WO2015071462A1 - Vanne thermostatique de regulation de la circulation d'un fluide - Google Patents

Vanne thermostatique de regulation de la circulation d'un fluide Download PDF

Info

Publication number
WO2015071462A1
WO2015071462A1 PCT/EP2014/074775 EP2014074775W WO2015071462A1 WO 2015071462 A1 WO2015071462 A1 WO 2015071462A1 EP 2014074775 W EP2014074775 W EP 2014074775W WO 2015071462 A1 WO2015071462 A1 WO 2015071462A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
thermostatic element
spring
fluid
configuration
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/074775
Other languages
English (en)
Inventor
Jérôme MARTINO
Magalie MARTINET
Original Assignee
Vernet
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vernet filed Critical Vernet
Publication of WO2015071462A1 publication Critical patent/WO2015071462A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/01—Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/02—Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature
    • G05D23/021—Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature the sensing element being a non-metallic solid, e.g. elastomer, paste
    • G05D23/022—Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature the sensing element being a non-metallic solid, e.g. elastomer, paste the sensing element being placed within a regulating fluid flow

Definitions

  • the invention relates to a thermostatic valve for regulating the circulation of a fluid.
  • the invention finds application in the regulation of the cooling circuits of the heat engines, in the control of the temperature of the oil which circulates in the engine as well as in the regulation of the heating or the temperature of the water .
  • a thermostatic valve makes it possible to orient the circulation of the fluid as a function of its temperature. Indeed, heating of the engine causes a rise in temperature of the refrigerant, which is sent into a heat exchanger to be cooled.
  • the heat exchanger is a radiator communicating with the passenger compartment of the car so as to extract heat from the refrigerant to warm the cabin.
  • Such a valve comprises a housing delimiting a plurality of fluid passage orifices: for example, the control valves of a cooling circuit of a heat engine comprise an inlet fluid passage orifice and two fluid outlet orifices at the outlet , the regulation being effected by cutting the flow leaving the cooling liquid in one or other of the outlets.
  • the valve comprises a thermostatic element which is disposed inside the housing and which encloses a thermally expandable material. The expansion of this material causes the displacement of a movable portion of the thermostatic element, which ensures the closing and / or opening of the fluid passage holes.
  • valve This type of valve is known from US-B-6 772 958.
  • a valve comprising a housing, which defines three fluid passage orifices, a thermostatic element, which is disposed inside the housing and which comprises a piston fixed relative to the housing and a movable cup along a central axis relative to the piston, and a slide, which is disposed in the housing and which is axially movable, by cooperation with the cup.
  • the cup moves between a first configuration, where it does not oppose the passage of fluid in each of the orifices of the housing, a second configuration, where it closes a first orifice of the housing and where the cup and the slide are integral axially in translation, and a third configuration, where it closes a second orifice of the housing and wherein the slide abuts against the valve housing so that it is stopped in translation.
  • the fluid is free to flow in the first port.
  • the valve further includes a first return spring of the movable portion of the thermostatic element of its third configuration to its second configuration, and a second spring, which is interposed axially between the slide and a washer carried by the cup.
  • the second spring has a relatively high stiffness so that the drawer is held in contact with the cup over a normal operating range.
  • This spring also performs a safety function in case of overheating as it serves as a "buffer" between the drawer and the cup and thus protects the drawer from the movement of the latter.
  • the invention relates to a thermostatic valve for regulating the flow of a fluid, comprising a housing defining at least three fluid passage orifices and a thermostatic element, which is disposed inside the housing and which encloses a a mixture of thermally expandable materials, which mixture expands over a first temperature range, extending between a first temperature and a second temperature, and over a second temperature range, extending between a third temperature and a fourth temperature, the first temperature being less than the second temperature, which itself is lower than the third temperature which is lower than the fourth temperature.
  • the thermostatic element comprises a fixed part relative to the housing and a moving part along a central axis relative to the fixed part.
  • This valve also comprises a slide, which is arranged in the housing and which is axially movable, by cooperation with the mobile part of the thermostatic element, this moving part moving between a first configuration, obtained for a temperature below the second temperature , in which the movable portion of the thermostatic element does not oppose the passage of the fluid in each of the fluid passage orifices, a second configuration, reached for a temperature substantially equal to the second temperature, in which the mobile part of the thermostatic element closes a first fluid passage orifice and the movable portion abuts against the spool so that the movable portion of the thermostatic element and the spool are integral axially in translation and a third configuration, reached for a substantially equal temperature at the fourth temperature, in which the fluid is free to circulate er in the first orifice and wherein the movable portion of the thermostatic element closes a second fluid passage orifice.
  • the valve further comprises a first return spring of the movable portion of the thermostatic element of its third configuration to its first configuration, and a second return spring of the drawer, which is interposed axially between the drawer and the movable part of the thermostatic element, which relaxes against the action of the first spring during the passage between the first configuration and the second configuration and no longer opposes the action of the first spring between the second configuration and the third configuration so as to retain the movable part of the thermostatic element under the exclusive action of the first spring.
  • the movable part of the thermostatic element when the movable part of the thermostatic element reaches its second configuration, the latter drives the slide in translation, which inhibits the action of the second spring on the thermostatic element.
  • the second configuration is precisely reached for a temperature substantially equal to the second temperature, which marks the end of the first expansion range.
  • This additional effort opposes the displacement of the movable portion of the thermostatic element, so that it is held in position until the fluid reaches the third temperature where begins the second expansion range of the mixture.
  • the stroke of the moving part of the thermostatic element is then reduced because it does not progress or very little during the passage of the fluid from the second temperature to the third temperature. Reducing the travel of the moving part of the thermostatic element makes the valve more compact.
  • a thermostatic valve for regulating the circulation of a fluid may incorporate one or more of the following characteristics, taken in any technically permissible combination:
  • the fixed part of the thermostatic element is a rod and the movable part of the thermostatic element is a cup.
  • the drawer is arranged coaxially around the thermostatic element.
  • the first spring is a conical spring and the second spring is a cylindrical spring.
  • the movable portion comprises a shoulder against which is affixed a washer, this washer being interposed between the first spring and the second spring.
  • the spool comprises an inner bow of inner diameter greater than or equal to the outer diameter of a portion of the movable portion of the thermostatic element and inside which slides the movable part against which abuts the moving part in the second configuration.
  • the drawer carries an outer longitudinal rib for guiding the sliding of the drawer in the housing.
  • the housing delimits an inlet orifice, while the first passage orifice and the second passage orifice are outlet orifices.
  • the passage of the fluid in the inlet orifice and in the first outlet orifice is radially at the central axis of the valve.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exploded thermostatic valve according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a slide belonging to the thermostatic valve of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view along arrow III of FIG. 2,
  • FIGS. 4 to 6 are longitudinal sections of the thermostatic valve of FIG. 1 in several configurations
  • FIG. 7 is a graph showing the different loads applying to a moving part of a thermostatic element belonging to the thermostatic valve of FIG. 1 and
  • FIG. 8 is a graph showing two expansion curves of a thermostatic element, that is to say the displacement of the mobile part of the thermostatic elements as a function of the temperature for a valve of the prior art and for the valve according to the invention.
  • FIG. 1 a thermostatic valve 2 which extends along a longitudinal axis X2 and which comprises a valve housing 4.
  • This valve housing 4 is generally of cylindrical and hollow shape, being shown in longitudinal half-section at Figure 1 for a better visualization.
  • the two ends of the casing 4 are marked 4A and 4B.
  • the casing 4 delimits a plurality of fluid passage orifices, among which an orifice O40 represents an orifice for the passage of the fluid at the inlet and orifices 042 and 044 represent orifices for the passage of the fluid. at the outlet of the valve 2.
  • the orifices O40 and O4 are rather arranged on the side of the end 4A, while the orifices 044 and 046 are oriented towards the end 4B.
  • the passage opening 044 extends in the longitudinal direction X2 of the valve while the orifices 040 and 042 extend generally radially to the axis X2 and are arranged substantially at the same axial level with respect to the axis X2. This limits the pressure of the fluid exerted axially on the movable elements of the valve.
  • the housing 4 further defines an orifice 046 also opening radially to the axis X2 in the hollow of the housing 4, that is to say in the orifice 044.
  • the part 8 is a ring centered on a longitudinal axis parallel to the axis X2 and the part 6 is a closure plate of the hole of the ring 8.
  • the ring 8 is disposed on the side of the end 4B relative to the wafer 6 and comprises a groove for receiving a seal 10 which is interposed between the ring 8 and the housing 4 of the valve 2 so that the fluid is channeled into the passage openings provided for this purpose.
  • the valve 2 also comprises a thermostatic element 14 which is generally of cylindrical geometry centered on an axis parallel or even coincident with the axis X2 and which contains a mixture of thermosilpable waxes. This mixture of waxes is intended to expand over two temperature ranges P1 and P3.
  • the first beach of P1 temperature extends between a first temperature T1 and a second temperature T2 and the second temperature range P3 extends between a third temperature T3 and a fourth temperature T4. These temperature changes occur during a variation in the temperature of the fluid flowing around the element 14.
  • the temperatures T1, T2, T3 and T4 are respectively equal to 70 ° C., 85 ° C. 105 ° C and 120 ° C.
  • the thermostatic element 14 comprises a mobile part 140 along the axis X2 and a fixed part 142, the expansion of the mixture inside the thermostatic element 14 causing the moving part 140 to move relative to the part
  • the movable portion 140 of the thermostatic element 14 is a cup, containing the aforementioned mixture of waxes
  • the fixed portion 142 of the thermostatic element 14 is a rod which is fixed by the intermediate parts 6 and 8 to the housing 4 of the valve 2.
  • the thermostatic element 14 cooperates axially with a slide 12 which is arranged around the thermostatic element 14 and which is axially movable, by cooperation with the mobile part 140 of the thermostatic element 14.
  • the valve 2 also comprises a conical spring 20 for biasing the movable portion 140 of the thermostatic element 14 and a cylindrical spring 16 for returning the slide gate 12.
  • the springs 20 and 16 make it possible, among other things, to drawer 12 and the movable portion 140 of the thermostatic element 14 in their initial position during the cooling of the fluid.
  • the springs 16 and 20 bear on each side on a washer 18 which is integral in translation with the mobile part 140 of the thermostatic element 14.
  • the drawer 12 has a generally tubular geometry which is perforated in several places to include the amount of material used to form the drawer 12 and therefore the cost of manufacture.
  • the slide 12 is centered on an axis X12 which is substantially parallel to or even coincident with the longitudinal axis X 2 of the valve 2.
  • axis X12 which is substantially parallel to or even coincident with the longitudinal axis X 2 of the valve 2.
  • an inner bow 122 Approximately in the middle of the slide 12 along the axis X 12 is an inner bow 122 supported by three tabs 124 connected, radially to the axis X12, to an outer casing 126 of the drawer 12.
  • the envelope 126 comprises several portions among which a semi-tubular portion 126A defines a first free end of the slide 12 facing the end 4A of the housing 4.
  • the portion 126A externally carries a rib 130 for guiding the sliding of the slide 12 in the 4. This makes it possible inter alia to prevent the slide 12 from tilting about the axis X 2 within the valve 2. To do this, the rib 130 is received in a groove which is formed inside the housing 4, which is not visible in the figures.
  • a portion 126B of the envelope is connected to the portion 126A and has a tubular geometry.
  • the portion 126B is connected to a semi-tubular portion 126F by means of three fingers extending parallel to the axis X12. These three fingers support the tabs 124.
  • 126D is the portion of the fingers which is connected with the tabs 24, 126C the portion connecting the portion 126B with the portion 126D and 126E the portion connecting the portion 126D to the portion 126F.
  • the spaces between the fingers at the portion 126C are referenced E122.
  • a portion 126G is juxtaposed to the portion 126F and defines a second free end of the slide 12 facing the end 4B of the housing 4, this portion 126G being semi-tubular geometry.
  • the portions 126A to 126G are successively arranged along the axis X12 in a direction from the end 4A to the end 4B.
  • the three tabs 124 define between them three spaces E124.
  • D126 and D126 we note D126 and D126.
  • the drawer 12 comprises, at its casing 126, a rib 130 disposed on the side of the end 4A of the housing 4.
  • FIG. 4 shows a first configuration of the valve 2, at rest, in which the mobile part 140 of the element 14 is in an initial position.
  • the cup 140 comprises three parts which are respectively referenced 140A, 140B and 140C.
  • the parts 140B and 140C are successively arranged on the end 4B side of the housing 4 with respect to the portion 140A.
  • the portion 140A has a diameter D140A which is greater than a diameter D140B, which itself is greater than the diameter of the portion 140C.
  • the cup 140 thus comprises two shoulders arranged between each of its parts.
  • the diameter D160A is substantially equal to the diameter D126 of the casing 126 and the diameter D140B is slightly smaller than the diameter D122 of the arch 122.
  • the portion 140B of the cup 140 passes through the arch 122 of the drawer 12.
  • washer 18 is disposed around the portion 140C of the cup 140 and is pressed against the portion 140B through the spring 20 which bears, towards the end 4A, thereon at a first end, as represented by the elastic load force C20.
  • the spring 16 On the side opposite to the spring 20, the spring 16 is supported by a first end and in the direction of the end 4B, on the washer 18 and exerts on it an elastic load force C16 directly opposite the force C20.
  • a second end of the spring 16 is in support against the hoop 122 of the slide 12 and a second end of the spring 20 bears against an internal shoulder 48 of the housing 4.
  • the thermostatic valve 2 is associated with an exchanger 1 in the fluid circulation circuit which makes it possible to cool the fluid at the outlet of the valve 2.
  • the The coolant warms considerably as it passes through the engine, which means that it needs to be cooled before being injected again.
  • This cooling is achieved by the heat exchanger 1 which is often a radiator communicating with the passenger compartment of the car. This radiator uses the heat of the coolant to heat the cabin economically.
  • the incoming flow F1 of fluid in the orifice O40 passes through the spaces E122 at the portion 126C. Since the spaces E122 are not visible in FIG. 4, they are shown in dashed lines in the drawer 12.
  • the flow F1 is divided, for example, approximately proportionally, into the exit orifices 044 and 042.
  • F2 and F3 the flows exiting fluid through respectively the orifices 044 and 042.
  • the orifice 042 is not visible in the sectional plane of Figures 4 to 6, that is why it has been shown in phantom.
  • Downstream of the orifice 042 the fluid passes through the exchanger 1 and is reinjected downstream of the exchanger 1 in the valve 2 through the orifice 046.
  • the outgoing flow F2 of fluid passes in the spaces E124 present between the legs connection 124 and the amount of fluid passing through the orifice 044 is then mixed with the amount of fluid having passed through the exchanger 1 at the orifice 046.
  • the fluid flows at a temperature below the temperature T1, but it is nevertheless sent into the exchanger 1 for various reasons in particular because some components of the exchanger 1 need to be quickly mounted temperature.
  • the heating of the motor causes an increase in the temperature of the refrigerant and therefore an increase in the surrounding temperature of the thermostatic element 14.
  • the mixture of waxes contained in the thermostatic element 14 begins to expand and the cup 140 moves in a longitudinal direction U1 facing the end 4B of the housing 4, that is to say to the right in Figure 4.
  • the displacement of the cup 140 is to meet the action C20 of the elastic spring 20 and causes the expansion of the elastic spring 16.
  • the passage of the first temperature T1 to the second temperature T2 brings the valve 2 in a second configuration shown in Figure 5.
  • the terms "forward” and “forward” refer to a longitudinal direction from the end 4A to the end 4B of the housing 4 and vice versa for the terms “backward” and “backward”.
  • FIG. 5 it can be seen that the cup 140 has moved relative to the rod 142 inside the drawer 12 so that the portion 140A of the cup 140 closes the orifice 042 for the passage of the fluid at the outlet of the the valve 2.
  • the incoming flow F1 of fluid inside the valve 2 thus circulates integrally in the passage opening 044 as illustrated by the arrow F2. More specifically, the fluid flows, as represented by the arrow F1, in a space E122 at the portion 126C, then along the portion 140A of the cup 140 forwards. Then, the fluid exits through a space E124 between the tabs 124..
  • the circulation inside exchanger 1 is cut off and the fluid is directly fed back into the engine. In practice, this configuration occurs when the coolant is at "good" temperature and therefore does not need to be cooled at the output of the engine.
  • the portion 140A of the cup 140 abuts against the hoop 122 so that the cup 140 and the slide 12 are integral in translation along the axis X2.
  • the cylindrical spring 16 is interposed between the hoop 122 of the drawer 12 and a washer 18 carried by the cup 140.
  • the spring 16 since the drawer 12 is integral in translation with the cup 140, the spring 16 does not relax anymore. In other words, the spring 16 no longer opposes the action C20 of the conical spring 20, which is why the arrow C16 is not shown in Figures 5 and 6.
  • FIG. 7 is a graph showing the load of the springs 16 and 20 on the part 140 as a function of the stroke of the latter.
  • the load C20 exerted by the conical spring 20 on the cup 140 is shown in phantom and the load C16 of the cylindrical spring 16 on the cup 140 is shown in center line.
  • a global load C140 applied to the cup 140 is shown in fine lines and is calculated by subtracting the load C16 from the cylindrical spring 16 to the load C20 of the conical spring 20.
  • the moment when the cup 140 abuts the drawer 12 that is, when the temperature is approximately equal to T2 is represented by a vertical axis B1 in the graph of FIG. 7.
  • the spring 16 stops exerting an elastic load force on the cup 140, that is to say against the action C20 of the spring 20 as illustrated by the downward movement of the load curve of the spring 16.
  • Note dC16 the loss of load of the spring 16 on the cup 140. This loss of load causes the overall load C140 applying to the cup 140 is summarized in fact to the force C20 exerted by the spring 20.
  • the overall load curve C140 has an upward movement at the abutment between the cup 140 and the slide 12, that is to say at the level of the B1 axis.
  • the gain dC140 is substantially equal to the loss dC16 and is of the order of 25N.
  • the configuration of Figure 5 corresponds precisely to the moment when the fluid flowing in the valve reaches the second temperature T2.
  • the mixture of waxes contained in the thermostatic element 14 ceases to expand but there is still a slight expansion.
  • the application of an additional effort at this moment therefore makes it possible to compensate for this slight expansion appearing between the two temperature ranges, ie between the second temperature T2 and the third temperature T3.
  • the cup 140 is retained in its displacement by the exclusive action of the spring 20 from the moment when the temperature reaches the second temperature T2, that is to say between the configuration of FIG. 5 and the configuration of FIG.
  • the cup 140 is effectively retained only between the second temperature T2 and the third temperature T3 because, starting from the third temperature T3, the second expansion range P3 begins and the retaining force exerted by the spring 20 is not sufficient to compensate for the thrust due to the expansion of the mixture of waxes. This is more easily understood from Figure 8.
  • Figure 8 is shown a graph having the yoke stroke of the cup 140 and the abscissa temperature.
  • the curve in bold and in broken line represents the expansion curve of the wax mixture for a valve of the prior art and the curve in solid line represents the expansion curve of the mixture in the valve 2.
  • the curve portion between the temperature T2 and the temperature T3 is generally flat.
  • the final stroke of the cup 140 is reduced by a distance 11 which corresponds to the displacement of the cup 140 between the second temperature T2 and the third temperature T3 for a valve of the prior art.
  • the portion 140A of the cup 140 closes the opening of the casing 126 of the drawer 12, so that the drawer 12 and the cup 140 close together the orifice 044 for the passage of the fluid at the outlet of the valve 2.
  • the incoming flow F1 in the valve 2 thus passes entirely into the outlet orifice 042 and passes through the exchanger 1.
  • the slide 12 closes part of the orifice 042, the other portion of the orifice 42 being traversed by the fluid at the outlet of the orifice O40, as represented by the arrow F3 in FIG. is cooled in the exchanger 1, spring with a lower temperature than the input and is fed back into the valve 2 through the orifice 046 to circulate again within the engine.
  • This configuration of Figure 6 corresponds to a situation where the engine is very hot and where it needs to be cooled quickly. The refrigerant therefore completely through the exchanger 1 to prevent overheating of the engine.
  • the conical spring 20 recalls the cup 140 in its rest configuration, that is to say in the configuration of Figure 4.
  • This recall of the cup 140 is shown in Figure 6, by an arrow U3.
  • the withdrawal of the cup 140 causes a compression of the cylindrical spring 16 which presses the slide 12 towards the end 4A. More precisely and as shown in FIG. 6, the spring 12 exerts a force C16 'oriented from the end 4B towards the end 4A so as to retract the slide 12 until it reaches the position of FIG.
  • the movable portion of the thermostatic element 14 is the rod 142 while the cup 140 is fixed.
  • the slide 12 is not arranged around the cup 140 but for example arranged axially in contact therewith.
  • springs 16 and 22 may be used.
  • valve 2 comprises two inlet ports and an outlet port.
  • ports 042 and 044 can be used as fluid flow inlet ports while port O40 can be used as an outlet port of the fluid passage.
  • the thermostatic valve 2 is used to regulate the heating, the temperature of the oil circulating within an engine or the temperature of the water in a sanitary installation.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Abstract

Cette vanne comprend un boîtier (4) délimitant au moins trois orifices (O40, O42, O44) de passage du fluide, un élément thermostatique, qui est disposé à l'intérieur du boîtier et qui renferme un mélange de matières thermodilatables se dilatant sur une première plage de température et sur une deuxième plage de température. L'élément thermostatique comprend une partie (142) fixe par rapport au boîtier et une partie (140) mobile le long d'un axe central (X2) par rapport à la partie fixe. Cette vanne comprend aussi un tiroir qui est mobile axialement, par coopération avec la partie mobile de l'élément thermostatique, un premier ressort (20) de rappel (C20) de la partie mobile de l'élément thermostatique, et un deuxième ressort (16) de rappel du tiroir, qui est intercalé axialement entre le tiroir et la partie mobile de l'élément thermostatique, qui se détend (C16) à rencontre de l'action (C20) du premier ressort et qui n'oppose plus de résistance à l'action du premier ressort à partir d'une certaine course de manière à retenir la partie mobile de l'élément thermostatique sous l'action exclusive du premier ressort.

Description

VANNE THERMOSTATIQUE DE REGULATION DE LA CIRCULATION D'UN FLUIDE
L'invention concerne une vanne thermostatique de régulation de la circulation d'un fluide.
En particulier, l'invention trouve une application dans la régulation des circuits de refroidissement des moteurs thermiques, dans le contrôle de la température de l'huile qui circule dans le moteur ainsi que dans la régulation du chauffage ou de la température de l'eau.
A titre d'exemple, dans le cas du refroidissement d'un moteur thermique, une vanne thermostatique permet d'orienter la circulation du fluide en fonction de sa température. En effet, réchauffement du moteur thermique entraîne une montée en température du fluide réfrigérant, lequel est envoyé dans un échangeur de chaleur afin d'y être refroidi. En pratique, l'échangeur de chaleur est un radiateur communiquant avec l'habitacle de la voiture de manière à extraire la chaleur du fluide réfrigérant pour réchauffer l'habitacle.
Une telle vanne comprend un boîtier délimitant plusieurs orifices de passage du fluide : par exemple, les vannes de régulation d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique comprennent un orifice de passage du fluide en entrée et deux orifices de passage du fluide en sortie, la régulation s'effectuant en coupant le flux sortant du liquide de refroidissement dans l'un ou l'autre des orifices de sortie. Pour ce faire, la vanne comprend un élément thermostatique qui est disposé à l'intérieur du boîtier et qui renferme une matière thermodilatable. La dilatation de cette matière entraîne le déplacement d'une partie mobile de l'élément thermostatique, ce qui assure l'obturation et/ou l'ouverture des orifices de passage du fluide.
Ce type de vanne est connu de US-B-6 772 958. Ainsi, ce document divulgue une vanne comprenant un boîtier, qui délimite trois orifices de passage du fluide, un élément thermostatique, qui est disposé à l'intérieur du boîtier et qui comprend un piston fixe par rapport au boîtier et une coupelle mobile le long d'un axe central par rapport au piston, et un tiroir, qui est disposé dans le boîtier et qui est mobile axialement, par coopération avec la coupelle. Sous l'effet d'un échauffement, la coupelle se déplace entre une première configuration, où elle ne s'oppose pas au passage du fluide dans chacun des orifices du boîtier, une deuxième configuration, où elle obture un premier orifice du boîtier et où la coupelle et le tiroir sont solidaires axialement en translation, et une troisième configuration, où elle obture un deuxième orifice du boîtier et où le tiroir bute contre le boîtier de la vanne de manière qu'il est arrêté en translation. Dans cette troisième configuration, le fluide est libre de circuler dans le premier orifice. La vanne comporte, en outre, un premier ressort de rappel de la partie mobile de l'élément thermostatique de sa troisième configuration à sa deuxième configuration, et un deuxième ressort, qui est intercalé axialement entre le tiroir et une rondelle portée par la coupelle.
Comme explicité aux lignes 57 à 59 de la colonne 4 de ce brevet, le deuxième ressort présente une raideur relativement élevée de sorte que le tiroir est maintenu au contact de la coupelle sur une plage de fonctionnement normale. Ce ressort remplit en outre une fonction de sécurité en cas de surchauffe puisqu'il sert de « tampon » entre le tiroir et la coupelle et protège ainsi le tiroir du mouvement de cette dernière.
Lorsqu'on souhaite que la vanne agisse sur la circulation de fluide dans deux plages de température différentes, autrement dit à basse température et à haute température, il est connu d'utiliser, en tant que matière thermodilatable de l'élément thermostatique, un mélange de plusieurs cires thermodilatables, qui sont prévues pour se dilater essentiellement sur les deux plages de température précitées. Ceci est décrit dans EP-A-1 942 257.
Or, il est difficile d'obtenir, avec ce type de mélange, de la dilatation uniquement sur les deux plages de températures prédéterminées. En effet, il subsiste une dilatation résiduelle entre les deux plages de températures de dilatation du mélange. Cette légère dilatation entraîne un déplacement supplémentaire de la partie mobile l'élément thermostatique et donc une augmentation de la course de cette dernière. L'agencement du ressort dans la construction de US-B-6 772 958 ne permet pas de freiner la partie mobile de l'élément thermostatique dans cette plage de dilatation résiduelle, c'est-à-dire qu'il ne permet pas de limiter, voire d'éliminer, le déplacement supplémentaire de la coupelle hors des plages de températures de dilatation prédéterminées. Cela ne rend pas la vanne thermostatique particulièrement compacte et l'intégration de la vanne dans le circuit de refroidissement est donc plus difficile.
C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une vanne thermostatique de régulation plus compacte.
A cet effet l'invention concerne une vanne thermostatique de régulation de la circulation d'un fluide, comprenant un boîtier délimitant au moins trois orifices de passage du fluide et un élément thermostatique, qui est disposé à l'intérieur du boîtier et qui renferme un mélange de matières thermodilatables, ce mélange se dilatant sur une première plage de température, s'étendant entre une première température et une deuxième température, et sur une deuxième plage de température, s'étendant entre une troisième température et une quatrième température, la première température étant inférieure à la deuxième température, laquelle étant elle-même inférieure à la troisième température qui est inférieure à la quatrième température. L'élément thermostatique comprend une partie fixe par rapport au boîtier et une partie mobile le long d'un axe central par rapport à la partie fixe. Cette vanne comprend également un tiroir, qui est disposé dans le boîtier et qui est mobile axialement, par coopération avec la partie mobile de l'élément thermostatique, cette partie mobile se déplaçant entre une première configuration, obtenue pour une température inférieure à la deuxième température, dans laquelle la partie mobile de l'élément thermostatique ne s'oppose pas au passage du fluide dans chacun des orifices de passage du fluide, une deuxième configuration, atteinte pour une température sensiblement égale à la deuxième température, dans laquelle la partie mobile de l'élément thermostatique obture un premier orifice de passage du fluide et la partie mobile bute contre le tiroir de manière que la partie mobile de l'élément thermostatique et le tiroir sont solidaires axialement en translation et une troisième configuration, atteinte pour une température sensiblement égale à la quatrième température, dans laquelle le fluide est libre de circuler dans le premier orifice et dans laquelle la partie mobile de l'élément thermostatique obture un deuxième orifice de passage du fluide. La vanne comprend en outre un premier ressort de rappel de la partie mobile de l'élément thermostatique de sa troisième configuration à sa première configuration, et un deuxième ressort de rappel du tiroir, qui est intercalé axialement entre le tiroir et la partie mobile de l'élément thermostatique, qui se détend à rencontre de l'action du premier ressort lors du passage entre la première configuration et la deuxième configuration et qui n'oppose plus de résistance à l'action du premier ressort entre la deuxième configuration et la troisième configuration de manière à retenir la partie mobile de l'élément thermostatique sous l'action exclusive du premier ressort.
Grâce à l'invention, lorsque la partie mobile de l'élément thermostatique parvient dans sa deuxième configuration, celle-ci entraîne en translation le tiroir, ce qui inhibe l'action du deuxième ressort sur l'élément thermostatique. Or, la deuxième configuration est justement atteinte pour une température sensiblement égale à la deuxième température, laquelle marque la fin de la première plage de dilatation. Cet effort supplémentaire s'oppose au déplacement de la partie mobile de l'élément thermostatique, ce qui fait que celle-ci est maintenue en position jusqu'à ce que le fluide atteigne la troisième température où commence la deuxième plage de dilatation du mélange. La course de la partie mobile de l'élément thermostatique est alors diminuée car elle ne progresse pas ou très peu durant le passage du fluide de la deuxième température à la troisième température. La réduction de la course de la partie mobile de l'élément thermostatique rend la vanne plus compacte.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une vanne thermostatique de régulation de la circulation d'un fluide peut incorporer une ou plusieurs des caractéristique suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible :
- La partie fixe de l'élément thermostatique est une tige et la partie mobile de l'élément thermostatique est une coupelle.
Le tiroir est disposé coaxialement autour de l'élément thermostatique.
Le premier ressort est un ressort conique et le deuxième ressort est un ressort cylindrique.
- La partie mobile comprend un épaulement contre lequel est apposée une rondelle, cette rondelle étant intercalée entre le premier ressort et le deuxième ressort.
Le tiroir comprend un arceau interne de diamètre intérieur supérieur ou égal au diamètre extérieur d'une portion de la partie mobile de l'élément thermostatique et à l'intérieur duquel coulisse la partie mobile contre lequel vient buter la partie mobile dans la deuxième configuration.
- L'arceau du tiroir est maintenu par des pattes de liaison, entre lesquelles le fluide s'écoule axialement lorsque la coupelle est dans sa deuxième configuration.
- Le tiroir porte une nervure longitudinale extérieure de guidage du coulissement du tiroir dans le boîtier.
- Le boîtier délimite un orifice d'entrée, alors que le premier orifice de passage et le deuxième orifice de passage sont des orifices de sortie.
Le passage du fluide dans l'orifice d'entrée et dans le premier orifice de sortie se fait radialement à l'axe central de la vanne.
- Lorsque la partie mobile de l'élément thermostatique est dans la troisième configuration, le tiroir bute contre le boîtier de la vanne de manière que la partie mobile de l'élément et le tiroir sont arrêtés en translation.
L'invention et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une vanne thermostatique conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un éclaté d'une vanne thermostatique conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue en perspective d'un tiroir appartenant à la vanne thermostatique de la figure 1 , - la figure 3 est une vue selon la flèche III de la figure 2,
- les figures 4 à 6 sont des coupes longitudinales de la vanne thermostatique de la figure 1 dans plusieurs configurations,
- la figure 7 est un graphique montrant les différentes charges s'appliquant sur une partie mobile d'un élément thermostatique appartenant à la vanne thermostatique de la figure 1 et,
- la figure 8 est un graphique montrant deux courbes de dilatation d'un élément thermostatique, c'est-à-dire le déplacement de la partie mobile des éléments thermostatiques en fonction de la température pour une vanne de l'art antérieur et pour la vanne conforme à l'invention.
Sur la figure 1 est représentée une vanne thermostatique 2 qui s'étend selon un axe longitudinal X2 et qui comporte un boîtier de vanne 4. Ce boîtier de vanne 4 est globalement de forme cylindrique et creux, en étant représenté en demi-coupe longitudinale à la figure 1 pour une meilleure visualisation. On note 4A et 4B les deux extrémités du boîtier 4. Le boîtier 4 délimite plusieurs orifices de passage du fluide, parmi lesquels un orifice O40 représente un orifice de passage du fluide en entrée et des orifices 042 et 044 représentent des orifices de passage du fluide en sortie de la vanne 2. Les orifices de passage O40 et 042 sont plutôt disposés du côté de l'extrémité 4A, tandis que les orifices 044 et 046 sont orientés vers l'extrémité 4B. L'orifice de passage 044 s'étend dans la direction longitudinale X2 de la vanne alors que les orifices 040 et 042 s'étendent globalement de manière radiale à l'axe X2 et sont disposés sensiblement au même niveau axial par rapport à l'axe X2. Cela permet de limiter la pression du fluide s'exerçant axialement sur les éléments mobiles de la vanne. Le boîtier 4 délimite en outre un orifice 046 débouchant également de manière radiale à l'axe X2 dans le creux du boîtier 4, c'est-à-dire dans l'orifice 044.
Deux pièces de fixation 6 et 8 sont disposées au niveau de l'extrémité 4A du boîtier 4. La pièce 8 est une bague centrée sur un axe longitudinal parallèle à l'axe X2 et la pièce 6 est une plaquette d'obturation du trou de la bague 8. La bague 8 est disposée du côté de l'extrémité 4B par rapport à la plaquette 6 et comprend une gorge de réception d'un joint d'étanchéité 10 qui est intercalé entre la bague 8 et le boîtier 4 de la vanne 2 de manière que le fluide est canalisé dans les orifices de passage prévus à cet effet.
La vanne 2 comprend également un élément thermostatique 14 qui est globalement de géométrie cylindrique centrée sur un axe parallèle voire confondu avec l'axe X2 et qui renferme un mélange de cires thermodilatables. Ce mélange de cires est prévu pour se dilater sur deux plages de températures P1 et P3. La première plage de température P1 s'étend entre une première température T1 et une deuxième température T2 et la deuxième plage de température P3 s'étend entre une troisième température T3 et une quatrième température T4. Ces changements de température interviennent lors d'une variation de la température du fluide s'écoulant autour de l'élément 14. Dans l'exemple, les températures T1 , T2, T3 et T4 sont respectivement égales à 70°C, 85°C, 105°C et 120°C. L'élément thermostatique 14 comprend une partie mobile 140 le long de l'axe X2 et une partie fixe 142, la dilatation du mélange à l'intérieur de l'élément thermostatique 14 entraînant le déplacement de la partie mobile 140 par rapport à la partie fixe 142. Dans l'exemple, la partie mobile 140 de l'élément thermostatique 14 est une coupelle, contenant le mélange de cires précité, alors que la partie fixe 142 de l'élément thermostatique 14 est une tige qui est fixée, par l'intermédiaire des pièces 6 et 8 au boîtier 4 de la vanne 2.
L'élément thermostatique 14 coopère axialement avec un tiroir 12 qui est disposé autour de l'élément thermostatique 14 et qui est mobile axialement, par coopération avec la partie mobile 140 de l'élément thermostatique 14.
La vanne 2 comprend également un ressort conique 20 de rappel de la partie mobile 140 de l'élément thermostatique 14 et un ressort cylindrique 16 de rappel du tiroir 12. En effet, les ressorts 20 et 16 permettent, entre autres, de rappeler respectivement le tiroir 12 et la partie mobile 140 de l'élément thermostatique 14 dans leur position initiale lors du refroidissement du fluide. Les ressorts 16 et 20 prennent appui de chaque côté sur une rondelle 18 qui est solidaire en translation de la partie mobile 140 de l'élément thermostatique 14.
Comme visible aux figures 2 et 3, le tiroir 12 a une géométrie globalement tubulaire qui est ajourée à plusieurs endroits pour notamment limiter la quantité de matière utilisée pour former le tiroir 12 et donc, le coût de fabrication. Le tiroir 12 est centré sur un axe X12 qui est sensiblement parallèle voire confondu avec l'axe longitudinal X2 de la vanne 2. Environ au milieu du tiroir 12 selon l'axe X12 est disposé un arceau interne 122 supporté par trois pattes 124 reliées, radialement à l'axe X12, à une enveloppe extérieure 126 du tiroir 12.
L'enveloppe 126 comprend plusieurs portions parmi lesquelles une portion semi- tubulaire 126A définit une première extrémité libre du tiroir 12 orientée vers l'extrémité 4A du boîtier 4. La portion 126A porte extérieurement une nervure 130 de guidage du coulissement du tiroir 12 dans le boîtier 4. Cela permet entre autres, d'empêcher le tiroir 12 de basculer autour de l'axe X2 au sein de la vanne 2. Pour ce faire, la nervure 130 est reçue dans une rainure qui est ménagée à l'intérieur du boîtier 4, ce qui n'est pas visible sur les figures.
Une portion 126B de l'enveloppe est reliée à la portion 126A et présente une géométrie tubulaire. La portion 126B est reliée à une portion semi-tubulaire 126F par l'intermédiaire de trois doigts s'étendant parallèlement à l'axe X12. Ces trois doigts supportent les pattes 124. On note 126D la portion des doigts qui est reliée avec les pattes 24, 126C la portion reliant la portion 126B avec la portion 126D et 126E la portion reliant la portion 126D à la portion 126F. Les espaces entre les doigts au niveau de la portion 126C sont référencés E122.
Enfin, une portion 126G est juxtaposée à la portion 126F et définit une deuxième extrémité libre du tiroir 12 orientée vers l'extrémité 4B du boîtier 4, cette portion 126G étant à géométrie semi-tubulaire.
Les portions 126A à 126G sont successivement disposées le long de l'axe X12 selon une direction allant de l'extrémité 4A à l'extrémité 4B.
Les trois pattes 124 délimitent entre elles trois espaces E124. On note D126 et
D122 le diamètre intérieur respectivement de l'enveloppe 126 et de l'arceau 122. Le tiroir 12 comprend, au niveau de son enveloppe 126, une nervure 130 disposée du côté de l'extrémité 4A du boîtier 4.
Sur la figure 4 est représentée une première configuration de la vanne 2, au repos, dans laquelle la partie mobile 140 de l'élément 14 est dans une position initiale. Comme mieux visible sur cette figure, la coupelle 140 comprend trois parties qui sont respectivement référencées 140A, 140B et 140C. Les parties 140B et 140C sont successivement disposées du côté de l'extrémité 4B du boîtier 4 par rapport à la partie 140A. La partie 140A a un diamètre D140A qui est supérieur à un diamètre D140B, lequel est lui-même supérieur au diamètre de la partie 140C. La coupelle 140 comprend donc deux épaulements disposés entre chacune de ses parties. Le diamètre D160A est sensiblement égal au diamètre D126 de l'enveloppe 126 et le diamètre D140B est légèrement inférieur au diamètre D122 de l'arceau 122. Par ailleurs, la partie 140B de la coupelle 140 traverse l'arceau 122 du tiroir 12. La rondelle 18 est disposée autour de la partie 140C de la coupelle 140 et est plaquée contre la partie 140B par l'intermédiaire du ressort 20 qui appuie, en direction de l'extrémité 4A, sur celle-ci au niveau d'une première extrémité, comme représenté par l'effort de charge élastique C20. Du côté opposé au ressort 20, le ressort 16 prend appui par une première extrémité et en direction de l'extrémité 4B, sur la rondelle 18 et exerce sur celle-ci un effort de charge élastique C16 directement opposé à l'effort C20. Une deuxième extrémité du ressort 16 est en appui contre l'arceau 122 du tiroir 12 et une deuxième extrémité du ressort 20 est en appui contre un épaulement interne 48 du boîtier 4.
La vanne thermostatique 2 est associée à un échangeur 1 dans le circuit de circulation du fluide qui permet de refroidir le fluide en sortie de la vanne 2. En effet, dans l'exemple d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, le fluide réfrigérant se réchauffe considérablement en traversant le moteur, ce qui fait qu'il a besoin d'être refroidi avant d'y être injecté à nouveau. Ce refroidissement est réalisé par l'échangeur thermique 1 qui est souvent un radiateur communiquant avec l'habitacle de la voiture. Ce radiateur utilise la chaleur du fluide réfrigérant pour chauffer l'habitacle de manière économique.
Lorsque la vanne 2 est dans la configuration de la figure 4, le flux entrant F1 de fluide dans l'orifice O40 passe par les espaces E122 au niveau de la portion 126C. Les espaces E122 n'étant pas visibles à la figure 4, ils sont représentés en pointillés au sein du tiroir 12. Le flux F1 est divisé, par exemple de manière à peu près proportionnelle, dans les orifices de sortie 044 et 042. On note F2 et F3 les flux sortant de fluide à travers respectivement les orifices 044 et 042. L'orifice 042 n'est pas visible dans le plan de coupe des figures 4 à 6, c'est pourquoi il a été représenté en traits interrompus. En aval de l'orifice 042, le fluide traverse l'échangeur 1 et est réinjecté en aval de l'échangeur 1 dans la vanne 2 par l'orifice 046. Le flux sortant F2 de fluide passe dans les espaces E124 présents entre les pattes de liaison 124 et la quantité de fluide traversant l'orifice 044 se mélange alors à la quantité de fluide ayant traversé l'échangeur 1 au niveau de l'orifice 046.
Dans la configuration de la figure 4, le fluide circule à une température inférieure à la température T1 mais il est néanmoins envoyé dans l'échangeur 1 pour diverses raisons notamment car certains composants de l'échangeur 1 nécessitent d'être montés rapidement en température. L'échauffement du moteur entraîne une élévation de la température du fluide réfrigérant et donc, une augmentation de la température environnante de l'élément thermostatique 14. Lorsque la température a atteint la température T1 , le mélange de cires renfermé dans l'élément thermostatique 14 commence à se dilater et la coupelle 140 se déplace selon une direction longitudinale U1 orientée vers l'extrémité 4B du boîtier 4, c'est-à-dire vers la droite à la figure 4. Le déplacement de la coupelle 140 se fait à rencontre de l'action C20 du ressort élastique 20 et entraîne la détente du ressort élastique 16. Le passage de la première température T1 à la deuxième température T2 amène la vanne 2 dans une deuxième configuration représentée à la figure 5. Dans ce document, les termes « avant » et « avancer » font référence à une direction longitudinale allant de l'extrémité 4A à l'extrémité 4B du boîtier 4 et inversement pour les termes « recul» et « reculer».
Sur la figure 5, on remarque que la coupelle 140 s'est déplacée par rapport à la tige 142 à l'intérieur du tiroir 12 si bien que la partie 140A de la coupelle 140 obture l'orifice 042 de passage du fluide en sortie de la vanne 2. Le flux entrant F1 de fluide à l'intérieur de la vanne 2 circule donc intégralement dans l'orifice de passage 044 comme illustré par la flèche F2. Plus précisément, le fluide circule, comme représenté par la flèche F1 , dans un espace E122 au niveau de la portion 126C, puis longe la partie 140A de la coupelle 140 vers l'avant. Ensuite, le fluide sort par un espace E124 entre les pattes 124. . La circulation à l'intérieur de l'échangeur 1 est coupée et le fluide est directement réinjecté dans le moteur. En pratique, cette configuration intervient lorsque le fluide réfrigérant est à « bonne » température et n'a donc pas besoin d'être refroidi en sortie du moteur.
Dans son déplacement, la partie 140A de la coupelle 140 vient en butée contre l'arceau 122 de manière que la coupelle 140 et le tiroir 12 sont solidaires en translation le long de l'axe X2. Or, comme décrit ci-dessus, le ressort cylindrique 16 est intercalé entre l'arceau 122 du tiroir 12 et une rondelle 18 portée par la coupelle 140. Ainsi, dès lors que le tiroir 12 est solidaire en translation de la coupelle 140, le ressort 16 ne se détend plus. Autrement dit, le ressort 16 n'oppose plus de résistance à l'action C20 du ressort conique 20, c'est pourquoi la flèche C16 n'est pas représentée aux figures 5 et 6.
L'action des ressorts 16 et 20 est mieux compréhensible au regard de la figure 7 qui est un graphique représentant la charge des ressorts 16 et 20 sur la partie 140 en fonction de la course de cette dernière. Sur cette figure, la charge C20 exercée par le ressort conique 20 sur la coupelle 140 est représentée en traits interrompus et où la charge C16 du ressort cylindrique 16 sur la coupelle 140 est représentée en trait d'axe. Une charge globale C140 s'appliquant sur la coupelle 140 est représentée en trait fin et est calculée en retranchant la charge C16 du ressort cylindrique 16 à la charge C20 du ressort conique 20. L'instant où la coupelle 140 vient en butée du tiroir 12 c'est-à-dire quand la température est approximativement égale à T2, est représenté par un axe vertical B1 sur le graphique de la figure 7. A cet instant, le ressort 16 cesse d'exercer un effort de charge élastique sur la coupelle 140, c'est-à-dire à rencontre de l'action C20 du ressort 20 comme illustré par la marche descendante de la courbe de charge du ressort 16. On note dC16 la perte de charge du ressort 16 sur la coupelle 140. Cette perte de charge entraine que la charge globale C140 s'appliquant sur la coupelle 140 se résume en fait à l'effort C20 exercé par le ressort 20. Ainsi, la courbe de charge globale C140 présente une marche ascendante au niveau de la butée entre la coupelle 140 et le tiroir 12, c'est-à-dire au niveau de l'axe B1 . On note dC140 le gain en charge s'appliquant globalement sur la coupelle 140 au niveau de la butée entre la coupelle 140 et le tiroir 12, le gain dC140 est sensiblement égal à la perte dC16 et est de l'ordre de 25N. Ainsi, la charge s'opposant à l'avancée de la coupelle 140 est soudain plus importante ce qui freine considérablement le déplacement de la coupelle 140.
Or, la configuration de la figure 5 correspond justement au moment où le fluide circulant dans la vanne atteint la deuxième température T2. En théorie, le mélange de cires renfermé dans l'élément thermostatique 14 cesse de se dilater mais il subsiste toujours une légère dilatation. L'application d'un effort supplémentaire à ce moment permet donc de compenser cette légère dilatation apparaissant entre les deux plages de températures, c'est-à-dire entre la deuxième température T2 et la troisième température T3. Autrement dit, la coupelle 140 est retenue dans son déplacement par l'action exclusive du ressort 20 à partir du moment où la température atteint la deuxième température T2, c'est-à-dire entre la configuration de la figure 5 et la configuration de la figure 6. En pratique, la coupelle 140 n'est retenue efficacement qu'entre la deuxième température T2 et la troisième température T3 car, à partir de la troisième température T3, la deuxième plage de dilatation P3 commence et l'effort de retenue exercé par le ressort 20 n'est pas suffisant pour compenser la poussée due à la dilatation du mélange de cires. Cela est plus facilement compréhensible au regard de la figure 8.
Sur la figure 8 est représenté un graphique ayant en ordonnée la course de la coupelle 140 et en abscisse la température. La courbe en gras et en trait interrompu représente la courbe de dilatation du mélange de cires pour une vanne de l'art antérieur et la courbe en trait plein représente la courbe de dilatation du mélange dans la vanne 2. On remarque sur ce graphique que, en fonctionnement de la vanne 2, il n'y a pas ou très peu, de dilatation du mélange entre la deuxième température T2 et la troisième température T3 c'est-à-dire dans une plage de température P2 à la figure 7. Ainsi, la portion de courbe entre la température T2 et la température T3 est globalement plate. Il en résulte que la course finale de la coupelle 140 est réduite d'une distance 11 qui correspond au déplacement de la coupelle 140 entre la deuxième température T2 et la troisième température T3 pour une vanne de l'art antérieur. Le fait de diminuer la course de la coupelle 140 à l'intérieur de la vanne 2 permet astucieusement de réduire les dimensions du boîtier 4 et donc d'avoir une vanne thermostatique 2 plus compacte. Le passage de la troisième température T3 à la quatrième température T4 amène la coupelle 140 à se déplacer, à partir de la configuration de la figure 5, vers la configuration de la figure 6 comme représenté par la flèche U2. En pratique, le mouvement de la coupelle 140 se poursuit à rencontre du ressort 20 jusqu'à ce que la température se stabilise. Cela permet d'éviter que le mélange de cires monte en pression à l'intérieur de l'élément thermostatique 14 et que celui-ci se dégrade. Un axe vertical B2 à la figure 7 correspond au moment où la quatrième température T4 est atteinte. Par ailleurs, la partie 140A de la coupelle 140 bouche l'ouverture de l'enveloppe 126 du tiroir 12 ce qui fait que le tiroir 12 et la coupelle 140 obturent ensemble l'orifice 044 de passage du fluide en sortie de la vanne 2. Le flux entrant F1 dans la vanne 2 passe donc intégralement dans l'orifice 042 de sortie et traverse l'échangeur 1 . Plus précisément, le tiroir 12 obture une partie de l'orifice 042, l'autre partie de l'orifice 42 étant traversée par le fluide en sortie de l'orifice O40, comme représenté par la flèche F3 à la figure 6. Le fluide se refroidit au sein de l'échangeur 1 , ressort avec une température inférieure à celle d'entrée puis est réinjecté dans la vanne 2 par l'orifice 046 en vue de circuler à nouveau au sein du moteur. Cette configuration de la figure 6 correspond à une situation où le moteur est très chaud et où il a besoin d'être refroidi rapidement. Le fluide réfrigérant traverse donc en intégralité l'échangeur 1 pour éviter une surchauffe du moteur.
Lorsque le moteur se refroidit, le fluide réfrigérant circulant au sein du moteur se refroidit également et le mélange de cire cesse de se dilater. Ainsi, le ressort conique 20 rappelle la coupelle 140 dans sa configuration de repos, c'est-à-dire dans la configuration de la figure 4. Ce rappel de la coupelle 140 est représenté, à la figure 6, par une flèche U3. De même, le retrait de la coupelle 140 entraîne une compression du ressort cylindrique 16 qui appuie sur le tiroir 12 en direction de l'extrémité 4A. Plus précisément et comme représenté à la figure 6, le ressort 12 exerce un effort C16' orienté de l'extrémité 4B vers l'extrémité 4A de manière à faire reculer le tiroir 12 jusqu'à parvenir dans la position de la figure 4.
En variante non représentée, la partie mobile de l'élément thermostatique 14 est la tige 142 tandis que la coupelle 140 est fixe.
Selon une autre variante non représentée, le tiroir 12 n'est pas disposé autour de la coupelle 140 mais par exemple agencé axialement au contact de celle-ci.
Selon une autre variante non représentée, d'autres types de ressorts 16 et 22 peuvent être utilisés.
Selon une autre variante non représentée, la vanne 2 comprend deux orifices d'entrée et un orifice de sortie. Par exemple, les orifices 042 et 044 peuvent être utilisés comme des orifices d'entrée de passage du fluide alors que l'orifice O40 peut être utilisé comme un orifice de sortie du passage de fluide.
Selon une autre variante non représentée, la vanne thermostatique 2 est utilisée pour réguler le chauffage, la température de l'huile circulant au sein d'un moteur ou encore la température de l'eau dans une installation sanitaire.
Bien entendu, d'autres applications d'utilisation de la vanne 2 que celles mentionnées ci-dessus sont envisageables.
Les variantes et modes de réalisation mentionnés ci-dessus peuvent être combinés pour donner de nouveaux modes de réalisation de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Vanne thermostatique (2) de régulation de la circulation d'un fluide, comprenant :
- un boîtier (4) délimitant au moins trois orifices (O40, 042, 044) de passage du fluide,
un élément thermostatique (14), qui est disposé à l'intérieur du boîtier et qui renferme un mélange de matières thermodilatables, ce mélange se dilatant sur une première plage de température (P1 ), s'étendant entre une première température (T1 ) et une deuxième température (T2), et sur une deuxième plage de température (P3), s'étendant entre une troisième température (T3) et une quatrième température (T4), la première température étant inférieure à la deuxième température, laquelle étant elle-même inférieure à la troisième température qui est inférieure à la quatrième température, cet élément thermostatique comprenant une partie (142) fixe par rapport au boîtier et une partie (140) mobile le long d'un axe central (X2) par rapport à la partie fixe,
un tiroir (12), qui est disposé dans le boîtier et qui est mobile axialement, par coopération avec la partie mobile de l'élément thermostatique, cette partie mobile se déplaçant entre :
■ une première configuration (figure 4), obtenue pour une température inférieure à la deuxième température, dans laquelle la partie mobile de l'élément thermostatique ne s'oppose pas au passage du fluide dans chacun des orifices de passage du fluide,
■ une deuxième configuration (figure 5), atteinte pour une température sensiblement égale à la deuxième température, dans laquelle la partie mobile de l'élément thermostatique obture un premier orifice (042) de passage du fluide et la partie mobile bute contre le tiroir de manière que la partie mobile de l'élément thermostatique et le tiroir sont solidaires axialement en translation,
■ une troisième configuration (figure 6), atteinte pour une température sensiblement égale à la quatrième température, dans laquelle le fluide est libre de circuler dans le premier orifice (042) et dans laquelle la partie mobile de l'élément thermostatique obture un deuxième orifice (044) de passage du fluide,
un premier ressort (20) de rappel (C20) de la partie mobile de l'élément thermostatique de sa troisième configuration à sa première configuration, et un deuxième ressort (16) de rappel (C16') du tiroir, qui est intercalé axialement entre le tiroir et la partie mobile de l'élément thermostatique, qui se détend (C16) à rencontre de l'action (C20) du premier ressort lors du passage entre la première configuration et la deuxième configuration et qui n'oppose plus de résistance à l'action du premier ressort entre la deuxième configuration et la troisième configuration de manière à retenir la partie mobile de l'élément thermostatique sous l'action exclusive du premier ressort.
2.- Vanne selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la partie fixe de l'élément thermostatique est une tige (142) et la partie mobile de l'élément thermostatique est une coupelle (140).
3. - Vanne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le tiroir (12) est disposé coaxialement autour de l'élément thermostatique (14).
4. - Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier ressort (20) est un ressort conique et le deuxième ressort (16) est un ressort cylindrique.
5. - Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie mobile comprend un épaulement contre lequel est apposée une rondelle (18), cette rondelle étant intercalée entre le premier ressort (20) et le deuxième ressort (16).
6.- Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tiroir comprend un arceau interne (122) de diamètre intérieur (D122) supérieur ou égal au diamètre extérieur (D140B) d'une portion (140B) de la partie mobile (140) de l'élément thermostatique (14) et à l'intérieur duquel coulisse la partie mobile contre lequel vient buter la partie mobile dans la deuxième configuration
7.- Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'arceau (122) du tiroir (12) est maintenu par des pattes de liaison (124), entre lesquelles le fluide s'écoule (F2) axialement lorsque la coupelle est dans sa deuxième configuration (figure 5).
8.- Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tiroir (12) porte une nervure longitudinale extérieure (130) de guidage du coulissement du tiroir dans le boîtier (4).
9. - Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le boîtier (4) délimite un orifice d'entrée (O40), et en ce que le premier orifice de passage
(042) et le deuxième orifice de passage sont des orifices de sortie.
10. - Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que le passage du fluide (F1 ) dans l'orifice d'entrée (O40) et dans le premier orifice de sortie (042) se fait radialement à l'axe central (X2) de la vanne (2).
1 1 . - Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, lorsque la partie mobile (140) de l'élément thermostatique (14) est dans la troisième configuration, le tiroir (12) bute contre le boîtier (4) de la vanne de manière que la partie mobile de l'élément et le tiroir sont arrêtés en translation.
PCT/EP2014/074775 2013-11-15 2014-11-17 Vanne thermostatique de regulation de la circulation d'un fluide WO2015071462A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1361207 2013-11-15
FR1361207A FR3013418B1 (fr) 2013-11-15 2013-11-15 Vanne thermostatique de regulation de la circulation d'un fluide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015071462A1 true WO2015071462A1 (fr) 2015-05-21

Family

ID=50137803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/074775 WO2015071462A1 (fr) 2013-11-15 2014-11-17 Vanne thermostatique de regulation de la circulation d'un fluide

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3013418B1 (fr)
WO (1) WO2015071462A1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6772958B1 (en) * 2003-04-28 2004-08-10 Rostra Precision Controls, Inc. Thermal flow control valve
EP1496415A2 (fr) * 2003-07-10 2005-01-12 Almar S.R.L. Mitigeur thermostatique compact
EP1942257A1 (fr) * 2005-10-03 2008-07-09 Calsonic Kansei Corporation Dispositif a thermostat
EP2551569A1 (fr) * 2011-07-25 2013-01-30 MAHLE International GmbH Soupape thermostatique

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6772958B1 (en) * 2003-04-28 2004-08-10 Rostra Precision Controls, Inc. Thermal flow control valve
EP1496415A2 (fr) * 2003-07-10 2005-01-12 Almar S.R.L. Mitigeur thermostatique compact
EP1942257A1 (fr) * 2005-10-03 2008-07-09 Calsonic Kansei Corporation Dispositif a thermostat
EP2551569A1 (fr) * 2011-07-25 2013-01-30 MAHLE International GmbH Soupape thermostatique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3013418B1 (fr) 2016-05-27
FR3013418A1 (fr) 2015-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1273774B1 (fr) Gicleur de refroidissement à piston
EP3555428B1 (fr) Circuit fluidique dans une turbomachine
EP2817498B1 (fr) Injecteur de carburant pour une turbomachine
EP3529467A1 (fr) Carter d'huile
EP2817499B1 (fr) Injecteur de carburant pour une turbomachine
FR3011619A1 (fr) Injecteur de carburant pour une turbomachine
WO2015104325A1 (fr) Vanne thermostatique
EP1614873A2 (fr) Vanne pour un circuit de circulation de fluide et circuit associé à un moteur comportant une telle vanne
WO2015071462A1 (fr) Vanne thermostatique de regulation de la circulation d'un fluide
EP2816206A1 (fr) Gicleur pour éjecter un fluide de refroidissement vers un piston
FR2934319A1 (fr) Dispositif de refroidissement d'un moteur a combustion interne par circulation inversee
FR2904064A1 (fr) Element thermostatique,vanne de regulation comportant un tel element et circuit de liquide de refroidissement incorporant une telle vanne
FR2876157A1 (fr) Soupape notamment pour des fluides gazeux
FR3066538A1 (fr) Dispositif de controle de la distribution d'huile pour un moteur thermique
EP3724740B1 (fr) Vanne thermostatique
EP3524863B1 (fr) Vanne thermostatique a triple clapets
FR2655702A1 (fr) Dispositif formant vanne de regulation pour circuit de lubrification d'un moteur thermique.
EP3477415B1 (fr) Vanne thermostatique
WO2023144175A1 (fr) Vanne thermostatique
FR3105337A1 (fr) Dispositif de commande de l’écoulement d’un fluide
FR2630161A1 (fr) Thermostat de securite pour un circuit de liquide de refroidissement, notamment dans un moteur
EP4127442A1 (fr) Échangeur de chaleur air-huile rétractable pour ensemble propulsif d'aéronef
FR3114127A3 (fr) Piquage de dégazage thermostaté
FR3090735A1 (fr) Dispositif de refroidissement d’huile pour un moteur.
FR3069610A1 (fr) Vanne thermostatique

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14799758

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14799758

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1