EP0611940A1 - Ensemble rigide comprenant deux échangeurs de chaleur et un vase d'expansion - Google Patents

Ensemble rigide comprenant deux échangeurs de chaleur et un vase d'expansion Download PDF

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EP0611940A1 EP94400311A EP94400311A EP0611940A1 EP 0611940 A1 EP0611940 A1 EP 0611940A1 EP 94400311 A EP94400311 A EP 94400311A EP 94400311 A EP94400311 A EP 94400311A EP 0611940 A1 EP0611940 A1 EP 0611940A1
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    • F28D2021/0091—Radiators
    • F28D2021/0094—Radiators for recooling the engine coolant

Definitions

  • the invention relates to a rigid assembly comprising a first heat exchanger of generally flat shape, comprising at least one upper fluid box made of plastic material, and an expansion vessel in fluid exchange relationship with the upper fluid box, located near it.
  • the expansion tank can be formed in one piece with the upper fluid box, or fixed directly to the latter.
  • this solution would require a considerable strengthening of the fluid box so that it can resist the forces exerted by the expansion tank. due to its own weight and the vehicle's acceleration.
  • first heat exchanger used for cooling the engine a second generally flat heat exchanger used for cooling the charge air of the engine, or more precisely the air leaving the turbocharger used for the charge air, the first and second heat exchangers being oriented parallel to the same substantially vertical plane and juxtaposed so as to be traversed in series by a stream of air directed perpendicular to this plane.
  • the fluid boxes of the second heat exchanger are generally made of metal, in particular of aluminum alloy.
  • the object of the invention is to take advantage of these metal elements of the second heat exchanger to secure the expansion tank.
  • the invention relates in particular to an assembly of the kind defined in the introduction, and provides that it comprises a second heat exchanger of generally flat shape, the first and second heat exchangers being oriented parallel to the same substantially vertical plane and juxtaposed so as to be crossed in series by an air flow directed perpendicular to this plane, and the expansion tank is rigidly fixed to at least one element of the second heat exchanger.
  • the illustrated assembly includes a radiator 1 for cooling the thermal engine driving a motor vehicle and a radiator 2 for cooling the charge air of this engine.
  • the radiator 1 has a generally flat rectangular shape and extends substantially along a vertical plane perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle. It includes two fluid boxes in material plastic 3 and 4 extending horizontally, along the upper and lower sides respectively of the radiator and provided with fittings 5 and 6, one of which is used for the inlet and the other for the outlet of the coolant.
  • the fluid boxes 3 and 4 are connected to each other by vertical fluid circulation tubes.
  • the radiator 2 also has a generally flat shape and extends along a plane parallel to that of the radiator 1, being substantially attached to the face of the latter facing the front of the vehicle.
  • the radiator 2 comprises two fluid boxes 7 and 8 molded of aluminum alloy, elongated in the vertical direction and extending respectively along the left and right sides of the radiator 1.
  • the fluid boxes 7 and 8 are interconnected by the horizontal tubes for the circulation of the air to be cooled.
  • the upper region 9, 10 of each of them forms an air inlet or outlet pipe which is bent backwards and bypasses the radiator 1 at the ends of its upper fluid box 3, to be connected to the charge air compressor and the intake manifold, not shown, located behind the set of radiators.
  • the fluid box 3 is in fluid communication connection with an expansion tank 11 of cylindrical shape of revolution whose axis is parallel to the longitudinal direction of this same fluid box.
  • the expansion vessel 11 is made of brass. Its length is less than the width of the space available between the pipes 9 and 10, in front of the radiator 1. It is therefore arranged partly in this free space, and partly in front with respect to the front face of the radiator 2 It also extends, in the vertical direction, partly opposite the upper fluid box 3 of the radiator 1, partly above and partly below the latter.
  • the expansion vessel 11 is fixed on two pairs of legs which have been molded with the tubes 9 and 10 respectively and arranged symmetrically with respect to the median vertical plane of the vehicle. Each pair includes a lower tab 12 and an upper tab 13.
  • the lower tab 12 extends horizontally forward and towards the median plane from the tubing 9 or 10.
  • the expansion vessel rests on its upper face by means of a junction piece 14 which is welded to the external face of the cylindrical wall of the vessel. expansion and protrudes beyond the end thereof, where it is connected to the lug 12 by a bolt 15 near the vertical axial plane 16 of the expansion vessel.
  • the upper tab 13 extends from the upper horizontal region of the tube 9 or 10 in the direction of the median longitudinal plane of the vehicle, in a plane slightly inclined relative to the vertical.
  • To this upper tab is also connected by a bolt 17 a junction piece 18 welded to the outer face of the cylindrical wall of the expansion vessel, the piece 18 moving away enough from this wall to allow the housing of the bolt. This is contained in the right dihedral delimited by the half-planes extending rearward and upward respectively from the longitudinal axis of the expansion vessel.
  • the expansion vessel may be rigidly fixed at one of the fluid boxes and to slide freely, in the direction of the tube bundle, at the other 7 of the fluid boxes so as to allow unhindered expansion of the tube bundle.
  • this can be done by providing a bolt 17, at the level of the fluid box 7, which is shouldered and this at the level of the connection of the tab 13 and the junction piece 18.

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Abstract

Le vase d'expansion (11), en relation d'échange de fluide avec la boîte à fluide supérieure (3) en matière plastique du radiateur (1) de refroidissement du moteur thermique d'un vehicule automobile, est fixé sur des pattes (12,13) venues de moulage avec les boîtes à fluide métalliques (7) d'un radiateur (2) de refroidissement d'air de suralimentation de ce moteur, ce second radiateur étant accolé à la face avant du premier radiateur. <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne un ensemble rigide comprenant un premier échangeur de chaleur de forme générale plate, comportant au moins une boîte à fluide supérieure en matière plastique, et un vase d'expansion en relation d'échange de fluide avec la boîte à fluide supérieure, situé à proximité de celle-ci.
  • De tels ensembles sont notamment utilisés dans les véhicules automobiles, le premier échangeur de chaleur et le vase d'expansion faisant partie d'un circuit de fluide de refroidissement du moteur thermique du véhicule. Dans le cas d'un véhicule de tourisme, le vase d'expansion peut être formé d'une seule pièce avec la boîte à fluide supérieure, ou fixé directement sur celle-ci. Pour les véhicules industriels et agricoles, compte tenu de la grande quantité de fluide que doit recevoir le vase d'expansion, cette solution nécessiterait un renforcement considérable de la boîte à fluide pour qu'elle puisse résister aux efforts exercés par le vase d'expansion du fait de son propre poids et des accélérations du véhicule.
  • Il est également connu d'associer au premier échangeur de chaleur servant au refroidissement du moteur un second échangeur de chaleur de forme générale plate servant au refroidissement de l'air de suralimentation du moteur, ou plus précisément de l'air sortant du turbocompresseur utilisé pour l'air de suralimentation, les premier et second échan- geurs de chaleur étant orientés parallèlement à un même plan sensiblement vertical et juxtaposés de façon à être traversés en série par un courant d'air dirigé perpendiculairement à ce plan. En raison de la température élevée de l'air sortant du turbocompresseur, les boîtes à fluide du second échangeur de chaleur sont généralement en métal, notamment en alliage d'aluminium.
  • Le but de l'invention est de tirer parti de ces éléments métalliques du second échangeur de chaleur pour assurer la fixation du vase d'expansion.
  • L'invention vise notamment un ensemble du genre défini en introduction, et prévoit qu'il comprend un second échangeur de chaleur de forme générale plate, les premier et second échangeurs de chaleur étant orientés parallèlement à un même plan sensiblement vertical et juxtaposés de façon à être traversés en série par un courant d'air dirigé perpendiculairement à ce plan, et que le vase d'expansion est fixé de façon rigide sur au moins un élément du second échangeur de chaleur.
  • D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'ensemble selon l'invention sont énoncées ci-après :
    • Ledit élément est une boîte à fluide.
    • Le vase d'expansion est allongé dans une direction sensiblement horizontale et parallèle audit plan, et est fixé par ses deux régions d'extrémités respectivement sur les régions d'extrémités supérieures de deux boîtes à fluide latérales opposées du second échangeur de chaleur.
    • Chaque région d'extrémité du vase d'expansion est fixée sur deux pattes venues de matière avec la boîte à fluide correspondante, respectivement par deux points de fixation éloignés l'un de l'autre autour de la section transversale du vase d'expansion.
    • Les boîtes à fluide du second échangeur de chaleur sont moulées en alliage d'aluminium.
    • Ladite boîte à fluide supérieure du premier échangeur de chaleur est en matière plastique.
    • Le second échangeur de chaleur est disposé en regard de la face du premier échangeur de chaleur tournée vers l'arrière du véhicule.
    • Le vase d'expansion est disposé en avant du premier échangeur de chaleur, sa dimension dans la direction avant-arrière se superposant en partie à celle du second échangeur de chaleur.
    • Le vase d'expansion s'étend jusqu'à un niveau inférieur à la boîte à fluide supérieure du premier échangeur de chaleur, et se situe dans la direction latérale entre les deux boîtes à fluide du second échangeur de chaleur.
    • Le premier échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement du moteur thermique d'entraînement du véhicule et le second échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement d'air de suralimentation dudit moteur.
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue de côté d'un ensemble selon l'invention;
    • la figure 2 est une vue partielle d'arrière du même ensemble; et
    • la figure 3 est une vue partielle d'arrière d'une boîte à fluide métallique supportant le vase d'expansion.
  • L'ensemble illustré comprend un radiateur 1 de refroidissement du moteur thermique d'entraînement d'un véhicule automobile et un radiateur 2 de refroidissement d'air de suralimentation de ce moteur. Le radiateur 1 a une forme générale plate rectangulaire et s'étend sensiblement selon un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule. Il comprend deux boîtes à fluide en matière plastique 3 et 4 s'étendant horizontalement, le long des côtés supérieur et inférieur respectivement du radiateur et munis de raccords 5 et 6 dont l'un sert à l'entrée et l'autre à la sortie du fluide de refroidissement. Les boîtes à fluide 3 et 4 sont reliées l'une à l'autre par des tubes de circulation de fluide verticaux. Le radiateur 2 a également une forme générale plate et s'étend selon un plan parallèle à celui du radiateur 1, en étant sensiblement accolé à la face de celui-ci tournée vers l'avant du véhicule. Le radiateur 2 comporte deux boîtes à fluide 7 et 8 moulées en alliage d'aluminium, allongées dans la direction verticale et s'étendant respectivement le long des côtés gauche et droit du radiateur 1. De façon connue en soi, les boîtes à fluide 7 et 8 sont reliées entre elles par les tubes horizontaux pour la circulation de l'air à refroidir. La région supérieure 9, 10 de chacune d'elles forme une tubulure d'entrée ou de sortie de l'air qui est recourbée vers l'arrière et contourne le radiateur 1 au niveau des extrémités de sa boîte à fluide supérieure 3, pour être reliée au compresseur d'air de suralimentation et au collecteur d'admission non représentés, situés en arrière de l'ensemble de radiateurs.
  • La boîte à fluide 3 est en liaison de communication de fluide avec un vase d'expansion 11 de forme cylindrique de révolution dont l'axe est parallèle à la direction longitudinale de cette même boîte à fluide. Le vase d'expansion 11 est réalisé en laiton. Sa longueur est inférieure à la largeur de l'espace disponible entre les tubulures 9 et 10, en avant du radiateur 1. Il est donc disposé pour partie dans cet espace libre, et en partie en avant par rapport à la face avant du radiateur 2. Il s'étend par ailleurs, dans la direction verticale, pour partie en regard de la boîte à fluide supérieure 3 du radiateur 1, pour partie au-dessus et pour partie au-dessous de celle-ci. Le vase d'expansion 11 est fixé sur deux paires de pattes venues de moulage avec les tubulures 9 et 10 respectivement et disposées symétriquement par rapport au plan vertical médian du véhicule. Chaque paire comprend une patte inférieure 12 et une patte supérieure 13. La patte inférieure 12 s'étend horizontalement vers l'avant et vers le plan médian à partir de la tubulure 9 ou 10. Le vase d'expansion repose sur sa face supérieure par l'intermédiaire d'une pièce de jonction 14 qui est soudée sur la face externe de la paroi cylindrique du vase d'expansion et fait saillie au-delà de l'extrémité de celui-ci, où elle est reliée à la patte 12 par un boulon 15 à proximité du plan axial vertical 16 du vase d'expansion. La patte supérieure 13 s'étend à partir de la région supérieure horizontale de la tubulure 9 ou 10 en direction du plan longitudinal médian du véhicule, selon un plan légèrement incliné par rapport à la verticale. A cette patte supérieure est également reliée par un boulon 17 une pièce de jonction 18 soudée sur la face extérieure de la paroi cylindrique du vase d'expansion, la pièce 18 s'éloignant suffisamment de cette paroi pour permettre le logement du boulon. Celui-ci est contenu dans le dièdre droit délimité par les demi-plans s'étendant respectivement vers l'arrière et vers le haut à partir de l'axe longitudinal du vase d'expansion.
  • De manière préférentielle, il peut être prévu que le vase d'expansion soit fixé d'une manière rigide au niveau de l'une 8 des boîtes à fluide et d'une manière libre en coulissement, selon la direction du faisceau de tubes, à l'autre 7 des boîtes à fluide de manière à autoriser sans entrave la dilatation du faisceau de tubes.
  • En pratique, cela peut se faire en prévoyant un boulon 17, au niveau de la boîte à fluide 7, qui soit épaulé et cela au niveau de la liaison de la patte 13 et de la pièce de jonction 18.

Claims (10)

  1. Ensemble rigide comprenant un premier échangeur de chaleur (1) de forme générale plate, comportant au moins une boîte à fluide supérieure (3) en matière plastique, et un vase d'expansion (11) en relation d'échange de fluide avec la boîte à fluide supérieure, situé à proximité de celle-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un second échangeur de chaleur (2) de forme générale plate, les premier et second échangeurs de chaleur étant orientés parallèlement à un même plan sensiblement vertical et juxtaposés de façon à être traversés en série par un courant d'air dirigé perpendiculairement à ce plan, et en ce que le vase d'expansion est fixé de façon rigide sur au moins un élément (7,8) du second échangeur de chaleur.
  2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément est une boîte à fluide.
  3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vase d'expansion est allongé dans une direction sensiblement horizontale et parallèle audit plan, et est fixé par ses deux régions d'extrémités respectivement sur les régions d'extrémités supérieures (9,10) de deux boîtes à fluide latérales opposées (7,8) du second échangeur de chaleur (2).
  4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque région d'extrémité du vase d'expansion est fixée sur deux pattes (12,13) venues de matière avec la boîte à fluide correspondante, respectivement par deux points de fixation (15,17) éloignés l'un de l'autre autour de la section transversale du vase d'expansion.
  5. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les boîtes à fluide du second échangeur de chaleur sont moulées en alliage d'aluminium.
  6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite boîte à fluide supérieure (3) du premier échangeur de chaleur (1) est en matière plastique.
  7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur (2) est disposé en regard de la face du premier échangeur de chaleur (1) tournée vers l'arrière du véhicule.
  8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vase d'expansion (11) est disposé en avant du premier échangeur de chaleur, sa dimension dans la direction avant-arrière se superposant en partie à celle du second échangeur de chaleur.
  9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le vase d'expansion s'étend jusqu'à un niveau inférieur à la boîte à fluide supérieure du premier échangeur de chaleur, et se situe dans la direction latérale entre les deux boîtes à fluide (7,8) du second échangeur de chaleur (2).
  10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement du moteur thermique d'entraînement du véhicule et que le second échangeur de chaleur est un radiateur de refroidissement d'air de suralimentation dudit moteur.
EP19940400311 1993-02-19 1994-02-14 Ensemble rigide comprenant deux échangeurs de chaleur et un vase d'expansion Expired - Lifetime EP0611940B1 (fr)

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EP0611940A1 true EP0611940A1 (fr) 1994-08-24
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FR2701760B1 (fr) 1995-04-21
DE69402455T2 (de) 1997-07-17
EP0611940B1 (fr) 1997-04-09
FR2701760A1 (fr) 1994-08-26

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