WO2015091342A1 - Vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide, notamment pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une vanne (1) de commande pour un circuit de circulation de fluide, comprenant un corps (3) de vanne délimitant un logement (5) de révolution pour un boisseau propre à tourner autour d'un axe d de rotation et à prendre différentes positions angulaires pour contrôler la distribution du fluide au travers d'orifices latéraux (19) situés sur une paroi latérale (13) dudit logement, ladite paroi latérale comprenant une ouverture (25) pour une décharge dudit logement, ladite ouverture de décharge étant configurée pour alimenter au moins deux dispositifs de sécurité de la vanne, en particulier deux dispositifs de sécurité se rapportant respectivement à la température et à la pression du fluide.
Description
VANNE DE COMMANDE POUR UN CIRCUIT DE CIRCULATION DE FLUIDE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention concerne une vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide, notamment pour véhicule automobile.
On connaît déjà, d'après la demande de brevet français n° FR 2870313 une vanne de commande comprenant un boisseau tournant autour d'un axe de rotation. Le boisseau est reçu dans un logement de révolution aménagé dans le corps de vanne.
Dans cette vanne de commande connue, l'orifice axial constitue une voie d'entrée pour le fluide, tandis que les orifices latéraux constituent des voies de sortie pour le fluide. La distribution du fluide au travers des différentes voies de sortie est contrôlée par la position angulaire prise par le boisseau qui forme donc un organe de réglage.
Une telle vanne peut, par ailleurs, dans certains cas de fonctionnement du circuit d'échanges thermiques, comme par exemple un démarrage à froid du moteur du véhicule, être mise dans une position neutre, c'est-à-dire dans une position où toutes les voies de sortie restent obturées. Cette position étant une position exceptionnelle, qui peut être dangereuse pour le fonctionnement du moteur thermique si elle se prolonge indûment, il convient de prévoir des dispositifs de sécurité pour le cas où le segment d'étanchéité resterait, pour une raison quelconque, bloqué dans cette position particulière.
Un dispositif de décharge de la vanne a ainsi déjà été proposé, qui s'ouvre si la température ou la pression du fluide au niveau de l'entrée dépasse des valeurs préétablies. Il a ainsi déjà été proposé dans la littérature, d'une part, des vannes intégrant des thermostats et, d'autre part, des vannes intégrant des pressostats. Dans les applications pratiques, il est cependant souhaitable qu'une même vanne soit équipée de ces deux dispositifs.
Parallèlement, il est souhaitable de disposer d'équipements de plus en plus compacts et dans lesquels la course angulaire du boisseau soit minimisée.
L'invention vise à améliorer la situation et propose à cet effet une vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide, comprenant un corps de vanne, délimitant un logement de révolution, et un boisseau, propre à tourner autour d'un axe de rotation et à prendre différentes positions angulaires pour contrôler la distribution du fluide au travers d'orifices latéraux situés sur une paroi latérale dudit logement, ladite paroi latérale comprenant une ouverture pour une décharge dudit logement, ladite ouverture de décharge étant configurée pour alimenter au moins deux dispositifs de sécurité de la vanne, en particulier deux dispositifs de sécurité se rapportant respectivement à la température et à la pression du fluide.
Ainsi, ladite ouverture de décharge est commune pour lesdits deux dispositifs de sécurité, ce qui permet de limiter la surface de prise pour l'alimentation de ces dispositifs de sécurité sur le logement. On peut de la sorte optimiser la compacité de la vanne tout en assurant le bon fonctionnement de ses organes de sécurité. Cette configuration permet en outre de laisser libre une large section angulaire du logement pour le positionnement des orifices latéraux de la vanne.
Selon des caractéristiques de l'invention qui peuvent être prises seules ou en combinaison :
- ladite ouverture de décharge est débouchante radialement sur ledit logement,
- ladite ouverture de décharge délimite une fente sur ledit logement,
- ladite fente est formée selon une extension longitudinale du logement,
- ladite ouverture de décharge présente une section angulaire constante, notamment inférieure à 20°, voire à 10°,
- ledit corps comporte une cavité s'étendant parallèlement audit logement du boisseau,
- ladite cavité est propre à loger un thermostat, lequel débouche notamment dans un premier conduit de sortie de la vanne,
- ledit thermostat est disposé proche du logement, en particulier en vis-à-vis de ce dernier,
- ledit thermostat est disposé selon une extension longitudinale du logement,
- ladite cavité comporte un passage de fluide pour un pressostat,
- ledit passage de fluide pour le pressostat débouche dans ledit premier conduit et/ou un second conduit de sortie de la vanne,
- ledit passage de fluide est ménagé selon une extension radiale du logement,
- ledit passage s'étend longitudinalement parallèlement audit logement,
- ledit passage de fluide est adjacent au thermostat,
- ledit passage de fluide est disposé en vis-à-vis du logement, entre ledit thermostat et ledit logement,
- ledit passage de fluide est défini par un méplat concave sur le corps de vanne, entre le logement et la cavité,
- le pressostat est disposé transversalement à ladite cavité,
- le pressostat est disposé en vis-à-vis du thermostat, notamment juste en amont de son siège.
Selon un aspect avantageux de l'invention, ladite ouverture de décharge présente une section ouverte au passage du fluide variant en fonction de la position angulaire du boisseau. Ledit boisseau présente de préférence une dimension axiale variant angulairement de façon à générer des variations de la section de ladite ouverture de décharge en fonction du passage du boisseau devant lesdits orifices latéraux.
Notamment, un bord supérieur, respectivement un bord inférieur, du boisseau comporte des paliers en nombre correspondant au nombre d'orifices pratiqués dans ladite paroi latérale.
Les paliers sont reliés les uns aux autres par des segments inclinés par rapport à la direction axiale.
Selon un autre aspect de l'invention, le secteur angulaire couvert par le boisseau est supérieur ou égal à 225°. Cette configuration permet d'améliorer la robustesse de la conception de la vanne et la suffisance de la force de plaquage du
segment contre le logement de la vanne, notamment en utilisant un ressort permettant d'écarter l'un de l'autre des bords latéraux du boisseau.
Avantageusement le ou les bords latéraux du boisseau sont rectilignes, orientés axialement.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention en référence au dessin annexé, dans lequel :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un corps de vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide pour véhicule automobile, selon un mode de réalisation de l'invention,
la figure 2 est une vue en coupe axiale du corps de la vanne de commande selon la figure 1 à proximité de son ouverture de décharge, et
la figure 3 est une vue du logement de la vanne selon la figure 1 , montrant le boisseau de la vanne obstruant partiellement l'ouverture de décharge du fluide.
Il est à noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention, le cas échéant. En outre, des références identiques sont utilisées pour désigner des éléments analogues ou identiques.
Avec référence au dessin, en particulier à la figure 1 , l'invention concerne une vanne 1 de commande pour un circuit de circulation de fluide, notamment de liquide de refroidissement pour véhicule automobile, non représenté.
Ladite vanne 1 comprend un corps 3 de vanne délimitant un logement 5 de révolution pour un boisseau 7, propre à tourner autour d'un axe de rotation d. Le boisseau 7 est visible à la figure 3.
La figure 1 montre le corps 3 de la vanne orienté du côté de l'ouverture du logement 5, à l'opposé du fond 9 de ce dernier. Le logement 5 de ce corps de vanne, destiné à accueillir le boisseau 7, est formé par une paroi latérale 13 et par une paroi de fond 15 du corps, celle-ci étant traversée par un orifice 17 de passage d'un axe
d'entrainement du boisseau autour de l'axe de rotation d. La paroi latérale 13 est percée par des orifices latéraux, ou lumières 19 qui débouchent respectivement sur des tubulures de sortie de la vanne, non représentées. Ledit boisseau 7 comprend un segment 21 coopérant avec ledit logement 5.
Ce segment 21 formé à la périphérie du boisseau 7 est notamment en forme d'anneau angulairement ouvert, comme ici. Ledit boisseau 7 est relié à l'axe au moyen d'un moyeu 23 d'entraînement, ici sous la forme d'un doigt. Le boisseau 7 est apte à prendre différentes positions angulaires dans le logement 5 pour contrôler la distribution du fluide au travers desdits orifices latéraux 19 sur la paroi latérale 13 dudit logement. Ladite vanne est avantageusement configurée pour que ledit boisseau puisse prendre toute position angulaire entre deux positions de fin de course.
Dans une application préférentielle d'une telle vanne de commande, la paroi latérale 13 comporte trois orifices latéraux 19 qui forment des voies de sortie et qui communiquent respectivement avec trois branches que comporte le circuit de circulation de fluide associé à la vanne.
Cette vanne de commande trouve une application particulière dans les circuits de refroidissement de moteurs thermiques de véhicules automobiles. Dans ce cas, l'orifice axial, formant entrée de fluide, est relié à une arrivée de fluide de refroidissement en provenance du moteur thermique, tandis que les trois orifices latéraux, formant sortie de fluide, sont reliés respectivement à trois branches du circuit. Ce circuit comprend une première branche qui contient un radiateur de refroidissement du moteur, une deuxième branche qui constitue une dérivation du radiateur de refroidissement et une troisième branche qui contient un aérotherme pour le chauffage de l'habitacle. La seconde branche pourra comprendre d'autres échangeurs thermiques.
Selon l'invention, ladite paroi latérale 13 comprend une ouverture 25 pour une décharge dudit logement 5, configurée pour alimenter au moins deux dispositifs 27
de sécurité de la vanne, en particulier deux dispositifs 27 de sécurité se rapportant respectivement à la température et à la pression du fluide.
Cette ouverture 25 a notamment pour objet de provoquer une décharge ou évacuation du fluide qui est contenu dans le logement 5 de la vanne, notamment lorsqu'une de ses caractéristiques de pression ou de température dépasse une valeur préétablie, correspondant à un seuil de sécurité.
Ainsi, ladite ouverture 25 de décharge est commune pour lesdits deux dispositifs 27 de sécurité, ce qui permet de limiter la surface de prise pour l'alimentation de ces dispositifs de sécurité sur le logement 5.
Ladite ouverture 25 de décharge est disposée dans l'environnement du boisseau 7 de distribution de la vanne, ce qui permet de répondre rapidement au besoin de décharge du fluide de la vanne pour que sa pression, ou sa température, ne s'élève pas outre mesure, notamment en position de débit nul.
Ladite ouverture 25 de décharge est avantageusement débouchante radialement sur ledit logement 5, comme ici. Il n'est donc pas utile de prévoir une conduite supplémentaire pour l'alimentation des dispositifs de sécurité.
Ladite ouverture 25 de décharge délimite en particulier une fente sur ledit logement 5, formée selon une extension longitudinale du logement, c'est-à-dire sensiblement parallèle audit axe d de rotation.
Ladite ouverture 25 de décharge pourra présenter une section angulaire s constante, notamment inférieure à 20°, voire à 10°, du logement 5. Elle s'étend au contraire en longueur, ce qui permet de réduire sa section angulaire s. Une telle section angulaire réduite ménage ainsi de l'espace sur la périphérie du logement 5 pour lesdites ouvertures latérales 19.
Ledit corps de la vanne comporte comme ici une cavité 29 propre à loger un thermostat 31 , qui constitue le premier dispositif 27 de sécurité de la vanne. Ladite cavité 29 pourra accueillir un organe de montage dudit thermostat 31 .
Le thermostat 31 débouche dans un premier conduit 33 de sortie de la vanne pour permettre ladite décharge du fluide, notamment dans le circuit du fluide de la vanne, depuis la cavité 29 en cas de température excessive du fluide. Préférentiellement, ladite décharge de fluide tend à circuler dans un circuit de fluide comportant un radiateur de refroidissement. Ce thermostat 31 est disposé proche du logement 5, donc proche du boisseau 7 de distribution de la vanne, ce qui lui permet d'être particulièrement réactif face à une condition de température excessive du fluide dans la vanne.
Ledit thermostat 31 est disposé avantageusement selon une extension longitudinale du logement 5, ce qui confère audit corps 3 de la vanne une configuration générale axiale qui réduit son dimensionnement latéral et donc son encombrement latéral.
Ledit thermostat 31 est maintenu dans la cavité 29 au moyen d'un siège 41 venu de fonderie du corps 3 de la vanne, et d'un dispositif 42 de reprise d'effort rendant apte le montage réversible dudit thermostat 31 . L'une des extrémités du thermostat vient en appui contre le siège 41 tandis que l'autre extrémité est reliée audit dispositif de reprise d'effort 42.
Selon une variante de réalisation, la cavité 29 peut comporter à proximité du siège 41 , un passage (non représenté) d'écoulement permanent du fluide, du type d'un écoulement de fuite contrôlée. Un tel écoulement tend à améliorer la sensibilité thermique du thermostat 31 de sorte que ce dernier est encore plus réactif face à une condition de température excessive du fluide dans la vanne, qu'une vanne dépourvue d'un tel passage d'écoulement permanent. De préférence, mais de manière non limitative, un tel passage d'écoulement permanent débouche dans une portion du circuit de circulation de fluide qui comprend, à titre d'exemple, un boîtier papillon régulant le débit d'air ou un compresseur de suralimentation en air d'un moteur, afin d'en améliorer la régulation thermique.
Ladite ouverture 25 de décharge comporte en outre un passage 35 de fluide pour un pressostat 37, lequel constitue le deuxième dispositif 27 de sécurité de la vanne. Selon un premier mode de réalisation de la vanne, le pressostat 37 débouche
dans ledit premier conduit 33 de sortie de la vanne. Selon un second mode de réalisation de la vanne, le pressostat 37 débouche dans un second conduit 44 de sortie de la vanne, mieux visible à la figure 2, pour ladite décharge du fluide, notamment dans le circuit du fluide de la vanne formant à titre d'exemple soit une portion de contournement des branches du circuit soit une portion du circuit comportant au moins un échangeur thermique ou un équipement du véhicule à refroidir, depuis ledit passage 35 de fluide, en cas de pression excessive du fluide.
Ledit passage 35 de fluide est ménagé selon une extension radiale du logement 5, tout en s'étendant longitudinalement, ce qui va dans le sens de ladite configuration axiale de la vanne.
Ledit passage 35 de fluide est adjacent au thermostat 31 et permet ainsi de disposer d'une alimentation commune avec le thermostat 31 sans conduit propre.
Ledit passage 35 de fluide est disposé en vis-à-vis du logement 5, entre ledit thermostat 31 et ledit logement 5, à proximité de ce dernier. Ledit passage 35 est ainsi ouvert sur un environnement de fluide proche du boisseau 7 de distribution de la vanne et conditionne ainsi la réactivité du pressostat 37 à une pression excessive du fluide dans la vanne, ceci dans un encombrement optimisé.
Ledit passage 35 de fluide est défini comme ici par un méplat 39 concave sur le corps 3 de vanne, entre le logement 5 et la cavité 29. Ce méplat 39 est sensiblement parallèle à l'axe de la cavité 29.
Le pressostat 37 est disposé transversalement au thermostat 31 , à l'extrémité dudit passage 35 de fluide, comme cela est visible à la figure 2. Ce passage 35 de fluide s'étend avantageusement en longueur jusqu'au niveau du siège 41 du thermostat.
Le pressostat 37 est avantageusement disposé en vis-à-vis du thermostat 31 , notamment juste en amont de son siège 41 , ce qui renforce la compacité de l'ensemble.
Selon un aspect avantageux de l'invention, ladite ouverture 25 de décharge présente une section 43 ouverte au passage du fluide, voir en particulier la figure 3, variant en fonction de la position angulaire du boisseau 7. On pourra ainsi prévoir que ladite ouverture de décharge soit en partie ou totalement obstruée si le débit de fluide à travers les orifices latéraux de la vanne, en une position angulairement donnée du boisseau, est suffisant pour assurer la sécurité de la vanne.
Ledit boisseau 7 présente de préférence une dimension axiale variant angulairement de façon à générer des variations de la section 43 de ladite ouverture 25 de décharge en fonction du passage du boisseau 7 devant lesdits orifices latéraux 19.
Notamment, un bord supérieur, respectivement un bord inférieur, du boisseau 7 comporte des paliers 45 en nombre correspondant à la fois au nombre d'orifices 19 pratiqués dans ladite paroi latérale 13 et au débit prédéfini de fluide au travers des orifices de sortie 19.
Les paliers 45 sont avantageusement reliés les uns aux autres par des segments 47 inclinés par rapport à la direction axiale. La variation de la section 43 ouverte au passage du fluide varie ainsi de façon progressive selon la rotation du boisseau 7, notamment selon la même progressivité que celle de l'ouverture des orifices latéraux correspondant.
Il est à noter que la variation de cette section 43 ouverte au fluide influe uniquement sur le débit de sortie de la vanne par ladite ouverture 25 de décharge en cas de surpression ou température excessive du fluide.
Le secteur angulaire s couvert par le boisseau 7 est notamment supérieur ou égal à 225°. Cette configuration permet d'améliorer la robustesse de la conception de la vanne et la suffisance de la force de plaquage du segment 21 contre le logement 5 de la vanne, notamment en prévoyant un ressort, non représenté, écartant l'un de l'autre les bords latéraux du segment, qui pourront être prévus rectilignes, orientés axialement.
L'agencement selon l'invention permet de sécuriser et rendre fiable le fonctionnement de la vanne.
L'invention apporte ainsi une vanne de distribution de liquide, de type à boisseau rotatif de distribution de liquide, qui est de fonctionnement sécurisé, notamment quant à la température et la pression, et qui est compacte, simple, fiable, ainsi que facile à réaliser.
Claims
1 . Vanne (1 ) de commande pour un circuit de circulation de fluide, comprenant un corps (3) de vanne, délimitant un logement (5) de révolution, et un boisseau (7), propre à tourner autour d'un axe d de rotation et à prendre différentes positions angulaires pour contrôler la distribution du fluide au travers d'orifices latéraux (19) situés sur une paroi latérale (13) dudit logement, ladite paroi latérale (13) comprenant une ouverture (25) pour une décharge dudit logement (5), ladite ouverture (25) de décharge étant configurée pour alimenter au moins deux dispositifs (27) de sécurité de la vanne.
2. Vanne (1 ) selon la revendication 1 , dans laquelle ladite ouverture (25) de décharge est débouchante radialement sur ledit logement (5).
3. Vanne (1 ) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite ouverture (25) de décharge délimite une fente (25) sur ledit logement (5).
4. Vanne (1 ) selon la revendication 3, dans laquelle ladite fente (25) est formée selon une extension longitudinale du logement (5).
5. Vanne (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite ouverture (25) de décharge présente une section angulaire s constante.
6. Vanne (1 ) selon la revendication 5, dans laquelle ladite section angulaire s est inférieure à 20°.
7. Vanne (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit corps (3) comporte une cavité (29) propre à loger un thermostat (31 ), formant un premier desdits dispositifs de sécurité.
8. Vanne (1 ) selon la revendication 7, dans laquelle ledit thermostat (31 ) débouche dans un premier conduit (33) de sortie de la vanne.
9. Vanne (1 ) selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle ledit thermostat (31 ) est disposé en vis-à-vis du logement (5) du boisseau (7).
10. Vanne (1 ) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle ladite cavité (29) comporte un passage (35) de fluide pour un pressostat (37), formant un second desdits dispositifs de sécurité.
1 1 . Vanne (1 ) selon la revendication 10 prise en combinaison avec la revendication 8, dans laquelle ledit pressostat (37) débouche dans ledit premier conduit (33) ou dans un second conduit (44) de sortie de la vanne.
12. Vanne (1 ) selon l'une des revendications 10 et 1 1 , dans laquelle ledit passage (35) de fluide est ménagé selon une extension radiale du logement (5).
13. Vanne (1 ) selon l'une des revendications 10 à 12, dans laquelle ledit passage (35) de fluide est adjacent au thermostat (31 ).
14. Vanne (1 ) selon l'une des revendications 10 à 13, dans laquelle ledit passage (35) de fluide est disposé en vis-à-vis du logement (5), entre ledit thermostat (31 ) et ledit logement (5).
15. Vanne (1 ) selon l'une des revendications 10 à 14, dans laquelle ledit pressostat (37) est disposé transversalement à ladite cavité (29), en vis-à-vis du thermostat (31 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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