Brevet FR2915516A1 — publié le 20081031

La présente invention concerne, de façon générale, un bocal de dégazage pour circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, en particulier un moteur de véhicule automobile, la fonction générale d'un tel bocal de dégazage consistant en la séparation des gaz tels que l'air vis-à-vis du liquide dans le circuit de refroidissement, et en l'évacuation de ces gaz hors du circuit. De manière généralement connue, un bocal de dégazage se présente comme un corps creux étanche, habituellernent de forme sphérique et constitué à partir de deux demi-coques hémisphériques accolées. Un embout d'arrivée de liquide à dégazer est placé dans la partie haute du bocal, au-dessus du niveau habituel de liquide ; éventuellement un autre embout est placé dans la partie basse du bocal, au-dessous du niveau habituel de liquide. Un embout de sortie du liquide dégazé est placé au point le plus bas du bocal. A l'intérieur du bocal, il est prévu un ensemble de parois internes qui réalisent un compartimentage plus ou moins complexe, lequel assure le guidage du liquide entre le ou les embouts d'arrivée et l'embout de sortie en créant une circulation favorisant la séparation des gaz vis-à-vis du liquide par l'effet de la force centrifuge (effet de cyclone) et de la gravité. Les réalisations diverses déjà connues du compartimentage interne des bocaux de dégazage visent à en améliorer l'efficacité dans la séparation gaz/liquide, tout en garantissant un niveau minimal de liquide de refroidissement à l'intérieur du bocal, afin d'éviter toute aspiration d'air par l'embout de sortie (phénomène dit de déjaugeage ) notamment hors de mouvements de ce bocal liés aux accélérations et freinages du véhicule concerné. A titre d'exemples de réalisation de tels bocaux de dégazage, il est ici fait référence à la demande de brevet français FR 2861133 et à la demande internationale de brevet WO 2004/001204. La présente invention vise à améliorer le fonctionnement des bocaux de dégazage du genre ici considéré, qu'il s'agisse d'un bocal alimenté par un seul embout d'arrivée de liquide ou d'un bocal alimenté par deux embouts d'arrivée de liquide, notamment pour améliorer encore l'efficacité de la séparation gaz/liquide tout en résolvant le problérnatique du déjaugeage. A cet effet, l'invention a pour objet un bocal de dégazage pour circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, en particulier un moteur de véhicule automobile, le bocal étant de forme générale sphérique et comportant un embout d'arrivée du liquide à dégazer placé dans sa partie haute, éventuellement un autre embout d'arrivée du liquide à dégazer placé dans sa partie basse, et un embout de sortie du liquide dégazé placé au point le plus bas du bocal, celui-ci comportant intérieurement des parois réalisant un compartimentage, avec création d'une circulation de type cyclone, ce bocal de dégazage étant essentiellement caractérisé par le fait que ses parois internes comportent au moins un première série de nervures de dégazage disposées circulairement dans la partie centrale du bocal, et une deuxième série de nervures de dégazage disposées circulairement dans la partie basse du bocal, coaxialement à la première série de nervures de dégazage. Ainsi, le bocal de dégazage objet de l'invention est conçu de manière à forcer le liquide à dégazer à effectuer un mouvement de rotation à l'intérieur de ce bocal, mouvement au cours duquel le liquide vient heurter des structures disposées en cercle et désignées comme nervures de dégazage, lesquelles permettent de séparer les gaz, notamment l'air de la phase liquide. II s'agit ici, dans un premier temps, de perturber l'écoulement du liquide pour mieux séparer les deux phases (gaz et liquide) mais aussi, dans un second temps, d'apaiser le liquide dégazé pour éviter toute nouvelle formation de bulles gazeuses avant l'aspiration du liquide par l'embout de sortie. De plus, une efficacité augmentée est obtenue selon l'invention par la combinaison de deux séries de nervures de dégazage disposées circulairement et jouant chacune un rôle spécifique. Ainsi, la première série de nervures de dégazage, disposée à une certaine proximité de l'embout d'arrivée de liquide placé dans la partie haute du bocal, fait obstacle à la trajectoire circulaire du liquide de refroidissement entrant d'abord dans la partie haute de ce bocal, et réalise une décantation principale. La deuxième série de nervures de dégazage, disposée autour de l'orifice de l'embout de sortie du liquide, réalise une décantation secondaire qui permet de retenir éventuellement les bulles de gaz résiduelles, avant l'aspiration du liquide par l'embout de sortie. Les nervures de dégazage de la deuxième série sont, de préférence, de hauteur plus faible que les nervures de dégazage de la première série. Dans le cas d'un bocal de dégazage pourvu d'un deuxième embout d'arrivée du liquide à dégazer placé dans sa partie basse, les parois internes du bocal comprennent encore au moins une nervure de dégazage additionnelle sensiblement radiale disposée dans la partie basse du bocal, cette nervure additionnelle étant heurtée par le liquide entrant dans le bocal par l'embout d'arrivée inférieur. Selon une disposition avantageuse, pour résoudre la problématique du déjaugeage, une paroi interne sensiblement cylindrique du bocal de dégazage s'étend dans la partie haute de ce bocal jusqu'autour du sommet d'une autre paroi interne sensiblement cylindrique du bocal qui comporte les nervures de dégazage de la première série, le bord inférieur de la première paroi cylindrique s'étendant sensiblement plus bas que le sommet de l'autre paroi cylindrique. Cette disposition permet au bocal, même en cas de forte inclinaison due à des accélérations ou freinages du véhicule, de retenir le liquide à l'intérieur du bocal en évitant toute aspiration indésirable de gaz par l'embout de sortie. Enfin, dans la mesure où le bocal de dégazage comporte un capteur de niveau à mi-hauteur de ce bocal, il est encore avantageusement prévu, à l'intérieur du bocal et de part et d'autre de l'emplacement du capteur de niveau, des nervures de tranquillisation qui stabilisent le liquide dans la région dudit capteur et améliorent ainsi la fiabilité de lecture lors des basculements du bocal. Ces nervures de tranquillisation s'ajoutent aux nervures de dégazage précédemment détaillées. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce bocal de dégazage pour circuit de refroidissement : Figure 1 est une vue d'ensemble extérieure, en perspective, d'un bocal de dégazage conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue éclatée en perspective du bocal de dégazage 25 de la figure 1 ; Figure 3 est une vue en coupe et en perspective du bocal des figures 1 et 2 ; Figure 4 est une vue en perspective de ce bocal, avec la demi-coque supérieure partiellement enlevée, montrant les diverses nervures de 30 dégazage; Figure 5 et 6 sont des vues en coupe verticale du bocal de dégazage, respectivement en position droite et en position basculée, illustrant la solution apportée à la problématique du déjaugeage ; Figure 7 est une vue en perspective de la seule demi-coque 35 inférieure du bocal, montrant l'ensemble des nervures de tranquillisation. En se référant d'abord aux vues d'ensembles des figures 1 à 3, le bocal de dégazage, désigné dans son ensemble par le repère numérique 1, possède une allure générale sphérique, étant formé par deux demi-coques hémisphériques 2 et 3, soit une demi-coque supérieure 2 et une demi-coque inférieure 3, accolées et assemblées l'une à l'autre de façon étanche suivant un plan de joint 4 normalement horizontal. Le bocal de dégazage 1 comporte un premier embout d'arrivée 5 du liquide de refroidissement à dégazer, qui est placé dans sa partie haute c'est-à-dire est porté par la demi-coque supérieure 2, en étant orienté de façon à obtenir une entrée tangentielle du liquide. Le bocal de dégazage 1 comporte, ici, encore un autre embout d'arrivée 6 du liquide de refroidissement à dégazer, qui est placé dans sa partie basse c'est-à-dire est porté par la demi-coque inférieure 3, en étant lui aussi orienté de façon à obtenir une entrée tangentielle du liquide. Un embout de sortie 7 du liquide de refroidissement dégazé est prévu au point le plus bas du bocal 1, c'est-à-dire au point le plus bas du fond de la demi-coque inférieure 3. Au sommet de la demi-coque supérieure 2 est prévu un orifice de dégazage 8, normalement obturé par un bouchon de dégazage 9. Un capteur de niveau 10 du liquide à l'intérieur du bocal de dégazage 1 est placé extérieurement à mi-hauteur de ce bocal 1, juste audessous du plan de joint 4 entre les deux demi-coques 2 et 3. Une patte de fixation 11 et deux plots de fixation 12 sont encore formés extérieurement sur la demi-coque inférieure 3, ceci pour fixer le bocal 1 sur la structure du véhicule. En se référant aussi aux figures 4 et suivantes, le volume intérieur creux du bocal de dégazage 1 se trouve divisé en plusieurs compartiments par des parois internes. Celles-ci comprennent, en particulier, une paroi cylindrique 13 d'axe sensiblement vertical, attenante à la demi-coque supérieure 2, et une autre paroi cylindrique 14 coaxiale à la précédente, attenante à la demi-coque inférieure 3. Le bord inférieur 15 de la première paroi cylindrique 13 s'étend à l'extérieur de la région du sommet 16 de l'autre paroi cylindrique 14. Cette paroi cylindrique 14, qui s'étend ainsi jusque dans la partie centrale du bocal 1, comporte des fentes verticales 17 et des nervures de dégazage 18 sensiblement radiales qui dépassent de sa face extérieure. Les nervures 18, ainsi disposées en cercle, sont de hauteur comparativement importante indiquée en H. D'autres nervures de dégazage 19 sont disposées en cercle dans la partie basse du bocal 1, plus précisément vers le fond de la demi-coque inférieure 3 autour de l'orifice prolongé par l'embout de sortie 7. Ces nervures 19 sont de hauteur comparativement faible indiquée en h. Comme le montre aussi la figure 4, une nervure de dégazage additionnelle 20 est prévue avec une disposition sensiblement radiale, dans la partie basse du bocal 1 en regard de l'orifice prolongé par l'embout d'arrivée 6 inférieur. La nervure de dégazage additionnelle 20 ménage une fente de passage entre son bord extérieur et la face interne de la demi-coque inférieure 3. Enfin, comme le montrent la figure 4 et surtout la figure 7, des nervures 21, 22 et 23 de stabilisation du liquide sont prévues de part et d'autre de l'emplacement du capteur de niveau 10. Toutes les nervures de stabilisation 21, 22 et 23 sont ici solidaires de la demi-coque inférieure 3. En fonctionnement, le bocal de dégazage 1 étant raccordé au circuit de refroidissement du moteur thermique du véhicule concerné, le liquide de refroidissement non dégazé parvient à l'intérieur du bocal 1 par les deux embouts d'arrivée 5 et 6. A l'intérieur du bocal 1, ce liquide circule suivant le trajet indiqué par les flèches noires, pour finalement repartir du bocal 1 par l'embout de sortie 7, les diverses parois internes telle que celles 13 et 14 assurant le guidage du liquide. Pour la fraction de liquide admise en partie haute par l'embout d'arrivée 5, et entrant ainsi tangentiellement à la paroi interne 13, une première séparation des gaz qu'elle renferme est réalisée en partie haute du bocal de dégazage 1. Plus particulièrement, cette séparation est réalisée selon le principe de cyclone, les bulles de gaz étant séparées par un effet centripète, celles-ci restant dans la partie centrale du bocal 1 alors que le liquide se maintient en périphérie. Ensuite, le liquide descendant vers la partie basse du bocal 1, une séparation est réalisée par la première série de nervures de dégazage 18, placées au plus près de l'arrivée de cette fraction de liquide. Une séparation secondaire, permettant de retenir dans le bocal 1 éventuellement les dernières bulles de gaz transportées par le liquide, est réalisée par la deuxième série de nervures de dégazage 19, proche l'embout de sortie 7. Pour la fraction de liquide admise en partie basse par l'embout d'arrivée 6 inférieur, l'impact réalisé sur la nervure de dégazage additionnelle 20 sépare les bulles de gaz, et avantageusement le liquide est mis en circulation dans le sens anti-horaire par son passage dans la fente ménagée entre la nervure 20 et la face interne de la demi-coque inférieure 3. Tout le liquide de refroidissement ainsi dégazé est réaspiré par l'embout de sortie 7, tandis que, comme indiqué par les flèches blanches, les bulles de gaz séparées remontent vers la surface du liquide et la partie supérieure du bocal 1. Comme l'illustre la figure 5, le niveau de liquide minimum N se situe à hauteur du plan de joint 4 des deux demi-coques 2 et 3. En cas d'inclinaison forte du bocal 1, le niveau de liquide N conservant sa position comme l'illustre la figure 6, le chevauchement vertical des deux parois cylindriques 13 et 14, résultant de la position relative du bord inférieur 15 de la paroi 13 du sommet 16 de la paroi 14, assure la retenue du liquide à l'intérieur du bocal 1. Ainsi, en cours de fonctionnement, les mouvements de mise en rotation des fractions de liquide de refroidissement, dans le sens anti-horaire, améliorent par effet de cyclone la séparation gazeuse et, pour ce qui est de la partie inférieure du bocal 1, favorisent le dégazage par impact du liquide sur les nervures 18 réparties autour de la paroi cylindrique 14. Enfin, en se référant à la figure 7, on notera qu'en cours de fonctionnement les nervures de stabilisation 21, 22 et 23, placées de part et d'autre du capteur de niveau 10, permettent de stabiliser le liquide au voisinage de ce capteur, lors des basculements du bocal de dégazage 1. Comme il va de soi, l'invention ne se lirnite pas à la seule forme d'exécution de ce bocal de dégazage pour circuit de refroidissement qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention par des modifications du détail des formes ou du nombre des nervures de dégazage et le cas échéant de tranquillisation, ou encore en appliquant l'invention à un bocal ne comportant qu'une seule arrivée de liquide à dégazer, à savoir l'arrivée supérieure, auquel cas la nervure de dégazage additionnelle est supprimée. REVENDICATIONS , 1. Bocal de dégazage pour circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, en particulier un moteur de véhicule automobile, le bocal (1) étant de forme générale sphérique et comportant un embout d'arrivée (5) du liquide à dégazer placé dans sa partie haute (2), éventuellement un autre embout d'arrivée (6) du liquide à dégazer placé dans sa partie basse (3), et un embout de sortie (7) du liquide dégazé placé au point le plus bas du bocal (1), celui-ci comportant intérieurement des parois (13, 14) réalisant un compartimentage, avec création d'une circulation de type cyclone caractérisé en ce que les parois internes (13, 14) comportent au moins une première série de nervures de dégazage (18) disposées circulairement dans la partie centrale du bocal (1), et une deuxième série de nervures de dégazage (19) disposées circulairement coaxialement à la première série de nervures de dégazage (18). 2. Bocal de dégazage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures de dégazage (19) de la deuxième série, disposée autour de l'orifice de l'embout de sortie (7) du liquide, sont de hauteur (h) plus faible que les nervures de dégazage (18) de la première série. 3. Bocal de dégazage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans le cas d'un bocal (1) pourvu d'un embout d'arrivée (6) du liquide à dégazer placé dans sa partie basse (3), les parois internes comprennent encore au moins une nervure de dégazage additionnelle (20) sensiblement radiale disposée dans la partie basse (3) du bocal (1), cette nervure additionnelle (20) étant heurtée par le liquide entrant dans le bocal (1) par l'orifice d'arrivée (6) inférieur. 4. Bocal de dégazage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi interne sensiblement cylindrique (13) qui s'étend dans la partie haute du bocal (1) jusqu'autour du sommet (16) d'une autre paroi sensiblement cylindrique (14) du bocal (1) qui comporte les nervures de dégazage (18) de lapremière série, le bord inférieur (15) de la première paroi cylindrique (13) s'étendent sensiblement plus bas que le sommet (16) de l'autre paroi cylindrique (14). 5. Bocal de dégazage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans le cas où le bocal (1) comporte un capteur de niveau (10) de liquide situé sensiblement à mi-hauteur de ce bocal (1), il est prévu, à l'intérieur du bocal (1) et de part et d'autre de l'emplacement du capteur de niveau (10), des nervures de tranquillisation (21, 22, 23) qui stabilisent le liquide dans la région dudit capteur (10).