EP0601896B1

EP0601896B1 - Dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur, en particulier de véhicules automobiles

Info

Publication number: EP0601896B1
Application number: EP19930401035
Authority: EP
Inventors: Jean-François Iem; Dany Boquel
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 1992-04-21
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2013-04-21
Also published as: EP0601896A1; DE69313987D1; FR2690238A1; ES2109447T3; FR2690238B1; DE69313987T2

Description

L'invention concerne un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, en particulier pour un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif du type revendiqué dans le préambule de la revendication 1.
Dans un tel dispositif, le réservoir forme un ensemble intégré rassemblant la boîte à eau et le vase d'expansion et il se raccorde, par l'intermédiaire de la plaque collectrice, à une extrémité d'un faisceau de tubes, dont une autre extrémité est raccordée à une autre boîte à eau.
L'échangeur de chaleur ainsi constitué est destiné à être parcouru par un liquide, généralement de l'eau additionnée d'un antigel, qui circule en circuit fermé pour servir par exemple au refroidissement d'un moteur à combustion interne. Le liquide est lui-même refroidi par échange thermique avec un flux d'air qui balaie les tubes du faisceau.
Le liquide de refroidissement pénètre dans le compartiment boîte à eau du réservoir pour gagner ensuite l'autre boite à eau. Le compartiment formant vase d'expansion, qui est placé au-dessus du compartiment formant boîte à eau, est destiné à absorber les variations de volume du liquide en fonction de la température et à rassembler les bulles d'eau et de gaz éventuellement présentes dans le circuit, de manière à éviter la formation de points chauds sur la culasse du moteur. On prévoit alors un conduit de dégazage faisant communiquer les deux compartiments du réservoir.
On connaît déjà, d'après FR-A-2 395 397, un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion du type défini ci-dessus, dans lequel la cloison est raccordée au réservoir par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité.
On connaît également par le document DE-A-3 006 093, qui est considéré comme l'état de la technique le plus proche, un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion dans lequel il est prévu au moins une entretoise munie de moyens d'encliquetage pour relier la cloison amovible à une paroi du réservoir.
Ces dispositifs connus ont pour inconvénient que, sous l'effet de différences de pression importantes entre les deux compartiments du réservoir, la cloison s'écarte de sa position, si bien que l'étanchéité du raccordement n'est plus assurée.
En outre, il peut arriver que, lors de d'assemblage sur des chaînes de montage automatisées, la cloison se sépare du réservoir.
De plus, sous l'effet de la pression, il peut se produire que les moyens d'encliquetage ne coopèrent plus entre eux et la cloison se détache des parois du réservoir.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
C'est en particulier un but de l'invention de procurer un tel dispositif dans lequel la cloison est maintenue efficacement à l'intérieur du réservoir, de manière à pouvoir résister à des différences de pression importantes entre les deux compartiments.
C'est également un but de l'invention de procurer un tel dispositif dans lequel la cloison reste solidaire du réservoir pendant les opérations sur une chaîne automatisée.
L'invention propose à cet effet un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion du type défini en introduction, lequel comprend une entretoise principale formée en saillie à partir de la cloison et terminée par une tête d'encliquetage propre à être introduite en force dans un manchon de forme adaptée qui dépend de la paroi de fond et dans lequel l'entretoise principale est formée dans une région médiane de la cloison.
Ainsi, la cloison est reliée à la paroi de fond et maintenue à distance de celle-ci, ce qui lui permet de résister aux différences de pression régnant entre les deux compartiments du réservoir.
Par ailleurs, du fait des moyens d'encliquetage de la ou chaque entretoise, le montage de la cloison à l'intérieur du réservoir est grandement facilité.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend en outre au moins une entretoise secondaire rattachée à la paroi de fond du réservoir et terminée par une tête d'encliquetage propre à être introduite en force dans une ouverture de forme adaptée qui est ménagée dans la cloison.
De préférence, le dispositif comprend deux entretoises secondaires rattachées respectivement a deux régions d'extrémité opposées à la paroi de fond.
Ainsi, la cloison se trouve maintenue à distance de la paroi de fond, non seulement en son milieu, amis aussi en deux régions d'extrémité.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, deux régions d'extrémité opposées de la cloison comprennent chacune au moins une patte se rattachant à la cloison et propre à prendre appui contre la plaque collectrice, après assemblage de cette dernière avec le réservoir.
Ainsi, la cloison se trouve également maintenue à une distance donnée par rapport à la plaque collectrice, laquelle est située à l'opposé de la paroi de fond.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend deux pattes d'appui dans chacune des régions d'extrémité de la cloison.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le réservoir comporte intérieurement, dans chacune de deux régions opposées de celui-ci, au moins une patte d'immobilisation propre à s'engager dans un logement de forme adaptée, ménagé dans un bord d'extrémité de la cloison, ce qui permet de l'immobiliser.
On empêche ainsi la cloison de se déplacer dans des directions généralement parallèles à la plaque collectrice.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel :

la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion selon l'invention ;
la figure 2 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne II-II de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne III-III de la figure 2 ; et
la figure 4 est une vue en coupe partielle selon la ligne IV-IV de la figure 3.

Le dispositif représenté aux figures 1 à 4 comprend un réservoir 10 réalisé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique. Ce réservoir comprend deux grandes faces opposées 12 et 14 et deux petites faces opposées 16 et 18, ces quatre faces étant reliées par une paroi de fond 20. Cette dernière comprend elle-même une partie principale 22 en forme de dôme à section droite semi-circulaire (figure 2) qui se raccorde aux côtés 16 et 18 respectivement par deux flancs inclinés 24 et 26 faisant également partie de la paroi de fond.
Les faces 12, 14, 16 et 18 aboutissent à un rebord périphérique 28 de contour général rectangulaire délimitant une face ouverte 30. Le rebord périphérique 28 permet l'assemblage du réservoir 10 sur une plaque collectrice 32 (représentée en trait fantôme sur les figures 2 et 3) et cela d'une manière connue en soi. Cette plaque collectrice comporte une multiplicité de trous pour le montage étanche d'une multiplicité de tubes 34 (également représentés en trait fantôme) formant faisceau.
Le dispositif comprend en outre une cloison interne 36 qui s'étend sur toute la longueur et toute la largeur du réservoir 10 pour le diviser en deux compartiments distincts : un compartiment inférieur 38 formant boîte à eau disposé du côté de la plaque collectrice 32 et un compartiment supérieur 40 formant vase d'expansion et disposé du côté de la paroi de fond 20.
Le réservoir 10 comprend une tubulure 42 dépendant de la face 12 et située, dans l'exemple, sensiblement en son milieu, cette tubulure débouchant dans le compartiment 38 pour permettre l'admission d'un liquide de refroidissement. Le réservoir 10 comprend en outre une embase de remplissage 44 rattachée à la paroi de fond 20 et communiquant avec le compartiment 40.
La cloison 36 présente un bord périphérique 46 relié de façon étanche à un bord d'appui périphérique 48 du réservoir. Le bord d'appui 48 est constitué par un épaulement venu de moulage et s'étendant sur toute la longueur des faces 12 et 14 et sur toute la largeur des faces 16 et 18. Ainsi, lorsque la cloison 36 est introduite à l'intérieur du réservoir 10, à partir de sa face ouverte 30, une liaison étanche est obtenue entre le bord périphérique 46 et le bord d'appui 48 avec interposition, le cas échéant, d'un joint d'étanchéité. Il est à noter que le bord périphérique 46 présente une partie incurvée 50 propre à coopérer avec une partie incurvée homologue 52 du bord d'appui 48 dans la région de la tubulure 42, de manière que cette dernière débouche dans le compartiment 38.
Conformément à l'invention, une entretoise principale 54 (figure 2) est formée en saillie sur une région médiane de la cloison 36. L'entretoise 54 s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à celle de la face ouverte 30 et elle se termine par une tête d'encliquetage 56 propre à être introduite en force dans un manchon 58 de forme adaptée qui dépend de la paroi de fond 20. Le manchon 58 est formé en saillie à partir de la paroi de fond 20 et s'étend dans une direction généralement perpendiculaire à la face ouverte 30.
Ainsi, lors du montage de la boîte 36, la tête 56 vient s'encliqueter dans le manchon 58 pour assurer un maintien de la cloison 36 dans sa partie médiane.
Le dispositif comprend en outre deux entretoises secondaires 60 et 62 (figure 1) rattachées à la paroi de fond 20 du réservoir 10. L'entretoise 60 est rattachée au flanc 26 et se termine par une tête d'encliquetage 64 (figure 3) propre à être introduite en force dans une ouverture 66 de forme adaptée (figure 4) qui est ménagée dans la cloison 36 dans une région d'extrémité 68 de celle-ci, qui est située proche de la face 18 du réservoir 10.
L'autre entretoise secondaire 62 est rattachée à une région d'extrémité opposée de la paroi de fond, c'est-à-dire au flanc 24. Elle se termine également par une tête d'encliquetage (non visible sur les dessins) analogue à la tête 64 décrite précédemment. Cette tête d'encliquetage est propre à coopérer avec une ouverture analogue à l'ouverture 66 et ménagée dans une région d'extrémité opposée 70 de la cloison 36, qui est située proche de la face 16 du réservoir 10 (figure 1).
La région d'extrémité 68 de la cloison 36 se termine par deux pattes espacées 72 (figures 1, 3 et 4), propres à prendre appui perpendiculairement contre la plaque collectrice 32 après assemblage de cette dernière avec le réservoir 10.
Comme on le voit mieux sur la figure 4, les deux pattes 72 viennent se loger dans les deux régions qui raccordent respectivement la face 18 avec les faces 12 et 14 du réservoir.
L'autre région d'extrémité 70 de la cloison comporte deux pattes analogues 74 propres à prendre appui contre la plaque collectrice 32 et venant se loger dans les deux régions qui raccordent respectivement la face 16 avec les faces 12 et 14 du réservoir. Les pattes 72 et 74 contribuent au maintien en position de la cloison, en permettant un appui du bord 46 contre le rebord 48 dans les régions d'extrémité du réservoir.
Le réservoir 10 comporte intérieurement deux pattes d'immobilisation 76 situées dans la zone de raccordement du flanc 26 et de la face 18. Ces deux pattes 76 sont élastiques et s'étendent dans des directions généralement perpendiculaires à la face ouverte 30 du réservoir. Les deux pattes 76, en forme de languette, sont destinées à venir s'encastrer dans deux logements 78 de forme adaptée (figure 4) prévus dans la région d'extrémité 68 de la cloison 36. Les deux logements 78 sont situés à proximité immédiate des pattes 72 mentionnées précédemment.
Le réservoir 10 comprend en outre deux autres pattes analogues (non représentées) formées dans la zone de raccordement du flanc 24 et de la face 16 et propres à coopérer avec des logements appropriés (non visibles sur les dessins) que comporte la région d'extrémité 70 de la cloison 36. Les pattes précitées immobi lisent la cloison et l'empêchent de se déplacer dans des directions généralement parallèles à la plaque collectrice 32.
La cloison 36 comporte par ailleurs un conduit de dégazage 82 venu de moulage avec elle. Ce conduit de dégazage est propre à établir une communication entre la tubulure d'admission 42 débouchant dans le réservoir 38 et le compartiment vase d'expansion 40. Le conduit 82 a une forme coudée et comporte une première branche 84 débouchant dans la partie supérieure de la tubulure 42 et une branche 46 s'étendant perpendiculairement à la branche 84 et débouchant au sommet du compartiment 40. Le conduit de dégazage 82 est destiné à pièger les bulles d'air ou de gaz sur le point de pénétrer dans le compartiment 38 pour les évacuer vers le compartiment 40.
On comprendra que la cloison 36 se trouve maintenue efficacement à l'intérieur du réservoir 10 et peut résister ainsi aux différences de pression importantes pouvant apparaître entre les compartiments 38 et 40.
Par ailleurs, les entretoises 54, 60 et 62 permettent déjà un maintien de la cloison à l'intérieur du réservoir avant montage de celui-ci sur le collecteur, c'est-à-dire avant montage de l'échangeur de chaleur.
Le dispositif de l'invention convient tout particulièrement à la fabrication d'échangeurs de chaleur pour le refroidissement de moteurs à combustion interne, en particulier de moteurs diesel.

Claims

Dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur, comprenant un réservoir (10) présentant une face ouverte (30) délimitée par un rebord périphérique (28) pour l'assemblage du réservoir sur une plaque collectrice (32), une cloison amovible (36) présentant un bord périphérique (46) relié de façon étanche à un bord d'appui périphérique (48) à l'intérieur du réservoir, pour diviser le réservoir en deux compartiments distincts (38, 40) formant respectivement boîte à eau et vase d'expansion, ainsi qu'au moins une entretoise (54, 60, 62) munie de moyens d'encliquetage (56, 64) pour relier la cloison amovible (36) à une paroi de fond (20) du réservoir, disposée à l'opposé de la face ouverte (30), caractérisé en ce qu'il comprend une entretoise principale (54) formée en saillie à partir de la cloison amovible (36) et terminée par une tête d'encliquetage (56) propre à être introduite en force dans un manchon (58) de forme adaptée qui dépend de la paroi de fond (20) et en ce que l'entretoise principale (54) est formée dans une région médiane de la cloison amovible (36).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une entretoise secondaire (60, 62) rattachée à la paroi de fond (20) du réservoir et terminée par une tête d'encliquetage (64) propre à être introduite en force dans une ouverture (66) de forme adaptée qui est ménagée dans la cloison amovible (36).
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux entretoises secondaires (60, 62) rattachées respectivement à deux régions d'extrémité opposées (26, 24) de la paroi de fond (20).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux régions d'extrémité opposées (68, 70) de la cloison amovible (36) comprennent chacune au moins une patte (72, 74) se rattachant à la cloison et propres à prendre appui contre la plaque collectrice (32) après assemblage de cette dernière avec le réservoir.
Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des régions d'extrémité (68, 70) de la cloison amovible (36) comporte deux pattes d'appui (72, 74).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réservoir (10) comporte intérieurement, dans chacune des deux régions opposées de celui-ci, au moins une patte d'immobilisation (76) propre à s'engager dans un logement (78) de forme adaptée, ménagé dans un bord d'extrémité (68, 70) de la cloison amovible pour immobiliser la cloison.
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la cloison amovible comporte un conduit de dégazage (82) propre à établir une communication entre une tubulure d'admission (42) du réservoir débouchant dans le compartiment boîte à eau (38) et le compartiment vase d'expansion (40), caractérisé en ce que le conduit a un forme coudée et comporte deux branches (84, 86) s'étendant à angle droit.