Brevet FR2588647A1 — publié le 19870417

Dispositif de boite à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur. L'invention concerne un dispositif de boite à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur à combustion interne, dans lequel la boite à eau et le vase d'expansion sont un ensemble monobloc moulé en une seule pièce. Il est déjà connu, dans un tel dispositif monobloc, de prévoir un passage de dégazage du liquide circulant dans l'échangeur de chaleur, pour éviter que des bulles d'air ou de gaz véhiculées par le liquide puissent se rassembler en certains points de la culasse du moteur et y former des points chauds. Lorsque la boite à eau est à disposition générale verti- cale, les bulles d'air ou de gaz qui sont véhiculées par le liquide de refroidissement du moteur ont tendance à se rassembler en partie supérieure de la boîte à eau. Pour le dégazage, on prévoit alors un tube qui est fixé par exemple sur la boite à eau et qui met en communication l'extrémité supérieure de celle-ci avec le vase d'expan- sion, en débouchant dans ce dernier en dessous du niveau du liquide qui y est contenu en fonctionnement normal, 2 2588647 pour éviter une reprise d'air dans le circuit de refroidis- sement à l'arrêt du moteur. La disposition et la fixation de ce tube sont peu commodes à réaliser et entraînent une augmentation du coût de l'échangeur. L'invention a pour objet d'éviter ces inconvénients tout en assurant un dégazage correct du liquide de refroi- dissement. Elle propose à cet effet un dispositif de boite à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur à combustion interne, dans lequel la boite à eau et le vase d'expansion forment un ensemble monobloc moulé en une seule pièce, la boite à eau étant à dispo- sition générale verticale et comprenant une cloison interne la séparant en deux compartiments dans lesquels débouchent respectivement un embout supérieur d'entrée de liquide et un embout inférieur de sortie de liquide formés avec la boîte à eau, caractérisé en ce que l'embout d'entrée de liquide est sensiblement adjacent à la cloison interne de la boite à eau et au vase d'expansion et en ce qu'un passge de dégazage de liquide comprend un orifice formé au travers d'une paroi de séparation entre la boite à eau et le vase d'expansion, cet orifice débou- chant directement d'une part dans l'embout d'entrée de liquide et d'autre part dans le vase d'expansion sous le niveau du liquide qui y est normalement contenu. La boite à eau du dispositif selon l'invention est donc formée directement avec un embout d'entrée de liquide qui débouche, non pas dans sa partie supérieure,mais dans sa partie médiane immédiatement au-dessus de la cloison interne, ce qui permet d'associer à cet embout d'entrée de liquide un passage de dégazage formé par un simple orifice dans la paroi séparant la boite à eau ou l'embout d'entrée de liquide du vase d'expansion. 3- 2588647 Cet orifice débouche directement dans le vase d'expansion sous le niveau du liquide qui y est normalement contenu, ce qui évite toute reprise d'air ou de gaz dans le circuit de refroidissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le vase d'expansion comprend, au niveau de cet orifice, un rebord tubulaire interne qui est orienté vers l'extrémité supé- rieure du vase d'expansion pour le guidage des bulles d'air ou de gaz sortant par cet orifice. Avantageusement, un orifice supplémentaire est formé à travers la paroi séparant le vase d'expansion et la boîte à eau, cet orifice débouchant dans la boite à eau immédiatement en dessous de la cloison interne de celle-ci, pour former également un passage de dégazage de liquide. Il se peut en effet que le dégazage assuré par le premier orifice ne soit pas complet. Dans ce cas, des bulles d'air et de gaz seront véhiculées par le liquide circulant dans l'échangeur et se rassembleront dans le compartiment inférieur de la boîte à eau, en dessous de la cloison interne de celle-ci. L'orifice supplémentaire permet à ces bulles d'air ou de gaz de gagner le vase d'expansion. 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, d'un échangeur de chaleur connu; - la figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, mais représentant cet échangeur de chaleur équipé d'un dispositif de boîte à eau et de vased'expansion selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1, qui représente un échangeur dechaleur connu, destiné à former un radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. De façon classique, cet échangeur 10 comprend un faisceau 12 de tubes horizontaux de circulation de liquide, aux extrémités duquel sont montées deux boites à eau 14 et 16. La boîte à eau 16 comprend, dans sa partie supérieu- re, un embout 18 d'entrée de liquide dans l'échangeur et, à sa partie inférieure, un embout 20 de sortie de liquide. Une cloison médiane 22 partage l'espace interne de la boite à eau en deux compartiments séparés de façon étanche lorsque la boite à eau 16 est montée sur l'extrémi- té du faisceau de tubes 12. La boite à eau 16 est formée de moulage avec un vase d'expansion 24 à disposition générale verticale, comme les boites à eau 14 et 16, et qui est par exemple adja- cent à la boite à eau 16. A son extrémité supérieure, le vase d'expansion 24 comprend un orifice ou embout de remplissage, fermé par un bouchon 26 muni de clapets tarés de surpression et de dépression. A son extrémité inférieure, le vase d'expansion 24 communique avec l'extrémité inférieure de la boite à eau 16 ou avec l'embout de sortie 20 par un orifice ou conduit 28 de retour de liquide dans le circuit de refroidissement. Un petit tube 30 est fixé dans la boite à eau 16 pour relier la partie supérieure de celle-ci au vase d'expan- sion 24. L'extrémité inférieure du tube 30 s'étend en dessous du niveau 32 du liquide qui est normalement contenu dans le vase d'expansion 24 et pénètre dans ce vase d'expansion par un orifice de la paroi 34 de séparation entre le vase d'expansion et la boîte à eau. En fonctionnement, lorsque le liquide de refroidissement amené par l'embout 18 dans la boite à eau 16 circule dans l'échangeur,les bulles d'air ou de gaz véhiculées par ce liquide ont tendance à se rassembler en partie supérieure de la boite à eau 16. Ces bulles d'air sont aspirées par le tube 30 et gagnent le vase d'expansion 24, en raison de la dépression relative qui règne dans celui-ci. Elles sortent de l'extrémité inférieure du tube 30 et remontent jusqu'au niveau 32 du liquide contenu dans le vase d'expansion 24. Pour éviter les inconvénients liés à la disposition et à la fixation du tube 30 dans la boîte à eau 16, l'invention propose, corne représenté en figure 2, de former cette boîte à eau avec un embout d'entrée de liquide qui débouche, non en partie supérieure de la boîte à eau, mais sensiblement dans sa partie médiane. Dans la figure 2, la boite à eau 36 qui est monobloc avec le vase d'expansion 38 comprend également une cloison médiane 40 qui y forme un compartiment supérieur 42 et un compartiment inférieur 43. L'embout 44 d'entrée de liquide dans le radiateur débouche dans le compartiment supérieur 42 de la boite à eau 36, au niveau de la cloison médiane 40, et l'embout 46 de sortie de liquide est formé en partie inférieure de la boîte à eau, de façon classique. Un passage de dégazage de liquide comprend un orifice 48 formé dans une paroi 50 de séparation entre le vase d'expansion 38 et l'embout d'entrée 44 ou le compartiment supérieur 42 de la boîte à eau, cet orifice 48 reliant directement le vase d'expansion 38 à l'embout d'entrée 44 et débouchant nécessairement sous le niveau 52 du liquide contenu normalement dans le vase d'expansion. Ce dernier peut être formé avec un rebord tubulaire interne 54, immédiatement en dessous de l'orifice 48, 6 2588647 ce rebord 54 étant orienté vers l'extrémité supérieure du vase d'expansion pour former un guidage vers le haut des bulles d'air et de gaz sortant par l'orifice 48. De façon classique, l'extrémité inférieure du vase d'ex- pansion communique avec l'extrémité inférieure de la boite à eau 36 ou avec l'embout de sortie 46. Pour améliorer le dégazage, on peut former un orifice 56 dans la paroi séparant le vase d'expansion 38 du compartiment inférieur 43 de la boite à-eau,immédiatement en dessous de la cloison médiane 40. En fonctionnement, le liquide de refroidissement est amené dans la boite à eau 36 par l'embout 44. Des bulles d'air ou de gaz véhiculées par ce liquide sont aspirées dans le vase d'expansion 38 par l'orifice 48. Le liquide circule dans le faisceau de tubes 12 et dans l'autre boite à eau 14, comme indiqué par les flèches, et revient dans le compartiment inférieur 43 de la boîte à eau 36, d'o il sort par l'embout 46. Si ce liquide contient encore des bulles d'air ou de gaz, celles-ci ont tendance à se rassembler en haut du compartiment inférieur 43, sous la cloison 40, et sont alors aspirées dans le vase d'expansion 38 par l'orifice 56. On obtient ici un dégazage excellent du liquide circulant dans l'échangeur de chaleur. Dans certains cas, la boite à eau 36 et le vase d'expansion 38 moulés en une seule pièce ne sont pas adjacents, mais légèrement écartés l'un de l'autre et ne présentent pas de paroi commune dans laquelle pourraient être formés les orifices 48 et 56. Dans ce cas, ces orifices sont remplacés par de petits conduits horizontaux qui sont formés de moulage avec la boite à eau et le vase d'expan- ion au niveau des orifices 48 et 56 et qui peuvent être 7 2588647 démoulés commodément par la face ouverte de la boite à eau. Il s'agit là d'une simple équivalence à la portée de l'homme du métier. Revendications. 1. Dispositif de boite à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur à combustion interne, dans lequel la boite à eau (36) et le vase d'expansion (38) forment un ensemble monobloc moulé en uneseule pièce, la boîte à eau (36) étant à disposition générale verticale et comprenant une cloison interne (40) la séparant en deux compartiments dans lesquels débouchent respectivement un embout supérieur (44) d'entrée de liquide et un embout inférieur (46) de sortie de liquide formés avec la boite à eau, caractérisé en ce que l'embout (44) d'entrée de liquide est sensiblement adjacent à la cloison interne (40) de la boite à eau (36) et en ce qu'un passage de dégazage de liquide comprend un orifice (48) formé au travers d'une paroi de séparation entre la boite à eau (36) et le vase d'expansion (38), cet orifice débouchant directement d'une part dans l'embout 201 d'entrée (44) et d'autre part dans le vase d'expansion (38) sous le niveau (52) du liquide qui y est normalement contenu. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vase d'expansion (38) comprend, au niveau de cet orifice (48), un rebord tubulaire interne (54) orienté vers l'extrémité supérieure du vase d'expansion pour le guidage des bulles d'air ou de gaz. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractrérisé en ce qu'un orifice supplémentaire (56) est formé à travers la paroi séparant le vase d'expansion (38) et la boite à eau (36), cet orifice (56)'débouchant dans la boite à eau (36) immédiatement en dessous de la cloison interne (40) de celle-ci et formant également un passage de dégazage de liquide. 9 2588647 4. Dispositif selon l'une des revendicatiosn précédentes, caractérisé en ce que, lorque la boite à eau et le vase d'expansion moulés en une seule pièce ne sont pas adjacents, mais écartés l'un de l'autre, le ou les passages de dégazage comprennent des conduits moulés d'une pièce avec la boite à eau et le vase d'expansion et remplaçant le ou les orifices précités (48, 56).