FR2743138A1

FR2743138A1 - THERMOSTATIC DETENDER FOR AIR CONDITIONING CIRCUIT, IN PARTICULAR OF A MOTOR VEHICLE

Info

Publication number: FR2743138A1
Application number: FR9515577A
Authority: FR
Inventors: Guy Montaille
Original assignee: Valeo Climatisation SA
Current assignee: Valeo Climatisation SA
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-04
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: FR2743138B1; EP0781970A1; JPH09296971A

Abstract

L'invention concerne un détendeur thermostatique pour circuit de climatisation. Le détendeur (D) comprend un corps métallique (10) traversé par un premier conduit (12, 14) contrôlé par un clapet réglable (16) et par un second conduit (58, 60) logeant un capteur thermostatique (56) pilotant le clapet (16), le capteur thermostatique (56) étant maintenu en position par l'intermédiaire d'un capuchon (78) lui-même maintenu par des points de sertissage (84) formés dans le corps (10) à la périphérie de l'alésage (22) et prenant appui sur le pourtour du capuchon. Application en particulier aux installations de climatisation de véhicules automobiles.The invention relates to a thermostatic expansion valve for an air conditioning circuit. The pressure reducer (D) comprises a metal body (10) crossed by a first duct (12, 14) controlled by an adjustable valve (16) and by a second duct (58, 60) housing a thermostatic sensor (56) controlling the valve (16), the thermostatic sensor (56) being held in position by means of a cap (78) which is itself maintained by crimping points (84) formed in the body (10) at the periphery of the bore (22) and resting on the periphery of the cap. Application in particular to air conditioning installations for motor vehicles.

Description

Détendeur thermostatique Pour circuit de climatisation. en particulier deThermostatic expansion valve For air conditioning circuit. especially from

véhicule automobile L'invention concerne un détendeur thermostatique propre à faire partie d'un circuit de climatisation pouvant être utilisé, par exemple, dans une installation de climatisation The invention relates to a thermostatic expansion valve suitable for being part of an air conditioning circuit that can be used, for example, in an air conditioning installation.

de véhicule automobile.of a motor vehicle.

Le détendeur thermostatique de l'invention est du type comprenant un corps métallique traversé par un premier conduit contrôlé par un clapet réglable et par un second conduit logeant un capteur thermostatique pilotant le clapet, et dans lequel le capteur thermostatique est maintenu par un The thermostatic expansion valve of the invention is of the type comprising a metal body traversed by a first conduit controlled by an adjustable valve and by a second conduit housing a thermostatic sensor controlling the valve, and wherein the thermostatic sensor is maintained by a

capuchon logé dans un alésage du corps. cap housed in a body bore.

Un tel détendeur thermostatique est destiné à faire partie Such a thermostatic expansion valve is intended to be part of

d'un circuit de climatisation parcouru par un fluide frigori- of an air-conditioning circuit traversed by a refrigerating fluid

gène et comprenant en outre un compresseur, un condenseur et gene and further comprising a compressor, a condenser and

un évaporateur.an evaporator.

Le premier conduit est alors relié entre la sortie du condenseur et l'entrée de l'évaporateur pour provoquer une chute de pression du fluide frigorigène en phase liquide et sous haute pression issu du condenseur et obtenir un fluide frigorigène en phase vapeur et en phase liquide à basse The first duct is then connected between the outlet of the condenser and the inlet of the evaporator to cause a pressure drop of the refrigerant in the liquid phase and under high pressure from the condenser and to obtain a refrigerant vapor phase and liquid phase at low

pression envoyé à l'évaporateur.pressure sent to the evaporator.

De son côté, le second conduit est relié entre la sortie de l'évaporateur et l'entrée du compresseur de manière à être traversé par le fluide frigorigène, en phase vapeur à basse pression, qui est issu de l'évaporateur et qui est envoyé au compresseur. Le clapet est ouvert plus ou moins en fonction de différents paramètres, à savoir la pression du capteur thermostatique (qui dépend notamment de la température du fluide frigorigène évaporé), la pression de l'évaporateur et la pression d'un For its part, the second conduit is connected between the outlet of the evaporator and the inlet of the compressor so as to be traversed by the refrigerant, in low pressure vapor phase, which comes from the evaporator and is sent to the compressor. The valve is open more or less depending on different parameters, namely the pressure of the thermostatic sensor (which depends in particular on the temperature of the evaporated refrigerant), the pressure of the evaporator and the pressure of a

ressort antagoniste agissant sur le clapet. antagonistic spring acting on the valve.

Le corps métallique d'un détendeur thermostatique de ce type est réalisé habituellement sous la forme d'un bloc massif, généralement en aluminium, usiné pour former les entrées et sorties respectives du premier et du second conduit et pour former en outre un logement interne destiné à recevoir le capteur thermostatique ainsi aue différents composants liés The metal body of a thermostatic expansion valve of this type is usually made in the form of a solid block, usually made of aluminum, machined to form the respective inlets and outlets of the first and second ducts and to further form an internal housing for to receive the thermostatic sensor and other related components

au clapet.at the flapper.

Dans les dispositifs connus de ce type, le capuchon servant au maintien du capteur thermostatique est maintenu par un anneau de retenue du type "circlip" engagé dans une gorge périphérique annulaire usinée à la périphérie de l'alésage précité. Toutefois, comme ce capuchon se trouve situé entre le second conduit traversé par le fluide frigorigène en phase vapeur et à basse pression, d'une part, et le milieu extérieur, d'autre part, il se forme une condensation due à un échange de température. Cette condensation peut provoquer une corrosion de l'anneau de retenue et peut donc conduire à la sortie du capuchon et In known devices of this type, the cap for holding the thermostatic sensor is held by a retaining ring of the "circlip" type engaged in an annular peripheral groove machined at the periphery of the aforementioned bore. However, as this cap is located between the second conduit through which the refrigerant vapor and low pressure, on the one hand, and the external medium, on the other hand, it forms a condensation due to an exchange of temperature. This condensation may cause corrosion of the retaining ring and may therefore lead to the exit of the cap and

à une défaillance de fonctionnement du détendeur. a malfunction of the regulator.

Pour éviter cet inconvénient il est nécessaire d'utiliser un To avoid this inconvenience, it is necessary to use a

anneau de retenue en matériau inoxydable, donc coûteux. retaining ring in stainless material, so expensive.

Au surplus, la mise en place d'un tel anneau de retenue nécessite un outillage particulier qui n'est pas toujours In addition, the establishment of such a retaining ring requires special tools that are not always

compatible avec les chaînes de fabrication automatisées. Compatible with automated production lines.

Enfin, la présence de cet anneau de retenue nuit à une bonne Finally, the presence of this retaining ring harms a good

intégration du capuchon dans le corps métallique. integration of the cap into the metal body.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé- The object of the invention is in particular to overcome the disadvantages

nients précités.mentioned above.

Elle propose à cet effet un détendeur thermostatique du type défini en introduction, dans lequel le capuchon est maintenu en position par des points de sertissage formés dans le corps métallique à la périphérie de l'alésage et prenant appui sur It proposes for this purpose a thermostatic expansion valve of the type defined in the introduction, wherein the cap is held in position by crimping points formed in the metal body at the periphery of the bore and bearing on

le pourtour du capuchon.around the hood.

Ainsi, le maintien du capuchon est assuré par des points de sertissage formés dans le corps métallique lui-même et non Thus, the maintenance of the cap is ensured by crimping points formed in the metal body itself and not

pas par un anneau de retenue comme dans la technique anté- not by a retaining ring as in the prior art

rieure, ce qui permet de diminuer le coût global du déten- which reduces the overall cost of the

deur. De tels points de sertissage ne sont pas sensibles à la corrosion et ne risquent pas de conduire à une sortie accidentelle du capuchon et à une défaillance du détendeur thermostatique. En outre, la réalisation de ces points de sertissage est deur. Such crimping points are not susceptible to corrosion and are not likely to lead to accidental release of the cap and failure of the thermostatic expansion valve. In addition, the realization of these crimping points is

particulièrement aisée.particularly easy.

Les points de sertissage sont de préférence régulièrement The crimping points are preferably regularly

espacés à la périphérie de l'alésage. spaced at the periphery of the bore.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le détendeur comprend quatre points de sertissage disposés à 90 In a preferred embodiment of the invention, the expander comprises four crimping points arranged at 90.degree.

les uns des autres par rapport au centre de l'alésage. from each other with respect to the center of the bore.

Ces points de sertissage sont avantageusement obtenus par matage ou martelage, c'est-à-dire par façonnage à l'aide d'un These crimping points are advantageously obtained by matting or hammering, that is to say by shaping using a

outil du type marteau.hammer type tool.

Le corps du détendeur thermostatique est avantageusement The body of the thermostatic expansion valve is advantageously

réalisé en aluminium ou en alliage à base d'aluminium. made of aluminum or alloy based on aluminum.

Quant au capuchon, il est avantageusement réalisé en alumi- As for the cap, it is advantageously made of aluminum.

nium ou alliage d'aluminium, ou encore en cuivre ou en aluminum or aluminum alloy, or copper or

alliage à base de cuivre, tel que du laiton. copper-based alloy, such as brass.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un joint d'étanchéité torique est interposé entre le capuchon et According to another characteristic of the invention, a toric seal is interposed between the cap and

l'alésage du corps métallique.the bore of the metal body.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se In the description that follows, given as an example, we

réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente une vue en coupe d'un détendeur thermostatique selon l'invention, ainsi que les différents composants d'un circuit de climatisation; et - la figure 2 est une vue de dessus, à échelle réduite, du Referring to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows a sectional view of a thermostatic expansion valve according to the invention, as well as the various components of an air conditioning circuit; and FIG. 2 is a top view, on a reduced scale, of the

détendeur thermostatique représenté à la figure 1. thermostatic expansion valve shown in Figure 1.

La figure 1 montre un détendeur thermostatique D faisant partie d'un circuit de climatisation qui comprend en outre un compresseur CP, un condenseur CD et un évaporateur E, ces FIG. 1 shows a thermostatic expansion valve D forming part of an air conditioning circuit which furthermore comprises a compressor CP, a condenser CD and an evaporator E, these

différents composants étant parcourus par un fluide frigori- different components being traversed by a refrigerating fluid

gène dans la direction indiquée par les flèches. gene in the direction indicated by the arrows.

Le détendeur thermostatique D comprend un corps métallique 10 réalisé sous la forme d'un bloc massif de forme sensiblement parallélépipédique, par exemple en aluminium. Ce corps comprend une entrée 12 propre à être reliée à la sortie du condenseur CD et une sortie opposée 14 propre à être reliée à l'entrée de l'évaporateur E. L'entrée 12 et la sortie 14 constituent les deux extrémités d'un premier conduit formant chambre de détente et dont le passage est contrôlé par un clapet 16 constitué ici par une bille déplaçable suivant un axe XX. Le clapet 16 est disposé dans un corps de clapet 18 placé dans un logement axial 20 qui s'étend sur l'axe XX et qui débouche par un alésage circulaire 22 sur une face The thermostatic expansion valve D comprises a metal body 10 made in the form of a solid block of substantially parallelepipedal shape, for example aluminum. This body comprises an input 12 adapted to be connected to the output of the condenser CD and an opposite output 14 adapted to be connected to the inlet of the evaporator E. The inlet 12 and the outlet 14 constitute the two ends of a first conduit forming expansion chamber and whose passage is controlled by a valve 16 here constituted by a ball movable along an axis XX. The valve 16 is disposed in a valve body 18 placed in an axial housing 20 which extends on the axis XX and which opens out through a circular bore 22 on one side

supérieure 24 du corps 10.upper 24 of the body 10.

Le corps de clapet 18 comprend un passage axial 26 et un passage transversal 28 qui font communiquer entre elles l'entrée 12 et la sortie 14. Les passages 26 et 28 précités communiquent avec les entrées 12 et 14 par différents alésages de structures connues, non décrits en détail. Le clapet 16 est sollicité en direction d'un siège de clapet 30 par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal 32 interposé entre un support de clapet 34 et une vis de réglage 36 permettant de régler la pression du ressort qui agit sur le The valve body 18 comprises an axial passage 26 and a transverse passage 28 which make the inlet 12 and the outlet 14 communicate with each other. The above-mentioned passages 26 and 28 communicate with the inlets 12 and 14 by different bores of known structures, described in detail. The valve 16 is biased towards a valve seat 30 by means of a coil spring 32 interposed between a valve support 34 and a set screw 36 for adjusting the pressure of the spring acting on the valve.

clapet 16 dans le sens de la fermeture. valve 16 in the direction of closing.

Le corps de clapet 18 est maintenu à l'intérieur de l'alésage 20 par deux joints toriques 38 et 40, disposés de part et The valve body 18 is held inside the bore 20 by two O-rings 38 and 40, arranged on both sides.

d'autre du passage transversal 28.other of the transverse passage 28.

Le clapet 16 subit l'action antagoniste d'une tige 42 formant poussoir qui s'étend dans la direction de l'axe XX. Cette tige est guidée dans le corps de clapet 18 successivement par un joint torique 44, une rondelle 46, un ressort 48 et une The valve 16 undergoes the counteracting action of a push rod 42 extending in the direction of the axis XX. This rod is guided in the valve body 18 successively by an O-ring 44, a washer 46, a spring 48 and a

bague 50.ring 50.

Du côté opposé au clapet 16, la tige 42 est sollicitée par un On the opposite side to the valve 16, the rod 42 is urged by a

diaphragme 52 par l'intermédiaire d'un disque 54. Ce diap- diaphragm 52 via a disc 54. This diaphragm

hragme 52 fait partie d'un capteur thermostatique 56, encore appelé "bulbe", qui est situé dans un conduit dont les deux extrémités sont formée respectivement par une entrée 58 reliée à la sortie de l'évaporateur E et une sortie 60 reliée à l'entrée du compresseur CP. Le capteur 56 comprend une coupelle inférieure prenant appui sur le corps de clapet 18 hragme 52 is part of a thermostatic sensor 56, also called "bulb", which is located in a conduit whose two ends are respectively formed by an inlet 58 connected to the outlet of the evaporator E and an outlet 60 connected to the CP compressor input. The sensor 56 comprises a lower cup resting on the valve body 18

et une coupelle supérieure 64. Ces deux coupelles maintien- and an upper cup 64. These two cups

nent entre elles le diaphragme 52 et un organe de retenue 66. between them the diaphragm 52 and a retaining member 66.

La coupelle supérieure 64 comporte, à son sommet, un passage axial 68 dans lequel est engagé un tube capillaire 70. Le capteur thermostatique 56 loge intérieurement un gaz et contient aussi du charbon actif 72. Sur le sommet de la coupelle supérieure 64 prend appui un manchon 74 dont une extrémité s'engage dans un trou borgne 76 ménagé dans un capuchon 78 de forme circulaire. Ce capuchon 78 est logé dans l'alésage 22 précité avec interposition d'un joint torique d'étanchéité 80 engagé dans une gorge périphérique 82 dudit capuchon 78. Celui-ci est formé d'un matériau métallique, par exemple de l'aluminium, un alliage d'aluminium, du cuivre ou The upper cup 64 comprises, at its top, an axial passage 68 in which a capillary tube 70 is engaged. The thermostatic sensor 56 internally houses a gas and also contains active carbon 72. On the top of the upper cup 64 is supported a sleeve 74 whose end engages in a blind hole 76 formed in a cap 78 of circular shape. This cap 78 is housed in the above-mentioned bore 22 with the interposition of an O-ring 80 engaged in a peripheral groove 82 of said cap 78. This latter is formed of a metallic material, for example aluminum, an aluminum alloy, copper or

un alliage de cuivre.a copper alloy.

La structure générale du détendeur thermostatique, telle The general structure of the thermostatic expansion valve, such

qu'elle vient d'être décrite jusqu'à présent, est générale- that it has just been described so far, is generally

ment connue.known.

Conformément à l'invention, le capuchon 78 est maintenu dans son logement, c'est-à-dire dans l'alésage 22, par quatre points de sertissage 84 (figures 1 et 2) formés directement According to the invention, the cap 78 is held in its housing, that is to say in the bore 22, by four crimping points 84 (FIGS. 1 and 2) formed directly

dans le matériau du corps 10 à la périphérie de l'alésage. in the body material 10 at the periphery of the bore.

Ces quatre points de sertissage sont régulièrement espacés et disposés à 90 les uns des autres par rapport au centre de l'alésage, comme on le voit sur la figure 2. Ces quatre points d'alésage font saillie radialement en direction du centre du capuchon (axe XX) et prennent appui sur le pourtour du capuchon pour le maintenir en position. Ces points de sertissage peuvent être obtenus par des outils appropriés, en particulier par des outils de matage ou de martelage du type marteau. Les quatre points de sertissage peuvent être formés soit successivement, soit de préférence simultanément, à l'aide d'un même outil qui est actionné dans la direction de l'axe XX pour déformer le matériau du corps 10 et obtenir les These four crimping points are regularly spaced and arranged at 90 from each other with respect to the center of the bore, as seen in FIG. 2. These four boring points protrude radially towards the center of the cap ( axis XX) and rest on the periphery of the cap to hold it in position. These crimping points can be obtained by appropriate tools, in particular hammer-type hammering or hammering tools. The four crimping points can be formed either successively or preferably simultaneously using the same tool which is actuated in the direction of the axis XX to deform the material of the body 10 and obtain the

points de sertissage.crimping points.

On rappellera maintenant le fonctionnement du circuit de We will now remind the operation of the circuit of

climatisation de la figure 1.air conditioning of Figure 1.

Le fluide frigorigène en phase vapeur est comprimé par le compresseur CP et envoyé dans le condenseur CD o il se The refrigerant vapor phase is compressed by the compressor CP and sent to the condenser CD where it

condense en phase liquide sous haute pression. condensate in liquid phase under high pressure.

Le fluide frigorigène est ensuite détendu dans le détendeur D sous l'action du clapet 16 pour donner un mélange en phase liquide et en phase vapeur sous basse pression. Celui-ci est ensuite envoyé à l'évaporateur et en ressort à l'état de phase vapeur sous basse pression. Le fluide en phase vapeur traverse alors le second conduit entre les extrémités 58 et en agissant sur le capteur thermostatique 56, avant de The refrigerant is then expanded in the expander D under the action of the valve 16 to give a mixture in the liquid phase and vapor phase under low pressure. This is then sent to the evaporator and comes out of the vapor phase under low pressure. The fluid in vapor phase then passes through the second conduit between the ends 58 and acting on the thermostatic sensor 56, before

regagner le compresseur CP.regain the CP compressor.

Le condenseur CD est traversé par un flux d'air qui est échauffé à son contact, tandis que l'évaporateur E est traversé par un flux d'air qui est refroidi à son contact et qui est destiné à servir, dans l'exemple, à la climatisation d'un véhicule automobile. Le détendeur D crée une chute de pression dans le fluide frigorigène en phase liquide qui traverse le corps 10 entre The condenser CD is traversed by a flow of air which is heated on contact, while the evaporator E is traversed by a flow of air which is cooled on contact and which is intended to serve, in the example, to the air conditioning of a motor vehicle. Regulator D creates a pressure drop in the liquid phase refrigerant that passes through the body 10 between

l'entrée 12 et la sortie 14. Comme le liquide est incompres- input 12 and output 14. Since the liquid is incomprehensible

sible, le détendeur D maintient la "surchauffe" qui assure the regulator D maintains the "overheating" which ensures

l'état gazeux du fluide frigorigène à l'entrée du compres- the gaseous state of the refrigerant at the inlet of the compres-

seur CP.CP.

En outre, le détendeur D contrôle le débit du fluide frigori- In addition, the regulator D controls the flow rate of the refrigerant

gène en fonction de la charge calorifique absorbée par l'évaporateur E, laquelle varie suivant les différentes conditions de fonctionnement. Ainsi, seule la quantité nécessaire de fluide frigorigène est injectée pour une gene depending on the heat load absorbed by the evaporator E, which varies according to the different operating conditions. Thus, only the necessary amount of refrigerant is injected for a

utilisation maximale de la surface d'échange. maximum use of the exchange surface.

Le fonctionnement du détendeur D est déterminé par l'équili- The operation of the regulator D is determined by the balance

bre de trois pressions: - la pression P1 du capteur thermostatique 56 dépendant de la température du fluide réfrigérant évaporé, et donc de la three pressures: - the pressure P1 of the thermostatic sensor 56 depending on the temperature of the refrigerant evaporated, and therefore the

nature de la charge que contient le capteur thermostatique. nature of the charge contained in the thermostatic sensor.

Cette pression agit dans le sens de l'ouverture du clapet 16. This pressure acts in the direction of the opening of the valve 16.

- La pression P2 de l'évaporateur E qui, dans l'exemple, est prise en sortie de l'évaporateur. Cette pression agit dans le The pressure P2 of the evaporator E which, in the example, is taken at the outlet of the evaporator. This pressure acts in the

sens de la fermeture du clapet 16.direction of closing the valve 16.

- La pression P3 du ressort 32, dont la valeur est fixée pour le réglage de la surchauffe. Cette pression agit dans le sens - The pressure P3 of the spring 32, whose value is set for the adjustment of the superheat. This pressure works in the direction

de la fermeture.of the closure.

Tant que les trois pressions s'équilibrent, le passage. du fluide frigorigène au travers du premier conduit reste ouvert. Si l'évaporateur E n'est pas assez alimenté en fluide As long as the three pressures are balanced, the passage. refrigerant through the first conduit remains open. If the evaporator E is not sufficiently fed with fluid

frigorigène, la température au niveau du capteur thermostati- refrigerant, the temperature at the thermostatic sensor

que 56 (bulbe) augmente, la pression P1 monte et entraîne une augmentation d'ouverture. Il en est de même pour une baisse de pression P2 dans l'évaporateur. Par contre, une baisse de température au niveau du capteur thermostatique 56 et une hausse de pression dans l'évaporateur E agissent dans le sens as 56 (bulb) increases, the pressure P1 rises and causes an increase in opening. It is the same for a pressure drop P2 in the evaporator. On the other hand, a drop in temperature at the thermostatic sensor 56 and a rise in pressure in the evaporator E act in the direction

de la fermeture.of the closure.

Dans un tel dispositif, une condensation a tendance à se In such a device, condensation tends to occur

former, par échange de température, à l'extérieur du capu- form, by exchange of temperature, outside the capu-

chon 78. Comme ce capuchon est ici maintenu par des points de sertissage formés directement dans le matériau du corps 10, dans l'exemple de l'aluminium, celui-ci ne risque pas de se corroder et de laisser échapper le capuchon et de conduire à chon 78. As this cap is here maintained by crimping points formed directly in the material of the body 10, in the example of aluminum, it is not likely to corrode and let the cap escape and lead at

une défaillance du détecteur.a detector failure.

Le détecteur thermostatique de l'invention est destiné à être The thermostatic detector of the invention is intended to be

utilisé principalement dans les installations de climatisa- mainly used in air-conditioning installations

tion de véhicules automobiles.of motor vehicles.

Claims

claims

Thermostatic expansion valve for an air conditioning circuit, comprising a metal body (10) through which a first duct (12, 14) controlled by an adjustable valve (16) and a second duct (58, 60) housing a thermostatic sensor (56) ) driving the valve (16), and wherein the thermostatic sensor (56) is held by a cap (78) housed in a bore (22) of the body (10), characterized in that the cap (78) is held in position by crimping points (84) formed in the body (10) at the periphery of the bore (22) and taking support

around the hood (78).

Thermostatic expansion valve according to claim 1, characterized in that the crimping points (84) are

regularly spaced at the periphery of the bore (22).

Thermostatic expansion valve according to one of the claims

1 and 2, characterized in that it comprises four crimping points (84) arranged at 90 relative to each other relative

in the center of the bore (22).

4. Thermostatic expansion valve according to one of the claims

1 to 3, characterized in that the crimping points (84)

are obtained by matting or hammering.

5. Thermostatic expansion valve according to one of the claims

1 to 4, characterized in that the body (10) is made of aluminum

or aluminum-based alloy.

Thermostatic expansion valve according to one of the claims

1 to 5, characterized in that the cap (78) is made of a metallic material selected from aluminum, a

aluminum alloy, copper and a copper alloy.

Thermostatic expansion valve according to one of the claims

1 to 6, characterized in that an O-ring seal

(80) is interposed between the cap (78) and the bore (22).