Brevet FR2263554A1 — publié le 19751003

La présente invention a pour objet un clapet thermorégulateur destiné notamment à être installé sur un circuit de refroidissement par eau d'un moteur à combustion interne. On sait que dans un moteur à combustion interne refroidi par eau, la température de l'eau doit évoluer entre le radiateur et le moteur dans une plage relativement courte et élevée, et ce pour un bon fonctionnement de ce moteur. Pour atteindre le plus rapidement possible cette plage, il est connu d'empêcher et/ou de limiter la circulation de l'eau entre le moteur et le radiateur au démarrage du moteur. On annule ainsi l'échange thermique au niveau du radiateur tant que l'eau n'est pas suffisament chaude. Quand le moteur est chaud, la circulation dteau est rétablie normalement. Pour obtenir ce résultat on met en oeuvre de manière connue un clapet thermorégulateur qui comprend une capsule thermosensible commandant son ouverture à partir d'un seuil de température. Ce clapet est donc fermé lorsque le moteur est froid ce qui est le cas notamment lorsqu'il faut remplir le circuit d'eau enbout de channe de fabrication d'un véhicule automobile. On voit donc qu'il y a un problème de remplissage du circuit d'eau qui est fermé par ledit clapet généralement installé sur la conduite d'amené de l'eau à refroidir du moteur vers le radiateur. En effet la mise en place de l'eau suppose qu'elle chasse du moteur le gaz que contiennent les conduites et tous les canaux de refroidissement. Pour résoudre ce problème, compte tenu du fait que le clapet est souvent inaccessible sans démontage de la conduite sur lequel il est installé, on a ménagé dans son siège une petite encoche permettant, à l'arrivée de l'eau, l'expulsion des gaz contenus. Comme il ne faut pas que cette encoche contrarie les effets du clapet, on Ira prévue de petite dimension. Il en résulte un temps de remplissage long. De plus il est nécessaire de créer une circulation d'eau au moyen de la pompe de circulation pour dégazer le circuit, des poches d'air ayant pu se former dans ses recoins, et cette circulation est fortement ralentie au niveau de l'étranglement que forme l'encoche tant que le moteur est froid. Ce sont là les principaux inconvénients auxquels la présente invention entend remédier en proposant un clapet thermorégulateur possédant des moyens particuliers propres à permettre un remplissage et un dégazage rapides du circuit de refroidissement. A cet effet, l'invention a donc pour objet un clapet thermorégu- lateur constitué, de manière connue en elle-mme, par un siège de soupape solidaire d'une armature et par une soupape montée à coulissement sur un axe dont l'une des extrémités est engagée dans un trou borgne ménagé dans l'armature et dont l'autre extrémité est emprisonnée dans une capsule thermosensible rBdsie de la soupape, un ressort de rappel de la soupape sur son siège étant attelé entre cette dernière et l'armature fixe.Selon l'invention, le clapet susdit comporte au moins une entretoise interposée provisoirement entre l'armature fixe et la soupape pour la maintenir décollée de son siège et pincée entre ces deux éléments sous l'effet du ressort de rappel susdit tant que le clapet n'a pas été porté à une température donnée inférieure à la température maximale moyenne à laquelle est soumis le clapet fonctionnement. Dans un premier mode de réalisation du clapet selon l'invention, l'entretoise susdite est constituée par un élément semi-cylindrique s'étendant le long de l'axe susdit, pincé entre les bords du trou borgne et l'extrémité de la soupape, et de longueur égale à celle séparant les bords susdits de l'extrémité de la soupape lorsque celle-ci est au contact de son siège,augmentée d'une longueur égale à la distance séparant la soupape de son siège pour la température donnée susdite. Dans un second mode de réalisation du clapet selon l'invention} l'entretoise susdite est constituée par un élément cylindrique creux entourant l'axe de coulissement de la soupape entre cette dernière et la structure, élaboré à partir d'un matériau inhibiteur de corrosion soluble dans le fluide circulant dans le circuit à la température donnée susdite. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-apres à titre purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels-: - la figure 1 est une vue en coupe d'un clapet selon l'invention à une température inférieure à la température donnée susdite, - les figures 2 à 5 représentent schématiquement les différents états du clapet selon l'invention en fonction des températures caractéristiques auxquelles il est soumis. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit un clapet thermorégulateur constitué par une armature 1 en forme de cage susceptible d'étire fixée dans une tubulure porteuse d'un siège de soupape 2. Une soupape 3 est montée à coulissement le long d'un axe 4 dont une extrémité 4a est engagée dans un trou borgne 5 ménagé dans 1 'armature 1 tandis que son autre extrémité 4b est emprisonnée dans une capsule thermosensible 6 solidaire de la soupape 3. Un ressort de rappel 7 de la soupape 3 sur son siège 2 est attelé entre cette dernière et l'armature 1. On a représenté en traits mixtes la position à froid de la soupape 2 prise sous l'effet du ressort 7 s'il n'existait pas une entretoise 8. Cette position correspond à la fermeture du clapet, la soupape 3 étant au contact de son siège 2. On remarquera alors que ltextré- mité 4a de l'axe 4 n'est pas au contact du fond du trou borgne 5, ceci afin d'assurer une fermeture parfaite du clapet. Enfin dans sa position représentée en traits mixtes, l'extrémité 3a de la soupape 3 se trouve à une distance 1 des bords du trou borgne 5. L'entretoise 8 susdite est, dans le mode de réalisation représenté sur cette figure, un élément demi-cylindrique ouvert dans le plan de la figure. La longueur ou hauteur de ce dernier est égale à la distance 1 ci-dessus définie augmentée de la distance L de la soupape 3 à son siège 2 désirée. On verra ci-dessous comment on détermine cette distance L. Cet élément 8 est maintenu pincé entre les bords de l'orifice borgne 5 et l'extrémité 3a de la soupape 3 sous l'effet du ressort 7. Il faut rappeler que le clapet représenté est connu en lui-même hormis l'entretoise 8. On peut donc le trouver dans le commerce et il est livré dans sa position représentée en traits mixtes sur la figure 1. On supposera ce clapet destiné à être installé sur la conduite de retour de l'eau vers le radiateur d'un circuit de refroidissement par eau d'un moteur à combustion interne. Avant son insertion à cette place on l'équipe de l'entretoise 8 comme le montre la figure 1 en repoussant l'ensemble soupape-3, axe 4 et capsule thermosensible 6 donc en comprimant le ressort 7. On voit donc que l'on monte sur le circuit un clapet maintenu ouvert par l'entretoise 8. Le remplissage en eau du circuit de refroidissement se fait géne- ralement au niveau du radiateur. L'eau s'écoule donc du radiateur vers le moteur par la conduite'U'eau froide" et noie le circuit de bas en haut. L'air contenu dans ledit circuit peut très aisément Btre chassé au travers du clapet ouvert. I1 est cependant nécessaire, pour parfaire le remplissagessde de créer une circulation d'eau entre moteur et radiateur afin d'entratner les poches de gaz résiduelles qui ont pu se former dans les parties hautes et les recoins du circuit de refroidissement. Cette circulation est obtenue par la mise en marche du moteur qui entrain la pompe à eau. Pendant cette opération de dégazage du circuit l'eau s'échauffe. On a déterminé expérimentalement la température maximale de l'eau en fin de dégazage. Le moteur étant ensuite arrêté, on procède à un apport d'eau complémentaire dans le circuit. I1 est nécessaire que le circuit ne soit pas fermé pendant cette opération pour que ce complément de remplissage soit effectué correctement. En d'autres termes il faut donc que le clapet reste ouvert malgré le refroidissement du moteur dû à son arrêt et à l'apport d'eau froide donc que l'entretoise 8 soit toujours à sa place. Cela revient à dire que l'entretoise 8 doit être suffisamment longue pour maintenir la soupape 3 à une distance L de son siège 2 supérieure à la valeur de l'écartement desdits siège 2 et soupape 3 provoqué par la capsule thermosensible 6 portée à la température maximale de dégazage.Néan- moins cette longueur L doit être inférieure à la distance séparant la soupape 3 de son siège 2 due à l'effet de la capsule thermosensible 6 soumise à la température de l'eau lorsque le moteur -est chaud. En se reportant maintenant aux figures 2 à 5 qui reprennent la plupart des éléments déjà décrits en regard de la figure 1 avec les mêmes références, on voit les différents états du clapet pendant l'opération de remplissage du circuit de refroidissement. C'est ainsi que la figure 2 montre le clapet dans l'état de son installation sur ledit circuit. Le remplissage effectué, on procède aux opérations de dégazage. A la fin du dégazage > l'eau a atteint une température telle qu'elle a influencé la capsule thermosensible 6. Le produit qu'elle contient s'est dilaté et a repoussé l'axe 4 dans le trou borgne 5 sans toutefois que ledit axe prenne appui au fond de ce trou par son extrémité 4a. Cet état est illustré par la figure 3 et on voit bien que l'entretoise 8 est maintenue dans sa position initiale par-l'effet du ressort 7 qui n'est pas contrarié. Pendant le remplissage complémentaire, la capsule 6 se refroidit et rapelle l'axe 4 dans sa position de la figure 2. Le moteur est alors pret pour tourner plus longuement. L'eau s'échauffe donc et sa température dépasse celle qu'elle a atteint pendant l'opération de dégazage. La dilatation du produit contenu dans la capsule 6 est donc plus importante et l'axe 4 prend appui par son extrémité 4a au fond du trou borgne 5. Ceci est représenté par la figure 4.La température de l'eau continuant de croître jusqu'à une température maximale moyenne de fonctionnement, la capsule 6 se déplace à l'encontre du ressort 7 à la manière d'un piston dont la tige est immobilisée entraînant la soupape 3 dans son mouvement. il s'ensuit une libération de l'entretoise 8 qui n'est plus maintenue par pincement et qui est entrainée par l'eau traversant le clapet. Cette entretoise 8 va se loger dans un endrott du circuit où elle ne généra pas la circulation de l'eau. Lorsque le moteur enfin est frété, l'eau se refroidit et le clapet peut se refermer comme-indiqué sur la figure 5.-A ce moment la marche du clapet est identique à celle des clapets thermorégulateurs connus. Une variante de l'invention non représentée consiste à prévoir une entretoise issue d'un matériau inhibiteur de corrosion soluble dans l'eau du circuit à une température comprise entre la température de l'eau lors de la phase de dégazage et la température maximale susdite. Dans ce cas elle peut avoir sans inconvénient la forme d'un cylindre creux. Dans d'autres variantes non représentées on peut disposer une, deux ou trois entretoises entre le siège et la soupape du clapet de dimensions telles que les conditions d'ouverture de ce dernier soient semblables aux mêmes températures à celles décrites précédemment, soit en matériau soluble, soit en matériau susceptible d'etre entrainé par le courant d'eau. Les avantages de l'invention résident prineipalement dans le fait qu'elle permet un bon remplissage du circuit d'eau auquel elle est adaptée et ce dans un temps très court. L'opération de remplissage et de dégazage voit donc grace à l'invention son collet diminuer très sensiblement. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de la construction automobile. Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui etre apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Clapet thermorégulateur disposé sur un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne de manière connue en elle-mEme par un siege de soupape solidaire d'une armature et par une soupape montée à coulissement sur un axe dont l'une des extrémités est engagés dans un trou borgne ménagé dans l'armature et dont l'autre extrémité est emprisonnée dans une capsule thermosensible solidaire de la soupape, un ressort de rappel de la soupape sur son siège étant attelé entre cette dernière et l'armature fixe, caractérisé en ce qutil comporte au moins une entretoise interposée provisoirement entre l'armature et la soupape pour la maintenir décollée de son siège et pincee entre ces deux éléments sous l'effet du ressort de rappel susdit tant que le clapet n'a pas été porté à une température donnée inférieure à la température maximale moyenne à laquelle est soumis le clapet en fonctionnement. 2. Clapet thermorégulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entretoise susdite est constituée par un élément demi-cylindrique s'étendant le long de l'axe susdit, pincé entre les bords du trou borgne et l'extrémité de la soupape, et de longueur égale à celle séparant les bords suadits de l'extrémité de la soupape lorsque celle-ci est au contact de son siège augmentée d'une longueur égale à la distance séparant la soupape de son siège pour la température donnée susdite. 3. Clapet thermorégulateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'entretoise susdite est constituée par un élément cylindrique creux entourant llaxe de coulissement de la soupape entre cette dernière et la structure, élabore à partir d'un matériau inhibiteur de corrosion soluble dans le fluide circulant dans le circuit à une température comprise entre la température donnée et la température maximale moyenne susdite.