Brevet FR2486814A1 — publié le 19820122

L'invention concerne un dispositif de dégazage du liquide d'un circuit de refroidissement comprenant un échangeur de chaleur, en particulier d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Les constructeurs de véhicules automobiles cherchent de plus en plus à tirer un maximum de performances des moteurs, ce qui conduit à des températures de fonctionnement toujours plus élevées. Dans ces conditions, le dégazage du liquide de refroidissement d'un moteur prend une importance particulière : en effet, la présence dans le liquide de refroidissement de bulles d'air ou de gaz de plus en plus nombreuses au fur et à mesure que la température approche du point d'ébullition du liquide, conduit à l'apparition-de "points chauds" aux endroits où ces bulles de gaz sont susceptibles de se rassembler, ce qui entraîne un risque de détérioration ou de destruction rapide de certaines pièces du moteur par insuffisance de refroidissement.Il est donc essentiel de pouvoir dégazer rapidement et complètement le liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, et cela dès la mise en route du moteur. Il est connu de prévoir, dans une botte à eau d'un échangeur de chaleur faisant partie d'un circuit de refroidissement, une chambre collectrice dans laquelle circule le liquide de refroidissement, et une chambre de compensation, formant vase d'expansion, ces deux chambres étant séparées l'une de l'autre par une cloison interne de la boite à eau et pouvant communiquer entre elles par un passage supérieur et par un passage inférieur. Le passage supérieur, de faible section, est prévu pour le dégazage et le passage inférieur, de plus grande section, débouche dans la chambre de compensation sous le niveau du liquide que contient celle-ci. Le passage ou orifice de dégazage eFt en général placé dans le plan médian longitudinal de la boite à eau, et le jet de liquide et de gaz pénétrant dans la chambre de co?àpen- sation par ce passage a tendance à venir frapper violemment la surface libre du liquide contenu dans la chambre de compenation de sorte que non seulement il se crée de nouvelles bulles de gaz dans le liquide, mais de plus les bulles de gaz transportées par ce jet de liquide peuvent, dans certains cas, accéder au passage inférieur reliant la chambre de compensation et la chambre collectrice, et de là retourner dans le circuit de refroidissement, le dégazage n'ayant plus ainsi qu'une efficacité réduite. De plus, quand la chambre de compensation comprend un détecteur de niveau de liquide, le jet de liquide sortant du passage supérieur ou passage de dégazage peut venir frapper le détecteur et perturber son fonctionnement. L'invention a pour objet, dans un échangeur de chaleur faisant partie d'un circuit de refroidissement, un dispositif de dégazage ne présentant pas ces inconvénients. Selon l'invention, le dispositif de dégazage du liquide d'un circuit de refroidissement comprenant un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, dans lequel l'échangeur comprend une boite à eau partagée par une cloison interne en une chambre collectrice et une chambre d'expansion qui communiquent entre elles par un passage supérieur et un passage inférieur, est caractérisé en ce que le passage supérieur, partant de la partie supérieure de la chambre collectrice, débouche dans la chambre de compensation de façon sensiblement tangentielle à la paroi de ladite boite à eau délimitant la chambre de compensation. Ainsi, le jet sortant du passage supérieur, formé par une émulsion de liquide et de gaz, est entraîné par sa propre vélocité le long de la paroi de la bote à eau délimitant la chambre de compensation, et se disperse progressivement sur cette paroi, ce qui permet une bonne séparation du liquide et des gaz avant que ce jet puisse atteindre la surface libre du liquide contenu dans la chambre de compensation. On évite ainsi tout risque de reprise et de création de bulles de gaz dans le circuit de refroidissement et, quand la chambre de compensation comprend un détecteur de niveau de liquide, on évite toute perturbation du fonctionnement de ce détecteur. 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 coupe longitudinale d'une partie d'un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de dégazage selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe melon la ligne Il-Il de la figure 1; et - la figure 3 est une vue schématique en perspective dkne partie de l'échangeur représentée en figure 1. On se réfère maintenant aux figures 1 à 3, dans lesquelles l'invention est appliquée à un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes horizontaux 10 à ailettes 11, qui débouchent à leurs extrémités dans deux bottes à eau dont l'une (non représentée) comprend une tubulure d'entrée de liquide dans l'échangeur, et dont l'autre 12 comprend une tubulure 13 de sortie de liquide à sa partie inférieure. De façon usuelle, les extrémités des tubes 10 de l'échangeur sont verrouillées de façon étanche dans les trous d'un collecteur ou plaque à trous 14, sur la périphérie duquel est fixée la botte à eau, par des pattes 15 repliées dudit collecteur 14. La botte à eau 12 présente un embout supérieur 16 pour le montage d'un bouchon 17 à clapets de surpression et de dépression, de façon connue. L'espace interne de la botte à eau 12 est partagé, par un bottier interne 18 rapporté à l'intérieur de la botte à eau, en une première chambre collectrice 19, une seconde chambre collectrice 20, et une chambre de compensation 21, à l'extrémi- té de- laquelle débouche l'embout 16 pourvu du bouchon 17 à clapets de surpression et de dépression. Les extrémités des tubes 10 du faisceau débouchent dans les deux chambres collectrices 19 et 20, qui sont séparées l'une de l'autre de façon étanche par une cloison transversale 22 dépendant du bottier interne 18 et s'appuyant de façon étanche sur le collecteur 14. La chambre collectrice inférieure 20 communique avec la tubulure de sortie 13 de l'échangeur par un orifice ou embout inférieur 23 du bottier interne 18, et la chambre de compensation 21 communique également avec cette tubulure de sortie 13, par un orifice 24 prévu à sa partie inférieure. L'échangeur de chaleur représenté au dessin est du type à circulation de liquide "en S", le liquide pénétrant dans l'échangeur par la tubulure d'entrée associée à l'autre botte à eau (non représentée), circulant tout d'abord dans les tubes supérieurs du faisceau de l'échangeur, puis dans la première chambre collectrice 19, puis repartant de cette chambre 19 en sens inverse dans les tubes horizontaux de l'échangeur jusque dans la première botte à eau non représentée, et reve nant ensuite par les tubes inférieurs du faisceau jusque dans la seconde chambre collectrice 20, d'où il peut gagner la tubulure de sortie 13. En aval de cette tubulure de sortie 13 se trouve une pompe (non représentée) de circulation de liquide dans le circuit de refroidissement, qui, par aspiration de liquide, crée une dépression dans la chambre de compensation 21. En fonctionnement, la chambre de compensation 21 est ainsi remplie partiellement de liquide, jusqu'au niveau indiqué par la référence 25. Les bulles de gaz transportées par le liquide de refroidissement, ou formées par ce liquide, ont tendance à se rassembler dans le coin supérieur gauche de la première chambre collectrice 19, et poer cette raison, la partie supérieure du bottier interne 18 est formée avec un passage de communication avec la partie supérieure de la chambre de compensation 21, permettant aux gaz rassemblés dans le coin supérieur gauche de la première chambre collectrice 19 de passer dans la chambre de compensation 21, audessus de la surface libre 25 du liquide qu'elle contient. Selon l'invention,ce passage 26 est formé à travers le bottier interne 18 de façon à déboucher dans la chambre de compensation 21 tangentiellement à la paroi 27 de la botte à eau 12 délimitant ladite chambre de compensation 21. Comme cette paroi 27 de la botte à eau 12 est sensiblement semi cylindrique, l'émulsion formée par le liquide et le gaz sort du passage 26 sous forme d'un jet qui est guidé par cette paroi semi-cylindrique 27 et qui a tendance à s'étaler et se disperser le long de cette paroi en favorisant ainsi la séparation du gaz et du liquide.Le liquide s'écoulant le long de la paroi 27 de la chambre de compensation 21 est ainsi sensiblement débarrassé des bulles de gaz lorsqu'il parvient à la surface libre 25 du liquide contenu dans cette chambre de compensation 21, ce qui évite tout risque de pénétration des bulles de gaz dans le liquide contenu dans cette chambre, et leur aspiration par l'orifice 24 dans la tubulure de sortie 13. Ce guidage et cette dispersion progressive du jet de liquide et de gaz sortant dudit passage 26 sont encore favorisés quand la paroi 27 de la botte à eau 12 comprend des cloisons ou nervures transversales internes annulaires 28, en forme de U ou de fer à cheval, qui servent alors de chicanes améliorant la séparation gaz-liquide. De préférence, le passage 26 n'est pas un simple orifice formé à travers une cloison du bottier interne 18, mais un embout tubulaire assurant un guidage, sur une faible longueur, du jet de liquide et de gaz pénétrant dans la chambre de compensation 21. Dans l'exemple représenté, le bottier interne 18 comprend deux parois latérales 30, appliquées sur les parois latérales correspondantes de la botte à eau 12 et reliées entre elles par une paroi frontale 31 incurvée, dont la concavité est tournée vers la chambre de compensation 21, et par une paroi supérieure 32 et une paroi inférieure 33. L'embout tubulaire 34 délimitant le passage précité 26 est formé de moulage avec le bottier interne 18, sensiblement à la jonction entre une paroi latérale 30, la paroi frontale concave 31 et la paroi supérieure 32. L'embout 34 peut avoir la forme d'un quart de cylindre, comme représenté en figure 3, ou bien la forme d'un demi-cylindre ou d'un cylindre si on le désire. On comprend que le mélange de liquide et de gaz pénétrant dans la chambre de compensation 21, à sa partie supérieure, par le passage 26, est guidé par la paroi sensiblement semicylindrique 27 de la botte à eau 12, et éventuellement par les chicanes 28, en un mouvement tourbillonnaire, grossièrement hélicoïdal, assurant une excellente séparation du gaz et du liquide, sans risque que des bulles de gaz soient entraînées dans le liquide contenu dans la partie inférieure de la chambre de compensation 21. On a constaté également que le dégazage du liquide cir- culant dans l'échangeur se faisait très rapidement et très complètement, dès la mise en route de la pompe de circulation associée à cet échangeur. L'invention est décrite pour un radiateur à circulation en "S", mais est valable pour tout type de radiateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de dégazage du liquide d'un circuit de refroidissement comprenant un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur de moteur de véhicule automobile,l'échangeur comprenant une botte à eau partagée par une cloison interne en une chambre collectrice et une chambre de compensation qui communiquent entre elles par un passage supérieur et un passage inférieur , caractérisé en ce que le passage supérieur, partant de la partie supérieure de la chambre collectrice, débouche dans la chambre de compensation de façon sensiblement tangentielle à la paroi de la botte à eau délimitant la chambre de compensation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit passage supérieur débouche dans la chambre de compensation sensiblement parallèlement au niveau du liquide qu'elle contient. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite paroi de la botte à eau est sensiblement semicylindrique et forme guide, selon une trajectoire de type héli cotidal, du jet de liquide et de gaz sortant dudit passage suparieur. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit passage supérieur est un embout tubulaire dépendant de ladite cloison interne. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que de ladite paroi de la botte à eau dépen- dent des nervures annulaires internes de rigidification, formant chicanes de séparation du gaz et du liquide sortant dudit passage supérieur. 6. 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 dégazage selon l'une des revendications précédentes.