Brevet FR2503345A1 — publié le 19821008

L'invention concerne un dispositif de boUte à eau et vase d'expansion, en particulier pour un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur faisant partie du circuit de refroidisse- ment d'un moteur de véhicule automobile, et dans lequel le vase d'expansion et la botte à eau sont obtenus par moulage et comprennent une paroi commune de délimitation comportant un orifice de communication et éventuellement un orifice de dégazage. On connaît déjà un tel dispositif dans lequel la botte à eau et le vase d'expansion sont à disposition générale ver- ticale et la partie supérieure du vase d'expansion ménage l'orifice de remplissage du circuit propre à recevoir un bou- chon de fermeture comprenant des clapets tarés de surpression et de dépression, la section transversale du vase d'expansion diminuant à partir de son extrémité supérieure vers son extré- mité inférieure, pour respecter des conditions de démoulage, ledit orifice de communication avec la botte à eau se trou- vant au voisinage de cette extrémité inférieure. Ce dispositif connu présente certains inconvénients. 20.fl effet, la bouchon destiné à fermer l'extrémité supérieure du vase d'expansion doit avoir une section au moins égale à celle de la plus grande section transversale du vase d'expan- sion, ce qui conduit à utiliser des bouchons de grande taille quand le vase d'expansion a une section transversale normale, ou à rapporter un couvercle comportant une tubulure, ou encore à choisir pour le vase d'expansion une section relati- vement faible si l'on veut utiliser des bouchons standard. Par ailleurs, il est défavorable que la section transversale du vase d'expansion diminue vers son extrémité voisine de l'orifice de communication avec la botte à eau, car un manque de liquide dans le radiateur se traduit alors par une baisse plus rapide du niveau à cette extrémité du vase d'expansion, éventuellement jusqu'à l'orifice de communication avec la botte à eau. in outre, la section relativement faible de l'extré- mité inférieure du vase d'expansion entraIne une plus grande vitesse de circulation du liquide dans cette zone, d'o un 2 2503345 risque de reprise des bulles d'air par l'orifice inférieur de communication avec la botte à eau et de mauvais dégazage du liquide. L'invention vise précisément à éviter ces inconvé- nients. blle propose dans ce but un dispositif de botte à eau et vase d'expansion, du type décrit plus haut, caractérisé en ce que, le vase d'expansion étant du type tubulaire et sa section transversale augmentant progressivement d'une de ses extrémités à l'autre, il se termine, à son extrémité la plus étroite, par un orifice de remplissage et non extrémité oppo- sée, la plus large, est fermée par un couvercle rapporté. On peut ainsi, selon l'invention, rendre la section du vase d'expansion indépendante de celle de l'orifice de rem- plissage, ce qui permet de fermer le vase d'expansion par un bouchon de taille standard et de positionner l'orifice de façon quelconque par rapport à l'axe du vase d'expansion. Corollairement, la section transversale du vase d'ex- pansion augmente de l'extrémité présentant l'orifice de rem- plissage vers l'extrémité opposée, de sorte qu'un manque de liquide dans le circuit se traduit par une baisse relative- ment lente du niveau de liquide dans la partie inférieure du vase d'expansion et la vitesse de circulation du liquide est diminuée, ce qui améliore le dégazage en évitant la reprise des bulles d'air par l'orifice inférieur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le couvercle rapporté peut être constitué pour remplir diverses fonctions supplémentaires, comme par exemple présenter un pion de fixation sur sa face externe, recevoir un dispositif de détection d'un manque de liquide dans le vase d'expansion, former un dispositif de vidange ou, encore, un bouchon à clapets de tarage du vase d'expansion. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessine annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe verticale d'un dispositif de botte à eau et de vase d'expansion selon l'invention; - la figure 2 est une vue correspondant à la partie inférieure de la figure 1, mais pour une variante de réali- sation; - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2, pour une autre variante de réalisation; et - la figure 4 est une vue correspondant aux figures 2 et 3, mais pour encore une autre variante de réalisation de l'invention. Le dispositif de botte à eau 10 et de vase d'expansion 11 représenté en figure 1 est du type réalisé en matière plas- tique moulé en une seule pièce, le vase d'expansion 11 étant de forme tubulaire à section sensiblement circulaire et étant séparé de la botte à eau 10 par une paroi 12 présentant en partie supérieure un orifice 13 de dégazage et, en partie inférieure, un orifice 14 de communication entre la botte à eau 10 et le vase d'expansion 11. Dans cet exemple, le dispositif est à disposition générale verticale, c'est-à-dire que l'axe longitudinal 15 du vase d'expansion 11 est sensiblement vertical. Ce dispositif pourrait cependant tre à disposition générale horizontale. L'extrémité supérieure 16 du vase d'expansion 11 forme un orifice de remplissage, à surface extérieure filetée par exemple permettant la fermeture dudit orifice 16 par un bou- chon de type classique, habituellement pourvu de clapets tarés de surpression et de dépression. L'orifice 16 de rem- plissage s'étend au-dessus de la botte à eau 10 en pouvant étre désaxé ou incliné par rapport à l'axe 15 et est raccordé au vase d'expansion 11 par un élargissement 17. la section transversale du vase d'expansion 11 augmente progressivement, quoique de façon relativement faible, de son extrémité supé- rieure 16 à son extrémité inférieure 18 qui est fermée de façon étanche par un couvercle rapporté 19 fixé de façon appropriée. L'accroissement de la section transversale du vase d'expansion de son extrémité 16 vers son extrémité 18 permet d'obtenir un tel vase par moulage, au moyen d'une broche ou d'un noyau de moulage que l'on peut extraire par ladite extrémité 18. 4 2503345 Comme indiqué plus haut, l'élargissement du vase d'expansion il en partie inférieure est favorable au maintien d'une quantité minimale de liquide dans le vase d'expansion et permet également d'améliorer le dégazage, c'est-à-dire la séparation des bulles d'air et de l'eau dans le vase d'expan- sion 11, en diminuant la vitesse de circulation du liquide à la partie inférieure du vase d'expansion Il et en évitant la reprise des bulles d'air par l'orifice 14. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le couver- cle 19 fermant l'extrémité inférieure 18 du vase d'expansion il comprend un pion ou téton de fixation 20 formé en saillie sur la face extérieure 21 dudit couvercle 19. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le couver- cle rapporté 30 fermant l'extrémité inférieure 18 du vase d'expansion il forme support d'un détecteur de manque de liquide dans le vase d'expansion, comprenant un flotteur 31 et un commutateur électrique à commande magnétique 32, tel qu'une ampoule aeed. L'ampoule Reed 32 est logée dans un manchon tubulaire 33 à fond supérieur fermé 35, dépendant du fond 34 du couver- cle 30 et s'étendant verticalement à l'intérieur du vase d'expansion I1l Les lames de contact 36 contenues dans l'am- poule 32 sont reliées par des conducteurs 37 à des plots de connexion 38 portés par une pièce 39 emboltée dans le manchon tubulaire 33. le flotteur 31, de forme annulaire, porte un aimant permanent 40 et entoure la partie supérieure du manchon 33, de façon à pouvoir coulisser verticalement autour de celui- ci. Son déplacement est limité par des butées inférieures 41 et des butées supérieures 42 formées par un rebord de l'extré- mité supérieure dudit manchon 33, cette extrémité supérieure étant fendue de façon à permettre le montage en place du flotteur 31 par effet de clipsage. On comprend que le flotteur est normalement maintenu en appui contre les butées supérieures 42 quand le liquide remplit le vase d'expansion Il jusqu'à un niveau normal, mais que ce flotteur 31 peut descendre jusqu'au niveau de l'ampoule Reed 32 en cas de manque de liquide dans le vase d'expansion il et peut alors commander par l'aimant 40 l'ou- verture (ou la fermeture selon le cas) du commutateur formé par cette ampoule et donc la production d'un signal d'alarme ou d'avertissement. Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'extré- mité inférieure 51 du vase d'expansion 50 comprend la tubu- lure de sortie 52 de l'échangeur de chaleur, et la paroi 53 séparant le vase d'expansion 50 de la botte à eau 54 comporte un orifice de communication 55 en regard du débouché de la tubulure de sortie 52. Le couvercle rapporté 56 fermant l'extrémité infé- rieure 51 du vase d'expansion 50 comprend un fond supérieur 57 de forme circulaire et un fond inférieur 58 également de forme circulaire qui sont reliés l'un à l'autre par un puits axial 59 de forme sensiblement cylindrique fermé à son extrémité supérieure et débouchat à son extrémité inférieure à l'exté- rieur du couvercle 56. Cette extrémité inférieure est fermée par un bouchon cylindrique 60, qui peut être par exemple vissé à l'intérieur dudit puits 59 et vient alors fermer une ouver- ture 61 de la paroi de celui-ci. Le fond supérieur 57 du bou- chon 56 présente également un orifice traversant 62, qui est de dimension inférieure à celle de l'orifice 55 de la paroi de séparation 53 ou à celle de la tubulure 52 de sortie de l'échangeur. lm fonctionnement normal, l'orifice 61 est fermé par le bouchon 60, qui ferme également l'extrémité inférieure du puits 59 defaçon étanche au moyen d'un joint annulaire d'étanchéité 63. Le liquide quittant la botte à eau 54 passe par l'orifice 55, s'écoule autour du puits 59 et gagne la tubulure de sortie 52. L'orifice 62 du fond supérieur 57 du couvercle 56 permet au vase d'expansion 50 de remplir sa fonction normale. Pour vidanger l'échangeur, il suffit de dévisser le bouchon 60, et le liquide contenu dans l'échangeur peut péné- trer dans le puits 59 par l'orifice 61 et s'écouler à l'exté- rieur par l'extrémité inférieure de ce puits. 6 2503345 Dans le mode de réalisation de la figure 4, le couver- cle rapporté 70 qui ferme l'extrémité inférieure 71 du vase d'expansion 72 est vissé sur cette extrémité et la ferme de façon étanche au moyen d'un joint d'étanchéité annulaire 73. Le bouchon 70 est de forme cylindrique à section circulaire et comprend un fond inférieur 74 et un fond supérieur 75 qui est formé par une plaque circulaire posée sur la tranche supérieure de la jupe cylindrique 76 du bouchon 70 et pressée en appui sur un épaulement interne 77 du vase d'expansion 72, avec interposition d'un joint d'étanchéité 78. la plaque circulaire 75 est pourvue d'un orifice cen- tral 79 fermé par un disque 80 de caoutchouc ou de matière analogue, surmonté d'une plaque 81 sur laquelle prend appui l'extrémité d'un ressort 82 dont l'autre extrémité porte sur une pièce 83 solidaire de la plaque circulaire 75. Dans l'exemple représenté, la pièce 83 est cylindrique et comprend des orifices traversants 84, mais elle pourrait avoir toute autre forme appropriée. Le disque 80 et la plaque 81 sont pourvus d'un orifice central traversé par la tige d'un clapet 85 dont la tète inférieure 86 est propre à fermer l'orifice central du disque de caoutchouc 80 et dont le pied 87 forme siège d'appui d'une extrémité d'un ressort 88 entourant la tige du clapet 85 et dont l'autre extrémité appuie sur la plaque 81 pour la solli- citer vers le bas. La jupe cylindrique 76 du bouchon rapporté 70 comporte une fente ou lumière traversante 89 qui se trouve sensible- ment en regard d'un orifice 90 formé dans la cloison 91 sépa- rant le vase d'expansion 72 de la botte à eau 92 du dispositif selon l'invention. L'ensemble de clapets de surpression et de dépression qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante: hn cas de surpression relative dans le vase d'expan- sion 72, c'est-à-dire quand la pression dans ce vase d'expan- sion est supérieure à celle régnant dans la botte à eau 92, une force résultante dirigée vers le bas est exercée sur le clapet 85. Quand cette force est supérieure à la force 7 2503345 antagoniste du ressort 88, le clapet 85 descend et sa tète 86 libère l'orifice central du disque 80, de sorte qu'une commu- nication est établie entre le vase d'expansion et la botte à eau et que le liquide peut s'écouler vers la botte à eau. Au contraire, lors d'une surpression relative dans la botte à eau 92, il s'exerce une force résultante dirigée vers le haut sur le disque en caoutchouc 80. Quand cette force est supérieure à la force antagoniste du ressort 82, le disque 80 se soulève et s'écarte de la plaque 75, en libérant l'orifice central 79 de cette plaque, de sorte qu'une communication est alors établie entre la botte à eau et le vase d'expansion et que le liquide peut s'écouler de la botte à eau à l'intérieur du vase d'expansion. Bien entendu, dans ce mode de réalisation, le vase d'expansion 72 ne comprend pas d'orifice de dégazage en partie supérieure de la cloison de séparation 91, et son extrémité supérieure n'est pas fermée par un bouchon muni de clapets de dépression et de surpression, mais par un simple couvercle comportant un trou d'évent ou de communication avec l'atmos- phère ambiante. 8 2503345 REVENDICATIONS le Dispositif de botte à eau et vase d'expansion, en particulier pour un radiateur de véhicule automobile, dans lequel le vase d'expansion et la botte à eau sont obtenus par moulage et sont séparés l'un de l'autre par une paroi compor- tant un orifice de communication et éventuellement un orifice de dégazage, le vase d'expansion ayant une section transver- sale qui augmente progressivement d'une de ses extrémités à l'autre, caractérisé en ce que le vase d'expansion se termine à son extrémité la plus étroite par un orifice de remplissage tandis que son extrémité la plus large est fermée par un cou- vercle rapporté. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle rapporté comprend un pion ou téton de fixation, formé en saillie sur sa face externe. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle rapporté comprend un manchon orienté vers l'intérieur du vase d'expansion et propre à recevoir un dispositif de détection de manque de liquide dans ledit vase. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit manchon est à fond fermé et contient un commu- tateur du type ampoule scellée à lames de contact mobiles et est entouré d'un flotteur portant un aimant, monté coulissant le long dudit manchon. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle rapporté comporte un dispositif de vidange. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de vidange forme une communication entre la botte à eau et le vase d'expansion d'une part, et entre la botte à eau et la tubulure de sortie du radiateur d'autre part. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, carac- térisé en ce que le dispositif de vidange est de forme tubu- laire à fonds fermés, la paroi de fond extérieur comportant un manchon fileté dans lequel est vissé un bouchon de ferme- ture étanche, la paroi de fond intérieur comportant un orifice de communication avec le vase d'expansion. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle rapporté forue bouchon à clapets de tarage du vase d'expansion. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit bouchon est de forme tubulaire à fonds fermées, sa paroi tubulaire périphérique comportant un orifice de communication avec la botte à eau et sa paroi de fond inté- rieur comprenant un orifice de communication avec le vase d'expansion, fermé par un ensemble de clapets de dépression et de surpression. 10. Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'orifice de remplissage du vase d'expansion est formé par un rétrécissement de l'extrémité la plus étroite dudit vase. 11. Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le vase d'expansion et la botte à eau sont formés d'une pièce par moulage, l'extrémité la plus large du vase d'expansion formant orifice d'extraction d'une broche ou d'un noyau de moulage. 12. Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la botte à eau et le vase d'expansion sont à disposition générale verticale et le cou- vercle rapporté ferme l'extrémité inférieure du vase d'expansion. 13. Échangeur de chaleur, en particulier radiateur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de botte à eau et vase d'expansion selon l'une des revendications 1 à 12.