FR2690238A1 - Water box and expansion tank device for heat exchanger, in particular motor vehicles. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleur. Le dispositif comprend un réservoir (10) présentant une face ouverte (30) délimitée par un rebord périphérique (28) pour l'assemblage du réservoir sur une plaque collectrice (32), ainsi qu'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 boite à eau et vase d'expansion, au moins une entretoise (54) munie de moyens d'encliquetage (56) étant prévue pour relier la cloison amovible à une paroi de fond (20) du réservoir, disposée à l'opposé de la face ouverte. Application notamment aux radiateurs de refroidissement de moteurs à combustion interne.The invention relates to a water box and expansion vessel device for a heat exchanger. The device comprises a reservoir (10) having an open face (30) delimited by a peripheral rim (28) for the assembly of the reservoir on a collector plate (32), as well as a removable partition (36) having a peripheral edge (46) connected in a sealed manner to a peripheral bearing edge (48) inside the tank, to divide the tank into two separate compartments (38, 40) respectively forming a water box and an expansion tank, at least a spacer (54) provided with latching means (56) being provided to connect the removable partition to a bottom wall (20) of the tank, arranged opposite the open face. Application in particular to cooling radiators for internal combustion engines.
Description
Dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour échangeur de chaleurWater box and expansion tank device for heat exchanger
en particulier de véhicules automobiles L'invention concerne un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion pour un échangeur de chaleur, en particulier pour un The invention relates to a water box and expansion vessel device for a heat exchanger, in particular for a
radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. radiator for cooling a motor vehicle engine.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif du type comprenant un réservoir présentant une face ouverte délimitée par un rebord périphérique pour l'assemblage du réservoir sur une plaque collectrice, ainsi qu'une cloison amovible présentant un bord périphérique relié de façon étanche à un bord d'appui périphérique à l'intérieur du réservoir, pour diviser le réservoir en deux compartiments distincts formant respectivement It relates more particularly to a device of the type comprising a reservoir having an open face delimited by a peripheral rim for the assembly of the reservoir on a header plate, and a removable partition having a peripheral edge sealingly connected to an edge of peripheral support inside the tank, to divide the tank into two separate compartments respectively forming
boîte à eau et vase d'expansion.water box and expansion tank.
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 In such a device, the reservoir forms an integrated assembly uniting the water box and the expansion vessel and connects, via the collector plate, to one end of a bundle of tubes, of which another end is
raccordée à une autre boîte à eau. connected to another water box.
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 The heat exchanger thus formed is intended to be traversed by a liquid, usually water added with antifreeze, which circulates in a closed circuit to serve for example for cooling an internal combustion engine The liquid is itself even cooled by heat exchange with a flow of air that
balaie les tubes du faisceau.sweep the tubes of the beam.
Le liquide de refroidissement pénètre dans le compartiment boîte à eau du réservoir pour gagner ensuite l'autre boîte 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 The coolant enters the water box compartment of the tank to then gain the other water box The expansion tank compartment, which is placed above the water box compartment, is intended to absorb the variations of the volume of the liquid as a function of the temperature and to collect the bubbles of water and gas possibly present in the circuit, so as to avoid the formation of hot spots on the cylinder head of the engine.
dégazage faisant communiquer les deux compartiments du réser- outgassing which communicates the two compartments of the
voir. 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 see. Already known from FR-A-2,395,397, a water box and expansion vessel device of the type defined above, wherein the partition is connected to the tank via
d'un joint d'étanchéité.a seal.
Ce dispositif connu a 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 This known device has the disadvantage that, under the effect of significant pressure differences between the two compartments of the tank, the partition deviates from its position, so that
l'étanchéité du raccordement n'est plus assurée. the sealing of the connection is no longer ensured.
En outre, il peut arriver que, lors de l'assemblage sur des chaînes de montage automatisées, la cloison se sépare du réservoir. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients In addition, it may happen that when assembling on automated assembly lines, the partition separates from the tank. The object of the invention is in particular to overcome the disadvantages
mentionnés ci-dessus.mentioned above.
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 It is particularly an object of the invention to provide such a device in which the partition is effectively maintained inside the tank, so as to be able to withstand
différences de pression importantes entre les deux comparti- significant pressure differences between the two compartments
ments.ments.
C'est également un but de l'invention de procurer un tel dispositif dans lequel la cloison reste solidaire du réservoir It is also an object of the invention to provide such a device in which the partition remains attached to the reservoir
pendant les opérations d'assemblage sur une chaîne automatisée. during assembly operations on an automated chain.
L'invention propose à cet effet un dispositif de boîte à eau et de vase d'expansion du type défini en introduction, lequel comprend au moins une entretoise munie de moyens d'encliquetage The invention proposes for this purpose a water box and expansion vessel device of the type defined in the introduction, which comprises at least one spacer provided with locking means
pour relier la cloison amovible à une paroi de fond du réser- to connect the removable partition to a bottom wall of the reservoir.
voir, disposée à l'opposé de la face ouverte. see, arranged opposite the open face.
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 Thus, the partition is connected to the bottom wall and kept at a distance from it, which allows it to withstand the pressure differences between the two compartments of the tank. Moreover, because of the latching means of the or each spacer, the mounting of the partition inside the tank
est grandement facilité.is greatly facilitated.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend une entretoise 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 In a preferred embodiment of the invention, the device comprises a spacer formed protruding from the partition and terminated by a detent head adapted to be forced into a suitably shaped sleeve which depends on
de la paroi de fond.from the bottom wall.
Cette entretoise principale est formée avantageusement sur une région médiane de la cloison, de manière à assurer le maintien This main spacer is advantageously formed on a median region of the partition, so as to ensure the maintenance
de cette cloison en son milieu.from this partition in the middle.
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 According to another characteristic of the invention, the device further comprises at least one secondary spacer attached to the bottom wall of the tank and terminated by a detent head adapted to be forced into a
ouverture de forme adaptée qui est ménagée dans la cloison. aperture adapted form which is formed in the partition.
De préférence, le dispositif comprend deux entretoises secondai- Preferably, the device comprises two secondary spacers
res rattachées respectivement à deux régions d'extrémité res respectively attached to two end regions
opposées à la paroi de fond.opposite to the bottom wall.
Ainsi, la cloison se trouve maintenue à distance de la paroi de fond, non seulement en son milieu, mais aussi en deux régions Thus, the partition is kept away from the bottom wall, not only in the middle, but also in two regions
d'extrémité.end.
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 According to another advantageous characteristic of the invention, two opposite end regions of the partition each comprise at least one lug attached to the partition and capable of bearing against the header plate, after assembly of
cette dernière avec le réservoir.the latter with the tank.
Ainsi, la cloison se trouve également maintenue à une distance donnée par rapport à la plaque collectrice, laquelle est située Thus, the partition is also maintained at a given distance from the header plate, which is located
à l'opposé de la paroi de fond.opposite the bottom wall.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend deux pattes d'appui dans chacune des régions In a preferred embodiment of the invention, the device comprises two support legs in each of the regions
d'extrémité de la cloison.end of the partition.
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 According to another characteristic of the invention, the reservoir internally comprises, in each of two opposite regions thereof, at least one immobilization lug adapted to engage in a housing of adapted shape, formed in an edge
d'extrémité de la cloison, ce qui permet de l'immobiliser. end of the partition, which allows to immobilize.
On empêche ainsi la cloison de se déplacer dans des directions This prevents the partition from moving in directions
généralement parallèles à la plaque collectrice. generally parallel to the header plate.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, In the description that follows, made only as an example,
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 Referring to the accompanying drawing, in which Figure 1 is an elevational view of a water box and expansion vessel device according to the invention; Figure 2 is a sectional view, on an enlarged scale, along the line II-II of Figure 1; Figure 3 is a sectional view, on an enlarged scale, along the line III-III of Figure 2; and
la figure 4 est une vue en coupe partielle selon la ligne IV- FIG. 4 is a partial sectional view along line IV-
IV de la figure 3.IV of Figure 3.
Le dispositif représenté aux figures 1 à 4 comprend un réservoir The device represented in FIGS. 1 to 4 comprises a reservoir
réalisé d'une seule pièce par moulage d'une matière plasti- made in one piece by molding a plastic material
que Ce réservoir comprend deux grandes faces opposées 12 et 14 et deux petites faces opposées 16 et 18, ces quatre faces étant This tank comprises two large opposite faces 12 and 14 and two small opposite faces 16 and 18, these four faces being
reliées par une paroi de fond 20 Cette dernière comprend elle- connected by a bottom wall 20.
même une partie principale 22 en forme de dôme à section droite semicirculaire (figure 2) qui se raccorde aux côtés 16 et 18 respectivement par deux flancs inclinés 24 et 26 faisant even a main portion 22 in the form of a dome with a semicircular cross-section (FIG. 2) which is connected to the sides 16 and 18 respectively by two inclined sidewalls 24 and 26
également partie de la paroi de fond. also part of the bottom wall.
Les faces 12, 14, 16 et 18 aboutissent à un rebord périphérique 28 de contour général rectangulaire délimitant une face ouverte Le rebord périphérique 28 permet l'assemblage du réservoir sur une plaque collectrice 32 (représentée en trait fantôme The faces 12, 14, 16 and 18 result in a peripheral rim 28 of rectangular general contour delimiting an open face. The peripheral rim 28 allows the assembly of the reservoir on a collector plate 32 (represented in phantom lines
sur les figures 2 et 3) et cela d'une manière connue en soi. in Figures 2 and 3) and this in a manner known per se.
Cette plaque collectrice comporte une multiplicité de trous pour le montage étanche d'une multiplicité de tubes 34 (également This manifold plate comprises a multiplicity of holes for the tight fitting of a multiplicity of tubes 34 (also
représentés en trait fantôme) formant faisceau. represented in phantom lines) forming a beam.
Le dispositif comprend en outre une cloison interne 36 qui s'étend sur toute la longueur et toute la largeur du réservoir 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 The device further comprises an internal partition 36 which extends over the entire length and width of the tank to divide it into two distinct compartments: a lower compartment 38 forming a water box disposed on the side of the header plate 32 and a compartment upper 40 forming
vase d'expansion et disposé du côté de la paroi de fond 20. expansion vessel and disposed on the side of the bottom wall 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 The reservoir 10 comprises a tubing 42 depending on the face 12 and located, in the example, substantially in the middle, this tubing opening into the compartment 38 to allow the admission of a cooling liquid The reservoir 10 further comprises a filling base 44 attached to the
paroi de fond 20 et communiquant avec le compartiment 40. bottom wall 20 and communicating with the compartment 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 The partition 36 has a peripheral edge 46 sealingly connected to a peripheral support edge 48 of the reservoir. The support edge 48 is constituted by a molded shoulder extending over the entire length of the faces 12 and 14 and over the entire width of the faces 16 and 18 Thus, when the partition 36 is introduced inside the tank 10, from its open face 30, a tight connection is obtained between the peripheral edge 46 and the support edge 48 with the interposition, if appropriate, of a seal It should be noted that the peripheral edge 46 has a curved portion 50 adapted to cooperate with a homologous curved portion 52 of the bearing edge 48 in the region of the tubing 42 , so that this
dernière débouche dans le compartiment 38. last opens into compartment 38.
Conformément à l'invention, une entretoise principale 54 (figure 2) est formée en saillie sur une région médiane de la According to the invention, a main strut 54 (FIG. 2) is projecting on a central region of the
cloison 36 L'entretoise 54 s'étend dans une direction sensible- partition 36 The spacer 54 extends in a sensitive direction
ment 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 perpendicularly to that of the open face 30 and ends with a detent head 56 adapted to be forced into a sleeve 58 of suitable shape which depends on the bottom wall 20 The sleeve 58 is formed protruding from of the bottom wall 20 and extends in a generally
perpendiculaire à la face ouverte 30. perpendicular to the open face 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 Thus, during assembly of the box 36, the head 56 snaps into the sleeve 58 to maintain the
cloison 36 dans sa partie médiane.partition 36 in its middle part.
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 The device further comprises two secondary spacers 60 and 62 (FIG. 1) attached to the bottom wall 20 of the reservoir 10. The spacer 60 is attached to the sidewall 26 and terminates in a ratchet head 64 (FIG. being forced into an aperture 66 of suitable shape (FIG. 4) which is formed in the partition 36 in an end region 68 of
celle-ci, qui est située proche de la face 18 du réservoir 10. this one, which is located near the face 18 of the tank 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 The other secondary spacer 62 is attached to an opposite end region of the bottom wall, i.e. to the sidewall 24 It also terminates with a detent head (no
visible sur les dessins) analogue à la tête 64 décrite précédem- visible in the drawings) similar to the head 64 previously described
ment 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 This latching head is adapted to cooperate with an opening similar to the opening 66 and formed in an opposite end region 70 of the partition 36, which is located near
de la face 16 du réservoir 10 (figure 1). of the face 16 of the tank 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 The end region 68 of the partition 36 terminates in two spaced tabs 72 (FIGS. 1, 3 and 4) capable of bearing perpendicularly against the collecting plate 32 after
assemblage de cette dernière avec le réservoir 10. assembly of the latter with the tank 10.
Comme on le voit mieux sur la figure 4, les deux pattes 72 As best seen in Figure 4, the two legs 72
viennent se loger dans les deux régions qui raccordent respecti- come to live in the two regions that connect
vement la face 18 avec les faces 12 et 14 du réservoir. the face 18 with the faces 12 and 14 of the tank.
L'autre région d'extrémité 70 de la cloison comporte deux pattes The other end region 70 of the partition has two legs
analogues 74 propres à prendre appui contre la plaque collec- similar 74 to bear against the collector plate
trice 32 et venant se loger dans les deux régions qui raccordent 32 and coming to live in the two regions that connect
respectivement la face 16 avec les faces 12 et 14 du réservoir. respectively the face 16 with the faces 12 and 14 of the tank.
Les pattes 72 et 74 contribuent au maintien en position de la cloison, en permettant un appui du bord 46 contre le rebord 48 The tabs 72 and 74 contribute to maintaining the position of the partition, allowing the edge 46 to rest against the flange.
dans les régions d'extrémité du réservoir. in the end regions of the tank.
Le réservoir 10 comporte intérieurement deux pattes d'immobili- The reservoir 10 internally comprises two immobilizer lugs
sation 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 The two tabs 76 are resilient and extend in directions generally perpendicular to the open face 30 of the reservoir. The two tabs 76, in the form of a tongue, are to fit into two housings 78 of suitable shape (Figure 4) provided in the end region 68 of the partition 36 The two housing 78 are
situés à proximité immédiate des pattes 72 mentionnées précédem- located in close proximity to the legs 72 previously mentioned
ment. 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 is lying. The reservoir 10 further comprises two other similar tabs (not shown) formed in the connection area of the sidewall 24 and the face 16 and adapted to cooperate with appropriate housings (not visible in the drawings) that comprises the end region 70 of the partition 36 The aforementioned legs immobi
lisent la cloison et l'empêchent de se déplacer dans des direc- read the partition and prevent it from moving
tions généralement parallèles à la plaque collectrice 32. generally parallel to the header plate 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 The partition 36 further comprises a degassing conduit 82 integrally molded with it. This degassing conduit is capable of establishing a communication between the intake manifold 42 opening into the reservoir 38 and the expansion vessel compartment 40. a bent shape and has a first branch 84 opening into the upper part of the pipe 42 and a branch 46 extending perpendicular to the branch 84 and opening at the top of the compartment 40 The degassing pipe 82 is intended to trap the bubbles of air or gas about to enter compartment 38 for
évacuer vers le compartiment 40.evacuate to compartment 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 It will be understood that the partition 36 is effectively kept inside the tank 10 and can withstand the significant pressure differences that may occur between the
compartiments 38 et 40.compartments 38 and 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 Furthermore, the spacers 54, 60 and 62 already allow the partition to be held inside the tank before mounting it on the manifold, that is to say before assembly of the
l'échangeur de chaleur.the heat exchanger.
Le dispositif de l'invention convient tout particulièrement à la fabrication d'échangeurs de chaleur pour le refroidissement de The device of the invention is particularly suitable for the manufacture of heat exchangers for the cooling of
moteurs à combustion interne, en particulier de moteurs diesel. internal combustion engines, in particular diesel engines.
Claims (8)
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