Brevet FR2511428A1 — publié le 19830218

Dispositif de boîte à eau et vase d'expansion, par exemple moulé en une seule pièce, en particulier pour un radiateur de moteur à combustion interne L'invention concerne un dispositif de boite à eau et vase d'expansion notamment du type moulé en une seule pièce pour un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur faisant partie d'un circuit de refroidisse- mrent de moteur à comtustion interne. Dans un tel dispositf, le vase d'expansion et la boite à eau sont en général reliés par un passage supérieur formant con- duit de dégazage et par un passage inférieur formant orifice d'aspiration Le conduit de dégazage permet de capter dans la boite à eau les bulles d'air ou de gaz véhiculées par le liquide de refroidissement et de les décharger dans le vase d'expansion, ce qui supprime le risque de la formation de "points chauds" dans la culasse du moteur. Pour permettre ce dégazage, le vase d'expansion est mis en dépression par rapport à la boite à eau grâce à l'aspiration développée par l'écoulement du liquide, vers la tubulure de sortie de l'échangeur présentée par la boite à eau, dans l'o- rifice ou passage inférieur reliant le vase d'expansion et la boite à eau. Toutefois, dans de nombreux cas pratiques, des raisons d'en- combrement imposent de donner à la tubulure de sortie une orientation telle que l'écoulement du liquide dans la boite à eau vers cette tubulure produit une contre-pression, ou sur- pression locale, au débouché de l'orifice ou passage inférieur de communication avec le vase d'expansion, ce qui est défavo- rable à la mise en dépression du vase d'expansion et empêche un dégazage correct du liquide circulant dans l'échangeur. L'invention a pour objet un dispositif de boite à eau et de vase d'expansion notamment moulé en une seule pièce, qui ne présente pas l'inconvénient mentionné ci-dessus et dans lequel l'efficacité du dégazage es*t assurée quelle que soit l'orien- tation de la tubulure de sortie de l'échangeur. L'invention propose à cet effet un dispositif de boîte à eau et vase d'expansion notamment moulé en une seule pièce, carac- térisé par un canal de communication dont une extrémité débou- che dans le-vase d'expansion et dont l'autre débouche dans ladite tubulure de sortie ou sensiblement à l'entrée de celle- ci. Ainsi, l'aspiration développée dans le vase d'expansion par ce canal de communication est indépendante des conditions de l'écoulement de liquide dans la boite à-eau immédiatement en amont de la tubulure de sortie, étant donné que le canal de communication relie directement le vase d'expansion à la tubu- lure de sortie de liquide. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce canal de communication débouche dans la tubulure de sortie dans une direction sensiblement parallèle à l'axe de la tubulure. On obtient ainsi une aspiration maximale du liquide-contenu dans le vase d'expansion par ce canal de communication, Le dispositif selon l'invention peut avoir deux applications différentes se traduisant par des modes de fonctionnement dif- férents On connait en effet-des circuits de refroidissement de moteurs qui comprennent une vanne thermostatique permettant de court-circuiter le radiateur lorsque la température du liquide de refroidissement-est inférieure à une valeur déterminée, et cela par exemple pour accélérer le chauffage du moteur après un démarrage à froid La mise en -condition opératoire de la vanne thermostatique se traduit en général par le nondégazage du liquide de refroidissement, car les moyens de dégazage font partie du radiateur et sont donc mis hors circuit en même temps que celui-ci. Dans certains cas toutefois, et notamment dans le cas des moteurs Diesel, il est souhaitable que le dégazage du liquide ait lieu même si la vanne thermostatique est en condition opératoire Pour cela, on assure une liaison directe entre la partie inférieure du vase d'expansion et l'aspiration d'une pompe de circulation de liquide (faisant partie du circuit de refroidissement). L'invention présente l'avantage d'être applicable, au prix d'une modification remarquablement simple et économique, à ces deux types de circuits de refroidissement. 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 partielle de la partie inférieure d'-un dispositif de boite à eau et vase d'expansion selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure À, représentant le dispositif dans sa version pour un premier type de circuit de refroidissement. La figure 3 est une vue semblable à la figure 2, mais repré- sentant le dispositif dans sa version pour un second type de circuit de refroidissement,notamment d'un moteur Diesel, La figure 4 est une vue extérieure de la partie inférieure d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4 représentant le dispositif dans sa version pour le premier type de circuit de refroidissement, et La figure 6 est une vue semblable à la figure 5, représentant t 1428 le dispositif dans sa version pour le second type de circuit de refroidissement. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2, représentant une première forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention, dans sa version destinée à un radiateur faisant partie d'un circuit de refroidissement du premier type cité plus haut'(en particulier pour un moteur à essence). Le dispositif 10 selon l'invention comprend un vase d'expan- sion 11 et une boite à eau 12 qui sont fabriqués en une seule pièce, par exemple par moulage La boite à eau 12 présente, de la façon habituelle, une face ouverte limitée par un bord 13, pour son montage sur un collecteur 14 traversé par les extrémités 15 des tubes 16 d'un faisceau ou corps d'échangeur - de chaleur, par exemple de radiateur. De la façon habituelle, la boite à eau 12 communique avec le vase d'expansion 11 d'une part par un conduit ou passage de dégazage (non représenté) qui relie l'extrémité supérieure de la boite à eau 12 à une partie inférieure du vase d'expan- sion 11, de préférence sous le niveau du liquide contenu dans celui-ci, et d'autre part par un orifice ou passage inférieur 17 de la paroi 18 séparant -le vase d'expansion 11 et la boité à eau 12. Cette boite à eau 12 est formée, en partie inférieure, avec la tubulure de sortie 19 de l'échangeur, venant par exemple de moulage avec la paroi de la boite à eau Cette tubulure de sortie 19 est formée d'un embout cylindrique (fig 2) s'étendant perpendiculairement au plan longitudinal médian A de la boite à eau 12, c'est-à-dire perpendiculairement au plan défini par le faisceau de tubes de l'échangeur ou encore perpendiculaire- ment au plan du dessin en figure 1. Lorsque le moteur auquel est associé le radiateur comprenant le dispositif 10 selon l'invention est en fonctionnement, le liquide de refroidissement du moteur circule dans*Zes boites à eau et dans le faisceau de tubes de l'échangeur, et sort finale- ment des extrémités 15 des tubes 16 inférieurs du faisceau dans la partie inférieure de la boite à eau 12 pour gagner la tubulure de sortie 19 de l'échangeur, comme indiqué par les flèches dans les figures 1 et 2 Le liquide sortant des extré- mités 15 des tubes inférieurs 16 s'écoule donc, avant de tour- ner à angle droit pour entrer dans la tubulure 19, sensiblement dans la direction axiale de l'orifice 17 de communication entre la boite à eau 12 et le vase d'expansion 11 Cette trajectoire du liquide crée une contrepression ou surpression locale au voisinage immédiat de l'orifice 17, et cette surpression retire pratiquement toute efficacité au dégazage, car celui-ci, comme indiqué plus haut, ne peut s'effectuer que si l'écoulement du liquide par la tubulure de sortie 19 provoque une aspiration dans le vase d'expansion 11 par l'orifice 17 - Pour supprimer cet effet de surpression locale au niveau de l'orifice 17, l'invention prévoit de fermercet orifice par une pièce 20 formant bouchon qui présente un canal de communication 21 entre la partie inférieure du vase d'expansion 11 et la tubulure de sortie 19. Dans l'exemple représenté au dessin, cette pièce 20 a la confi- guration d'un disque circulaire dont la périphérie 22 est appliquée à pression, du côté de la boîte à eau 12, sur un épaulement 23 du bord de l'orifice 17 Du disque dépend un rebord ou une jupe cylindrique 24 qui est introduit à frotte- ment dans l'orifice 17 de la paroi 18. Le canal 21 est limité par une partie bombée 25 du disque circulaire fermant -l'orifice 17, cette partie 25 étant incurvée sensiblement en quart de cercle et faisant office de bouclier ou d'écran entre le débit de fluide sortant des extrémités 15 des tubes inférieurs 16 du corps de l'échangeur et une fente radiale 26 formée à travers le rebord cylindrique 24 et le disque circulaire de la pièce 20. Le débouché du canal 21 au niveau de l'entrée de la tubulure de sortie 19 est orienté dans le sens de l'écoulement du liquide dans cette tubulure. La pièce 20 est maintenue en place dans l'orifice 17 par appui sur le collecteur 14 du corps du radiateur, au moyen d'un pion ou doigt 27 dépendant du disque circulaire de la pièce 20.et s'étendant perpendiculairement à ce disque sur la distance voulue. La pièce 20 est mise en place dans l'orifice 17 par introduc- tion dans cet orifice depuis la boîte à eau 12, avant que celle-ci ne soit montée sur le collecteur 14 de l'échangeur. L'écoulement de liquide dans l'échangeur et dans la tubulure de sortie 19 de celui-ci provoque, par effet d'aspiration dans le canal 21, une dépression en partie inférieure du vase d'expansion 11 qui favorise le dégazage du liquide, comme expliqué plus haut Dans la figure 3 qui représente une version modifiée du dispositif pour un radiateur d'un circuit de re- froidissement du second type, permettant le dégazage lorsque la vanne thermostatique est fermée, la pièce 20 a été tournée d'environ 180 à l'intérieur de l'orifice 17, de sorte que le débouché du canal 21 est maintenant orienté dans le sens opposé à la-tubulure de sortie 19 et est ainsi obturé par la paroi de la boîte à eau 12 Le-liquide sortant des extrémités des tubes inférieurs 16 du faisceau de l'échangeur, comme indiqué par les flèches en figure 3, gagne donc la tubulure de sortie 19 et s'écoule dans celle-ci sans provoquer d'aspi- ration dans le vase d'expansion 11, toute communication entre celui-ci et la boîte à eau 12 par l'orifice 17 étant interrom- pue. De la partie inférieure du vase d'expansion 11 dépend une tubulure ou embout cylindrique 30, venant de moulage avec le vase d'expansion 11, et qui est destiné à être raccordé à l'aspiration d'une pompe de circulation du liquide de'refroi- dissement C'est l'aspiration développée par cette pompe qui met en dépression le vase d'expansion 11 et assure un dégazage efficace du liquide. Dans la version représentée en figure 2, cette tubulure 30 existe également, mais est obturée par une paroi 31 venant de moulage avec le vase d'expansion 11. Ainsi, pour passer de la première version à la seconde, il suffit, au moulage, de supprimer cette paroi 31 d'obturation de la tubulure 30 puis, au montage, de disposer le bouchon dans l'orifice 17 de la paroi 18 de telle sorte que le canal de communication 21 débouche en regard de la paroi de la boite à eau 12, par exemple à l'opposé de la tubulure de sortie 19, et soit complètement obturé par cette paroi. On se réfère maintenant aux figures 4 à 6, représentant une variante de réalisation de l'invention, qui diffère de la forme de réalisation des figures 1 à 3 en ce que la pièce d'obturation 20 est remplacée par une paroi 40 venant de moulage avec le vase d'expansion 41 et la boite à eau 42. Cette paroi d'obturation 40 dépend de la paroi 43 séparant le vase d'expansion 41 de la boîte à eau 42 et présente un canal de communication 44 entre la partie inférieure du vase d'expansion 41 et la tubulure de sortie-45 de l'échan- geur présentée par la boite à eau 42 et s'étendant perpendi- culairement au plan longitudinal de la boite à eau, comme dans le cas des figures 1 à 3. Le canal 44 est limité par' une paroi incurvée 46 en forme de quart de sphère par exemple, semblable à la paroi incurvée 25 de la première forme de réalisation. De la partie inférieure du vase d'expansion 41 dépend une tubulure ou un embout cylindrique 47 propre à être relié à l'aspiration d'une pompe de circulation du liquide de refroi- dissement. Dans la première version représentée en figure 5, cette tubu- lure 47 est fermée par une paroi 48 venant de moulage avec le vase d'expansion 41 et la tubulure 47, tandis qu'elle est ouverte dans la seconde version représentée en figure 6 Par contre, dans cette secondé version, le canal de communication 44 est fermé par une paroi 49 prolongeant la paroi 40 et rac- cordée à la paroi du vase d'expansion 41. Il suffit donc de régler les noyaux ou broches de moulage lors de la fabrication des dispositifs selon l'invention pour passer d'une version à l'autre. Ji Revendications 1 Dispositif de boîte à eau et vase d'expansion par exemple moulé en une seule pièce, pour un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur à combustion interne, dans lequel le vase d'expansion et la boîte 4 eau sont reliés par un passage supérieur de dégazage et la boîte à eau présente en partie inférieure une tubulure de sortie de l'échangeur, caractérisé par un canal de commu- nication ( 21, 44) reliant le vase d'expansion ( 11, 41) à ladite tubulure de sortie ( 191, 45), par exemple sensiblement à l'entrée de celle-ci. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit canal ( 21, 44) débouche dans la tubulure de sortie dans la même direction que l'écoulement du liquide dans cette tu- bulure. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tubulure de sortie ( 19, 45) s'étend sensiblement perpendiculairement au plan du faisceau de l'échangeur et en ce que ledit canal ( 21, 44) est coudé à angle droit. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la boite à eau et le vase d'expansion sont reliés l'un à l'autre en partie inférieure par un orifice ou passage d'aspi- ration, caractérisé en ce que cet orifice ou passage ( 17) est masqué ou fermé par un bouchon ( 20, 40) présentant ledit cazal de communication ( 21, 44). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bouchon ( 20) comprend un disque circulaire dont dépendent un rebord annulaire ( 24) propre à être introduit dans l'orifice ou passage ( 17) inférieur et une paroi ( 25) incurvée limitant ledit canal ( 21, 44) au niveau d'une découpe ou fente radiale ( 26) du disque et du rebord annulaire ( 24). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bouchon ( 20) présente au moins un-doigt ( 27) en saillie propre à être appuyé sur le collecteur ( 14) de l'échangeur pour maintenir en place ledit bouchon ( 20) dans ledit orifice ( 17) 7 Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, dans le cas d'un moteur Diesel, ledit bouchon est tourné de 1800 environ, le'débouché de son canal ( 21) vers la tubulure de sortie étant alors obturé par la paroi de la boîte à eau ( 12). 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie inférieure du vase d'expansion présente un embout ( 30) de liaison à l'aspiration d'une pompe de circulation du liquide. 9 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit bouchon ( 40) vient de moulage avec les parois du vase d'expansion ( 41) et de la boite à eau ( 42), une extrémité dudit canai ( 44) étant obturée par une paroi de moulage ( 49) quand le dispositif est destiné en particulier à un radiateur de moteur Diesel et ouverte quand il est destiné en particu- ç 4 lier à un m Qteur à essence. Consdl en Bt d'Invmtion