Brevet FR2492514A1 — publié le 19820423

L'invention concerne une boite à eau pour un échangeur de chaleur à circulation de liquide, tel par exemple qu'un radiateur faisant partie d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. On sait qu'une telle boîte à eau peut être partagée par exemple par un boîtier interne qutelle contient, en une chambre collectrice dans laquelle débouchent les extrémités des tubes de circulation de liquide de l'échangeur et en une chambre d'expansion formant réserve de liquide et communiquant avec la chambre collectrice. La chambre collectrice et la chambre d'expansion de la boite à eau sont souvent reliées entre elles b leur partie supérieure par un orifice de dégazage, par lequel les bulles d'air ou de gaz transportées par le liquide peuvent s'échapper de la chambre collectrice et passer dans la chambre d'expansion, Pour éviter toute reprise d'air ou de gaz par le liquide circulant dans la chambre collectrice, il serait avantageux que orifice de dégazage débouche sous le niveau du liquide contenu dans la chambre d'expansion. L'invention a pour objet une boite à eau pour échangeur de chaleur, répondant à cette condition. Elle propose å cet effet une boite à eau pour échangeur de chaleur à circulation de liquide, tel qu'un radia teur d'un circuit de refroidissement de moteur, partagée en une chambre collectrice et une chambre d'expansion communiquant entre elles par l'intermédiaire d'un conduit ou orifice de dégazage du liquide, caractérisée en ce que la chambre d'empan sion s'étend au-dessus de l'extrémité supérieure de la chambre collectrice et/ou du corps de 11 échangeur et ménage un volume au-dessus du conduit ou orifice de dégazage. En fonctionnement, le niveau de liquide dans la chambre d'expansion est toujours au-dessus de ltextrémité supérieure de la chambre collectrice ou du corps de l'échangeur et le conduit ou orifice de dégazage peut être un sinlple trou forme, dans la partie supérieure de la chambre collectrice, à travers la paroi sparant cette chambre de la chambre d'expansion. Selon une autre caractéristique de l'inzention, la chambre collectrice et la chambre d'expansion sont séparées l'une de l'autre par une cloison venant dDune pièce, par exemple de moulage, avec la boite à eau. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels s - la figure 1 est une vue schématique en coupe par tielle d'un échangeur de chaleur comprenant une boite à eau selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II - Il de la figure 1; - la figure 3 représente, en coupe longitudinale partielle, une autre forme de réalisation d'une boite à eau selon l'invention; et la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV - IV de la figure 3. On se rèfere tout d'abord aux figures 1 et 2, qui représentent une première forme de réalisation d'une boute à eau selon l'invention. L'échangeur 10 de la figure 1, qui est par exemple un radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, comprend un corps il formé dXun faisceau de tubes parallèles et horizontaux de circulation de liquide, munis d'ailettes et dont les extrémités traversent à étanchiite des collecteurs 12 ou plaques à trous sur lesquels sont fixées de façon classique deux boes à eau 13 et 14. La boîte à eau 13 comprend la tubulure 15 d'entrée de liquide dans l'échangeur et la tubulure 16 de sortie de liquide. Son volume interne est partagé de façon étanche en den partie par une cloison transversale 17e L'autre boite à eau 14 forme une chambre collectrice 18 dans laquelle débouchent les tubes de circulation de liquide, et une chambre d'expan- sion 19 formant réserve de liquide. Cet échangeur est du type à circulation dite "en U", c'est-'a-dire que le liquide pénètre dans l'échangeur par la tubulure d'entrée 15 de la boite a eau 13, circule dans les tubes supérieurs du faisceau 11, arrive dans la chambre collectrice 18 de la boute à eau 14, circule en sens inverse dans les tubes inférieurs du faisceau 11 et ressort de la boite à eau 13 par la tubulure de sortie 16. Dans la boite à eau 14, la chambre collectrice 18 et'la chambre d'expansion 19 sont séparées l'une de l'autre par une cloison interne venant d'une pièce, par exemple par moulage, avec la boîte à eau 14 et qui comprend une première partie 21 horizontale, formant la paroi supérieure de la chambre collectrice 18, et une partie verticale 22 règnant sur toute la largeur de la boîte à eau 14 et s'étendant depuis cette première partie 21 de cloison en direction de la paroi inférieure 23 de la boîte à eau, cette seconde partie 22 se terminant par son bord inférieur 24 à une certaine distance de la paroi inférieure 23 et ménageant ainsi un orifice 25 de communication entre la partie inférieure de la chambre collectrice 18 et la partie inférieure de la chambre d'expansion 19. A sa jonction avec la première partie 21, la seconde partie 22 de la cloison interne présente un orifice 26 de communication entre la partie supérieure de la chambre collectrice 18 et la chambre d'expansion 19. Cet orifice 26 forme l'orifice de dégazage du liquide circulant dans l'échangeur. La boite à eau 14 se prolonge, au-dessus de la première partie 21 de cloison et au-dessus du faisceau 11 de l'échangeur, en une partie 27 présentant un embout 28 vertical ou oblique formant orifice de remplissage de l'échangeur. Cet embout 28 est propre à recevoir un bouchon muni de clapets tarés de surpression et de dépression. Dans des conditions normales de remplissage et de fonctionnement, la partie 27 supérieure de la boite à eau 14 est remplie de liquide jusqu'au niveau indiqué par la référence 30, c'est-à-dire que la première partie de cloison 21 et l'orifice de dégazage 26 se trouvent sous ce niveau 30 de liquide. On évite ainsi tout risque de reprise d'air ou de gaz à travers l'orifice 26 par le liquide circulant dans la chambre collectrice 18. On notera également que la partie 21 de la cloison interne se prolonge légèrement au delà de l'orifice 26. La boite à eau 14, obtenue de moulage en une seule pièce avec la cloison interne 21, 22, présente deux faces ouvertes opposées d'extrémité, par l'une desquelles elle est montée sur le faisceau 11 de l'échangeur 10 et assemblée au collecteur 12, et dont l'autre desquelles est fermée par un couvercle rapporté 31. Ce couvercle 31 peut être une pièce en matière plastique, nervurée, qui est soudée sur les bords de la boite à eau 14 définissant cette face ouverte, ou bien peut être une pièce métallique identique au collecteur 12, mais dépourvue de trous. Pour cela, les formes et dimensions des deux faces ouvertes de la boîte à eau 14 doivent être identiques, et on peut par exemple prévoir que ces deux faces ouvertes sont décalées en hauteur l'une par rapport à l'autre, le fond 23 de la boite à eau 14 présentant alors une partie horizontale et une partie oblique remontant vers le haut. On se réfère maintenant aux figures 3 et 4 qui représentent une autre forme de réalisation d'une boite à eau selon l'invention. Dans cette forme de réalisation, la boite à eau 35, assemblée par le collecteur 12 au faisceau 11 de l'échangeur, a sensiblement la même structure que la boite à eau 14 des figures 1 et 2, c'est-à-dire qu'elle est partagée par une cloison interne 36 en une chambre collectrice 37 dans laquelle débouchent les tubes du faisceau 11 de l'échangeur et une chambre d'expansion 38 formant réserve de liquide et qui se prolonge, au-dessus de la chambre collectrice 37 et du faisceau 11, en une partie 39 présentant un embout de remplissage 40 et contenant du liquide jusqu'au niveau indiqué par la référence 41, situé au-dessus de la chambre collectrice 37 et du faisceau 11 de l'échangeur.Comme précédemment, la chambre collectrice 37 et la chambre d'expansion 38 communiquent à leur partie inférieure par un orifice 42 ménagé entre le bord inférieur 43 de la cloison interne et la paroi horizontale inférieure 44 de la boite à eau 35. Comme la boîte à eau 14 des figures 1 et 2, la boîte à eau 35 présente deux faces ouvertes opposées par l'une desquelles elle est montée sur le faisceau 11 et dont l'autre desquelles est fermée par un couvercle rapporté 45. Toutefois, à la différence de la boîte à eau 14, la boîte à eau 35 comprend les tubulures d t entrée de liquide 46 et de sortie de liquide 47 de l'échangeur. La tubulure d'entrée 46 dépend d'une des grandes parois verticales 48 de la boite à eau 35 et débouche dans la chambre collectrice 37 à la partie supérieure de celle-ci La tubulure de crtie 47 dépend également de cette grande paroi verticale 48 et est sensiblement tangente à la paroi inférieure horizontale 44 de la boite à eau 35. L'échangeur étant du type à circulation "en U", la chambre collectrice 37 est partagée en deux parties, respectivement supérieure et inférieure, par une cloison transversale 49 dépendant de la cloison interne 36 et règnent sur toute la hauteur et toute la largeur de la chambre collectrice 37. Dans sa majeure partie, la cloison interne 36 est verticale et parallèle au collecteur 12, et s'étend sur toute la largeur de la boite à eau 35. Toutefois, à sa partie supérieure et en regard du débouché de la tubulure d'entrée 46, elle présente une partie 50 coudée en S qui s'étend d'une grande face verticale 48 de la boite à eau à l'autre grande face verticale opposée 51, entre les extrémités 52 et 53 des deux tubes horizontaux supérieurs du faisceau 11.Ainsi, l'extrémité 53 du tube supérieur horizontal, qui est la plus proche de la tubulure d'entrée 46, débouche dans la chambre collectrice 37, sous cette partie coudée 50 de la cloison interne, tandis que l'extrémité 52 de l'autre tube horizontal supérieur du faisceau, qui est plus éloignée de la tubulure d'entrée 46, débouche au-dessus de cette partie coudée 50, directement dans la chambre d'expansion 38 (en figure 4 , les extrémités 52 et 53 des deux tubes supérieurs du faisceau, qui se trouvent au-dessus du plan du dessin, ont été représentées en trait mixte, pour faciliter la compréhension). La partie coudée 50 de la cloison interne s'étend d'autre part entre le collecteur 12 et la partie verticale 36 de ladite cloison, de sorte que les extrémités 52 et 53 des tubes supérieurs du faisceau sont séparées de façon étanche l'une de l'autre. Dans cette forme de réalisation, le liquide pénètre par la tubulure d'entrée 46 dans la partie supérieure de la chambre collectrice 37, circule dans les tubes supérieurs du faisceau (à l'exception du tube d'extrémité 52), gagne l'autre boite à eau de l'échangeur, puis revient par les tube inlêrieurs du faisceau dans la partie inférieure de la chambre collectrice 37 et gagne la tubulure de sortie 47. Les bulles d'air et de gaz transportées par le liquide se rassemblent a la partie supérieure de autre boîte à eau et sont: rame- nées, par le tube supérieur d'extrémité 52, dans la chambre d'expansion 38 de la première botte à eau 35. Comme l'extré- mité 52 de ce tube supérieur débouche toujours sous le niveau 41 du liquide contenu dans la chambre d'expansion 38, on évite tout risque de reprise d'air ou de gaz par le liquide circulant dans l'échangeurs Dans les deux formes de réalisation décrites, le volume de la partie supérieure 27 ou 39 de la chambre d'expansion 14 ou 35 selon l'invention est tel que, dans des conditions normales de remplissage et de fonctionnement de l'éehan- geur, le niveau 30 ou 41 du liquide contenu dans la chambre d'expansion ne descend jamais jusqu'au eau de l'orifice 26 de dégazage ou jusqu'au niveau de l'extrémité 52 du tube de dégazage. itSVENDICATI0NS 1. Boite à eau pour échangeur de chaleur à circulation de liquide, tel qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur, partagée en une chambre collectrice et une chambre d'expansion communiquant entre elles par l'inter- médiaire d'un conduit ou orifice de dégazage de liquide, caractérisée en ce que la chambre d'expansion (19,38) s'étend au-dessus de l'extrémité supérieure de -la chambre collectrice (18,37) et/ou du corps (11) de l'échangeur et ménage un volume au-dessus du conduit (52) ou de l'orifice (26) de dégazage. 2. Boite à eau selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite chambre collectrice (18,37) et ladite chambre d'expansion (19,38) sont séparées l'une de l'autre par une cloison (22,36) solidaire de la boite à eau (14,35). 3. Boite à eau selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite cloison (22,36) est obtenue de moulage en une seule pièce avec la boîte à eau (14,35). 4. Boîte à eau selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente de moulage deux faces ouvertes, l'une par laquelle elle est montée sur le corps (il) de l'échangeur, l'autre étant fermée par un couvercle rapporté (31,45). 5. Boite à eau selon la revendication 4, caractérisée en ce que les deux faces ouvertes de la boite à eau ont la même forme et les mêmes dimensions, ledit couvercle (31,45) étant une pièce identique au collecteur (12) ou plaque à trous que traversent les extrémités des tubes parallèles de l'échangeur, cette pièce étant dépourvue de trous. 6. Boite à eau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins la tubulure (46) d'entrée de liquide de l'échangeur, cette tubulure d'entrée débouchant dans la partie supérieure de la chambre collectrice (37). 7. Boite à eau selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite cloison interne (36) présente une partie coudée (50) en regard du débouché de la tubulure d'entrée (4t > ) dans la chambre collectrice (37) et forme une séparation entre celle-ci et l'extrémité d'un tube supérieur (52) du faisceau de ltéchangeur, ce tube supérieur débouchant directement dans la chambre d'expansion (38). 8. Boîte à eau selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit tube supérieur (52) forme le conduit de dégazage de liquide circulant dans l'échangeur. 9. changeur de chaleur, tel qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une boîte à eau selon l'une des revendications 1 à 8.