Brevet FR2002556A1 — publié le 19691017

i:: : . . .. ; . ô/- . • ; >. s.~rci.canée par ; '• méûiaire d; ans tige ce pGUâ.sé Bans les détendeurs ther&ostetiques. utilisés .1*îsc':s ic-i on ne peut que très difficilement modifier la puissance 10 quelle a été réglée un détendeur monté' dans une iestallatinn tt incorrectement dimensionnéc Pour codifier- la puissaj.-?.- .is-.ij r^ eonditiciiB cl: peut par ezemplê egir ec codifient le -, c"- timal, assuré par le constructeur* de la ciarcfce an ? - ,v>^ du détendeur. Cette façon d£-opérer euit tcutcicic c- c..e;j-' 15 de l'installation. Les possibilités d'adaptation sc':-! -S'sr.urç part très réduites. Les difficultés précédecuaenl» éTcqtiées *nt donc conduit à un §rand nombre de tjpee de détendeurs m~ni.ë du buses de grosseur variable. l'invention a pour but de créer un détendeur dont eo 20 puisse faire varier la puissance même lorsqu'il «s\: -CLVéc 11 doit en outre pouvoir être mieux adapté aux'oaraetéristiques de réglage d'une installation frigorifiqi;/3ce -létendeur doit permettre de passer aisément» par des opérations manuellesj, de 1* "égalisation externe" à 1' "égalisation in-esme" des 25 pressions» et vice-versa® On entend ici par égalisatica interne le cas où la chambre du détendeur située du côté de- la seur-np© est rçli4c- à l'entrée de l'évaporateur correspondant x&nùie que, dans le cas de l'égalisation externe, cette chambre est reliée par une canalisation supplémentaire à la sortie dudit évapora-30 teur» De la sorte, la chambre qui, par rapport à la membrane, se trouve du côté de la soupape est soumise soit à la pression élevée régnant à l'entrée de 1'évaporateur, soit à la pression réduite régnant à sa sortie. Dans ce cas, on empêche la résistance offerte à l'écoulement par 1*évaporateur d'influencer les 35 processus de régulation et donc le fonctionnement du détendeur. On peut, dans les détendeurs de type connu, modifier la constante de temps du détendeur en modifiant le remplissage du capteur de température, ce qui exige toutefois la dépose du détendeur» On peut aussi changer la constante de temps en modifiant 40 la caractéristique élastique du ressort de pression transmettant lëi ïazcez de- fermeture, .usures, dont l'effet est limité£. î1*- "iiient ccr.sads.nt ? h r.6nc- tçsps le coefficient d*utilisation " ■ évaporar-nr du fait qu'elles changent le degré de sur-crrtîîffe Suivant l'invention le problème ainsi posé c?t résolu en faisant pfsser le fluide, en amont de la soupape constituée par la tête de soupape, et par la "buse qui lui est associée, par une pré-scupape dont la levée peut se régler continûment de 1:extérieure Ca peut ainsi modifier la caractéristique de débit 10 "^£tèiL6 de tiiK»é saus modifier le réglage de la surchauffe ur ' "iitèr.So On p^ua une structure particulièrement avanta- et in .. :_'-5ii:i£r.i; au pointeau de la pré^eoupape la r dl zi-xoLJ':. :■ perc-le d8uîa trou longitudinal dace 2:j lequel $cuc la tire ce peuesée, la surface extérieure dudit poin-tcr.=". -prttcr;:;-: =-;• épr.u]! suent oblique contre lequel vient appu-1®extrcaât* dçmi dispositif conique de commande» 31 l'on doit régler la puissance à des valeurs très faitles, il est avantageas que l'appui du pointeau sur son sièg® ïoit p:,:' ëtSiioIiCc I-s défaut d8etanchéité peut ici s'obtenir p- .r -j« perçage eu par une encoche pratiquée sur la pointe du. :• Si l'en ~si.it éviter le glissement direct de la tige p naiéî dans le peinteau. on peux5 selon un mode avantageux de • .il: satin: £ i ? "• c> 1.:. -r utr e les de us pièces un manchon intermé-:'r - --.-.irso Eeioc «.uxre mode préféré de réalisation le pointeau. çappuiej du cBté de la chambre, contre un joint annulaire® On obtient ainsi par ce joint la fores antagoniste s* opposant à l'action du cône de commande» 30 II est avantageux, pour pouvoir modifier la force du ressort qui assure la fermeture de la soupape principale, de prévoir une douille filetée qui règle la tension dudit ressort, ladite douille pouvant présenter au centre de son fond un orifice par lequel s'.écoule le fluide frigorigène# 35 En outre, on peut avantageusement actionner le cône de commande par un volant muni d'une graduation biocable par un crabotage. Afin de. réaliser à volonté 1' "égalisation interne" ou 1' "égalisation externe" on peut relier la chambre inférieure définie par la membrane, § l'aide d'une pièce intertaé-4-0 diaire pouvant occuper deux positions, soit au côté sortie du 69 04133 3 2002556 détendeur, soit à une autre tubulure de raccordement. A cet effet il est avantageux de guider le pointeau dans un support de buse de forme tubulaire qui, du côté soupape, présente un forage longitudinal communiquant par son extrémité côté soupape avec la 5 sortie de cette dernière et raccordé à un forage transversal le reliant à la périphérie, le diamètre extérieur du support de buse, côté chambre., étant inférieur au diamètre côté soupape au moins jusqu'à la hauteur dudit perçage transversal. Deux formes de réalisation sont particulièrement avan-10 tageuses pour ladite pièce intermédiaire s dans l'une, la pièce intermédiaire allongée et de révolution, présente à l'une de ses extrémités un joint d'étanchéité qui fait saillie en son centre et, à l'autre extrémité, un perçage central parallèle à son axe, s'arrêtant avant le joint, et relié à la périphérie de la pièce 15 intermédiaire par un perçage radial® Dans la seconde forme de réalisation, on prévoit, comme pièce intermédiaire, une soupape à queue jouant dans une seconde pièce intermédiaire qui peut se visser dans la tubulure de raccordement, ladite soupape à queue étant appuyée sur son siège 20 sous la pression d'un ressort hélicoïdal et interrompant ainsi la liaison qui va du côté raccord de la soupape à la partie inférieure de la chambre en passant par un forage et un espace annulaire situé entre la pièce intermédiaire et la tubulure de raccordement, la soupape à queue possédant, vers l'extérieur, 25 un prolongement en forme de broche dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur, en ce point, de ladite seconde pièce intermédiaire et qui dépasse de la tubulure de raccordement lorsque la soupape à queue repose sur son siège. Aveo ce mode de réalisation il est particulièrement avantageux de pouvoir 30 fermer la tubulure de raccordement par une plaquette venant s'appliquer sur l'embouchure de la tubulure de raccordement grâce à un bouchon à vis. Il est en outre avantageux, dans ce cas, d'appliquer par un collet la canalisation de raccordement sur l'embouchure de la tubulure de raccordement et de la raccorder 35 à l'aide du bouchon à vis. Dans les deux formes de réalisation il est avantageux de disposer la pièce intermédiaire au niveau de l'orifice du perçage radial du support de buse. On a représenté schématiquement sur le dessin des 40 exemples d'exécution du détendeur selon l'invention. On voit 69 04133 4 2Ô02556 sur la ; ligo 1 le corps de détendeur, partiellement coupé ; Fig. 2 une coupe passant par une partie du corps de détendeur, muni de la pièce intermédiaire décrite en premier 5 lieu dans la position correspondant à l'égalisation interne des pressions ; Figo 3 une coupe passant par une partie du corps de détendeur, également muni de la pièce intermédiaire décrite en premier, mais dans la position correspondant à l'égalisation 10 externe des pressions j Fig. 4 la même coupe par une partie du corps de détendeur muni de la pièce intermédiaire décrite en seeonâr,lleu, dans la position correspondant à l'égalisation externe des pressions ; Fig. 5 une coupe par la même partie du corps, muni de 15 la pièce intermédiaire décrite en second lieu, dans la position correspondant à l'égalisation externe des pressions. Le fluide frigorigène liquide pénètre dans le détendeur par la tubulure d'entrée 1 (lig. 1). Après avoir traversé li filtre 2 il arrive à l'intérieur du support de "buse 3 par les 20 forages qui y sont pratiqués. Le support de buse contient à l'intérieur le pointeau 4» de la pré-soupape j celui-ci peut se déplacer verticalement et sa distance à la buse 7 de la pré-soti-pape peut être modifiée de façon continue si l'on agit sur la commande de réglage 5, grâce à un cône de commande 6* La pièce 25 qui guide le pointeau 4 dans son glissement est ereuse et reçoit la tige de poussée 8 de la tête de soupape 9» qui ouvre ou ferme la buse principale 10. Les forces tendant à ouvrir la buse principale sont transmises par la tige de poussée 8 à partir de la tête de commande 11, dont la membrane 12 forme une ehambre su-50 périeure 13a et une chambre inférieure 13b« La canalisation 14 transmet la pression d'un capteur de température non représenté à la chambre supérieure 13a . Les forces tendant à fermer la soupape principale sont exercées par le ressort de fermeture 15 qui s'appuie sur une 35 douille 16, réglable par vissage. On a prévu au milieu du fond de la douille à vis un orifice 17 par lequel s'échappe le fluide frigorigène. La commande de réglage 5 possède une bague graduée 18 que l'on commence par glisser librement sur le collet ; après 40 réglage et mise au point précise du détendeur on lie invariable- m 04 ; 33 1 5 C Â nûirc la jag&c à la ecsmenâs ^r-aes à la languette 19 ?l3 lé ":.>=:i;5c Le ioint il-G ssrt à la fcis d8étsnohëité pour là pciateau •4 et de ressort assurant une liaisca desmoâroœique entre le ecne de poussée 6 et le pointeau 4, tout an obturant le cylindre 21o 5 En disposant, conformément à l'inventions, une pré-sou pape (pointeau 4, buse de pré-soupape 7) dont l'on peut régler la levée, de façon continue, avec la commande de réglage 5 munie de la bague graduée 8, et la soupape principale (tête de soupape 9, buse principale 10), on réalise un réglage de puissance 10 que l'on peut modifier de façon continue depuis l'extérieur, môme en marche, sur une plage extraordinairement étendue. En môme temps la modification des caractéristiques de débit permet de s'adapter à la constante da temps de 1'installation. Se plus le réglage continu de la puissance permet d® régler la limite 15 de pression à une valeur désiré© quelconque, et avec une précision suffisante pour la pratique, ce que l'on ne pouvait Jusqu'ici obtenir qu'aveo des détendeurs spéciaux, et au voisinage d'un seul point de fonctionnemente la bague graduée 18 peut être étalonnée en caractéris-20 tique de buse ou en puissance0 II est possible de régler tous les détendeurs de façon précise et uniforme en faisant descendre la pré-soupape jusqu'à son zéro, sur un banc d'essai, et en immobilisant à la position zéro la bague graduée, précédemment montée folle sur le collet de la commande de réglage*. 25 Gomme on l'a déjà indiqué, la pré-soupape est déplacée de façon continue par une commande à cône® Ce type de commande présente l'avantage de permettre une boane compensation des tolérances. la démultiplication de la commande par cône est choisie de façon qu'un tour de la commande d® réglage 5 fasse asac-30 tement balayer toute la plage de régulation. Le pointeau de la pré-soupape présente un défaut d'é-tanchéité, introduit délibérément, et constitué par exemple par un forage ou par une encoche, la section de ce défaut d1étan-ohéité est choisie de façon à âtre inférieure à celle qui cor-35 respond à la puissance minimal© indiquée sur le détendeur• On arrive ainsi à régler correctement à de très faibles puissances, bien que la buse principale soit relativement grande. Le montage en série, conformément à l'invention, d'au moins deux buses permet d'utiliser pour la régulation le phéno-40 mène de l'écoulement à deux phases qui apparaît avec certains -'iMides frigorigènes® On règle alors la pré-soupape de telle sor-!■? que lorsque la puissance atteint une certain© fraction de la puissance nominale l'écoulement dans la pré-soupape se fasse en deux phases (gazeuse-liquide) de sorte que des sections plus 5 fortes sont nécessaires à la traversée de la "buse principale, le système peut donc se trouver, en amont de la buse principale,dans divers états ce qui assure une régulation sensiblement plus régulière du débit car, du côté des puissances importantes, il ne peut pas y avoir de sur-régulationf et donc pas non plus de sous-10 régulation du côté des puissances faibles « Si l'on veut opérer par égalisation interne des pressions on peut mettre la chambre inférieure 13b en communication avec la c8té sortie 22 de la soupape» A cet effet le support de buse 3 présente latéralement un forage 23 qui débouche sur un ic forage transversal 24 (Fig*2-)« A partir de l'orifice de ce forage transversal le support de buse a un diamètre réduit de sorte qu'il existe un espace annulaire 25 débouchant dans la chambre inférieure 13b. Il règne donc dans ladite chambre la pression qui existe à la sortie 22 de la soupape, cette pression servant donc 20 à la régulation de la soupape principale0 On se trouve ici dans le cas de l'égalisation interne des pressions, dans lequel la pièce intermédiaire 26 de la tubulure de raccordement 27 se trouve dans la position représentée sur la figure 2. Dans cette position la tubulure de raccordement 27 est complètement obturée 25 car les forages 28, 29 débouchent sur la bague d'étanchéité 30» Il n'es± pas possible, pour cette position de la pièce intermédiaire 26, d'introduire une canalisation de raccordement# Si le détendeur doit au contraire opérer par égalisation externe des pressions, c'est-à-dire si la chambre inférieure 13b 30 doit être soumise à la pression qui règne dans la canalisation de raccordement 31 (Pig® 3), on fait tourner de 180° la pièce intermédiaire 26. la canalisation de raccordement 31 peut maintenant être fixée par vissage au moyen de la bague filetée 32, ce qui était impossible à la position de la figure 2. Maintenant le 35 joint 33 obture le forage transversal 24 de sorte que l'égalisation interne des pressions n'est plus possible® En même temps, l'espace situé sous la membrane est relié à la lumière de la canalisation de raccordement 31 par les perçages 28, 29 et l'espace annulaire 41« 69 04133 7 2002556 Si la canalisation de raccordement 31 doit être fixée par un collet la tubulure de raccordement est réalisée conformément à la norme internationale, comme sur les figures 4 et 5<> Dans cet exemple de réalisation on a prévu, pour constituer la 5 pièce intermédiaire, une soupape à queue 46 qui peut se déplacer librement dans une seconde pièce intermédiaire 34 vissée dans la tubulure de raccordement 27» Dans le cas de la compensation interne des pressions, la tubulure de raccordement 27 est obturée par une plaquette de 10 cuivre 36 à l'aide du "bouchon fileté ^55 (fig= 4)» la soupape à queue 46 est ainsi décollée de son siège, en dépit de l'effort exercé par le ressort antagoniste 37, et la communication est établie entre le forage transversal 24 et la chambre 13b par le perçage 38 de la seconde pièce intermédiaire et l'espace annu-15 laire 39» situé entre cette pièce et la tubulure de raccordement* Pour l'égalisation extérieure des pressions on enlève la plaquette 36 et l'on applique par un collet la canalisation de raccordement 31 sur l'orifice de la tubulure de raccordement 27. le bouchon à vis 35 assure le raccordement. la soupape à queue 20 est appliquée sur son siège par le ressort hélicoïdal 37 de sorte qu'elle isole maintenant le perçage 38 de la pression interne régnant à la sortie de la soupape. Au contraire il existe maintenant une liaison entre la lumière de la canalisation de raccordement 31 et la chambre inférieure 13b par l'espace an-25 nulaire existant entre la tige 40 formant la queue de la soupape 46 et la seconde pièce intermédiaire 34* puis par le perçage 38 et l'espace annulaire 39. Si donc on veût raccorder le tube 31» qui présente un collet, comme le montre la figure 5» on ne peut le faire qu'en » 30 enlevant au préalable la plaquette de cuivre 36. De ce fait la soupape à queue 46 vient à sa seconde position, dans laquelle 1 elle isole le forage 38 de la pression interne et libère la voie à l'égalisation externe des pressions. Il faut encore signaler que la possibilité, offerte par 35 le détendeur, de choisir entre l'égalisation interne et l'égalisation externe des pressions permet d'utiliser un seul déten-^ deur à la place d'une série d'une trentaine de buses qu'il fal- > lait fabriquer. Ceci représente une rationalisation non seule- \ ment pour le fabricant mais aussi pour le client. 69 04133 8 2002556 REVENDICATIONS le Soupape-détendeur dont la tête de soupape est actionnée par une tige de poussée mue par une membrane qui divise une chambre en deux parties, la partie supérieure étant reliée à 5 un capteur générateur de pression et la partie inférieure étant soumise à l'action du fluide qui traverse la soupape, caractérisée en ce que le fluide, avant de traverser la soupape principale constituée par la tête de soupape et la buse de soupape traverse une pré-soupape dont la levée peut être réglée conti-10 nument de l'extérieur» 2o Soupape-détendeur selon la revendication 1 , carao- . térisée en ce que le pointeau de la pré-soupape a la forme d,une aiguille allongée percée d'un trou longitudinal dans la lumière duquel la tige de poussée peut se mouvoir, et en ce que la sur-15 face extérieure dudit pointeau présente un épaulement oblique contre lequel vient s'appuyer un cône de commande. Soupape-détendeur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête de la soupape principale est appuyée contre son siège par un ressort de fermeture dont on peut ré-20 gler la compression par une douille à vis, laquelle présente au centre de son fond un orifiee par lequel s'écoule le fluide frigorigèneo 4. Soupape-détendeur selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la commande à cône est actionnée par une 25 commande de réglage munie d'une graduation erabotable» 5. Soupape-détendeur selon tout ou partie des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la chambre inférieure peut être mise en communication soit avec le côté sortie de la soupape soit avec une autre tubulure de raccordement au moyen 30 d'une pièce intermédiaire à laquelle ©n peut faire prendre deux positions» 6. Soupape-détendeur selon la revendication 5, caractérisée en ce que le pointeau est guidé dans un support de buse de forme tubulaire qui, du côté de la soupape, présente un fo- 35 rage longitudinal communiquant avec le côté sortie de là soupape et associé à un forage transversal allant à la périphérie dudit support de buse, le diamètre dudit support étant,du côté de la chambre, inférieur au diamètre côté soupape, au moins jusqu'au niveau de l'orifice dudit perçage transversal» i 69 04133 ^ 2002556 7. Soupape-détendeur selon la revendication 5, caractérisée en ce que la tubulure de raccordement munie de la pièce intermédiaire est disposée latéralement à la hauteur de l'orifice du perçage transversal» 5 80 Soupape-détendeur selon la revendication 7» carac térisée en ce que la pièce intermédiaire, allongée et de révolution, présente au centre de l'une de ses extrémités un joint d'étanchéité faisant saillie sur ladite pièce, et, à son autre extrémité, un perçage axial arrêté avant ledit joint et relié 10 par un perçage radial à la périphérie de ladite pièce intermédiaire* S. Soupape-détendeur selon la revendication 8, caractérisée en ce que la'pièce intermédiaire présente un diamètre réduit le long d'une partie du forage axial, et l'on réduit le 15 diamètre de la pièce intermédiaire depuis l'extrémité côté joint jusqu'à l'orifice du forage radial de sorte qu'un espace annulaire est formé entre la tubulure de raccordement et la pièce intermédiaire* 10« Soupape-détendeur selon la revendication 5, carac-20 térisée eu ee que l'on prévoit, pour servir de pièce intermédiaire une soupape à queue jouant dans une seconde pièce intermédiaire qui peut se visser dans la tubulure de raccordements la dite soupape à queue étant soumise à l'action dsun ressort hélicoïdal qui l'applique sur son siège, ce qui interrompt la com-25 munioation entre le côté sortie de la soupape principale et la chambre inférieure par l'intermédiaire d'un forage et d'un espace annulaire ménagé entre la seconde pièce intermédiaire et la tubulure de raccordement, et en ce que la soupape à queue possède un prolongement en forme de broche, tourné vers l'ex-30 térieur, dont le diamètre est plus faible que le diamètre intérieur de la seconde pièce intermédiaire en cette région, et qui dépasse de la tubulure de raccordement lorsque la soupape à queue est appliquée sur son siège»