Brevet FR2675570A1 — publié le 19921023

La présente invention concerne un dispositif de sécurité pour un bouchon de fermeture monté sur un goulot de remplissage d'un échangeur thermique. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de sécurité pour un radiateur de refroidissement de véhicule automobile. Au cours du fonctionnement du véhicule, la pression à l'intérieur du circuit de refroidissement du groupe motopropulseur et donc à l'intérieur du radiateur de refroidissement varie par rapport à la pression atmosphérique extérieure. Ces variations peuvent aboutir à une mise en surpression de l'intérieur du radiateur par rapport à la pression atmosphérique ou à une mise en dépression. Ces différences de pression par rapport à la pression atmosphérique présentent un inconvénient lorsque l'utilisateur désire ouvrir le bouchon de remplissage du radiateur. Si le circuit est en dépression, l'ouverture du bouchon est impossible tant que les pressions à l'intérieur du radiateur et à l'extérieur ne sont pas revenues sensiblement à des valeurs égales. Au contraire, si le radiateur est en surpression, il se produit lors du dévissage du bouchon des projections à haute pression d'un mélange de vapeur et de liquide chaud qui sont dangereuses pour l'utilisateur. Afin de remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé de nombreuses conceptions d'un bouchon de fermeture comportant des soupapes intégrées de surpression et de dépression visant à égaliser en permanence la pression à l'intérieur du radiateur avec la pression atmosphérique. Ces soupapes sont en général tarées par un ressort dont la valeur ne peut pas être négligeable et l'on constate notamment qu'il existe toujours une surpression résiduelle au moment de l'ouverture du bouchon de fermeture du radiateur. L'invention a pour premier but de pallier le danger de brûlure éventuelle de l'utilisateur en cas de surpression résiduelle. A cet effet l'invention propose un dispositif de sécurité pour un bouchon de fermeture monté sur un goulot de remplissage d'un échangeur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de verrouillage en position fermée du bouchon qui est commandé par la pression régnant à l'intérieur de l'échangeur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le bouchon est monté à rotation sur le goulot et l'organe de verrouillage comporte un doigt de verrouillage dont l'extrémité libre est reçue, en position verrouillée, dans une encoche de verrouillage formée à la périphérie du bouchon - le doigt de verrouillage est mobile en translation selon une direction de verrouillage perpendiculaire à l'axe du bouchon et l'encoche de verrouillage est formée dans la face cylindrique extérieure de la paroi latérale du bouchon - le doigt de verrouillage est mobile en translation selon une direction de verrouillage parallèle à l'axe du bouchon et l'encoche de verrouillage est formée dans la face annulaire inférieure de la paroi latérale du bouchon ;; - le dispositif comporte un vérin de commande du type comportant un corps de vérin dans lequel se déplace un piston de commande dont une face délimite une chambre de commande reliée à l'intérieur de l'échangeur thermique et dont l'autre face comporte une tige dont l'extrémité fait saillie hors du corps du vérin pour constituer le doigt de verrouillage - le vérin comporte des moyens de rappel élastique du piston à l'encontre de l'effort qui lui est appliqué par la pression de commande. Le dispositif selon l'invention permet également de réaliser un équilibrage des pressions entre l'intérieur de l'échangeur thermique et l'extérieur et il est prévu à cet effet que la chambre de commande du vérin comporte un orifice de mise à l'air libre. Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, le piston comporte un clapet anti-retour qui met en communication les deux faces du piston et qui s'ouvre en direction de la chambre de commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exemples non limitatifs, et pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe passant par les axes du vérin de.verrouillage et du goulot de remplissage de la partie supérieure d'un radiateur de véhicule automobile - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 illustrant un second agencement du vérin de verrouillage par rapport au goulot de remplissage. On reconnaît à la figure 1 la paroi supérieure 10 de la partie haute 12 d'un radiateur de refroidissement d'un véhicule automobile. La partie haute 12 délimite une chambre supérieure 14 à laquelle il est possible d'accéder par un goulot cylindrique de remplissage 16 dont l'axe X-X est perpendiculaire à la face supérieure 10. La fermeture du goulot 16 est assurée au moyen d'un bouchon de fermeture 18. Le bouchon 18 est un bouchon de forme générale cylindrique qui comprend une face supérieure 20 qui se prolonge axialement vers le bas par une jupe latérale cylindrique 22. Le bouchon 18 est monté vissé sur le goulot 16 par la coopération d'un filetage intérieur 24 formé dans la paroi cylindrique interne de la jupe 22 avec un filetage extérieur 26 formé sur la face cylindrique extérieure du goulot 16. Le bouchon 18 est illustré à la figure 1 en position fermée dans laquelle la face interne de la face supérieure 20, qui est par exemple équipée d'une garniture d'étanchéité 28, est montée serrée en appui axial contre le bord supérieur annulaire 30 du goulot 16. Conformément à l'invention, le radiateur 12 est équipé d'un dispositif de sécurité 32. Le dispositif de sécurité 32 est un vérin comportant un corps de vérin 34 fixé à l'extérieur sur la face supérieure 10 du radiateur. Le corps de vérin 34 comporte un alésage interne 36 qui est fermé à l'une de ses extrémités, à gauche en considérant la figure 1, par un bouchon 38 vissé dans l'extrémité taraudée de l'alésage 36. A son autre extrémité, à droite en considérant la figure 1, l'alésage 36 se termine par un épaulement radial interne 38 comportant un alésage 40 de plus petit diamètre. Le vérin 32 comporte un piston de commande 42 qui est monté coulissant dans l'alésage 36. La chambre de commande 44 du vérin 32 est délimitée par une portion de la paroi cylindrique de l'alésage 36, par le bouchon 38 et par la face de commande 46 en vis-à-vis du piston de commande 42. La chambre de commande 44 communique avec la chambre intérieure 14 de la partie haute 12 du radiateur au moyen d'un raccord percé 48 qui traverse la face supérieure 10 du radiateur. L'autre face 50 du piston de commande 42 est équipée d'une tige de commande 52 dont l'extrémité libre 54 fait saillie hors du corps du vérin 34 à travers un manchon 56 lui-même reçu dans l'alésage de diamètre réduit 40. L'extrémité libre 54 de la tige 52 constitue un doigt de verrouillage monté coulissant avec le piston 42 selon l'axe Y-Y du corps de vérin 34 qui est perpendiculaire à l'axe X-X du bouchon de fermeture 18 du radiateur. Le doigt de verrouillage 54, lorsqu'il est dans la position de verrouillage représentée à la figure 1, est reçu dans une encoche 58 qui est formée dans la face cylindrique extérieure de la paroi latérale ou jupe cylindrique 22 du bouchon 18. L'encoche de verrouillage 58 présente des dimensions suffisantes de manière à assurer que le doigt de verrouillage 54 est libre d'y pénétrer quelle que soit la différence de position angulaire du bouchon 18 par rapport au goulot 16 en position de fermeture serrée, et ceci en fonction de l'effort de serrage qui lui est appliqué par l'utilisateur. A cet effet, l'encoche 58 doit donc s'étendre sur un secteur angulaire suffisant. La tige 52 est également équipée d'un piston de rappel 60 qui coulisse de manière étanche, comme le piston 42, dans l'alésage 36 de manière à délimiter avec l'épaulement radial interne 38 une chambre de rappel 62 qui constitue un ressort pneumatique de rappel de l'ensemble mobile constitué par le piston 42 et sa tige 52, à l'encontre de l'effort qui est exercé par la pression de commande sur la face de commande 46 du piston de commande 42. Le corps du vérin 34 comporte également un conduit 64 de mise à l'air libre de la chambre de commande 44 avec l'atmosphère 66. Dans la position verrouillée représentée à la figure 1, la chambre intérieure 14 de la partie haute 12 du radiateur communique avec l'atmosphère 66 par le raccord 48 et par le conduit de mise à l'air libre 64 qui est disposé axialement de manière à se situer à gauche de la face de commande 46. Lorsque la pression à l'intérieur de la chambre 44 diminue du fait de son équilibrage progressif avec la pression atmosphérique, le piston de commande 42 se déplace progressivement vers la gauche sous l'action du ressort pneumatique 62 jusqu a ce qu'il vienne occuper sa position 42' représentée en pointillés à la figure 1. Dans cette seconde position, et au cas où se produirait une dépression à l'intérieur de la chambre 14 du radiateur, il est nécessaire de pouvoir également provoquer un équilibrage des pressions intérieure et extérieure. A cet effet le piston 42 comporte un clapet antiretour 68 qui met en communication les faces 46 et 50 du piston de commande 42 et dont le sens passant correspond à un écoulement depuis la face 50 en direction de la face de commande 46. En cas de dépression, on comprend donc aisément que de l'air est susceptible de pénétrer dans la chambre intérieure 14 par le conduit d'équilibrage 64 via le clapet anti-retour 68 et le raccord 48. Outre sa fonction de sécurité, le dispositif 32 permet donc également d'assurer en permanence un rééquilibrage des pressions entre l'intérieur et l'extérieur du radiateur. La fonction de sécurité est assurée de la manière suivante. Lorsque l'utilisateur désire procéder au dévissage du bouchon de fermeture 18, cette opération de dévissage n'est possible que si le doigt de verrouillage 54 est en position escamotée, c'est-à-dire si il n'interfère pas avec les parois transversales du cran 58 qui s'opposent au dévissage du bouchon 18. Si le dispositif est dans la position représentée à la figure 1, le dévissage est impossible jusqu'à ce que les pressions soient à nouveau équilibrées. L'agencement représenté à la figure 2 est, du point de vue structurel et fonctionnel en tous points identique à celui de la figure 1 à l'exception des positions relatives du dispositif 32 et du bouchon 18. On constate en effet que, dans ce second mode de réalisation, l'axe X-X du goulot 16 se trouve à proximité d'une paroi latérale 11 du radiateur. Le dispositif de sécurité 32 est ici fixé contre la paroi latérale 11 d'une manière telle que son axe Y-Y est parallèle à l'axe X-X du goulot 16. L'encoche de verrouillage 58 formée dans la jupe 22 du bouchon est nécessairement ouverte dans la face annulaire inférieure 23 de la jupe cylindrique latérale 22 de manière que l'extrémité coudée à angle droit 55 qui prolonge l'extrémité libre 54 formant le doigt de verrouillage puisse y pénétrer en cas de surpression pour occuper la position qui est illustrée en traits pleins à la figure 2. Dans la position rétractée illustrée en pointillés à la figure 2, la portion coudée à angle droit 55' est agencée en dehors de l'encoche de verrouillage 58 et il est donc possible de procéder au dévissage du bouchon de fermeture 18. Dans le deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2, on a également fait figurer un ressort hélicoïdal de compression 63 qui peut remplacer et/ou être combiné à l'effet de ressort pneumatique de la chambre 62. Dans les deux modes de réalisation représentés aux figures, le corps du vérin 34 est illustré sous la forme d'un élément rapporté sur la paroi 10 ou 11 du radiateur. Selon une variante de réalisation non représentée il est possible de réaliser le corps 34 venu de moulage avec la partie haute 12 du radiateur notamment lorsque cette dernière est réalisée en matière plastique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité (32) pour un bouchon de fermeture (18) monté sur un goulot de remplissage (16) d'un échangeur thermique (10-12), caractérisé en ce qu'il comporte un organe (54) de verrouillage en position fermée du bouchon (18) qui est commandé par la pression régnant à l'intérieur (14) de l'échangeur (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bouchon (18) est monté à rotation sur le goulot (16) et en ce que l'organe de verrouillage comporte un doigt de verrouillage (54) dont l'extrémité libre est reçue, en position verrouillée, dans une encoche de verrouillage (54) formée à la périphérie du bouchon (16). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le doigt de verrouillage (54) est mobile en translation selon une direction de verrouillage (Y-Y) perpendiculaire à l'axe (X-X) du bouchon (18). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'encoche de verrouillage (58) est formée dans la face cylindrique extérieure de la paroi latérale (22) du bouchon (18). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le doigt de verrouillage (54) est mobile en translation selon une direction de verrouillage (Y-Y) parallèle à l'axe (X-X) du bouchon (18). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'encoche de verrouillage (58) est formée dans la face annulaire inférieure (57) de la paroi latérale (22) du bouchon. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un vérin de commande du type comportant un corps de vérin (34) dans lequel se déplace un piston de commande (42) dont une face (46) délimite une chambre de commande (44) reliée à l'intérieur (14) de l'échangeur (12) et dont l'autre face (50) comporte une tige (52) dont l'extrémité (54) fait saillie hors du corps du vérin (34) pour constituer le doigt de verrouillage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vérin comporte des moyens (62) de rappel élastique du piston de commande (42) à l'encontre de l'effort qui lui est appliqué par la pression de commande. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la chambre de commande (44) du vérin comporte un orifice (64) de mise à l'air libre. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le piston comporte un clapet antiretour (68) qui met en communication les deux faces (46, 50) du piston de commande (42) et qui s'ouvre en direction de la chambre de commande (44).