EP0532416A1 - Header box with an expansion chamber for a heat-exchanger with a bundle of vertical tubes, and heat-exchanger having such a device - Google Patents

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EP0532416A1
EP0532416A1 EP92402478A EP92402478A EP0532416A1 EP 0532416 A1 EP0532416 A1 EP 0532416A1 EP 92402478 A EP92402478 A EP 92402478A EP 92402478 A EP92402478 A EP 92402478A EP 0532416 A1 EP0532416 A1 EP 0532416A1
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EP
European Patent Office
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water box
expansion tank
bundle
passages
liquid inlet
Prior art date
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Granted
Application number
EP92402478A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0532416B1 (en
Inventor
Pierre Trin
Jean-Michel Tordjeman
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Valeo Thermique Moteur SA
Original Assignee
Valeo Thermique Moteur SA
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Publication date
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Classifications

    • 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 to a water box and expansion vessel device for a vertical tube bundle heat exchanger, and a heat exchanger comprising such a device.
  • Devices of this type which include a generally horizontal water box suitable for being mounted at the upper end of the bundle, as well as a generally horizontal expansion tank placed above the box. water and communicating with it.
  • the lower end of the bundle is then suitable for receiving another water box, or lower water box, to ensure the circulation of a liquid which enters the heat exchanger through an inlet pipe and which leaves this exchanger heat through an outlet pipe.
  • the inlet tubing depends on the water box and expansion tank device, while the outlet tubing depends on the lower water box.
  • Devices of this kind which constitute a water box with an integrated expansion tank, are used in particular in heat exchangers intended to ensure the cooling of a motor vehicle engine by means of a liquid, generally l glycol water, which circulates in a closed circuit and which is cooled by heat exchange with air passing through the bundle of tubes.
  • a liquid generally l glycol water
  • the single passage ensuring communication between the water box and the expansion tank consists of a tube which depends on a separating wall and which projects upwards in the expansion tank.
  • the aforementioned known devices are formed from a large box in which a partition providing the single communication passage is reported, to thus delimit a lower compartment constituting the water box itself and an upper compartment constituting the expansion tank. Because this known solution uses a large-sized housing, it has the major drawback of not allowing satisfactory pressure withstand.
  • the object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the invention provides a water box and expansion tank device of the kind defined in the introduction, this device comprising a multiplicity of passages distributed over at least part of the length of the water box and the tank. expansion to ensure fluid communication between them.
  • the water box and the expansion tank communicate with each other by a multiplicity of passages, which facilitates the exchange of fluid within the device itself.
  • the water box is delimited by an open face wall suitable for being connected to the bundle of tubes, while the expansion tank is delimited by a tubular wall, the water box and the expansion tank being monoblocks and connected by a web of material as well as by tubular walls forming cylindrical passages communicating between the water box and the expansion tank.
  • the device can be made in one piece by molding a suitable plastic.
  • the device comprises a liquid inlet pipe which opens directly into the water box, the communication passages comprising a large caliber passage located close to the liquid inlet pipe and several smaller caliber passages.
  • the passage of large caliber is mainly intended to ensure a communication of liquid between the water box and the expansion tank, while the passages of smaller caliber are mainly intended for degassing for the evacuation of gas bubbles possibly present in the water box.
  • This deflector contributes to good communication between the water box and the expansion tank and in particular makes it possible to reduce the duration of degassing.
  • the water box to house an isolated compartment which, on the one hand, communicates with the expansion vessel through one of the small caliber passages and which, d on the other hand, is able to communicate with a lower water box via at least one tube of the bundle.
  • At least one tube is then obtained which is isolated from the other tubes of the bundle and which makes it possible to ensure direct communication of the expansion vessel with the lower water box.
  • the device comprises a liquid inlet pipe which opens directly into the expansion tank, the communication passages being passages of the same caliber, the total section of which is at least equal to the section of the inlet tubing.
  • the device advantageously comprises a deflector arranged in the expansion tank near the inlet pipe and oriented upwards, which facilitates degassing of the liquid.
  • the liquid inlet pipe is secured to a cover attached to the expansion tank.
  • this cover is attached to one of the ends of this tubular wall, the other end of which is closed.
  • the device comprises a liquid inlet pipe which opens directly into the expansion tank, the water box comprising a partition dividing it into two compartments, one of which communicates with the expansion tank through the the aforementioned communication passages and the other of which communicates with an outlet pipe.
  • the invention in another aspect, relates to a heat exchanger comprising a bundle of vertical tubes, a water box and expansion vessel device as defined above mounted at the upper end of the bundle of tubes, and a box with lower water mounted at the lower end of the bundle.
  • FIGS. 1 to 3 represent a water box and expansion tank device 10 intended to be mounted horizontally at the upper end of a vertical bundle 12, the lower end of which is connected to a lower water box 14 ( Figure 3).
  • the bundle 12 comprises a multiplicity of parallel tubes 16 arranged in two layers (FIG. 2) and extending in a generally vertical direction.
  • the tubes 61 pass through a multiplicity of fins 18 which extend parallel to each other and perpendicular to the direction of the tubes of the bundle.
  • the device 10 comprises a water box 20 with a generally horizontal arrangement comprising a wall 22 having an open rectangular face delimited by a peripheral rim 24 allowing the mounting, in a manner known per se, of the water box 20 on a collector 26 , also called "hole plate".
  • This manifold comprises a multiplicity of holes 28 intended to be crossed respectively by the upper ends of the tubes 16 of the bundle.
  • the wall 22 assumes, in cross section, the general shape of an inverted U, the height of which increases from an end wall 30 to an opposite end wall 32 on which depends a liquid inlet pipe 34.
  • the wall 22 thus defines, in combination with the walls 30 and 32, a chamber 36 which, on the one hand, communicates with the tube 34 and, on the other hand, with the tubes 16 of the bundle.
  • Inside the water box 20 is provided an insulated compartment 38 which is limited by a wall 40 attached to the wall 22 and extending to the manifold 26.
  • the compartment 38 communicates with at least one tube of the bundle, in the example with two tubes referenced 16 ′ to distinguish them from the rest of the tubes 16.
  • the device 10 further comprises an expansion vessel 42 with a generally horizontal arrangement located above the water box 20.
  • the expansion vessel 42 is limited by a tubular wall 44, the height of which varies from a bottom wall 46 disposed close to the bottom wall 32 of the water box 20 to an open face 48 arranged close to the bottom wall 30 of the water box 20.
  • the open face 48 is intended to receive a cover 50 carrying a level detector 52 extending inside the expansion vessel in a still chamber 54 delimited by a wall 56 depending on the cover 50 and provided with an opening 58.
  • the tubular wall 44 includes a filling base 60 closed by a calibration plug 62.
  • the wall 44 thus defines in combination with the bottom wall 46 and the cover 50 an internal chamber 64 intended to ensure the expansion and degassing of the liquid contained in the water box.
  • the water box 20 and the expansion tank 42 are made in one piece by molding a suitable plastic.
  • the wall 22 of the water box 20 and the wall 44 of the expansion tank 42 are connected together by a web of material 66 which is interrupted from place to place to provide a certain number of communication passages between the chamber 64, on the one hand, and chambers 36 and 38 on the other.
  • the device comprises a communication passage 66 of large caliber arranged close to the outlet of the tube 34, the passage 66 being delimited by a cylindrical wall 68 which connects the water box and the expansion tank.
  • a deflector 70 Inside the chamber 36 of the water box 20 is provided a deflector 70 (FIG. 1) which is situated opposite the inlet pipe 34, so that the passage 66 opens out between the tubing 34 and the deflector 70.
  • the device 10 further comprises four communication passages 72 distributed over the length of the water box and the expansion tank and having a caliber smaller than that of the passage 66.
  • Each of the passages 72 is delimited by a tubular cylindrical wall 74 which connects the walls 22 and 44.
  • the device comprises a communication passage 76 of caliber close to that of the passages 72 and delimited by a cylindrical wall 78 which also connects the walls 22 and 44 and which communicates with the compartment 38 defined above.
  • the lower water box 14 (FIG. 3) communicates with all the tubes of the bundle and it has an outlet tube 80.
  • the heat exchanger shown in Figure 3 operates as follows.
  • the heat exchanger receives a liquid to be cooled, for example glycol water coming from the cooling circuit of a motor vehicle engine.
  • the liquid enters the chamber 36 of the water box 20 via the inlet pipe 34.
  • This liquid then reaches the lower water box 14 via the tubes 16, as indicated by the arrows F.
  • the liquid then leaves the lower water box 14 through the outlet pipe 80.
  • the variations in volume of the liquid are absorbed by the chamber 64 of the expansion vessel 42.
  • the excess liquid enters the chamber 64 mainly through the passage 66 of large caliber while the passages 72 serve essentially for degassing the liquid.
  • the gas bubbles possibly contained in the chamber 36 can gather in various places along the wall 22 to be evacuated in the chamber 64 of the expansion vessel via the passages 72.
  • the presence of the deflector 70 also contributes to better degassing since the bubbles possibly present in the liquid penetrating into the device 10 through the tube 34 are captured by the deflector 70 and oriented towards the passage 66.
  • the liquid circulating in the chamber 64 of the expansion tank gains the lower water box 14 via the passage 76, the insulated chamber 38 and the tubes 16 ′.
  • FIGS. 4 and 5 in which the elements homologous to those of the embodiment of FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numbers increased by 100.
  • the device 110 of FIGS. 4 and 5 comprises a water box 120 with a generally horizontal arrangement delimited by a wall 122 of curved shape and by two bottom walls 130 and 132 together forming a rim 134 of rectangular outline for the assembly of a collector 126.
  • the wall 132 which is higher than the wall 130, receives a level detector 152 which extends in a stilling chamber 154 delimited by a wall 156 which is connected to the wall 122 and which extends in direction of the collector, without however coming to touch it.
  • the wall 122 and the walls 130 and 132 together define a chamber 136 communicating with all of the tubes 16 of the bundle 12.
  • the device 110 further comprises an expansion vessel 142 which extends horizontally above the water box 130 and which is delimited by a tubular wall 144, by a bottom wall 146 disposed close to the wall 132 and by a cover 150 attached to an open face 148 of the wall 144. From the cover 150 depend, on one side, a liquid inlet pipe 134 and, on the opposite side, a deflector 170 which extends inside room 164 and which is directed upwards. Furthermore, the wall 144 receives a filling base 160 closed by a calibration plug 162. The walls 122 and 144 are connected by a web of material 166 and by the respective tubular walls 174 of four communication passages 172.
  • the passages of communication 172 between the expansion tank and the water box are distributed over the entire length of the box and their total section is at least equal to the section of the tubing 134 so that the pressure drop is minimal.
  • the device 110 is mounted at the upper end of a bundle 112, formed of tubes 116 and fins 118, the lower end of which communicates with a water box 114 provided with a tube. 180.
  • the exchanger of Figure 5 operates as follows.
  • the liquid enters the chamber 164 of the expansion vessel via the inlet pipe 134.
  • the gases possibly present in the liquid tend to be deflected upward by the deflector 170.
  • the liquid then reaches the chamber 136 from the water box 120 via the four passages 172 and from there reaches the lower water box 114 via the set of tubes 116 of the bundle, to then be evacuated by the outlet pipe 180.
  • the device 210 comprises a water box 220 with a generally horizontal arrangement delimited by a wall 222 and by two end walls 230 and 232. These three walls together define an assembly flange 234 for a collector 226 receiving a bundle 212 formed of tubes 216 and fins 218. The lower end of the bundle communicates with a lower water box 214, which has no outlet pipe.
  • the device 210 further comprises an expansion tank 242 disposed horizontally and above the water box 220.
  • the expansion tank 242 is delimited by a tubular wall 244 attached to the wall 222 by a web of material 266, as well as by an end wall 246 and a cover 250 attached to an open face 248 of the wall 244. From the cover 250 depends a base 260 closed by a calibration plug 262.
  • the entry of the liquid takes place via an inlet pipe 234 connected laterally to the wall 244 near the bottom wall 246.
  • the water box 220 includes an outlet pipe 280 which communicates with the compartment 236 ′.
  • the expansion vessel delimits a chamber 264 which communicates with the chamber 236 of the water box by means of three calibrated passages 272 distributed over part of the length of the water box and of the expansion vessel. These three passages are each limited by a tubular wall 274 which connects the walls 222 and 244. As in the case of the previous embodiment, the total section of the three passages 272 must be at least equal to the section of the tubing 234 for that the pressure drop is minimal. Thus, in the case of the heat exchanger of Figure 6, the liquid enters the chamber 264 of the expansion tank 242 through the inlet pipe 234 and then reaches the compartment 236 of the water box 220 by l 'intermediate passages 272.
  • the liquid then reaches the lower water box 214 by one half of the tubes 216 of the bundle 212 and, from there, gains the chamber 236 ′ by the other half of the tubes of the bundle.
  • the liquid then leaves the water box through the outlet pipe 280.
  • a circulation of the fluid is thus obtained in two passes in opposite directions (circulation in U) and not circulation in a single pass (circulation in I) as in the case of the previous figures.
  • the water box device can be formed in one piece by molding a plastic material, the expansion vessel then being closed by an attached cover 50, 150 or 250 .
  • the water box and expansion tank device of the invention finds particular application in heat exchangers used for cooling internal combustion engines for motor vehicles.

Abstract

The invention relates to a device including a water box and an expansion vessel for a heat-exchanger with a bundle of vertical tubes. The device (10) comprises a water box (20) arranged in a generally horizontal position and suitable for being mounted at the upper end of a bundle (12) of vertical tubes (16), and an expansion vessel (42) arranged in a generally horizontal position and placed above the water box and communicating with it via a multiplicity of passages (66,72,76) distributed over at least part of the length of the water box and of the expansion vessel in order to provide a connection for fluid between them and facilitate the expansion of the liquid and its degassing. The invention is particularly applicable to heat-exchangers for cooling motor-vehicle engines. <IMAGE>

Description

L'invention concerne un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur à faisceau de tubes verticaux, et un échangeur de chaleur comprenant un tel dispositif.The invention relates to a water box and expansion vessel device for a vertical tube bundle heat exchanger, and a heat exchanger comprising such a device.

On connaît déjà des dispositifs de ce genre qui comprennent une boîte à eau à disposition générale horizontale propre à être montée à l'extrémité supérieure du faisceau, ainsi qu'un vase d'expansion à disposition générale horizontale disposé au-dessus de la boîte à eau et communiquant avec elle.Devices of this type are already known which include a generally horizontal water box suitable for being mounted at the upper end of the bundle, as well as a generally horizontal expansion tank placed above the box. water and communicating with it.

L'extrémité inférieure du faisceau est alors propre à recevoir une autre boîte à eau, ou boîte à eau inférieure, pour assurer la circulation d'un liquide qui pénètre dans l'échangeur de chaleur par une tubulure d'entrée et qui quitte cet échangeur de chaleur par une tubulure de sortie. Dans la plupart des cas, la tubulure d'entrée dépend du dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion, tandis que la tubulure de sortie dépend de la boîte à eau inférieure.The lower end of the bundle is then suitable for receiving another water box, or lower water box, to ensure the circulation of a liquid which enters the heat exchanger through an inlet pipe and which leaves this exchanger heat through an outlet pipe. In most cases, the inlet tubing depends on the water box and expansion tank device, while the outlet tubing depends on the lower water box.

Des dispositifs de ce genre, qui constituent une boîte à eau à vase d'expansion intégré, sont utilisés en particulier dans les échangeurs de chaleur destinés à assurer le refroidissement d'un moteur de véhicule automobile au moyen d'un liquide, généralement de l'eau glycolée, qui circule en circuit fermé et qui est refroidie par échange thermique avec de l'air traversant le faisceau de tubes.Devices of this kind, which constitute a water box with an integrated expansion tank, are used in particular in heat exchangers intended to ensure the cooling of a motor vehicle engine by means of a liquid, generally l glycol water, which circulates in a closed circuit and which is cooled by heat exchange with air passing through the bundle of tubes.

On connaît déjà, d'après les documents FR-A-2 395 397 et US-A-3 939 901, des dispositifs de ce genre dans lesquels il est prévu un passage unique faisant communiquer la boîte à eau et le vase d'expansion pour permettre d'une part l'expansion du liquide et d'autre part le dégazage du liquide, les gaz étant ainsi recueillis dans le vase d'expansion.Already known from documents FR-A-2 395 397 and US-A-3 939 901, devices of this kind in which there is provided a single passage communicating the water box and the expansion tank to allow on the one hand the expansion of the liquid and on the other hand the degassing of the liquid, the gases being thus collected in the expansion vessel.

Dans les dispositifs précités, le passage unique assurant la communication entre la boîte à eau et le vase d'expansion est constitué d'un tube qui dépend d'une paroi séparatrice et qui fait saillie vers le haut dans le vase d'expansion.In the aforementioned devices, the single passage ensuring communication between the water box and the expansion tank consists of a tube which depends on a separating wall and which projects upwards in the expansion tank.

Cette solution connue n'est pas satisfaisante car elle ne permet pas une expansion optimale du liquide au sein du dispositif. En outre, elle ne permet pas un bon dégazage du liquide car les bulles, éventuellement présentes dans la boîte à eau, doivent se rassembler en un endroit unique pour pouvoir être ensuite évacuées vers le vase d'expansion.This known solution is not satisfactory because it does not allow optimal expansion of the liquid within the device. In addition, it does not allow good degassing of the liquid because the bubbles, possibly present in the water box, must gather in a single place so that they can then be evacuated to the expansion tank.

En outre, les dispositifs connus précités sont formés à partir d'un boîtier de grandes dimensions dans lequel on rapporte une cloison ménageant l'unique passage de communication, pour délimiter ainsi un compartiment inférieur constituant la boîte à eau proprement dite et un compartiment supérieur constituant le vase d'expansion. Du fait que cette solution connue fait appel à un boîtier de grandes dimensions, elle a pour inconvénient majeur de ne pas permettre une tenue à la pression satisfaisante.In addition, the aforementioned known devices are formed from a large box in which a partition providing the single communication passage is reported, to thus delimit a lower compartment constituting the water box itself and an upper compartment constituting the expansion tank. Because this known solution uses a large-sized housing, it has the major drawback of not allowing satisfactory pressure withstand.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.The object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.

L'invention propose à cet effet un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion du genre défini en introduction, ce dispositif comprenant une multiplicité de passages répartis sur au moins une partie de la longueur de la boîte à eau et du vase d'expansion pour assurer une communication de fluide entre eux.To this end, the invention provides a water box and expansion tank device of the kind defined in the introduction, this device comprising a multiplicity of passages distributed over at least part of the length of the water box and the tank. expansion to ensure fluid communication between them.

De ce fait, la boîte à eau et le vase d'expansion communiquent entre eux par une multiplicité de passages, ce qui facilite les échanges de fluide au sein même du dispositif.Therefore, the water box and the expansion tank communicate with each other by a multiplicity of passages, which facilitates the exchange of fluid within the device itself.

De cette façon, on obtient une bonne compensation des variations de liquide au sein du dispositif et en même temps un excellent dégazage puisque les bulles de gaz éventuellement présentes dans la boîte à eau peuvent être évacuées vers le vase d'expansion par l'intermédiaire de plusieurs passages répartis sur au moins une partie de la longueur de la boîte à eau.In this way, good compensation is obtained for variations in the liquid within the device and at the same time excellent degassing since any gas bubbles present in the water box can be evacuated to the expansion tank by through several passages distributed over at least part of the length of the water box.

Avantageusement, la boîte à eau est délimitée par une paroi à face ouverte propre à être reliée au faisceau de tubes, tandis que le vase d'expansion est délimité par une paroi tubulaire, la boîte à eau et le vase d'expansion étant monoblocs et reliés par un voile de matière ainsi que par des parois tubulaires formant des passages cylindriques communiquant entre la boîte à eau et le vase d'expansion.Advantageously, the water box is delimited by an open face wall suitable for being connected to the bundle of tubes, while the expansion tank is delimited by a tubular wall, the water box and the expansion tank being monoblocks and connected by a web of material as well as by tubular walls forming cylindrical passages communicating between the water box and the expansion tank.

Ainsi, le dispositif peut être réalisé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique appropriée.Thus, the device can be made in one piece by molding a suitable plastic.

Dans une première forme de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une tubulure d'entrée de liquide qui débouche directement dans la boîte à eau, les passages de communication comprenant un passage de grand calibre situé proche de la tubulure d'entrée de liquide et plusieurs passages de plus petit calibre.In a first embodiment of the invention, the device comprises a liquid inlet pipe which opens directly into the water box, the communication passages comprising a large caliber passage located close to the liquid inlet pipe and several smaller caliber passages.

Le passage de grand calibre est destiné principalement à assurer une communication de liquide entre la boîte à eau et le vase d'expansion, tandis que les passages de plus petit calibre sont destinés principalement au dégazage pour l'évacuation des bulles de gaz éventuellement présentes dans la boîte à eau.The passage of large caliber is mainly intended to ensure a communication of liquid between the water box and the expansion tank, while the passages of smaller caliber are mainly intended for degassing for the evacuation of gas bubbles possibly present in the water box.

Avantageusement, le dispositif comprend alors un déflecteur disposé dans la boîte à eau en vis-à-vis de la tubulure d'entrée de liquide, de sorte que le passage de grand calibre débouche dans la boîte à eau dans une région comprise entre la tubulure d'entrée et le déflecteur.Advantageously, the device then comprises a deflector arranged in the water box opposite the liquid inlet tubing, so that the large caliber passage opens into the water box in a region between the tubing. inlet and deflector.

Ce déflecteur contribue à une bonne communication entre la boîte à eau et le vase d'expansion et permet notamment de diminuer la durée du dégazage.This deflector contributes to good communication between the water box and the expansion tank and in particular makes it possible to reduce the duration of degassing.

Dans cette première forme de réalisation de l'invention, il est prévu que la boîte à eau ménage un compartiment isolé qui, d'une part, communique avec le vase d'expansion par l'un des passages de petit calibre et qui, d'autre part, est propre à communiquer avec une boîte à eau inférieure par l'intermédiaire d'au moins un tube du faisceau.In this first embodiment of the invention, provision is made for the water box to house an isolated compartment which, on the one hand, communicates with the expansion vessel through one of the small caliber passages and which, d on the other hand, is able to communicate with a lower water box via at least one tube of the bundle.

On obtient alors au moins un tube isolé des autres tubes du faisceau et qui permet d'assurer une communication directe du vase d'expansion avec la boîte à eau inférieure.At least one tube is then obtained which is isolated from the other tubes of the bundle and which makes it possible to ensure direct communication of the expansion vessel with the lower water box.

Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une tubulure d'entrée de liquide qui débouche directement dans le vase d'expansion, les passages de communication étant des passages de même calibre, dont la section totale est au moins égale à la section de la tubulure d'entrée.In a second embodiment of the invention, the device comprises a liquid inlet pipe which opens directly into the expansion tank, the communication passages being passages of the same caliber, the total section of which is at least equal to the section of the inlet tubing.

Cette solution permet de diminuer le plus possible la perte de charge subie par le liquide.This solution makes it possible to minimize the pressure drop undergone by the liquid.

Dans cette seconde forme de réalisation de l'invention, le dispositif comprend avantageusement un déflecteur disposé dans le vase d'expansion près de la tubulure d'entrée et orienté vers le haut, ce qui facilite le dégazage du liquide.In this second embodiment of the invention, the device advantageously comprises a deflector arranged in the expansion tank near the inlet pipe and oriented upwards, which facilitates degassing of the liquid.

Avantageusement, la tubulure d'entrée de liquide est solidaire d'un couvercle rapporté sur le vase d'expansion.Advantageously, the liquid inlet pipe is secured to a cover attached to the expansion tank.

Ainsi, dans le cas où ce vase d'expansion est délimité par une paroi tubulaire, ce couvercle est rapporté à l'une des extrémités de cette paroi tubulaire, dont l'autre extrémité est fermée.Thus, in the case where this expansion vessel is delimited by a tubular wall, this cover is attached to one of the ends of this tubular wall, the other end of which is closed.

Dans une troisième forme de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une tubulure d'entrée de liquide qui débouche directement dans le vase d'expansion, la boîte à eau comportant une cloison la divisant en deux compartiments, dont l'un communique avec le vase d'expansion par l'intermédiaire des passages de communication précités et dont l'autre communique avec une tubulure de sortie.In a third embodiment of the invention, the device comprises a liquid inlet pipe which opens directly into the expansion tank, the water box comprising a partition dividing it into two compartments, one of which communicates with the expansion tank through the the aforementioned communication passages and the other of which communicates with an outlet pipe.

Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes verticaux, un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion tel que défini précédemment monté à l'extrémité supérieure du faisceau de tubes, et une boîte à eau inférieure montée à l'extrémité inférieure du faisceau.In another aspect, the invention relates to a heat exchanger comprising a bundle of vertical tubes, a water box and expansion vessel device as defined above mounted at the upper end of the bundle of tubes, and a box with lower water mounted at the lower end of the bundle.

Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

  • la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion selon la première forme de réalisation précitée et monté à l'extrémité supérieure d'un faisceau de tubes, la vue en coupe étant prise suivant la ligne I-I de la figure 2;
  • la figure 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne II-II de la figure 1;
  • la figure 3 est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion conforme aux figures 1 et 2;
  • la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion selon la seconde forme de réalisation de l'invention;
  • la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion selon la figure 4; et
  • la figure 6 est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion selon la troisième forme de réalisation de l'invention.
In the description which follows, given solely by way of example, reference is made to the appended drawings, in which:
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a water box and expansion tank device according to the first embodiment mentioned above and mounted at the upper end of a bundle of tubes, the sectional view being taken along line II of Figure 2;
  • Figure 2 is a sectional view taken along the line II-II of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of a heat exchanger comprising a water box and expansion tank device according to Figures 1 and 2;
  • Figure 4 is a longitudinal sectional view of a water box and expansion tank device according to the second embodiment of the invention;
  • Figure 5 is a longitudinal sectional view of a heat exchanger comprising a water box and expansion tank device according to Figure 4; and
  • Figure 6 is a sectional view of a heat exchanger comprising a water box and expansion tank device according to the third embodiment of the invention.

On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 3 qui représentent un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion 10 destiné à être monté horizontalement à l'extrémité supérieure d'un faisceau vertical 12 dont l'extrémité inférieure est reliée à une boîte à eau inférieure 14 (figure 3).First of all, reference is made to FIGS. 1 to 3 which represent a water box and expansion tank device 10 intended to be mounted horizontally at the upper end of a vertical bundle 12, the lower end of which is connected to a lower water box 14 (Figure 3).

Le faisceau 12 comprend une multiplicité de tubes parallèles 16 disposés en deux nappes (figure 2) et s'étendant dans une direction générale verticale. Les tubes 61 traversent une multiplicité d'ailettes 18 qui s'étendent parallèlement entre elles et perpendiculairement à la direction des tubes du faisceau.The bundle 12 comprises a multiplicity of parallel tubes 16 arranged in two layers (FIG. 2) and extending in a generally vertical direction. The tubes 61 pass through a multiplicity of fins 18 which extend parallel to each other and perpendicular to the direction of the tubes of the bundle.

Le dispositif 10 comprend une boîte à eau 20 à disposition générale horizontale comportant une paroi 22 possédant une face ouverte rectangulaire délimitée par un rebord périphérique 24 permettant le montage, d'une manière en soi connue, de la boîte à eau 20 sur un collecteur 26, encore appelé "plaque à trous". Ce collecteur comporte une multiplicité de trous 28 destinés à être traversés respectivement par les extrémités supérieures des tubes 16 du faisceau.The device 10 comprises a water box 20 with a generally horizontal arrangement comprising a wall 22 having an open rectangular face delimited by a peripheral rim 24 allowing the mounting, in a manner known per se, of the water box 20 on a collector 26 , also called "hole plate". This manifold comprises a multiplicity of holes 28 intended to be crossed respectively by the upper ends of the tubes 16 of the bundle.

La paroi 22 affecte, en section droite, la forme générale d'un U inversé dont la hauteur va croissant depuis une paroi d'extrémité 30 jusqu'à une paroi d'extrémité opposée 32 dont dépend une tubulure d'entrée de liquide 34. La paroi 22 délimite ainsi, en combinaison avec les parois 30 et 32, une chambre 36 qui, d'une part, communique avec la tubulure 34 et, d'autre part, avec les tubes 16 du faisceau. A l'intérieur de la boîte à eau 20 est prévu un compartiment isolé 38 qui est limité par une paroi 40 rattachée à la paroi 22 et s'étendant jusqu'au collecteur 26. Le compartiment 38 communique avec au moins un tube du faisceau, dans l'exemple avec deux tubes référencés 16′ pour les distinguer du restant des tubes 16.The wall 22 assumes, in cross section, the general shape of an inverted U, the height of which increases from an end wall 30 to an opposite end wall 32 on which depends a liquid inlet pipe 34. The wall 22 thus defines, in combination with the walls 30 and 32, a chamber 36 which, on the one hand, communicates with the tube 34 and, on the other hand, with the tubes 16 of the bundle. Inside the water box 20 is provided an insulated compartment 38 which is limited by a wall 40 attached to the wall 22 and extending to the manifold 26. The compartment 38 communicates with at least one tube of the bundle, in the example with two tubes referenced 16 ′ to distinguish them from the rest of the tubes 16.

Le dispositif 10 comprend en outre un vase d'expansion 42 à disposition générale horizontale situé au-dessus de la boîte à eau 20. Le vase d'expansion 42 est limité par une paroi tubulaire 44 dont la hauteur varie depuis une paroi de fond 46 disposée proche de la paroi de fond 32 de la boîte à eau 20 jusqu'à une face ouverte 48 disposée proche de la paroi de fond 30 de la boîte à eau 20. La face ouverte 48 est destinée à recevoir un couvercle 50 portant un détecteur de niveau 52 s'étendant à l'intérieur du vase d'expansion dans une chambre de tranquillisation 54 délimitée par une paroi 56 dépendant du couvercle 50 et munie d'une ouverture 58.The device 10 further comprises an expansion vessel 42 with a generally horizontal arrangement located above the water box 20. The expansion vessel 42 is limited by a tubular wall 44, the height of which varies from a bottom wall 46 disposed close to the bottom wall 32 of the water box 20 to an open face 48 arranged close to the bottom wall 30 of the water box 20. The open face 48 is intended to receive a cover 50 carrying a level detector 52 extending inside the expansion vessel in a still chamber 54 delimited by a wall 56 depending on the cover 50 and provided with an opening 58.

La paroi tubulaire 44 comporte une embase de remplissage 60 fermée par un bouchon de tarage 62. La paroi 44 délimite ainsi en combinaison avec la paroi de fond 46 et le couvercle 50 une chambre interne 64 destinée à assurer l'expansion et le dégazage du liquide contenu dans la boîte à eau.The tubular wall 44 includes a filling base 60 closed by a calibration plug 62. The wall 44 thus defines in combination with the bottom wall 46 and the cover 50 an internal chamber 64 intended to ensure the expansion and degassing of the liquid contained in the water box.

La boîte à eau 20 et le vase d'expansion 42 sont réalisés monoblocs par moulage d'une matière plastique appropriée. La paroi 22 de la boîte à eau 20 et la paroi 44 du vase d'expansion 42 sont reliées entre elles par un voile de matière 66 qui est interrompu de place en place pour ménager un certain nombre de passages de communication entre la chambre 64, d'une part, et les chambres 36 et 38, d'autre part.The water box 20 and the expansion tank 42 are made in one piece by molding a suitable plastic. The wall 22 of the water box 20 and the wall 44 of the expansion tank 42 are connected together by a web of material 66 which is interrupted from place to place to provide a certain number of communication passages between the chamber 64, on the one hand, and chambers 36 and 38 on the other.

Ainsi, le dispositif comprend un passage de communication 66 de grand calibre disposé proche du débouché de la tubulure 34, le passage 66 étant délimité par une paroi cylindrique 68 qui relie la boîte à eau et le vase d'expansion. A l'intérieur de la chambre 36 de la boîte à eau 20 est prévu un déflecteur 70 (figure 1) qui est situé en vis-à-vis de la tubulure d'arrivée 34, de telle sorte que le passage 66 débouche entre la tubulure 34 et le déflecteur 70.Thus, the device comprises a communication passage 66 of large caliber arranged close to the outlet of the tube 34, the passage 66 being delimited by a cylindrical wall 68 which connects the water box and the expansion tank. Inside the chamber 36 of the water box 20 is provided a deflector 70 (FIG. 1) which is situated opposite the inlet pipe 34, so that the passage 66 opens out between the tubing 34 and the deflector 70.

Le dispositif 10 comprend en outre quatre passages de communication 72 répartis sur la longueur de la boîte à eau et du vase d'expansion et possédant un calibre plus petit que celui du passage 66. Chacun des passages 72 est délimité par une paroi cylindrique tubulaire 74 qui relie les parois 22 et 44.The device 10 further comprises four communication passages 72 distributed over the length of the water box and the expansion tank and having a caliber smaller than that of the passage 66. Each of the passages 72 is delimited by a tubular cylindrical wall 74 which connects the walls 22 and 44.

Par ailleurs, le dispositif comprend un passage de communication 76 de calibre voisin de celui des passages 72 et délimité par une paroi cylindrique 78 qui relie aussi les parois 22 et 44 et qui communique avec le compartiment 38 défini précédemment.Furthermore, the device comprises a communication passage 76 of caliber close to that of the passages 72 and delimited by a cylindrical wall 78 which also connects the walls 22 and 44 and which communicates with the compartment 38 defined above.

La boîte à eau inférieure 14 (figure 3) communique avec tous les tubes du faisceau et elle comporte une tubulure de sortie 80.The lower water box 14 (FIG. 3) communicates with all the tubes of the bundle and it has an outlet tube 80.

L'échangeur de chaleur représenté à la figure 3 fonctionne de la manière suivante. L'échangeur de chaleur reçoit un liquide à refroidir, par exemple de l'eau glycolée provenant du circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. Le liquide pénètre dans la chambre 36 de la boîte à eau 20 par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 34. Ce liquide gagne ensuite la boîte à eau inférieure 14 par l'intermédiaire des tubes 16, comme indiqué par les flèches F. Le liquide quitte ensuite la boîte à eau inférieure 14 par la tubulure de sortie 80.The heat exchanger shown in Figure 3 operates as follows. The heat exchanger receives a liquid to be cooled, for example glycol water coming from the cooling circuit of a motor vehicle engine. The liquid enters the chamber 36 of the water box 20 via the inlet pipe 34. This liquid then reaches the lower water box 14 via the tubes 16, as indicated by the arrows F. The liquid then leaves the lower water box 14 through the outlet pipe 80.

Les variations de volume du liquide sont absorbées par la chambre 64 du vase d'expansion 42. L'excédent de liquide pénètre dans la chambre 64 principalement par le passage 66 de grand calibre tandis que les passages 72 servent essentiellement au dégazage du liquide. Les bulles de gaz éventuellement contenues dans la chambre 36 peuvent se rassembler en divers endroits le long de la paroi 22 pour être évacuées dans la chambre 64 du vase d'expansion par l'intermédiaire des passages 72. Il est à remarquer que la présence du déflecteur 70 contribue aussi à un meilleur dégazage puisque les bulles éventuellement présentes dans le liquide pénétrant dans le dispositif 10 par la tubulure 34 sont captées par le déflecteur 70 et orientées vers le passage 66. Le liquide circulant dans la chambre 64 du vase d'expansion gagne la boîte à eau inférieure 14 via le passage 76, la chambre isolée 38 et les tubes 16′.The variations in volume of the liquid are absorbed by the chamber 64 of the expansion vessel 42. The excess liquid enters the chamber 64 mainly through the passage 66 of large caliber while the passages 72 serve essentially for degassing the liquid. The gas bubbles possibly contained in the chamber 36 can gather in various places along the wall 22 to be evacuated in the chamber 64 of the expansion vessel via the passages 72. It should be noted that the presence of the deflector 70 also contributes to better degassing since the bubbles possibly present in the liquid penetrating into the device 10 through the tube 34 are captured by the deflector 70 and oriented towards the passage 66. The liquid circulating in the chamber 64 of the expansion tank gains the lower water box 14 via the passage 76, the insulated chamber 38 and the tubes 16 ′.

On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 dans lesquelles les éléments homologues de ceux de la forme de réalisation des figures 1 à 3 sont désignés par les mêmes références numériques augmentées de 100.Reference is now made to FIGS. 4 and 5 in which the elements homologous to those of the embodiment of FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numbers increased by 100.

Le dispositif 110 des figures 4 et 5 comprend une boîte à eau 120 à disposition générale horizontale délimitée par une paroi 122 de forme incurvée et par deux parois de fond 130 et 132 formant ensemble un rebord 134 de contour rectangulaire pour l'assemblage d'un collecteur 126. La paroi 132, qui est plus haute que la paroi 130, reçoit un détecteur de niveau 152 qui s'étend dans une chambre de tranquillisation 154 délimitée par une paroi 156 qui se rattache à la paroi 122 et qui s'étend en direction du collecteur, sans toutefois venir le toucher. La paroi 122 et les parois 130 et 132 délimitent ensemble une chambre 136 communiquant avec l'ensemble des tubes 16 du faisceau 12.The device 110 of FIGS. 4 and 5 comprises a water box 120 with a generally horizontal arrangement delimited by a wall 122 of curved shape and by two bottom walls 130 and 132 together forming a rim 134 of rectangular outline for the assembly of a collector 126. The wall 132, which is higher than the wall 130, receives a level detector 152 which extends in a stilling chamber 154 delimited by a wall 156 which is connected to the wall 122 and which extends in direction of the collector, without however coming to touch it. The wall 122 and the walls 130 and 132 together define a chamber 136 communicating with all of the tubes 16 of the bundle 12.

Le dispositif 110 comprend en outre un vase d'expansion 142 qui s'étend horizontalement au-dessus de la boîte à eau 130 et qui est délimité par une paroi tubulaire 144, par une paroi de fond 146 disposée proche de la paroi 132 et par un couvercle 150 rapporté sur une face ouverte 148 de la paroi 144. Du couvercle 150 dépendent, d'un côté, une tubulure 134 d'entrée de liquide et, du côté opposé, un déflecteur 170 qui s'étend à l'intérieur de la chambre 164 et qui est dirigé vers le haut. Par ailleurs, la paroi 144 reçoit une embase de remplissage 160 fermée par un bouchon de tarage 162. Les parois 122 et 144 sont reliées par un voile de matière 166 et par les parois tubulaires respectives 174 de quatre passages de communication 172. Les passages de communication 172 entre le vase d'expansion et la boîte à eau sont répartis sur toute la longueur de la boîte et leur section totale est au moins égale à la section de la tubulure 134 pour que la perte de charge soit minimale. Comme montré à la figure 5, le dispositif 110 est monté à l'extrémité supérieure d'un faisceau 112, formé de tubes 116 et d'ailettes 118, dont l'extrémité inférieure communique avec une boîte à eau 114 munie d'une tubulure de sortie 180.The device 110 further comprises an expansion vessel 142 which extends horizontally above the water box 130 and which is delimited by a tubular wall 144, by a bottom wall 146 disposed close to the wall 132 and by a cover 150 attached to an open face 148 of the wall 144. From the cover 150 depend, on one side, a liquid inlet pipe 134 and, on the opposite side, a deflector 170 which extends inside room 164 and which is directed upwards. Furthermore, the wall 144 receives a filling base 160 closed by a calibration plug 162. The walls 122 and 144 are connected by a web of material 166 and by the respective tubular walls 174 of four communication passages 172. The passages of communication 172 between the expansion tank and the water box are distributed over the entire length of the box and their total section is at least equal to the section of the tubing 134 so that the pressure drop is minimal. As shown in FIG. 5, the device 110 is mounted at the upper end of a bundle 112, formed of tubes 116 and fins 118, the lower end of which communicates with a water box 114 provided with a tube. 180.

L'échangeur de la figure 5 fonctionne de la manière suivante. Le liquide pénètre dans la chambre 164 du vase d'expansion par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 134. Les gaz éventuellement présents dans le liquide ont tendance à être déviés vers le haut par le déflecteur 170. Le liquide gagne ensuite la chambre 136 de la boîte à eau 120 par l'intermédiaire des quatre passages 172 et de là gagne la boîte à eau inférieure 114 par l'intermédiaire de l'ensemble des tubes 116 du faisceau, pour être ensuite évacué par la tubulure de sortie 180.The exchanger of Figure 5 operates as follows. The liquid enters the chamber 164 of the expansion vessel via the inlet pipe 134. The gases possibly present in the liquid tend to be deflected upward by the deflector 170. The liquid then reaches the chamber 136 from the water box 120 via the four passages 172 and from there reaches the lower water box 114 via the set of tubes 116 of the bundle, to then be evacuated by the outlet pipe 180.

Dans la forme de réalisation de la figure 6, à laquelle on se réfère maintenant, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés avec les mêmes références numériques augmentées de 200.In the embodiment of FIG. 6, to which reference is now made, elements similar to those of FIG. 1 are designated with the same reference numbers increased by 200.

Le dispositif 210 comprend une boîte à eau 220 à disposition générale horizontale délimitée par une paroi 222 et par deux parois d'extrémité 230 et 232. Ces trois parois définissent ensemble un rebord d'assemblage 234 pour un collecteur 226 recevant un faisceau 212 formé de tubes 216 et d'ailettes 218. L'extrémité inférieure du faisceau communique avec une boîte à eau inférieure 214, laquelle ne comporte pas de tubulure de sortie.The device 210 comprises a water box 220 with a generally horizontal arrangement delimited by a wall 222 and by two end walls 230 and 232. These three walls together define an assembly flange 234 for a collector 226 receiving a bundle 212 formed of tubes 216 and fins 218. The lower end of the bundle communicates with a lower water box 214, which has no outlet pipe.

De la paroi 222 dépend une cloison 240 qui s'appuie à étanchéité contre le collecteur 226, de manière à ménager deux chambres distinctes 236 et 236′ communiquant respectivement avec deux moitiés du faisceau 212.From the wall 222 hangs a partition 240 which seals against the collector 226, so as to provide two separate chambers 236 and 236 ′ communicating respectively with two halves of the bundle 212.

Le dispositif 210 comprend en outre un vase d'expansion 242 disposé horizontalement et au-dessus de la boîte à eau 220. Le vase d'expansion 242 est délimité par une paroi tubulaire 244 rattachée à la paroi 222 par un voile de matière 266, ainsi que par une paroi d'extrémité 246 et un couvercle 250 rapporté sur une face ouverte 248 de la paroi 244. Du couvercle 250 dépend une embase 260 fermée par un bouchon de tarage 262.The device 210 further comprises an expansion tank 242 disposed horizontally and above the water box 220. The expansion tank 242 is delimited by a tubular wall 244 attached to the wall 222 by a web of material 266, as well as by an end wall 246 and a cover 250 attached to an open face 248 of the wall 244. From the cover 250 depends a base 260 closed by a calibration plug 262.

Dans la forme de réalisation de la figure 6, l'entrée du liquide s'effectue par une tubulure d'entrée 234 raccordée latéralement sur la paroi 244 à proximité de la paroi de fond 246.In the embodiment of FIG. 6, the entry of the liquid takes place via an inlet pipe 234 connected laterally to the wall 244 near the bottom wall 246.

Par ailleurs, la boîte à eau 220 comporte une tubulure de sortie 280 qui communique avec le compartiment 236′.Furthermore, the water box 220 includes an outlet pipe 280 which communicates with the compartment 236 ′.

Le vase d'expansion délimite une chambre 264 qui communique avec la chambre 236 de la boîte à eau par l'intermédiaire de trois passages calibrés 272 répartis sur une partie de la longueur de la boîte à eau et du vase d'expansion. Ces trois passages sont limités chacun par une paroi tubulaire 274 qui relie les parois 222 et 244. Comme dans le cas de la forme de réalisation précédente, la section totale des trois passages 272 doit être au moins égale à la section de la tubulure 234 pour que la perte de charge soit minimale. Ainsi, dans le cas de l'échangeur de chaleur de la figure 6, le liquide pénètre dans la chambre 264 du vase d'expansion 242 par la tubulure d'entrée 234 et gagne ensuite le compartiment 236 de la boîte à eau 220 par l'intermédiaire des passages 272. Le liquide gagne ensuite la boîte à eau inférieure 214 par une moitié des tubes 216 du faisceau 212 et, de là, gagne la chambre 236′ par l'autre moitié des tubes du faisceau. Le liquide quitte ensuite la boîte à eau par la tubulure de sortie 280. Dans l'échangeur de chaleur de la figure 6, on obtient ainsi une circulation du fluide en deux passes de sens opposés (circulation en U) et non pas une circulation en une seule passe (circulation en I) comme dans le cas des figures précédentes.The expansion vessel delimits a chamber 264 which communicates with the chamber 236 of the water box by means of three calibrated passages 272 distributed over part of the length of the water box and of the expansion vessel. These three passages are each limited by a tubular wall 274 which connects the walls 222 and 244. As in the case of the previous embodiment, the total section of the three passages 272 must be at least equal to the section of the tubing 234 for that the pressure drop is minimal. Thus, in the case of the heat exchanger of Figure 6, the liquid enters the chamber 264 of the expansion tank 242 through the inlet pipe 234 and then reaches the compartment 236 of the water box 220 by l 'intermediate passages 272. The liquid then reaches the lower water box 214 by one half of the tubes 216 of the bundle 212 and, from there, gains the chamber 236 ′ by the other half of the tubes of the bundle. The liquid then leaves the water box through the outlet pipe 280. In the heat exchanger of FIG. 6, a circulation of the fluid is thus obtained in two passes in opposite directions (circulation in U) and not circulation in a single pass (circulation in I) as in the case of the previous figures.

Dans les différentes formes de réalisation de l'invention, le dispositif de boîte à eau peut être formé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique, le vase d'expansion étant ensuite fermé par un couvercle rapporté 50, 150 ou 250.In the various embodiments of the invention, the water box device can be formed in one piece by molding a plastic material, the expansion vessel then being closed by an attached cover 50, 150 or 250 .

Le dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion de l'invention trouve une application particulière dans les échangeurs de chaleur servant au refroidissement des moteurs à combustion interne pour véhicule automobile.The water box and expansion tank device of the invention finds particular application in heat exchangers used for cooling internal combustion engines for motor vehicles.

Claims (10)

1.- Dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur à faisceaux (12;112;212) de tubes verticaux (16;116;216), comprenant une boîte à eau (20;120;220) à disposition générale horizontale propre à être montée à l'extrémité supérieure du faisceau (12;112;212) et un vase d'expansion (42;142;242) à disposition générale horizontale placé au-dessus de la boîte à eau et communiquant avec elle, caractérisé en ce qu'il comprend une multiplicité de passages (66,72,76;172;272) répartis sur au moins une partie de la longueur de la boîte à eau et du vase d'expansion pour assurer une communication de fluide entre eux. 1.- Water box and expansion tank device for bundle heat exchanger (12; 112; 212) of vertical tubes (16; 116; 216), comprising a water box (20; 120; 220) generally horizontal arrangement suitable for mounting at the upper end of the bundle (12; 112; 212) and an expansion tank (42; 142; 242) generally horizontal arrangement placed above the water box and communicating with it, characterized in that it comprises a multiplicity of passages (66,72,76; 172; 272) distributed over at least part of the length of the water box and the expansion tank to ensure communication of fluid between them. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boîte à eau (20;120;220) est délimitée par une paroi (22;122;222) à face ouverte propre à être reliée au faisceau de tubes, en ce que le vase d'expansion (42;142;242) est délimité par une paroi tubulaire (44;144;244) et en ce que la boîte à eau et le vase d'expansion sont monoblocs en étant reliés par un voile (66;166;266) de matière ainsi que par des parois tubulaires (68,74,78;174;274) formant les passages cylindriques communiquant entre la boîte à eau et le vase d'expansion. 2.- Device according to claim 1, characterized in that the water box (20; 120; 220) is delimited by a wall (22; 122; 222) with an open face suitable for being connected to the bundle of tubes, in that that the expansion tank (42; 142; 242) is delimited by a tubular wall (44; 144; 244) and in that the water box and the expansion tank are in one piece by being connected by a web (66 ; 166; 266) of material as well as by tubular walls (68,74,78; 174; 274) forming the cylindrical passages communicating between the water box and the expansion tank. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure (34) d'entrée de liquide qui débouche directement dans la boîte à eau (20) et en ce que les passages de communication comprennent un passage (66) de grand calibre situé proche de la tubulure d'arrivée de liquide (34) et plusieurs passages de plus petit calibre (72,76). 3.- Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a tube (34) of liquid inlet which opens directly into the water box (20) and in that the communication passages include a large bore (66) located near the liquid inlet tubing (34) and several smaller bore (72,76). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur (70) disposé dans la boîte à eau (20) en vis-à-vis de la tubulure d'arrivée de liquide (34), de sorte que le passage de grand calibre (66) débouche dans la boîte à eau dans une région comprise entre la tubulure d'entrée de liquide (34) et le déflecteur (70). 4.- Device according to claim 3, characterized in that it comprises a deflector (70) disposed in the water box (20) vis-à-vis the liquid inlet pipe (34), so that the large-caliber passage (66) opens into the water box in a region between the liquid inlet pipe (34) and the deflector (70). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la boîte à eau (120) ménage un compartiment isolé (38) qui, d'une part, communique avec le vase d'expansion (42) par un passage (76) de petit calibre et qui, d'autre part, est propre à communiquer avec une boîte à eau inférieure (14) par l'intermédiaire d'au moins un tube (16′) du faisceau. 5.- Device according to one of claims 3 and 4, characterized in that the water box (120) provides an insulated compartment (38) which, on the one hand, communicates with the expansion tank (42) by a passage (76) of small caliber and which, on the other hand, is suitable for communicating with a lower water box (14) via at least one tube (16 ′) of the bundle. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure d'entrée de liquide (134) qui débouche directement dans le vase d'expansion (142) et en ce que les passages de communication sont des passages (172) de même calibre, dont la section totale est au moins égale à la section de la tubulure (134). 6.- Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a liquid inlet pipe (134) which opens directly into the expansion tank (142) and in that the passages of communication are passages (172) of the same caliber, the total section of which is at least equal to the section of the tubing (134). 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur (170) disposé dans le vase d'expansion (142) près de la tubulure d'entrée de liquide (134) et orienté vers le haut. 7.- Device according to claim 6, characterized in that it comprises a deflector (170) disposed in the expansion tank (142) near the liquid inlet pipe (134) and oriented upwards. 8.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tubulure d'entrée de liquide (134) est solidaire d'un couvercle (150) rapporté sur une face ouverte (148) du vase d'expansion (142). 8.- Device according to claim 6, characterized in that the liquid inlet pipe (134) is integral with a cover (150) attached to an open face (148) of the expansion tank (142). 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure d'entrée de liquide (234) qui débouche directement dans le vase d'expansion (242) et en ce que la boîte à eau (220) comporte une cloison (240) la divisant en deux compartiments, dont l'un (236) communique avec le vase d'expansion par l'intermédiaire des passages de communication (272) et dont l'autre (236′) communique avec une tubulure de sortie (280). 9.- Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a liquid inlet pipe (234) which opens directly into the expansion tank (242) and in that the box water (220) has a partition (240) dividing it into two compartments, one of which (236) communicates with the expansion tank via the communication passages (272) and the other of which (236 ′) communicates with an outlet pipe (280). 10.- Echangeur de chaleur comprenant un faisceau (12;112;212) de tubes verticaux muni, à son extrémité supérieure, d'un dispositif (10;110;210) selon l'une des revendications 1 à 9 et, à son extrémité inférieure, d'une boîte à eau inférieure (14;114;214). 10.- Heat exchanger comprising a bundle (12; 112; 212) of vertical tubes provided, at its upper end, with a device (10; 110; 210) according to one of claims 1 to 9 and, at its lower end, of a lower water box (14; 114; 214).
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