EP0219419A1 - Dispositif de boîte à eau de vase d'expansion, et échangeur de chaleur comprenant ce dispositif - Google Patents

Dispositif de boîte à eau de vase d'expansion, et échangeur de chaleur comprenant ce dispositif Download PDF

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EP0219419A1
EP0219419A1 EP86402178A EP86402178A EP0219419A1 EP 0219419 A1 EP0219419 A1 EP 0219419A1 EP 86402178 A EP86402178 A EP 86402178A EP 86402178 A EP86402178 A EP 86402178A EP 0219419 A1 EP0219419 A1 EP 0219419A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
water box
expansion tank
tube
liquid
bundle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86402178A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marco Valier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo SE
Original Assignee
Valeo SE
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0231—Header boxes having an expansion chamber

Definitions

  • the invention relates essentially to a water box and expansion tank device for a heat exchanger, such as for example a radiator of a cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle, as well as an exchanger heat including this device.
  • a heat exchanger such as for example a radiator of a cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle, as well as an exchanger heat including this device.
  • the expansion tank molded with the water box extends along this water box.
  • the heat exchanger is of the type with horizontal circulation of liquid, that is to say when it comprises a bundle of horizontal tubes at the ends of which are mounted vertical water boxes
  • the expansion tank which extends along the water box, in the plane of the exchanger increases by its presence the dimension and therefore the horizontal size of the exchanger.
  • the architecture of the vehicle or of the engine compartment of this vehicle does not allow this arrangement for reasons of space, and we then use a radiator with an independent expansion tank, this tank being mounted at a another place in the engine compartment and connected to the radiator by flexible pipes.
  • the object of the invention is in particular to avoid this drawback, by means of a heat exchanger comprising a molded expansion tank, forming a block with one of the water boxes of the exchanger and in which the presence of the vase expansion does not significantly increase the horizontal size of the exchanger.
  • the invention provides a device for a water box and an expansion tank for a heat exchanger, such as a radiator of a cooling circuit of an internal combustion engine, this device being in one piece, characterized in that that, the water box being generally vertical, the expansion tank is provided at the upper end of the water box and extends horizontally beyond it.
  • the expansion tank will be located, not on the vertical side of the water box, but above it, which reduces the horizontal size of the exchanger.
  • the expansion vessel extends perpendicular to the open mounting face of the water box on one end of the bundle of tubes of the exchanger.
  • the expansion vessel will extend above the tube bundle, over part of its length.
  • the invention provides that the expansion vessel comprises, on its underside, a fixing lug on the bundle of tubes of the exchanger.
  • the arrangement of the expansion tank above the water box also allows excellent degassing of the liquid circulating in the heat exchanger, without the need to use an attached tubing used until now in the prior art and the mounting of which complicates the assembly of the exchanger and increases its cost.
  • the water box of the device comprises, for example, molding, a liquid intake pipe which has a common wall with the expansion tank, the degassing passage then being constituted by an orifice formed in this wall. .
  • this orifice can be extended upwards by a tube coming from molding with the expansion tank, which ensures better degassing of the liquid, in particular when a part of the cylinder head of the engine is at a level higher than that from the upper end of the water box.
  • FIGS. 1 to 3 represent a heat exchanger, in particular a radiator for a cooling circuit of a motor vehicle engine, which comprises a device of water box and of expansion tank according to l 'invention.
  • the radiator shown in these figures essentially comprises a bundle of tubes 10, in which the liquid circulation tubes are arranged in one or more rows of parallel horizontal tubes, a water box 12 of a conventional type mounted at one end of the bundle , and a device 14 for water box and expansion tank according to the invention, which is a single piece molded in one piece and which comprises a water box 16 and an expansion tank 18.
  • the water boxes 12 and 16 are mounted in the usual way on the ends of the bundle of tubes 10, by means of collectors 20 which are plates comprising holes in which the ends of the tubes are mounted as a seal, as is well known in the art.
  • the water box 16 comprises, by molding, a central partition 22 which divides its internal space into two compartments separated in a sealed manner from each other when the water box 16 is mounted on the tube bundle 10, the upper compartment 24 being connected to a coolant circuit by a pipe 26 for admitting liquid into the exchanger, and the lower compartment 28 being connected to this circuit by a pipe 30 for the liquid outlet from the exchanger.
  • the liquid intake pipe 26 extends partly above the water box 16 of the tube bundle 10 and comes from molding with the water box 16 and with the lower part 32 of the expansion tank 18, which is of substantially semi-cylindrical shape and which is tangent to the upper part of the intake manifold 26 having with this manifold a common wall in which is formed an orifice 34 for communication between the expansion vessel 18 and the manifold 26, this orifice 34 playing the role of degassing passage for the liquid which is brought into the exchanger by the pipe 26.
  • the lower part 32 of the expansion vessel 18 extends horizontally, that is to say perpendicular to the general direction of the water box 16, and perpendicular to the open face of the water box 16 by which this box can be mounted on the end of the bundle of tubes 10.
  • the expansion vessel 18 extends horizontally, above the water box 24 and above part of the bundle of tubes 10 , as shown in FIG. 1.
  • the end of the lower part 32 of the expansion tank, which is opposite to the intake manifold 26, comprises, by molding, a U-shaped bracket 36 for fixing, for example by clipping or installation, on the horizontal upper edge of the tube bundle 10.
  • this fixing lug may be flat and is then fixed by suitable means, for example screws, to a cross member crimped on the upper horizontal edge of the bundle of tubes.
  • the lower part 32 of the expansion vessel 18 has an open upper face, for example horizontal, which is closed by sealing by an insert 38, for example also substantially semi-cylindrical, comprising a clean filling orifice or end piece 40 be closed by a plug 42 of the usual type and comprising for example overpressure and vacuum valves.
  • the lower part 32 of the expansion vessel is also formed, by molding, with a tube 44 which extends along the water box 16 up to the liquid outlet pipe 30 and which forms a return conduit from liquid between the expansion tank 18 and the tubing 30 or possibly the lower end of the water box 16.
  • a level detector 46 of a conventional type, as shown in FIGS. 1 and 3.
  • the tube 44 is also connected to the upper end of the compartment 28 of the water box 16, immediately below the middle partition wall 22, by a small conduit 48 coming from molding, which makes it possible to perfect the degassing of the liquid, the air or gas bubbles collected under the central partition 22 at the top of the compartment 28 which can escape through the conduit 48 and come to the free surface of the liquid contained in the expansion tank 18.
  • the water boxes 12 and 16, the part 38 forming the upper part of the expansion tank 18 and possibly the lower part 32 of the expansion tank may comprise, by molding, lugs or pins for fixing the exchanger in the engine compartment of a motor vehicle, as shown in 50, 52, 54 and 56 respectively.
  • the coolant of the motor vehicle engine enters the upper compartment 24 of the water box 16 through the tubing 26, circulates in the tubes of the upper half of the bundle 10 to reach the water box 12, then circulates , in the opposite direction, in the tubes of the lower half of the bundle 10 to reach the lower compartment 28 of the water box and leaves the exchanger by the tube 30.
  • the air or gas bubbles conveyed by the liquid are drawn into the expansion tank 18, on the one hand, through the orifice 34 for communication with the intake manifold 26 and, on the other hand, through the conduit 48 and the tube 44.
  • the formation of the molding tube 58 with the lower part 32 of the expansion tank does not pose any problem, the tube 58 being able to be demolded in the same direction as the lower part 32.
  • the degassing passage 34 can be a simple orifice formed in a wall common to the lower part. lower 32 of the expansion tank and the intake manifold 26, or else, as shown in FIG. 2, an orifice surrounded by a small vertical rim 60 oriented upwards for guiding the air and gas bubbles to the expansion tank 18.
  • FIG. 4 represents an alternative embodiment of the invention, differing from that of FIGS. 1 to 3 only in that the tube 62 forming a conduit for return of the liquid from the expansion vessel 18 to the lower compartment 28 of the water box 16 extends, not to the outlet pipe 30, but only to the upper part of the compartment 28, the lower end of the tube 62 opening into the water box 16 directly in below the center wall 22.
  • the variant shown in FIG. 5 differs from that of FIG. 4 in that the upper compartment 24 of the water box 16 and the intake manifold 26 do not communicate directly with the expansion tank 18, that is that is to say that the liquid degassing passage is not formed by an orifice in a wall common to the expansion tank 18 and to the water box 24 or to the intake manifold 26.
  • the degassing passage comprises an upper tube 64 of the bundle of tubes 10 which opens, on the side of the water box 16, directly into the lower part 32 of the expansion tank, this lower part 32 being in direct extension from the water box 16 and being separated from the upper compartment 24 by a partition 66.
  • the air or gas bubbles conveyed by the liquid collect at the upper end of the other water box 12, are sucked by the tube 64 and arrive in the lower part 32 of the expansion tank. For the rest, the operation is identical to that previously exposed.
  • the expansion tank 18 is formed above the water box 16 and does not include a return duct 44 or 62 extending vertically along this water box 16
  • the fluid return duct is then formed by the upper tube 64 of the bundle 10, which opens directly into the lower part 32 of the expansion tank 18, separated from the upper compartment 24 of the water box 16 by the partition 66.
  • the liquid is therefore returned by this tube 64 and by the other water box 12.
  • the liquid degassing passage can in this case be formed by an orifice 68 in the partition 66, or by a small tube extending towards the high from this partition and establishing communication between the expansion tank 18 and the upper compartment 24 of the water box 16.
  • the air or gas bubbles conveyed by the liquid brought into the water box 16 by the intake manifold 26 collect in the upper part re from compartment 24 and are sucked into the expansion tank 18 through the orifice 68 or the aforementioned small conduit.
  • the embodiment shown in Figure 7 differs from that in Figure 6 in that the functions of the degassing passage and the liquid return duct are reversed.
  • the other water box 12 comprises, in the upper part, a pipe 70 for liquid intake and, in the lower part, a pipe 74 for the liquid outlet, the internal space of this water box 12 being shared by a central partition 76 in two compartments separated in a sealed manner from one another.
  • the water box 16 which is molded in a single piece with the lower part 32 of the expansion vessel 18 therefore no longer comprises these inlet and outlet pipes.
  • the internal space of the water box 16 is separated from the internal space of the lower part 32 of the expansion tank by an internal partition 78, corresponding to the internal partition 66 of FIG. 6 and which, on the one hand , directly connects the end of the upper tube 64 of the bundle 10 to the expansion tank 18 and, on the other hand, has an orifice or a connecting duct between the expansion tank 18 and the water box 16, for the liquid return.
  • the liquid is brought into the upper compartment of the water box 12 by the intake manifold 70, circulates in the tubes of the upper half of the bundle in the direction of the water box 16, passes through this water box, circulates, in the opposite direction, in the tubes of the lower half of the bundle 10, enters the lower compartment of the water box 12 and exits through the tube 74.
  • the air or gas bubbles conveyed by the liquid collect at the top of the upper compartment of the water box 12 and are sucked by the tube 64 in the expansion tank 18.
  • the air or gas bubbles which could collect in the water box 16 can pass into the expansion tank 18 through the liquid return pipe presented by the partition 78.
  • the water box 16 molded in one piece with the lower part 32 of the expansion tank 18, comprises in the upper part the inlet manifold 80, while the outlet manifold 82 is provided on the lower part of the other water box 12.
  • Neither of these two water boxes has a central partition wall and the liquid circulates in the same direction in in all the tubes of the bundle 10.
  • the upper tube 64 of this bundle forms the liquid return duct and, at its outlet in the water box 16, is connected directly to the expansion tank 18 by a partition 84 separating the expansion vessel and the water box 16, this partition 84 being analogous to the partition 78 of FIG. 7.
  • this partition 84 provides an orifice or a small communication conduit between the expansion vessel 18 and the water box 16 which forms the degassing passage for the liquid.
  • the liquid is brought through the tubing 80 into the water box 16, circulates in the same direction in all the tubes of the bundle 10, except for the tube 64, reaches the water box 12 and leaves the exchanger through the tubing 82.
  • the air or gas bubbles tend to collect in the upper part of the water box 16 and are sucked into the expansion tank 18 through the orifice or the small duct formed by the partition internal 84.
  • the return of liquid from the expansion vessel 18 to the exchanger is effected by the upper tube 64 of the bundle 10.
  • the variant embodiment shown in FIG. 9 differs from that of FIG. 8 in that the functions of the water boxes 16 and 12 are reversed, as well as the functions of the degassing passage and of the liquid return duct.
  • the water box 12 therefore comprises, in the upper part, a liquid inlet pipe 86, while the water box 16 comprises, in the lower part, the liquid outlet pipe 88.
  • the liquid degassing passage is formed by the upper tube 64 of the bundle 10 which, thanks to the internal partition 84, opens directly into the expansion vessel 18.
  • the orifice or the conduit that this partition 84 provides between the vessel d expansion 18 and the water box 16 constitutes the liquid return duct.
  • the liquid is brought through the tubing 86 into the water box 12, circulates in the tubes of the bundle 10 in the direction of the water box 16, circulates in this water box and leaves the exchanger through the tubing. outlet 88.
  • the air or gas bubbles carried by the liquid tend to collect in the upper part of the water box 12 and are sucked into the expansion tank 18 by the tube 64.
  • Figure 10 shows another alternative embodiment of the invention, in which the joint plane between the part of the expansion tank which is molded with the water box and the attached part of this expansion tank is, either horizontal, but vertical, as indicated by the dotted line 90.
  • the water box 16 is in this case molded in one piece with a first part 92 of the expansion tank, which extends above and in the extension of the water box 16 and which comprises a filling nozzle 94 substantially vertical in its upper part.
  • This vertical end piece 94 enables the orifices or conduits forming the liquid degassing passage and the liquid return conduit to be removed from the mold, respectively.
  • the first part 92 of the expiration vessel also extends horizontally, that is to say perpendicular to the general direction of the water box 16, above the bundle of tubes 10, and comprises an open face corresponding to the joint plane 90. This open face is closed by an insert 96, the underside of which can be formed with the tab 98 for fixing the expansion vessel to the upper side of the bundle of tubes 10.
  • This second part 96 of the vessel The expansion can have a greater or lesser volume, as represented by the dotted lines. This makes it possible to manufacture a one-piece molded water box and expansion tank device, having a standard size regardless of the capacity of the heat exchanger, and to adapt the expansion vessel to the capacity of the heat exchanger by fixing, on the first part 92 of this expansion vessel, a second part 96 of suitable volume.
  • this direct communication can be obtained by removing the partition 66 and the small tube extending upward from this partition.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion (14) pour un échangeur de chaleur, qui est monobloc moulé en une seule pièce et dans lequel la boîte à eau (16) est à disposition générale verticale tandis que le vase d'expansion (18) s'étend horizontalement, au-dessus de la boîte à eau (16) et du faisceau (10) de l'échangeur de chaleur. L'invention s'applique en particulier aux radiateurs des circuits de refroidissement des moteurs de véhicules automobiles.

Description

  • L'invention concerne essentiellement un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, tel par exemple qu'un radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur à combustion interne de véhicule automobile, ainsi qu'un échangeur de chaleur comprenant ce dispositif.
  • On connaît déjà des dispositifs de ce type, dans lesquels le vase d'expansion et la boîte à eau forment un ensemble moulé monobloc. Cette disposition est avantageuse car elle permet un montage de l'échangeur de chaleur sur un véhicule plus rapide et plus économique que dans le cas où le vase d'expansion est indépendant de la boîte à eau.
  • Dans les dispositifs connus, le vase d'expansion moulé avec la boîte à eau s'étend le long de cette boîte à eau. Lorsque l'échangeur de chaleur est du type à circula­tion horizontale de liquide, c'est-à-dire lorsqu'il comprend un faisceau de tubes horizontaux aux extrémités duquel sont montées des boîtes à eau verticales, le vase d'expansion qui s'étend le long de la boîte à eau, dans le plan de l'échangeur, augmente par sa présence la dimension et donc l'encombrement horizontal de l'échan­geur. Dans certains cas, l'architecture du véhicule ou du compartiment moteur de ce véhicule ne permet pas cette disposition pour des raisons d'encombrement, et on a alors recours à un radiateur avec un vase d'expan­sion indépendant, ce vase étant monté à un autre endroit du compartiment moteur et relié au radiateur par des conduits souples.
  • L'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient, au moyen d'un échangeur de chaleur comprenant un vase d'expansion moulé, formant bloc avec l'une des boîtes à eau de l'échangeur et dans lequel la présence du vase d'expansion n'augmente sensiblement pas l'encombrement horizontal de l'échangeur.
  • L'invention propose à cet effet un dispositif de boîte 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, ce dispositif étant monobloc, caractérisé en ce que, la boîte à eau étant à disposition générale verticale, le vase d'expansion est prévu à l'extrémité supérieure de la boîte à eau et s'étend horizontalement au-delà de celle-ci.
  • Ainsi, le vase d'expansion se trouvera, non sur le côté vertical de la boîte à eau, mais au-dessus de celle-ci, ce qui permet de réduire l'encombrement horizontal de l'échangeur.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le vase d'expansion s'étend perpendiculairement à la face ouverte de montage de la boîte à eau sur une extrémité du faisceau de tubes de l'échangeur.
  • Ainsi, dans l'échangeur de chaleur, le vase d'expansion s'étendra au-dessus du faisceau de tubes, sur une partie de la longueur de celui-ci.
  • Avantageusement, l'invention prévoit que le vase d'ex­pansion comprend, sur sa face inférieure, une patte de fixation sur le faisceau de tubes de l'échangeur.
  • On assure ainsi une bonne tenue mécanique de l'ensemble boîte à eau-vase d'expansion-faisceau de tubes de l'échan­geur.
  • La disposition du vase d'expansion au-dessus de la boîte à eau permet également un excellent dégazage du liquide qui circule dans l'échangeur de chaleur, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à une tubulure rapportée utilisée jusqu'à présent dans la technique antérieure et dont le montage complique l'assemblage de l'échangeur et augmente son coût.
  • A cet effet, la boîte à eau du dispositif comprend par exemple, de moulage, une tubulure d'admission de liquide qui présente une paroi commune avec le vase d'expansion, le passage de dégazage étant alors constitué par un orifice formé dans cette paroi.
  • Eventuellement, cet orifice peut être prolongé vers le haut par un tube venant de moulage avec le vase d'expan­sion, ce qui assure un meilleur dégazage du liquide, notamment lorsqu'une partie de la culasse du moteur se trouve à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure de la boîte à eau.
  • 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 élévation, avec arrachement partiel, d'un échangeur de chaleur selon l'invention;
    • - la figure 2 est une vue partielle en coupe selon la ligne II de la figure 1;
    • - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III de la figure 1;
    • - les figures 4 à 10 représentent schématiquement diverses variantes de réalisation d'un échangeur de chaleur selon l'invention.
  • On se réfère d'abord aux figures 1 à 3 qui représentent un échangeur de chaleur, notamment un radiateur pour un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, qui comprend un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion selon l'invention.
  • Le radiateur représenté dans ces figures comprend essentiel­lement un faisceau de tubes 10, dans lequel les tubes de circulation de liquide sont agencés en une ou plusieurs rangées de tubes horizontaux parallèles, une boîte à eau 12 d'un type classique montée à une extrémité du faisceau, et un dispositif 14 de boîte à eau et de vase d'expansion selon l'invention, qui est monobloc moulé en une seule pièce et qui comprend une boîte à eau 16 et un vase d'expansion 18. Les boîtes à eau 12 et 16 sont montées de la façon habituelle sur les extrémités du faisceau de tubes 10, au moyen de collecteurs 20 qui sont des plaques comprenant des trous dans lesquels les extrémités des tubes sont montées à étanchéité, comme cela est bien connu dans la technique.
  • La boîte à eau 16 comprend, de moulage, une cloison médiane 22 qui partage son espace interne en deux compar­timents séparés de façon étanche l'un de l'autre lorsque la boîte à eau 16 est montée sur le faisceau de tubes 10, le compartiment supérieur 24 étant relié à un circuit de liquide de refroidissement par une tubulure 26 d'admis­sion de liquide dans l'échangeur, et le compartiment infé­rieur 28 étant relié à ce circuit par une tubulure 30 de sortie de liquide de l'échangeur.
  • La tubulure 26 d'admission de liquide s'étend en partie au-dessus de la boîte à eau 16 du faisceau de tubes 10 et vient de moulage avec la boîte à eau 16 et avec la partie inférieure 32 du vase d'expansion 18, qui est de forme sensiblement semi-cylindrique et qui est tangente à la partie supérieure de la tubulure d'admission 26 en ayant avec cette tubulure une paroi commune dans laquelle est formé un orifice 34 de communication entre le vase d'expansion 18 et la tubulure 26, cet orifice 34 jouant le rôle de passage de dégazage du liquide qui est amené dans l'échangeur par la tubulure 26.
  • La partie inférieure 32 du vase d'expansion 18 s'étend horizontalement, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction générale de la boîte à eau 16, et perpendicu­lairement à la face ouverte de la boîte à eau 16 par laquelle cette boîte à eau peut être montée sur l'extré­mité du faisceau de tubes 10. Ainsi, le vase d'expansion 18 s'étend horizontalement, au-dessus de la boîte à eau 24 et au-dessus d'une partie du faisceau de tubes 10, comme représenté en figure 1. L'extrémité de la partie inférieure 32 du vase d'expansion, qui est opposée à la tubulure d'admission 26, comprend, de moulage, une patte en U 36 de fixation, par exemple par clipsage ou encastrement, sur le bord supérieur horizontal du faisceau de tubes 10.
  • En variante, cette patte de fixation peut être plane et est alors fixée par des moyens appropriés, par exemple des vis, à une traverse sertie sur le bord horizontal supérieur du faisceau de tubes.
  • La partie inférieure 32 du vase d'expansion 18 présente une face supérieure ouverte, par exemple horizontale, qui est fermée à étanchéité par une pièce rapportée 38, par exemple elle aussi sensiblement semi-cylindrique, comprenant un orifice ou embout 40 de remplissage, propre être fermé par un bouchon 42 du type habituel et compre­nant par exemple des clapets de surpression et de dé­pression.
  • La partie inférieure 32 du vase d'expansion est également formée, de moulage, avec un tube 44 qui s'étend le long de la boîte à eau 16 jusqu'à la tubulure 30 de sortie de liquide et qui forme un conduit de retour de liquide entre le vase d'expansion 18 et la tubulure 30 ou éven­tuellement l'extrémité inférieure de la boîte à eau 16. A la jonction entre l'extrémité supérieure du tube 44 et la partie inférieure 32 du vase d'expansion, on peut prévoir un détecteur de niveau 46 d'un type classi­que, comme représenté dans les figures 1 et 3.
  • Dans sa partie médiane, le tube 44 est également relié à l'extrémité supérieure du compartiment 28 de la boîte à eau 16, immédiatement en dessous de la cloison médiane de séparation 22, par un petit conduit 48 venant de moulage, ce qui permet de parfaire le dégazage du liquide, les bulles d'air ou de gaz rassemblées sous la cloison médiane 22 en haut du compartiment 28 pouvant s'échapper par le conduit 48 et venir jusqu'à la surface libre du liquide contenu dans le vase d'expansion 18.
  • Les boîtes à eau 12 et 16, la pièce 38 formant la partie supérieure du vase d'expansion 18 et éventuellement la partie inférieure 32 du vase d'expansion peuvent comprendre, de moulage, des pattes ou pions de fixation de l'échangeur dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile, comme représenté en 50, 52, 54 et 56 respec­tivement.
  • En fonctionnement, le liquide de refroidissement du moteur du véhicule automobile pénètre dans le compartiment supérieur 24 de la boîte à eau 16 par la tubulure 26, circule dans les tubes de la moitié supérieure du faisceau 10 pour gagner la boîte à eau 12, puis circule, en sens inverse, dans les tubes de la moitié inférieure du fais­ceau 10 pour gagner le compartiment inférieur 28 de la boîte à eau et sort de l'échangeur par la tubulure 30. Les bulles d'air ou de gaz véhiculées par le liquide sont aspirées dans le vase d'expansion 18, d'une part, par l'orifice 34 de communication avec la tubulure d'admission 26 et, d'autre part, par le conduit 48 et le tube 44.
  • Lorsque certains points de la culasse du moteur peuvent se trouver à un niveau supérieur à celui de la tubulure d'admission 26 de l'échangeur,on peut prévoir, comme représenté en figure 2, que l'orifice de communication 34 débouche dans un petit tube 58, vertical, dont l'ex­trémité supérieure ouverte se trouve au-dessus des points les plus hauts de la culasse du moteur. On évite ainsi une accumulation de bulles d'air ou de gaz en ces points de la culasse.
  • Par ailleurs, la formation du tube 58 de moulage avec la partie inférieure 32 du vase d'expansion ne pose pas de problème, le tube 58 pouvant être démoulé dans la même direction que la partie inférieure 32.
  • En outre, le passage de dégazage 34 peut être un simple orifice formé dans une paroi commune à la partie infé­ rieure 32 du vase d'expansion et à la tubulure d'admission 26, ou bien, comme représenté en figure 2, un orifice entouré d'un petit rebord vertical 60 orienté vers le haut pour le guidage des bulles d'air et de gaz vers le vase d'expansion 18.
  • On se réfère maintenant à la figure 4, qui représente une variante de réalisation de l'invention, différant de celle des figures 1 à 3 uniquement en ce que le tube 62 formant conduit de retour du liquide du vase d'expan­sion 18 au compartiment inférieur 28 de la boîte à eau 16 s'étend, non pas jusqu'à la tubulure de sortie 30, mais uniquement jusqu'à la partie supérieure du comparti­ment 28, l'extrémité inférieure du tube 62 débouchant dans la boîte à eau 16 directement en dessous de la cloison médiane 22.
  • Le fonctionnement de cette variante de réalisation de l'invention est identique à celui précédemment exposé.
  • La variante de réalisation représentée en figure 5 diffère de celle de la figure 4 en ce que le compartiment supérieur 24 de la boîte à eau 16 et la tubulure d'admission 26 ne communiquent pas directement avec le vase d'expansion 18, c'est-à-dire que le passage de dégazage de liquide n'est pas formé par un orifice d'une paroi commune au vase d'expansion 18 et à la boîte à eau 24 ou à la tubulu­re d'admission 26. Dans cette variante de réalisation, le passage de dégazage comprend un tube supérieur 64 du faisceau de tubes 10 qui débouche, du côté de la boîte à eau 16, directement dans la partie inférieure 32 du vase d'expansion, cette partie inférieure 32 se trouvant dans le prolongement direct de la boîte à eau 16 et étant séparée du compartiment supérieur 24 par une cloison 66.
  • En fonctionnement, les bulles d'air ou de gaz véhiculées par le liquide se rassemblent à l'extrémité supérieure de l'autre boîte à eau 12, sont aspirées par le tube 64 et arrivent dans la partie inférieure 32 du vase d'expansion. Pour le reste, le fonctionnement est iden­tique à celui précédemment exposé.
  • Dans la variante de réalisation représentée en figure 6, le vase d'expansion 18 est formé au-dessus de la boîte à eau 16 et ne comprend pas de conduit de retour 44 ou 62 s'étendant verticalement le long de cette boîte à eau 16. Le conduit de retour de fluide est alors consti­tué par le tube supérieur 64 du faisceau 10, qui débou­che directement dans la partie inférieure 32 du vase d'expansion 18, séparée du compartiment supérieur 24 de la boîte à eau 16 par la cloison 66. Le retour du liquide se fait donc par ce tube 64 et par l'autre boîte à eau 12. Le passage de dégazage du liquide peut être dans ce cas formé par un orifice 68 de la cloison 66, ou par un petit tube partant vers le haut depuis cette cloison et établissant une communication entre le vase d'expansion 18 et le compartiment supérieur 24 de la boîte à eau 16. En fonctionnement, les bulles d'air ou de gaz véhiculées par le liquide amené dans la boîte à eau 16 par la tubulure d'admission 26, se rassemblent en partie supérieure du compartiment 24 et sont aspirées dans le vase d'expansion 18 par l'orifice 68 ou le petit conduit précité.
  • La forme de réalisation représentée en figure 7 diffère de celle de la figure 6 en ce que les fonctions du passage de dégazage et du conduit de retour de liquide sont inversées. Dans cette variante de réalisation, l'autre boîte à eau 12 comprend, en partie supérieure, une tubulu­re 70 d'admission de liquide et, en partie inférieure, une tubulure 74 de sortie de liquide, l'espace interne de cette boîte à eau 12 étant partagé par une cloison médiane 76 en deux compartiments séparés de façon étanche l'un de l'autre. La boîte à eau 16 qui est moulée en une seule pièce avec la partie inférieure 32 du vase d'expansion 18 ne comprend donc plus ces tubulures d'ad­mission et de sortie. L'espace interne de la boîte à eau 16 est séparé de l'espace interne de la partie infé­rieure 32 du vase d'expansion par une cloison interne 78, correspondant à la cloison interne 66 de la figure 6 et qui, d'une part, relie directement l'extrémité du tube supérieur 64 du faisceau 10 au vase d'expansion 18 et, d'autre part, présente un orifice ou un conduit de liaison entre le vase d'expansion 18 et la boîte à eau 16, pour le retour du liquide.
  • Le fonctionnement est le suivant : le liquide est amené dans le compartiment supérieur de la boîte à eau 12 par la tubulure d'admission 70, circule dans les tubes de la moitié supérieure du faisceau en direction de la boîte à eau 16, passe dans cette boîte à eau, circule, en sens inverse, dans les tubes de la moitié inférieure du faisceau 10, pénètre dans le compartiment inférieur de la boîte à eau 12 et sort par la tubulure 74. Les bulles d'air ou de gaz véhiculées par le liquide se rassemblent en haut du compartiment supérieur de la boîte à eau 12 et sont aspirées par le tube 64 dans le vase d'expansion 18. Eventuellement, les bulles d'air ou de gaz qui pourraient se rassembler dans la boîte à eau 16 peuvent passer dans le vase d'expansion 18 par le conduit de retour de liquide présenté par la cloison 78.
  • Dans la forme de réalisation représentée en figure 8, la boîte à eau 16, moulée en une seule pièce avec la partie inférieure 32 du vase d'expansion 18, comprend en partie supérieure la tubulure d'admission 80, tandis que la tubulure de sortie 82 est prévue sur la partie inférieure de l'autre boîte à eau 12. Aucune de ces deux boîtes à eau ne comprend de cloison médiane de séparation et le liquide circule dans le même sens dans dans tous les tubes du faisceau 10. Le tube supérieur 64 de ce faisceau forme le conduit de retour de liquide et, à son débouché dans la boîte à eau 16, est relié directement au vase d'expansion 18 par une cloison 84 de séparation entre le vase d'expansion et la boîte à eau 16, cette cloison 84 étant analogue à la cloison 78 de la figure 7. Comme en figure 7, cette cloison 84 ménage un orifice ou un petit conduit de communication entre le vase d'expansion 18 et la boîte à eau 16 qui forme le passage de dégazage du liquide.
  • En fonctionnement, le liquide est amené par la tubulure 80 dans la boîte à eau 16, circule dans le même sens dans tous les tubes du faisceau 10, à l'exception du tube 64, gagne la boîte à eau 12 et sort de l'échangeur par la tubulure 82. Les bulles d'air ou de gaz ont tendance à se rassembler en partie supérieure de la boîte à eau 16 et sont aspirées dans le vase d'expansion 18 par l'orifice ou le petit conduit ménagé par la cloison interne 84. Le retour de liquide du vase d'expansion 18 à l'échangeur s'effectue par le tube supérieur 64 du faisceau 10.
  • La variante de réalisation représentée en figure 9 diffère de celle de la figure 8 en ce que les fonctions des boîtes à eau 16 et 12 sont inversées, ainsi que les fonctions du passage de dégazage et du conduit de retour de liquide. La boîte à eau 12 comprend donc, en partie supérieure, une tubulure 86 d'admission de liquide, tandis que la boîte à eau 16 comprend, en partie infé­rieure, la tubulure 88 de sortie de liquide. Le passage de dégazage de liquide est formé par le tube supérieur 64 du faisceau 10 qui, grâce à la cloison interne 84, débouche directement dans le vase d'expansion 18. L'ori­fice ou le conduit que ménage cette cloison 84 entre le vase d'expansion 18 et la boîte à eau 16 constitue le conduit de retour de liquide.
  • En fonctionnement, le liquide est amené par la tubulure 86 dans la boîte à eau 12, circule dans les tubes du faisceau 10 en direction de la boîte à eau 16, circule dans cette boîte à eau et sort de l'échangeur par la tubulure de sortie 88. Les bulles d'air ou de gaz véhicu­lées par le liquide ont tendance à se rassembler en partie supérieure de la boîte à eau 12 et sont aspirées dans le vase d'expansion 18 par le tube 64.
  • La figure 10 représente une autre variante de réalisation de l'invention, dans laquelle le plan de joint entre la partie du vase d'expansion qui est moulée avec la boîte à eau et la partie rapportée de ce vase d'expansion est, non plus horizontal, mais vertical, comme indiqué par la ligne 90 en pointillé. La boîte à eau 16 est dans ce cas moulée en une seule pièce avec une première partie 92 du vase d'expansion, qui s'étend au-dessus de la boîte à eau 16 et dans le prolongement de celle-ci et qui comprend un embout de remplissage 94 sensiblement vertical dans sa partie supérieure. Cet embout vertical 94 permet le démoulage des orifices ou conduits formant le passage de dégazage de liquide et le conduit de retour de liquide, respectivement. La première partie 92 du vase d'expasion s'étend également horizontalement, c'est-­à-dire perpendiculairement à la direction générale de la boîte à eau 16, au-dessus du faisceau de tubes 10, et comprend une face ouverte correspondant au plan de joint 90. Cette face ouverte est fermée par une pièce rapportée 96 dont la face inférieure peut être formée avec la patte 98 de fixation du vase d'expansion sur le côté supérieur du faisceau de tubes 10. Cette seconde partie 96 du vase d'expansion peut avoir un volume plus ou moins important, comme représenté par les lignes en trait pointillé. Cela permet de fabriquer un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion monobloc, moulé en une seule pièce, ayant une taille standard quelle que soit la capacité de l'échangeur de chaleur , et d'adapter le vase d'expansion à la capacité de l'échan­geur de chaleur en fixant, sur la première partie 92 de ce vase d'expansion, une seconde partie 96 de volume approprié.
  • Il est possible dans certains cas d'assurer une communi­cation directe entre la boîte à eau et le vase d'expansion. Ainsi, dans la forme de réalisation de la figure 6, cette communication directe peut être obtenue en supprimant la cloison 66 et le petit tube s'étendant vers le haut à partir de cette cloison.

Claims (20)

1. Dispositif de boîte 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, ce dispositif étant monobloc, caractérisé en ce que, la boîte à eau (16) étant à disposition générale verti­cale, le vase d'expansion (18) est prévu à l'extrémité supérieure de la boîte à eau et s'étend horizontalement au-delà de celle-ci.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vase d'expansion (18) s'étend perpendiculai­rement à la face ouverte de montage de la boîte à eau sur une extrémité d'un faisceau de tubes (10) de l'échan­geur.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le vase d'expansion (18) et la boîte à eau (16) forment un ensemble moulé en une seule pièce.
4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caracté­risé en ce que le vase d'expansion (18) monobloc avec la boîte à eau (16) comprend une face ouverte qui est fermée par une pièce rapportée (38).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face ouverte du vase d'expansion est sensible­ment horizontale et perpendiculaire à la direction géné­rale de la boîte à eau.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce rapportée (38) comprend un orifice ou une tubulure (40) de remplissage, propre à recevoir un bouchon de fermeture (42).
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face ouverte du vase d'expansion est sen­siblement parallèle à la face ouverte de la boîte à eau (16).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie (92) du vase d'expansion qui est monobloc avec la boîte à eau (16) comprend un orifice ou un embout (94) de remplissage.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vase d'expansion comprend, sur sa face inférieure, une patte (36) de fixation sur le faisceau de tubes (10) de l'échangeur.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vase d'expansion (18) et la boîte à eau (16) sont reliés par un passage (34) de dégazage de liquide et par un canal ou conduit (44) de retour de liquide qui sont formés de moulage avec la boîte à eau (16) et le vase d'expansion (18).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la boîte à eau (16) comprend, de moulage, une tubulure (26) d'admission de liquide qui présente une paroi commune avec le vase d'expansion (18), et en ce que le passage de dégazage comprend un orifice (34) formé dans cette paroi.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que cet orifice (34) est prolongé par le haut par un tube (58) venant de moulage avec le vase d'expansion.
13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le canal de retour de liquide est un tube (44) s'étendant le long de la boîte à eau (16) et établissant une communication entre le vase d'expansion (18) et la partie inférieure (28) de la boîte à eau (16).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le tube (44) est relié à l'extrémité infé­rieure de la boîte à eau (16) ou à la tubulure (30) de sortie de liquide dont est munie la boîte à eau (16).
15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le tube (44) est relié à la boîte à eau en dessous d'une cloison médiane (22) de la boîte à eau, qui forme séparation entre la partie supérieure (24) et la partie inférieure (28) de la boîte à eau.
16. Echangeur de chaleur, en particulier radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (14) de boîte à eau et de vase d'expansion selon l'une des revendications précédentes, monté à une extrémité du faisceau de tubes (10), et une deuxième boîte à eau (12) montée à l'autre extrémité du faisceau de tubes.
17. Echangeur selon la revendication 16, caractérisé en ce que le passage de dégazage de liquide comprend un tube supérieur (64) du faisceau (10), reliant la partie supérieure de la deuxième boîte à eau (12) à la partie inférieure (32) du vase d'expansion (18), qui est séparée de la boîte à eau (16) par une cloison (66, 78, 84).
18. Echangeur selon la revendication 17, caractérisé en ce que le canal de retour de liquide comprend un orifice formé à travers ladite cloison (78, 84) de sépara­tion entre la partie inférieure du vase d'expansion (18) et la partie supérieure de la première boîte à eau (16).
19. Echangeur selon la revendication 16, caractérisé en ce que le conduit de retour de liquide comprend un tube supérieur (64) du faisceau (10) reliant la partie inférieure (32) du vase d'expansion à la partie supérieure de la deuxième boîte à eau (12) et une cloison (66,84) séparant la partie inférieure du vase d'expansion (18) de la partie supérieure de la première boîte à eau (16).
20. Echangeur selon la revendication 19, caractérisé en ce que le passage de dégazage de liquide est un orifice ou un conduit présenté par cette cloison (66, 84) et reliant la partie supérieure de la première boîte à eau (16) au vase d'expansion (18).
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