Brevet FR2640363A1 — publié le 19900615

Dispositif de boite à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur, comprenant des moyens de contrôlede niveau L'invention concerne un dispositif de boite à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur de refroidissement de moteur à combustion interne, parcouru par un liquide caloporteur. Elle a plus particulièrement pour objet un dispositif du genre précité, qui est équipé de moyens de contrôle de niveau du liquide caloporteur pour permettre une lecture ou visualisation directe du niveau du liquide dans le vase d'expansion, sans qu'il soit nécessaire d'ôter le bouchon de remplissage équipant ce vase d'expansion. Un dispositif de ce genre est connu d'après le DE-OS-27 09 940 qui prévoit un organe de contrôle optique du niveau d'eau dans un radiateur de refroidissement. A cet effet, une fenêtre en matière transparente est prévue dans la paroi du vase d'expansion. Dans l'une des formes de réalisation décrites dans cette publication, il est prévu que la paroi du vase d'expansion, formée dans une matière plastique au moins en partie transparente, soit amincie localement en épaisseur pour former ladite fenêtre transparente. Toutefois, cette solution ne peut être appliquée dans la pratique car, pour permettre la visualisation du niveau de liquide, l'épaisseur de la paroi doit être réduite à un point tel qu'il en résulte une fragilisation locale de la paroi du vase d'expansion. Cette fragilisation peut conduire à une rupture de la paroi sous l'effet de la pression du liquide et de sa vapeur qui règnent dans le vase d'expansion. L'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient. Elle propose, à cet effet, un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur de refroidissement de moteur à combustion interne, propre à être parcouru par un liquide caloporteur, ledit vase d'expansion comprenant une paroi en matière plastique translucide présentant localement une région amincie en épaisseur pour le contrôle du niveau du liquide dans le vase d'expansion. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, un insert formé d'une matière plastique transparente est rapporté sur cette région amincie du côté extérieur de la paroi. On obtient ainsi un renforcement de la paroi sur cette région amincie, ce qui évite ainsi tout risque de rupture sous effet de la pression régnant dans le vase d'expansion. En outre, du fait de ce renforcement de la paroi, au niveau de la région amincie, on peut réduire à une valeur très faible l'épaisseur de la paroi dans la région amincie. Il en résulte que cette région amincie de la paroi se comporte pratiquement comme si la paroi était transparente. De préférence, le dispositif comprend des moyens de retenue propres à maintenir l'insert en appui sur la région amincie de la paroi. On évite ainsi que l'insert puisse se détacher accidentellement de la paroi du vase d'expansion tout en assurant une continuité dans la paroi. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, ces moyens de retenue sont venus de moulage avec la paroi en matière translucide. Avantageusement, ces moyens de retenue sont surmoulés en partie sur l'insert lors de la fabrication du dispositif de boite à eau et de vase d'expansion. De préférence, les moyens de retenue comprennent des nervures transversales parallèles entre elles et reliant deux nervures longitudinales parallèles, à la manière d'une échelle. On peut ainsi ménager entre lesdites nervures transversales et lesdites nervures longitudinales une série de fenêtres, superposées verticalement, permettant la lecture du niveau de liquide dans le vase d'expansion. Pour faciliter le maintien de l'insert par lesdites nervures, il est avantageux que les nervures transversales des moyens de retenue soient logées dans des rainures transversales ménagées dans la face externe de l'insert. Avantageusement, la face externe de l'insert est convexe, ce qui permet un effet de loupe, améliorant la lecture du niveau de liquide. De préférence, la région amincie est formée en retrait par rapport à la face externe de la paroi du vase d'expansion pour former un logement de réception de l'insert. On évite ainsi que l'insert ne soit trop en saillie par rapport à la face externe de la paroi. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur muni d'un dispositif de boite à eau et de vase d'expansion selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne Il-Il de la figure I; - la figure 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne III-III de la figure 1; et - la figure 4 est une vue partielle en perspective de l'insert dont est muni le vase d'expansion de l'échangeur de la figure 1. J'échangeur de chaleur représenté partiellement sur la figure 1 constitue un radiateur faisant partie du circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne. Cet échangeur comprend un faisceau 10 de tubes horizontaux (non représentés) qui traversent des ailettes 12. A l'une des extrémités du faisceau 10 est montée, de façon étanche, une boite à eau 14 qui présente une face ouverte limitée par un bord 16 pour sa fixation sur le faisceau 10. La boite à eau 14 est formée de moulage d'une seule pièce avec un vase d'expansion 18 de forme générale cylindrique. Dans l'exemple, la boite à eau 14 et le vase d'expansion 18 sont tous deux à direction générale verticale et sont reliés entre eux par un voile de matière 20 également venu de moulage avec la boite à eau et le vase d'expansion. La boite à eau et le vase d'expansion forment un ensemble monobloc moulé d'une seule pièce à partir d'une matière plastique translucide, par exemple un polyamide chargé de fibres de verre. A sa partie supérieure, le vase d'expansion 18 est muni d'un embout de remplissage 22 destiné à être fermé par un bouchon (non représenté) équipé de clapets de surpression et de dépression. Cet échangeur de chaleur est propre à être parcouru par un liquide caloporteur, généralement de l'eau additionnée d'un antigel tel que du glycol. Le vase d'expansion 18 communique par des moyens en soi connus (non représentés) avec la boite à eau 14 pour absorber l'excédent de liquide caloporteur parcourant le circuit de refroidissement. Le niveau 24 du liquide caloporteur à l'intérieur du vase d'expansion 18 varie selon les conditions de fonctionnement, notamment du fait de sa dilatation. Ce niveau 24 doit être compris entre une limite inférieure et une limite supérieure pour assurer correctement sa fonction de refroidissement du moteur. Conformément à l'invention, il est prévu des moyens permettant le contrôle direct du niveau 24 du liquide caloporteur dans le vase d'expansion 18, et cela sans qu'il soit nécessaire d'ôter le bouchon de remplissage. Le vase d'expansion 18 comprend une paroi cylindrique 26 formée dans la matière plastique translucide précitée. Cette paroi 26 est limitée par une surface interne cylindrique 28 et une surface externe cylindrique 30, l'épaisseur de cette paroi pouvant être, par exemple, de l'ordre de 2 à 3 mm Cette paroi comprend (figures 2 et 3) une région amincie 32 limitée intérieurement par la surface cylindrique 28 et extérieurement par une autre surface cylindrique 34. L'épaisseur de la région 32 est beaucoup plus faible que celle du restant de la paroi 26 et peut, par exemple, descendre jusqu'à une valeur de l'ordre de 0,5 mm. Cette région amincie 32 a une forme générale rectangulaire limitée par deux grands côtés 36 et 38 s'étendant parallèlement aux génératrices de la paroi 26. La région amincie 32 définit ainsi, dans la paroi 26r un évidement en retrait propre à loger un insert 40 (figures 1 à 41 qui est formé d'une matière plastique transparente, par exemple de polyméthacrylate. L'insert 40 est introduit dans le moule de fabrication de l'ensemble boite à eau-vase d'expansion préalablement à l'opération de moulage, ce qui permet d'obtenir, comme on le verra plus loin, un surmoulage dudit insert par la matière plastique constitutive de la paroi 26. Dans l'exemple, l'insert 40 a la forme d'un barreau 42 ayant, en section droite, sensiblement la forme d'un trapèze. Ce trapèze est limité par une petite base incurvée 44 destinée à venir en appui contre la surface externe 34 de la région amincie 32, une grande base 46 également de forme incurvée et deux côtés obliques 48 et 50. De la face externe correspondant à la grande base 46 dépendent des plots 521r 522r 523,..., comportant respectivement des faces externes convexes 541r 542r 543 ... Ces plots sont espacés les uns des autres et situés en retrait par rapport aux bords longitudinaux 48 et 50 de la barrette 42. Ces plots ménagent ainsi entre eux des rainures transversales, par exemple 56 (figure 4). Lors du moulage de l'ensemble boite à eau-vase d'expansion, on forme des moyens de retenue pour maintenir l'insert 40 en appui sur la région amincie 32. Ces moyens de retenue sont surmoulés en partie sur l'insert 40 et sont formés d'une seule pièce avec la paroi 26. Dans l'exemple, ces moyens de retenue comprennent des nervures transversales 581, 582, 583, ..., qui s'étendent parallèlement entre elles et qui relient deux nervures longitudinales 60 et 62 à la manière d'une échelle (figures 1 et 2). Les nervures transversales 581, 582, viennent se loger dans les rainures transversales 56 ménagées dans la face externe 541 542 .., de l'insert 40. Les nervures longitudinales 60 et 62 viennent s'appliquer en partie le long des bords obliques 48 et 50 de la barrette 42 en assurant ainsi le maintien ferme de l'insert 40 en position d'appui sur la région amincie 32. Les plots 521, 522, etc., forment ainsi autant de fenêtres de lecture, qui sont séparées les unes des autres par les nervures transversales 581, 582, etc. Dans l'exemple, le niveau 24 du liquide est visible à travers la fenêtre formée dans le plot 524. Grâce à la coopération de l'insert 40 et de la région amincie 32, l'épaisseur de cette région 32 peut être rendue minimale, si bien que cette région se comporte alors quasiment comme une partie transparente. En outre, du fait de la présence de l'insert 40, qui est fermement en appui sur cette région amincie 32, il n'existe aucun risque que cette région amincie puisse céder sous l'effet de la pression régnant à l'intérieur du vase d'expansion, les nervures 581, 582 etc... assurant un rôle d'entretoise dans la région de la zone amincie en la renforçant. La visualisation directe du niveau du liquide caloporteur est en outre facilitée par le fait que l'insert 40 est formé dans une matière plastique transparente et que la face externe de cet insert est convexe, ce qui procure un effet de loupe. Bien entendu, d'autres configurations de l'insert et des moyens de retenue sont possibles dans le cadre de l'invention. Revendications 1.- Dispositif de boite à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur de refroidissement de moteur à combustion interne, propre à être parcouru par un liquide caloporteur, ledit vase d'expansion comprenant une paroi (26) en matière plastique translucide présentant localement une région (32) amincie en épaisseur pour le contrôle du niveau (24) du liquide dans le vase d'expansion, caractérisé en ce qu'un insert (40) formé d'une matière plastique transparente est rapporté sur cette région amincie (32) du côté extérieur de la paroi (26). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de retenue (581, sa2582,...; 60,62) pour maintenir l'insert (40) en appui sur la région amincie (32) de la paroi (26). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de retenue (58riz 582,... ;60,62) sont venus de moulage avec la paroi (26). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de retenue (581,582,... ;60,62) sont surmoulés en partie sur l'insert (40). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de retenue comprennent des nervures transversales (581,582,...) parallèles entre elles et reliant deux nervures longitudinales (60,62) parallèles, à la manière d'une échelle. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les nervures transversales (581,582,...) sont logées dans des rainures transversales (56) ménagées dans la face externe (541542 ) de l'insert (40). 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'insert (40) a une face externe (541,542,...) de forme convexe. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la région amincie (32) est formée en retrait par rapport à la face externe (30) de la paroi (26) pour former un logement de réception de l'insert (40). 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la paroi (26) est formée d'une matière plastique translucide du type polyamide chargée de fibres de verre, tandis que l'insert (40) est formé d'une matière plastique transparente, par exemple du type polyméthacrylate.