Brevet FR2588367A1 — publié le 19870410

Dispositif de purge ou de vidange d'un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur pour véhicule automobile. L'invention concerne un dispositif de purge ou de vidange d'un échangeur de chaleur, tel en particulier qu'un radiateur pour véhicule automobile. Un tel échangeur de chaleur comprend en général au moins - une boîte à eau montée à l'extrémité d'un faisceau de tubes dans lesquels circule un fluide, par exemple le liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Il est connu de former un orifice dans la paroi de la boite à eau et de fermer cet orifice au moyen d'un bouchon comportant une tête de manoeuvre, une partie intermédiaire sur laquelle est monté un jointd'étanchéité, et une queue formée avec des nervures radiales qui constituent des rampes coopérant avec des rampes complémentaires du bord de l'orifice de la boîte à eau, pour le montage du bouchon dans l'orifice et son maintien en position de fermeture étanche de l'orifice. Le brevet français 83 12 211 de la Demanderesse décrit un dispositif de ce type pour une boîte à eau moulée en matière plastique et dans laquelle les rampes presen- tées par l'orifice de la paroi de la boite à eau sont planes et s'étendent dans le même plan que l'orifice lui-même, pour faciliter leur démoulage. Les rampes conjuguées formées sur la queue du bouchon sont en forme de L et comprennentune première partie planeperpendiculaire à l'axe de la queue du bouchon et une seconde partie plane parallèle à cet axe et formant une butée déter- minant la position de fermeture du bouchon dans l'orifice. Pour la purge ou la vidange de l'échangeur, le bouchon est entraîné en rotation, par exemple sur un quart de tour à partir de cette position de fermeture. Il faut ensuite le tirer vers l'extérieur, par translation le long de son axe, pour réaliser la purge ou la vidange de l'échangeur. Cette dernière manoeuvre n'est pas for- cément évidente pour une personne non avertie. En outre, le joint d'étanchéité dont est munie la partie intermé- diaire du bouchon est en appui sur une surface cylindrique de la paroi de la boite à eau, formée autour de l'orifice, et le frottement du joint sur cette surface cylindrique s'oppose à l'extraction aisée du bouchon. Si la personne persiste à vouloir tourner le bouchon autour de son axe au lieu de le tirer le long de cet axe, elle risque de détériorer le bouchon. La présente invention a pour objet un dispositif du type décrit dans le brevet antérieur de la Demanderesse, mais qui ne présente pas les inconvénients précités. Elle propose à cet effet un dispositif de purge ou de vidange d'un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur pour véhicule automobile, comprenant un bouchon amovible propre à obturer de façon étanche un orifice formé dans une paroi de la boîte à eau de l'échangeur, le bouchon comprenant une tête de manoeuvre et une queue formée avec des nervures radiales diamétralement opposées, s'étendant suivant des secteurs angulaires limités et comprenant une première partie parallèle à l'axe de -2588367 la queue du bouchon et une deuxième partie perpendicu- laire à cet axe, le bord radialement interne de l'orifice étant formé avec des encoches radiales diamétralement opposées déterminant entre elles des saillies planes propres à coopérer avec les nervures radiales de la queue du bouchon pour son maintien en position de fermetu- re de l'orifice, caractérisé en ce que chaque nervure radiale de la queue du bouchon comprend une troisième partie, s'étendant en oblique ou en hélice autour de l'axe vers l'extrémité libre de la queue du bouchon à partir de la deuxième partie de la nervure et formant une rampe oblique propre à coopérer avec un bord radial d'une saillie du bord de l'orifice pour déplacer le bouchon en translation le long de son axe lorsqu'il est entraîné en rotation autour de son axe à partir de sa position de fermeture de l'orifice. On obtient ainsi, par rotation du bouchon, une translation de ce bouchon le long de son axe de telle sorte que le bouchon est amené automatiquement de sa position de fermetureétanche de l'orifice dans sa position de purge ou de vidange. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque nervure radiale précitée se termine, au voisinage de l'extrémité libre de la queue du bouchon, par une qua- trième partie parallèle à la deuxième partie et faisant un angle aigu avec la troisième partie, pour former un cran coopérant avec la saillie radiale de l'orifice et retenant le bouchon à la fin de son mouvement d'ouver- ture. De cette façon, le bouchon ne peut être complètement sorti de l'orifice à la fin de son mouvement d'ouverture et ne peut être perdu. Après purge ou vidange de l'échan- geur, il suffit de tourner le bouchon en sens inverse autour de son axe pour le ramener automatiquement en position de fermeture étanche de l'orifice de la paroi de la boite à eau. Cependant, si l'on souhaite réellement sortir complètement le bouchon de l'orifice, il suffit de l'entraîner en sens inverse sur une fraction de tour, puis de le tirer. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ex- trémité libre de la queue du bouchon peut comprendre des doigts élastiquement déformables, parallèles à l'axe du bouchon et se terminant par des crochets orientés radialement vers l'extérieur. On obtient ainsi un bouchon du type imperdable, dont le montage dans l'orifice ne pose aucune difficulté, mais dont l'extraction hors de l'orifice est rendue impossible par les crochets de son extrémité qui s'engagent sous les bords de l'orifice de la paroi de la boite à eau. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la tête du bouchon peut comprendre deux tétons radiaux en saillie vers l'extérieur, diamétralement opposés et propres à être reçus dans des encoches diamétralement opposées de la surface interne d'un collet entourant l'orifice-de la paroi de la boite à eau, pour définir positivement la position de fermeture du bouchon. Ce bouchon est avantageusement du type demi-tour, c'est-à- dire qu'il est amené dans sa position de fermeture dans sa position de purge ou de vidange, et inversement, par une rotation d'un demi-tour autour de son axe. 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 élévation d'un bouchon selon l'invention; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues en coupe transver- sales du bouchon selon les lignes II-II, III-III et IV-IV respectivement de la figure 1, - la figure 5 est une vue de côté du bouchon représenté en figure 1; - la figure 6 est une vue en coupe axiale du bouchon selon la ligne VI-VI de la figure 5; - la figure 7 représente une première forme de réalisation du montage de ce bouchon dans un orifice d'une paroi de la boite à eau d'un échangeur de chaleur; - la figure 8 est une vue en coupe axiale d'une autre forme de réalisation d'une partie d'une paroi de boite à eau comprenant l'orifice destiné à être fermé par le bouchon; - la figure 9 est une vue de gauche de la partie de paroi représentée en figure 8; - les figures 10 et 11 sont des vues correspondant aux figures 8 et 9, mais pour une autre forme de réalisation. On se réfère d'abord aux figures 1 à 6 représentant le bouchon du dispositif selon l'invention. Ce bouchon est par exemple moulé en une seule pièce en matière plastique et comprend une tête de manoeuvre , une partie intermédiaire 12 et une queue 14, ces trois parties ayant une configuration générale cylindri- que d'axe longitudinal 16. Plus précisément, la tête de manoeuvre 10 comprend une partie plane rectangulaire 18 raccordée par une partie en forme de disque circulaire à la partie intermédiaire 12 du bouchon. Cette partie intermédiaire comprend, à ses extrémités, deux gorges annulaires identiques 22 et 24, dans l'une desquelles sera placé un joint annulaire d'étanchéité. Chaque gorge annulaire 22 et 24 est limitée par deux faces annulaires perpendiculaires à l'axe 16, de sorte que le joint disposé dans l'une de ces gorges n'est pas comprimé dans une direction parallèle à l'axe 16 lorsque le bouchon est monté à étanchéité dans l'orifice de la paroi de la boîte à eau. La queue 14 du bouchon est de forme générale cylindrique d'axe 16 et comprend, sur sa surface extérieure cylindri- que, des nervures formant des saillies radiales destinées à coopérer avec des saillies radiales du bord interne de l'orifice, comme on le verra dans ce qui suit. Dans l'exemple représenté, ces nervures sont au nombre de deux et sont diamétralement opposées. Chaque nervure comprend, à partir de la face annulaire d'extrémité de la gorge 24, une première partie 26 s'étendant paral- lèlement à l'axe 16, une seconde partie 28 s'étendant perpendiculairement à cet axe, une troisième partie s'étendant en hélice sur la surface périphérique extérieure de la queue de bouchon, sur une étendue angu- laire d'environ 90 autour de l'axe 16, et une quatrième partie 32 qui est parallèle à la deuxième partie 28, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe 16 et qui fait un angle aigu avec la troisième partie 30 de la nervure. Le dos 26a de la première partie 26 de chaque nervure est sensiblement parallèle au dos 30a de la troisième partie 30 et s'étend en hélice sur la surface de la queue du bouchon sur environ 40 ou 45 . Comme représenté en trait fantôme en figure 1, l'extrémité libre de la queue 14 du bouchon peut ère formée, de moulage, avec deux doigts élastiquement déformables 34 qui sont parallèles à l'axe 16 du bouchon et qui se terminent par des crochets 36 recourbés vers l'ex- térieur. Les deux doigts 34 sont diamétralement opposés, et la distance séparant les extrémités radialement ex- ternes de leurs crochets 36 est supérieure au diamètre de l'orifice destiné à être fermé par ce bouchon. Comme on le voit sur les figures 2, 3, 4 et 6, la partie intermédiaire 12 du bouchon et la queue 14 sont tubulaires, ce qui permet un allègement du bouchon et un gain de matière. Par ailleurs, comme on le voit sur les figures 1, 5 et 6, la tête 10 du bouchon est formée avec deux tétons semisphériques 38 diamétralement opposés par rapport à l'axe 16, qui se trouvent à la base de la partie rectan- gulaire 18 de la tête 10 et qui sont en saillie par rapport à la périphérie de la partie annulaire 20 de la tête 10. On se réfère maintenant à la figure 7, qui représente un exemple de montage de cebouchondans un orifice d'une paroi d'une boîte à eau d'un échangeur de chaleur. La boite à eau, désignée par la référence 40, est montée de façon classique à l'extrémité d'un faisceau de tubes 42 de l'échangeur de chaleur. La paroi supérieure 44 est formée de moulage avec un conduit de purge comprenant un orifice cylindrique formé dans la paroi supérieure 44, un collet cylindrique 46 bordant cet orifice et s'étendant verticalement à l'inté- rieur de la boite à eau 40, et un trou radial 48 formé dans la paroi cylindrique du collet 46, immédiatement en dessous de la paroi supérieure 44 de la boite à eau. L'extrémité inférieure du collet 46 délimite un orifice destiné à recevoir la queue 14 du bouchon, Lorsque celui-ci est monté dans le conduit de purge pour le fermer de façon étanche. Le bord interne de l'orifice comprend des saillies radiales, qui seront décrites en référence aux figures 8 à 10, et qui coopèrent avec les nervures radiales de la queue du bouchon pour, d'une part, assurer le maintien du bouchon dans sa position de fermeture étanche et, d'autre part, guider le déplace- ment du bouchon entre cette position de fermeture étanche et sa position de purge o il est en partie sorti du conduit de purge. Dans cet exemple de réalisation, un joint torique d'étan- chéité 52 est placé dans la gorge annulaire supérieure 22 de la partie intermédiaire 12 du bouchon. Ce joint d'étanchéité 52 est en appui sur l'extrémité supérieure de la surface cylindrique interne du collet 46, et isole de l'extérieur l'orifice radial 48 formé dans le collet 46, lorsque le bouchon est dans sa position de fermeture étanche représentée en figure 7. Quand le bouchon est amené dans sa position de purge, par rotation d'un demi-tour dans le sens contraire des aiguilles d'une montre autour de l'axe 16, le joint annulaire 52 logé dans la gorge supérieure 22 du bouchon est déplacé vers le haut et sort du collet 46. L'intérieur de la boite à eau 40 est alors mis en communication avec l'extérieur, par l'intermédiaire du trou radial 48 du collet 46 et de l'espace libre entre la surface interne de ce collet et la partie intermédiaire 12 du bouchon. On peut ainsi purger le liquide circulant dans l'échangeur de l'air ou du gaz qu'il contient. On se réfère maintenant aux figures 8 et 9 représentant une autre forme de réalisation du collet cylindrique destiné à recevoir le bouchon. Dans le cas o il s'agit d'un dispositif de vidange, le collet cylindrique 54 des figures 8 et 9 est formé en partie inférieure de la boite à eau et à l'extérieur de celle-ci. Il comprend avantageusement, de moulage, un conduit inférieur 56 qui débouche à l'intérieur du collet 54 entre ses extrémités et qui forme un conduit d'écoulement de liquide. Le collet 54 se termine, du côté de la boite à eau, par un orifice 58 coaxial au collet 54 et dont le bord interne comprend deux encoches radiales 60, diamétralement opposées, séparées pardeux saillies radiales 62 diamétra- lement opposées et orientées vers l'intérieur de l'orifice. Un côté radial de chaque saillie 62 forme un chanfrein, comme indiqué en 64, pour constituer une rampe inclinée destinée à coopérer avec le dos d'une nervure radiale de la queue du bouchon. A son extrémité opposée de l'orifice 58, le collet cylin- drique 54 est formé avec un chambrage 66 comprenant deux méplats 68 diamétralement opposés et au milieu desquels est formée une encoche 70 en forme de dièdre. Les deux encoches 70 sont destinées à recevoir les plots semi-sphériques 38 formés en saillie à la périphérie de la tête 10 du bouchon, et à définir ainsi de façon positive, la position de fermeture étanche du bouchon. La surface interne cylindrique 72 du collet 54, entre ses extrémités, a un diamètre inférieur à celui du chambrage 66 et légèrement supérieur au diamètre de la partie intermédiaire 12 du bouchon. Le bouchon destiné à être monté dans ce collet est muni d'un joint torique d'étanchéité monté dans la gorge inférieure 24 de la partie intermédiaire 12 du bouchon. Lorsque ce bouchon est en position de fermeture étanche de l'orifice 58, ce joint d'étanchéité est pressé radia- lement sur la surface cylindrique interne 72 du collet, entre l'extrémité de ce collet présentant l'orifice 58 et le débouché du conduit d'écoulement 56. Dans cette position, les deux tétons semi-sphériques 38 de la tête 10 du bouchon sont engagés dans les encoches 70 de l'extrémité extérieure du collet 54. Les secondes parties 28 des nervures radiales de la queue du bouchon sont engagées sous les saillies radiales 62 du bord interne de l'orifice 58, et les premières parties 26 de ces nervures sont en butée sur les côtés radiaux 74 des saillies radiales 62, qui sont opposées aux côtés obliques 64. Lorsqu'on tourne le bouchon autour de son axe dans le sens du dévissage, c'est-à-dire dans le sens contraire des aiguil- les d'une montre, les dos obliques 26a des premières parties 26 des nervures de la queue du bouchon viennent en appui sur les côtés obliques 64 des saillies radiales de l'orifice et provoquent un premier déplacement du bouchon le long de son axe à l'extérieur du collet 54, puis, la rotation du bouchon autour de son axe étant poursuivie, les dos 30a des troisièmes parties 30 des nervures radiales de la queue du bouchon viennent glisser sur les côtés obliques 64 des saillies radiales 62 de l'orifice, jusqu'à ce que les quatrièmes parties 32 des nervures de la queue du bouchon soient engagées sous les saillies radiales 62, ce qui entraîne l'arrêt de la rotation du bouchon. Dans cette position, le bouchon est suffisamment sorti du collet 54 pour que le joint d'étanchéité logé dans la gorge annulaire 24 ait dépassé le débouché du conduit d'écoulement 56. Le liquide contenu dans la boite à eau peut donc s'écouler à l'extérieur par ce conduit 56. Pour ramener le bouchon en position de fermeture étanche de l'orifice 58, il suffit de le tourner sur environ un demi-tour dans le sens des aiguilles d'une montre (sens de vissage). La variante de réalisation représentée dans les figures et 11 concerne un dispositif de purge et diffère de la forme de réalisation des figures 8 et 9 en ce que la communication entre l'orifice 58 et l'extérieur n'est plus assurée par un conduit 56 traversant la paroi cylindrique du collet, mais par deux rainures longitudina- les 76 diamétralement opposées, formées dans la surface interne cylindrique 72 du collet et s'étendant depuis l'extrémité extérieure de ce collet jusqu'à une certaine distance de son extrémité opposée présentant l'orifice 58. Comme on le voit, les rainures 76 ont en section transversale la forme d'un V et sont formées dans le prolongement des rainures ou encoches 70 formées dans les méplats 68 du chambrage 66 pour recevoir les tétons semi-sphériques de la tête du bouchon. Pour le reste, la structure du collet cylindrique repré- senté dans les figures 10 et 11 est identique à celle du collet des figures 8 et 9. Quand le bouchon est monté dans ce collet cylindrique enpositionde fermeture étanche de l'orifice 58, le joint d'étanchéité logé dans sa gorge annulaire 24 isole l'orifice 58 des rainures 76. Quand le bouchon est dévissé d'un demi-tour, le joint d'étanchéité dépasse l'extrémité des rainures 76, qui sont alors mises en communication avec l'orifice 58. La purge de l'échangeur peut ainsi être réalisée. Le bouchon a été décrit comme comprenant deux gorges annulaires de réception d'un joint d'étanchéité aux extrémités de sa partie intermédiaire 12. Bien entendu, cette partie peut ne comprendre qu'une gorge annulaire, formée à l'endroit voulu. 12 2588367 Revendications. 1. Dispositif de purge ou de vidange d'un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur pour véhicule automobile, comprenant un bouchon amovible propre à obturer de façon étanche un orifice (58) formé dans une paroi de la boite à eau de l'échangeur, le bouchon comprenant une tête de manoeuvre (10), et une queue (14) formée avec des nervures radiales diamétralement opposées, s'étendant suivant des secteurs angulaires limités et comprenant une première partie (26) parallèle à l'axe (16) de la queue du bouchon et unedeuxième partie (28) perpendicu- laire à cet axe, le bord radialement interne de l'orifice (58) étant formé avec des encoches radiales (60) diamé- tralement opposées, déterminant entre elles des saillies planes (62) propres à coopérer avec les nervures radiales de la queue (14) du bouchon pour son maintien en position de fermeture de l'orifice, caractérisé en ce que chaque nervure radiale de la queue (14) du bouchon comprend une troisième partie (30), s'étendant en oblique ou en hélice autour de l'axe (16) vers l'extrémité libre de la queue (14) du bouchon à partir de la deuxième partie (28) de la nervure et formant une rampe oblique propre à coopérer avec un côté radial (64) d'une saillie (62) du bord de l'orifice (58) pour déplacer le bouchon en translation le long de son axe (16) lorsqu'il est entrainé en rotation autour de cet axe à partir de sa position de fermeture étanche de l'orifice. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque nervure radiale se termine, au voisinage de l'extrémité libre de la queue (14) du bouchon, par une quatrième partie (32) parallèle à la deuxième partie (28) et faisant un angle aigu avec la troisième partie (30), pour former un cran coopérant avec les saillies radiales (62) de l'orifice (58) et retenir le bouchon à la fin de son mouvement d'ouverture. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dos (26a) de la première partie de chaque nervure radiale est incliné en oblique ou en hélice par rapport à l'axe (16) de la queue du bouchon, sensible- ment parallèlement au dos (30a) de la troisième partie (30) de la nervure. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité libre de la queue (14) du bouchon comprend des doigts élastiquement défor- mables (34), parallèles à l'axe (16) du bouchon et se terminant par des crochets (36) orientés radialement vers l'extérieur. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouchon comprend une partie intermédiaire (12) entre la tête (10) et la queue (14), formée avec deux gorges annulaires parallèles (22 et 24), distantes l'une de l'autre et dans l'une desquelles est monté un joint annulaire d'étanchéité coopérant avec la surface interne cylindrique d'un collet (46, 54) entourant l'orifice (58) de la boîte à eau. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collet (54) est en saillie à l'extérieur de la paroi de la boîte à eau et comprend sur sa face cylindrique interne (72) des rainures (76) qui sont parallèles à son axe et qui débouchent à l'extérieur par une extrémité, leur autre extrémité étant à distance de l'orifice (58), de sorte que ces rainures (76) sont isolées de l'orifice (58) par le joint d'étanchéité quand le bouchon est dans sa position de fermeture, et communiquent avec l'orifice quand le bouchon est dans sa position d'ouverture. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit collet (54) comprend un conduit (56) de communication avec l'extérieur, traversant sa paroi et débouchant sur sa face interne (72), le débouché de ce conduit étant isolé de l'orifice (58) par le joint d'étanchéité du bouchon lorsque ce dernier est dans sa position de fermeture et communiquant avec l'orifice (58) quand le bouchon est dans sa position d'ouverture. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collet (46) entourant l'orifice est en saillie à l'intérieur de la boite à eau (40) et comprend un trou radial (48) de communication avec l'intérieur de la boîte à eau (40), ce trou radial (48) étant isolé de l'extérieur par le joint d'étanchéité (52) quand le bouchon est dans sa position de fermeture étanche, et communiquant avec l'extérieur quand le bouchon est dans sa position d'ouverture. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la tête (10) du bouchon comprend deux tétons radiaux (38) en saillie vers l'extérieur, diamétralement opposés et propres à être reçus dans des encoches diamétralement opposées 70 de la surface interne de l'extrémité du collet (54) pour définir positi- vement la position de fermeture du bouchon.