FR3060697A1 - Vanne pour controler un debit de fluide de refroidissement de moteur de vehicule, et vehicule comprenant cette vanne - Google Patents
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Abstract
La vanne (1) comprend une entrée, une sortie, un organe (4) d'obturation modifiant une section de passage de fluide entre l'entrée et la sortie, un actionneur (6) pour déplacer l'organe (4) d'obturation, un organe (8) de sécurité délimitant une fenêtre (82) de passage de fluide et mobile entre une position neutre permettant à l'organe (4) d'obturation, par déplacement relativement à la fenêtre (82) de passage, de faire varier la section de passage de fluide, et une position de sécurité où la fenêtre (82) de passage offre, quelque soit la position de l'organe (4) d'obturation, une section de passage de fluide supérieure ou égale à une section seuil prédéterminée, et des moyens d'entraînement pour déplacer l'organe (8) de sécurité de la position neutre à la position de sécurité dès qu'une défaillance survient dans le contrôle du débit par la vanne (1).
Description
© N° de publication : 3 060 697 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 62682 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © Int Cl8 : F16 K5/00 (2017.01), F 01 P 7/00, B 62 D 47/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 16.12.16. | (© Demandeur(s) : MECAPLAST FRANCE Société par |
| (30) Priorité : | actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : MILLUY LUDOVIC, QUEVALLIER | |
| JEAN-CLAUDE et WAYMEL GILLES. | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 22.06.18 Bulletin 18/25. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ©) Titulaire(s) : NOVARES FRANCE Société par actions |
| apparentés : | simplifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : CABINET GERMAIN ET MAUREAU. |
VANNE POUR CONTROLER UN DEBIT DE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT DE MOTEUR DE VEHICULE, ET VEHICULE COMPRENANT CETTE VANNE.
FR 3 060 697 - A1 (3j) La vanne (1 ) comprend une entrée, une sortie, un organe (4) d'obturation modifiant une section de passage de fluide entre l'entrée et la sortie, un actionneur (6) pour déplacer l'organe (4) d'obturation, un organe (8) de sécurité délimitant une fenêtre (82) de passage de fluide et mobile entre une position neutre permettant à l'organe (4) d'obturation, par déplacement relativement à la fenêtre (82) de passage, de faire varier la section de passage de fluide, et une position de sécurité où la fenêtre (82) de passage offre, quelque soit la position de l'organe (4) d'obturation, une section de passage de fluide supérieure ou égale à une section seuil prédéterminée, et des moyens d'entraînement pour déplacer l'organe (8) de sécurité de la position neutre à la position de sécurité dès qu'une défaillance survient dans le contrôle du débit par la vanne (1 ).
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La présente invention concerne une vanne destinée à contrôler un débit de fluide, notamment un fluide de refroidissement pour moteur de véhicule, et un véhicule équipé de cette vanne.
Un système de régulation thermique d'un moteur automobile comprend classiquement un dispositif de contôle de débit de fluide de type vanne thermostatique à capsule à cire qui oriente ou non, selon la température du fluide de refroidissement, le flux de fluide vers le radiateur de refroidissement.
En condition froide, le fluide de refroidissement n'est pas envoyé vers le radiateur. Une circulation de fluide est cependant maintenue dans le moteur, car le fluide est vecteur de l'information du niveau de température de fonctionnement du moteur. En d'autres termes, un thermostat à capsule à cire joue à la fois le rôle de capteur et d'actionneur, si bien qu'il est indispensable qu'il soit arrosé par le fluide vecteur de l'information. Ce débit nécessaire en condition froide pénalise la montée en température du moteur. Or, cette montée en tempéraure relativement longue du moteur est très impactante sur le bilan réglementaire en terme de rejet polluant. En effet, une température basse du moteur influe défavorablement sur les conditions de combustion en raison notamment d'une mauvaise vaporisation du carburant, d'une condensation du carburant au contact des pièces froides (rejet d'hydrocarbures imbrûlés, CO, etc.), ainsi que sur les conditions de fonctionnement des filtres de traitement des gaz d'échappement (filtres catalytiques), et les conditions de lubrification par une huile visqueuse (pertes par frottement).
Pour pallier cet inconvénient ont été développés des dispositifs de contrôle de débit de fluide permettant un blocage du débit de fluide (débit nul) en condition froide pour permettre une montée en température très rapide du moteur, afin de limiter ainsi l'impact environnemental, tout en assurant un retour rapide de la vanne à l'état ouvert pour préserver le moteur d'un risque de surchauffe, donc de casse.
Ainsi ont été développés des dispositifs de contrôle de débit comprenant une vanne pilotée par un actionneur pneumatique, généralement constitué d'un vérin simple effet en opposition avec un ressort de rappel. Ces dispositifs à vanne pilotée par actionneur présente naturellement la faculté d'un retour rapide à un état vanne ouvert.
Cependant, l’actionneur pneumatique nécessite un maintien en pression permanent et n'autorise pas un contrôle de positions intermédiaires de la vanne mais un fonctionnement uniquement en « tout ou rien » : plein débit ou débit nul (ou éventuellement débit réduit). Le débattement de la vanne est en effet limité par des butées mécaniques.
Un autre type de dispositif de contrôle de débit de fluide a été développé, comprenant une vanne pilotée par actionneur électrique. Ces systèmes de vanne pilotées par actionneur électrique ont l'avantage d'offrir un contrôle continu du débit de fluide de refroidissement, allant d'une fermeture totale de débit (débit nul) permettant une montée en température très rapide du moteur, limitant de ce fait l'impact environnemental, au rétablissement d'un plein débit en quelques secondes afin de préserver à temps le moteur d'un risque de surchauffe et de casse. Ces dispositifs à vanne pilotée par actionneur électrique ont l'avantage d'offrir une variation de débit propre à traiter tous les cas de thermorégulation des moteurs (vannes multi-positions ou à variation continue).
Cependant, les vannes à actionneur électrique présentent un inconvénient majeur en cas de défaillance de la chaîne d'actionnement : en cas de pilotage à débit nul, une défaillance de la vanne peut entraîner rapidement une casse du moteur par surchauffe. Quelques dispositifs à vanne pilotée par actionneur électrique sont donc équipés d'un ressort de torsion pour rappeler la vanne à l'état ouvert en cas de défaillance de l'actionneur.
Un inconvénient est toutefois que l'actionneur électrique doit vaincre en permanence la force du ressort de torsion pour varier et maintenir l'ouverture ou la fermeture de la vanne. Cette solution est donc très consommatrice de puissance électrique, en contradiction avec le contexte de réduction de consommation d'énergie des véhicules actuels.
Un autre inconvénient est la nécessité de recourir à des motoréducteurs à pignons pour assurer la réversibilité du mouvement quand la vanne est déplacée par le ressort de torsion. Cela exclut donc une réduction par vis sans fin pourtant plus compacte. L'encombrement en résultant est donc important.
Il connu de tenter de contourner ces inconvénients en doublant la vanne d'une vanne thermostatique dite de sécurité, de type à capsule à cire car simple et énergétiquement économe. Cependant, cette solution de sécurité par capsule de cire est peu réactive, le temps de réaction à l'ouverture d'un thermostat s'étalant entre plusieurs dizaines de secondes à plusieurs minutes selon les conditions de températures du fluide de refroidissement moteur, sans commune mesure avec le niveau de réactivité nécessaire à la mise en sécurité du moteur en condition de débit nul. Aussi, les dispositifs à thermostat de sécurité par capsule de cire nécessitent un débit d'arrosage du thermostat.
Aussi, la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients en proposant une vanne permettant une montée en température ainsi qu'une mise en sécurité rapide du moteur en cas de défaillance, sans inconvénient de surconsommation d'énergie.
A cet effet, la présente invention a pour objet une vanne destinée à contrôler un débit de fluide, notamment un fluide de refroidissement pour moteur de véhicule, comprenant une entrée, une sortie, un organe d'obturation destiné à faire varier une section de passage de fluide entre l'entrée et la sortie, et un actionneur configuré pour déplacer l'organe d'obturation entre une première position correspondant à une section de passage de fluide maximale et une deuxième position correspondant à une section de passage de fluide minimale, caractérisée en ce que la vanne comprend un organe de sécurité délimitant une fenêtre de passage de fluide entre l'entrée et la sortie, cet organe de sécurité étant mobile entre une position neutre, dans laquelle l'organe de sécurité est agencé pour permettre à l'organe d'obturation, par déplacement relativement à la fenêtre de passage entre les première et deuxième positions, de faire varier la section de passage de fluide passant à travers cette fenêtre de passage, et une position de sécurité, dans laquelle l'organe de sécurité est agencé pour que la fenêtre de passage offre, quelque soit la position de l'organe d'obturation, une section de passage de fluide entre l'entrée et la sortie supérieure ou égale à une section seuil prédéterminée, et des moyens d'entraînement configurés pour déplacer l'organe de sécurité depuis la position neutre jusqu'à la position de sécurité dès qu'une défaillance survient dans le contrôle du débit par la vanne.
Ainsi, la vanne permet d'offrir une section de passage minimale en condition froide du moteur pour assurer une montée en température rapide de ce dernier, et une mise en sécurité immédiate du moteur en assurant un débit de fluide prédéterminé suffisant en cas de défaillance dans la chaîne d'actionnement de l'organe d'obturation. Cela s'effectue sans surconsommation d'énergie, car la mise en sécurité est réalisée au moyen du déplacement d'un organe de sécurité qui est distinct de l'organe d'obturation et de moyens d'entraînement qui agissent non pas sur l'organe d'obturation (en opposition avec l'actionneur entraînant celui-ci) mais sur l'organe de sécurité, si bien que l'énergie consommée par l'actionneur pour déplacer l'organe d'obturation, n'ayant pas à vaincre l'opposition d'un ressort, est sensiblement moindre.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'entraînement comprennent un organe de rappel élastiquement déformable destiné à rappeler l'organe de sécurité en position de sécurité, et la vanne comprend des moyens de maintien configurés pour maintenir l'organe de sécurité en position neutre contre l'action de l'organe de rappel.
Ainsi, le retour de l'organe d'occultation en position de sécurité repose sur l'énergie accumulée par l'organe de rappel précontraint. Ce retour est ainsi automatique et mécanique, ce qui en améliore la fiabilité.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de maintien comprennent un actionneur de type tout ou rien comprenant un piston mobile entre une position de maintien dans laquelle le piston permet de maintenir l'organe de sécurité en position neutre contre l'action de l'organe de rappel et une position de libération dans laquelle le piston permet à l'organe de rappel de déplacer l'organe de sécurité en position de sécurité.
Cette caractéristique offre une réactivité et une fiabilité améliorées. L'actionneur peut être monostable, le piston tendant à revenir automatiquement en position de libération en l'absence d'alimentation. Le retour du piston en position de libération peut être réalisé par l'intermédiaire de l'organe de rappel élastiquement déformable, ou bien par un organe de rappel distinct.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de maintien comprennent un axe mobile entre une position de blocage dans laquelle l'axe est insérée dans un trou de blocage de l'organe de sécurité pour bloquer celui-ci en position neutre et une position de déblocage dans laquelle l'axe est hors du trou de blocage pour libérer l'action de l'organe de rappel, le piston de l'actionneur étant configuré pour maintenir l'axe en position de blocage ou autoriser le déplacement de l'axe en position de déblocage.
Cette solution permet une consommation d'énergie moindre, le piston de l'actionneur n'ayant pas à vaincre la force de rappel de l'organe de rappel.
L'axe s'étend avantageusement selon une direction sensiblement orthogonale à la trajectoire décrite par l'organe de sécurité.
Le piston peut être solidaire ou déconnecté de l'axe.
Selon un mode de réalisation préféré, l'organe d'obturation comprend des moyens de butée configurés pour venir en butée contre l'organe de sécurité afin d'entraîner l'organe de sécurité depuis la position de sécurité jusqu'à la position neutre lors d'un déplacement de l'organe d'obturation.
Cela permet donc de réarmer l'organe de sécurité, c'est-à-dire le repositionner en position neutre, par exemple à chaque démarrage moteur, en utilisant pour cela l’actionneur entraînant l'organe d'obturation. Ainsi, l'organe de sécurité quitte sa position de sécurité uniquement en cas de fonctionnement normal de la chaîne d'actionnement de l'organe d'obturation. Il est impossible de réarmer l'organe de sécurité, qui continue donc d'assurer un débit de sécurité vers le moteur, tant qu'un disfonctionnement persiste. La vanne gagne ainsi en fiabilité.
Selon un mode de réalisation préféré, la vanne comprend des moyens de liaison reliant le piston et l'organe de sécurité, les moyens de liaison étant configurés pour qu'un déplacement du piston entraîne un déplacement de l'organe de sécurité.
Ainsi, l’actionneur permet de réarmer directement l'organe de sécurité en position neutre. Un avantage est une consommation d'énergie réduite.
Selon un mode de réalisation préféré, l'organe d'obturation est un boisseau, de préférence cylindrique, mobile en rotation autour d'un axe, le boisseau comprenant une ouverture radiale et une ouverture axiale en communication fluidique, et l'organe de sécurité est une bague de forme complémentaire du boisseau, mobile en rotation autour du même axe de rotation que le boisseau de sorte que le mouvement de rotation du boisseau relativement à la bague entre les première et deuxième positions permet de faire varier un chevauchement de l'ouverture radiale et de la fenêtre de passage afin de faire varier la section de passage de fluide entre la section de passage maximale et la section de passage minimale.
Ces caractéristiques offrent une étanchéité et une compacité améliorées, ainsi qu'une consommation d'énergie réduite.
Selon un mode de réalisation préféré, la bague est fendue et élastiquement déformable.
Ainsi, l'étanchéité est améliorée.
Selon un mode de réalisation préféré, la bague est agencée en amont de la paroi du boisseau dont la bague épouse la forme, par rapport au sens de circulation de fluide à travers la vanne.
Par conséquent, la pression exercée par le fluide tend à plaquer la bague contre le boisseau, si bien que l'étanchéité est améliorée.
Selon un autre aspect, l'invention a aussi pour objet un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant une vanne ayant les caractéristiques précitées.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 2 est une vue en perspective d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, dont une partie d'un boîtier a été masquée, La figure 3 est une vue en perspective d'un organe d'obturation et d'un organe de sécurité, démontés, d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention,
Les figures 4 à 6 sont des vues en perspective d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, où l'organe d'obturation est respectivement en deuxième position, en première position, et en position intermédiaire comprise entre les première et deuxième positions,
La figure 7 est une vue en perspective d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, où l'organe de sécurité est en position de sécurité,
Les figures 8 et 9 sont des vues en coupe d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, où l'organe de sécurité est respectivement en position neutre et en position de sécurité,
Les figures 10 et 11 sont des vues en perspective d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, où l'organe de sécurité est respectivement en position de sécurité et en position neutre,
Les figures 12 et 13 sont des vues en perspective d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, où l'organe de sécurité est respectivement en position de sécurité et en position neutre,
Les figures 14 et 15 sont des vues en perspective d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, où l'organe d'obturation est respectivement en deuxième et en première position tandis que l'organe de sécurité est en position neutre,
La figure 16 est en perspective d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, dans un état intermédiaire où l'organe de sécurité vient d'être libéré et s'apprête à quitter la position neutre pour atteindre la position de sécurité,
La figure 17 est une vue en perspective d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention, où l'organe de sécurité est en position de sécurité tandis que l'organe d'obturation est dans la deuxième position,
La figure 18 est une vue en perspective d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 19 est une vue en perspective éclatée d'une partie d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre une vanne 1 selon un mode de réalisation de l'invention. La vanne 1 est destinée à contrôler un débit de fluide, et plus particulièrement un débit de fluide caloporteur d'un dispositif de thermorégulation, comme par exemple le fluide de refroidissement d'un moteur de véhicule.
La vanne 1 peut comprendre un boîtier 2 comprenant une entrée 20, pouvant être reliée à un conduit d'arrivée de fluide de refroidissement en provenance du moteur, et une sortie 22, pouvant être reliée à un conduit d'amenée de fluide de refroidissement vers un radiateur.
Comme visible sur la figure 2, la vanne 1 comprend un organe 4 d'obturation, positionné dans le boîtier 2, entre l'entrée 20 et la sortie 22. L'organe 4 d'obturation est destiné à faire varier une section de passage de fluide entre l'entrée 20 et la sortie 22. L'organe 4 d'obturation est ainsi mobile entre une première position, visible sur la figure 5, correspondant à une section de passage de fluide maximale et une deuxième position, visible sur la figure 4, correspondant à une section de passage de fluide minimale. On notera que la section de passage de fluide minimale est avantageusement nulle, c'est-à-dire que l'organe 4 d'obturation, dans la deuxième position, bloque tout écoulement de fluide entre l'entrée 20 et la sortie 22. Ainsi, cette situation de débit nul permet une montée en température rapide du moteur, et contribue de ce fait à limiter l'impact environnemental.
La vanne 1 est avantageusement de type vanne à boisseau. Ainsi, l'organe 4 d'obturation est un boisseau, de préférence cylindrique, bien qu'il soit possible de prévoir un boisseau de forme différente, par exemple sphérique comme représenté sur les figures 14 à 17. L'organe 4 d'obturation est ici mobile en rotation autour d'un axe A central correspondant ici à un axe de révolution du boisseau. L'organe 4 d'obturation comprend une ouverture 40 radiale, ménagée à travers une paroi 42 latérale, et une ouverture 44 axiale, traversée par l'axe A, ménagée à travers une paroi d'extrémité ou délimitée par une bordure de la paroi 42 latérale. L'organe 4 d'obturation, notamment sa paroi 42 latérale, délimite un conduit établissant une communication fluidique entre l'ouverture 40 radiale et l'ouverture 44 axiale.
La vanne 1 comprend un actionneur 6 destiné à déplacer l'organe 4 d'obturation, notamment par l'intermédiaire d'un arbre 60 d'entraînement, en le faisant pivoter autour de l'axe A confondu avec cet arbre 60 d'entraînement, au moins entre la première position et la deuxième position. L'organe 4 d'obturation est avantageusement destiné à adopter une pluralité de positions intermédiaires, comme par exemple celle illustrée sur la figure 6, comprises entre la première position et la deuxième position, afin de faire varier le débit de fluide. De préférence, l’actionneur 6 est configuré pour déplacer l'organe 4 d'obturation de façon continue, afin d'offrir une variation continue de débit. L’actionneur 6 peut être un actionneur électrique, par exemple un moteur, offrant un déplacement continu et rapide de l'organe 4 d'obturation, permettant ainsi de passer très rapidement de la deuxième position à la première position après la montée en température du moteur. La vanne 1 peut comprendre des moyens de réduction, réversibles ou irréversibles, interposés entre l’actionneur 6 et l'organe 4 d'obturation, de type réducteur à pignons ou vis sans fin.
Comme illustré sur les figures 3 à 7, la vanne 1 comprend par ailleurs un organe 8 de sécurité destiné à assurer une section de passage de fluide supérieure à une section seuil prédéterminée, non nulle, en tout état de cause supérieure à la section de passage minimale permise par l'organe 4 d'obturation dans la deuxième position, et de ce fait suffisante pour éviter une casse moteur en cas d'anomalie survenant dans le contrôle de débit par la vanne 1. L'organe 8 de sécurité présente une paroi 80 occultante et délimite une fenêtre 82 de passage de fluide. L'organe 8 de sécurité, notamment sa paroi 80 occultante, peut être de forme complémentaire de celle de l'organe 4 d'obturation, plus particulièrement de la paroi 42 latérale, la paroi 80 occultante et la paroi 42 latérale étant destinées à glisser l'une sur l'autre orthoradialement, c'est-à-dire selon le sens de rotation relatif de l'organe 8 de sécurité et de l'organe 4 d'obturation. Selon l'exemple des figures, l'organe 8 de sécurité est une bague, par exemple en forme de C. Cette bague est avantageusement fendue, de manière à délimiter la fenêtre 82 de passage de fluide, et élastiquement déformable pour permettre un montage serré contre l'organe 4 d'obturation en vue d'améliorer l'étanchéité. Par exemple, l'organe 8 de sécurité est encliqueté sur l'organe 4 d'obturation. Comme visible sur la figure 3 ou 4, la vanne 1 peut comprendre des joints 10 d'étanchéité, par exemple toriques, pouvant s'étendre autour de l'organe 4 d'obturation, notamment de sa paroi 42 latérale, de part et d'autre de l'organe 8 de sécurité.
L'organe 8 de sécurité est mobile par rapport au boîtier 2 et à l'organe 4 d'obturation entre une position dite neutre, visible sur les figures 4 à 6, correspondant à une position de fonctionnement normal de la vanne 1, et une position dite de sécurité, visible sur la figure 7, correspondant à une position de fonctionnement dégradé de la vanne 1 dans laquelle l'organe 8 de sécurité assure une section de passage de fluide non nulle entre l'entrée 20 et la sortie 22, quelque soit la position de l'organe 4 d'obturation.
La position neutre est de préférence instable tandis que la position de sécurité est avantageusement une position stable, comme cela sera décrit plus en détail ci-après. L'organe 8 de sécurité est avantageusement maintenu fixe dans la position neutre en condition normale de fonctionnement et rabattu automatiquement en position de sécurité à détection d'une anomalie dans la chaîne d'actionnement de l'organe 4 d'obturation.
On notera que l'organe 8 de sécurité et l'organe 4 d'obturation sont mobiles l'un par rapport à l'autre, de préférence en rotation autour du même axe A de rotation, de sorte que le mouvement de rotation relatif de l'organe 4 d'obturation et de l'organe 8 de sécurité permet le chevauchement, partiel ou total, de la fenêtre 82 de passage de fluide et de l'ouverture 40 radiale, et/ou l'occultation, partielle ou totale, de la fenêtre 82 de passage par l'organe 4 d'obturation, notamment sa paroi 42 latérale, ou de l'ouverture 40 radiale par l'organe 8 de sécurité, notamment sa paroi 80 occultante.
Plus précisément, en condition normale de fonctionnement, c'est-à-dire organe 8 de sécurité en position neutre, l'ouverture 40 radiale est sensiblement en regard de la fenêtre 82 de passage (figure 5) dans la première position de l'organe 4 d'obturation, si bien que la section de passage de fluide est maximale. En position intermédiaire de l'organe 4 d'obturation (figure 6), l'ouverture 40 radiale et la fenêtre 82 de passage se chevauchent partiellement et délimitent une section de passage moindre, la paroi 42 latérale occultant une partie de la fenêtre 82 de passage tandis que la paroi 80 occultante occulte une partie de l'ouverture 40 radiale. En deuxième position (figure 4), l'ouverture 40 radiale et la fenêtre 82 de passage ne se chevauchent pas et délimitent de ce fait une section de passage nulle, bloquant la circulation de fluide, la paroi 42 latérale occultant complètement la fenêtre 82 de passage tandis que la paroi 80 occultante occulte complètement l'ouverture 40 radiale. Comme visible sur les figures 7, en cas de défaillance dans la chaîne ίο d’actionnement de l'organe 4 d'obturation (ici en deuxième position), l'organe 8 de sécurité est déplacé en position de sécurité : l'ouverture 40 radiale et la fenêtre 82 de passage se chevauchent partiellement et délimitent une section de passage assurant un flux F de fluide non nul, la paroi 42 latérale occultant une partie de la fenêtre 82 de passage tandis que la paroi 80 occultante occulte une partie de l'ouverture 40 radiale.
Les dimensions de l'ouverture 40 radiale et de la fenêtre 82 de passage de fluide, ainsi que la course de l'organe 4 d'obturation entre les première et deuxième positions et la course de l'organe 8 de sécurité entre les positions neutre et de sécurité, sont donc configurées pour qu'en position de sécurité de l'organe 8 de sécurité, l'organe 8 de sécurité et l'organe 4 d'obturation délimitent nécessairement une section de passage de fluide non nulle, quelque soit la position de l'organe 4 d'obturation entre les première et deuxième positions.
La vanne 1 comprend des moyens d'entraînement configurés pour déplacer l'organe 8 de sécurité depuis la position neutre jusqu'à la position de sécurité dès qu'une défaillance survient dans l'alimentation de l’actionneur 6 ou l'entraînement de l'organe 4 d'obturation par l’actionneur 6.
De préférence, les moyens d'entraînement comprennent un organe 12 de rappel élastiquement déformable, par exemple un ressort qui peut être de torsion, le cas échéant enroulé autour de l'organe 4 d'obturation, comme illustré notamment sur les figures 4 à 7, ou de compression, comme illustré sur les figures 10 à 13.
La vanne 1 comprend de surcroît des moyens de maintien configurés pour bloquer l'organe 8 de sécurité en position neutre contre l'action de l'organe 12 de rappel. Les moyens de maintien peuvent comprendre un piston 140 d'un actionneur 14 monostable de type tout ou rien, avantageusement un vérin simple effet utilisant préférentiellement une source d'énergie distincte de celle de l’actionneur 6, comme par exemple un vérin pneumatique, pouvant être maintenu par la pression d'air durant le fonctionnement normal du moteur. Le piston 140 est mobile entre une position de maintien (figures 8, 11, 13) dans laquelle le piston 140 permet de maintenir l'organe 8 de sécurité en position neutre contre l'action de l'organe 12 de rappel et une position de libération (figures 9, 10, 12) dans laquelle le piston 140 permet à l'organe 12 de rappel de déplacer l'organe 8 de sécurité en position de sécurité.
L'organe 12 de rappel peut être intégré à l’actionneur 14, et agir sur le piston 140, comme visible sur les figures 10 à 13, de sorte que les moyens d'entraînement et de maintien peuvent être formés par un vérin simple effet comprenant l'organe 12 de rappel et l’actionneur 14. Ou bien l'organe 12 de rappel peut être indépendant de l’actionneur 14, et agir directement sur l'organe 8 de sécurité (figures 3 à 7).
Selon l'exemple des figures 10 à 13, la vanne 1 comprend des moyens de liaison reliant le piston 140 et l'organe 8 de sécurité, de sorte qu'un déplacement du piston 140 entraîne un déplacement de l'organe 8 de sécurité. Cette configuration permet au piston 140 de bloquer l'organe 8 de sécurité en position neutre. De plus, cela permet au piston 140 de réarmer l'organe 8 de sécurité en position neutre, par exemple à chaque démarrage moteur. Selon l'exemple de réalisation des figures 10 et 11, les moyens de liaison sont de type rotule et relient le piston 140 à un doigt 86 solidaire de la paroi 80 occultante. Selon l'exemple des figures 12 et 13, les moyens de liaison comprennent une glissière 88 oblique, par rapport à l'axe de translation du piston 140, et un ergot 142 mobile dans cette glissière 88, solidaires respectivement de l'organe 8 de sécurité et du piston 140, ou inversement. On notera que le piston 140 peut donc être configuré pour lui-même bloquer l'organe 8 de sécurité en position neutre, comme cela est visible sur les figures 11 et 13.
Comme visible sur les figures 3 à 9, les moyens de maintien peuvent comprendre en outre comprendre un axe 16 mobile, en translation, par rapport au boîtier 2 et à l'organe 8 de sécurité, entre une position de blocage (figures 3 à 6) dans laquelle l'axe 16 est inséré dans un trou 84 de blocage ménagé à travers la paroi 80 occultante, et le cas échéant dans un trou 24 du boîtier 2, pour maintenir l'organe 8 de sécurité en position neutre, et une position de déblocage (figure 7) dans laquelle l'axe 16 est hors du trou 84 de blocage pour libérer l'action de l'organe 12 de rappel et permettre ainsi le déplacement de l'organe 8 de sécurité en position de sécurité. Le piston 140 est configuré pour maintenir l'axe 16 en position de blocage quand le piston est en position de maintien, ou autoriser le déplacement de l'axe 16 en position de déblocage quand le piston 140 est déplacé en position de libération.
Le piston 140 peut être déconnecté de l'axe 16, indépendant de celui-ci, l'axe 16 formant une goupille, et configuré pour appuyer sur l'axe 16 afin de le maintenir enfoncée en position de blocage, ou s'éloigner de l'axe 16 au cours d'un déplacement en position de libération, auquel cas un ressort 18 peut être prévu pour faire sortir l'axe 16 du trou 84 de blocage en cas de déplacement du piston 140 en position de libération et maintenir le cas échéant l'axe 16 contre le piston 140. Ainsi, le piston 140 est configuré pour bloquer indirectement l'organe 8 de sécurité.
Alternativement, le piston 140 et l'axe 16 peuvent être solidaires, ce dernier formant alors la tige du piston 140; le piston 140 bloque alors directement l'organe 8 de sécurité. Le ressort 18 peut être intégré à l’actionneur 14, comme illustré sur les figures 8 et 9. Les moyens de maintien peuvent ainsi être formés par un vérin simple effet.
On notera que l'organe 4 d'obturation peut le cas échéant comprendre des moyens de butée, comme des ergots 46 faisant saillie depuis sa paroi 42 latérale, configurés pour venir en butée contre l'organe 8 de sécurité, notamment contre une tranche 89 de celui-ci, afin d'entraîner l'organe 8 de sécurité depuis la position de sécurité jusqu'à la position neutre lors d'un déplacement de l'organe 4 d'obturation entraîné par l'actionneur 6. Cela permet donc de réarmer l'organe 8 de sécurité, par exemple à chaque démarrage moteur, en utilisant pour cela l'actionneur 6.
La vanne 1 comprend avantageusement des moyens de commande configurés pour déclencher le déplacement de l'organe 8 de sécurité en position de sécurité par l'intermédiaire des moyens d'entraînement à détection d'une défaillance dans l'alimentation de l'actionneur 6 ou de l'entraînement de l'organe 4 d'obturation. Les moyens de commande peuvent comprendre une électrovanne connectée au circuit d'alimentation de l'actionneur 6 et configurée pour commander l'actionneur
14. L'électrovanne peut être alimentée en auto-maintien par la mise sous tension de l'actionneur 6 entraînant l'organe 4 d'obturation.
On notera que l'organe 8 de sécurité est de préférence agencé en amont de la paroi 42 latérale par rapport au sens de circulation de fluide à travers la vanne 1, de sorte que la pression exercée par le fluide tend à plaquer l'organe 8 de sécurité contre l'organe 4 d'obturation pour une meilleure étanchéité.
Ainsi, selon l'exemple des figures 1 à 17, l'organe 8 de sécurité est positionné à l'extérieur de l'organe 4 d'obturation.
Selon l'exemple des figures 18 et 19, l'organe 8 de sécurité est positionné à l'intérieur de l'organe 4 d'obturation. Cette disposition a été adopté pour une vanne 1 de type multivoies pouvant être montée en sortie d'un moteur thermique. La vanne 1 comporte deux sorties secondaires 22a, 22b et une sortie principale 22c ouverte en permanence ou éventuellement fermée par une autre vanne dite zéro débit disposée en aval. Il est donc possible d'arrêter le débit de refroidissement du moteur. L'organe 8 de sécurité peut présenter une deuxième fenêtre 83 de passage destinée à permettre un passage de fluide vers la sortie principale 22c. Cette fenêtre 83 de passage peut être configurée pour permettre cet écoulement de fluide quelque soit la position de l'organe 8 de sécurité.
Comme visible sur la figure 19, l'organe 4 d'obturation présente ici une première ouverture 40a radiale et une deuxième ouverture 40b radiale, décalées selon l'axe A de rotation, destinées à permettre un débit de fluide via les sorties secondaires respectives 22a, 22b. une troisième ouverture en dehors de l'organe 4 d'obturation autorise un débit permanent via la sortie principale 22c. La vanne 1 comprend une bague ou organe 9 d'occultation qui est fixe et présente sur la paroi 90 occultante et une fenêtre 92 de passage, et l'organe 8 de sécurité fonctionnant selon le principe décrit précédemment.
En fonctionnement normal, le pilotage de la position de l'organe 4 d'obturation, par rapport l'organe 9 d'occultation et l'organe 8 de sécurité en position de sécurité, via l'actionneur 6, permet de contrôler le débit de fluide via les sorties secondaires 22a, 22b, par chevauchement ou occultation total(e) ou partiel(le) des ouvertures radiales 40a, 40b et des fenêtres 92, 82 de passage correspondantes.
En cas de défaillance de pilotage de la vanne zéro débit, et quelque soit la position de l'organe 4 d'obturation au moment de cette défaillance, le rappel en position de sécurité de l'organe 8 de sécurité par l'organe 12 de rappel garantit un débit suffisant par l'ouverture radiale 40b et la sortie secondaire 22b pour la mise en sécurité du moteur.
L'invention a aussi pour objet un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant un dispositif de régulation thermique, par exemple pour un moteur, ce dispositif de régulation thermique étant équipé d'une vanne 1 ayant tout ou partie des caractéristiques précédemment décrites.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ce mode de réalisation n'ayant été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications sont possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers dispositifs ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Vanne (1) destinée à contrôler un débit de fluide, notamment un fluide de refroidissement pour moteur de véhicule, comprenant une entrée (20), une sortie (22), un organe (4) d'obturation destiné à faire varier une section de passage de fluide entre l'entrée (20) et la sortie (22), et un actionneur (6) configuré pour déplacer l'organe (4) d'obturation entre une première position correspondant à une section de passage de fluide maximale et une deuxième position correspondant à une section de passage de fluide minimale, caractérisée en ce que la vanne (1) comprend un organe (8) de sécurité délimitant une fenêtre (82) de passage de fluide entre l'entrée (20) et la sortie (22), cet organe (8) de sécurité étant mobile entre une position neutre, dans laquelle l'organe (8) de sécurité est agencé pour permettre à l'organe (4) d'obturation, par déplacement relativement à la fenêtre (82) de passage entre les première et deuxième positions, de faire varier la section de passage de fluide passant à travers cette fenêtre (82) de passage, et une position de sécurité, dans laquelle l'organe (8) de sécurité est agencé pour que la fenêtre (82) de passage offre, quelque soit la position de l'organe (4) d'obturation, une section de passage de fluide entre l'entrée (20) et la sortie (22) supérieure ou égale à une section seuil prédéterminée, et des moyens d'entraînement configurés pour déplacer l'organe (8) de sécurité depuis la position neutre jusqu'à la position de sécurité dès qu'une défaillance survient dans le contrôle du débit par la vanne (1).
- 2. Vanne (1) selon la revendication 1, dans laquelle les moyens d'entraînement comprennent un organe (12) de rappel élastiquement déformable destiné à rappeler l'organe (8) de sécurité en position de sécurité, et la vanne (1) comprend des moyens de maintien configurés pour maintenir l'organe (8) de sécurité en position neutre contre l'action de l'organe (12) de rappel.
- 3. Vanne (1) selon la revendication 2, dans laquelle les moyens de maintien comprennent un actionneur (14) de type tout ou rien comprenant un piston (140) mobile entre une position de maintien dans laquelle le piston (140) permet de maintenir l'organe (8) de sécurité en position neutre contre l'action de l'organe (12) de rappel et une position de libération dans laquelle le piston (140) permet à l'organe (12) de rappel de déplacer l'organe (8) de sécurité en position de sécurité.
- 4. Vanne (1) selon la revendication 3, dans laquelle les moyens de maintien comprennent un axe (16) mobile entre une position de blocage dans laquelle l'axe (16) est insérée dans un trou (84) de blocage de l'organe (8) de sécurité pour bloquer celui-ci en position neutre et une position de déblocage dans laquelle l'axe (16) est hors du trou de blocage pour libérer l'action de l'organe (12) de rappel, le piston (140) de l’actionneur étant configuré pour maintenir l'axe (16) en position de blocage ou autoriser le déplacement de l'axe (16) en position de déblocage.
- 5. Vanne (1) selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle l'organe (4) d'obturation comprend des moyens de butée configurés pour venir en butée contre l'organe (8) de sécurité afin d'entraîner l'organe (8) de sécurité depuis la position de sécurité jusqu'à la position neutre lors d'un déplacement de l'organe (4) d'obturation.
- 6. Vanne (1) selon la revendication 3, dans laquelle la vanne (1) comprend des moyens de liaison reliant le piston (140) et l'organe (8) de sécurité, les moyens de liaison étant configurés pour qu'un déplacement du piston (140) entraîne un déplacement de l'organe (8) de sécurité.
- 7. Vanne (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle l'organe (4) d'obturation est un boisseau, de préférence cylindrique, mobile en rotation autour d'un axe (A), le boisseau comprenant une ouverture (40) radiale et une ouverture (44) axiale en communication fluidique, et l'organe (8) de sécurité est une bague de forme complémentaire du boisseau, mobile en rotation autour du même axe (A) de rotation que le boisseau de sorte que le mouvement de rotation du boisseau relativement à la bague entre les première et deuxième positions permet de faire varier un chevauchement de l'ouverture (40) radiale et de la fenêtre (82) de passage afin de faire varier la section de passage de fluide entre la section de passage maximale et la section de passage minimale.
- 8. Vanne (1) selon la revendication 7, dans laquelle la bague est fendue et élastiquement déformable.
- 9. Vanne (1) selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle la bague est agencée en amont de la paroi du boisseau dont la bague épouse la forme, par rapport au sens de circulation de fluide à travers la vanne (1).
- 10. Véhicule, notamment véhicule automobile, comprenant une vanne (1) selon l'une des revendications 1 à 9.7/7
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2017
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