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Soupape régulatrice de débit.
La présenta invention eut relative à une soupape destinée au réglage du débit d'écoulement d'un fluide de ohauffage ou de refroidissement et commandée au moyen d'un thermostat en fonotion de la température ambiante.
Les soupapes de ce genre, appliquées par exemple à des radiateurs d'une installation de chauffage à eau ohau- de, offrent à l'écoulement du fluide une section de passage variable en fonction de la température mesurée par un élé- ment thermo-sensible.
L'objectif que s'est fixé l'invention eut de réa- liser una soupape régulatrice de débit commandée par un thermostat et ne nécessitant pas de conduite de liaison entre le thermostat et la soupape, l'invontion offre en outre la possibilité d'un simple réglage pouvant être cor- figé du thermostat protégé des Influences dues à la tempé- rature du fluide de ohauffage ou de refroidissement, Bans
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que les dimensions extérieures de l'ensemble de la soupape soient supearieures à celles des soupapes sans thermostat utilisées jusqu'à présent dans ce même but.
La soupape régulatrice de débit selon l'invention est caractérisée pur le fait qu'elle comporte une bague de réglage munie d'un anneau de manoeuvre et à laquelle cet fixé le thermostat, assujetti lui-même à un organe de rao- oordement du corps de soupape, que le doigt de réglage du thermostat ooopère avec l'organe d'obturation de la soupape et qu'il est prévu une isolation thermique entre le ther- mostat et les parties de la soupape qui viennent en oontaot avec le fluide de chauffage ou de refroidissement.
Ainsi est résolu de manière simple et sure le pro- blème de la faculté de réglage du thermostat et des possi- bilités du déplacement de l'organe d'obturation de la sou- pape par rapport à son siège à l'aide de l'anneau de ma- noeuvre= le calorifugeage met en outre le thermostat à l'abri de l'influence exercée par la température du fluide de ohauffage ou de refroidissement.
L'expérience a démontré que la température régnant au voisinage immédiat d'un radiateur peut être considérée oomme valable pour l'ensemble de la pièce dans laquelle ce radiateur est installé. Il s'est avéré que la température qui ràgne à l'emplacement où est généralement montée la soupape dans la conduite alimentaht le radiateur n'est pra- tiquement pas supérieure, dana une pièce ohauffée, à celle à laquelle se trouvent d'autres peines de la pièce plus éloignée du radiateur et qu'il est par conséquent possible de considérer la température au voisinage du radiateur comme définissant la température de la pièce considérée.
Dans certains cas particuliers où la température ambiante au voisinage immédiat de la boupape est légèrement supérieure à celle qui existe à l'emplacement de la pièce où la tempe-
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rature doit atteindre une valeur fixée à l'avance, il est possible d'en tenir oompte pur une correction du réglage de la température au thermostat, laquelle peut être malgré tout prise oomme base pour l'ensemble de la pièce.
Le boîtier du thermostat est avantageusement fixé à la bague de réglage et son doigt mobile réuni à une membrane qui obture dans le corps du thermostat une enceinte renfer- mant un mélange qui possède, dans la plage de température comprenant la température ambiante désirée, un coeffiaient de dilatation volumétrique relativement élevé comparativement à lu valeur de ce même coefficient au-dessus et au-dessous des limites de cette plage de température. Le thermostat utilisé peut ainsi être de petitesdimensions et de oonstruo- tion robuste, tout en possédant une force motrioe suffisante pour assurer, dans la zone de température considérée, le déplacement indispensable du doigt mobile par rapport au boîtier en fonction de la température.
La bague de réglage peut Atre déplaoée par vissage, relativement à un organe de raccordement assujetti à son tour au corps de la soupape et avantageusement établi en un matériau de faible conductibilité oaloorifique, en partiou- lier en matière plastique.
L'organe de raccordement au corps de la soupape peut être muni d'ouvertures pour la circulation de l'air ambiant.
Entre le doigt mobile du thermostat et l'organe d'obturation de la soupape est disposé une tige de soupape qui est elle- même avantageusement en un matériau de faible conductibilité calorifique, en particulier en matière plastique.
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'inven- tion, il est prévu un premier ressort qui repouaue la tige de soupape oontre le doigt mobile du thermostat et un deu- xième ressort qui, après application sur son siège de l'or- gane d'obturation de la soupape, autorise un déplacement
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supplémentaire de la tige par rapport à l'organe d'obtura- tion dans le sens de la fermeture.
Cette disposition parti- culière augmente la sécurité de fonctionnement, étant donné que les déplacements qui se produisent entre la tige de la soupape et l'organe d'obturation de oelle-oi au-dessus de la température pour laquelle ledit organe repose sur son siège, ne se traduisent plus par un effort encaissé par l'organe d'obturation et le siège de la soupape ou par le thermostat lui-même, maie sont transformés en une course élastique.
Dans une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, il est prévu, entre le doigt mobile du thermostat et l'organe d'obturation de la soupape, une pièce intermédiaire prolongeant la tige de soupape et une tige munie de l'organe d'obturation, ladite pièce inter- médiaire étant elle-même exéoutée de préférence en un maté- riau possédant une faible conductibilité calorifique, par exemple en matière plastique. L'organe de racoordement du corps de soupape peut porter la bague de réglage et l'anneau de manoeuvre et constituer, aveo le thermostat et la pièce intermédiaire de la tige de soupape, un ensemble fixé de ma- nière amovible au corps proprement dit de la soupape.
En adoptant cette dernière disposition, il suffit par conséquent de mettre en place la partie do la soupape exéoutée en matière plastique au moment de la mise en ser- vice de l'installation, ce qui fait disparaître les risques de détérioration de ces éléments pendant le montage de l'in- stallation.
Dans le corps de la soupape peut être fixé un premier élément amovible en forme de cuvette, dans lequel est dis- posé un deuxième élément de forme identique ainsi que la tige de soupape pourvue de l'orgune d'obturation et guidée par les deux éléments préoités, sur lesquels prend appui un
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premier ressort, tandis qu'il est prévu un deuxième ressort qui prend appui sur la tige de soupape et sur le deuxième élément en forme de ouvette et un joint annulaire assurant l'étanohéité entre la tige de soupape et le premier élément en forme de cuvette.
L'avantage d'une telle disposition ré- side en ce que la tige de soupape portant l'organe d'obtura- tion de celle-ci, les deux éléments en forme de ouvette et les deux ressorts précités constituent un ensemble qui peut être vissé d'un seul bloo au corps de la aoupape.
Selon une autre caractéristique de l'invention la bague de réglage et l'anneau de manoeuvre sont accouplée par une denture qui autorise leur déplacement relatif. Il peut être prévu en outre un dispositif pour bloquer l'anneau de manoeuvre amené à la température de réglage désirée, ce qui permet de maintenir une fois pour toutes la température à la valeur fixée, ainsi qu'il est demandé dans certaine eau d'application.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au ooura de la description qui va suivre, faite en référence aux dessina annexés, dans lesquels 1
La figure 1 repréaente en coupe longitudinale un premier exemple de réalisation de la soupape selon l'inven- tion.
La figure 2 reproduit un diagramme de fonctionnement de la aoupape.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une autre exemple de réalisation.
Le régulateur de débit est destiné à être monté dans la conduite d'admission du fluide de chauffage, directement en amont d'un radiateur. Il oomprend un corps cylindrique 1, dans lequel est pratiqué un taraudage 7 pour son raooorde- ment à la conduite d'admission et qui porte uno ouverture latérale 9 débouchant dans un embout 34 muni d'un filetage 8 pour le branohement du régulateur sur le radiateur. Le
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fluide de chauffage Ou de refroidissement, qui pénètre dans le régulateur suivant la direction de la flèche 2, traverse la soupape régulatrice de débit et parvient par l'embout latéral 34 dans un échangeur de chaleur non représenté (flè- ohe 3).
A son extrémité opposée à l'admission du fluide, le corps cylindrique 1 présente un taraudage 33, dans lequel est viaaé un organe de raccordement 18. Une via sans tata 17 maintient les organea 1 et 18 bloqués dans leur position relative. L'extrémité supérieure (fleure 1) de l'organe de raccordement 18 est munie d'un filetage à pas rapide 32, dana lequel est vissée une bague de réglage 26 pourvue d'un anneau de manoeuvre 24. La position mutuelle de la bague de réglage 26 et de l'anneau de manoeuvre 24 en direotion axiale est assurée par des vis sana tête 27.
A son extrémi- té inférieure, l'anneau de manoeuvre 24 se prolonge par une patle 28, qui vient buter sur une via 29, de manière à limi- ter la faculté de rotation de l'anneau de manoeuvre à un peu moine d'un tour oomplet. La balaie de roulage 26 est percée suivant son axe d'un trou taraudé 36, dans lequel est visai le boîtier du thermostat 31.
Le thermostat 31 oomprend avantageusement un bottier en forme de cuvette, dans lequel se trouve une membrane de oaoutohouo fixée au bottier par sa oiroonférenoe. Entre la membrane et le boîtier est contenu un mélange de deux ou de plusieurs substances, de préférence organique$ par exemple un mélange de vaseline et de paraffine, auquel sont inoorpo- rés des copeaux métalliques, tels que des copeaux de ouivre.
Sur la faoe externe du boîtier opposée à celle où se trouve le mélange se trouve un doigt mobile. Dans la zona de tempé- rature considérée, allant par exemple de 15 à 25 0., le mé- lange est à l'état transitoire liquide/solide et subit dans cette zone une variation de volume importante en fonotion de lu température. Ces variations de volume déterminent de@ déplacements relatifs du doigt mobile par rapport au boîtier.
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Les éléments thermo-sensibles du type sus-déorit sont con- nus sous la dénomination commerciale déposée "Veratherm". Le mélange utilisé, dans lequel la conduction des copeaux métal- liques incorporée assure une bonne répartition de chaleur, est particulièrement caractérisé en ce qu'il subit dans la zone de température considérée une variation de volume nota- ble, tandis qu'à des températures se trouvant en dehors des limites de cette zone, la variation de son volume est plus faible, comme la montre le diagramme reproduit à la figure 2. ur ce diagramme apparaît également l'hystérésis peu im- portante observé@ entre l'augmentation et la diminution de la température.
En dehors de ce type d'éléments thermo-sensibles, il eut d'ailleurs possible d'en utiliser d'autres.
Le doigt mobile 25 du thermostat 31 traverse l'alésage axial de la bague de réglage 26 et s'enguge dans un trou pra- tiqué sur l'extrémité de la tige 21 de la soupape, dans lequel est logée une bille 38. La tige 21 est repoussée contre le doigt mobile 25 du thermostat 31 par un ressort 19 qui trend appui, d'une part, sur l'organe de raccordement 18 et, d'au- tre part, sur une bague 22 immobilisée sur la tige 21 par une bague de serrage 23. Sur l'extrémité de la tige 21 tournée vers l'ouverture d'admission se trouve un collet 15 sur le- quel prend appui l'extrémité d'un autre ressort 14, dont l'ex- trémité opposée repose sur la face interne du fond en forme de ouvette d'un élément 10. Par une vis 6 est fixé audit élément 10 un organe d'obturation 5, par exemple en oaout- chouc.
L'organe d'obturation 5 ooopère avec le siège de sou- pape 4 usiné dans le corps 1 et définit aveo ce siège la sec- tion réglable d'écoulement du fluide de travail. La figure 1 montre la soupape régulatrice de débit en position de fer- meture.
Lorsque l'organe d'obturation 5 eut appliqué sur le siège 4, un déplacement supplémentaire de la tige 21 dans le sono de la fermeture détermine un mouvement relatif entre la
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tige 21 et l'élément 10 ainsi qu'une compression du ressort 14. La faculté de déplacement de la tige 21 dans le sens de l'ouverture de la soupape est limitée par rapport à l'élé- ment 10 par une butée, qui est constituée par le collet 15 de la tige 21 et une rondelle élastique 16 s'engageant dans l'élément 10.
L'étanohéité de l'élément 10 et de la tige de soupape
21 vis-à-vis des parties de la soupape en oontaot avec le fluide de travail est assurée, dans l'exemple de réalisation suivant la figure 1, par un soufflet en forme de oloohe 11.
La partie inférieure de oe soufflet 11 se trouve entre l'or- gane d'obturation 5 et le fond de l'élément 10, tandis que son bord est serré énergiquement, pour réaliser l'étanohéité, sur un évidement oonvenable du corps 1 de la soupape, par une rondelle intermédiaire 12 et une bague de serrage 13.
Etant donné que la via 6 exerce de l'intérieur de l'élément
10 une pression qui applique hermétiquement oontre celui-ci la partie du soufflet 11 se trouvant entre l'élément 10 et l'organe d'obturation 5, le fluide de chauffage ou de re- froidissement ne peut pas pénétrer dans l'élément 10 ni dans l'organe de raccordement 18. Ce mode d'étanohéité présente l'avantage de ne provoquer qu'un frottement relativement faible au couru des déplacements de la soupape. L'étanchéité peut évidemment être toutefois réalisée de manière différente, par exemple à l'aide de bagues toriques, ainsi que le repré- sente la figure 2.
Afin d'éviter que le thermostat ne subisse par conduction une influence exercée éventuellement par les éléments constituant le régul ateur de débit, la tige de sou- pape 21 et l'organe de raccordement 18 sont exécutés en un matériau possédant une oonduotibilité calorifique très nette- ment inférieure à celle des autres organes de la soupape. Ces derniers sont généralement en laiton ou en acier inoxydable, pour l'exécution des organes 18 et 21, il peut être fait usa- ge d'une matière synthétique connue sous la dénomination com-
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meroiale déposée de "Delrin", dont le coeffioient de oonduo- tibilité calorifique est voisin de 0,2 koal/h/m/ C, tandis. que celui du laiton est de l'ordre de 96 koal/h/m/ C.
La "Delrin" est une matière eynthétique très tenaoe, fabriquée par "Du Pont" par polymérisation de CH2O anhydre. Il va de soi qu'il eat possible d'utiliser également un autre maté- riau de faible oonduotibilité calorifique. Pour diminuer encore davantage l'influence que risque de subir le thermo- stat sous l'effet de la température du fluide de chauffage, il est prévu dans l'organe de raccordement 18 des orifices 20 pour la circulation de l'air ambiant, de aorte que l'air se trouvant entre la tige 21 et l'organe de raccordement 18 eut évaoué par oonveotion.
Sur l'extrémité supérieure de la bague de réglage 26 est disposé un disque 35 qui est appliqué par le boîtier du thermostat contre la bague de réglage 26 de manière à tourner en même temps que celle-ci et que l'anneau de manoeuvre 24.
Sur oe disque sont tracées des flèches, qui indiquent le sens dans lequel doit être effectuée la rotation pour fermer ou ouvrir la soupape, L'anneau de manoeuvre 24 porte lui-même à sa partie Inférieure des subdivisions et des repères 39 gradués en valeurs de température, qui peuvent être lus en regard d'un index 40 assujetti à l'organe de raooordement 18.
L'étalonnage de la position de l'anneau de manoeuvre 24 par rapport à la bague de réglage 26 peut être effectué en des- serrant légèrement lesvis 27.
Le fonctionnement de la soupape régulatrioe de débit utilisée dans une installation de chauffage central s'expli- que comme suit. Le thermostat est réglé à l'aide de l'anneau de manoeuvre 24 sur la température désirée du looal, qui eat par exemple t = 20 C. La différence de température existant éventuellement entre la température reoherohée à un emplace- ment défini du looal et la température qui ràgne au thermos- tat peut être prise en oonsidération, grâce à une correction
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convenable du réglage aur l'anneau de manoeuvre 24. Une foie ce réglage effectua, l'admission du fluide de chauffage dana le radiateur doit oeaaer au moment où la température atteint la valeur fixée par le thermostat.
Pour cette température, qui est égale à 20 C, dana le présent exemple, l'organe d'ob- turation 5 est appliqué sur le siège 4 de la soupape et ferme la section de passage entre ces deux organes, comme représen- té à la figure 1. Dans le cas où la température de l'air am- biant entourant le thermostat 31 s'élève pour une raison quelconque , le déplacement relatif entre le doigt mobile 25 et le boîtier du thermostat 31 se poursuit au fur et à mesure que la température augmente, ainsi qu'il ressort du dia- gramme reproduit à la figure 2.
Jusqu'à la température d'en- viron 25 C (point 40 sur la courbe 39) le déplacement relatif du doit mobile 25 suit la portion abrupte de la courbe, tandis que, pour des élévations de température allant au-delà de cette dernière valeur, oe déplacement devient plus faible, suivant la portion moins inclinée de la courbe 39 située à droite du point 40. Ces déplacements relatifs supplémentaires entre le doigt mobile 25 et le boîtier 31 ne sont pas encaisse sés par le thermostat lui-même, qu'ils risqueraient de dété- riorer en perturbant le fonctionnement de l'installation.
Ces déplacements supplémentaires veru le bas du doigt mobile 25 sont en effet absorbés éladtiquement, étant donné que la tige de soupape est repoussée vers le bas en observant la figure 1 en surmontant la force exercée par les ressorts 19 et 14,de sorte que, par suite de la compression du ressort 14, il ae produit un mouvement relatif entre l'organe d'ob- turation 5 appliqué dans cette position aur le siège 4 de la soupape et la tige 21. Dans lo cas où la température ambiante s'abaisse, le doigt mobile du thermostat se déplace en sui- vant tout d'abord la portion la moins inclinée de la courbe 41 située à la droite du point 42, puis la portion abrupte de cette courbe.
Les ressorts 14 et 19 oommenoent par re-
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pousser vers le haut la tige 21 en observant la figure 1 juaqu'à la température t d'environ 19 C., pour laquelle le buter collet 15 vient/sur la rondelle élastique 16. Unnouvel abais- sement de la température au thermostat n'entraîne aucun mou- vement relatif supplémentaire entre la tige 21 et l'organe d'obturation 5, qui doivent être considérée à partir de oe moment oomme formant un ensemble que le ressort 19 déplace vere le haut. La section d'écoulement délimitée par l'organe d'obtueation 5 et le siège 4 de la soupape s'ouvre ainsi plus ou moins en fonction de la température.
Cette aeotion est supposé atteindre aa valeur maximum à l'instant ou la température est descendue jusqu'à la valeur t- 15 C. qui correspondant au point 43 de la courbe 41 du diagramme re- présenté à la figure 2. Dans cette position de la soupape, le radiateur reçoit la quantité maximum de fluide de chauffage et l'élément 10 vient prendre appui sur la bride 30 de l'or- gane de raccordement 18. Si la température au thermostat oontinue à s'abaisser le doigt mobile 25 pénètre davantage dana le boîtier du thermostat 31, ainsi que le montre le dia- gramme de la figure 2, à la gauche du point 43 de la courbe 41. Le rejsort 19 ne peut cependant paa repousser plus loin la tige 21 dans le sens d'une ouverture de la soupape, puis- que la tige est appliquée par l'intermédiaire de l'élément 10 sur la bride 30.
Le doigt mobile 25 s'éloigne de la bille 38 logée dans le trou pratiqué à l'extrémité supérieure de la tige 21, sansqu'il se produise de nouvelle augmentation de la section d'écoulement de la soupape régulatrice au-delà de la valeur maximum déjà atteinte. Le réchauffage du looal qui a lieu enuuite a pour première conséquence de déplacer le doigt mobile 25 du thermostat 31, juuqu'au moment où l'ex- trémité de ce doigt vient au contact de la bille 38. C'est seulement alors que la tige 21 commence à se déplacer et à modifier la section d'écoulement du fluide de chauffage.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3,
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le boîtier du thermostat 31 est vissé par un filetage 36 fana la bague de réglage 26. Entre le boîtier du thermostat 31 @ et la bague de réglage 26 est interposée une bague de serrage 50, susceptible d'être retirée latéralement ot qui maintient l'anneau de manoeuvre 24 en position par l'intermédiaire d'un disque 51. A sa partie inférieure, l'anneau de manoeuvre 24 porte une graduation en valeurs de tenpérature 76, qui peut être lue en regard d'un index 77 de l'organe de raocordement 18. L'accouplement entre l'anneau de manoeuvre 24 et la bague de réglage 26 est réalisé par l'intermédiaire d'une denture 53.
Après enlèvement de la bague de serrage 50, il est possi- ble de retirer l'anneau de manoeuvre 24 en direction axiale, de le faire tourner de la quantité voulue pur rapport à la bague de réglage 26, de l'engager de nouveau dans la denture d'accouplement et de le bloquer dans aa nouvelle pooition à l'aide de la baue de serrage 50.
L'anneau de manoeuvre 24 est pourvu sur sa faoe in- terne d'un appendice 55, qui coopère avec une butée 56 assu- jettie à l'organe de raooordemont 18, de manière à limiter à un peu moins d'un tour oomplet, par exemple à un angle de 330 , la faoulté de rotation, par rapport à l'organe de rao- oordement 18, de l'anneau de manoeuvre 24 et des autres or- ganes qui en sont solidaires. Dans l'anneau de manoeuvre 24 sont pratiqués un oertain nombre d'orifices 57, dont un seul est visible à la figure 3.
En prévoyant deux goupilles in- troduites dans deux orifices 57 voisine, il est possible de cette manière de limiter la faoulté de rotation de l'an- neau de manoeuvre à une valeur égale à celle du déplacement angulaire que peut exécuter la butée 56 entre ces deux gou- pilles 59.L'anneau de manoeuvre 24 ne peut par conséquent tourner par rapport à l'organe de raccordement 18 qu'entre les limites prescrites. Ce blocage ne peut être supprimé qu' après que le disque 51 a été retiré pour rendre les orifices 57 accessibles. La température choisie une foie pour toutes
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sur le thermostat eat maintenue par oe dispositif de blooage sans qu'une rotation de l'anneau de manoeuvre permette de la modifier.
Le doigt mobile 25 du thermostat est relié à la tige 21 de la soupape par l'intermédiaire d'une entretoise 60, qui porte à son extrémité supérieure un évidement 61 dans lequel s'engage le doigt mobile 25 et, à son extrémité infé- rieure, un autre évidement 62 dans lequel pénètre la tige de soupape 21, lorsque le thermostat 31, août l'effet d'une augmentation de la température ambiante, a tendanoe à dépla- oer plus loin vera le bas le doigt mobile 25 et l'entretoise 60 en surmontant la force exercée par les ressorts 14 et 19, alors que l'organe d'obturation 63 repose sur le siège 64 de la soupape.
L'organe de raccordement 18, muni d'ouvertures20 pour le passage de l'air ambiant, et l'entretoise 60, sont exécutée, dans cet exemple de réalisation, en un matériau de faible oonduotibilité oalorifique, notamment en matière plastique, de manière à mettre le thermostat à l'abri de l'influence exercée par la température du fluide de chauffage La bague de réglage 26 et l'anneau de manoeuvre 24 sont eux- mômes avantageusement établis en matière plastique de nature identique ou différente. L'extrémité inférieure de l'organe de raccordement 18 est obturée par un plateau 65.
L'organe de raccordement 18 est fixé par un éorou à ohapeau 66 au corps 1 de la soupape et constitue, aveo l'anneau de manoeuvre et la bague de réglage, ainsi qu'aveo le thermostat et l'entre- du toise, un ensemble qui peut être retiré corps 1 de la soupape après desserrage de l'écrou 66. Cet ensemble, presque exclusi- vement en matière plastique, peut être posé après la mise en service de l'installation, afin d'éliminer tout risque de détérioration pendant le montage.
Dans le corps 1 de la soupape est vissé à l'aide d'un filetage 53 un élément 10 en forme de cuvette. Par un
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alésage pratiqué dans le fond de l'élément 10 s'engage la tige dit soupape 21 à laquelle est fixé*, par deux bagues de serrage 68,69, l'organe d'obturation 63. L'alésage pratiqué dana le fond de l'élément 10 va en a'évaaant vers l'intérieur pour permettre l'introduotion d'une ba.ue 67 emmanchée à for- oe dana le fond de l'élément 10. Dans l'intervalle délimité par la bague 67 et un épaulement 70 est inaéré un joint 71 qui aaaure l'étanohéité de la tige de soupape 21. Dans l'élé- ment 10 est disposé un autre élément 72 également en forme do ouvette .
La faculté de déplacement du fond de l'élément 72 par rapport à la tige de soupape 21 est limitée par une bague de aerrage 73. L'élément 72 ports à sa partie supérieure une bague 74,emmanchée h force par exemple. Sur le fond de l'élément 10, d'une part, et aur uno bride 75 de l'autre élé- ment en forme de ouvette 72, d'autre part, prend appui un premier ressort 19, qui tend à repousser contre le doigt mobile 25 l'élément 72 et, par l'intermédiaire de la bague 74, l'entretoise 60. Dana l'élément en forme de ouvette 72 est logé un autre ressort pré-oontraint 14, qui n'est comprimée qu'aussi longtemps que l'organe d'obturation ne repose pas encore aur le siège de la soupape.
La compression du ressort 14 ne commence qu'au moment où, alors que l'organe d'obtura- tion 63 est appliqué sur le siège 64 de la soupape, le dépla- oement du doigt mobile 25 et de 1' entretoise 60 vers le bas se poursuit. Les ressorts 14 et 19 sont alors comprimés et l'extrémité supérieure de la tige 21 se déplace à l'intérieur de l'évidement 62 pratiqué dana l'extrémité inférieure de l'entretoise 60.
La tige 21 à laquelle est fixé l'organe d'obturation 63 forme, avec les éléments 10, 72 et les ressorts 14, 19 un ensemble susceptible d'être mis en place et retiré d'un seul bloo, n'étant assujetti au corps 1 que par le filetage 33.
Les lignée en pointillés tracées à la figure 3 autour
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de l'embout 34 et de l'orifioe axial servant à l'admission du fluide de travail correspondant aux contours de deux autres dimensions de conduites de raccordement.
Le boîtier du thermostat peut être muni d'ailettes, qui en augmentent la surface et lui permettent de mieux ab- sorber la chaleur cùe par l'air ambiant qui lèche le thermostat. Il n'est toutefois généralement pas nécessaire de disposer des ailettes sur le thermostat.
Il va de soi que, dans un cas d'application différent, le fluide de travail peut tout aussi bien être admis par l'embout 34 et évacué par l'orifioe situé dans l'axe de la soupape.
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Flow regulating valve.
The present invention relates to a valve intended for adjusting the flow rate of a heating or cooling fluid and controlled by means of a thermostat in function of the ambient temperature.
Valves of this kind, applied for example to radiators of a hot water heating installation, provide the flow of the fluid with a passage section which varies as a function of the temperature measured by a thermo-sensitive element. .
The object of the invention was to achieve a flow regulating valve controlled by a thermostat and not requiring a connecting pipe between the thermostat and the valve, the invontion also offers the possibility of a simple adjustment of the thermostat which can be corrected, protected from Influences due to the temperature of the heating or cooling fluid, Bans
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that the external dimensions of the valve assembly be greater than those of valves without thermostat used heretofore for the same purpose.
The flow regulating valve according to the invention is characterized by the fact that it comprises an adjusting ring provided with an operating ring and to which this fixed the thermostat, itself subject to a rao- oordement member of the body. valve, that the regulating finger of the thermostat ooperates with the shut-off member of the valve and that thermal insulation is provided between the thermostat and the parts of the valve which come together with the heating fluid or cooling.
In this way, the problem of the thermostat's ability to adjust and of the possibilities of moving the shutter member of the valve relative to its seat is solved in a simple and safe manner using the operating ring = thermal insulation also protects the thermostat from the influence exerted by the temperature of the heating or cooling medium.
Experience has shown that the temperature prevailing in the immediate vicinity of a radiator can be considered valid for the entire room in which this radiator is installed. It turned out that the temperature prevailing at the location where the valve is generally mounted in the pipe supplying the radiator is practically no higher, in a heated room, than that at which other penalties are found. of the room further from the radiator and that it is therefore possible to consider the temperature in the vicinity of the radiator as defining the temperature of the room considered.
In some special cases where the ambient temperature in the immediate vicinity of the valve is slightly higher than that which exists at the location of the room where the temperature
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rature must reach a value fixed in advance, it is possible to take this into account for a correction of the temperature setting at the thermostat, which can nevertheless be taken as a basis for the whole room.
The housing of the thermostat is advantageously fixed to the adjustment ring and its movable finger joined to a membrane which seals in the body of the thermostat an enclosure containing a mixture which has, in the temperature range comprising the desired ambient temperature, a coefficient. relatively high volumetric expansion compared to the value of this same coefficient above and below the limits of this temperature range. The thermostat used can thus be of small dimensions and of robust construction, while having sufficient motive force to ensure, in the temperature zone considered, the essential displacement of the movable finger relative to the housing as a function of the temperature.
The adjustment ring can be moved by screwing, relative to a connection member which in turn is attached to the valve body and advantageously made of a material of low oaloorific conductivity, in particular of plastic.
The member for connection to the body of the valve may be provided with openings for the circulation of ambient air.
Between the movable finger of the thermostat and the closure member of the valve is disposed a valve stem which is itself advantageously made of a material of low heat conductivity, in particular of plastic.
In an advantageous embodiment of the invention, there is provided a first spring which pushes the valve stem back against the movable finger of the thermostat and a second spring which, after application to its seat of the member. valve blockage, allows movement
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of the rod in relation to the closure member in the direction of closure.
This particular arrangement increases operational safety, given that the movements which occur between the valve stem and the shutter member of the oelle-oi above the temperature at which said member rests on its seat , no longer result in a force received by the shutter member and the valve seat or by the thermostat itself, but are transformed into an elastic stroke.
In another particularly advantageous embodiment of the invention, there is provided, between the movable finger of the thermostat and the closure member of the valve, an intermediate part extending the valve stem and a rod provided with the member. closure, said intermediate piece itself being preferably made of a material having a low heat conductivity, for example plastic. The connecting member of the valve body can carry the adjusting ring and the operating ring and constitute, together with the thermostat and the intermediate part of the valve stem, an assembly fixed in a removable manner to the body itself. the valve.
By adopting the latter arrangement, it is therefore sufficient to put in place the part of the valve fitted with plastic material when the installation is put into service, which eliminates the risk of deterioration of these elements during the installation. assembly of the installation.
In the body of the valve can be fixed a first removable element in the form of a bowl, in which is placed a second element of identical shape as well as the valve stem provided with the shutter organ and guided by the two elements. preoities, on which rests a
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first spring, while a second spring is provided which bears on the valve stem and on the second leaf-shaped element and an annular seal ensuring the seal between the valve stem and the first cup-shaped element .
The advantage of such an arrangement resides in that the valve stem carrying the closure member thereof, the two leaf-shaped elements and the aforementioned two springs constitute an assembly which can be screwed with a single bloo to the body of the valve.
According to another characteristic of the invention, the adjusting ring and the operating ring are coupled by a toothing which allows their relative displacement. A device can also be provided for blocking the operating ring brought to the desired setting temperature, which makes it possible to maintain the temperature once and for all at the fixed value, as is required in certain water. application.
Other characteristics of the invention will become apparent from the following description, made with reference to the appended drawings, in which 1
FIG. 1 shows in longitudinal section a first embodiment of the valve according to the invention.
FIG. 2 shows an operating diagram of the valve.
FIG. 3 is a view in longitudinal section of another exemplary embodiment.
The flow regulator is intended to be mounted in the heating fluid inlet pipe, directly upstream of a radiator. It includes a cylindrical body 1, in which is made a thread 7 for its connection to the intake pipe and which carries a lateral opening 9 opening into a nozzle 34 provided with a thread 8 for the branohement of the regulator on the radiator. The
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heating or cooling fluid, which enters the regulator in the direction of arrow 2, passes through the flow regulating valve and arrives via the side nozzle 34 in a heat exchanger, not shown (arrow 3).
At its end opposite to the fluid inlet, the cylindrical body 1 has an internal thread 33, in which is viaaé a connecting member 18. A via without tata 17 maintains the organea 1 and 18 locked in their relative position. The upper end (flower 1) of the connecting member 18 is provided with a fast-pitch thread 32, into which is screwed an adjusting ring 26 provided with an operating ring 24. The mutual position of the ring adjustment 26 and the maneuvering ring 24 in axial direction is provided by screws without the head 27.
At its lower end, the maneuver ring 24 is extended by a plate 28, which abuts on a via 29, so as to limit the rotational capacity of the maneuver ring to a little less than a full turn. The rolling brush 26 is drilled along its axis with a threaded hole 36, into which the thermostat housing 31 is aimed.
The thermostat 31 advantageously oomprend a cup-shaped casing, in which there is an oaoutohouo membrane fixed to the casing by its oiroonférenoe. Between the membrane and the housing is contained a mixture of two or more substances, preferably organic, for example a mixture of petroleum jelly and paraffin, to which metal shavings, such as woodchips are unsealed.
On the outer faoe of the housing opposite to that where the mixture is located is a movable finger. In the temperature zone considered, ranging for example from 15 to 25 ° C., the mixture is in the liquid / solid transient state and undergoes in this zone a significant variation in volume depending on the temperature. These volume variations determine the relative movements of the movable finger with respect to the housing.
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Temperature sensitive elements of the above-mentioned type are known under the registered trade name "Veratherm". The mixture used, in which the incorporated metal chip conduction ensures a good heat distribution, is particularly characterized in that it undergoes a noticeable variation in volume in the temperature zone considered, while at temperatures being outside the limits of this zone, the variation of its volume is smaller, as shown by the diagram reproduced in figure 2. In this diagram also appears the small hysteresis observed @ between the increase and the decrease in temperature.
Apart from this type of thermo-sensitive elements, it was also possible to use others.
The movable finger 25 of the thermostat 31 passes through the axial bore of the adjusting ring 26 and engages in a hole made on the end of the rod 21 of the valve, in which a ball 38 is housed. The rod 21 is pushed against the movable finger 25 of the thermostat 31 by a spring 19 which bears, on the one hand, on the connecting member 18 and, on the other hand, on a ring 22 immobilized on the rod 21 by a clamping ring 23. On the end of the rod 21 facing the inlet opening there is a collar 15 on which bears the end of another spring 14, the opposite end of which rests on the internal face of the bottom in the form of an opening of an element 10. By a screw 6 is fixed to said element 10 a closure member 5, for example made of oaoutchouc.
The closure member 5 co-operates with the valve seat 4 machined in the body 1 and defines with this seat the adjustable section of flow of the working fluid. Figure 1 shows the flow regulating valve in the closed position.
When the closure member 5 had applied to the seat 4, an additional movement of the rod 21 in the sound system of the closure determines a relative movement between the
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rod 21 and element 10 as well as a compression of the spring 14. The ability to move the rod 21 in the direction of the opening of the valve is limited with respect to the element 10 by a stop, which consists of the collar 15 of the rod 21 and an elastic washer 16 engaging in the element 10.
The etanoheity of the element 10 and the valve stem
21 vis-à-vis the parts of the valve in oontaot with the working fluid is ensured, in the embodiment according to Figure 1, by a bellows in the form of oloohe 11.
The lower part of the bellows 11 is located between the closure member 5 and the bottom of the element 10, while its edge is tightened vigorously, to achieve the etanoheity, on a suitable recess of the body 1 of the valve, by an intermediate washer 12 and a clamping ring 13.
Since via 6 exerts from inside the element
10 pressure which hermetically applies against it the part of the bellows 11 between the element 10 and the closure member 5, the heating or cooling fluid cannot enter the element 10 nor in the connecting member 18. This method of etanoheity has the advantage of causing only relatively low friction during the movements of the valve. The sealing can of course be achieved in a different way, for example using O-rings, as shown in Figure 2.
In order to prevent the thermostat from being subjected by conduction to an influence possibly exerted by the elements constituting the flow regulator, the valve stem 21 and the connecting member 18 are made of a material having a very clear heat oonduotibility. - less than that of the other parts of the valve. The latter are generally made of brass or stainless steel, for the execution of the members 18 and 21, it is possible to use a synthetic material known under the name com-
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meroiale deposited from "Delrin", whose heat wavelength coefficient is close to 0.2 koal / h / m / C, while. that of brass is of the order of 96 koal / h / m / C.
"Delrin" is a very tough synthetic material manufactured by "Du Pont" by polymerizing anhydrous CH2O. It goes without saying that it is also possible to use another material of low heat wavelength. To further reduce the influence that the thermostat is liable to undergo under the effect of the temperature of the heating fluid, it is provided in the connection member 18 of orifices 20 for the circulation of the ambient air, of aorta that the air between the rod 21 and the connecting member 18 had evacuated by oonveotion.
On the upper end of the adjustment ring 26 is disposed a disc 35 which is pressed by the thermostat housing against the adjustment ring 26 so as to rotate at the same time as the latter and the operating ring 24.
Arrows are drawn on this disc, which indicate the direction in which the rotation must be carried out to close or open the valve.The operating ring 24 itself carries in its lower part subdivisions and marks 39 graduated in values of temperature, which can be read next to an index 40 attached to the raooordement member 18.
Calibration of the position of the operating ring 24 with respect to the adjusting ring 26 can be carried out by slightly loosening the screws 27.
The operation of the flow regulating valve used in a central heating installation is explained as follows. The thermostat is set using the operating ring 24 to the desired looal temperature, which is for example t = 20 C. The temperature difference possibly existing between the temperature reohered at a defined location of the looal and the temperature prevailing in the thermostat can be taken into consideration, thanks to a correction
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proper adjustment at the maneuver ring 24. Once this adjustment has been carried out, the admission of the heating fluid into the radiator must be watered when the temperature reaches the value set by the thermostat.
For this temperature, which is equal to 20 ° C., in the present example, the closure member 5 is applied to the seat 4 of the valve and closes the passage section between these two members, as shown in FIG. 1. In the event that the temperature of the ambient air surrounding the thermostat 31 rises for any reason, the relative displacement between the movable finger 25 and the housing of the thermostat 31 continues as the temperature progresses. as the temperature increases, as can be seen from the diagram shown in figure 2.
Up to a temperature of about 25 ° C (point 40 on curve 39) the relative displacement of the moving must 25 follows the steep portion of the curve, while for temperature rises beyond the latter This displacement becomes smaller, along the less inclined portion of the curve 39 located to the right of point 40. These additional relative displacements between the movable finger 25 and the housing 31 are not received by the thermostat itself, qu 'they risk damaging by disrupting the operation of the installation.
These additional displacements towards the bottom of the movable finger 25 are in fact absorbed eladtically, since the valve stem is pushed downwards observing FIG. 1, overcoming the force exerted by the springs 19 and 14, so that, by Following the compression of the spring 14, it has produced a relative movement between the closure member 5 applied in this position to the seat 4 of the valve and the rod 21. In the event that the ambient temperature drops , the movable finger of the thermostat moves by first following the less inclined portion of the curve 41 located to the right of point 42, then the steep portion of this curve.
The springs 14 and 19 start by re
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push rod 21 upwards while observing figure 1 until the temperature t of approximately 19 C., for which the stop collar 15 comes to / on the spring washer 16. A further lowering of the temperature at the thermostat n ' results in no further relative movement between the rod 21 and the closure member 5, which must be considered from this point on as forming an assembly which the spring 19 moves upwards. The flow section delimited by the obtueation member 5 and the seat 4 of the valve thus opens more or less depending on the temperature.
This aeotion is supposed to reach aa maximum value at the instant when the temperature has fallen to the value t- 15 C. which corresponds to point 43 of curve 41 of the diagram shown in figure 2. In this position of the valve, the radiator receives the maximum quantity of heating fluid and the element 10 comes to rest on the flange 30 of the connecting member 18. If the temperature at the thermostat continues to fall, the movable finger 25 penetrates further in the housing of the thermostat 31, as shown in the diagram of FIG. 2, to the left of point 43 of the curve 41. The rejsort 19 cannot however push the rod 21 further in the direction of opening of the valve, since the stem is applied through element 10 to flange 30.
The movable finger 25 moves away from the ball 38 housed in the hole made at the upper end of the rod 21, without any further increase in the flow section of the regulating valve beyond the value. maximum already reached. The first consequence of reheating the looal which then takes place is to move the movable finger 25 of the thermostat 31, until the end of this finger comes into contact with the ball 38. It is only then that the rod 21 begins to move and change the flow section of the heating fluid.
In the example embodiment according to FIG. 3,
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the thermostat housing 31 is screwed by a thread 36 through the adjustment ring 26. Between the thermostat housing 31 @ and the adjustment ring 26 is interposed a clamping ring 50, capable of being removed laterally ot which maintains the maneuvering ring 24 in position by means of a disc 51. At its lower part, the maneuvering ring 24 carries a graduation in temperature values 76, which can be read opposite an index 77 of the connecting member 18. The coupling between the operating ring 24 and the adjusting ring 26 is produced by means of a toothing 53.
After removal of the clamping ring 50, it is possible to remove the operating ring 24 in the axial direction, to rotate it by the desired amount in relation to the adjusting ring 26, to re-engage it in the coupling teeth and lock it in a new position using the clamping bar 50.
The operating ring 24 is provided on its internal faoe with an appendage 55, which cooperates with a stop 56 attached to the raooordemont member 18, so as to limit to a little less than one complete revolution. , for example at an angle of 330, the rotation faoulté, with respect to the rao- oordement member 18, of the operating ring 24 and of the other members which are integral with it. In the maneuvering ring 24 are made a number of orifices 57, only one of which is visible in FIG. 3.
By providing two pins introduced into two neighboring orifices 57, it is possible in this way to limit the rotation speed of the operating ring to a value equal to that of the angular displacement which the stop 56 can perform between these. two pins 59. The operating ring 24 can therefore only rotate relative to the connecting member 18 between the prescribed limits. This blockage can only be removed after the disc 51 has been removed to make the orifices 57 accessible. The chosen temperature a liver for all
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on the thermostat is maintained by this blocking device without a rotation of the operating ring allowing it to be modified.
The movable finger 25 of the thermostat is connected to the stem 21 of the valve by means of a spacer 60, which carries at its upper end a recess 61 in which the movable finger 25 engages and, at its lower end. higher, another recess 62 into which the valve stem 21 penetrates, when the thermostat 31 has the effect of an increase in the ambient temperature, tends to move the movable finger 25 further downwards and the 'spacer 60 by overcoming the force exerted by the springs 14 and 19, while the closure member 63 rests on the seat 64 of the valve.
The connecting member 18, provided with openings 20 for the passage of ambient air, and the spacer 60, are made, in this exemplary embodiment, in a material of low oalorific oonduotibility, in particular of plastic, so to protect the thermostat from the influence exerted by the temperature of the heating fluid. The adjusting ring 26 and the operating ring 24 are themselves advantageously made of plastic material of the same or different nature. The lower end of the connecting member 18 is closed by a plate 65.
The connecting member 18 is fixed by a hat 66 to the body 1 of the valve and constitutes, with the operating ring and the adjustment ring, as well as with the thermostat and the spacer, a assembly which can be removed from valve body 1 after loosening nut 66. This assembly, almost exclusively in plastic material, can be fitted after the installation has been put into service, in order to eliminate any risk of damage during assembly.
A cup-shaped element 10 is screwed into the body 1 of the valve using a thread 53. By a
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a bore made in the bottom of the element 10 engages the rod called valve 21 to which is fixed *, by two clamping rings 68,69, the closure member 63. The bore made in the bottom of the 'element 10 goes by a'évaant inwards to allow the introduction of a ba.ue 67 fitted to the bottom of the element 10. In the interval delimited by the ring 67 and a shoulder 70 is vented a gasket 71 which ensures the integrity of the valve stem 21. In the element 10 is arranged a further element 72 also in the form of an opening.
The ability of the bottom of the element 72 to move relative to the valve stem 21 is limited by an aerrage ring 73. The element 72 has at its upper part a ring 74, force-fitted for example. On the bottom of the element 10, on the one hand, and with a flange 75 of the other element in the form of a leaf 72, on the other hand, bears a first spring 19, which tends to push against the movable finger 25 element 72 and, through ring 74, spacer 60. In the leaf-shaped element 72 is accommodated a further pre-stressed spring 14, which is only compressed as well. as long as the shutter is not yet resting on the valve seat.
The compression of the spring 14 does not begin until, while the closure member 63 is applied to the seat 64 of the valve, the movement of the movable finger 25 and the spacer 60 towards the valve. down continues. The springs 14 and 19 are then compressed and the upper end of the rod 21 moves inside the recess 62 made in the lower end of the spacer 60.
The rod 21 to which the shutter member 63 is fixed forms, with the elements 10, 72 and the springs 14, 19 an assembly capable of being put in place and withdrawn in a single bloo, not being subject to the body 1 than by thread 33.
The dotted lines drawn in figure 3 around
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of the end piece 34 and of the axial orifice serving for the admission of the working fluid corresponding to the contours of two other dimensions of connection pipes.
The thermostat housing may be fitted with fins, which increase its surface area and allow it to better absorb the heat generated by the ambient air which licks the thermostat. However, it is generally not necessary to have fins on the thermostat.
It goes without saying that, in a different case of application, the working fluid can just as easily be admitted through the nozzle 34 and discharged through the orifice located in the axis of the valve.