans laquelle l'aimant permanent n'a aucune action sur l'interrupteur à commande magnétique. Celui-ci est par exemple ouvert, et le circuit électrique associé ne transmet pas d'alarmez Quand le niveau de liquide baisse dans la bote à eau 10 et vient au voisinage de axe de embout 15, le flotteur 20 est appliqué sur le boîtier 19 dans la position représentée en trait fantome en figure lo aimant permanent est très proche de l'interrupteur magnétique D et le commande en ferme- ture. Le circuit électrique associé à cet interrupteur produit alors un signal d'alarme i l'attention du conducteur du véhicule. On se réfère maintenant aux figures 2 à 7, qui représentent de façon plus détaillée la construction du détecteur de niveau de liquide selon l'invention. Le boîtier 19 de ce détecteur est de forme sensiblement tubulaire à fond fermé, et comprend une première partie 25 à contour irrégulier non cylindrique r une seconde partie ou partie d'extrémité extérieure 26 de forme sensiblement cylindrique, et un épaulement ou rebord annulaire 27 entre les parties 25 et 26. L'épaulement annulaire 27 forme siège d'une garniture annulaire d'étanchéité 28, entourant la partie 25 du boStier 19. L'écrou 17 comprend une première partie sensiblement cylindrique 29, à surface extérieure molletée ou rainurée, et à surface intérieure taraudée propre à être vissée sur la surface extérieure filetée 16 de l'embout tubulaire 15 dépendant de la paroi 14 de la boite à eau 10. L'écrou 17 comprend une seconde partie 30, de diamètre plus faible, reliée à la première partie 29 par un épaulement 31.La seconde partie 26 du boîtier 19 se termine par un rebord périphérique 32 à surface tronconique se rétrécissant dans la direction opposée à l'épaulement 27 du boîtier 192 et la surface interne de la seconde partie 30 de l'écrou 17 efit également de forme tronconique, se rétrécissant dans la même direction, pour permettre le montage de l'écrou 17 autour de la seconde partie 26 du boîtier 19 par introduction à force de cette partie 26 dans l'écrou 17. Pour faciliter ce montage, la seconde partie 26 du boîtier 19 est élastiquement déformable ou compressible, et comprend à cet effet deux boutonnières l ingitudinales 33 et 34 diamétralement opposées, définies par la paroi cylindrique de la seconde partie 26 du boîtier, et par deux cloisons internes planes 35 et 36, dépendant de ladite paroi cylindrique et qui sont sensiblement parallèles (figures 2 et 7). Ainsi, par introduction à force de la seconde partie 26 du bottier 19 dans la seconde partie 30 de l'écrou 17 et par déformation élastique de cette seconde partie 26, l'écrou 17 peut être monté à rotation libre autour de cette seconde partie 26, son épaulement 31 se trouvant sensiblement en regard de l'épaulement 27 du boîtier 19, et est alors retenu par le rebord 32. Comme indiqué plus haut, le boîtier 19 contient un commutateur ou interrupteur à commande magnétique tel qu'une ampoule Reed, désignée par la référence 40 en figure 2. Cette ampoule 40, scellée de façon étanche, est traversée à ses extrémités par deux lames de contact 41 et 42, dont les extrémités se chevauchent partiellement à l'intérieur de l'ampoule 40, et qui sont reliées, par des conducteurs rigides 43 et 44 à deux fiches de raccordement 45 et 46 respectivement, portées par un embout 47. L'ampoule 40 est logée dans une cavité sensiblement cylindrique 48, à fond fermé, définie par la surface interne de la première partie 25 du boîtier 19, et est maintenue en place dans cette cavité 48 par l'embout 47 portant les fiches 45 et 46, qui est relié rigidement à l'ampoule 40 par les commutateurs 43 et 44, et qui est positionné en appui sur un épaulement 50 présenté par la cloison plane précitée 36 définissant la boutonnière 34, et qui est immobilisé par encliquetage ou clipsage avec une patte élastiquement déformable 51 dépendant de la cloison interne 35 délimitant l'autre boutonnière 33. Le boitiez 19 comprend des moyens pour son immobilisation en rotation dans l'embout 15 de la boite à eau 10, qui sont par exemple constitués par une nervure inférieure 53 dépendant de la paroi inférieure de la première partie 25 dudit boîtier 19, et par une rainure correspondante de la surface interne de l'embout tubulaire 15. Le boîtier 19 est prolongé, at-delà de sa première partie 25, et dans la direction opposée à la seconde partie 26, par deux parois latérales 54 et 55 reliées entre elles par une paroi transversale 56 (figures 2 à 4) et se raccordant à la première partie 25 du boîtier par deux rampes obliques 57 et 58 respectivement. Les parois latérales 54 et 55 et la paroi transversale 56 définissent un logement à fond ouvert 59 recevant la majeure partie 60 du flotteur 20. Celui-ci présente deux bras parallèles 61, s'étendant de part et d'autre de la première partie 25 du boîtier 19, et se terminant par deux tétons horizontaux 62, orientés l'un vers l'autre, et introduits chacun par encliquetage ou clipsage dans un logement défini par deux doigs élastiquement déformables 63 dépendant de la première partie 25 du boftier 19. Ainsi, le flotteur 20 est monté à pivotement autour de l'axe horizontal défini par les tétons 62 retenus dans les logements formés par les doigts 63. Comme indiqué plus haut, le flotteur XO comprend un aimant permanent 65, propre à commander en ouverture et en fermeture l'interrupteur 40 à commande magnétique, en fonction de son éloignement par rapport audit interrupteur. Le détecteur de niveau minimum de liquide selon l'invention est assemblé de la façon suivante : On introduit l'ampoule 40 dans le logement cylindrique 48 défini par la première partie 25 du boîtier 19, jusqu'à ce que l'embout 47 portant les fiches 45 et 46 vienne en appui sur l'épaulement 50 et soit retenu par encliquetage ou clipsage au moyen de la patte 51 élastiquement déformable. L'écrou 17 est monté autour de la seconde partie 26 du boîtier 19, de la façon précédemment indiquée, et le flotteur 20 est monté à pivotement sur la première partie 25 de ce boîtier, au moyen des tétons 62 de ses bras 61 introduits dans les logements définis par les doigts élastiquement déformables 63 du boîtier 19. On obtient ainsi un composant unitaire qu'il et facile de monter à l'endroit voulu dans la boite à eau 10, par simple introduction à travers l'embout tubulaire 15 de cette boite à eau. Pour maintenir le détecteur en place, l'écrou 17 est vissé à fond sur l'embout tubulaire 15, le joint d'étanchéité 28 étant alors comprimé sur la face frontale de l'embout par l'épaulement 27 du boîtier 19, et assurant l'étanchéité au liquide à la sortie de l'embout tubulaire 15. La paroi transversale 56, et les parois latérales 54,55, 57 et 58 forment protection du flotteur 20 lors de l'intro- duction et du montage du détecteur dans la boite àeau. L'embout 15 a été formé à un niveau tel que son axe longitudinal correspond sensiblement au niveau minimum acceptable de liquide dans la boite à eau 10. Ainsi, le flotteur 20 n'est appliqué sur le boîtier 19, et l'aimant permanent 65 ne commande l'interrupteur 40, que lorsque le niveau du liquide à l'intérieur de la boite à eau descend sensiblement jusqu'au niveau de l'axe horizontal dudit embout 15. On notera que le flotteur 20 est réalisé, dans l'exemple représenté, en matériau très léger, mais qu'il pourrait entre également réalisé par un corps creux présentant une flottabilité supérieure à son poids et à celui de l'aimant permanent 69. On notera également que les deux bras 61, au lieu de présenter des tétons 62, orientés l'un vers l'autre, pourraient être réunis par une tige rectiligne, définissant l'axe de pivotement du flotteur 20, et qui s'étendrait sous la première partie 25 dudit bottier 19, la nervure 53 étant par exemple interrompue localement pour le passage de cette tige rectiligne. Le dispositif de détection de niveau minimum de liquide qui vient d'être décrit est applicable aussi bien à un échangeur de chaleur à faisceau de tubes verticaux, comme dans l'exemple représenté, qu'à un échangeur de chaleur à faisceau de tubes horizontaux. Egalement, ce détecteur de niveau peut Btre disposé horizontalement dans la boite à eau, comme dans l'exemple représenté, ou bien verticalement, ou bien encore légèrement incliné par rapport à la verticale. Le détecteur de niveau peut également entre utilisé avec un échangeur de chaleur dont une boite à eau est partagée en une chambre collectrice dans laquelle débouchent les tubes de l'échangeur, et une chambre de compensation, formant vase d'expansion, qui est partiellement remplie de liquide. Dans ce cas, le détecteur est avantageusement monté dans la chambre de compensation car la baisse du niveau, en cas de manque de liquide dans le circuit, se fait d'abord dans cette chambre, et l'alarme peut être donnée quand la fonction thermique du radiateur est encore préservée. L'embout tubulaire 15 dont est munie la boite à eau 10 pour le montage du détecteur, peut être fermé de façon étanche par un; bouchon vissé quand le détecteur n'est pas utilisé, ou bien il peut être fermé par une paroi venue directement de moulage, moyennant une légère modification du moule de fabrication de la boite à eau. Le dispositif selon l'invention est également applicable à un vase d'expansion d'un circuit de refroidissement de moteur, et peut dans ce cas être orienté obliquement par rapport à l'horizontale. REVEND ICATI ONS 1. Dispositif de détection de niveau de liquide dans un volume délimité par une paroi, tel qu'une boite à eau d'échangeur de chaleur, notamment d'un radiateur, ou un vase d'expansion d'un circuit de refroidissement de moteur de vehicule automobile, comprenant un flotteur portant un aimant destiné à actionner un commutateur ou interrupteur commandé magnétiquement pour signaler un manque de liquide dans ledit volume, caractérisé en ce que ledit flotteur et ledit commutateur ou interrupteur sont portés par un même boîtier traversant de façon étanche ladite paroi. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur ou interrupteur est logé à l'intérieur dudit boîtier, et y est positionné par butée et maintenu par encliquetage ou clipeage au moyen d'une patte élastiquement déformable dépendant dudit boîtier. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flotteur et l'aimant-permanent forment un ensemble unitaire monté à pivotement autour d'un axe sensiblement horizontal sur le boîtier entre deux positions limites, dans la première desquelles l'aimant permanent est appliqué sur le boftier en regard dudit commutateur ou interrupteur pour commander un changement d'état de conduction de celui-ci, et dans la seconde desquelles l'aimant permanent est distant dudit boîtier et sans influence sur ledit commutateur ou interrupteur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie dudit boîtier propre à etre logée à l'intérieur dudit volume comporte une cavité ou un logement de réception d'une partie au moins dudit flotteur quand ledit ensemble unitaire est dans sa première position limite. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que de ladite paroi dépend un embout tubulaire d'introduction dudit boîtier dans ledit volume, la surface extérieure dudit embout étant filetée et propre à coopérer avec un écrou entourant ledit boîtier. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit bottier comprend un corps tubulaire formé d'une première partie non cylindrique qui loge ledit commutateur ou interrupteur et est propre à être placée à l'intérieur dudit volume et immobilisée en rotation à la traversée de ladite paroi, d'une seconde partie sensiblement cylindrique propre à faire saillie à l'extérieur dudit volume et à etre entourée par ledit écrou, et d'un épaulement ou rebord périphérique annulaire reliant ces deux parties et formant support d'un joint annulaire d'étanchéité. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite seconde partie du boîtier se termine par un rebord périphérique à surface tronconique formant butée de retenue dudit écrou autour de cette seconde partie. 8. Dispositif selnn la revendication 7, caractérisé en ce que ledit écrou comprend une première partie cylindrique taraudée, propre à etre vissée sur l'embout de ladite paroi et reliée par un épaulement à une seconde partie tubulaire à surface interne tronconique, propre à permettre le montage dudit écrou sur le bottier par introduction à force et déformation élastique de ladite seconde partie du boîtier, et la rotation libre de l'écrou autour de cette seconde partie de boîtier. 9. Echangeur de chaleur,en particulier radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile, comprenant au moins une botte à eau, caractérisé en ce que la botte à eau est munie d'un dispositif de détection de niveau de liquide selon l'une des revendications précédentes. 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite boite à eau est à disposition générale horizontale ou verticale, et le dispositif de détection s'étend horizontalement ou verticalement à l'intérieur de la botte à eau. 11. Echangeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite boîte à eau est partagée en une chambre collectrice dans laquelle débouchent les tubes du faisceau de l'échangeur, et une chambre de compensation formant vase d'expansion, et en ce que ledit vase d'expansion comprend le dispositif de détection de niveau de liquide. 12. Vase d'expansion d'un circuit de refroidissement, en particulier d'un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection de niveau de liquide selon l'une des revendications 1 à 8.