FR2557687A1 - Device forming a water box and expansion tank for a heat exchanger, comprising a liquid-degassing passage. - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif formant boite à eau et vase d'expansion pour un échanaeur de chaleur, comprenant un passage de dégazage de liquide.Device forming a water box and expansion tank for a heat exchanger, comprising a liquid degassing passage.
L'invention concerne un dispositif formant boite à eau et vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, destiné en particulier à un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, ce dispositif étant moulé en une seule pièce.The invention relates to a device forming a water box and expansion tank for a heat exchanger, intended in particular for a cooling circuit of an internal combustion engine, this device being molded in one piece.
Il est connu de prévoir dans un tel dispositif un passage de dégazage de liquide reliant la boite à eau au vase d'expansion, de telle sorte que les bulles d'air ou de gaz transportées par le liquide circulant dans la boite à eau, puissent etre amenées dans le vase d'expansion par ce passage., en raison de la dépression relative régnant dans le vase d'expansion.It is known to provide in such a device a liquid degassing passage connecting the water box to the expansion tank, so that the air or gas bubbles transported by the liquid circulating in the water box, can be brought into the expansion tank through this passage., due to the relative depression prevailing in the expansion tank.
On évite ainsi que ces bulles d'air ou de gaz se rassemblent dans certaines parties de la culasse du moteur et y provoquent la formation de "points chauds susceptibles d'endommager le moteur.This prevents these air or gas bubbles from gathering in certain parts of the cylinder head of the engine and causing the formation of "hot spots liable to damage the engine.
Dans la technique connue, le passage de dégazage est souvent formé par un tube rapporté, qui traverse a ou les parois séparant la boite à eau et le vase d'expansion. La disposition d'un tel tube et sa fixation ne sont. pas très faciles, notamment dans le cadre d'une fabrication en grande série, et augmentent le cout du dispositif. In the known technique, the degassing passage is often formed by an attached tube, which passes through a or the walls separating the water box and the expansion tank. The arrangement of such a tube and its fixing are. not very easy, especially in the context of mass production, and increase the cost of the device.
L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure.The object of the invention is in particular to avoid these drawbacks of the prior art.
Elle propose à cet effet un dispositif formant boite à eau et vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, destiné en particulier au circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, ce dispositif moulé en une seule pièce étant caractérisé par un passage de dégazage de liquide qui est obtenu directement de moulage avec la boite à eau et le vase d'expansion et relie la boite à eau au vase d'expansion, ce passage de dégazage comprenant un premier conduit parallèle à l'axe du vase d'expansion, relié à un second conduit qui débouche par une extrémité dans le vase d'expansion.To this end, it provides a device forming a water box and expansion tank for a heat exchanger, intended in particular for the cooling circuit of an internal combustion engine, this device molded in one piece being characterized by a passage of degassing of liquid which is obtained directly from molding with the water box and the expansion tank and connects the water box to the expansion tank, this degassing passage comprising a first conduit parallel to the axis of the expansion tank , connected to a second conduit which opens at one end into the expansion tank.
Avantageusement, le second conduit débouche par une autre extrémité dans la boite à eau, cette autre extrémité étant propre à etre fermée de façon étanche au montage de la boite à eau sur le corps de l'échangeur. Advantageously, the second conduit opens out through another end into the water box, this other end being capable of being closed in leaktight manner when the water box is mounted on the body of the exchanger.
L'invention permet donc d'obtenir un tel dispositif muni d'un passage de dégazage de liquide venant de moulage avec la boite à eau et -le vase d'expansion, et qui est directement utilisable sans opération autre que le montage normal de la boite à eau sur le corps de l'échangeur de chaleur.The invention therefore makes it possible to obtain such a device provided with a liquid degassing passage coming from molding with the water box and the expansion tank, and which is directly usable without any operation other than the normal mounting of the water box on the body of the heat exchanger.
Il en résulte une réduction sensible du coût du dispositif formant boite à eau et vase d'expansion, qui peut etre fabriqué et monté en grande série sans intervention manuelle.This results in a significant reduction in the cost of the device forming a water box and expansion tank, which can be manufactured and assembled in large series without manual intervention.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en plan d'un dispositif selon l'invention, monté sur le corps d'un échangeur de chaleur; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues en coupe selon les lignes II-II, III-III et IV-IV respectivement de la figure 1; - la figure 5 est une vue de face d'une variante de réalisation.In the following description, given by way of example, reference is made to the appended drawings, in which - FIG. 1 is a plan view of a device according to the invention, mounted on the body of a heat exchanger ; - Figures 2, 3 and 4 are sectional views along lines II-II, III-III and IV-IV respectively of Figure 1; - Figure 5 is a front view of an alternative embodiment.
Dans les figures 1 à 4, la référence -10 désigne le corps dlun échangeur de chaleur, de structure tout à fait classique, qui est un faisceau de tubes 12 munis d'ailettes 14. Les extrémitéz des tubes 12 sont montées de façon étanche dans les trous d'un collecteur ou plaque à tubes 16 sur lequel est fixée, de façon classique, la boite à eau 18 du dispositif selon l'invention.In FIGS. 1 to 4, the reference -10 designates the body of a heat exchanger, of entirely conventional structure, which is a bundle of tubes 12 provided with fins 14. The ends of the tubes 12 are mounted in a sealed manner in the holes of a manifold or tube plate 16 on which is fixed, in a conventional manner, the water box 18 of the device according to the invention.
La bote à eau 18 est, classiquement, de forme sensiblement semi-cylindrique fermée à ses extrémités, et est obtenue de moulage en une seule pièce avec le vase d'expansion 20 à section circulaire, qui est de forme sensiblement cylindrique ou légèrement tronconique pour faciliter le démoulage par son extrémité supérieure ouverte, son extrémité inférieure étant fermée de moulage. Un voile mince 22 vient de moulage avec la boite à eau 18 et le vase d'expansion 20, et les relie l'un à l'autre.The water box 18 is, conventionally, of substantially semi-cylindrical shape closed at its ends, and is obtained by molding in one piece with the expansion vessel 20 with circular section, which is of substantially cylindrical or slightly frustoconical shape to facilitate demolding by its open upper end, its lower end being closed by molding. A thin veil 22 comes from molding with the water box 18 and the expansion tank 20, and connects them to each other.
La boite à eau 18 est formée, de moulage, avec une tubulure 24 d'entrée de liquide dans l'échangeur. Dans cet exemple de réalisation, la circulation du liquide dans l'échangeur est du type en U, et la boite à eau 18 comprend également, venant de moulage, la tubulure 26 de sortie de liquide et une cloison 28 partageant intérieurement la boite à eau en deux compartiments sensiblement identiques, dans l'un desquels débouche la tubulure d'entrée 24 et dont l'autre est relié à la tubulure de sortie 26.Ainsi, le liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne pénétrant dans l'échangeur par la tubulure 24, passe dans le premier compartiement de la boite à eau 28, circule dans les tubes 12 de la moitié supérieure du faisceau 10 et dans la boite à eau prévue en général à l'autre extrémité du faisceau 10, revient vers la boite à eau 18 en circulant dans les tubes de la moitié inférieure du faisceau 10, et sort de la boite à eau 18 par la tubulure 26, pour être renvoyé vers le moteur à combustion interne.The water box 18 is formed, by molding, with a tube 24 for entering the liquid in the exchanger. In this embodiment, the circulation of the liquid in the exchanger is of the U-shaped type, and the water box 18 also comprises, coming from molding, the tube 26 for the liquid outlet and a partition 28 internally sharing the water box. into two substantially identical compartments, one of which opens the inlet pipe 24 and the other of which is connected to the outlet pipe 26. Thus, the coolant of an internal combustion engine entering the exchanger through the tubing 24, passes into the first compartment of the water box 28, circulates in the tubes 12 of the upper half of the bundle 10 and in the water box provided in general at the other end of the bundle 10, returns to the water box 18 by circulating in the tubes of the lower half of the bundle 10, and leaves the water box 18 through the pipe 26, to be returned to the internal combustion engine.
L'invention prévoit un passage de dégazage du liquide qui pénètre dans la boite à eau 18 par la tubulure d'entrée 24, ce passage de dégazage du liquide étant obtenu directement de moulage avec la boite à eau 18 et le vase d'expansion 20 et comprenant un premier conduit 30 s'étendant parallèlement à l'axe 21 du vase d'expansion 20, et un second conduit 32 s'étendant sensiblement parallèlement à la direction de démoulage de la boite à eau 18, c'est-à-dire parallèlement aux tubes 12 du faisceau.The invention provides a liquid degassing passage which enters the water box 18 through the inlet pipe 24, this liquid degassing passage being obtained directly by molding with the water box 18 and the expansion tank 20 and comprising a first conduit 30 extending parallel to the axis 21 of the expansion tank 20, and a second conduit 32 extending substantially parallel to the demolding direction of the water box 18, that is to say say parallel to the tubes 12 of the bundle.
Le premier conduit 30 est formé sur le voile 22 reliant la boite à eau 18 et le vase d'expansion 20, et s'étend de l'extrémité supérieure du vase d'expansion 20 jusqu'en dessous du niveau 34 de liquide qui est normalement contenu dans le vase d'expansion 20 en utilisation de l'échangeur de chaleur.The first conduit 30 is formed on the web 22 connecting the water box 18 and the expansion tank 20, and extends from the upper end of the expansion tank 20 to below the level 34 of liquid which is normally contained in the expansion tank 20 when using the heat exchanger.
L'extrémité supérieure ouverte du conduit 30, qui forme ltex- trémité de démoulage de ce conduit, est fermée par une plaque rapportée 36 fermant également l'extrémité supérieure du vase d'expansion 20 et munie d'un embout 38 formant orifice de remplissage et destiné à entre fermé par un bouchon 40 de type classique.The open upper end of the conduit 30, which forms the demolding end of this conduit, is closed by an attached plate 36 also closing the upper end of the expansion vessel 20 and provided with a nozzle 38 forming a filling orifice and intended to enter closed by a plug 40 of the conventional type.
L'extrémité inférieure du premier conduit 30 débouche directement dans le second conduit 32 prévu sous le niveau normal 34 du liquide dans le vase d'expansion 20. Une extrémité 42 du second conduit 32 débouche dans le vase d'expansion 20, tandis que son extrémité opposée débouche dans la boite à eau 18. Cette extrémité du conduit 32 est formée par une cloison 44 dépendant de la paroi 46 de la boite à eau 18, cette cloison 44 ayant en section transversale la forme d'un
L et étant raccordée à la cloison transversale 28 de la boite à eau dans le mode de réalisation représenté, ou bien ayant en section transversale la forme d'un U et dépendant uniquement de la cloison 46 lorsque la boite à eau ne comprend pas de cloison transversale 28.The lower end of the first conduit 30 opens directly into the second conduit 32 provided under the normal level 34 of the liquid in the expansion vessel 20. One end 42 of the second conduit 32 opens into the expansion vessel 20, while its opposite end opens into the water box 18. This end of the conduit 32 is formed by a partition 44 depending on the wall 46 of the water box 18, this partition 44 having in cross section the shape of a
L and being connected to the transverse partition 28 of the water box in the embodiment shown, or else having in cross section the shape of a U and depending only on the partition 46 when the water box does not include a partition transverse 28.
Cette cloison 44 s'étend en direction de la face ouverte de la boite à eau 18, c'est-à-dire sensiblement parallèlement aux tubes 12, et se termine légèrement en retrait du rebord périphérique 48 de la boite à eau sur lequel-est rabattu le bord du collecteur 16 pour le montage de la boite à eau sur le faisceau 10 de l'échangeur. L'extrémité de la cloison 44 est ainsi appliquée à étanchéité, au montage de la boite à eau 18, sur une garniture d'étanchéité 50 recouvrant le collecteur 16 sur sa face tournée vers la boite à eau 18.This partition 44 extends in the direction of the open face of the water box 18, that is to say substantially parallel to the tubes 12, and ends slightly behind the peripheral rim 48 of the water box on which- is folded down the edge of the manifold 16 for mounting the water box on the bundle 10 of the exchanger. The end of the partition 44 is thus applied as a seal, when the water box 18 is mounted, on a seal 50 covering the manifold 16 on its face facing the water box 18.
Le premier conduit 30 du passage de dégazage traverse la tubulure d'entrée 24 et communique avec celle-ci par une ouverture 52 formée de moulage dans la paroi du conduit 30 qui est opposée au voile 22, de telle sorte que cette ouverture 52 est orientée vers l'extrémité libre 54 de la tubulure d'entrée 24. Dans le mode de réalisation représenté, la paroi la térale 56 du conduit 30, qui se trouve à l'intérieur de la tubulure 24, est prolongée en 58 vers l'extrémité libre 54 de cette tubulure d'entrée 24, l'autre paroi latérale du conduit 30 étant sensiblement tangente à la paroi cylindrique de la tubulure 24.The first conduit 30 of the degassing passage crosses the inlet pipe 24 and communicates with it by an opening 52 formed by molding in the wall of the conduit 30 which is opposite the web 22, so that this opening 52 is oriented towards the free end 54 of the inlet pipe 24. In the embodiment shown, the wall 56 of the duct 30, which is located inside the pipe 24, is extended at 58 towards the end free 54 of this inlet pipe 24, the other side wall of the duct 30 being substantially tangent to the cylindrical wall of the pipe 24.
On remarquera que, de façon analogue, la paroi extérieure 60 du second conduit 32 est sensiblement tangente à la paroi incurvée 46 de la boite à eau, dans sa zone de jonction avec le rebord périphérique 48 de la boite à eau.It will be noted that, in a similar manner, the external wall 60 of the second conduit 32 is substantially tangent to the curved wall 46 of the water box, in its zone of junction with the peripheral rim 48 of the water box.
De façon classique, l'extrémité inférieure du vase d'expansion 20 est reliée par un conduit 62 venant de moulage à la partie inférieure de la boite à eau 18.In a conventional manner, the lower end of the expansion tank 20 is connected by a conduit 62 coming from molding to the lower part of the water box 18.
Le dispositif formant boite à eau et vase d'expansion selon l'invention est utilisé de façon classique lorsque ce dispositif est assemblé sur le faisceau 10 de l'échangeur de chialeur, l'extrémité du second conduit 32 opposée au vase d'expansion 20 est fermée de façon étanche, par appui de l'extrémité de la cloison 44 sur la garnituré d'étanchéité 50 recouvrant le collecteur 16. En utilisation, le liquide de refroidissement du moteur pénètre dans la boite à eau 18 par la tubulure d'entrée 24, circule dans l'échangeur et ressort par la tubulure de sortie 26 pour etre ramené au moteur à combustion interne. Les bulles d'air ou de gaz qui sont véhiculées par le liquide sont captées par le passage de dégazage 30, 32 avant d'arriver dans la boite à eau 18 et sont amenées dans le vase d'expansion 20 en dessous du niveau 34 du liquide qui y est contenu.Les bulles d'air ou de gaz remontent ensuite en partie supérieure du vase d'expansion 20 et y sont piégées. On assure ainsi un bon dégazage du liquide circulant dans l'échangeur de chia. The device forming a water box and expansion tank according to the invention is conventionally used when this device is assembled on the bundle 10 of the heat exchanger, the end of the second conduit 32 opposite the expansion tank 20 is sealed, by pressing the end of the partition 44 on the seal 50 covering the manifold 16. In use, the engine coolant enters the water box 18 through the inlet manifold 24, circulates in the exchanger and exits through the outlet pipe 26 to be brought back to the internal combustion engine. The air or gas bubbles which are carried by the liquid are captured by the degassing passage 30, 32 before arriving in the water box 18 and are brought into the expansion tank 20 below the level 34 of the liquid contained therein. The air or gas bubbles then rise to the upper part of the expansion tank 20 and are trapped there. This ensures good degassing of the liquid circulating in the chia exchanger.
leur.their.
La fabrication par moulage du dispositif selon l'invention et son démoulage ne posent pas de problèmes particuliers.The manufacturing by molding of the device according to the invention and its demolding do not pose any particular problems.
On se réfère maintenant à la figure 5 représentant une variante de réalisation de l'invention, qui diffère du mode de réalisation des figures 1 à 4 en ce que la tubulure d'entrée du liquide dans l'échangeur n'est pas formée sur la boite à eau du dispositif selon l'invention, mais sur la boite à eau montée à l'autre extrémité du faisceau de tubes 10.Reference is now made to FIG. 5 representing an alternative embodiment of the invention, which differs from the embodiment of FIGS. 1 to 4 in that the inlet pipe for the liquid in the exchanger is not formed on the water box of the device according to the invention, but on the water box mounted at the other end of the bundle of tubes 10.
L.'échangeur représenté en figure 5 comprend donc une boite à eau 64 montée à l'extrémité gauche du faisceau de tubes 10 et munie de la tubulure d'entrée de liquide 66, tandis que le dispositif selon l'invention, formant boite à eau 68 et vase d'expansion 70, est monté à ltextré-.nité droite du faisceau 10. The exchanger shown in FIG. 5 therefore comprises a water box 64 mounted at the left end of the bundle of tubes 10 and provided with the liquid inlet manifold 66, while the device according to the invention, forming a box water 68 and expansion tank 70, is mounted at the right end of the harness 10.
La boite à eau 68 est munie, en partie inférieure, de la tubulure de sortie 72 et est reliée à la partie inférieure du vase d'expansion 70 par un conduit 74 venant de moulage.The water box 68 is provided, in the lower part, with the outlet pipe 72 and is connected to the lower part of the expansion vessel 70 by a conduit 74 coming from molding.
Comme dans le mode de réalisation précedent, un passage de dégazage est obtenu directement de moulage avec la boite à eau et le vase d'expansion et comprend un premier conduit 76, semblable au premier conduit 30 des figures 1 à 4, formé sur le voile 78 reliant la boite à eau 68 en vase d'expansion 70, et un second conduit 80, semblable au second conduit 32 des figures 1 à 4, reliant l'extrémité inférieure du premier conduit 76 au vase d'expansion 70. Toutefois, à la différence du premier mode de réalisation, l'extrémité supérieure du premier conduit 76 est reliée à l'extrémité supérieure de la boite à eau 68 par un petit conduit 82, venant de moulage et par exemple tangent à la paroi supérieure de la boite à eau.As in the previous embodiment, a degassing passage is obtained directly from molding with the water box and the expansion tank and comprises a first conduit 76, similar to the first conduit 30 of Figures 1 to 4, formed on the web 78 connecting the water box 68 to an expansion vessel 70, and a second conduit 80, similar to the second conduit 32 of FIGS. 1 to 4, connecting the lower end of the first conduit 76 to the expansion vessel 70. However, at Unlike the first embodiment, the upper end of the first conduit 76 is connected to the upper end of the water box 68 by a small conduit 82, coming from molding and for example tangent to the upper wall of the box. water.
L'échangeur représenté en figure 5 est à circulation de liquide en I, le liquide pénétrant dans la boite à eau 64 par la tubulure 66, circulant dans les tubes du faisceau 10 jusqu'à la boite à eau 68, et sortant par la tubulure 72. Les bulles d'air ou de gaz véhiculées par le liquide ont tendance à se rassembler en partie supérieure de la boite à eau 68 d'où elles sont aspirées dans le vase d'expansion par les conduits 82, 76 et 80. The exchanger shown in FIG. 5 has a circulation of liquid at I, the liquid entering the water box 64 through the tubing 66, circulating in the tubes of the bundle 10 up to the water box 68, and leaving through the tubing 72. The air or gas bubbles conveyed by the liquid tend to collect in the upper part of the water box 68 from where they are sucked into the expansion tank through the conduits 82, 76 and 80.
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