Brevet FR2028473A1 — publié le 19701009

i 2028473 La présente invention concerne les soupapes thermostatiques etP plus particulièrement, une soupape thermostatique à expansion destinée à être incorporée dans un système de réfrigération. 5 L'invention a pour objet une soupape thermostatique com prenant un corps percé d'un conduit ; un diaphragme logé dans une chambre formée par le corps de la soupape, cette chambre contenant une charge d'une matière sensible aux variations de température ; et une tige reliant le diaphragme à un élément obturateur et fai-10 sant déplacer cet élément en fonction des variations de la pression qui s'exerce sur le diaphragme ; cette soupape étant caractérisée en ce que ladite tige est creuse et forme une chambre qui communique avec la chambre du diaphragme et qui s'étend dans une partie de ladite tige située dans ledit conduit. 15 La présence dans une telle soupape d'une tige creuse formant une chambre intérieure qui s'étend dans le conduit de retoux d'un fluide réfrigérant permet à la charge contenue dans la chambre du diaphragme de se condenser dans la zone de cette tige qui est située dans le conduit de retour du fluide réfrigérant et 20 d'agir en fonction de la température de ce fluide en cette partie de son trajet. Du fait que la température du fluide réfrigérant dans son trajet de retour est inférieure à la température de la chambre du diaphragmes, qui est la température ambiante, la chambre de la tige est toujours remplie par la fraction en phase liquide de 25 ladite charge, c'est-à-dire du fluide réfrigérant. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, un étranglement est prévu dans l'extrémité supérieure de la tige de façon à empêcher la migration de la fraction condensée de la charge en direction de la chambre du diaphragme dans le cas où. la soupape 5) est montée sens dessus-dessous. Selon une autre caractéristique de l'invention, un manchon à faible conductibilité thermique est placé autour de la tige à l'endroit où elle se trouve dans le conduit de retour du fluide réfrigérant, ceci en vue d'amortir les variations de température de 3 5 la tige et de réduire ainsi le flottement de la soupape autour de sa position d'équilibre (c'est-à-dire en vue d'éviter qu'elle n'effectue des ouvertures et des fermetures en succession rapide). La description qui va suivre, et le dessin annexé donné 70 01582 2 2028473 surtout à titre d'exemple non limitatif, feront mieux comprendre comment la présente invention peut être réalisée. Sur le dessin annexé, la figure unique représente en coupe verticale une soupape thermostatique à expansion, conforme 5 à l'invention et incorporée dans un système de réfrigération dont certains éléments sont représentés schématiquement. Ainsi qu'on le voit su.r cette figure, la soupape de l'invention comporte un corps 10 formant dans sa partie inférieure line entrée 12 et une sortie 14 séparées l'une de l'autre par une 10 cloison percée d'un trou 16 par lequel le fluide réfrigérant peut pénétrer dans une chambre située sous cette cloison. Un clapet de fermeture constitué par une bille 18 coopère avec un siège 20 poux régLer le débit du fluide entre son entrée et sa sortie. la bille 18 est maintenue centrée par une rondelle 22 constamment repoussée 15 dans le sens de fermeture de la soupape par un ressort 24 comprimé entre cette rondelle et un bouchon 26, vissé dans l'extrémité du corps de la soupape, de position réglable et qui permet ainsi de régler la force développée par le ressort, l'extrémité adjacente du corps de la soupape est obturée hermétiquement par un capuchon 28 20 et un joint d'étanchéité torique» La bille 18 est actionnée par un poussoir 30 en forme de tige et qui est lui-même actionné par la tige 32 d'un diaphragme 36, fixée au plateau 34 de ce diaphragme et dont l'extrémité supérieure perce ce plateau et ce diaphragme et est ainsi en communi-25 cation avec une chambre de tête 38 dans laquelle est logé le diaphragme. .Cette tige 30 coulisse sans jeu dans l'alésage 40 du corps qui la reçoit de façon à réduire à un minimum les fuites de fluide dans cette partie de la soupape, car ces fuites constitueraient une dérivation inopportune. 30 La partie supérieure du corps de la soupape forme un conduit de retour comprenant une entrée 42 reliée à la sortie d'un évaporateur E et une sortie 44 reliée à l'entrée d'un.compresseur C. A la manière habituelle, le fluide refoulé par le compresseur 0 est envoyé dans un condenseur K puis dans un ballon récepteur R 35 qui est relié à l'entrée 12 du corps 10 de la soupape. La pression existant dans le conduit de retour s'applique dans une chambre de pression 46 située sous le diaphragme par l'intermédiaire d'un trou 48 percé dans la paroi supérieure du corps de la soupape. On 01582 3 2028473 roit donc que le jeu existant entre la tige 32 du diaphragme et le trou de la paroi supérieure du corps par lequel elle passe ne présente aucun caractère critique, du fait qu'une faible fuite dans cette région ne présente aucun inconvénient. Le diaphragme 36 est monté entre un couvercle 54 en forme de dôme et un support 50 en forme de cuvette vissé dans la partie supérieure du corps de la soupape et dont l'étanchéité est assurée par un joint torique 52. La chambre de tête 38 située au-dessus du diaphragme contient une charge d'une matière sensible aux variations de température intro-0 duite à l'origine dans cette chambre par un tube capillaire 56 qui est ensuite scellé. On remarquera que la tige 32 du diaphragme est percée axialement d'un trou borgne 58 dont l'extrémité inférieure se situe approximativement au niveau de l'axe du conduit de retour formé 5 par la partie supérieure du corps de la soupape. Ce trou borgne constitue à l'intérieur de la tige du diaphragme une chambre thermostatique 60 de faible volume et logée dans le circuit de retour du système de réfrigération. Cette chambre 60 est toujours plus froide que la chambre de tlte 38 et, par suite, la charge de fluide ré-0 frigérant a toujours tendance à se condenser dans la chambre 60, de sorte que le point de contrôle du système se trouve parfaitement bien placé. Bu fait que la masse de matière contenue dans la tige du diaphragme est faible, la réponse de la soupape, telle qu'elle a été décrite jusqu'ici, serait très rapide et la soupape agirait à 5 chaque variation transitoire de la température. Il en résulterait évidemment une instabilité constante de la soupape. Pour éviter cet inconvénient, un manchon calorifuge 62 est placé autour de la tige du diaphragme à l'endroit où celle-ci traverse le conduit de retour du fluide. Ce manchon peut, avec avantage, être en delrin, matière 30 qui, outre que sa conductibilité thermique est faible, est auto-lubrifiante et permet ainsi à la tige 32 de se mouvoir librement» L'épaisseur de .ce manchon détermine le degré d'amortissement thermique obtenu. Pour permettre de monter la soupape de l'invention dans 35 toutes les positions, il est prévu un étranglement capillaire 64 dans la partie supérieure de la tige du diaphragme. Cet étranglement constitue un conduit capillaire qui relie la chambre 60 de la tige du diaphragme à la chambre de tête 38. Ce conduit permet la 70 01582 4 2028473 transmission des variations de pression mais réduit à un minimum la migration du fluide réfrigérant condensé qui peut se trouver dans la chambre 60 en direction de la chambre de tlte lorsque la soupape est montée sens dessus-dessous* En l'absence de cet étran-5 glement, la migration du fluide réfrigérant pourrait atteindre une telle ampleur que le fluide réfrigérant liquide pénétrant dans la chambre de tête (qui est plus chaude) se détendrait en phase gazeuse (ce qui augmenterait sa pression) et se condenserait à nouveau rapidement dans la chambre 60. Il s1 ensuivrait évidemment une 10 instabilité accrue de la soupape. La présence dudit étranglement réduit le flottement de la soupape à un minimum* La présence dans la tige du diaphragme de la chambre 60 ouverte à l'une de ses extrémités et située dans le conduit de retour du fluide confère à la soupape de 1*invention des caractéris-15 tiques de réponse exceptionnelles du fait que cette chambre est placée dans le circuit de retour du fluide au. point même où la température de ce fluide doit être contrôlée. Le manchon calorifuge 62 diminue la rapidité de réponse de la soupape et maintient la chambre 60 à une température moyenne, l'étranglement 64 permettant 20 par ailleurs de monter la soupape dans une position quelconque sans que ses caractéristiques de réponse soient affeetées par une migration indésirable du fluide réfrigérant condensé de la chambre 60 vers la chambre de tête 38» Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée 25 au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. 70 01582 5 2028473 - BEyfflDICATIONS -1Une soupape thermostatique comprenant un corps percé d'un conduit ; un diaphragme logé dans une chambre formée par le corps de la soupape, cette chambre contenant une charge d'une ma-5 tière sensible aux variations de température ; et une tige reliant le diaphragme à un élément obturateur et faisant déplacer cet élément en fonction des variations de la pression qui s'exerce sur le diaphragme ; cette soupape étant caractérisée en ce que ladite tige est creuse et forme une chambre qui communique avec la chambre 10 du diaphragme et qui s'étend dans une partie de ladite tige située dans ledit conduit. 2.- Une soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le côté du diaphragme opposé à la chambre du diaphragme est soumis à la pression qui existe dans ledit conduit. 15 3*- Une soupape selon la revendication 1 ou 2, caracté risée en ce qu'elle comporte un étranglement entre la chambre formée par la tige et la chambre du diaphragme en vue de minimiser la quantité de liquide qui tend à s'écouler de la chambre de la tige dans la chambre du diaphragme lorsque la soupape est montée sens 20 dessus-dessous* 4.- Une soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un manchon calorifuge qui entoure la partie de la tige située dans la région où cette tige forme la chambre en vue d'amortir les variations de la tempé-25 rature dans ladite chambre. 5o- Une soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que son élément obturateur règle le débit d'un fluide dans un autre conduit du corps de la soupape* 6.- Une soupape selon la revendication 5» caractérisée 30 en ce que le premier conduit et le deuxième constituent respectivement les conduits de sortie et d'entrée de l'évaporateur d'un système de réfrigération.