WO2016169958A1 - Dispositif thermostatique de régulation de la circulation d'un fluide, ainsi que vanne thermostatique comprenant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif thermostatique de régulation de la circulation d'un fluide, ainsi que vanne thermostatique comprenant un tel dispositif Download PDF

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WO2016169958A1
WO2016169958A1 PCT/EP2016/058713 EP2016058713W WO2016169958A1 WO 2016169958 A1 WO2016169958 A1 WO 2016169958A1 EP 2016058713 W EP2016058713 W EP 2016058713W WO 2016169958 A1 WO2016169958 A1 WO 2016169958A1
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thermostatic
insert
shutter
thermostatic element
fluid
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PCT/EP2016/058713
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William Da Silva
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Vernet
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    • 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

  • Thermostatic device for regulating the circulation of a fluid, as well as a thermostatic valve comprising such a device
  • the present invention relates to a thermostatic device, and a thermostatic valve comprising such a device.
  • the invention is particularly concerned with thermostatic devices and valves which are used in thermal engine cooling circuits, in particular those of motor vehicles, heavy goods vehicles, two wheels and stationary engines. This being so, this field of application is not limiting of the invention, in the sense that the device and the valve according to the invention can be used in various other fluid circuits, for example the cooling circuits of cooling boxes. speed, water circuits, oil circuits, etc.
  • thermostatic valve In a fluid circuit, such a thermostatic valve is used to regulate the flow of the fluid, that is to say, to distribute this fluid in different channels of the circuit, depending on the temperature of the fluid.
  • thermostatic valves are called thermostatic, in the sense that the displacement of their internal shutter relative to an associated seat of the valve housing is controlled by a thermostatic element, that is to say an element which comprises a body, containing a thermodilatable material, and a piston, immersed in this thermally expandable material, the body and the piston being movable relative to one another in translation along the longitudinal axis of the piston, while either the body or the piston is, in use, permanently attached to the valve housing.
  • FR-A-2 961 917, FR-A-2 919 704, FR-A-2 987 095 and WO-A-2010/012950 provide examples of such thermostatic valves.
  • DE-U-20 2010 017 837 proposed to integrate a leak of this type in a shutter made of a single piece of plastic material. While the piston of the thermostatic element is fixedly connected to the valve housing, the body of this thermostatic element is received inside the shutter, providing, between the latter and the body of the thermostatic element, three separate passages d free flow of the fluid, which occupy three distinct angular portions around the body of the thermostatic element. The leak is thus channeled along the body of the thermostatic element, being distributed in three flows sweeping locally the body of the thermostatic element.
  • the object of the present invention is to provide an improved thermostatic device, the integration of a leak to the shutter is both economical, efficient and reliable.
  • the subject of the invention is a thermostatic device for regulating the circulation of a fluid, as defined in claim 1.
  • the shutter of the thermostatic device associates at least two separate parts, which are an insert and a sleeve.
  • the insert is designed to internally receive the body of the thermostatic element and thus, in use, be linked to the latter.
  • This insert incorporates a leakage of the fluid to be regulated by the thermostatic device: whatever the position of the shutter, especially even when the shutter is positioned relative to a fixed seat of the housing so as to close the flow of fluid between the shutter and seat, fluid is free to flow through the shutter and between the body of the shutter and the inner face of this insert.
  • One of the interests of this leak is, as indicated in the introductory part of this document, to avoid the appearance of a pressure differential too large on both sides of the shutter in the closed position.
  • the sleeve is, for its part, designed to line the outside of the body of the thermostatic element, surrounding it at a distance over its entire periphery: the fluid passing through the leakage formed at the level of the insert then circulates in a free volume, typically of annular shape, delimited radially between the outer face of the body of the thermostatic element and the inner face of the sleeve. As this free volume runs all around the body of the thermostatic element, the entire outer face of this body is swept by the fluid of the leakage passing through the shutter in the closed position, so that even when this leak is dimensioned to a low value, the body of the thermostatic element is effectively solicited thermally by the fluid of the leak.
  • thermal stress of the body of the thermostatic element by this leak makes it possible to presensitize the body in the sense that, even though the shutter is in the closed position, the body of the thermostatic element is maintained by the leakage at the fluid temperature of this leak, this temperature being typically greater than that at which the body of the thermostatic element would be left in the total absence of fluid.
  • the lining sleeve of the body of the thermostatic element is fixedly attached to the receiving insert of this body, this fixing can be carried out in a simple, robust and economical manner.
  • the thermostatic device according to the invention thus proves to be easy to adapt to various mounting environments, both at various interfaces of cooperation with its shutter, by means of adaptation to the outer diameter of the insert and / or the sleeve, that to various sizes of its thermostatic element, by means of adaptation to the inside diameter of the insert and / or the sleeve.
  • the insert and the shutter sleeve can be assembled to each other independently of the rest of the thermostatic device, which is to say that the shutter can be set to provision in the form of a preassembled subassembly, thus facilitating the manufacture and further improving the adaptability of the thermostatic device according to the invention.
  • Advantageous practical aspects of the implementation of the invention are furthermore given later in the description to come.
  • the invention also relates to a thermostatic valve, comprising a housing, and a thermostatic device, which is as defined above and whose piston of the thermostatic element is fixedly connected to the housing.
  • FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, showing the valve in a different operating configuration
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a thermostatic device belonging to the valve of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a perspective view of a shutter of the thermostatic device of FIG. 3;
  • FIG. 5 is an elevational view along the arrow V of Figure 4.
  • FIG. 6 is a section along the line VI-VI of Figure 5.
  • FIGS. 1 to 6 show a valve 1 comprising a thermostatic device 2 for regulating the circulation of a fluid.
  • This fluid is typically a cooling fluid or a heat transfer fluid.
  • the valve 1 belongs to a secondary circuit of a cooling assembly of a heat engine, in particular of a motor vehicle engine, this example not however being limiting, as mentioned in the introductory part. of this document.
  • the thermostatic device 2 is shown alone in FIG. 3 whereas, in FIGS. 1 and 2, this device 2 is arranged in parts 4, 5 and 6 of a housing 3 of the valve 1, it being noted that these parts 4 , 5 and 6 are fixed relative to one another, for example being integrally formed and / or firmly fixed, when the valve 1 is in use as in Figures 1 and 2.
  • the parts 4, 5 and 6 of the housing 3 are shown only partially and schematically, their embodiment being not limiting of the invention.
  • the housing 3 channels the fluid, defining at least two channels 1 A and 1 B of fluid flow: one of these channels constitutes a fluid inlet while the Another path is a fluid outlet.
  • FIGS. 1 and 2 In the embodiment considered in FIGS.
  • the housing defines a third fluid circulation pathway 1C, which can be either a fluid inlet or a fluid outlet for the valve 1.
  • the channel 1 A constitutes an inlet of the fluid coming from an exchanger designed to lower the temperature of the fluid passing through it
  • the channel 1B constitutes an output of this fluid, sending for example the latter to a thermal unit of the secondary circuit
  • the channel 1C constitutes a fluid inlet, supplied with fluid not having passed through the aforementioned heat exchanger and coming for example directly from the aforementioned thermal unit.
  • the fluid supplying the valve 1 via its channel 1A is intended to be colder than the fluid supplying the valve via its channel 1C, the fluid leaving the valve 1 via its channel 1B having a temperature which is included between those of the two inputs of fluid and whose value results from fluid flow rates actually admitted inside the valve respectively by these two inputs.
  • the thermostatic device 2 comprises a thermostatic element 10 which is centered on a geometric axis X-X.
  • This thermostatic element 10 includes a body 1 1, centered on the axis X-X and containing a thermally expandable material such as wax.
  • the thermostatic element 10 also comprises a piston 12 whose longitudinal geometric axis is aligned on the X-X axis within the device 2 and a terminal axial portion of which is immersed in the thermodilating material contained in the body 11.
  • the body 1 1 and the piston 12 are movable relative to each other in translation along the axis XX: under the effect of the expansion of the thermally expandable material, the piston 12 extends out of the body 1 1, while, during a contraction of the thermally expandable material, the piston is retracted into the body 1 1 under the effect of a return spring 30 described below.
  • the piston 12 of the thermostatic element 10 is fixedly connected to the housing 3. More precisely, in a manner known per se, the end portion of this piston 12, opposite to that dipped in the body 1 1, is fixedly connected to the portion 4 of the housing 3, arranged across the axis XX.
  • this fixed connection can be made either solely by axial support or by removable attachment, of type clipping or sliding fitting, either by permanent fastening type force fitting, overmoulding or addition of a mechanical holding system.
  • the thermally expandable material of the body 1 1 of the thermostatic element 10 expands or contracts, the piston 12 is held stationary relative to the housing 3, because of the fixed connection of its end portion above in part 4 of this housing.
  • the thermostatic device 2 also comprises a shutter 20 which is movable along the axis XX relative to a fixed seat 5A of the part 5 of the housing 3, so as to open and close a fluid circulation passage, defined between the seat and the shutter: within the valve 1 in use, when the shutter 20 is pressed against the seat 5A as in the operating configuration shown in Figure 1, this shutter closes the aforementioned passage and therefore prohibits the flow of fluid between the channels 1A and 1B through this passage, whereas, when the shutter 20 is spaced from the seat 5A as in the operating configuration shown in FIG. 2, the shutter 20 opens the aforementioned passage and thus allows the flow of fluid between the channels 1 A and 1 B, as indicated by arrows E in Figure 2.
  • the shutter 20 is thus similar to a valve.
  • the shutter 20 in displacement is fixedly bonded to the body 1 1 of the thermostatic element 10 so that, within the valve 1 when it is in use, the axial displacement of the body 11 relative to to the housing 3, resulting from the expansion of the thermally expandable material, causes a corresponding displacement of the shutter 20 so as to open the aforementioned passage, by axial separation of the shutter vis-à-vis the fixed seat 5A.
  • the rest of the description is oriented with respect to the axis XX, so that the adjective "inside” qualifies an element turned towards the axis XX, while the adjective “outside” qualifies an element turned to the opposite of the XX axis.
  • the terms “superior”, “high” and the like describe an element which, in the direction of the axis XX, is upwardly facing in FIGS. 1 to 4 and 6, while the terms “inferior”, “Low” and the like describe an element turned in the opposite direction.
  • the piston 12 is arranged above the body 1 1, its end portion, immersed in the body 1 1, being its lower end portion, while its end portion, fixedly attached to the part 4 of the housing 3, is its upper end portion.
  • the shutter 20 advantageously comprises, as a part distinct from the rest of the shutter, a seal 21. This seal
  • the seal 21 is made of elastomer or rubber or, more generally, a flexible material compared to the rest of the shutter 20, so that the seal 21 is designed, when the shutter 20 closes the aforementioned fluid circulation passage as on Figure 1 to be supported in a flexible manner, or elastic, against the seat 5A of the portion 5 of the housing 3 and thus seal the contact between the seat and the shutter.
  • the seal 21 can be qualified seal for the shutter 20.
  • the shutter 20 may be free of the seal 21, for example in the case where a seal is provided on the seat 5A or in the case where a non-sealed contact between the seat and the shutter in the closed position is tolerated.
  • the seal 21 is a flat seal and has an overall shape of washer, centered on the X-X axis. This form of flat seal is particularly economical.
  • the shutter 20 also comprises, as a separate part of the rest of the shutter, a part 22, which includes the entirety of the portion of the shutter 20, located closest radially to the axis XX and which, therefore, is called insert thereafter.
  • the insert 22 generally has a tubular and stepped shape, which is substantially centered on the axis XX and outside of which the rest of the shutter 20 is entirely arranged.
  • the insert 22 thus has inner and outer faces, respectively referenced 22A and 22B in FIG.
  • the insert 22 comprises a lower ring 22.1 and an upper ring 22.2, centered on the X-X axis.
  • the lower ring 22.1 has inner and outer diameters which are respectively smaller than the inner and outer diameters of the upper ring 22.2, so that the insert 22 includes a shouldered portion forming a ring 22.3 which connects the upper end. from the lower ring 22.1 to the lower end of the upper ring 22.2, extending generally in a geometrical plane perpendicular to the axis XX.
  • the upper ring 22.2 is extended by a ring 22.4 projecting radially outwardly of the upper ring 22.2.
  • This ring 22.4 extends globally in a geometrical plane perpendicular to the axis XX, it being noted that, in the exemplary embodiment considered in the figures, the outer peripheral portion of the ring 22.4 is slightly inclined downwards in its direction. away from the XX axis.
  • the insert 22 is metallic, being made for example of stainless steel.
  • This insert 22, which includes in one piece the lower ring 22.1, the ring 22.3, the upper ring 22.2 and the ring 22.4, is in particular made by folding and / or stamping a sheet.
  • each of these through holes 22.5 is made in the form of a notch, hollowed in the ring 22.3 from the lower ring 22.1 which is thus, along its periphery, interrupted at this notch .
  • each of these reliefs 22.6 is made in the form of a boss.
  • the inside diameter of the lower ring 22.1 of the insert 22 is substantially complementary to the outside diameter of a lower cup 13 of the body 1 1 of the thermostatic element 10, in which the thermodilatable material is stored, while the inner diameter of the upper ring 22.2 of the insert is at least slightly greater than the outer diameter of an upper peripheral flange 14 of the body 1 1, which is arranged radially projecting towards the outside the cup 13: in the assembled state of the thermostatic device 2, the body 1 1 of the thermostatic element 10 is received in a generally complementary manner in a bore delimited by the inner face 22A of the insert 22 at these rings 22.1 and 22.2.
  • the upper end portion of the cup 13 is fitly housed in the lower ring 22.1 and the lower end portion of the collar 14 is housed with a radial clearance in the upper ring 22.2, a shoulder 15 formed in the junction between the cup 13 and the collar 14 being received in axial downward support against the ring 22.3 of the insert 22.
  • the connection between the body 1 1 of the thermostatic element 10 and the insert 22 of the shutter 20 is fixed and is made by tight fitting of the lower ring 22.1 around the cup 13 of the body January 1.
  • the insert 22 provides an exclusive the connection between the shutter and the body of the thermostatic element.
  • the aforementioned axial clearance freely communicates with the radial clearance delimited between the upper ring 22.2 and the flange 14 of the body 1 1 of the thermostatic element, this radial clearance opening freely up on the outside.
  • the through holes 22.5 and the reliefs 22.6 belong to leakage means which is provided with the insert 22, in the sense that, in the assembled state of the thermostatic device 2, fluid is free to flow to the inside the insert 22, more precisely between the body 1 1 of the thermostatic element 10 and at least a portion of the inner face 22A of the insert, and traverse this insert to reach the outer face 22B, as indicated by the arrows F in Figure 1.
  • this fluid leak comes from the channel 1 A and joins, through the shutter 20, the channel 1 B, flowing first in the radial clearance between the upper ring 22.2 of the insert 22 and the flange 14 of the body 1 1 of the thermostatic element 10, then in the axial clearance, resulting from the reliefs 22.6, between the ring 22.3 of the insert and the shoulder 15 of the body of the thermostatic element, before joining the underside of the ring 22.3 via the through holes 22.5.
  • the fluid leak F is free to occur regardless of the axial position of the shutter 20 relative to the housing 3. This being the case, the fluid tends to flow through this leak F almost exclusively when the shutter 20 is in the closed position as in Figure 1, that is to say when the shutter is in contact with the seat 5A, because, as soon as the shutter 20 is spaced from the seat 5A, the fluid tends to flow very predominantly, or even exclusively through the open passage between the shutter and the seat, as indicated by the arrows E in Figure 2, the flow of fluid by this passage being significantly less resistant than by the aforementioned leakage means.
  • the shutter 20 further comprises, also as a separate piece from the rest of the shutter, a sleeve 23 which is arranged coaxially and around the insert 22.
  • the sleeve 23 generally has a tubular shape, centered on the axis XX, which, in the assembled state of the thermostatic device 2, surrounds the body 1 1 of the thermostatic element 10, with, at the axial level of the insert 22, radial interposition of at least a portion of this insert.
  • the sleeve 23 outer sleeve the body 1 1 of the thermostatic element 10.
  • the sleeve 23 includes a main tube 23.1, which is centered on the axis XX and which connects to each other the opposite axial ends 23A and 23B of the sleeve.
  • this tube 23.1 has a circular base, its inner and outer faces being cylindrical with a circular profile centered on the axis XX.
  • the tube 23.1 is free so that the sleeve opens freely on the outside along the axis XX, as clearly visible in FIGS. 1, 2 and 6.
  • the tube 23.1 is extended, in the direction of the axis XX, by an axial closure wall of the sleeve, this closure wall including both a ring 23.2 and a peripheral rim 23.3.
  • the ring 23.2 of the sleeve 23 connects the upper end of the tube 23.1 to the lower end of the rim 23.3, extending overall in a geometrical plane perpendicular to the axis XX, while the flange 23.3 has an annular shape, centered on the axis XX, extending axially upwards from the inner end of the ring 23.2.
  • the flange 23.3 of this closure wall is designed to surround and be fixed to the outer face 22B of the insert 22: an economical and resistant embodiment, which is also implemented in the example considered in the figures, the flange 23.3 of the sleeve 23 is secured to the outer face of the upper ring 22.2 of the insert 22, in being pressed tight around this ring 22.2.
  • the rim 23.3 is advantageously received inside the seal 21 in the form of a washer: the inner peripheral edge of the seal 21 thus seals the rim 23.3, if necessary by being adjusted to the outside diameter of this rim 23.3 for reasons of relative setting, in particular during the assembly of the shutter 20.
  • the ring 23.2 of the aforementioned closing wall of the sleeve 23 it is designed to participate in the attachment of the seal 21, in the sense that this seal 21 is gripped axially between the insert 22 and the sleeve 23, more precisely between the ring 22.4 of the insert and the ring 23.2 of the sleeve 23, by applying at least to the inner part of the seal 21 a clamping constraint such that the seal 21 is firmly retained in place.
  • the sleeve 23 is metallic, being made for example of stainless steel.
  • the main tube 23.1 of the sleeve 23 remotely surrounds the entire outer periphery of the body 1 1 of the thermostatic element 10.
  • this tube 23.1 runs all around the outer face of the body 1 1 of the thermostatic element 10, in particular of the outer face of the cup 13 of this body 1 1, and this, in the embodiment considered here, substantially orthoradially to the axis XX, while maintaining a non-zero radial gap between this outer face of the body 1 1 and the inner face of the sleeve 23, in particular between the outer face of the cup 13 and the inner face of the main tube 23.1.
  • the sleeve 23 and the body 1 1 of the thermostatic element thus delimit radially between them a free volume V which, in the example considered here, is essentially delimited radially between the cup 1 1 and the tube 23.1 and has a substantially geometrical shape annular, circular base and centered on the axis XX.
  • the upper end of this free volume V is closed by both the ring 23.2 of the sleeve 23 and the ring 22.3 of the insert 22, these two rings being moreover advantageously located substantially at the same level along the axis XX.
  • the fluid leak F which flows from top to bottom through the shutter 20, reaches, leaving the outlet lower the through holes 22.5 of the ring 22.3 of the insert 22, the upper end of the free volume V and then flows down along the outer face of the cup 13, to reach the lower end of the volume V from where the fluid freely out of the sleeve 23 axially downwards, via the lower end 23B of this sleeve.
  • the aforementioned spring 30 is a compression spring, belonging to the thermostatic device 2.
  • this spring 30 is provided to return the body 1 1 of the thermostatic element 10 to the piston 12 of this thermostatic element during a contraction of the thermally expandable material, so as to control the closure of the aforementioned fluid circulation passage, via the drive, by the body 1 1, the shutter 20 vis-a-vis seat 5A.
  • the spring 30 is interposed functionally between the body 1 1 and the piston 12 of the thermostatic element 10 so as to be compressed in the axis XX when the body 1 1 and the piston 12 deviate axially from each other.
  • the spring 30 is physically interposed, in the axis XX, between the shutter 20 and the portion 6 of the housing 3, an upper end turn 31 of the spring 30 being supported axially against the sleeve 23, in particular against its ring 23.2, while, at the axial opposite end of this turn 31, a lower end turn 32 of the spring 30 is pressed axially downwards against the part 6 of the housing 3.
  • the insert 22 and the sleeve 23, as well as, if appropriate, the seal 21, are preferably assembled to each other independently of the rest of the thermostatic device 2.
  • the insert 22 and the sleeve 23 are fixed to each other, if necessary by sandwiching the seal 21 between them, obtaining the shutter 20 at the assembled state, as described above and as shown in Figures 4 to 6.
  • this shutter 20, as preassembled subassembly is assembled to the thermostatic element 10 and the compression spring 30, the thermostatic device 2 obtained being arranged inside the housing 3 to form the valve 1.
  • the preassembled assembly which constitutes the shutter 20, is interchangeable within the thermostatic device 2 and therefore within the valve 1.
  • the shutter 20 is easily adaptable to elements thermostatic, compression springs and valve housings, functionally similar to the thermostatic element 10, the compression spring 30 and the housing 3 described so far but having different shapes and sizes.
  • the sleeve may be arranged externally to the sleeve, while advantageously taking support axially against him at a crown dedicated for this purpose, for example functionally similar to the ring 23.2; in this case, it is understood that, compared with the embodiment considered in the figures, the main tube 23.1 may have a smaller cross section, so that this tube is housed inside the spring 30, as long as the inner face of this tube remotely surrounds the entire outer periphery of the body 1 1 of the thermostatic element 10; and or rather than being fixedly connected to the body 1 1 of the thermostatic element 10, the shutter 20 can be mounted on this body 1 1 with a freedom of movement along the axis XX, provided that it is associated a dedicated return spring; the shutter 20 then integrates a load shedding function in case of overpressure at the corresponding fluid flow passage; and or
  • thermostatic element 10 is not limiting, in the sense that this element can, optionally, be controlled, that is to say integrate a heating electric resistance, or have various diameters, etc. ; and or
  • the body 1 1 of the thermostatic element 10 may, at its lower end, be provided with a downward extension, which carries a shutter other than the shutter 20, to control the flow of fluid in the way 1 C of the valve 1, thus regulating for example a bypass function within the circuit to which the valve belongs.

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Abstract

Ce dispositif (2) comprend un élément thermostatique (10), ainsi qu'un obturateur (20), qui est déplaçable axialement par rapport à un siège fixe (5A) d'un boîtier (3) de manière à ouvrir et fermer un passage de circulation du fluide et qui est lié à un corps (11) de l'élément thermostatique de sorte que, lors de la dilatation d'une matière thermodilatable contenue dans ce corps, ce corps entraîne l'obturateur par rapport au siège, un piston (12) de l'élément thermostatique, plongeant dans cette matière thermodilatable, étant lié fixement au boîtier. Afin que l'intégration d'une fuite à l'obturateur soit à la fois économique, performante et fiable, l'obturateur comprend, en tant que deux pièces distinctes : - un insert (22) de réception du corps de l'élément thermostatique, qui est pourvu de moyens de fuite (22.5, 22.6), adaptés pour, quelle que soit la position axiale de l'obturateur (20) par rapport au boîtier (3), laisser le fluide librement s'écouler entre le corps de l'élément thermostatique et la face intérieure de l'insert et traverser l'insert pour en atteindre la face extérieure, et - un manchon (23) de chemisage externe du corps de l'élément thermostatique, qui est rapporté fixement à l'insert en entourant à distance toute la périphérie du corps de l'élément thermostatique de manière à délimiter radialement entre ce corps de l'élément thermostatique et le manchon un volume libre (V) de circulation du fluide passant par les moyens de fuite.

Description

Dispositif thermostatique de régulation de la circulation d'un fluide, ainsi que vanne thermostatique comprenant un tel dispositif
La présente invention concerne un dispositif thermostatique, ainsi qu'une vanne thermostatique comprenant un tel dispositif.
L'invention s'intéresse en particulier aux dispositifs et vannes thermostatiques qui sont utilisés dans des circuits de refroidissement de moteurs thermiques, notamment ceux des véhicules automobiles, des poids lourds, des deux roues et des moteurs stationnaires. Ceci étant, ce domaine d'application n'est pas limitatif de l'invention, dans le sens où le dispositif et la vanne conformes à l'invention sont utilisables dans divers autres circuits de fluide, par exemple les circuits de refroidissement de boîtes de vitesse, les circuits d'eau, les circuits d'huile, etc.
Au sein d'un circuit de fluide, une telle vanne thermostatique est utilisée pour réguler la circulation du fluide, c'est-à-dire répartir ce fluide dans différentes voies du circuit, en fonction de la température de ce fluide. Ces vannes sont dites thermostatiques, dans le sens où le déplacement de leur obturateur interne par rapport à un siège associé du boîtier de la vanne est commandé par un élément thermostatique, c'est-à-dire un élément qui comprend un corps, contenant une matière thermodilatable, et un piston, plongé dans cette matière thermodilatable, le corps et le piston étant déplaçables l'un par rapport à l'autre en translation selon l'axe longitudinal du piston, tandis que soit le corps, soit le piston est, en service, lié fixement au boîtier de la vanne. FR-A-2 961 917, FR-A- 2 919 704, FR-A-2 987 095 et WO-A-2010/012950 fournissent des exemples de telles vannes thermostatiques.
Ceci étant rappelé, il est connu d'autoriser un léger écoulement du fluide, typiquement qualifié de fuite, à travers l'obturateur, en particulier lorsque ce dernier est au contact du siège du boîtier et ferme le passage de circulation de fluide correspondant. De cette façon, même lorsque l'obturateur est en position fermée, une petite quantité de fluide continue de s'écouler à travers l'obturateur, ce qui évite d'aboutir à un différentiel de pression trop important de part et d'autre de l'obturateur, qui pourrait perturber le fonctionnement de la vanne, par exemple en induisant des à-coups de pression au moment où l'obturateur est commandé pour s'écarter de la position fermée. Bien entendu, cette fuite contrôlée doit rester faible pour maintenir la régulation escomptée. En pratique, diverses solutions de fuite, intégrées aux obturateurs des vannes thermostatiques existantes, sont répandues et éprouvées.
Plus récemment, DE-U-20 2010 017 837 a proposé d'intégrer une fuite de ce genre dans un obturateur réalisé d'une seule pièce en matière plastique. Tandis que le piston de l'élément thermostatique est lié fixement au boîtier de vanne, le corps de cet élément thermostatique est reçu à l'intérieur de l'obturateur, en ménageant, entre ce dernier et le corps de l'élément thermostatique, trois passages séparés d'écoulement libre du fluide, qui occupent trois portions angulaires distinctes autour du corps de l'élément thermostatique. La fuite est ainsi canalisée le long du corps de l'élément thermostatique, en étant répartie en trois écoulements balayant localement le corps de l'élément thermostatique. Cependant, cette solution s'avère contraignante et coûteuse à mettre en œuvre, car elle a une tenue mécanique limitée, notamment sur le long terme, et présente une conception figée dans le sens où toute évolution du diamètre extérieur de l'obturateur et/ou de la taille de l'élément thermostatique impose de redimensionner totalement l'obturateur.
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif thermostatique amélioré, dont l'intégration d'une fuite à l'obturateur est à la fois économique, performante et fiable.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif thermostatique de régulation de la circulation d'un fluide, tel que défini à la revendication 1 .
Une des idées à la base de l'invention est que l'obturateur du dispositif thermostatique associe au moins deux pièces distinctes, que sont un insert et un manchon. L'insert est conçu pour recevoir intérieurement le corps de l'élément thermostatique et ainsi, en service, être lié à ce dernier. Cet insert intègre une fuite du fluide à réguler par le dispositif thermostatique : quelle que soit la position de l'obturateur, notamment même lorsque l'obturateur est positionné par rapport à un siège fixe du boîtier de manière à fermer la circulation du fluide entre l'obturateur et ce siège, du fluide est libre de s'écouler à travers l'obturateur et entre le corps de l'obturateur et la face intérieure de cet insert. Un des intérêts de cette fuite est, comme indiqué dans la partie introductive de ce document, d'éviter l'apparition d'un différentiel de pression trop important de part et d'autre de l'obturateur en position fermée. Le manchon est, quant à lui, conçu pour chemiser l'extérieur du corps de l'élément thermostatique, en l'entourant à distance sur toute sa périphérie : le fluide passant par la fuite aménagée au niveau de l'insert circule alors dans un volume libre, typiquement de forme annulaire, délimité radialement entre la face extérieure du corps de l'élément thermostatique et la face intérieure du manchon. Comme ce volume libre court tout autour du corps de l'élément thermostatique, la totalité de la face extérieure de ce corps est balayée par le fluide de la fuite traversant l'obturateur en position fermée, si bien que même lorsque cette fuite est dimensionnée à une faible valeur, le corps de l'élément thermostatique est efficacement sollicité thermiquement par le fluide de la fuite. Ainsi, un des autres intérêts de la fuite est que la sollicitation thermique du corps de l'élément thermostatique par cette fuite permet de présensibiliser ce corps dans le sens où, alors même que l'obturateur est en position fermée, le corps de l'élément thermostatique est maintenu par la fuite à la température du fluide de cette fuite, cette température étant typiquement plus grande que celle à laquelle le corps de l'élément thermostatique serait laissé en l'absence totale de fluide. On comprend en particulier que lorsqu'un flux soudain de fluide significativement plus chaud que celui de la fuite à travers l'obturateur fermé, arrive directement sur le corps de l'élément thermostatique, via une voie autre que celle fermée par l'obturateur, la montée en température du corps de l'élément thermostatique est plus douce que si ce corps n'avait pas été pré-sensibilisé : l'obturateur s'ouvre alors de manière plus progressive, en évitant les à-coups de débit dans le circuit auquel est intégré le dispositif thermostatique conforme à l'invention.
Par ailleurs, conformément à l'invention, le manchon de chemisage du corps de l'élément thermostatique est rapporté fixement à l'insert de réception de ce corps, cette fixation pouvant être réalisée de manière simple, robuste et économique. Le dispositif thermostatique conforme à l'invention s'avère ainsi facile à adapter à divers environnements de montage, tant à diverses interfaces de coopération avec son obturateur, moyennant l'adaptation en diamètre extérieur de l'insert et/ou du manchon, qu'à diverses tailles de son élément thermostatique, moyennant l'adaptation en diamètre intérieur de l'insert et/ou du manchon. De plus, l'insert et le manchon de l'obturateur, le cas échéant complétés par un joint additionnel, peuvent être assemblés les uns aux autres indépendamment du reste du dispositif thermostatique, ce qui revient à dire que l'obturateur peut être mis à disposition sous forme d'un sous-ensemble préassemblé, facilitant ainsi la fabrication et améliorant encore l'adaptabilité du dispositif thermostatique conforme à l'invention. Des aspects pratiques avantageux de la mise en œuvre de l'invention sont par ailleurs donnés plus loin, dans la description à venir.
Des caractéristiques additionnelles avantageuses du dispositif thermostatique conforme à l'invention sont spécifiées dans les revendications dépendantes.
L'invention a également pour objet une vanne thermostatique, comportant un boîtier, ainsi qu'un dispositif thermostatique, qui est tel que défini ci-dessus et dont le piston de l'élément thermostatique est lié fixement au boîtier.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une vanne thermostatique conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vus similaire à la figure 1 , montrant la vanne dans une configuration de fonctionnement différente ;
- la figure 3 est une perspective d'un éclaté d'un dispositif thermostatique appartenant à la vanne de la figure 1 ;
- la figure 4 est une perspective d'un obturateur du dispositif thermostatique de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en élévation selon la flèche V de la figure 4 ; et
- la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5.
Sur les figures 1 à 6 est représentée une vanne 1 comprenant un dispositif thermostatique 2 de régulation de la circulation d'un fluide. Ce fluide est typiquement un fluide de refroidissement ou un fluide caloporteur. A titre d'exemple, la vanne 1 appartient à un circuit secondaire d'un ensemble de refroidissement d'un moteur thermique, notamment d'un moteur de véhicule automobile, cet exemple n'étant cependant pas limitatif, comme évoqué dans la partie introductive de ce document.
Le dispositif thermostatique 2 est représenté seul sur la figure 3 tandis que, sur les figures 1 et 2, ce dispositif 2 est agencé dans des parties 4, 5 et 6 d'un boîtier 3 de la vanne 1 , étant remarqué que ces parties 4, 5 et 6 sont fixes l'une par rapport à l'autre, en étant par exemple venues de matière et/ou solidarisées fixement, lorsque la vanne 1 est en service comme sur les figures 1 et 2. En pratique, sur les figures 1 et 2, les parties 4, 5 et 6 du boîtier 3 ne sont représentées que de manière partielle et schématique, leur forme de réalisation n'étant pas limitative de l'invention. Dans tous les cas, lorsque la vanne 1 est en service, le boîtier 3 canalise le fluide, en définissant au moins deux voies 1 A et 1 B de circulation du fluide : l'une de ces voies constitue une entrée de fluide tandis que l'autre voie constitue une sortie de fluide. Dans la forme de réalisation considérée sur les figures 1 et 2, le boîtier définit une troisième voie 1 C de circulation du fluide, qui peut être soit une entrée de fluide, soit une sortie de fluide pour la vanne 1 . A titre d'exemple, lorsque la vanne 1 appartient à un circuit secondaire d'un ensemble de refroidissement, la voie 1 A constitue une entrée du fluide provenant d'un échangeur prévu pour abaisser la température du fluide le traversant, tandis que, d'une part, la voie 1 B constitue une sortie de ce fluide, envoyant par exemple ce dernier à une unité thermique du circuit secondaire, et, d'autre part, la voie 1 C constitue une entrée de fluide, alimentée par du fluide n'étant pas passé par l'échangeur de chaleur précité et provenant par exemple directement de l'unité thermique précitée. Dans cet exemple, on comprend que, en service, le fluide alimentant la vanne 1 par sa voie 1 A est prévu pour être plus froid que le fluide alimentant la vanne par sa voie 1 C, le fluide sortant de la vanne 1 par sa voie 1 B présentant une température qui est comprise ente celles des deux entrées de fluide et dont la valeur résulte des débits de fluide effectivement admis à l'intérieur de la vanne respectivement par ces deux entrées.
Le dispositif thermostatique 2 comporte un élément thermostatique 10 qui est centré sur un axe géométrique X-X. Cet élément thermostatique 10 inclut un corps 1 1 , centré sur l'axe X-X et contenant une matière thermodilatable telle qu'une cire. L'élément thermostatique 10 comprend également un piston 12, dont l'axe géométrique longitudinal est aligné sur l'axe X-X au sein du dispositif 2 et dont une partie axiale terminale est plongée dans la matière thermodilatable contenue dans le corps 1 1 . Le corps 1 1 et le piston 12 sont mobiles l'un par rapport à l'autre en translation selon l'axe X-X : sous l'effet de la dilatation de la matière thermodilatable, le piston 12 se déploie hors du corps 1 1 , tandis que, lors d'une contraction de la matière thermodilatable, le piston est escamoté dans le corps 1 1 sous l'effet d'un ressort de rappel 30 décrit plus loin.
Au sein de la vanne 1 lorsque celle-ci est en service, le piston 12 de l'élément thermostatique 10 est lié fixement au boîtier 3. Plus précisément, de manière connue en soi, la partie terminale de ce piston 12, opposée à celle plongée dans le corps 1 1 , est liée fixement à la partie 4 du boîtier 3, agencée en travers de l'axe X-X. En pratique, diverses formes de réalisation sont envisageables en ce qui concerne la liaison fixe de la partie terminale précitée du piston 12 à la partie 4 du boîtier 3 : cette liaison fixe peut être réalisée soit uniquement par appui axial, soit par fixation amovible, de type clipsage ou emmanchement glissant, soit par solidarisation à demeure de type emmanchement en force, surmoulage ou ajout d'un système mécanique de maintien. Dans tous les cas, on comprend que lorsque la matière thermodilatable du corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 se dilate ou se contracte, le piston 12 est maintenu immobile par rapport au boîtier 3, du fait de la liaison fixe de sa partie terminale précitée à la partie 4 de ce boîtier.
Le dispositif thermostatique 2 comprend également un obturateur 20 qui est déplaçable selon l'axe X-X par rapport à un siège fixe 5A de la partie 5 du boîtier 3, de manière à ouvrir et fermer un passage de circulation de fluide, défini entre le siège et l'obturateur : au sein de la vanne 1 en service, lorsque l'obturateur 20 est appuyé contre le siège 5A comme dans la configuration de fonctionnement représentée à la figure 1 , cet obturateur ferme le passage précité et interdit donc la circulation du fluide entre les voies 1 A et 1 B par ce passage, tandis que, lorsque l'obturateur 20 est écarté du siège 5A comme dans la configuration de fonctionnement représentée sur la figure 2, l'obturateur 20 ouvre le passage précité et autorise donc l'écoulement du fluide entre les voies 1 A et 1 B, comme indiqué par des flèches E sur la figure 2. L'obturateur 20 s'apparente ainsi à un clapet.
Pour commander en déplacement l'obturateur 20, ce dernier est lié fixement au corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 de sorte que, au sein de la vanne 1 lorsqu'elle est en service, le déplacement axial du corps 1 1 par rapport au boîtier 3, résultant de la dilatation de la matière thermodilatable, provoque un déplacement correspondant de l'obturateur 20 de manière à ouvrir le passage précité, par écartement axial de cet obturateur vis-à-vis du siège fixe 5A.
Par commodité, la suite de la description est orientée par rapport à l'axe X-X, de sorte que l'adjectif « intérieur » qualifie un élément tourné vers l'axe X-X, tandis que l'adjectif « extérieur » qualifie un élément tourné à l'opposé de l'axe X-X. De même, les termes « supérieur », « haut » et similaires qualifient un élément qui, dans la direction de l'axe X-X, est tourné vers le haut sur les figures 1 à 4 et 6, tandis que les termes « inférieur », « bas » et similaires qualifient un élément tourné en sens opposé. Ainsi, dans l'exemple considéré ici, le piston 12 est agencé au-dessus du corps 1 1 , sa partie terminale, plongée dans le corps 1 1 , étant sa partie terminale inférieure, tandis que sa partie terminale, liée fixement à la partie 4 du boîtier 3, est sa partie terminale supérieure.
Comme bien visible sur les figures 3 à 6, l'obturateur 20 comprend avantageusement, en tant que pièce distincte du reste de l'obturateur, un joint 21 . Ce joint
21 est réalisé en élastomère ou en caoutchouc ou, plus généralement, en une matière souple comparativement au reste de l'obturateur 20, de sorte que le joint 21 est conçu, lorsque l'obturateur 20 ferme le passage de circulation de fluide précité comme sur la figure 1 , pour être appuyé de manière souple, voire élastique, contre le siège 5A de la partie 5 du boîtier 3 et ainsi étancher le contact entre ce siège et l'obturateur. Ainsi, le joint 21 peut être qualifié de joint d'étanchéité pour l'obturateur 20. A titre de variante non représentée, l'obturateur 20 peut être dépourvu du joint 21 , par exemple dans le cas où une garniture d'étanchéité est prévue sur le siège 5A ou bien dans le cas où un contact non étanché entre le siège et l'obturateur en position fermée est toléré.
Dans la forme de réalisation considérée sur les figures, le joint 21 est un joint plat et il présente une forme globale de rondelle, centrée sur l'axe X-X. Cette forme de joint plat est particulièrement économique.
L'obturateur 20 comprend également, en tant que pièce distincte du reste de l'obturateur, une pièce 22, qui inclut l'intégralité de la partie de l'obturateur 20, située le plus près radialement de l'axe X-X et qui, de ce fait, est appelée insert par la suite. Comme bien visible sur les figures 3 et 6, l'insert 22 présente globalement une forme tubulaire et étagée, qui est sensiblement centrée sur l'axe X-X et à l'extérieur de laquelle est agencé en totalité le reste de l'obturateur 20. L'insert 22 présente ainsi des faces intérieure et extérieure, respectivement référencées 22A et 22B sur la figure 6.
Comme bien visible sur la figure 6, l'insert 22 comprend un anneau inférieur 22.1 et un anneau supérieur 22.2, centrés sur l'axe X-X. L'anneau inférieur 22.1 présente des diamètres intérieur et extérieur qui sont respectivement plus petits que les diamètres intérieur et extérieur de l'anneau supérieur 22.2, de sorte que l'insert 22 inclut une partie épaulée formant une couronne 22.3 qui relie l'extrémité supérieure de l'anneau inférieur 22.1 à l'extrémité inférieure de l'anneau supérieur 22.2, en s'étendant globalement dans un plan géométrique perpendiculaire à l'axe X-X. A son extrémité supérieure, l'anneau supérieur 22.2 est prolongé par une couronne 22.4 en saillie radiale vers l'extérieur de l'anneau supérieur 22.2. Cette couronne 22.4 s'étend globalement dans un plan géométrique perpendiculaire à l'axe X-X, étant remarqué que, dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, la partie périphérique extérieure de la couronne 22.4 est légèrement inclinée vers le bas en s'éloignant de l'axe X-X.
Suivant une forme de réalisation pratique et avantageuse, l'insert 22 est métallique, en étant réalisé par exemple en acier inoxydable. Cet insert 22, qui inclut de façon monobloc l'anneau inférieur 22.1 , la couronne 22.3, l'anneau supérieur 22.2 et la couronne 22.4, est notamment réalisé par pliage et/ou emboutissage d'une tôle.
Comme bien visible sur les figures 4 à 6, la couronne 22.3 de l'insert 22 est traversée axialement de part en part par des trous 22.5. Dans l'exemple de réalisation considéré ici, ces trous traversants 22.5 sont prévus en trois exemplaires, en étant régulièrement répartis autour de l'axe X-X. Suivant une forme de réalisation pratique et avantageuse, chacun de ces trous traversants 22.5 est réalisé sous forme d'une encoche, creusée dans la couronne 22.3 depuis l'anneau inférieur 22.1 qui se trouve ainsi, suivant sa périphérie, interrompu au niveau de cette encoche.
Egalement comme bien visible sur les figures 4 à 6, la couronne 22.3 de l'insert 22 est pourvue, sur sa face supérieure, de reliefs 22.6 en saillie vers le haut par rapport au reste de la couronne 22.3. Suivant une forme de réalisation pratique et avantageuse, qui est mise en œuvre dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, chacun de ces reliefs 22.6 est réalisé sous forme d'un bossage.
Comme bien visible sur les figures 1 et 2, le diamètre intérieur de l'anneau inférieur 22.1 de l'insert 22 est sensiblement complémentaire du diamètre extérieur d'une coupelle inférieure 13 du corps 1 1 de l'élément thermostatique 10, dans laquelle la matière thermodilatable est stockée, tandis que le diamètre intérieur de l'anneau supérieur 22.2 de l'insert est au moins légèrement supérieur au diamètre extérieur d'une collerette périphérique supérieure 14 de ce corps 1 1 , qui est agencée radialement en saillie vers l'extérieur de la coupelle 13 : à l'état assemblé du dispositif thermostatique 2, le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 est reçu de manière globalement complémentaire dans un alésage que délimite la face intérieure 22A de l'insert 22 au niveau de ces anneaux 22.1 et 22.2. Plus précisément, la partie terminale supérieure de la coupelle 13 est logée de manière ajustée dans l'anneau inférieur 22.1 et la partie terminale inférieure de la collerette 14 est logée avec un jeu radial dans l'anneau supérieur 22.2, un épaulement 15 formé à la jonction entre la coupelle 13 et la collerette 14 étant reçu en appui axial vers le bas contre la couronne 22.3 de l'insert 22. Suivant une possibilité de réalisation pratique et efficace, la liaison entre le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 et l'insert 22 de l'obturateur 20 est prévue fixe et est réalisée par emmanchement serré de l'anneau inférieur 22.1 autour de la coupelle 13 du corps 1 1 . Bien entendu, à titre de variante non représentée, d'autres possibilités de réalisation de cette liaison fixe sont envisageables. Dans tous les cas, plus généralement, dans la mesure où aucune interaction directe n'est réalisée entre le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 et le reste de l'obturateur 20, on comprend que l'insert 22 assure de manière exclusive la liaison entre l'obturateur et le corps de l'élément thermostatique.
A l'état assemblé du dispositif thermostatique 2, qui vient d'être décrit, on comprend que, comme bien visible sur les figures 1 et 2, les reliefs 22.6 de la couronne 22.3 de l'insert 22 surélèvent axialement vers le haut le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10, en décalant vers le haut l'épaulement 15 de ce corps vis-à-vis du reste de la couronne 22.3. De cette façon, comme bien visible dans la moitié droite des figures 1 et 2, l'épaulement 15 du corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 ne repose pas en appui obturant contre le débouché vers le haut des trous 22.5 de la couronne 22.3, mais, au contraire, est écarté vers le haut de ces débouchés supérieurs, en ménageant ainsi, entre cet épaulement 15 et le débouché supérieur de chacun des trous 22.5, un jeu axial non nul. A la jonction entre la couronne 22.3 et l'anneau supérieur 22.2, le jeu axial précité communique librement avec le jeu radial délimité entre l'anneau supérieur 22.2 et la collerette 14 du corps 1 1 de l'élément thermostatique, ce jeu radial débouchant librement vers le haut sur l'extérieur. On comprend que les trous traversants 22.5 et les reliefs 22.6 appartiennent à des moyens de fuite dont est pourvu l'insert 22, dans le sens où, à l'état assemblé du dispositif thermostatique 2, du fluide est libre de s'écouler à l'intérieur de l'insert 22, plus précisément entre le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 et au moins une partie de la face intérieure 22A de l'insert, et traverser cet insert pour en atteindre la face extérieure 22B, comme indiqué par les flèches F sur la figure 1 . Dans l'exemple de réalisation considéré ici, cette fuite de fluide, appelé F par la suite, provient de la voie 1 A et rejoint, à travers l'obturateur 20, la voie 1 B, en s'écoulant d'abord dans le jeu radial entre l'anneau supérieur 22.2 de l'insert 22 et la collerette 14 du corps 1 1 de l'élément thermostatique 10, puis dans le jeu axial, résultant des reliefs 22.6, entre la couronne 22.3 de l'insert et l'épaulement 15 du corps de l'élément thermostatique, avant de rejoindre la face inférieure de la couronne 22.3 via les trous traversants 22.5.
En pratique, quelle que soit la forme de réalisation des moyens de fuite précités, la fuite de fluide F est libre de se produire quelle que soit la position axiale de l'obturateur 20 par rapport au boîtier 3. Ceci étant, le fluide tend à s'écouler par cette fuite F de manière quasi exclusive lorsque l'obturateur 20 est en position fermée comme sur la figure 1 , c'est-à-dire lorsque l'obturateur est en contact avec le siège 5A, car, dès que l'obturateur 20 est écarté du siège 5A, le fluide tend à s'écouler très majoritairement, voire exclusivement par le passage ouvert entre l'obturateur et le siège, comme indiqué par les flèches E à la figure 2, l'écoulement du fluide par ce passage étant significativement moins résistant que par les moyens de fuite précités.
L'obturateur 20 comprend en outre, également en tant que pièce distincte du reste de l'obturateur, un manchon 23 qui est agencé coaxialement et autour de l'insert 22. Le manchon 23 présente globalement une forme tubulaire, centrée sur l'axe X-X, qui, à l'état assemblé du dispositif thermostatique 2, entoure le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10, avec, au niveau axial de l'insert 22, interposition radiale d'au moins une partie de cet insert. Ainsi, le manchon 23 chemise extérieurement le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10.
Le manchon 23 inclut un tube principal 23.1 , qui est centré sur l'axe X-X et qui relie l'une à l'autre les extrémités axiales opposées 23A et 23B du manchon. Dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, ce tube 23.1 est à base circulaire, ses faces intérieure et extérieure étant cylindriques à profil circulaire centré sur l'axe X-X. A l'extrémité inférieure 23B du manchon 23, le tube 23.1 est libre de sorte que le manchon débouche librement sur l'extérieur suivant l'axe X-X, comme bien visible sur les figures 1 , 2 et 6. A l'extrémité supérieure 23A du manchon 23, le tube 23.1 est prolongé, en direction de l'axe X-X, par une paroi de fermeture axiale du manchon, cette paroi de fermeture incluant à la fois une couronne 23.2 et un rebord périphérique 23.3. Dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, la couronne 23.2 du manchon 23 relie l'extrémité supérieure du tube 23.1 à l'extrémité inférieure du rebord 23.3, en s'étendant globalement dans un plan géométrique perpendiculaire à l'axe X-X, tandis que le rebord 23.3 présente une forme annulaire, centrée sur l'axe X-X, en s'étendant axialement vers le haut depuis l'extrémité intérieure de la couronne 23.2.
Quelle que soit la forme de réalisation de la paroi de fermeture du manchon 23, prévue à son extrémité supérieure 23A, le rebord 23.3 de cette paroi de fermeture est conçu pour ceinturer et être fixé à la face extérieure 22B de l'insert 22 : suivant une forme de réalisation économique et résistante, qui est d'ailleurs mise en œuvre dans l'exemple considéré sur les figures, le rebord 23.3 du manchon 23 est assujetti à la face extérieure de l'anneau supérieur 22.2 de l'insert 22, en étant emmanché serré autour de cet anneau 22.2. Le rebord 23.3 est avantageusement reçu à l'intérieur du joint 21 en forme de rondelle : le chant périphérique intérieur du joint 21 ceinture ainsi extérieurement le rebord 23.3, le cas échéant en étant ajusté sur le diamètre extérieur de ce rebord 23.3 pour des raisons de calage relatif, en particulier lors de l'assemblage de l'obturateur 20. Quant à la couronne 23.2 de la paroi de fermeture précitée du manchon 23, elle est conçue pour participer à la fixation du joint 21 , dans le sens où ce joint 21 est enserré axialement entre l'insert 22 et le manchon 23, plus précisément entre la couronne 22.4 de l'insert et la couronne 23.2 du manchon 23, en appliquant au moins à la partie intérieure du joint 21 une contrainte d'enserrage telle que le joint 21 est fermement retenu en place.
Suivant une forme de réalisation pratique et performante, le manchon 23 est métallique, en étant réalisé par exemple en acier inoxydable. Le manchon 23, qui inclut de façon monobloc le tube principal 23.1 , la couronne 23.2 et le rebord 23.3, est avantageusement réalisé par emboutissage d'une tôle ou d'un profilé tubulaire.
A l'état assemblé du dispositif thermostatique 2, le tube principal 23.1 du manchon 23 entoure à distance toute la périphérie extérieure du corps 1 1 de l'élément thermostatique 10. Autrement dit, ce tube 23.1 court tout autour de la face extérieure du corps 1 1 de l'élément thermostatique 10, en particulier de la face extérieure de la coupelle 13 de ce corps 1 1 , et ce, dans l'exemple de réalisation considéré ici, de façon sensiblement orthoradiale à l'axe X-X, tout en maintenant un écartement radial non nul entre cette face extérieure du corps 1 1 et la face intérieure du manchon 23, notamment entre la face extérieure de la coupelle 13 et la face intérieure du tube principal 23.1 . Le manchon 23 et le corps 1 1 de l'élément thermostatique délimitent ainsi radialement entre eux un volume libre V qui, dans l'exemple considéré ici, est essentiellement délimité radialement entre la coupelle 1 1 et le tube 23.1 et présente une forme géométrique sensiblement annulaire, à base circulaire et centrée sur l'axe X-X. Comme bien visible sur les figures 1 et 2, l'extrémité supérieure de ce volume libre V est fermée par, à la fois, la couronne 23.2 du manchon 23 et la couronne 22.3 de l'insert 22, ces deux couronnes étant d'ailleurs avantageusement situées sensiblement au même niveau le long de l'axe X-X.
On comprend qu'en présence de la fuite de fluide F évoquée plus haut, le fluide passant par les moyens de fuite précités circule librement dans le volume libre V, comme indiqué par les flèches dessinées sur la figure 1 à l'intérieur de ce volume V. Du fait de l'écartement radial entre le manchon 3 et le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 sur toute la périphérie extérieure de ce corps, le fluide circulant dans le volume libre V balaye l'intégralité de la face extérieure de la partie de ce corps 1 1 , disposée à l'intérieur du manchon 3, autrement dit l'intégralité de la face extérieure de la coupelle 13 pour l'exemple de réalisation considéré sur les figures, ce fluide étant canalisé de manière correspondante par le tube 23.1 du manchon 3.
Dans le cas de figure évoqué plus haut où le fluide entre dans la vanne 1 par la voie 1 A, la fuite de fluide F, qui s'écoule du haut vers le bas à travers l'obturateur 20, atteint, en sortant du débouché inférieur des trous traversants 22.5 de la couronne 22.3 de l'insert 22, l'extrémité haute du volume libre V puis s'écoule vers le bas le long de la face extérieure de la coupelle 13, jusqu'à atteindre l'extrémité inférieure du volume V d'où le fluide sort librement du manchon 23 axialement vers le bas, via l'extrémité inférieure 23B de ce manchon. Plus généralement, quel que soit le sens de circulation du fluide à travers la vanne 1 , on comprend que la fuite de fluide, permise à travers l'insert 22 recevant intérieurement le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 et canalisée tout autour de ce corps 1 1 par le manchon 23 chemisant extérieurement ce corps 1 1 , présensibilise thermiquement l'élément thermostatique 10 de manière efficace, en particulier lorsque la vanne 1 a son obturateur 20 en position fermée, comme sur la figure 1 : lors d'une soudaine admission d'un flux de fluide plus chaud que celui de la fuite, par exemple via la voie 1 C de la vanne 1 , la montée en température du corps 1 1 de l'élément thermostatique est plus douce et l'ouverture de l'obturateur 20 est plus progressive que si ce corps 1 1 n'avait pas été pré-sensibilisé par le fluide de la fuite.
Le ressort précité 30 est un ressort de compression, appartenant au dispositif thermostatique 2. Au sein de la vanne 1 lorsque celle-ci est en service, ce ressort 30 est prévu pour rappeler le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 vers le piston 12 de cet élément thermostatique lors d'une contraction de la matière thermodilatable, de manière à commander la fermeture du passage de circulation de fluide précité, via l'entraînement, par le corps 1 1 , de l'obturateur 20 vis-à-vis du siège 5A. Pour ce faire, le ressort 30 est interposé fonctionnellement entre le corps 1 1 et le piston 12 de l'élément thermostatique 10 de manière à être comprimé dans l'axe X-X lorsque le corps 1 1 et le piston 12 s'écartent axialement l'un de l'autre. Plus spécifiquement dans le mode de réalisation considéré ici, le ressort 30 est physiquement interposé, dans l'axe X-X, entre l'obturateur 20 et la partie 6 du boîtier 3, une spire d'extrémité supérieure 31 du ressort 30 étant appuyée axialement contre le manchon 23, en particulier contre sa couronne 23.2, tandis que, à l'opposé axial de cette spire 31 , une spire d'extrémité inférieure 32 du ressort 30 est appuyée axialement vers le bas contre la partie 6 du boîtier 3.
Quelle que soit leur forme de réalisation individuelle, l'insert 22 et le manchon 23, ainsi que, le cas échéant, le joint 21 , sont préférentiellement assemblés les uns aux autres de manière indépendante du reste du dispositif thermostatique 2. Ainsi, indépendamment de l'élément thermostatique 10 et du ressort de compression 30, l'insert 22 et le manchon 23 sont fixés l'un à l'autre, le cas échéant en enserrant entre eux le joint 21 , en obtenant l'obturateur 20 à l'état assemblé, tel que décrit plus haut et tel que représenté sur les figures 4 à 6. Puis cet obturateur 20, en tant que sous-ensemble préassemblé, est assemblé à l'élément thermostatique 10 et au ressort de compression 30, le dispositif thermostatique 2 obtenu étant agencé à l'intérieur du boîtier 3 pour former la vanne 1 . De cette façon, on comprend que l'ensemble préassemblé, que constitue l'obturateur 20, est interchangeable au sein du dispositif thermostatique 2 et donc au sein de la vanne 1 . En d'autres termes, en modifiant les spécificités de forme et/ou celles de dimension de l'insert 22 et/ou du manchon 23, et/ou du joint 21 le cas échéant, l'obturateur 20 est facilement adaptable à des éléments thermostatiques, à des ressorts de compression et à des boîtiers de vanne, fonctionnellement similaires à l'élément thermostatique 10, au ressort de compression 30 et au boîtier 3 décrits jusqu'ici mais présentant des formes et des tailles différentes.
Divers aménagements et variantes au dispositif 2 et à la vanne 1 décrits jusqu'ici sont par ailleurs envisageables. A titre d'exemples :
- plutôt que le ressort 30 soit agencé à l'intérieur du manchon 23 comme dans l'exemple de réalisation considéré sur les figures, le manchon peut être agencé extérieurement au manchon, tout en prenant avantageusement appui axialement contre lui au niveau d'une couronne dédiée à cet effet, par exemple fonctionnellement similaire à la couronne 23.2 ; dans ce cas, on comprend que, comparativement à l'exemple de réalisation considéré sur les figures, le tube principal 23.1 peut présenter une section transversale plus petite, de manière que ce tube soit logé à l'intérieur du ressort 30, du moment que la face intérieure de ce tube entoure à distance toute la périphérie extérieure du corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 ; et/ou - plutôt que d'être lié de manière fixe au corps 1 1 de l'élément thermostatique 10, l'obturateur 20 peut être monté sur ce corps 1 1 avec une liberté de mouvement suivant l'axe X-X, sous réserve d'être associé à un ressort de rappel dédié ; l'obturateur 20 intègre alors une fonction de délestage en cas de surpression au niveau du passage de circulation de fluide correspondant ; et/ou
- la forme de réalisation de l'élément thermostatique 10 n'est pas limitative, dans le sens où cet élément peut, en option, être piloté, c'est-à-dire intégrer une résistance électrique chauffante, ou bien présenter divers diamètres, etc. ; et/ou
- le corps 1 1 de l'élément thermostatique 10 peut, à son extrémité inférieure, être pourvu d'un prolongement vers le bas, qui porte un autre obturateur que l'obturateur 20, en vue de commander la circulation du fluide dans la voie 1 C de la vanne 1 , en régulant ainsi par exemple une fonction de bypass au sein du circuit auquel la vanne appartient.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Dispositif thermostatique (2) de régulation de la circulation d'un fluide, comprenant :
- un élément thermostatique (10), qui définit un axe (X-X) et qui inclut à la fois un piston (12), s'étendant suivant l'axe et destiné à être lié fixement à un boîtier (3) de canalisation du fluide, et un corps (1 1 ), sensiblement centré sur l'axe et contenant une matière thermodilatable dans laquelle le piston (12) est plongé, de sorte que le piston et le corps sont mobiles l'un par rapport à l'autre suivant l'axe, en s'écartant l'un de l'autre sous l'action d'une dilatation de la matière thermodilatable, et
- un obturateur (20), qui est déplaçable axialement par rapport à un siège fixe (5A) du boîtier (5) de manière à ouvrir et fermer un passage de circulation du fluide et qui est lié au corps (1 1 ) de l'élément thermostatique (10) de sorte que, lors de la dilatation de la matière thermodilatable, le corps de l'élément thermostatique entraîne axialement l'obturateur par rapport au siège fixe,
caractérisé en ce que l'obturateur (20) comprend, en tant que deux pièces distinctes :
- un insert (22) de réception du corps (1 1 ) de l'élément thermostatique (10), qui est pourvu de moyens de fuite (22.5, 22.6), adaptés pour, quelle que soit la position axiale de l'obturateur (20) par rapport au boîtier (3), laisser le fluide librement s'écouler entre le corps de l'élément thermostatique et la face intérieure (22A) de l'insert et traverser l'insert pour en atteindre la face extérieure (22B), et
- un manchon (23) de chemisage externe du corps de l'élément thermostatique, qui est rapporté fixement à l'insert (22) en entourant à distance toute la périphérie du corps de l'élément thermostatique de manière à délimiter radialement entre ce corps de l'élément thermostatique et le manchon un volume libre (V) de circulation du fluide passant par les moyens de fuite (22.5, 22.6).
2. - Dispositif thermostatique suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'insert (22) et le manchon (23) sont métalliques.
3. - Dispositif thermostatique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'insert (22) est réalisé par pliage et/ou emboutissage d'une tôle.
4.- Dispositif thermostatique suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le manchon (23) est réalisé par emboutissage d'une tôle ou d'un profilé tubulaire. 5.- Dispositif thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert (22) inclut une couronne (22.3) d'appui axial pour le corps (1 1 ) de l'élément thermostatique (10), et en ce que les moyens de fuite comprennent, à la fois, au moins un trou traversant (22.
5) de ladite couronne, prévu pour laisser le fluide s'écouler librement à travers la couronne, et au moins un relief (22.6) de ladite couronne, prévu pour surélever axialement le corps de l'élément thermostatique.
6. - Dispositif thermostatique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le ou chaque relief (22.6) de la couronne (22.3) de l'insert (22) est réalisé sous forme d'un bossage.
7. - Dispositif thermostatique suivant l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'insert (22) inclut en outre, en périphérie intérieure de sa couronne (22.3), un anneau (22.1 ) ajusté radialement au corps (10) de l'élément thermostatique, et en ce que le ou chaque trou traversant (22.5) de ladite couronne est réalisé sous forme d'une encoche depuis ledit anneau.
8. - Dispositif thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon (23) est pourvu, à l'une de ses extrémités axiales (23A, 23B), d'un rebord périphérique (23.3) pour fixer le manchon à la face extérieure (22B) de l'insert (22).
9. - Dispositif thermostatique suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le rebord périphérique (23.3) du manchon (23) est emmanché serré autour de l'insert (22).
10.- Dispositif thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'obturateur (20) comprend en outre un joint (21 ), qui est adapté pour être appuyé de manière étanche contre le siège fixe (5A) lorsque le passage de circulation de fluide est fermé par l'obturateur et qui est enserré axialement entre l'insert (22) et le manchon (23).
1 1 .- Dispositif thermostatique suivant les revendications 8 et 10 prises ensemble, caractérisé en ce que le joint (21 ) présente une forme globale de rondelle, qui est centrée sur l'axe (X-X), et reçoit intérieurement le rebord périphérique (23.3) du manchon (23).
12.- Dispositif thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif thermostatique (2) comprend en outre un ressort de compression (30), qui, lors d'une contraction de la matière thermodilatable de l'élément thermostatique (10), rappelle le piston (12) dans le corps (1 1 ) de l'élément thermostatique et entraîne axialement l'obturateur (20) par rapport au siège fixe (5A), lequel ressort de compression inclut deux extrémités opposées, dont la première extrémité (31 ) est appuyée axialement contre le manchon (23) de l'obturateur tandis que la seconde extrémité (32) de ce ressort de compression est destinée à être appuyée axialement contre le boîtier (3).
13.- Vanne thermostatique (1 ), comportant un boîtier (3) et un dispositif thermostatique (2), qui est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et dont le piston (12) de l'élément thermostatique (10) est lié fixement au boîtier.
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