FR2756372A1

FR2756372A1 - Echangeur de chaleur comprenant une boite a eau

Info

Publication number: FR2756372A1
Application number: FR9714088A
Authority: FR
Inventors: Heine Reinhard
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2017-11-10
Also published as: FR2756372B1; DE19646565A1

Abstract

Echangeur de chaleur comprenant une boîte à eau qui est équipée d'une tubulure destinée à un raccord symétrique qui lui permet d'être relié à un flexible d'agent réfrigérant. La tubulure de raccord (3) ou le raccord symétrique (4) comporte un trou (7) de purge de l'agent réfrigérant. Application notamment aux radiateurs de véhicules automobiles.

Description

1 2756372

L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur comprenant une boîte à eau qui est équipée d'une tubulure destinée à un raccord symétrique au moyen duquel elle peut

être reliée à un flexible d'agent réfrigérant.

Un trou de purge obturable par une vis est prévu dans une boîte à eau d'un échangeur de chaleur connu (DE 90 17 255 Ul). La vis occupant la position de fermeture obture le trou de purge de manière qu'aucun agent réfrigérant ne puisse en sortir. Une rotation de cette vis ouvre le trou de purge en obturant simultanément le trou prévu sur la boîte à eau pour cette vis. L'agent réfrigérant, qui est en général chaud, peut alors sortir par le trou de purge et donc il ne peut pas sortir par le trou de vissage et ainsi

échauder la personne de service.

L'invention a pour objet de réaliser un échangeur de chaleur comportant une boîte à eau, qui a une structure simple et un petit nombre de composants, qui est facile à desservir et qui ne nécessite aucun accessoire ni aucun

outil spécial de montage et de démontage.

Selon une particularité essentielle d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention et du type tel que spécifié en préambule, la tubulure de raccord et/ou le raccord symétrique comporte(nt) un trou de purge de l'agent réfrigérant. La boîte à eau de l'échangeur de chaleur selon l'invention a l'avantage essentiel qu'elle ne doit pas comporter un taraudage destiné à une vis de purge. Le trou de purge est réalisé dans le raccord symétrique et/ou dans la tubulure de raccord qui existe de toute manière sur la boîte à eau. Ainsi, le nombre des composants est réduit, car il suffit de manipuler le raccord symétrique et de plus la manipulation nécessaire pour la purge de l'agent réfrigérant est simplifiée. L'échangeur de chaleur selon l'invention se monte de manière usuelle. Le raccord symétrique qui est muni du flexible d'agent réfrigérant

s'emboîte sur la tubulure et il s'enclenche sur celle-ci.

Le trou de purge est alors fermé, de sorte que l'agent

2 2756372

réfrigérant qui emplit la boîte à eau ne peut pas sortir.

Aucun accessoire ni aucun outil spécial n'est nécessaire

pour ce montage.

Suivant un exemple de réalisation particulièrement avantageux, le trou de purge du raccord symétrique est conformé en tubulure qui est en particulier orientée verticalement vers le bas. Un flexible de purge ou analogue peut si nécessaire être emboîté sur cette tubulure et permettre de diriger l'agent réfrigérant dans un

récipient collecteur ou analogue.

Conformément à l'invention, le raccord symétrique est déplaçable sur la tubulure correspondante entre deux butées de manière qu'à la première position, le trou de

purge soit obturé et qu'à la seconde, celui-ci soit ouvert.

Ce mode d'exécution offre la possibilité d'ouvrir et de refermer le trou de purge par simple déplacement du raccord symétrique. Il ne faut ni serrer, ni desserrer des vis et aucun outil spécial n'est nécessaire pour l'ouverture du

trou de purge.

Il est prévu, suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, que le raccord symétrique soit immobilisé à la première position et/ou à la seconde par un étrier élastique, un élément à cran d'arrêt, un crochet à déclic ou autre élément analogue de blocage. Cet élément de blocage tient fiablement le raccord symétrique à la position souhaitée. Il est d'une part garanti ainsi qu'en service, le trou de purge demeure fiablement fermé et par ailleurs que, lorsque le trou de purge est ouvert, il le reste automatiquement. L'élément de blocage peut être réalisé de manière que dans un sens, il bloque le raccord symétrique, mais qu'il en autorise un léger déplacement dans l'autre sens. Ainsi, par exemple, il est possible d'emboîter le raccord sur la tubulure correspondante et donc d'obturer le trou de purge sans problème et sans autre manipulation, mais par contre il est nécessaire d'actionner ou d'enlever sciemment l'élément de blocage pour mettre en

3 2756372

retrait le raccord symétrique, par exemple pour l'enlever

ou pour ouvrir le trou de purge.

Il est prévu, suivant un mode de réalisation, qu'un ou plusieurs éléments d'étanchéité, par exemple des joints toriques, des joints à labyrinthe, des lèvres élastiques d'étanchéité, des surfaces d'étanchéité ou analogues soient placés entre la circonférence intérieure du raccord symétrique et la circonférence extérieure de la tubulure correspondante, devant et derrière le trou de

purge du raccord dans la direction de l'axe de celui-ci.

Ces éléments assurent un assemblage étanche entre le flexible de l'agent réfrigérant et la boîte à eau. De plus, ces éléments d'étanchéité autorisent sans problème un déplacement axial du raccord symétrique sur la tubulure correspondante et, suivant un mode de réalisation avantageux, ce raccord peut de plus subir une rotation sur la tubulure correspondante. Les éléments d'étanchéité ne nécessitent en général aucun entretien et ils garantissent une étanchéité optimale pendant toute la vie utile de

l'échangeur de chaleur.

Il est prévu, suivant un mode de réalisation, que le joint situé sur le côté tourné vers le flexible d'agent réfrigérant assure l'étanchéité dans l'espace annulaire compris entre le raccord symétrique et la tubulure correspondante lorsque le trou de purge est fermé. Ainsi, le trou de purge prévu dans le raccord symétrique n'est pas relié au volume interne de ce dernier, dans lequel passe

l'agent réfrigérant. Celui-ci est donc empêché de sortir.

Conformément à l'invention, l'élément d'étanchéité qui est situé sur le côté tourné à l'opposé du flexible d'agent réfrigérant n'est pas sous charge et n'exerce en particulier aucune fonction d'étanchéité lorsque le trou de purge est fermé. Le soulagement de cet élément lui permet de conserver son élasticité et ses caractéristiques de détente et donc sa fonction d'étanchéité dans une large mesure pendant une longue période, de sorte qu'en cas d'utilisation, à savoir à la suite du déplacement du raccord pour l'ouverture du trou de purge en vue de l'évacuation de l'agent réfrigérant, cet élément d'étanchéité a toute sa force d'élasticité et assume la fonction d'étanchéité souhaitée. Cet élément d'étanchéité n'entre donc en fonction que lorsque le trou de purge est ouvert. Cet élément qui est situé sur le côté tourné à l'opposé du flexible d'agent réfrigérant assure donc avantageusement l'étanchéité dans le volume annulaire compris entre le raccord symétrique et la tubulure correspondante lorsque le trou de purge est ouvert. L'agent réfrigérant en particulier chaud s'écoule ainsi exclusivement par le trou de purge et la tubulure de raccord, de sorte que la personne de service ne court aucun

risque de s'échauder.

Tous les composants nécessaires à la formation du trou de purge ainsi qu'à l'ouverture et à l'obturation de ce dernier étant venus de façonnage avec le raccord symétrique et/ou avec la tubulure correspondante, aucun composant supplémentaire n'étant nécessaire, à l'exception des éléments d'étanchéité et éventuellement d'un élément de blocage. Ces éléments d'étanchéité et/ou l'élément de blocage pouvant être des pièces normalisées, leur prix est relativement faible et ils sont en général toujours disponibles. L'invention va être décrite plus en détail à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur comprenant des boîtes à eau latérales, dont l'une est illustrée en détail; les figures 2a et 2b sont des coupes longitudinales d'un premier mode de réalisation de la partie inférieure de la boîte à eau avec laquelle une tubulure de raccord est venue de façonnage et elles illustrent le raccord symétrique mis en place de manière à obturer le trou de purge (figure 2a) et à l'ouvrir (figure 2b);

2756372

les figures 3a et 3b sont des coupes longitudinales d'un deuxième mode de réalisation de la partie inférieure de la boîte à eau avec laquelle une tubulure de raccord est venue de façonnage et elles illustrent le raccord symétrique mis en place de manière à obturer le trou de purge (figure 3a) et à l'ouvrir (figure 3b); les figures 4a et 4b sont des coupes longitudinales d'un troisième mode de réalisation de la partie inférieure de la boîte à eau avec laquelle une tubulure de raccord est venue de façonnage et elles illustrent un raccord symétrique mis en place pour obturer le trou de purge (figure 4a) et le fermer (figure 4b); la figure 5 illustre une modification du raccord symétrique des figures 4a et 4b qui est équipé d'un système d'étanchéité à labyrinthe; les figures 6a et 6b sont des coupes longitudinales d'un quatrième mode de réalisation de la partie inférieure de la boîte à eau avec laquelle une tubulure de raccord est venue de façonnage et elles illustrent le raccord symétrique mis en place pour obturer le trou de purge (a) et l'ouvrir (b): et les figures 7a et 7b sont des coupes longitudinales d'un cinquième mode de réalisation de la partie inférieure de la boîte à eau avec laquelle une tubulure de raccord est venue de façonnage et elles illustrent le raccord symétrique mis en place de manière à

obturer le trou de purge (a) et à l'ouvrir (b).

La figure 1 représente en perspective un échangeur de chaleur portant la référence globale 1 et équipé sur chacun des deux côtés d'une boîte à eau 2 (dont une seule est représentée). Les deux boîtes à eau 2 comportent une tubulure de raccord 3 ainsi que 3' sur lesquelles des raccords symétriques 4 (figures 2 à 7) peuvent être fixés. Ces raccords symétriques 4 raccordent les boîtes à eau 2 à des flexibles 5 d'agent réfrigérant (figure 2b) sans outil et à bon marché. La figure 1

6 2756372

illustre sur le côté inférieur de la tubulure de raccord 3 représentée à droite et au bas une tubulure 6 de purge qui

sera décrite plus en détail par la suite.

Les figures 2a et 2b représentent un premier exemple de réalisation de l'invention, le trou de purge 7 étant obturé sur la figure 2a et étant ouvert sur la figure 2b. La tubulure de raccord 3 est monobloc avec chacune des boîtes à eau 2 et ne forme donc pas un composant séparé devant être manipulé. Le tenon 8 saillant vers le bas de la o boîte à eau 2 sert au montage de l'échangeur de chaleur 1 de manière à lui permettre par exemple d'être enfilé dans des trous d'un support convenable. Des crochets à déclic 9 sont par ailleurs venus de façonnage avec les boîtes à eau 2 et forment un élément 10 de blocage du raccord symétrique 4. Ces crochets à déclic peuvent être conçus sous forme d'éléments indépendants et être répartis à la circonférence de la tubulure de raccord 3, mais ils peuvent aussi faire

partie d'un anneau concentrique entourant la tubulure 3.

Le raccord symétrique 4, sur lequel le flexible 5 d'agent réfrigérant est mis en place et fixé de la manière représentée sur la figure 2b, est emboîté sur la tubulure de raccord 3. Le raccord symétrique 4 est bloqué à la position que représente la figure 2a par les crochets à déclic 9. Ceux-ci pénètrent dans des cavités 12 prévues à l'extrémité 11 du raccord qui entoure concentriquement la tubulure 3 ainsi que ces crochets 9. L'extrémité libre des crochets 9, qui est munie d'une protubérance 13, s'enclenche élastiquement dans ces cavités 12. L'accrochage des protubérances 13 dans les cavités 12 bloque le raccord

4 par son extrémité 11 fiablement sur la tubulure 3.

L'emboîtement du raccord 4 sur la tubulure 3 correspondante et en particulier le passage de son extrémité 11 sur les crochets à déclic 9 sont facilités par des plans inclinés 14 (figure 2b) que comporte l'extrémité des protubérances 13 qui est orientée axialement. L'extrémité 11 du raccord comporte de manière

correspondante à l'extrémité libre un plan incliné 15.

7 2756372

L'extrémité 11 du raccord comporte en plus de la cavité 12 une autre cavité 16 qui sert également à loger la protubérance 13 du crochet à déclic 9, comme le montre la figure 2b. Lorsque cette protubérance 13 se trouve dans cette cavité 16, le raccord symétrique 4 est bloqué comme précédemment fiablement sur la tubulure 3, mais en étant décalé axialement par rapport à la position que représente la figure 2a. La position que représente la figure 2a s'obtient par la poursuite de l'emboîtement du raccord 4 représenté sur la figure 2b sur la tubulure 3, la

protubérance 13 passant sur un autre plan incliné 17.

Lorsque le trou de purge 7 est obturé (figure 2a), un élément d'étanchéité 19 ayant la forme d'un joint torique 18 est placé sur la circonférence extérieure de l'extrémité libre de la tubulure 3. Ce joint torique 18 est tenu par une rainure 20 prévue sur la circonférence intérieure du raccord symétrique 4. Ce joint torique 18 crée une isolation étanche entre le raccord 4 et la tubulure 3. Une autre rainure circonférentielle 21 (figure 2b), dans laquelle un élément d'étanchéité 19 également réalisé sous la forme d'un joint torique 22 est logé, se trouve sur la circonférence intérieure du raccord symétrique 4. Ce joint torique 22 a un diamètre légèrement plus grand que celui du joint torique 18 et il repose sans être sous charge dans la rainure 21, c'est à dire qu'il est en contact avec la circonférence extérieure de la tubulure 3 sans aucune force ou seulement avec une faible force. Un évidement annulaire 23, qui se trouve en face de la rainure 21 à la circonférence extérieure de la tubulure 3, garantit un appui sans charge du joint torique 22 ou son appui sous faible précontrainte contre la circonférence extérieure de la tubulure de raccord 3. Une surface d'étanchéité 25, qui est surélevée en direction radiale et contre laquelle le joint torique 22 prend appui lorsque le raccord 4 a été déplacé (figure 2b), se trouve entre l'évidement 23 et la surface 24 d'appui du joint torique 18. Lorsque le raccord 4 se trouve à cette position, le joint torique 18 a été

8 2756372

extrait de sa surface d'appui 24 et donc de la tubulure 3 et l'étanchéité entre cette dernière et le raccord 4 est produite par le joint torique 22. Le joint torique 18 n'ayant plus aucune fonction d'étanchéité à cette position du raccord 4, l'agent réfrigérant peut s'écouler sur lui et s'évacuer par le trou 7 et la tubulure de purge 6, L'enclenchement du crochet à déclic 9 dans la cavité 16 empêche le raccord 4 d'être totalement retiré de la

tubulure 3.

L'élément de blocage 10 des figures 3a et 3b est formé d'un étrier élastique 26, par exemple en métal ou en matière plastique, qui pénètre dans deux cavités 27 et 28 situées l'une derrière l'autre en direction radiale et prévues sur la tubulure 3 et sur le raccord 4. Ces deux cavités 27 et 28 sont à l'alignement lorsque le raccord 4 est emboîté à fond sur la tubulure 3, comme montré sur la figure 3a. Lorsque l'étrier élastique 26 est enlevé, comme représenté sur la figure 3b, le raccord symétrique 4 peut être mis en retrait jusqu'à ce qu'une protubérance 13 d'un crochet à déclic 9 s'enclenche dans une cavité 16 qui est prévue à l'extrémité 11 du raccord. Des plans inclinés 29 et 30 facilitent l'entrée de la protubérance 13 dans la

cavité 16 et sa sortie de cette dernière.

Dans l'exemple de réalisation des figures 4a et 4b, un joint torique 18 se trouve dans la rainure circonférentielle intérieure 20 du raccord symétrique 4, mais par contre l'autre élément d'étanchéité 19 est formé d'une surface 31. Cette surface d'étanchéité 31 est venue de façonnage avec une partie tubulaire 32 du raccord 4 qui est élastique en direction radiale. Par ailleurs, la surface d'étanchéité 31 peut être formée en matière élastique capable de céder. Lorsque le raccord symétrique 4 est emboîté à fond sur la tubulure 3, comme le représente la figure 4a, la surface d'étanchéité 31 repose dans l'évidement (la rainure circonférentielle) 23 qui est prévu dans la circonférence extérieure de la tubulure 3 et qui est orienté dans la direction de la circonférence. Lorsque

9 2756372

le raccord symétrique 4 se trouve à la position que représente la figure 4b, la surface 31 repose sur la surface d'étanchéité 25 de la tubulure 3 et alors elle est sous précontrainte. Ainsi, une étanchéité est créée entre le raccord 4 et la tubulure 3 de manière relativement

simple et sans composant supplémentaire.

Dans la variante que représente la figure 5, la surface d'étanchéité 31 est remplacée par un joint d'étanchéité à labyrinthe 33 qui est venu de façonnage avec la partie tubulaire 32 et qui comprend en particulier des bagues élastiques d'étanchéité. Ces bagues élastiques peuvent se déformer et prennent appui de manière étanche contre la circonférence de la surface d'étanchéité 25. Dans cet exemple de réalisation également, aucun autre composant

n'est nécessaire à cet élément d'étanchéité.

Dans l'exemple de réalisation que représentent les figures 6a et 6b, un unique élément d'étanchéité 19, à savoir un joint torique 34 est nécessaire entre le raccord 4 et la tubulure 3. Ce joint torique 34 est logé dans une rainure circonférentielle 35 prévue à proximité de l'extrémité libre de la tubulure 3 et la surface intérieure du raccord 4 passe sur lui. Dans cet exemple de réalisation également, les deux positions que représentent les figures 6a et 6b sont bloquées par un crochet à déclic 19 qui pénètre dans des cavités 12 et 16. Dans cet exemple de réalisation, un unique élément est nécessaire pour assurer

l'étanchéité aux deux positions du raccord 4.

Dans l'exemple de réalisation des deux figures 7a et 7b, les positions du raccord 4 que représentent ces dernières sont bloquées par un crochet à déclic 9 qui pénètre dans des cavités 12 et 16. Une lèvre d'étanchéité 37 qui déborde, dans la direction de l'axe, de l'extrémité libre 36 de la tubulure 3 et qui est flexible élastiquement en direction radiale est prévue en plus du joint torique 18 qui est disposé sur la surface circonférentielle intérieure du raccord 4 et qui est logé dans la rainure circonférentielle 20. La lèvre d'étanchéité 37 est

2756372

concentrique à l'extrémité libre 36 de la tubulure 3 et elle est réalisée monobloc avec celle-ci. Lorsque le trou de purge 7 est obturé (figure 7a), la lèvre d'étanchéité 37 ne subit aucune charge. Une surface d'étanchéité circonférentielle 31 qui se trouve sur le côté intérieur d'une partie tubulaire 32 du raccord 4 peut soit reposer contre la circonférence extérieure de la tubulure 3, comme le représente la figure 7a, soit reposer dans un évidement 23, comme le montre par exemple la figure 4. Lorsque le raccord symétrique 4 est déplacé axialement comme le représente la figure 7b et que la protubérance 13 du crochet à déclic 9 se trouve dans la cavité 16, la surface d'étanchéité 31 repose sur la lèvre d'étanchéité 37 et forme une isolation étanche du raccord 4 par rapport à la tubulure 3 lorsque le trou de purge 7 est ouvert. Dans cet exemple de réalisation également, les positions du raccord symétrique 4 que représentent les figures 7a et 7b sont bloquées par un enclenchement du crochet à déclic 9 et les

cavités 12 et 16.

Il va de soi que l'invention décrite et représentée est susceptible de diverses modifications sans sortir de son cadre tel que spécifié dans les

revendications suivantes.

Il 2756372

Claims

REVENDICATIONS

1. Echangeur de chaleur comprenant une boîte à eau (2) qui est équipée d'une tubulure (3) destinée à un raccord symétrique (4) au moyen duquel un flexible (5) d'agent réfrigérant peut être relié à ladite boîte (2), caractérisé en ce que la tubulure (3) et/ou le raccord symétrique (4) comporte(nt) un trou (7) de purge de l'agent réfrigérant.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou de purge (7) du raccord symétrique (4) est conformé en tubulure (6) qui est

orientée en particulier verticalement vers le bas.

3. Echangeur de chaleur selon l'une ou l'autre

des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le raccord

symétrique (4) est déplaçable sur la tubulure correspondante (3) entre deux butées et à la première position, le trou de purge (7) est obturé et, à la seconde,

il est ouvert.

4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le raccord symétrique (4) est immobilisable à la première et/ou à la deuxième position par un étrier élastique (26), un élément à cran d'arrêt, un

crochet à déclic (9) ou autre élément de blocage (10).

5. Echangeur de chaleur selon l'une ou l'autre

des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le raccord

symétrique (4) est déplaçable de l'une à l'autre position ou peut être libéré de la tubulure correspondante (3) par

actionnement ou enlèvement de l'élément de blocage (10).

6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque

des revendications précédentes, caractérisé en ce que des

éléments d'étanchéité (19), en particulier des joints toriques (18, 22, 34), des garnitures à labyrinthe (33), des lèvres élastiques d'étanchéité, des surfaces d'étanchéité (31), etc., sont prévus entre la circonférence intérieure du raccord symétrique (4) et la circonférence extérieure de la tubulure correspondante (3) devant et

12 2756372

éventuellement derrière le trou de purge (7) du raccord

symétrique (4), dans la direction de l'axe de ce dernier.

7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque le trou de purge est obturé (7), l'élément d'étanchéité (19) situé sur le côté tourné vers le flexible d'agent réfrigérant (5) rend étanche l'espace annulaire compris entre le raccord (4) et la

tubulure correspondante (3).

8. Echangeur de chaleur selon l'une ou l'autre

des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que, lorsque

le trou de purge (7) est obturé, l'élément d'étanchéité (19) qui est situé sur le côté tourné à l'opposé du flexible d'agent réfrigérant (5) n'est pas sous charge et

en particulier n'assume aucune fonction d'étanchéité.

9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque

des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, lorsque le

trou de purge (7) est ouvert, l'élément d'étanchéité (19) situé sur le côté tourné à l'opposé du flexible d'agent réfrigérant rend étanche l'espace annulaire compris entre

le raccord symétrique (4) et la tubulure correspondante.

10. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque

des revendications précédentes, caractérisé en ce que

l'élément ou les éléments d'étanchéité (19) est ou sont déplaçable(s) axialement par rapport au raccord symétrique (4) ou par rapport à la tubulure correspondante (3) sur

l'autre de ces composants.

11. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque

des revendications précédentes, caractérisé en ce que le

raccord symétrique (4) est monté rotatif sur la tubulure correspondante (3),