Brevet FR2298133A1 — publié le 19760813

On utilise fréquemment,pour la régulation de la température d'un fluie ,des vannes dont la section de passage est asservie à la température du fluide contrôlé.Ces vannes comportent générale 3et un ou plusieurs clapets commandés par des poussoirs associés es organes du genre:zuide.presses-étoupe,doints d'étanchéité Le mouvement Ce ces pièces se fait toujours avec un frottenent,qui ne peut aue s'accroître avec le temps,surtout si les pièces tra vaillent en milieu agressif. Les poussoirs sont eux-mémes actionnés par des organes pré sentant des défauts propres tels que:hystérésis,retard,ou seuil de fonctionnement dont les conséquences sont analogues à celles d'un frottement. Tous ces phénomènes ont pour effet commun d'entrainer un manque de précision dans la position d'équilibre des clapets;c'est ce qui explique les performances plutôt faibles de ce type de servomécanismes. Un autre défaut de ces appareils réside dans leur protection insuffisante contre les surchauffes.En effet le rôle d'une vanne thermostatiaue est de maintenir la température du fluide contrdlé entre deux limites t I et t 2,ces températures correspondant à deux positions limites de la vanne,par exemple:"plein ouvert" pour t I,et "plein Serménpour t .Ces positions limites sont géné ralement des butées mécaniques. Si ,pour une raison quelconque,la température du fluide contrôlé dépasse la valeur t 2,les mécanismes de transmission peuvent etre soumis à des contraintes excessives pouvant amener leur mise hors d'usage.Pour cette raison,l'emploi de ces appareils est réservé à des installations dans lesquelles les surchauffes sont pratiqement impossibles;mais il est évident que cette limitation d'emploi est une gEne,car on rencontre actuel lement de nombreux types de circuits pour lesquels l'éventualité de surchauffe n'est pas exceptionnelle,et les vannes utilisées dans ces installations doivent pouvoir les supporter sans risques de détérioration. le but de l'invention est de proposer un dispositif qui ne présente pas ces inconvénients.La figure I est une vue d'ensemble en coupe longitudinale du dispositif proposé. La figure 2 représen te certains détails de construction des capsules 3 et 4 et de leur mode de liaison. La description qui suit est relative à une application de l'invention à une vanne 3 voies",mais il est bien évident que ceci st donné ^- titre d'exemple,et que l'invention est applicable tous les autres types de vannes,car elle est tout à fait rndépen- dante du nombre e voies commandées. Dans l'exemple proposé,le corps de vanne comporte deux clapets plats à faiDle course: 8 et 9 reliés entre eux par une tige rigide: IO.Ces deux clapets sont solidaires de deux soufflets métalliaues ou capsules: I et 2 . La capsule I communique par l'orifice II a vec la chambre I2;les pressions internes et externes sont toujours égales,et la capsule se comporte comme un ressort;la capsule 2 est remplie d'un fluide incompressible,et sa course est fonction de la pression de ce fluide.Ce système a deux positions limites : dans lune le fluide circule dans le circuit A-B ,dans l'autre il circule dans le circuit A-C . Toutes les positions intermédiaires sont évi demment possibles. La capsule 2 communicue avec une autre capsule 3 ell & aussi remplie du même liquide incompressible;l'ensemble des éléments 2 et 3 est monté sur une cloison 2greliée elle-m & e à un carter 13 de la vanne. La capsule 4 constitue 11 élément moteur du système;elle est portée par une cloison I4 liée au carter I3 et communique par le tube capillaire I5 avec un réservoir 7 ,par le tube I6 avec une capsule 5 assurant la sécurité du système, e t par le tube I7 avec une autre capsule 6 qui apporte au système une possibilité de réglage.Les capsules 4 , 5 , 6 et le réservoir 7 sont remplis en totalité d'un liquide possédant un grand coefficient de dilatation. Le diamètre des diverses capsules n'est pas uniforme;celui de la capsule 3 est plus grand que celui de l'élément 2,en conséquence la course de la capsule 2 sera plus grande que celle de la capsule "3,le rapport des courses étant éral au rapport inverse du carré de leursdiamètres. Cette disposition est avantageuse à plusieurs points de vue: dtune part elle permet de réduire la plupart des capsules qui composent le système à des éléments mécaniques simples donc économiques, en particulier des éléments formés de deux flancs emboutis soudés à leur périphérie: I8-I9,20-2I .Les flancs étant accessibles sur tou te leur surface,il est possible de les associer à des butées:22-23, 24-25,qui en limitent les déformations.D'autre part,en réduisant la course de l'élément moteur 4,on réduit aussi l'importance du réser voir 7 ,ce qui améliore les performances de la vanne ,par réduction de sa constante de temps. le système fonctionne de la façon su-vante: supposons que le réservoir 7 se trouve initialement à une température to inférieure a la tEne ti t2 où l'on désire maintenir le fluide.la capsule 2 est alors au minimum de a course,le passage vers le circuit C est fermé,et le fluide passe en totalité par le circuit B.La capsule 4 est aussi au minimum de sa course,et il existe un jeu njentre les capsules 4 et 3 .A mesure que le réservoir se réchauffe,la capsule 4 se dilate,le jeu "j" se réduit progressivement et s'annule quand la température tI est atteinte. Entre t I et t 2 ,la capsule transmet son mouvement 3. la capsule 3 ,cui entraîne à son tour le mouvement de la capsule 2 ,avec l'amplification dûe à la différence es diamètres Quand la température t 2 est atteinte,les clapets sont dans l'autre position limite. Le fluide passe en totalité par le circuit A-C Si ,pour une raison nuelqonque,la température du corps thernostatique monte au del de t 2 ,le clapet 9 étant en butée sur son siège,la dilatation des capsules 2 et 4 ne peut plus se faire librement,et la pression interne dans les éléments 2 , 3 , 4 pourrait atteindre une valeur suffisamment élevée pour entraîner leur rup ture le rôle de l'élément 5 est d'éviter cette détérioration.Cet élément,en relation comme il a été dit avec la capsule 4 ,est logé à l'intérieur d'un boitier 26 rempli d'un gaz comprimé à une pres sion p.Tant nue la pression dans l'ensemble des éléments 4 , 6 ,7 est inférieure à p,les flancs de la capsule (5!sont maintenus en butée mécanicue les uns sur les autres par cette pression p ;dès que la pression dans ces éléments atteint et dépasse p ,la capsule 5 se dilate et absorbe l'excès de liquide. le volume du boitier est choisi de telle façon que la pression p n'est pas sensiblement affectée par les variations de volume de la capsule 5 La capsule 6 est aussi en relation avec ltélément 4 ,elle peut être plus ou moins comprimée par une vis 27 ,qui pernet d'injecter ou 4e retirer une certaine quantité de liquide dans la capsule 4 ,indépendamment du phénomène de dilatation,et par suite de faire varier le jeu initial "j" entre les capsules 4 et 3 .Cette action donne la possibilité de faire varier la température t I de début a'actionnement des clapets sans modifier la différence t2-tI à l'intérieur d'un domaine t'I t'2 dit domaine de réglage. REVENDICATIONS I - Vanne thermostatioue comprenant un réservoir à parois épaisses,indéformable,rempli d'un licuide,un ou plusieurs clapets,un organe d'actionnement du ou des clapets constitué par un premier soufflet capable dense déformer élastiquement jusqu'à une température donnée sous l'influence de la dilatation du liquide caractérisée par l'association de l'organe d'actionnement avec un organe de sécurité qui absorbe la dilatation du fluide au delà de la dite température,cet-organe de sécurité étant constitué par un second soufflet à parois minces déformable élastiquement; il est en communication avec le dit réservoir,il est monté à l'intérieur d'un logement étanche rempli d'un gaz comprimé à une pression p, et ses parois sont initialement en butée mécanique les unes sur les autres sous l'influence de la pression p Il - Vanne thermostatique comprenant un réservoir rempli d'un liquide dilatable,un ou plusieurs clapets,un organe moteur sensible à la dilatation du liquide du réservoir, caractérisée par le dispositif de transmission du mouvement entre l'organe moteur et les clapets; cet organe moteur est constitué de deux soufflets de diamètres différents remplis d'un liquide en totalité,et communiquant entre eux, le soufflet de plus grand diamètre recevant le mouvement de l'organe moteur,le soufflet de plus petit diamètre étant lié directement aux clapets. III - Vanne thermostatique selon les revendications I et 2 précédentes,comportant des organes déformables élastiquement caractérisée par l'utilisation pour les organes déformables de capsules formées de deux flancs emboutis soudés à la périphérie, et protégés par des butées reproduisant les ondulations des flancs et limitant les déformations de ceux-ci IV - Vanne destinée à commander un débit de fluide, équipée d'un ou plusieurs clapets fonctionnant par un mouvement de translation, caractérisée par le mode de fixation des clapets qui sont suspendus à des éléments souples,déformables élastinuement tels que soufflets ou capsules,permettant le déplacement en translation sans introduction de force parasite de frottement.