FR2878045A1 - Vanne de detente et procede pour la commander - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une vanne de détente et un procédé de commande d'une vanne de détente, dans lequel les mouvements d'ouverture et de fermeture de l'élément (39) de fermeture de vanne sont réglés en fonction de la différence de pression qui existe entre un côté haute pression sur une ouverture d'admission (34) et un côté basse pression sur une ouverture d'évacuation (37).

Description

Vanne de détente et procédé pour la commander 5

La présente invention concerne une vanne de détente et un procédé pour la commander, en particulier dans des installations de climatisation utilisant du CO2 comme réfrigérant, qui comprend un boîtier de vanne avec une ouverture d'admission et une ouverture d'évacuation et avec un élément de vanne qui, pour laisser passer le réfrigérant, peut être écarté d'un siège de vanne d'une ouverture de passage située entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'évacuation.

Pour les circuits de réfrigérant des installations de climatisation des futurs véhicules, le réfrigérant préféré est le dioxyde de carbone (CO2) car, en raison de son caractère ininflammable, cette substance garantit une grande sécurité en cas d'accident et n'est pas non plus considérée comme un polluant pour l'environnement. Le fonctionnement des circuits de réfrigérant au CO2 se fait, contrairement aux circuits de réfrigérant R134a, également dans le domaine supercritique.

On connaît par le DE 100 12 714 Al une vanne de détente qui est utilisée dans des circuits de réfrigérant de climatiseurs au CO2. Cette vanne de détente présente une ouverture d'étranglement ayant une section fixe, afin de faire passer le réfrigérant du côté haute pression au côté basse pression pour la détente. Cette section est toujours ouverte à l'écoulement. Si une surpression est présente du côté haute pression dans le circuit de réfrigérant, une vanne de dérivation montée en parallèle avec l'ouverture d'étranglement s'ouvre, de telle sorte que la surpression supérieure à la haute pression optimale est évacuée. La vanne de dérivation ne s'ouvre que lorsqu'on dépasse un seuil prédéterminé du côté haute pres- sion.

Cet agencement correspond à une configuration fiable d'une vanne de détente, mais il est nécessaire que le réglage du seuil et celui du diamètre d'orifice soient adaptés à chaque climatiseur pour obtenir un coefficient de rendement maximal sur toute la plage d'application du climatiseur.

On connaît par le DE 102 19 667 Al une vanne de détente à régulation électronique qui présente un dispositif à commande électrique pour déplacer un élément de vanne, dans laquelle, sur ce premier point d'étranglement, on a monté en série un autre point d'étranglement dont la section de passage est réglable d'une manière couplée à la section de passage du premier point d'étranglement. Du fait de cette mise en succession d'au moins deux points d'étranglement, dont au moins l'un peut être commandé par une vanne magnétique électrique, la différence de pression sur chaque point d'étranglement est plus faible qu'avec un seul point d'étranglement. La précision de régulation s'en trouve augmentée. En parti- culier, les différences qui apparaissent au niveau de la différence de pression entre l'été et l'hiver peuvent être compensées.

Cette solution présente cependant l'inconvénient de nécessiter une construction complexe. La commande de la vanne magnétique nécessite d'utiliser un capteur de pression et de température, ou bien un boîtier de commande avec logiciel dans le circuit de régulation, cette vanne de détente étant également d'une fabrication et d'un montage complexes.

L'objectif de la présente invention est par conséquent de proposer une vanne de détente et un procédé de commande de la vanne de détente qui soit d'une fabrication et d'un montage peu coûteux, ainsi que de permettre une commande simple pour faire fonctionner le circuit de réfrigérant, dans lequel une haute pression optimale est en grande partie présente avant la vanne de détente.

Cet objectif est atteint selon la présente invention par un procédé de commande d'une vanne de détente, en particulier pour des installations de climatisation de véhicules utilisant du CO2 comme réfrigérant, avec un boîtier de vanne dans lequel une pression d'entrée est présente dans une ouverture d'admission côté haute pression, et une pression de sortie est présente dans une ouverture d'évacuation côté basse pression, avec un élément de fermeture de vanne qui, pour laisser passer le réfrigérant dans une direction d'ouverture, est écarté d'un siège de vanne d'une ouverture de passage qui est placée entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'évacuation, caractérisé en ce qu'en fonction de la valeur d'une différence de pression entre la pression d'entrée sur l'ouverture d'admission et la pression de sortie sur l'ouverture d'évacuation, une course d'un mouvement d'ouverture ou de fermeture de l'élément de fermeture de vanne est commandée sur une zone à réguler au moins partiellement.

Selon la présente invention, la différence de pression entre la pression d'entrée présente dans l'ouverture d'admission du côté haute pression et la pression de sortie présente dans l'ouverture d'évacuation du côté basse pression du circuit de réfrigérant est mise à profit pour commander le mouvement d'ouverture ou de fermeture de l'élément de vanne. Les conditions de pression régnant effectivement dans le circuit de réfrigérant sont ici utilisées pour provoquer une ouverture et fermeture de l'élément de vanne, un débit massique à travers la vanne de détente étant ici commandé.

Pour des températures ambiantes inférieures, par exemple en automne et en hiver, la haute pression à l'entrée de la vanne de détente est comprise entre 50 et 70 bar, tandis qu'en été, les hautes températures ambiantes rendent nécessaire une haute pression entre 100 et 120 bar. La basse pression reste comprise entre 35 et 45 bar en hiver comme en été. Du fait de la commande précise de l'élément de fermeture de vanne par l'intermédiaire de la différence de pression, on obtient un dosage énergétiquement optimal du débit massique du réfrigérant indépendamment des pressions absolues à l'entrée de la vanne de détente.

D'après une configuration avantageuse de l'invention, il est prévu qu'une section d'ou- verture entre l'élément de fermeture de vanne et le siège de vanne varie de façon continue en fonction de la différence de pression. La modification de la différence de pression se répercute directement sur la modification de la section d'ouverture de la vanne, de sorte qu'on dispose d'une commande directe du débit massique. Ainsi, la chute de pression sur toute la vanne de détente ou bien la haute pression optimale à ajuster peut se faire de la manière souhaitée à partir des conditions réelles.

D'après une autre configuration avantageuse du procédé, il est prévu que l'instant d'ouverture du perçage traversant soit ajusté par un dispositif de rappel agissant contre le sens d'ouverture de l'élément de fermeture de vanne. Cela rend possible un ajustement fin, afin de régler en plus la plage de différence de pression à partir de laquelle l'élément de fermeture de vanne s'ouvre.

L'objectif de l'invention est atteint selon la présente invention par une vanne de détente dans laquelle un débit massique nécessaire à travers la vanne pour faire fonctionner le cir- cuit de réfrigérant avec une haute pression optimale est déterminé à partir de la pression d'entée dans l'ouverture d'admission, de la pression de sortie dans l'ouverture d'évacuation et de la température de l'élément de fermeture de vanne, d'où l'on peut déduire la section d'ouverture de la vanne. Du fait de l'utilisation de ces paramètres pour la détermination de la section d'ouverture de la vanne, il est possible que le débit massique souhaité traverse la vanne de détente en fonction de la différence de pression, car la différence de pression détermine en retour le mouvement d'ouverture ou de fermeture de l'élément de fermeture de vanne. Il est ainsi possible que, dans le domaine supercritique, donc pour des températu- res ambiantes supérieures à environ 27 C, la haute pression optimale soit atteinte et reste constante. Dans le domaine subcritique, du fait de la moindre pression de condensation dans l'échangeur de chaleur extérieur, on a une section d'ouverture de vanne plus réduite, ce qui correspond à un fonctionnement énergétiquement optimal. Cela entraîne une aug- mentation du coefficient de rendement COP ("coefficient of performance" ou coefficient de performances"), qui est défini par le rapport entre la puissance frigorifique, c'est-à-dire la quantité de chaleur du côté évaporateur et la puissance de travail pour le compresseur.

Ce coefficient de rendement possède un optimum tant dans le domaine subcritique que dans le domaine supercritique, optimum qui dépend essentiellement de la température du réfrigérant après l'échangeur de chaleur extérieur ou même de la température ambiante, donc de la température de l'air à l'entrée de l'échangeur de chaleur extérieur. Le mode de fonctionnement énergétiquement optimal est ensuite atteint lorsque la plus grande puis- sance frigorifique est obtenue pour la plus petite puissance d'entraînement possible. Pour obtenir un COP optimal dans le domaine subcritique, la vanne de détente doit se fermer jusqu'à ce qu'il se produise un faible sous-refroidissement sur l'échangeur de chaleur extérieur. Si l'ouverture de la vanne est réglée plus grande, le COP se dégrade de plus en plus, car le débit massique du réfrigérant et, donc, la puissance d'entraînement du compresseur, augmentent, ou plutôt l'enthalpie d'évaporation disponible diminue. Si la vanne de détente se ferme trop, c'est-à-dire si la section d'ouverture est trop diminuée, la haute pression augmente par suite du moindre débit massique, ainsi que la puissance d'entraînement du compresseur. Dans ce cas, on enregistre cependant une dégradation plus rapide du COP, comme le montre par exemple la figure 4b.

La zone transcritique se caractérise par un comportement exactement inverse. Partant d'un COP optimal, que l'on atteint pour une haute pression déterminée, une réduction de la section de la vanne entraîne immédiatement une augmentation de la haute pression et une baisse du COP. Dans l'autre sens, une augmentation de la section de la vanne entraîne une chute de la haute pression et du COP. Dans ce dernier sens, la dégradation du COP est ce- pendant beaucoup plus importante.

L'objectif de l'invention est atteint de plus, selon la présente invention, par une vanne de détente dans laquelle une force d'ouverture, qui résulte d'une différence de pression entre une pression d'entrée de l'ouverture d'admission et une pression de sortie de l'ouverture d'évacuation, déplace un élément de fermeture de vanne dans le sens d'ouverture contre le dispositif de rappel. Cette vanne de détente est commandée par la force d'ouverture résultant de la différence de pression, de telle sorte que, sans soutien électrique, une adaptation du débit massique à travers la vanne de détente aux conditions ambiantes réelles est possible.

D'après une variante avantageuse de l'invention, il est prévu que le sens d'ouverture de l'élément de fermeture de vanne soit prévu dans la direction d'écoulement du réfrigérant. Des propriétés d'écoulement favorables peuvent ainsi être créées, les pertes par frottement ou les turbulences lors du passage du point d'étranglement ou de l'ouverture de passage étant réduites.

L'élément de fermeture de vanne comprend, selon une variante préférée de l'invention, un corps de fermeture qui est prévu du côté pression de sortie par rapport au siège de vanne et qui s'étend à travers une ouverture de passage du côté pression d'entrée. On obtient ainsi une configuration simplifiée de l'élément de fermeture de vanne qui, du fait du mouvement relatif par rapport au siège de vanne, rend possible une modification continue de la section d'ouverture.

De manière avantageuse, il est prévu que l'élément de fermeture de vanne présente un corps de fermeture qui comprend une surface de fermeture conique. On peut ainsi obtenir une augmentation continue de la section d'ouverture lors d'un mouvement d'ouverture de l'élément de fermeture de vanne. En outre, il peut également être prévu en variante que la surface de fermeture conique soit réalisée avec une surface d'enveloppe courbée de manière concave ou convexe. En fonction des points de travail côté haute pression, on peut ainsi piloter des débits massiques pour la décharge de pression, de telle sorte qu'en fonction de la course de déplacement, on a une modification non linéaire de la section d'ouverture pour le débit massique. Les géométries extérieures du corps de fermeture et du siège de vanne sont adaptées aux volumes souhaités du débit massique aux différentes pressions de travail qui doivent être instaurées en fonction du mouvement d'ouverture pour obtenir le fonctionnement haute pression optimal.

D'après une autre configuration avantageuse de l'invention, il est prévu que le corps de fermeture de l'élément de fermeture de vanne soit entouré d'une ouverture à buse d'un dis-positif à buse, qui présente une plus grande largeur d'ouverture que la surface périphérique du corps de fermeture côté pression de sortie. On obtient ainsi un écoulement et un passage libres à travers l'ouverture de passage. Dans le même temps, l'élément de fermeture de vanne peut être tenu prisonnier au-dessus du siège de vanne dans le dispositif à buse. En variante, il peut également être prévu que l'élément de fermeture de vanne soit placé exclusivement du côté pression d'entrée ou du côté pression de sortie, le dispositif de rappel étant alors placé de manière correspondante, afin de tenir l'ouverture de passage fermée en cas d'équilibre de pression ou d'une faible différence de pression déterminable.

Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'élément de vanne est guidé dans un dispositif à buse à travers une section de guidage et placé en face de celle-ci dans un siège de vanne. Cette configuration du dispositif à buse permet de construire la vanne de détente à partir d'un faible nombre d'éléments. De manière avantageuse, ce dispositif à buse peut être pressé, coincé, vissé dans le boîtier, ou de manière analogue.

Le débit massique est introduit de manière avantageuse entre la section de guidage et le siège de vanne du dispositif à buse, par l'intermédiaire de perçages transversaux. Ces perçages transversaux débouchent de préférence directement dans l'ouverture de passage sur le siège de vanne, de telle sorte qu'une admission et une traversée libres du réfrigérant à travers l'ouverture de passage à l'état ouvert sont possibles.

L'élément de fermeture de vanne comprend, en dehors de la section guidée à travers le dispositif à buse, une section de maintien sur laquelle est prévu un dispositif de réglage, qui fixe le dispositif de rappel par rapport au dispositif à buse. Cela permet que le dispositif à buse soit réalisé avec l'élément de fermeture de vanne sous la forme d'une pièce unique complète dans un boîtier. Dans le même temps, le dispositif de réglage permet un réglage fin de l'instant d'ouverture par l'intermédiaire du réglage de la force de précontrainte d'un dispositif de rappel avantageusement conformé en ressort.

Le dispositif de réglage est placé de préférence mobile sur la section de maintien. Cela peut se faire par l'intermédiaire d'un vissage ou d'un guidage coulissant et d'une liaison de serrage ou analogue.

En outre, il peut être prévu de manière avantageuse que l'élément de fermeture de vanne présente une douille avec des pattes d'amortissement, qui se mettent en prise sur une paroi intérieure de l'ouverture d'admission ou d'évacuation. Grâce à ces pattes d'amortissement, une vibration de l'élément de fermeture de vanne est évitée et le mouvement de réglage est retardé, au moins légèrement, par la différence de pression, de telle sorte qu'on obtient un écoulement massique calme.

Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de rappel est conformé en élément de ressort, en particulier en élément de ressort travaillant en pression. Il est placé avantageusement de façon coaxiale à l'élément de fermeture de vanne. En variante, il est égale- ment prévu, comme mode de réalisation avantageux, que le dispositif de rappel soit placé près de l'élément de fermeture de vanne ou soit opposé à l'élément de fermeture de vanne, afin d'obtenir la position de fermeture à auto-maintien.

D'après un autre mode de réalisation préféré de l'invention, il est prévu que la force de fermeture du dispositif de rappel ou la caractéristique d'ouverture de l'élément de fermeture de vanne soit déterminée d'après le débit massique minimal nécessaire du réfrigérant en fonction de la différence de pression présente. Une détermination précise de l'instant d'ouverture peut ainsi être obtenue pour le passage du volume souhaité de l'écoulement.

De manière préférée, la force de fermeture du dispositif de rappel ou la caractéristique d'ouverture de l'élément de fermeture de vanne est déterminée d'après une fonction linéaire ou courbe de l'écoulement de réfrigérant en fonction de la différence de pression présente. Une conception précise de la vanne de détente est ainsi possible. En même temps, la section d'ouverture de l'ouverture de passage peut être déterminée en fonction de la différence de pression, la géométrie du corps de fermeture et/ou du siège de vanne s'en trouvant de nouveau influencée.

D'après une autre configuration avantageuse de l'invention, il est prévu que, du fait de la conformation du dispositif à buse et de l'élément de fermeture de vanne logé dans celui-ci, une construction compacte soit possible. Cela conduit à des configurations géométriques simples du boîtier et permet que les conduites d'admission et d'évacuation menant à, et partant de, la vanne de détente puissent se raccorder directement sur le boîtier. Cela permet de réduire et de simplifier le nombre des points de branchement.

Selon la présente invention, la vanne de détente peut également être conformée en sous-ensemble et comprendre une buse, un corps de fermeture et un dispositif de rappel. Ce sous-ensemble peut être intégré par exemple dans un élément de raccordement placé sur l'évaporateur ou en un autre endroit. Cela permet d'éliminer encore d'autres points de branchement. Par exemple, la buse peut présenter sur la circonférence extérieure des éléments de fixation amovibles, par exemple une liaison vissée, de telle sorte qu'un montage simple et un remplacement de la vanne de manière simple sont possibles.

D'après une variante préférée de la vanne de détente selon la présente invention, il est prévu qu'entre l'ouverture d'admission côté haute pression et l'ouverture d'évacuation côté basse pression, il soit prévu une vanne de limitation de pression. Cette vanne de limitation de pression sert de dérivation et permet que, dans une plage de hautes pressions, un écoulement du réfrigérant soit dirigé du côté haute pression vers le côté basse pression. Cette vanne de limitation de pression en liaison avec la vanne de détente présente l'avantage qu'un refroidissement rapide d'un espace chauffé et donc une fonction de refroidissement, en particulier dans un véhicule, est possible. Au début d'un processus de refroidissement, la vanne de détente ne s'ouvre qu'un peu en raison d'une faible différence de pression. Au démarrage du circuit de réfrigérant, le réfrigérant présente une densité élevée, si bien qu'à chaque rotation du compresseur, un important écoulement est créé. Il se produit donc une augmentation rapide de la pression du côté haute pression. Du fait de la vanne de limitation de pression, le passage d'un débit massique important est cependant rendu possible et la surpression du côté haute pression est supprimée. Ainsi, la différence de pression avant et après l'élément de fermeture de vanne de la vanne de détente est simultanément aug- mentée, de telle sorte que la vanne de détente s'ouvre de plus en plus. On obtient ainsi une dynamique de refroidissement rapide.

D'après une variante avantageuse de la vanne de limitation de pression, il est prévu qu'une surface de section exposable au côté haute pression d'un corps de fermeture de la vanne de limitation de pression soit plus grande, en particulier nettement plus grande qu'une surface de section exposable à une basse pression du corps de fermeture ou d'une ouverture d'évacuation de la vanne de limitation de pression. Cela permet que le côté haute pression représente une grandeur de guidage pour la commande de la vanne de limitation de pression et une basse pression régnant du côté basse pression exerce une pression faible ou extrêmement faible sur une course d'ouverture du corps de fermeture.

D'après une autre variante avantageuse de la vanne de limitation de pression, il est prévu qu'un dispositif de rappel actif contre la direction d'ouverture soit présent et que la pression d'ouverture du dispositif de rappel puisse être réglée sur une haute pression présente du côté haute pression. La pression d'ouverture peut donc être adaptée au climatiseur concerné ou aux caractéristiques du circuit de réfrigérant en vue d'obtenir un coeffi- cient de rendement optimal.

D'après une configuration avantageuse, la vanne de limitation de pression peut être réglée à une pression d'ouverture du côté haute pression comprise entre 80 bar et 120 bar. On obtient ainsi des puissances de refroidissement particulièrement élevées.

La configuration préférée de la vanne de limitation de pression présente en outre de manière avantageuse un dispositif de rappel avec un élément de rappel qui ouvre conti- nuellement la section d'ouverture à partir d'une pression d'ouverture quand le débit massi- que du réfrigérant augmente. Une configuration et un démarrage peu bruyant et à oscilla- tions réduites d'un circuit de réfrigérant sont ainsi obtenus. En même temps, du fait de l'augmentation de préférence linéaire du débit massique qui résulte de la section d'ouverture s'ouvrant continuellement, le circuit de réfrigérant peut être commandé de façon contrôlée.

D'après une autre configuration avantageuse de la vanne de limitation de pression, il est prévu que le corps de fermeture de la vanne de limitation de pression soit conformé en corps de fermeture sphérique, qui est placé dans une position de fermeture dans un siège de vanne conique, un diamètre d'étanchéité formé par l'appui du corps de fermeture dans le siège de vanne et supérieur à une ouverture d'évacuation étant formé dans la conduite d'évacuation. Du fait de l'augmentation du diamètre d'étanchéité, l'influence de la basse pression sur l'ouverture de la vanne de limitation de pression peut être obtenue, ainsi que, de plus, une limitation simple de la section d'ouverture. On obtient ainsi un déplacement de la caractéristique d'ouverture de la vanne de limitation de pression, un déplacement de la caractéristique d'ouverture conduisant à une ouverture prématurée de la vanne de limitation de pression pendant le démarrage d'un processus de refroidissement, en fonction de l'agrandissement du diamètre d'étanchéité par rapport à l'ouverture d'évacuation. Cela per-met d'obtenir un refroidissement à réaction rapide.

D'après un mode de réalisation préféré de la vanne de limitation de pression, il est prévu un corps de fermeture sphérique qui est placé dans un siège de vanne conique, de telle sorte que le corps de fermeture est placé avec son centre au même niveau ou au- dessous d'un bord supérieur du siège de vanne orienté vers la chambre de pression. En faisant varier la pente du siège de vanne, on peut avoir des positions différentes du corps de fermeture dans le siège de vanne, un retrait aisé du corps de fermeture depuis le siège de vanne étant possible. Un guidage important du corps de fermeture dans le siège conique est donc assuré pendant l'ouverture.

Le siège de vanne de cette variante avantageuse de la vanne de limitation de pression est réalisé de manière avantageuse conique. Une fabrication simple est donc possible. En fonction de la pente du siège de vanne conique, le diamètre d'étanchéité peut être adapté, le déplacement de la caractéristique vers des pressions d'ouverture plus faibles par rapport à une pression d'ouverture préréglée du dispositif de rappel étant de nouveau déterminable.

D'après une variante alternative du siège de vanne d'une vanne de limitation de pression préférée, il est prévu de créer un agencement étagé, dans lequel un agencement étagé est prévu entre un siège conique destiné à recevoir le corps de fermeture sphérique et l'ouverture d'évacuation, et au moins une section cylindrique ou une section conique ayant une pente plus faible que le siège de vanne conique recevant le corps de fermeture est prévue.

Du fait de cet agencement alternatif, un déplacement très ample de la caractéristique d'ouverture de la vanne de limitation de pression en vue d'une ouverture à des hautes pressions plus faibles peut être obtenu.

La vanne de limitation de pression réalisée de la manière préférée est avantageusement intégrée dans le boîtier de la vanne de détente ou placée de manière remplaçable sur le boîtier. Par l'intégration de la vanne de limitation de pression dans la vanne de détente, on obtient une construction compacte. Avec la vanne de limitation de pression pouvant se rapporter de manière remplaçable sur un boîtier de la vanne de détente, il est possible d'équiper après coup ou d'adapter spécialement des vannes de limitation de pression à des pressions d'ouverture prédéterminées.

L'invention ainsi que d'autres modes de réalisation et variantes préférés de celle-ci sont décrits et expliqués en détail dans ce qui suit à l'aide de l'exemple représenté sur les dessins. Selon la présente invention, les caractéristiques figurant dans la description et les des- sins peuvent être appliquées séparément ou à plusieurs en une quelconque combinaison. Sont représentés: Figure 1: une vue schématique d'un processus à circuit de réfrigérant; Figure 2: une vue de deux processus à circuit de réfrigérant de la figure 1 sous forme de diagramme de Mollier; Figure 3: une vue en coupe schématique d'une vanne de détente selon la présente invention; Figure 4a: un diagramme qui montre le rapport entre le coefficient de rendement et la haute pression pour le régime supercritique en fonction de la température du réfrigérant après un échangeur de chaleur extérieur; Figure 4b: un diagramme qui montre le rapport entre une section d'ouverture de vanne, le coefficient de rendement, la haute pression et le débit massique de réfrigérant en régime subcritique; Figure 5: un diagramme qui montre la puissance frigorifique, le débit massique de réfrigérant et la section d'ouverture de la vanne en fonction de la température ambiante; Figure 6: une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation alternatif de la vanne de détente; Figure 7: une vue partielle agrandie schématiquement d'un mode de réalisation alter-natif d'un élément de fermeture de vanne; Figures 8a et b: des vues en coupe schématiques agrandies d'un autre mode de réali- 30 sation alternatif d'un élément de fermeture de vanne; Figure 9: une vue schématique d'un circuit de réfrigérant comportant une vanne de détente selon la présente invention, qui comprend une vanne de limitation de pression; Figure 10: une vue en coupe schématique d'une vanne de détente selon la présente invention avec une vanne de limitation de pression; Figure 11: un diagramme qui montre le débit massique de réfrigérant en fonction de la haute pression présente sur la vanne de détente; Figure 12: un diagramme d'un processusfrigorifique cyclique au début d'un refroidissement dans le diagramme de Mollier; Figures 13a et b: une vue en coupe schématique d'un siège de vanne de la vanne de limitation de pression; Figure 14: un diagramme qui montre des caractéristiques d'ouverture de la vanne de limitation de pression en fonction d'une basse pression du côté basse pression de la vanne 5 de détente.

Sur la figure 1 est représenté un circuit 11 de réfrigérant qui fonctionne de préférence avec du CO2 comme réfrigérant. Un compresseur 12 envoie le réfrigérant comprimé côté haute pression à un échangeur de chaleur extérieur 14. Celui-ci communique avec l'environnement et délivre de la chaleur vers l'extérieur. Il est suivi d'un échangeur de chaleur intérieur 15, qui envoie le réfrigérant à une vanne de détente 16 par l'intermédiaire d'une conduite d'admission 17. Avant la vanne de détente 16 reigne, côté haute pression, une pression d'entrée qui peut valoir par exemple 120 bar en été et jusqu'à 70 bar en hiver. Le réfrigérant traverse la vanne de détente 16 et arrive côté basse pression. Côté sortie, la vanne de détente 16 présente des pressions comprises entre 35 et 45 bar. Par l'intermédiaire d'une conduite d'évacuation 18, le réfrigérant refroidi par la détente arrive dans l'échangeur de chaleur intérieur 21 et extrait de la chaleur à l'environnement, de telle sorte qu'un refroidissement soit obtenur par exemple dans l'habitacle d'un véhicule. Après l'échangeur de chaleur 21 est placé un collecteur 22. Le réfrigérant sous forme vapeur traverse l'échangeur de chaleur intérieur 15 et arrive dans le compresseur 12.

Ce circuit de réfrigérant de la figure 1 est représenté sur le diagramme de Mollier sur la figure 2. Sur ce diagramme, l'enthalpie h est portée sur l'axe des x et la pression du réfrigérant sur l'axe des y. La zone de vapeur humide est délimitée par la ligne 24. Dans cette zone, le réfrigérant s'évapore. Par souci d'orientation, on a représenté par exemple la (courbe) caractéristique 26 sous forme d'isotherme correspondant à une température de 31 C. Le point de contact entre les caractéristiques 24 et 26 est le point critique 27, qui correspond par exemple à une température de 31 C et une pression de 73,8 bar pour le réfrigérant CO2. La ligne continue 29 indique l'état du réfrigérant CO lors du fonctionne-ment de la climatisation dans le processus transcritique. Les points respectifs A à D correspondent aux états aux points A à D de la figure 1. La caractéristique en pointillés 31 mon- tre les états d'un circuit de réfrigérant de la figure 1 dans un processus subcritique.

Sur la figure 3 est représentée une vue en coupe schématique d'une vanne de détente selon la présente invention. Dans un boîtier 33 de vanne est prévue une ouverture d'admission 34, qui est reliée par une ouverture de passage 36 à une ouverture d'évacuation 37. Dans l'ouverture d'admission 34 est prévu un dispositif 38 à buse. Celui-ci peut être pressé, collé, vissé ou fixé par d'autres moyens comme par exemple une liaison vissée ou bloquée. Le dispositif 38 à buse reçoit dans l'ouverture de passage 36 un élément 39 de fermeture de vanne. Côté pression de sortie en direction de l'ouverture de passage 36 se trouve un corps de fermeture 42 de l'élément 39 de fermeture de vanne. Côté pression d'entrée ou côté haute pression, l'élément 39 de fermeture de vanne présente une section 46 guidée par une section de guidage 44 et qui est suivie d'une section de maintien 47. Entre le dispositif de réglage 49 et le dispositif 38 à buse est placé un dispositif de rappel 51. Le dispositif de réglage 49 entoure un élément 50 en forme de disque avec un épaulement contre lequel s'appuie le dispositif de rappel 51 conformé de préférence en ressort de compression. Par l'intermédiaire d'un disque d'immobilisation 52, l'élément 50 en forme de disque est fixé à la section de maintien 47. L'élément 50 en forme de disque peut être mobile le long de la section de maintien 47 en fonction de la force de précontrainte à instaurer.

Le dispositif à buse 38 présente entre un siège de vanne 41 et la section de guidage 44 des perçages transversaux 56 qui communiquent avec l'ouverture de passage 36. Dans la zone de transition entre les perçages 56 de passage et le siège 41 de vanne, l'élément 39 de fermeture de vanne est réalisé effilé par rapport à la section guidée 46, de sorte que le réfrigérant arrive jusqu'à l'ouverture de passage 36.

L'élément 39 de fermeture de vanne présente un corps de fermeture 42 de forme coni- que, qui se termine de façon annulaire avec un siège de vanne 41. Le dispositif 38 à buse présente une ouverture 58 de buse élargie par rapport au corps de fermeture conique 42.

Avec le mode de réalisation de l'élément 39 de fermeture de vanne représenté sur la figure 3, un positionnement autocentré du corps de fermeture 42 par rapport au siège de vanne 41 est rendu possible. En outre, une configuration simple et compacte est possible.

Pour former la section d'ouverture entre le corps de fermeture 42 et le siège 41 de vanne en fonction de la course d'un élément 39 de fermeture de vanne, on procède comme décrit ci-après, de telle sorte qu'en raison de la différence de pression entre le côté haute pression et le côté basse pression, il est possible de commander l'élément 39 de fermeture de vanne.

La puissance frigorifique optimale réalisable pour la température ambiante concernée est d'abord définie. La température ambiante respective et la puissance frigorifique souhaitée peuvent être déterminées par exemple par simulation à l'aide d'un processus frigorifique cyclique de la figure 2. La haute pression optimale à instaurer résulte de la température ambiante, car la régulation du processus fonctionne selon le principe de la régulation par la haute pression. A partir du diagramme de circuit de la figure 2 qui en résulte, ou bien par la simulation, la différence d'enthalpie Ah disponible entre les points B et C, c'est-à-dire l'entrée de l'échangeur de chaleur intérieur 21 et sa sortie, peut être déterminée. Le débit massique nécessaire est donné directement par la formule m = Qo/Oh (débit massique = puissance frigorifique / différence d'enthalpie). À partir des grandeurs thermodynami- ques, comme au point A, pression avant la vanne de détente 16, et au point B, pression après la vanne de détente 16, ainsi que de la température avant la vanne de détente 16, la section d'ouverture nécessaire pour le débit massique m souhaité peut être déterminée. Cette section d'ouverture peut ainsi être traduite par une taille d'ouverture de passage ou bien du siège de vanne 41 et du corps de fermeture 42. En fonction de ces valeurs, on choisit en particulier la géométrie du corps de fermeture 42. Dans le même temps, la force d'ouverture pour l'élément 49 de fermeture de vanne est déterminée, de telle sorte que, au moins en cas d'équilibre de pression, le dispositif de rappel 51 provoque une fermeture de la vanne.

Pour optimiser la régulation haute pression, qui est fonction de la température, la section d'ouverture de la vanne est maximalisée pour favoriser le coefficient de rendement. Pour le dimensionnement, nous renvoyons aux figures 4a, 4b et 5.

Sur la figure 5 est représenté un diagramme dans lequel la puissance frigorifique Q0, la section d'ouverture de la vanne et le débit massique de réfrigérant sont portés en fonction de la température ambiante pour une installation donnée. Pour les températures ambiantes respectives sont également portées la valeur minimale, la valeur maximale et la moyenne arithmétique des trois paramètres. Les valeurs maximales sont atteintes par exemple pendant le refroidissement du véhicule et les minimales pendant le régime stationnaire. Au- dessus d'une température ambiante comprise entre 25 et 30 C, la haute pression optimale d'un circuit de CO2 dépasse la valeur critique de 73,8 bar.

Sur la figure 4a est représenté un diagramme dans lequel est portée une caractéristique en fonction de la température du réfrigérant après l'échangeur de chaleur extérieur 14, en fonction de la haute pression et du coefficient de rendement. Au niveau d'un maximum M de la courbe, on a la section d'ouverture optimale pour la température du réfrigérant respective. Si la section n'est pas choisie de façon optimale, c'est-àdire si elle est trop grande ou trop petite, le coefficient de rendement se dégrade. Pour obtenir un fonctionnement optimal, la section est dimensionnée pour le maximum M ou dans une plage O au moins dans une faible mesure. La plage O montre que le COP optimal diminue certes, maisvavec une augmentation de la haute pression. Cette plage est plus favorable pour le dimensionnement que la plage N. Cette plage N montre ce qui se passe dans le cas d'un agrandissement de la section d'ouverture de la vanne. Cette augmentation entraîne une chute de la haute pression et du COP, de telle sorte que la dégradation du COP dans cette direction est nettement plus forte et a donc des effets plus défavorables. Du fait de la plus lente baisse du COP dans la plage O, on obtient un meilleur résultat pour le dimensionnement de la plage totale.

Sur la figure 4b, les paramètres débit massique, coefficient de rendement COP et haute pression sont représentés en fonction de la section de la vanne pour les régimes subcritiques. Contrairement au diagramme de la figure 4a, la représentation des paramètres en fonction de la haute pression n'est pas réalisable ici, car le coefficient de rendement optimal ne peut pas être associé clairement à la haute pression. Le diagramme montre qu'en partant du côté droit des courbes, une fermeture de la vanne entraîne une réduction continue du débit massique à puissance frigorifique donnée. Sur la plage O, la haute pression reste constante, mais le coefficient de rendement COP augmente constamment. Cela s'ex- plique par le fait que le travail du compresseur se comporte comme le débit massique de réfrigérant mis en circulation tant que la différence de pression Haute pression Basse pression à dépasser ne change pas.

Au point M de la figure 4b, le COP atteint son maximum et, pour cette section de vanne, la haute pression commence à augmenter. Ce point de fonctionnement est donc le point optimal pour le climatiseur. Dans la plage N à gauche du point optimal, la section de la vanne continue à diminuer et la haute pression augmente encore. Comme le compresseur doit travailler avec la différence de pression qui augmente désormais, la puissance d'en-traînement augmente également. Le COP diminue donc fortement.

Des figures 4a et 4b, on peut déduire des règles pour le dimensionnement de la section de la vanne en fonction de la différence de pression présente, respectivement pour les puissances frigorifiques à attendre pour différentes températures ambiantes.

Dans le domaine subcritique, les différences de pression à instaurer entre les côtés entrée et sortie de la vanne sont plus faibles que dans le domaine supercritique. Pour obtenir un coefficient de rendement le plus élevé possible pour les régimes subcritiques, la section de la vanne est choisie de façon que le point M de la figure 4b soit atteint pour une puissance frigorifique attendue, qui est proche de la puissance maximale. On obtient ainsi qu'aux puissances frigorifiques inférieures, la section de vanne choisie est un peu trop grande. La diminution du COP est dans ce cas moindre (plage O) que pour la plage N. En régime supercritique, une réduction de la section de la vanne a pour conséquence que la haute pression augmente encore. Comme le montre la figure 4a, la caractéristique COP présente dans cette direction un taux de réduction plus faible que dans la plage N. Le dimensionnement de la vanne pour les régimes supercritiques est effectué pour les plus petites puissances frigorifiques attendues, ou près de celles-ci, pour lesquelles une haute pression optimale associée au point M s'instaure pour la température concernée. Le besoin en puissance frigorifique augmentant, la haute pression augmentera encore (plage O) et il se produira une faible diminution du COP.

Les géométries du corps de fermeture et du siège de vanne sont donc, comme mentionné plus haut, choisies pour les régimes subcritique et transcritique. De plus, la force d'ouverture ou respectivement de fermeture du dispositif de rappel est prise en compte.

Du fait de la détermination de la section d'ouverture, on obtient qu'en fonction de la différence de pression, l'instant d'ouverture de l'élément 39 de fermeture de vanne, ainsi que la course de réglage ou d'ouverture de l'élément 39 de fermeture de vanne et, ainsi, la section d'ouverture, sont déterminés. Ainsi, sans commande électronique supplémentaire, on crée un agencement et une configuration compacts d'une vanne de détente 16, qui travaille au moins partiellement, de préférence sur toute la plage d'application, avec une haute pression optimale.

Sur la figure 6 est représentée une configuration alternative d'une vanne de détente 16 de la figure 3. Dans cette vanne de détente 16, le dispositif de réglage 49 comprend une douille 61 pouvant être traversée par le réfrigérant; sur laquelle sont formées des pattes d'amortissement 62. Ces pattes d'amortissement 62 glissent sur la paroi intérieure de l'ouverture d'admission 34 et provoquent un mouvement d'ouverture et de fermeture amorti, au moins légèrement freiné, de l'élément 39 de fermeture de vanne. La douille 61 et les pattes d'amortissement 62 placées dessus peuvent également être placées côté pression de sortie et communiquer avec le corps de fermeture 42.

Sur la figure 7 est représentée une vue de détail agrandie d'un mode de réalisation alternatif d'un élément 39 de fermeture de vanne. Le corps de fermeture 42 présente une sur- face d'enveloppe recourbée vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal médian de l'élément 39 de fermeture de vanne, qui sert de surface de fermeture. En fonction de la géométrie du siège 41 de vanne et de la surface de fermeture 63 lui faisant suite côté pression d'entrée, il est donc possible de réaliser des sections d'ouverture adaptées aux températures ambiantes. Les géométries du corps de fermeture 42 et du siège 41 de vanne peu- vent également être des surfaces coniques également étagées, avec des pentes différentes, ainsi que des surfaces incurvées vers l'extérieur ou analogues.

Sur les figures 8a et b est représentée une vue en coupe agrandie d'un autre mode de réalisation alternatif d'un élément 39 de fermeture de vanne. Sur le corps de fermeture 42 est prévu au moins un renfoncement 64, ce qui a pour effet qu'un faible débit massique du réfrigérant passe fondamentalement à travers l'ouverture de passage 36. L'élément 39 de fermeture de vanne ne s'ouvre donc qu'après qu'une différence de pression prédéterminée ait été dépassée. Les renfoncements 64 peuvent être conformés par exemple en rainures rectangulaires ou en renfoncements semicirculaires ou en évidements sur le siège 41 de vanne et/ou le corps 42 de fermeture. En variante, il peut également être prévu que le corps 42 de fermeture ne vienne pas en appui contre le siège 41 de vanne, car la course de retour ou la course de fermeture est limitée par une butée et une section légèrement ouverte est donc présente.

Sur la figure 9 est représenté un circuit de réfrigérant 11 qui correspond à celui de la figure 1 à l'exception de la vanne de détente 16. La vanne de détente 16 de ce mode de réa- lisation avantageux comprend une vanne 71 de limitation de pression qui présente côté haute pression une conduite d'admission 72 qui part de la conduite d'admission 17, et côté basse pression une conduite d'évacuation 73 qui débouche dans la conduite d'évacuation 18 de la vanne de détente 16. Avec cet agencement, une haute pression présente du côté haute pression est prévue comme grandeur de guidage pour la commande de la vanne de limita- tion de pression 71. Une ouverture et une fermeture de la vanne de limitation de pression 71 sont donc déterminées pour l'essentiel par la haute pression présente sur le côté haute pression.

Sur la figure 10 est représentée en coupe une vanne de détente 16 avec une vanne de limitation de pression 71 correspondant à la vue schématique de la figure 9. La vanne de limitation de pression 71 est placée latéralement sur le boîtier 33 de la vanne de détente 16. La vue de la figure 10 n'est pas à l'échelle. Le plus souvent, le boîtier 33 de la vanne de détente 16 est nettement plus petit que le boîtier de la vanne de limitation de pression 71.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 10, la vanne de limitation de pression 71 est placée de manière remplaçable par une liaison amovible avec le boîtier 33. Dans un mode de réalisation non représenté, il est possible que la vanne de limitation de pression 71 soit intégrée dans la vanne de détente 16 ou inversement.

Depuis une ouverture d'admission 34 de la vanne de détente 18, une conduite d'admis- sion 72 part dans la vanne de limitation de pression 71 et débouche dans une chambre de pression 74 dans laquelle un corps de fermeture 76 est tenu dans une position de fermeture 78 par l'intermédiaire d'un dispositif de rappel 77. Dans cette position de fermeture 78, le corps de fermeture 76 ferme une ouverture d'évacuation 79 de la conduite d'évacuation 73, qui débouche côté basse pression dans l'ouverture d'évacuation 37 de la vanne de détente 16.

Le dispositif de rappel 77 comprend dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 10 un élément à ressort 81 ainsi qu'un soufflet 82, dont l'intérieur peut être rempli avec un gaz, en particulier de l'hélium. Le soufflet 12 sert de manière avantageuse à protéger une zone du dos du corps de fermeture 76 par rapport à la chambre de pression 74.

Cela garantit que, dans la position de fermeture 78 représentée du corps de fermeture 76, une surface relativement grande du corps de fermeture 76 est exposée à la haute pression dans la direction d'ouverture du corps de fermeture 76, contre la force de l'élément à ressort 81. La charge de gaz du soufflet 82 est ajustée de manière avantageuse sur une faible pression intérieure de soufflet, de telle sorte que d'éventuelles variations de la température et les variations associées de la pression interne dans le soufflet 82 ne puissent avoir, par rapport à la force de fermeture de l'élément à ressort 81, qu'une faible influence sur le comportement de fermeture du corps de fermeture 76.

En variante, il peut être prévu qu'au lieu du soufflet 82, une membrane soit prévue, qui délimite la chambre de pression 74 par rapport à l'atmosphère. L'élément à ressort 81 peut se trouver à l'intérieur ou à l'extérieur de la chambre de pression 74 délimitée par la membrane.

Un autre mode de réalisation alternatif prévoit qu'exclusivement un ou plusieurs éléments à ressort 81 soient placés en parallèle et/ou les uns derrière les autres pour obtenir une caractéristique d'ouverture souhaitée.

La caractéristique d'ouverture dépend en outre du rapport entre la surface de section 83 du corps de fermeture 76 pouvant être exposée à la haute pression et la surface de section côté basse pression, laquelle résulte de la taille de l'ouverture d'évacuation 79. La surface de section 83 est plus grande, et tout particulièrement nettement plus grande, que la surface de l'ouverture d'évacuation 79, de telle sorte que la vanne 71 de limitation de pression travaille quasi indépendamment de la pression côté basse pression.

Le départ de la conduite d'admission 72 vers la vanne de limitation de pression 71 de-puis l'ouverture d'admission 43 et le débouché de la conduite d'évacuation 73 dans l'ou- verture d'évacuation 34 de la vanne de détente 16 ne sont que des exemples et peuvent être adaptés en fonction de la géométrie de la vanne de détente 16 et/ou de la vanne de limitation de pression 71.

Le corps de fermeture 76 présente dans l'exemple de réalisation un corps de vanne conique 86 qui s'engage au moins partiellement dans l'ouverture d'évacuation 79 et ferme l'ouverture. Lors de l'exposition de la vanne de limitation de pression 71, le corps 86 de vanne ouvre en permanence l'ouverture d'évacuation 79, de telle sorte qu'une libération contrôlée de la section de l'ouverture d'évacuation 79 a lieu lors de l'exposition de la sur-face 83 de section du corps de fermeture 76 et l'on obtient une caractéristique d'ouverture constante.

Sur la figure 11 est représenté schématiquement un diagramme dans lequel le débit massique est représenté en fonction de la pression du côté haute pression de la vanne de détente 16. Une caractéristique 88 montre à titre d'exemple une augmentation du débit massique quand la haute pression augmente du fait d'un étranglement fixe ayant une ouverture de section fixe. Le débit massique n'augmente que légèrement sur une plage cornprise entre, par exemple, 10 bar et 80 bar.

Une caractéristique 89 représentée en pointillés montre l'augmentation du débit massique quand la haute pression augmente dans une vanne de détente 16, qui est déjà considérablement améliorée par rapport à la caractéristique. Du fait de la configuration de la vanne de limitation de pression 71, le débit massique est nettement augmenté à partir d'une presSion d'ouverture prédéterminée Pâff par l'ouverture de la vanne de limitation de pression 71, comme le montre une caractéristique 91, de telle sorte qu'on obtient une grande dynamique de refroidissement. La caractéristique d'ouverture 91 présente de préférence une augmentation linéaire, un profil le plus rectiligne possible de la caractéristique d'ouverture étant souhaité notamment dans une plage juste avant 133 bar. Ainsi, le processus cyclique est accéléré, la différence de pression entre le côté haute pression et le côté basse pression augmentant. Dans le même temps, on évite qu'une augmentation de pression du côté haute pression dépasse une valeur critique de 133 bar, qui constitue une limite supérieure pour des raisons de sécurité.

Une telle phase de démarrage d'un processus cyclique est représentée à titre d'exemple sur la figure 2 sur un diagramme de Mollier. Au début d'un refroidissement, par exemple d'un véhicule chauffé en été, le processus cyclique d'une installation de climatisation débute au point 93. Le compresseur 12 envoie du réfrigérant, de telle sorte que la haute pression du côté haute pression augmente rapidement. Du fait de l'ouverture de la vanne de limitation de pression 71, le débit massique augmente rapidement. Une plus grande quantité de chaleur peut donc être absorbée au niveau de l'évaporateur et un processus cyclique tournant vers la gauche s'instaure en passant par les phases non stationnaires 94 et 95 représentées à titre d'exemple pour devenir un processus stationnaire qui correspond aux points respectifs A à D, comme décrit en détail sur la figure 2.

Sur la figure 13a est représentée une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation alternatif d'un corps de fermeture 76 sphérique, qui est placé dans une position 78 de fermeture dans un siège de vanne conique 96. Dans la position de fermeture 78, un diamètre d'étanchéité formé par l'appui du corps de fermeture 76 dans le siège 96 de vanne est plus grand qu'une ouverture d'évacuation 79 dans la conduite d'évacuation 74. La basse pression agissant sur le corps de fermeture 76 augmente donc, du fait d'une surface agrandie conformément au diamètre d'étanchéité. Son effet est décrit en détail sur la figure 14. Dans ce mode de réalisation, un centre du corps de fermeture sphérique 76 se trouve au-dessus d'un bord supérieur 98 du siège 96 de vanne. Pour guider le corps de fermeture 76 pendant l'ouverture et la fermeture, il est prévu des sections de guidage latérales 106.

Sur la figure 13b est représenté un mode de réalisation alternatif de la figure 13a. Le siège de vanne conique 96 présente une section cylindrique 97 qui est suivie d'une section de transition conique, laquelle débouche dans l'ouverture d'évacuation 79 de la conduite d'évacuation 73. Dans cette configuration, un point médian du corps de fermeture 76 se trouve au-dessous d'un bord supérieur 98 d'un siège 96 de vanne orienté vers la chambre de pression 74. En variante, le centre de la sphère ou le point médian du corps de fermeture 76 peut être prévu à la même hauteur. Pendant l'ouverture et la fermeture, le corps de fermeture 76 reste donc en contact avec le siège 96 de vanne et est guidé le long d'une génératrice.

Sur la figure 4 est représenté un diagramme qui montre des caractéristiques d'ouverture pour différentes basses pressions par rapport à une haute pression pour la course de travail du corps de fermeture 76 de la vanne de limitation de pression 71. Une course maximale peut comprendre par exemple 0,3 mm ou 0,5 mm du siège 96 de vanne. Dans un véhicule au repos en été, qui est donc chauffé, il règne dans la climatisation au CO2 une pression au repos pouvant atteindre 90 bar. Au début du processus frigorifique cyclique, la vanne de limitation de pression 71 s'ouvre en raison de la valeur élevée de la basse pression, par exemple pour une haute pression de 105 bar, de telle sorte qu'on a la caractéristique d'ouverture 104. On obtient donc un débit massique supérieur pour un refroidissement rapide et on passe au-dessous de la haute pression maximale admissible de 133 bar. La pression du réfrigérant à la sortie 37 de la vanne diminue, donc également l'influence de cette pression sur le corps de fermeture 76 de la vanne de limitation de pression 71. Par conséquent, la caractéristique d'ouverture de la vanne de limitation de pression 71 (caractéristiques 103, 102, 101, 99) se déplace. Cela garantit que, dans des régimes stationnaires, donc quand la basse pression dans la conduite d'évacuation 18 vaut entre 35 bar et 45 bar, le point d'ouverture de la vanne de limitation de pression 71 est à un niveau de pression élevé, par exemple de 120 bar, ce qui est nécessaire pour un fonctionnement efficace de l'installation.

Les caractéristiques et modes de réalisation décrits en liaison avec les exemples de réalisation sont chacun en soi importants pour l'invention et peuvent être combinés à volonté.

Claims (1)

19 REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'une vanne de détente, en particulier pour des installations de climatisation de véhicules utilisant du CO2 comme réfrigérant, avec un boîtier (33) de vanne dans lequel une pression d'entrée est présente dans une ouverture d'admission (34) côté haute pression, et une pression de sortie est présente dans une ouverture d'évacuation (37) côté basse pression, avec un élément (39) de fermeture de vanne qui, pour laisser passer le réfrigérant dans une direction d'ouverture, est écarté d'un siège (41) de vanne d'une ouverture de passage (36) qui est placée entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'éva- cuation (37), caractérisé en ce qu'en fonction de la valeur d'une différence de pression entre la pression d'entrée sur l'ouverture d'admission (34) et la pression de sortie sur l'ouverture d'évacuation (37), une course d'un mouvement d'ouverture ou de fermeture de l'élément (39) de fermeture de vanne est commandée sur une zone à réguler au moins partiellement.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une section d'ouverture entre l'élément (39) de fermeture de vanne et le siège (41) de vanne change de façon continue en fonction de la différence de pression.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément (39) de fermeture de vanne est tenu dans le siège (41) de vanne en cas d'équilibre de pression.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un instant d'ouverture de l'ouverture de passage (36) est réglé par un dispositif de rappel (51) actif contre la direction d'ouverture de l'élément (39) de fermeture de vanne.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de réglage (49) se mettant en prise sur l'élément (39) de fermeture de vanne et recevant le dispositif de rappel (51) est déplacé le long d'une section de maintien (47) de l'élément (39) de fermeture de vanne pour régler l'instant d'ouverture.

6. Vanne de détente, en particulier pour des installations de climatisation de véhicules utilisant du CO2 comme réfrigérant, avec un boîtier (33) de vanne qui présente une ouverture d'admission (34) et une ouverture d'évacuation (37), avec un élément (39) de ferme- ture de vanne qui ferme un siège (41) de vanne d'une ouverture de passage (36) qui est placée entre les ouvertures d'admission et d'évacuation (33, 37), et avec un dispositif de rappel (51) actif dans la direction de fermeture de l'élément (39) de fermeture de vanne, caractérisée en ce qu'un débit massique nécessaire du réfrigérant à travers l'ouverture de passage (36) pour faire fonctionner le circuit réfrigérant avec une haute pression optimale est déterminé à partir de la pression d'entrée dans l'ouverture d'admission (33), de la pression de sortie dans l'ouverture d'évacuation (37) et de la température avant l'élément (39) de fermeture de vanne, la section d'ouverture nécessaire pouvant en être déduite.

7. Vanne de détente, en particulier selon la revendication 6, avec un boîtier (33) de vanne qui présente une ouverture d'admission (34) et une ouverture d'évacuation (37), avec un élément (39) de fermeture de vanne qui ferme un siège de vanne (41) d'une ouverture de passage (36) qui est placée entre les ouvertures d'admission et d'évacuation (33, 37), et avec un dispositif de rappel (51) actif dans la direction de fermeture de l'élément (39) de fermeture de vanne, caractérisée en ce que, par suite d'une force d'ouverture qui résulte d'une différence de pression entre une pression d'entrée sur l'ouverture d'admission (33) et une pression de sortie sur l'ouverture d'évacuation (37), un élément (39) de fermeture de vanne peut être déplacé dans la direction d'ouverture contre la force du dispositif de rappel (51).

8. Vanne de détente selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que l'élément (39) de fermeture de vanne présente un corps de fermeture (42) qui est prévu côté sortie par rapport au siège (41) de vanne et s'étend à travers l'ouverture de passage (36) côté pression d'entrée.

10. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que l'élément (39) de fermeture de vanne présente un corps de fermeture (42) avec une surface de fermeture conique, une surface d'enveloppe incurvée de manière concave ou convexe et servant de surface de fermeture, ou une surface de fermeture conique étagée avec au moins deux pentes différentes.

11. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que le corps de fermeture (42) est entouré d'une ouverture (58) de buse d'un dispositif (38) à buse, qui présente une largeur d'ouverture plus grande que la surface circonférentielle du corps de fermeture (42).

12. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que l'élément (39) de fermeture de vanne est guidé dans un dispositif (39) à buse par une section de guidage (44) et le siège (41) de vanne est placé à l'opposé de celle-ci.

13. Vanne de détente selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'entre la section de guidage (44) et le siège (41) de vanne, il est prévu dans le dispositif (38) à buse au moins un perçage transversal (56) qui relie l'ouverture d'admission (34) à l'ouverture de passage (36).

14. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisée en ce qu'en dehors d'une section guidée (46) de l'élément (39) de fermeture de vanne, il est prévu un dispositif de réglage (49) qui se met en prise sur l'élément (39) de fermeture de vanne et immobilise le dispositif de rappel (41) par rapport au dispositif (38) à buse.

15. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisée en ce que le dispositif de réglage (49) est placé mobile le long d'une section de maintien (47) de l'élément (39) de fermeture de vanne.

16. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 15, caractérisée en ce que l'élément (39) de fermeture de vanne présente une douille (61) avec des pattes d'amortissement (62) qui se mettent en prise sur une paroi intérieure de l'ouverture d'admission (34) ou de l'ouverture d'évacuation (37).

17. Vanne de détente selon la revendication 16, caractérisée en ce que la douille (61) est prévue sur le dispositif de réglage (49).

18. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 17, caractérisée en ce que le dispositif de rappel (51) est conformé en élément à ressort, en particulier en ressort travaillant en compression.

19. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 18, caractérisée en ce qu'au moins le corps (42) de fermeture de l'élément (39) de fermeture de vanne ou le siège (41) de vanne présente une surélévation ou un renfoncement (64), de telle sorte qu'une section d'écoulement de l'ouverture de passage (36) est libérée comme ouverture de base dans une position fermée de l'élément (39) de fermeture de vanne placé sur le siège (41) de vanne.

20. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 19, caractérisée en ce qu'au moins la force de fermeture du dispositif de rappel (51) ou la caractéristique d'ouverture de l'élément (39) de fermeture de vanne est déterminée d'après le débit massique de réfrigérant minimal nécessaire pour le régime transcritique et d'après le débit massique de réfrigérant maximal nécessaire pour le régime subcritique.

21. Vanne de détente selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'au moins la force de fermeture du dispositif de rappel (51) ou la caractéristique d'ouverture de l'élément (39) de fermeture de vanne est déterminée d'après une fonction linéaire ou courbe du débit de réfrigérant.

22. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 21, caractérisée en ce que le dispositif de rappel (51) est placé coaxialement ou au voisinage de l'élément 25 (39) de fermeture de vanne.

23. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 22, caractérisée en ce que les ouvertures d'admission et d'évacuation (34, 37) du boîtier (33) de vanne peu-vent être raccordées directement à des conduites d'admission et d'évacuation (17, 18).

24. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 6 à 23, caractérisée en ce qu'entre l'ouverture d'admission (34) côté haute pression et l'ouverture d'évacuation (37) côté basse pression du boîtier (33), il est prévu une vanne de limitation de pression (71).

25. Vanne de détente selon la revendication 24, caractérisée en ce qu'une surface de section (83) exposable à la haute pression d'un corps (76) de fermeture de la vanne de li- mitation de pression (71) est plus grande, en particulier nettement plus grande, qu'une sur-face de section exposable à une basse pression d'une ouverture d'évacuation (79) de la vanne de limitation de pression (71).

26. Vanne de détente selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce que la vanne de limitation de pression (71) présente un dispositif de rappel (77) actif contre la direction d'ouverture d'un corps de fermeture (76) et la pression d'ouverture du dispositif de rappel (77) peut être réglée sur une haute pression présente du côté haute pression.

27. Vanne de détente selon la revendication 26, caractérisée en ce que la vanne de li-5 mitation de pression (71) peut être réglée à une pression d'ouverture du côté haute pression comprise entre 80 bar et 120 bar.

28. Vanne de détente selon la revendication 27, caractérisée en ce que le dispositif de rappel (77) présente au moins un élément de rappel (81) qui se met en prise sur le corps de fermeture (76) et qui ouvre de façon continue la section d'ouverture d'une ouverture d'éva- cuation (79) à partir d'une pression d'ouverture prédéterminée Pif. quand la pression du réfrigérant augmente du côté haute pression.

29. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 23 à 28, caractérisée en ce que le corps de fermeture (76) est réalisé sphérique et est placé dans une position fermée (78) dans un siège (96) de vanne, un diamètre d'étanchéité qui est formé par l'appui du corps de fermeture (76) dans le siège (96) de vanne étant réalisé plus grand qu'une ouverture d'évacuation (79) de la conduite d'évacuation (73).

30. Vanne de détente selon la revendication 29, caractérisée en ce que le siège (96) de vanne est réalisé conique et est réalisé agrandi par rapport à l'ouverture d'évacuation (79) et le corps de fermeture sphérique (76) est prévu avec son centre au même niveau ou au- dessous d'un bord supérieur (98) du siège (96) de vanne orienté vers la chambre de pression (74).

31. Vanne de détente selon la revendication 29, caractérisée en ce que le siège (96) de vanne est réalisé conique jusqu'à l'ouverture d'évacuation (79).

32. Vanne de détente selon la revendication 29, caractérisée en ce que le siège (96) de vanne est réalisé étagé et, entre au moins le siège (96) de vanne conique et une zone de transition avec l'ouverture d'évacuation (79) , il est prévu au moins une section cylindrique (97) ou au moins une section conique de moindre pente que le siège (96) de vanne conique recevant le corps de fermeture sphérique (76).

33. Vanne de détente selon l'une quelconque des revendications 24 à 32, caractérisée en ce que la vanne de limitation de pression (71) est intégrée dans le boîtier (33) de la vanne de détente (16) ou est placée de manière remplaçable sur le boîtier (33) par rapport à des conduites d'admission et d'évacuation (72, 73).