FR2736411A1

FR2736411A1 - I.C. engine cooling circuit plug - comprises obturator, sealed to circuit neck, with spring loaded valve with lower lip supporting joint where valve is supported, float, closing valve when circuit fluid expands, having hermetic bell supporting flat lip joint

Info

Publication number: FR2736411A1
Application number: FR9508576A
Authority: FR
Inventors: Jean Bernard; Marc Mouton; Jose Bordier
Original assignee: BAILLY COMTE ETS
Current assignee: BAILLY COMTE ETS
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-10
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: FR2736411B1

Abstract

The plug comprises an obturator sealed by a joint to a circuit tubular neck (1a). A spring loaded valve opposite the obturator is normally supported against a fixed seat (5) and a float (9) engages and closes the valve (8) when the fluid contained by the circuit expands. The obturator is fixed to a cage (3) in which the valve is located. The valve has a lower annular lip (8b) which supports a fixed joint (5) on which the valve is spring supported. The external wall of the valve has two joints (6,7) engaging in the neck bore and located either side a ferrule (1b) which communicate with an expansion chamber. The float, which is guided vertically relative to the central valve ribs, has a hermetic bell (9a) forming the support for a flat joint (10) mating with the valve lip. The joint is assembled onto the float horizontal shoulder (9d).

Description

La présente invention se réfère à des perfectionnements apportés aux bouchons de circuit de refroidissement ou analogue, notamment d'un moteur à combustion interne fixe ou monté sur un véhicule, le circuit étant parcouru par un fluide. The present invention refers to improvements made to the cooling circuit plugs or the like, in particular of an internal combustion engine fixed or mounted on a vehicle, the circuit being traversed by a fluid.

Un tel système dénomné "bouchon noyé" est un clapet assurant la sécurité de fonctionnement du circuit dans lequel le fluide peut se dilater sous l'action de l'augmentation de la température, se détendre sous l'action d'une variation de pression ou émettre des gaz que ledit système peut évacuer. Such a system called "flooded plug" is a valve ensuring the operational safety of the circuit in which the fluid can expand under the action of the increase in temperature, relax under the action of a variation in pressure or emit gases that said system can evacuate.

Ce clapet est calculé pour fonctionner aux environs d'un seuil de déclenchement appelé pression de tarage et déterminé par un ressort de compression. This valve is calculated to operate around a triggering threshold called setting pressure and determined by a compression spring.

On connaît un dispositif du genre en question réalisé en métal et comportant un obturateur pourvu d'un joint d'étanchéité par rapport à un manchon ou goulot du circuit de refroidissement, un clapet chargé vers l'opposé de l'obturateur afin que son joint soit normalement en appui contre un siège fixe et un flotteur qui constitue soupape de fermeture en coopérant avec le clapet lorsque le fluide contenu dans le circuit se dilate. There is known a device of the kind in question made of metal and comprising a shutter provided with a seal relative to a sleeve or neck of the cooling circuit, a valve loaded towards the opposite of the shutter so that its seal either normally in abutment against a fixed seat and a float which constitutes a shut-off valve by cooperating with the valve when the fluid contained in the circuit expands.

Une telle structure métallique est d'une construction complexe et coûteuse de telle sorte qu'elle ne répond pas aux exigences industrielles actuelles. Such a metal structure is of a complex and expensive construction so that it does not meet current industrial requirements.

Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à rémédier à ces inconvénients et à permettre la réalisation d'un bouchon du genre en question qui réponde mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique en particulier du fait de sa construction en matière plastique qui rend sa fabrication plus économique et assure une très grande sécurité de fonctionnement. The improvements which are the subject of the present invention aim to remedy these drawbacks and to allow the production of a plug of the kind in question which responds better than so far to the various wishes of the practice in particular because of its plastic construction which makes its production more economical and ensures very high operating safety.

A cet effet l'obturateur du bouchon de circuit de refroidissement suivant l'invention est solidaire d'une cage dans laquelle est disposé le clapet qui est muni d 'une lèvre annulaire inférieure et qui supporte un joint fixe sur lequel le clapet est en appui élastique, la paroi extérieure de la cage étant pourvue de deux joints coopérant avec l'alésage du manchon et situés de part et d'autre d'un embout de mise en communication du réservoir avec un vase d'expansion mis à l'air libre. To this end, the shutter of the cooling circuit plug according to the invention is integral with a cage in which the valve is arranged which is provided with a lower annular lip and which supports a fixed seal on which the valve is supported. elastic, the external wall of the cage being provided with two seals cooperating with the bore of the sleeve and situated on either side of a nozzle for placing the tank in communication with an expansion vessel placed in the open air .

Dans un mode de réalisation préféré de la disposition qui précède, la cloche du flotteur comprend un épaulement réalisé sous la forme d'une face tronconique avec conicité orientée à l'opposé de l'obturateur, ladite face de cet épaulement étant située en vis-à-vis de la lèvre inférieure du clapet tandis que le joint plat se trouve en porte à faux audessus de ladite partie tronconique. In a preferred embodiment of the preceding arrangement, the bell of the float comprises a shoulder produced in the form of a frustoconical face with taper oriented opposite to the shutter, said face of this shoulder being located vis- vis-à-vis the lower lip of the valve while the flat seal is cantilevered above said frustoconical part.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est une vue en coupe d'un bouchon réalisé suivant un premier mode d'exécution de l'invention, le flotteur étant à sa position basse.The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
Fig. 1 is a sectional view of a plug produced according to a first embodiment of the invention, the float being in its low position.

Fig. 2 est une vue semblable à celle de fig. 1 mais montrant le flotteur à sa position haute, c'est-à-dire repoussé vers le haut par le fluide dilaté. Fig. 2 is a view similar to that of FIG. 1 but showing the float in its high position, that is to say pushed up by the expanded fluid.

Fig. 3 est une vue semblable à celle de fig. 1 mais montrant un mode d'exécution préféré du flotteur. Fig. 3 is a view similar to that of FIG. 1 but showing a preferred embodiment of the float.

Fig. 4 est une vue semblable à celle de fig. 2 mais relative au mode d'exécution de fig. 3. On y a représenté le joint du flotteur en position déformée. Fig. 4 is a view similar to that of FIG. 2 but relating to the embodiment of FIG. 3. The seal of the float is shown in the deformed position.

Fig. 5 est une vue de détail à plus grande échelle de fig. 4 illustrant le balayage ou raclage du joint. Fig. 5 is a detail view on a larger scale of FIG. 4 illustrating the scanning or scraping of the joint.

On a illustré en fig. 1 une partie d'un circuit de refroidissement comprenant un réservoir 1 réalisé par exemple en matière plastique et pourvu d'un manchon tubulaire ou goulot la fileté extérieurement, un embout tubulaire lb étant associé à la base du goulot la. Sur le filetage du goulot la est vissé un obturateur 2 dont la face intérieure du fond est pourvue de crochets 2a par rapport auxquels est encliquetée élastiquement une cage 3. Illustrated in fig. 1 part of a cooling circuit comprising a reservoir 1 made for example of plastic material and provided with a tubular sleeve or neck threaded externally, a tubular nozzle 1b being associated with the base of the neck la. A shutter 2 is screwed onto the thread of the neck. The inside face of the bottom is provided with hooks 2a with respect to which a cage 3 is snapped in.

Cette cage 3 se présente sous la forme d'une jupe annulaire 3a dont l'extrémité supérieure est pourvue d'une collerette extérieure susceptible de s'encliqueter avec les crochets 2a de l'obturateur 2. This cage 3 is in the form of an annular skirt 3a, the upper end of which is provided with an external collar capable of snapping into place with the hooks 2a of the shutter 2.

L'extrémité supérieure de la jupe 3a est fermée par une capsule 4 préférablement soudée à cette jupe par ultra-sons ou autrement. Le bas de la jupe 3a est associé à une cheminée centrale 3b prévue annulaire et qui présente en section transversale la forme d'un U. Le voile de la cheminée 3b est creusé d'une gorge dans laquelle est engagé un joint torique ou analogue référencé 5.The upper end of the skirt 3a is closed by a capsule 4 preferably welded to this skirt by ultrasound or otherwise. The bottom of the skirt 3a is associated with a central chimney 3b provided annular and which has in cross section the shape of a U. The veil of the chimney 3b is hollowed out of a groove in which is engaged an O-ring or the like referenced 5.

La face extérieure de la jupe 3a est pourvue de deux gorges 3c, 3d dans chacune desquelles est disposé un joint torique 6 respectivement 7. The outer face of the skirt 3a is provided with two grooves 3c, 3d in each of which is placed an O-ring 6 respectively 7.

A l'intérieur de la jupe 3a se trouve un clapet 8 muni d'un passage central 8a dont le débouché inférieur est entouré par une lèvre 8b faisant saillie à partir de la face inférieure dudit clapet. La face périphérique du clapet 8 est pourvue de crans 8c pour des raisons qu'on expliquera mieux plus loin. Le passage central 8a est quant à lui pourvu de nervures longitudinales 8d dont le rôle sera mieux expliqué ci-après. Inside the skirt 3a is a valve 8 provided with a central passage 8a, the lower outlet of which is surrounded by a lip 8b projecting from the underside of said valve. The peripheral face of the valve 8 is provided with notches 8c for reasons which will be better explained below. The central passage 8a is in turn provided with longitudinal ribs 8d whose role will be better explained below.

Un flotteur 9 fait encore partie de l'ensemble du bouchon suivant l'invention. Ce flotteur est constitué d'une cloche hermétique 9a à laquelle fait suite une tige tubulaire 9b qui traverse le passage 8a du flotteur 8 avec jeu fonctionnel de guidage par rapport aux têtes des nervures 8b. L'extrémité de la tige 9b est pourvue d'un épaulement circulaire 9c qui vient en appui contre la face supérieure des nervures Sd du clapet 8 de manière que le flotteur soit suspendu par rapport à ce clapet. On observe que la cloche 9a du flotteur 9 présente un épaulement horizontal 9d dont l'origine est contitué par une gorge 9e ménagée dans la base de la tige tubulaire 9b. Dans cette gorge est engagé un joint plat 10 dont le diamètre extérieur correspond à celui de l'épaulement 9d. A float 9 is also part of the plug assembly according to the invention. This float consists of a hermetic bell 9a which is followed by a tubular rod 9b which passes through the passage 8a of the float 8 with functional play of guidance relative to the heads of the ribs 8b. The end of the rod 9b is provided with a circular shoulder 9c which bears against the upper face of the ribs Sd of the valve 8 so that the float is suspended relative to this valve. It is observed that the bell 9a of the float 9 has a horizontal shoulder 9d whose origin is formed by a groove 9e formed in the base of the tubular rod 9b. In this groove is engaged a flat seal 10 whose outside diameter corresponds to that of the shoulder 9d.

Une fois les éléments composant le bouchon suivant I ' invention montés, le clapet 8 est appliqué contre le joint 5 au moyen d'un ressort hélicoïdal de compression 11 dont les extrémités prennent appui respectivement contre la capsule 4 et une gorge annulaire 8e du clapet 8. Once the elements making up the plug according to the invention have been fitted, the valve 8 is applied against the seal 5 by means of a helical compression spring 11 whose ends bear respectively against the capsule 4 and an annular groove 8e of the valve 8 .

On observe également la présence d'ouvertures 3e ménagées dans la jupe 3a et qui permettent ainsi une communication entre l'intérieur et l'extérieur de la cage. On remarque enfin que les joints 6 et 7 de la jupe 3a coopèrent avec l'alésage étagé du goulot la, lesdits joints étant situés d'une part de part et d'autre des ouvertures 3e de la jupe 3a de la cage 3 et d'autre part du trou de l'embout lb. We also observe the presence of openings 3e formed in the skirt 3a and which thus allow communication between the inside and the outside of the cage. Finally, it is noted that the seals 6 and 7 of the skirt 3a cooperate with the stepped bore of the neck 1a, said seals being situated on the one hand on either side of the openings 3e of the skirt 3a of the cage 3 and d on the other hand from the end of the endpiece lb.

Le fonctionnement découle des explications qui précèdent. Operation follows from the foregoing explanations.

Dans la position de fig. 1, le clapet 8 est chargé élastiquement par le ressort 11 à la pression de tarage désirée pour l'intérieur du réservoir 1. Bien entendu comme cela est bien connu dans la pratique l'embout lb est relié par une tuyauterie et un syphon à un vase dexpan- sion non représenté qui est mis à la pression atmosphérique. A la position de fig. 1, si la température du fluide augmente, les gaz engendrés qui se trouvent dans la partie haute du réservoir 1 peuvent s'évacuer naturellement vers le trou de l'embout lb en passant autour de la cloche 9a entre les nervures Sd du passage 8a du clapet 8 dans les crans 8c de ce dernier pour traverser enfin des ouvertures 3e et arriver au trou de l'embout lb précité où il se dirige vers le vase d'expansion puis vers l'atmosphère ambiante. In the position of fig. 1, the valve 8 is loaded elastically by the spring 11 at the desired setting pressure for the interior of the tank 1. Of course, as is well known in practice, the nozzle 1b is connected by a pipe and a siphon to a expansion vessel not shown which is brought to atmospheric pressure. At the position of fig. 1, if the temperature of the fluid increases, the gases generated which are in the upper part of the reservoir 1 can naturally evacuate towards the hole in the nozzle lb by passing around the bell 9a between the ribs Sd of the passage 8a of the valve 8 in the notches 8c of the latter to finally pass through apertures 3e and arrive at the hole in the aforementioned tip lb where it goes towards the expansion tank and then towards the ambient atmosphere.

Lorsque le fluide de refroissement vient en contact avec le flot teur 9, ce dernier flotte et vient appliquer le joint 10 ccntre la lèvre Sb du clapet 8 en vue de créer l'étanchéité entre le circuit de refroidissement et l'ambiance extérieure. La pression s'exerce sur le clapet qui est lui-même maintenu en position fermée par le ressort 11. When the cooling fluid comes into contact with the float 9, the latter floats and applies the seal 10 ccntre the lip Sb of the valve 8 in order to create a seal between the cooling circuit and the outside atmosphere. The pressure is exerted on the valve which is itself held in the closed position by the spring 11.

Lors d'un aléas de fonctionnement tel qu'un échauffement inopiné, une rupture de joint de culasse etc... la pression générée à l'intérieur du circuit de refroidissement peut atteindre et dépasser le seuil de sécurité prévu de telle sorte qu'alors cette pression intérieure devient prépondérente par rapport à la réaction du ressort 11 si bien que le clapet 8 se sépare du joint 5 de telle sorte que le liquide de refroidissement peut alors transiter vers le vase d'expansion via l'embout lb. During an operational contingency such as unexpected heating, rupture of the cylinder head gasket, etc., the pressure generated inside the cooling circuit may reach and exceed the safety threshold provided so that then this internal pressure becomes preponderant with respect to the reaction of the spring 11 so that the valve 8 separates from the seal 5 so that the coolant can then pass to the expansion tank via the nozzle 1b.

Dès que la pression diminue et revient en dessous du seuil de sécurité, le clapet 8 revient en position initiale normalement fermée c'est-à-dire en appui contre le joint 5. As soon as the pressure decreases and returns below the safety threshold, the valve 8 returns to the normally closed initial position, that is to say to press against the seal 5.

Bien entendu les crans 8c guident le clapet par rapport à la cage 3. Of course, the notches 8c guide the valve relative to the cage 3.

Dans le mode d'exécution décrit ci-dessus il existe un problème d'étanchéité entre le joint 10 du flotteur 9 et la lèvre 8b du clapet 8. In the embodiment described above there is a sealing problem between the seal 10 of the float 9 and the lip 8b of the valve 8.

En effet compte-tenu du niveau de saleté du liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne qui entraîne toutes les impuretés de la culasse et des tuyauteries du circuit en général, lors de l'application du joint 10 contre la lèvre 9a des impuretés sont retenues prisonnières et endommagent le joint de telle sorte que l'étanchéité peut devenir défectueuse dans le temps.In fact, taking into account the level of dirt in the coolant of an internal combustion engine which entrains all the impurities from the cylinder head and from the pipes of the circuit in general, during the application of the seal 10 against the lip 9a of the impurities are held captive and damage the seal so that the seal can become defective over time.

A ce moment le liquide de refroidissement se transfère complètement dans le vase d'expansion car on amorce un phénomène de syphon de telle sorte qu'on entraîne une panne sévère du moteur. At this time, the coolant transfers completely into the expansion tank because a phenomenon of siphon is initiated so that a severe engine failure occurs.

Conformément au mode d'exécution de fig. 3, 4 et 5 l'épaulement 9 de la cloche 9a n'est plus prévu horizontal mais affecte la forme d'une face tronconique 9f avec conicité tournée à l'opposé de l'obturateur 2, c'est-àdire en direction du réservoir 1, toutes les autres formes du flotteur restant par ailleurs identiques. On observe qu'en gros le centre de la face tronconique 9f se trouve en vis-à-vis de la lèvre 8b du clapet 8. En particulier le joint 10 concerve sa forme plate à l'état libre mais il se trouve en porte à faux au-dessus de la face 9f. In accordance with the embodiment of fig. 3, 4 and 5 the shoulder 9 of the bell 9a is no longer provided horizontal but affects the shape of a frustoconical face 9f with taper turned opposite to the shutter 2, that is to say in the direction of the tank 1, all the other shapes of the float also remaining identical. It can be observed that, roughly speaking, the center of the frustoconical face 9f is located opposite the lip 8b of the valve 8. In particular, the seal 10 retains its flat shape in the free state but it is located at false above face 9f.

Le fonctionnement du bouchon illustré en fig. 3 à 5 est strictement le même en ce qui concerne le dégazage que celui du bouchon de fig. 1. The operation of the plug illustrated in fig. 3 to 5 is strictly the same with regard to degassing as that of the plug of FIG. 1.

Par contre lorsque le liquide de refroidissement se dilate, et qu'il entraîne le flotteur 9 vers le haut il y a d'abord un contact entre la lèvre 8b et le joint puis, l'élévation du flotteur se poursuivant, survient une déformation du joint jusqu'à ce que la lèvre 8b vienne appliquer celui contre la face tronconique 9f (fig. 5). Dans cette figure on a illustré en A le point de contact initial du joint 10 et de la lèvre 8b et en B le point final de ces deux éléments. On observe qu'il s'est produit alors sur le joint un balayage ou raclage de celui sur une distance d de telle sorte que les impuretés se trouvant dans cette zone sont balayées lors du déplacement vers le haut du flotteur. By cons when the coolant expands, and it drives the float 9 upward there is first contact between the lip 8b and the seal then, the elevation of the float continuing, occurs a deformation of the seal until the lip 8b comes to apply that against the frustoconical face 9f (fig. 5). In this figure, the initial contact point of the seal 10 and of the lip 8b is illustrated in A and in B the end point of these two elements. It is observed that there has then occurred on the seal a sweeping or scraping of that over a distance d so that the impurities in this area are swept during the upward movement of the float.

De manière avantageuse, le joint 10 utilisé dans le mode d'exécution de fig. 3 à 5 présente une structure particulière car il doit comporter une rigidité interne lui conférant une tenue telle qu' il reste horizontal au repos tout en pouvant se déformer élastiquement. I1 est nécessaire que sa surface d'appui par rapport à la lèvre 8b soit réalisée sous la forme d'une couche d'une matière visco-élastique ou élastomérique assurant une certaine pénétration de la lèvre Sb dans cette couche avec fluage de celle-ci pour assurer l'étanchéité.De manière avantageuse le joint 10 peut comporter une âme 10a réalisée par exemple sous la forme d'une rondelle fabriquée en acier à ressort et dont la face supérieure reçoit une couche 10b d'une matière visco-élastique ou élastomérique tel qu'un caoutchouc naturel ou synthétique ou encore un silicone. Advantageously, the seal 10 used in the embodiment of FIG. 3 to 5 has a particular structure because it must have an internal rigidity giving it a hold such that it remains horizontal at rest while being able to deform elastically. I1 is necessary that its bearing surface relative to the lip 8b is made in the form of a layer of a viscoelastic or elastomeric material ensuring a certain penetration of the lip Sb in this layer with creep thereof advantageously the seal 10 may comprise a core 10a produced for example in the form of a washer made of spring steel and the upper face of which receives a layer 10b of a visco-elastic or elastomeric material such as natural or synthetic rubber or even silicone.

On a ainsi réalisé des moyens de balayage ou de raclage du joint qui est indispensable au bon fonctionnement du dispositif car il permet d'assurer la propreté du siège constitué par le joint puis la montée en pression du circuit après fermeture par contact du flotteur par rapport au clapet, la structure de la cloche du flotteur permet ainsi 1 'obten- tion d'une pression de contact spécifique élevée sur la génératrice de contact entre le joint 10 et la lèvre 8b du clapet 8. Ways have been made of sweeping or scraping the seal which is essential for the proper functioning of the device because it ensures the cleanliness of the seat formed by the seal and then the rise in pressure of the circuit after closure by contact of the float relative at the valve, the structure of the float bell thus makes it possible to obtain a high specific contact pressure on the contact generator between the seal 10 and the lip 8b of the valve 8.

Bien entendu on pourrait ajouter dans la partie basse et imergée du bouchon suivant l'invention un étage de filtration composé par une crépine puis un milieu filtrant judicieusement déterminé. Of course one could add in the lower and submerged part of the stopper according to the invention a filtration stage composed of a strainer then a judiciously determined filtering medium.

I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. It should moreover be understood that the above description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details described by all other equivalents.

Claims

1. Cooling circuit plug or the like, in particular of a fixed internal combustion engine or mounted on a vehicle, of the type comprising a shutter (1) provided with a seal for sealing relative to a tubular sleeve or neck ( la) of the circuit, a valve (8) loaded opposite the shutter so that it is normally in abutment against a fixed seat (5) and a float (9) which constitutes a closing valve by cooperating with the valve when the fluid contained by the dilate circuit, characterized in that the shutter (1) is integral with a cage (3) in which is disposed the valve (8) which is provided with a lower annular lip (8b ) and which supports a fixed seal (5) on which the valve (8) is in elastic support, the external wall of the cage being provided with two seals (6, 7) cooperating with the bore of the neck (la) and located on either side of a nozzle (lb) for communication with an expansion tank, and in that the flo guard (9) guided vertically with respect to ribs (Sd) of the center of the valve (8) comprises a hermetic bell (9a) constituting support for a flat seal (10) capable of cooperating with the lip (Sb) of the valve (8 ).

2. A cooling circuit plug according to claim 1, characterized in that the seal (10) is assembled to a horizontal shoulder (9d) of the float.

3. Cooling circuit plug according to claim 1, characterized in that the float comprises means (Se) for scraping the flat seal (10) so that the impurities suspended in the cooling fluid are swept and scraped and is eliminated of the contact area between the flat seal (10) and the lower lip (8b) of the valve (8).

4. Cooling circuit plug according to claim 3, characterized in that the means for scraping the impurities are implemented by making the shoulder of the float in the form of a frustoconical face (9f) with conicity oriented to the opposite of the shutter, said face of this shoulder being situated opposite the lower lip (8b) of the valve (8), while the flat seal (10) is in the free state in cantilever above said frustoconical face (9f).

5. Cap according to claim 4, characterized in that the flat seal (10) of the float (9) comprises a resistant elastic element (10a) and a support coating consisting of a layer (10b) of visco-elastic material or elastomeric.