FR2469685A1

FR2469685A1 - Purging of air from automobile radiator - uses vent tube connecting upper part of inner tank to lower part of outer tank

Info

Publication number: FR2469685A1
Application number: FR7928313A
Authority: FR
Inventors: Jean-Pierre Moranne
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1981-05-22
Also published as: FR2469685B1

Abstract

The radiator of an automobile engine has horizontal tubes (1) attached to header plates (2,3). The header plates form part of the end tanks (5,6) respectively. One of the end tanks (6) is divided into two parts (8,9) by a vertical wall (7) with a hole (13). This hole (13) causes a pressure difference across the wall when the cooling water is circulated by the pump. Any air bubbles which collect in the inner part (8) of the end tank (6) are driven out through the vent pipe (15) which extends from the upper end of the inner tank (8) to the lower part of the outer tank (9).

Description

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur et plus particulierement les échangeurs de chaleur utilisés dans le circuit de refroidissement des moteurs thermiqués. The present invention relates to heat exchangers and more particularly to heat exchangers used in the cooling circuit of thermic engines.

On utilise de plus en plus des échangeurs ou radiateurs dont les tubes sont disposés horizontalement et débouchent dans des plaques collectrices recouvertes par des boites à eau. I1 est fréquent, compte tenu de la place dont on dispose, notamment sous le capot d'un véhicule, que certains des tubes horizontaux de l'échangeur constituent la partie la plus haute du circuit de refroidissement et, par conséquent, si le circuit de refroidissement contient de l'air, celui-ci se trouve dans les tubes des rangées- su- périeures. More and more exchangers or radiators are used, the tubes of which are arranged horizontally and open into collecting plates covered by water boxes. It is frequent, taking into account the space available, in particular under the hood of a vehicle, that some of the horizontal tubes of the exchanger constitute the highest part of the cooling circuit and, consequently, if the circuit of cooling contains air, this is found in the tubes of the upper rows.

Outre que cet air réduit la capacité d'échange thermique de l'échangeur, il en résulte des inconvénients plus graves encore. En effet, lorsque du liquide chaud est amené à l'échangeur, ceux des tubes qui sont parcourus par le liquide sont brutalement dilatés, notamment au niveau de leur jonction avec la plaque collectrice, tandis que ceux qui contiennent de l'air ne sont pas soumis en même temps à la dilatation et les dilatations différentielles qui en résultent peuvent entraîner fréquemment la rupture de la liaison entre les tubes et les plaques collectrices. Besides that this air reduces the heat exchange capacity of the exchanger, this results in even more serious drawbacks. In fact, when hot liquid is brought to the exchanger, those of the tubes which are traversed by the liquid are suddenly expanded, in particular at their junction with the collecting plate, while those which contain air are not at the same time subjected to expansion and the resulting differential expansions can frequently cause the connection between the tubes and the collector plates to be broken.

La présente invention crée un nouvel échangeur qui remédie aux inconvénients ci-dessus et qui présente, supplémentairement, l'avantage de ne pas nécessiter l'installation d'un vase d'expansion ou nourrice indépendant dans le circuit de circulation du liquide de refroidissement. The present invention creates a new exchanger which overcomes the above drawbacks and which has, additionally, the advantage of not requiring the installation of an independent expansion tank or manifold in the coolant circulation circuit.

De plus, l'échangeur de l'invention assure un dégazage permanent du circuit sans qu'il y ait aucune opération à effectuer après une première mise en route. In addition, the exchanger of the invention ensures permanent degassing of the circuit without there being any operation to be carried out after a first start-up.

Conformement à l'invention, l'échangeur autopurgeur pour circuits de refroidissement de moteurs du type dans lequel les tubes sont disposés hotizontalement et reliés par des plaques collectrices recouvertes par des boîtes à eau est caractérisé en ce que la boîte à eau de sortie est divisée dans le sens vertical en deux compartiments, le pre mier communiquant avec les tubes et le second avec une embase de remplissage disposée à la partie supérieure et avec une tubulure de reprise de liquide disposée à la partie inférieure, la cloison étant percée d'une ouverture présentant une section de passage introduisant une perte de charge au moins égale à la hauteur d'eau dans la boite pour le liquide circulant de l'un à l'autre compartiment, cette ouverture ouvrant en dessous du niveau de liquide se trouvant dans le second compartiment et un tuyau ouvert à ses deux extrémités s'étendant depuis la partie la plus haute du premier compartiment jusqu'à un niveau du deuxième compartiment situé en dessous du niveau du liquide dans ce compartiment. In accordance with the invention, the self-bleeding exchanger for cooling circuits of engines of the type in which the tubes are arranged horizontally and connected by manifold plates covered by water boxes is characterized in that the outlet water box is divided vertically in two compartments, the first communicating with the tubes and the second with a filling base arranged at the top and with a liquid return pipe arranged at the bottom, the partition being pierced with an opening having a passage section introducing a pressure drop at least equal to the height of water in the box for the liquid flowing from one to the other compartment, this opening opening below the level of liquid in the second compartment and a pipe open at its two ends extending from the highest part of the first compartment to a level of the second compartment located in below the liquid level in this compartment.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. Embodiments of the object of the invention are shown, by way of nonlimiting examples, in the accompanying drawing.

La fig. 1 est une élévation,enparLiearrachée, d'un échangeur autopurgeur à nourrice incorporée faisant application de l'invention. Fig. 1 is an elevation, enparLiearrachée, of a self-purging exchanger with incorporated manifold applying the invention.

La fig. 2 est une coupe éclatée illustrant un mode de réalisation d'une boîte à eau formant nourrice. Fig. 2 is an exploded section illustrating an embodiment of a water box forming a nurse.

La fig. 3 est une coupe-élévation éclatée illustrant une variante de réalisation de la boite à eau formant nourrice. Fig. 3 is an exploded sectional elevation illustrating an alternative embodiment of the water box forming nurse.

La fig. 4 est une coupe vue sensiblement suivant la ligne IV-IV de la fig. 3. Fig. 4 is a section seen substantially along the line IV-IV of FIG. 3.

La fig. 5 est une coupe-élévation illustrant une variante de réalisation de la boite à eau formant nourrice. Fig. 5 is a sectional elevation illustrating an alternative embodiment of the water box forming a nurse.

La fig. 6 est une coupe-élévation schématique d'une autre variante de réalisation. Fig. 6 is a schematic sectional elevation of another alternative embodiment.

La fig. 1 illustre un échangeur refroidisseur pour véhicule qui comporte des tubes 1 disposés horizontalement et débouchant dans deux plaques collectrices 2 et 3. D'une manière connue, les tubes sont relies les uns aux autres par des dissipateurs 4 constitués, dans l'exemple représenté, par des intercalaires ondulés. Fig. 1 illustrates a cooler exchanger for a vehicle which comprises tubes 1 arranged horizontally and opening into two collecting plates 2 and 3. In a known manner, the tubes are connected to each other by dissipators 4 formed, in the example shown, by corrugated spacers.

Les plaques collectrices 2 et 3 sont recouvertes et reliées de façon étanche par des boites à eau 5, 6. La boîte à eau 6 est réalisée selon l'invention pour constituer à la fois une nourrice et un dispositif autopurgeur. Le dessin montre, en effet, que la boite à eau 6 comporte intérieurement une cloison 7 qui la sépare dans le sens vertical en deux compartiments 8 et 9. The collector plates 2 and 3 are covered and tightly connected by water boxes 5, 6. The water box 6 is produced according to the invention to constitute both a manifold and a self-draining device. The drawing shows, in fact, that the water box 6 has internally a partition 7 which separates it in the vertical direction into two compartments 8 and 9.

Le compartiment 8 communique avec les différents tubes 1 et est destiné à être toujours rempli de liquide de refroidissement. Le compartiment 9 constitue une nourrice et un compartiment de reprise du liquide refroidi qui est dirigé vers les chemises de refroidissement d'un moteur par une tubulure 10 prévue à la partie basse dudit compartiment 9. En outre, le compartiment 9 communique, à sa partie supérieure, avec une embase de remplissage 11 normalement fermée par un bouchon 12 qui est avantageusement du type incorporant des clapets de surpression et de dépression. The compartment 8 communicates with the different tubes 1 and is intended to be always filled with coolant. The compartment 9 constitutes a manifold and a compartment for taking up the cooled liquid which is directed towards the cooling jackets of an engine by a tube 10 provided at the lower part of said compartment 9. In addition, compartment 9 communicates, at its part upper, with a filling base 11 normally closed by a plug 12 which is advantageously of the type incorporating overpressure and vacuum valves.

La cloison 7 présente une lumière ou ouverture de passage 13 qui est de préférence pratiquée dans sa partie basse. La section de passage de la lumière 13 est choisie pour créer une perte de charge dont la mesure est au moins égale à la pression correspondant à la hauteur d'eau entre ladite lumière 13 et la partie la plus haute du compartiment 8. The partition 7 has a light or passage opening 13 which is preferably made in its lower part. The passage section of the light 13 is chosen to create a pressure drop whose measurement is at least equal to the pressure corresponding to the height of water between said light 13 and the highest part of the compartment 8.

La cloison 7 présente, à sa partie supérieure et à un niveau au moins égal à celui du tube 1 situé le plus haut, un trou 14 dans lequel est disposée l'entrée d'un conduit 15 qui ouvre à l'intérieur du compartiment 9, de préférence à la partie basse de celui-ci pour que l'embou- chure du tuyau 15 soit toujours située en dessous du ni eau 16 du liquide se trouvant dans ledit compartiment 9. The partition 7 has, at its upper part and at a level at least equal to that of the highest-located tube 1, a hole 14 in which is placed the inlet of a conduit 15 which opens inside the compartment 9 , preferably at the bottom of the latter so that the mouth of the pipe 15 is always located below the water level 16 of the liquid in said compartment 9.

Il est avantageux, ainsi que l'illustre le dessin, que le tuyau 15 soit coudé à sa partie inférieure en 17 pour que l'embouchure de ce tuyau soit dirigée vers le haut. It is advantageous, as illustrated in the drawing, that the pipe 15 is bent at its lower part at 17 so that the mouth of this pipe is directed upwards.

Le liquide à refroidir provenant des chemises du moteur est amené par exemple par une durite à une tubulure 18 prévue dans la boîte à eau d'entrée 5 qui répartit le liquide à refroidir dans les tubes 1. The liquid to be cooled coming from the jackets of the engine is brought for example by a hose to a tube 18 provided in the inlet water box 5 which distributes the liquid to be cooled in the tubes 1.

La boîte à eau 5 comporte également un bouchon de mise à l'air libre 19 placé à sa partie supérieure. The water box 5 also includes a vent plug 19 placed at its upper part.

Pour procéder au remplissage de l'échangeur et du circuit dont il fait partie, le bouchon de mise à l'air libre 19 est ouvert ainsi que le bouchon de remplissage 12. To fill the exchanger and the circuit of which it is a part, the vent plug 19 is open as well as the filling plug 12.

Du liquide est versé par l'embase 11 et remplit progressivement l'échangeur et le circuit en passant du compartiment 9 par la lumière 13 et le compartiment 8. Le bouchon de mise à l1air libre 19 est alors remis en place ainsi que le bouchon 12. On fait ensuite chauffer le moteur jusqu'à la température-de fonctionnement normal, par exemple jusqu'à l'enclenchement du ventilateur de refroidissement qui est normalement prévu avec le radiateur de refroidissement et qui peut être commandé par une cartouche thermostatique 20 placée dans le compartiment 9.Liquid is poured through the base 11 and gradually fills the exchanger and the circuit passing from compartment 9 through the port 13 and the compartment 8. The vent plug 19 is then replaced as well as the plug 12 The engine is then warmed up to normal operating temperature, for example until the cooling fan is engaged, which is normally provided with the cooling radiator and which can be controlled by a thermostatic cartridge 20 placed in compartment 9.

Une grande partie de l'air encore contenu dans le circuit de refroidissement s'accumule dans le compartiment 9 dans lequel le niveau du liquide baisse. Cela est dû à la perte de charge créée par l'ouverture 13 qui oblige le liquide à monter jusqu'au tube le plus haut de l'échangeur en refoulant l'air dans le compartiment 8 au sommet duquel cet air tend a s'accumuler mais à partir duquel il est refoulé par le trou 14 et le tuyau 15. Après arrêt du moteur, on complète le remplissage par le bouchon 12 sans ouvrir à nouveau le bouchon 19 et cela en laissant juste un peu d'air au-dessus du niveau 16 du liquide. Par exemple le niveau 16 est amené environ à 5 cl de l'embase 11 sur laquelle est fixé le bouchon 12. Le véhicule est alors prêt à rouler. A large part of the air still contained in the cooling circuit collects in compartment 9 in which the level of the liquid drops. This is due to the pressure drop created by the opening 13 which forces the liquid to rise to the highest tube of the exchanger by driving the air into the compartment 8 at the top of which this air tends to accumulate. but from which it is discharged through the hole 14 and the pipe 15. After stopping the engine, the filling is completed by the plug 12 without again opening the plug 19 and this leaving just a little air above the liquid level 16. For example, the level 16 is brought to approximately 5 cl from the base 11 on which the plug 12 is fixed. The vehicle is then ready to go.

Ensuite, en fonctionnement normal, le liquide passe nécessairement par tous les tubes 1 v compris celui setrouvant au niveau le plus élevé car la circulation s'établit toujours, d'une part, à travers l'ouverture 13 et, d'autre part, à travers le trou 14 et le tuyau 15, de sorte qu'on est assuré qu'il n'existe jamais d'air dans les tubes 1 se trouvant au niveau le plus élevé. Then, in normal operation, the liquid necessarily passes through all the tubes 1 v including the one found at the highest level because the circulation is always established, on the one hand, through the opening 13 and, on the other hand, through the hole 14 and the pipe 15, so that it is ensured that there is never any air in the tubes 1 being at the highest level.

Après arrêt prolongé du moteur, l'eau se refroidit naturellement, les tubes 1 et le compartiment 8 restent ce pendant pleins d'eau car le tuyau 15 aspire de l'eau dans le compartiment 9 et ainsi l'échangeur se trouve toujours dans les meilleures conditions possibles de fonctionnement. After prolonged stopping of the engine, the water cools naturally, the tubes 1 and the compartment 8 remain this during full of water because the pipe 15 draws water in the compartment 9 and thus the exchanger is always in the best possible operating conditions.

Les boîtes à eau 5 et 6 peuvent être réalisées de différentes façons et, en particulier, la boîte à eau 6 formant nourrice peut, par exemple, être réalisée comme illustré par les fig. 2 à 5. The water boxes 5 and 6 can be produced in different ways and, in particular, the water box 6 forming a nurse can, for example, be produced as illustrated in FIGS. 2 to 5.

A la fig. 2, elle est constituée par deux pièces complémentaires 21 et 22, la pièce 21 formant la cloison 7 dans laquelle sont pratiqués l'ouverture 13 et le trou 14. Les deux pièces 21 et 22 peuvent être réalisées en matière synthétique moulée ou en métal et elles sont réunies par tout moyen approprié connu de la technique. La liaison entre les deux pièces est exécutée après la mise en place du tuyau 15 qui peut être métallique ou en matière synthétique et il est alors collé ou réuni par un autre moyen, par exemple par friction, par ultra-sons, etc. In fig. 2, it consists of two complementary parts 21 and 22, the part 21 forming the partition 7 in which the opening 13 and the hole 14 are made. The two parts 21 and 22 can be made of molded synthetic material or of metal and they are combined by any suitable means known in the art. The connection between the two parts is carried out after the installation of the pipe 15 which can be metallic or made of synthetic material and it is then glued or joined by another means, for example by friction, by ultrasound, etc.

A la fig. 3, la pièce 22 est réalisée comme à la fig. 2 mais la pièce 21a présente, à partir de la cloison 7, des pinces 23 bien visibles à la fig. 4. En outre, le trou 14 est supprimé. Dans cette réalisation, on met en place un tuyau 15a dont l'extrémité coudée 17a passe par l'ouverture 13 lorsque ce tuyau est maintenu dans les pinces 23. In fig. 3, the part 22 is produced as in FIG. 2 but the part 21a has, from the partition 7, clamps 23 clearly visible in FIG. 4. In addition, hole 14 is deleted. In this embodiment, a pipe 15a is put in place, the bent end 17a passing through the opening 13 when this pipe is held in the clamps 23.

L'extrémité supérieure du tuyau 15a est taillée en biseau et ouvre à la partie supérieure de la pièce 21a qui est destinée à délimiter le compartiment 8.The upper end of the pipe 15a is cut in a bevel and opens to the upper part of the part 21a which is intended to delimit the compartment 8.

Ce mode de réalisation permet de mettre en place le tuyau 15a après la réunion des deux pièces 21a et 22 constituant la boîte à eau 6. This embodiment enables the pipe 15a to be put in place after the two parts 21a and 22 constituting the water box 6 have been combined.

Dans le mode de réalisation des fig. 2 et 3, il est avantageux, comme cela est déjà expliqué dans ce qui précède, de réaliser la boîte à eau 6 en matière moulée mais elle peut évidemment être fabriquée également en métal, notamment en métal embouti, les deux pièces étant reliées soit par des brasures, soit par des sertissages comme l'enseigne la technique en cette matière. In the embodiment of FIGS. 2 and 3, it is advantageous, as already explained in the foregoing, to produce the water box 6 in molded material but it can obviously also be made of metal, in particular of stamped metal, the two parts being connected either by soldering, either by crimping as the technique teaches in this matter.

A la fig. 5, la boîte à eau est réalisée en matière moulée de façon tout à fait analogue à une boîte à eau or dinaire et on dispose dans cette boîte à eau une grille 24 comportant des entretoises 25 pour la maintenir à distance du fond de la boîte à eau et délimiter ainsi le compartiment 9. In fig. 5, the water box is made of molded material in a manner completely analogous to a standard water box and there is in this water box a grid 24 comprising spacers 25 to keep it away from the bottom of the box. water and thus delimit compartment 9.

Dans ce cas, on réalise un joint 26 destiné à assurer l'étanchéité entre la boîte à eau et la plaque collectrice 3 de façon que ce joint forme en même temps un diaphragme 27 dans lequel est pratiquée l'ouverture 13. Le diaphragme 27 forme également les pattes 23 qui servent à la mise en place du tuyau 15a. In this case, a seal 26 is made to seal between the water box and the collector plate 3 so that this seal forms at the same time a diaphragm 27 in which the opening 13 is made. The diaphragm 27 forms also the legs 23 which are used for the establishment of the pipe 15a.

A la fig. 6, la boîte eau 6 est réalisée en matière moulée, de préférence une résine synthétique, nour délimiter les deux compartiments 8 et 9 ainsi que la cloison 7, mais elle est ouverte à l'extrémité formant l'embase de remplissage. Les pattes 23 pour le tuyau 15a peuvent ainsi venir facilement de moulage. On forme de même manière par moulage un couvercle 28 comportant l'embase 11 et le couvercle est ensuite réuni à la boîte à eau par ultra-sons ou par un autre procédé connu de la technique. In fig. 6, the water box 6 is made of molded material, preferably a synthetic resin, to delimit the two compartments 8 and 9 as well as the partition 7, but it is open at the end forming the filling base. The legs 23 for the pipe 15a can thus come easily from molding. A cover 28 is likewise formed by molding comprising the base 11 and the cover is then joined to the water box by ultrasound or by another method known in the art.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car divers modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. The invention is not limited to the exemplary embodiments, shown and described in detail, since various modifications can be made thereto without departing from its scope.

Claims

RE7ENDICATIONS

1 - Self-bleeding exchanger for engine cooling circuits of the type in which the tubes are arranged horizontally and connected by manifold plates covered by water boxes, characterized in that the outlet water box is divided vertically into two compartments, the first communicating with the tubes and the second with a filling base arranged at the top and with a liquid return pipe arranged at the bottom, the partition being pierced with an opening having a passage section introducing a pressure drop at least equal to the height of water in the box for the liquid flowing from one to the other compartment, this opening opening below the level of liquid being in the second compartment and a pipe open to its two ends extending from the highest part of the first compartment to a level of the second compartment located below the level of the liquid in this compartment.

2 - Exchanger according to claim 1, characterized in that the pipe has, at its lower part, a bent part whose end is directed upwards inside the second compartment.

3 - Exchanger according to one of claims 1 and 2, characterized in that the upper end of the pipe is mounted in a hole provided in the partition at a level at least equal to that to which the tube or tubes of the exchanger placed the highest.

4 - Exchanger according to one of claims 1 to 3 characterized in that the pipe extends partly in the first compartment, one of its ends opening to the upper part of this first compartment and a bent part of said passing pipe by the opening introducing a pressure drop between the two compartments.

5 - Exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inlet water box has at least one tube for the supply of liquid etv at its upper part a vent plug

6 - Exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the water box is constituted by two complementary parts, one was shaped to be assembled in a sealed manner to a manifold plate and having a bottom in which is made the opening, and the other being constituted in the form of an open box forming the tube for the evacuation of the liquid as well as a filling base intended to be closed by a plug preferably of the pressure valve type and depression.

7 - Exchanger according to one of claims-l to 6, characterized in that the water box comprising the partition is made of molded material.

8 - Exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the water box is made of molded material to delimit near its bottom intended to extend in an approximately vertical direction a filling base and, pres from its lower part, a discharge pipe, the free edge of the water box forming a bearing heel to deform a sealing gasket intended to be interposed between the water box and the collector plate, this seal d sealing forming a diaphragm in which the opening is made, introducing a pressure drop, this diaphragm pressing against a grid kept at a distance from the bottom of the water box by spacers.

9 - Exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized by clamps formed from the partition, or the diaphragm taking place, for fixing the opening tube to the upper part of the water box and passing through the opening introducing a pressure drop.

10 - Exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second compartment is provided with sufficient capacity to form a nurse.

11 - Exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that the water box is made of molded synthetic material to delimit the two compartments and the partition which separates them, this water box being open at its upper part and receiving a cover also made of molded synthetic material and fixed by ultrasound or another method of the technique.