Brevet FR2799825A1 — publié le 20010420

Echanaeur de chaleur, notamment radiateur de refroidissement, avec moyens de dégazage, en particulier pour véhicule automobile L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur et notam ment aux radiateurs de refroidissement, en particulier pour les moteurs à combustion interne des véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un radiateur de refroi dissement propre à être parcouru par un fluide de refroi dissement et comprenant une boîte collectrice supérieure horizontale qui surmonte un faisceau de tubes verticaux et dans laquelle débouche une tubulure de remplissage équipée un bouchon, qui est généralement taré. Dans un radiateur de refroidissement de ce type, le fluide de refroidissement (habituellement un mélange d'eau et anti gel), qui a été échauffé par le moteur, gagne la boîte collectrice supérieure, circule ensuite de haut en bas dans les tubes du faisceau, puis gagne une boîte collectrice infé rieure avant de retourner vers le moteur. fluide de refroidissement est refroidi par échange thermique avec un flux d'air qui balaye le faisceau, ce dernier comportant habituellement des ailettes traversées par les tubes, pour augmenter la surface d'échange de chaleur. Le bouchon taré qui équipe la tubulure de remplissage, et que l'on appelle aussi "bouchon noyé", est généralement équipé d'un double clapet pour permettre l'évacuation du fluide de refroidissement en phase d'expansion dans le circuit de refroidissement et la réaspiration de ce fluide en phase de refroidissement du circuit. Ce bouchon assure en plus une fonction de dégazage afin d'évacuer vers l'extérieur les bulles de gaz qui ont tendance à se former dans le circuit de refroidissement du moteur, par suite de l'échauffement du fluide de refroidissement, et à créer des points chauds susceptibles d'endommager la culasse du moteur. Pour qu'un tel radiateur de refroidissement fonctionne correctement, il est essentiel d'assurer une bonne séparation entre la phase liquide et la phase gazeuse du fluide de refroidissement. Si la séparation n'est pas correcte, il existe un risque que l'on évacue vers l'extérieur du circuit du gaz en entraînant en même temps du fluide refroidisse ment phase liquide. Pour faisceaux de grande largeur (typiquement supérieure à mm), les vitesses du fluide de refroidissement sont suffisamment faibles pour permettre une bonne séparation des phases précitées et donc une évacuation du , sans entraî ner liquide à l'extérieur du circuit. Par contre, dans le cas de faisceaux petite largeur (typiquement inférieure à 500 mm), les vitesses de liquide sont plus élevées et l'utilisation de collecteurs étroits engendre des vitesses de liquide élevées. en résulte la présence d'une émulsion liquide/gaz au droit du bouchon taré, d'où une évacuation de liquide avec l'évacuation de gaz, et donc un dysfonctionnement du radiateur de refroidissement. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé nients précités. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement, du type défini en introduc tion, dans lequel la boîte collectrice est délimitée par une paroi conformée présentant un bossage supérieur de dimensions limitées, dans lequel débouche la tubulure de remplissage, ce qui permet de réaliser une chambre de tranquillisation située en partie supérieure de la boîte collectrice et au droit du bouchon et propre à favoriser le dégazage du fluide de refroidissement. Ainsi la boîte collectrice comporte, à sa partie supérieure, un bossage délimitant une chambre de tranquillisation dans laquelle débouche la tubulure de remplissage. Cette chambre de tranquillisation favorise la séparation des phases liquide et gazeuse du fluide de refroidissement, en particulier pour des radiateurs ayant un faisceau petite largeur et un collecteur étroit. I1 en résulte l'absence de risque d'evacuer simultanément du liquide et du gaz. Avantageusement, le bossage est forme par déport d'une partie supérieure de la paroi qui est acente à la tubulure de remplissage. Dans une forme de réalisation préferee, la boîte collectrice affecte une section transversale en forme de U ayant un fond incurvé dont l'ouverture est dirigée vers le bas, du côté du faisceau, tandis que le bossage délimité par un fond incurvé surmontant le fond incurvé la boîte collectrice. De préférence, le bossage présente une forme générale oblongue s'étendant dans la direction longitudinale de la boîte collectrice. La boîte collectrice, le bossage et tubulure de remplis sage sont de préférence venus conjointement de moulage, avantageusement en matière plastique. I1 est avantageux aussi qu'un tube de trop plein soit venu de moulage avec la tubulure de remplissage. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exem ple, on se réfère aux dessins annexes, sur lesquels - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un radiateur de refroidissement selon 'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de la boîte collectrice du radiateur de figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale de la boîte collectrice au niveau de la tubulure remplissage ; et - la figure 4 est une vue en coupe transversale de la boîte collectrice, dans région du bossage, mais en dehors de la tubulure de remplissage. Le radiateur de refroidissement représenté à la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une pluralité de tubes parallèles 12 s'étendant verticalement et traversant un paquet d'ailettes 14. Les extrémités supérieures des tubes 12 débouchent, de manière étanche, dans un collecteur 16, encore appelé, "plaque à trous", lequel est coiffé par une boîte collectrice supérieure 18 s'étendant sensiblement à l'hori zontal. Le radiateur de refroidissement comporte en outre une boîte collectrice inférieure horizontale (non représenté sur le dessin). Les tubes 12, de meure que les ailettes 14 et le collecteur 16 sont avantageusement réalisés en une matière métallique, de préférence à base d'aluminium. Par contre, la boîte collec trice 18 est réalisée par moulage d'une matière plastique, par exemple du type polypropylène. La boîte collectrice 18 est délimitée par une paroi conformée 20 et elle affecte une section transversale en forme de U avec un fond incurvé 22 dont l'ouverture est dirigée vers le bas, c'est-à-dire du côté du faisceau . Ce fond 22 se raccorde à deux flancs longitudinaux 24 lesquelles aboutissent à un bord périphéri que 26, encore appelé "pied", sur lequel est serti le collecteur 16, et cela d'une manière en soi connue (figures 2 à 4). La paroi conformée 20 présente un bossage supérieur 28 de dimensions limitées, ayant une forme générale oblongue qui s'étend dans la direction longitudinale de la boîte collec trice. Ce bossage 8 est formé par déport, en direction ascendante, d'une partie supérieure de la paroi conformée 20 et il présente notamment un fond incurvé 30 qui surmonte le fond incurvé 22 de la boite collectrice (figures 1, 2 et 4). Le rattachement entre le fond 28 et le fond 22 est matéria lisé par une bordure fermée 32 sur la figure 1. Le bossage supérieur 28 délimite ainsi, dans la partie supérieure de la boîte à eau, un volume appelé chambre de tranquillisation" dont la fonction sera expliquée plus loin. Ce bossage 28 présente des dimensions limitées et choisies et il est venu des moulage avec la boîte collectrice 18. Celle-ci est également venue de moulage avec une tubulure de remplissage 34 qui se rattache en partie supérieure de la boîte collectrice et qui débouche dans cette dernière dans la région du bossage supérieur 28. Cette tubulure s'étend verticalement en étant décalée par rapport au plan longitudi nal médian du faisceau, comme on le voit le mieux sur la figure 3. La tubulure 34 débouche dans la chambre de tran- quillisation délimitée par le bossage 28. A sa partie supérieure, la tubulure 34 est muni d'un collet 36 comportant des rampes 38 aménagées pour permettre le montage d'un bouchon taré 40 équipé d'un double clapet de surpression et dépression (non représenté). Un tube de trop plein 42 débouche latéralement dans la tubulure remplis sage 34 proximité du collet 36. Le bouchon taré 40 fonctionne de façon habituelle, c'est-à- dire qu'il permet l'évacuation du fluide de refroidissement en phase liquide pendant la phase d'expansion dans le circuit de refroidissement du moteur relié au radiateur. I1 permet également de réaspirer le liquide en phase de refroidissement de ce circuit. Par ailleurs, ce bouchon assure la fonction de dégazage habituelle, pour évacuer vers l'extérieur du circuit le fluide de refroidissement en phase gazeuse résultant de l'échauffement du liquide de refroidissement. Le tube de trop plein 42 sert à évacuer le trop plein de liquide de refroidissement vers le vase d'expansion (non représenté) que comporte le circuit de refroidissement du moteur. La boîte collectrice 18 comprend en outre un pion 44 venu de moulage servant à la fixation du radiateur de refroidisse- ment. En outre une tubulure 46, également venue de moulage, sert à l'admission du fluide de refroidissement dans la boîte collectrice 18. En fonctionnement, le fluide de refroidissement, échauffé par le moteur, pénètre dans la boîte collectrice 18 par la tubulure 44, circule de haut en bas dans les tubes 12 et gagne la boîte collectrice inférieure avant de retourner vers le moteur. Par suite de l'échauffement du fluide de refroi dissement en phase liquide, il se crée un certain volume de gaz qui a tendance à migrer naturellement en partie supé rieure de la boîte collectrice. Ces gaz s'accumulent dans la chambre de tranquillisation délimitee par le bossage 28, ce qui facilite la séparation entre la phase liquide et la phase gazeuse, notamment pour des radiateurs ayant un faisceau de petite largeur (inférieur à 500 mm) présentant un collec teur étroit. Il en résulte une amélioration de fonction de dégazage, avec une amélioration de la séparation de la phase gazeuse, ce qui évite d'évacuer vers l'extérieur du circuit un mélange de gaz et de liquide. L'invention trouve essentiellement une application aux radiateurs de refroidissement moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. Bien entendu, elle n'est pas limitee à la forme de réalisa tion décrite précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes. Revendications 1. Echangeur de chaleur, notamment radiateur de refroidis sement, en particulier pour véhicule automobile, propre à être parcouru par un fluide de refroidissement et comprenant une boîte collectrice supérieure horizontale (18) qui surmonte un faisceau (10) de tubes verticaux (12) et dans laquelle débouche une tubulure de remplissage (34) équipée d'un bouchon (40), caractérisé en ce que la boîte collectrice (18) est délimitée par une paroi conformée (20) présentant un bossage supé rieur (28) de dimensions limitées, dans lequel débouche la tubulure de remplissage (34), ce qui permet de réaliser une chambre de tranquillisation située en partie supérieure de la boîte collectrice et au droit du bouchon (40) et propre à favoriser le dégazage du fluide de refroidissement. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caracté risé en ce que le bossage (28) est formé par déport d'une partie supérieure de la paroi (20) qui est adjacente à la tubulure de remplissage (34). 3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la boite collectrice (18) affecte une section transversale en forme de U ayant un fond incurvé (22) dont l'ouverture est dirigée vers le bas, du côté du faisceau et en ce que le bossage (28) est délimité par un fond incurvé (30) surmontant le fond incurvé (22) de la boîte collectrice. 4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bossage (28) présente une forme générale oblongue s'étendant dans la direction longitudinale de la boîte collectrice (18). 5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la boîte collectrice (18), le bossage (28) et la tubulure de remplissage (34) sont venus conjointement de moulage, avantageusement en matière plasti que. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caracté risé en ce qu'un tube de trop plein (42) est venu de moulage avec la tubulure de remplissage (34).