Brevet FR2316558A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne un dispositif de conurande à obturateurs d'une unité de conditionnement d'air dans les véhicules, Le dispositif de l'invention est particulièrement applicable aux unités de ce genre1 qui comprennent un compresseur de fluide rérri gérant,tel que "Freon 12", un condenseur et un évaporateur ou détendeur dans lequel le fluide peut se détendre en relation d'echange thermique avec le compartiment de passagers du véhicule. Les systèmes de conditionnement d'air de ce genre comprennent,comme bien connu, un obturateur de commande de l'écoulement du fluide réfrigérant : cet obturateur étant agencé pour interrompre ou ralentir l'écoulement du fluide lorsque ses conditions thermodynamiques peuvent porter préjudice au fonctioclnement convenable du système. Un dispositif obturateur de ce genrt est décrit dans la demande de brevet italien n 952.850. Ce dispositif. tout en assurant le fonctionnement nécessaire, peut suspendre ou réduire l'écoulement du fluide et n'agit qu'en cas d'augmentation de pression ddns le système.Des perfectionnements et un meilleur rendement etant continuellement réalisés dans les systèmes de conditionnement d'air1 il devient nécessaire de disposer d'un appareil de commance,qui fonctionne en réponse à plusieurs paramètres comprenant l'état thermodynamique, non seulement du dispositif de conditionnement lui-mUme, mais aussi du compartiment de passagers, ou méme en réponse à une intervention manuelle directe. L'invention a donc pour objet un dispositif de ce genre, qui fonctionne en réponse à un paramètressou à plusieurs paramètres en dépendance mutuelle. Selon l'inveition, le dispositif à obturateurs de commande pour système de conditîoanement d'air de véhicules comprend un compresseur, un condenseur et un évaporateur lequel est,en fonctionnement, en relation d'échange d chaleur avec le 1- compartiment du véhicule à atmosphère conditionnée, ce dispositif commandant l'écoulement du fluide réfrigérant dans le système et etant caractérisé en ce qu'il comprend un corps ayant un orifice d'admission le reliant à l'évaporateur, un orifice de sortie le reliant à l'admission du compresseur, des éléments obturateurs commandant la circulation entre les deux orifices, des premiers moyens de commande de ces éléments obturateurs, en fonction d'un ou plusieurs éléments de détection,et et des seconds éléments de commande du fonctionnement des éléments obturateurs, en fonction des conditions thermodynamiques du fluide réfrigérant. Les objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation, et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma des circuits d'un système de conditionnement qui incorpore un dispositif de commande selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale de l'ensemble du corps d'obturateurs; et - la figure 3 est une coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2. On voit sur les figures 2 et 3 un corps 10 d'obturateurs ayant deux surfaces latérales 12 et 14, des surfaces avant 16, arrière 18, supérieure 20 et de fond 22. Ce corps 10 comporte une cavité cylindrique 24, sensiblement centrale,dont l'axe est parallèle aux surfaces 12 et-14. Cette cavité 24 s'étend depuis la surface avant 16 à la surface arrière 18 et est divisée en deux parties : la première 26 et la seconde 28 de plus grand diamètre de la première. La portée annulaire 30 située entre ces deux parties 26 et 28 est constitieinterieurement par un rebord en saillie 32, délimitant sur un cOté une chambre 34 qui est également annulaire. Cette chambre 34 communique avec un conduit 36, dont l'axe est perpendiculaire à celui de la cavité cyrindrique 24,et donc à la surface 12, la chambre 24 étant reliée à un orifice d'admission 38 taraudé. En fonctionnement, l'orifice 38 est relié à un évaporateur 40 par un conduit 42 (figure 1). L'évaporateur 40 est placé à proximité immédiate du compartiment de passagers du véhicule (non représenté). La partie 26 de la cavité cylindrique 24, aboutit à son extrémité inférieure, dans un orifice d'admission 27 à partie filetée, qui est relié à l'admission 43 d'un compresseur 44 par un conduit 46. le compresseur 44 est de genre bien connu, étant entrainé par exemple depuis le moteur du véhicule, ou de toute autre façon, par l'intermédiaire d'un embrayage 47 à fonctionnement électromagnétique de genre bien connu. La cavité 24 est de plus reliée par un conduit 48 du corps 10 à un taraudage 50, servant au remplissage du système en fluide réfrigérant,ou éventuellement au raccordement de tout autre dispositif de commande du système. -la cavité 24 est refermée à son extrémité supérieure par un couvercle 52 ayant un joint annulaire d'étanchéité -54, en élastomère. Ce couvercle 52 est fixé au corps 10 par des vis 55 et comporte une paroi cylindrique, qui fait saillie dans la partie 28 de cavité et qui comporte un un rebord périphérique extérieur 56 refermant une gorge annulaire 57 qui délimite avec la surface cylindrique du corps qui l'entoure, une chambre annuaire Il Le rebord 56 coopère avec un siège annulaire constitué dans un épaulement interne 60 de la cavité 24. Ce rebord 56 porte sur une collerette périphérique extérieure d'un diaphragme flexible 64.Un rebord annulaire central 66 du diaphragme 64 supporte une soupape 68 en mat ère plastique. Cette soupape 68 coopere avec son siège 33 qui est dry ni par la surface de tranche du rebord 32 afin de refermer la commu nication entre les orifices 27 et 38. La soupape 68 comporte une tige 70 de r-ėction axiale qui coulisse dans un trou borgne 72 coaxial de la surface inférieure du couvercle 52. La soupape 68 comporte de plus un tassage axial 74 qui aboutit dans la tige 70 selon un étranglement 76 placé dans la partie centrale de cette soupape 68.Cette soupape comporte, à l'oppose de la tige 70, quatre doigts de guidage 69 et une chambre axiale 78 quI communique avec l'étranglement 76, son diamètre étant supérieur à celui-ci, par une partie tronconique 80 qui constitue le siège d'un clapet de retenue lequel est une bille 82 en matière plastique, telle que poly éthylène La chambre axiale 78 de la soupape 68 est séparée de la chambre 24 par une plaque 84 de déflexion à trous 86 reliant la chambre à c la chambre 24, de sorte que la bille 82 de retenue portant sur cette plaque 84 le trou 72 est relié par l'étranglement 76 avec la chambre 24. La chambre annulaire 34 est relfée,par un conduit 92 e un e-ranglement 94, à une chambre cylindrique 96 de commande coaxiale du conduit 92. L'étranglement 94 est relié à la chambre de colnslande 96 à travers une saillie 98 qui constitue un siège 100 d'obturateur. Un piston obturateur 102,d'une électrovanne 104,peut venir en contact d'étanchéité avec le siège OQ, l'électrovanne 104 étant fixée au corps 10 par des vis 103 et assurant l'étanchéité sur le corps par un joint torique 105. l'enroulement 107 de l'électrovanne 104 est mis sous tension par des signaux de commande venanr d'éléments détecteurs, s sues en divers points éloignés. Cet enroulemen 107 peut astre pat exemple mis sou tension par la commande d'une capsule thermostatique 106 située dans la chambre à conditionner, ou ou par l'action d'un contacteur 108 à bouton poussoir, ou de tout autre genre de commande en Cl L'étranglement 94 est de diamètre supérieur à celui de l'étranglement 76, pour des raisons qui seront exposées ci-après. Un conduit 110, ménagé dans une région voisine du bord extérieur du fond de la chambre 96, va de la chambre 96 à la chambre annulaire 112, laquelle est reliée au trou axial 72 du couvercle 52,par des passages radiaux 114, 116. Une autre cavité interne- 120 est ménagée entre les surfaces de sommet 20 et de fond 22, étant axialement perpendiculaire à ces surfaces et indépendante de la cavité 24. Cette cavité 120 est divisée en trois parties de différents diamètres5 une première partie 122, refermée à sa surface supérieure 20 par une plaque ou couvercle 124 fixé au corps 10 par des vis 125, et refermant la cavité de manière étanche à l'aide d'un joint torique 126. Cette plaque 124 comporte un rebord interne cylindrique 128, dans lequel est placée une capsule thermosensible 130, ou thermostat. Cette capsule 130 repose sur le fond de l'évidement ménagé sur la surface interne de la plaque 124 et,de plus, contre l'épaulement interne de la cavité 120, par l'intermédiaire d'un anneau d'étanchéité 129.Cette capsule comporte un prolongement rigide 132 vers le bas, lequel, sous l'élévation de température de la capsule, est déplacé,par par la dilata- tion thermique de celle, dans une seconde partie 134 de la cavité 120 de plus petit diamètre que celui de la partie 122. Cette seconde partie 134 permet le passage avec du jeu du prolongement 132. La cavité 120 comporte une troisième partie- constituant une chambre 136 de plus grand diamètre que la seconde partie 134, et qui est refermée à son extrémité inférieure (selon la figure 3) par un bouchon 138 fermant de façon étanche la chambre i36 par un joint 140. Dans cette chambre 136 coulisse avec jeu un élement obturateur 142 dont la position axiale dépend de celle du prolongement 132 de la capsule 130,étant rappelé par un ressort comprimé 141 qui porte à son extrémite,opposee à celle de l'obturateur 142,contre le bouchon 138. Cet obturateur 142 comporte à sa surface supérieure (selon la figure 3) un siège 143 en élastomère, qui coopère avec un siège 144 constitué sur un épaulement radial 145 qui sépare la seconde partie 134 de la chambre 136. Cette chambre 136 est reliée à la chambre annulaire 34 par un passage 146, alors que la partie 134 de cavité est reliée à la chambre 96 de l'électrovanne par un passage 147, ces passages 146 et 147 étant représentés en traits interrompus sur la figure 3, puisqu'ils sont en dehors du plan de coupe de la figure 3. L'obturateur 142, 143 commande ainsi l'écoulement relatif de fluide à travers les passages 146, 147 et donc l'écoulement résultant entre la chambre annulaire 134 et la chambre 196 de I'électrovanne. Un conduit 148,relié avec la chambre 122, s'étend perpendiculairement à ltaxe de la chambre 122 et aboutit dans la surface latérale 14 selon un orifice 150. Cet orifice 150, qui est taraudé, est relié,au fonctionnement de I'obturateur,à l'orifice d'échappement 152 du compresseur 44, par un conduit 154. Un autre conduit 156 relie la chambre 22 et s'étend,radialement à la chambre, pour la mettre en communication avec un orifice taraudé 158 qui est lui-meme relié à un condenseur par un conduit 162. L'orifice 150 est ainsi relié en permanence à l'orifice 158, par les conduits 148 et 156. Le circuit de fluide réfrigérant est complété par un conduit 164 qui relie le condenseur 160 et l'évaporateur 40. Ce dispositif d'obturateurs fonctionne de la façon suivante. Etant suppose dans les conditions normales de fonctionnement, que le thermostat 106 ntintervient pas, le fluide réfrigérant est aspiré dans l'évaporateur 40 au fonctionnement du compresseur 44, et est Bvacué,à travers le conduit 42 et l'orifice 38,dans le conduit 36 du corps du dispositif et amené ainsi à la chambre annulaire 34. Si 1'électrovanne 104 est débranchée, le passage 94 est ouvert et le fluide passe de la chambre 34,par le conduit 92, l'étranglement 94, la chambre 96, le conduit 110, la chambre annulaire 112 et les passages radiaux 114 et 116, vers le trou 72.La soupape 68 est soumise ainsi, en dessus et en dessous, à deux pressions sensiblement égales et, du fait des rapports de surfaces supérieure et inférieure, cette soupape 68 est repoussée vers le bas contre le siège 33, interrompant la communication entre les orifices 27 et 38. L'étranglement 76, conjugué éventuellement avec un autre étranglement 77 agencé dans le rebord annulaire 32 lorsque ce seul passage 76 est insuffisants assure une dérivation minimale d'écoulement du fluide, afin d'empêcher que le lubrifiant du compresseur, projeté depuis les joints flexibles, ne soit aspiré du fait du compresseur et mis en circulation dans le système de réfrigération, dans le cas de ce mode de fonctionnement. Dans ces conditions normales de fonctionnement, le joint 143 d'étanchéité,placé sur le siège 144, interrompt la communication entre les passages 146 et 147. Lorsque l'étranglement 107 de l'électrovanne 154 est mis sous tension par les commandes 106, 18, ou par tout autre dispositif Cl,... ,Cn, le plongeur 102 de ces électrovannes prend appui sur son siège 100 et interrompt Lá communication entre la chambre 34 et le trou 72 audessus de la soupape 68 et du diaphragme 64. Dans ces conditions, du fluide est aspiré du trou 72, à travers l'étranglement 76 et les trous 86 de la plaque 84 : la chute de pression élève la soupape 68 pour permettre l'écoulement de réfrigération entre les orifices 38 et 27 du corps 10. -Lorsque la pression du fluide dans le système s'élève au-dessus d'un seuil déterminé, admissible, on évite par cet agencement le risque de gel. La température du fluide augmentant avec l'augmentation de pression, le thermostat 130 situé dans la cavité 120,où circule le réfrigérant,se dilate et son extension 132 écarte le joint 143 d'obturateurs du siège 144. La communication est ainsi réalisée entre les passages 146, 147 et par suite entre les chambres 34 et 96, dérivant tout blocage du conduit 92 du fait du contact du plongeur d'électrovanne,misesous tension, avec son siège 100. Le fluide est alors amené sur les deux surfaces du diaphragme 645 comme dans le premier mode de fonctionnement décrit plus haut, et la communication entre les orifices 27 et 38 est interrompue pour le fluide réfrigérant. Le clapet de retenue ou bille 82 et la plaque perforée 84 ont un rôle important, l'étranglement 76 étant absolument nécessaire au fonctionnement du dispositif; autrement la soupape 68 serait soumise des variations périodiques de pression du fait du fonctionnement à pulsations du compresseur 44. Ces variations ne peuvent etre contrôlées avec la précision nécessaire, de sorte que la pression au trou 72, oscillant entre des valeurs maximale et minimale, perturberait le fonctionnement du dispositif que l'on vient de décrire. I1 est évident que des modifications et variantes peuvent ètre apportées au dispositif décrit, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS Dispositif de commande d'un système de conditionnement d'air qui comprend un compresseur, un condenseur et un évaporateur agencé en relation d'échange de chaleur avec par exemple un compartiment de véhicule à conditionner, ce dispositif commandant l'écoulement du fluide réfrigérant dans le système et étant caractérisé en ce qu'il comprend un corps ayant un orifice d'admission connecté à l'évaporateur et un orifice de sortie connecté à l'admission du compresseur, un élément obturateur commandant la communication entre les deux orifices d'admission et de sortie, un premier élément de commande de l'élément obturateur en fonction d'un ou plusieurs éléments extérieurs de contre et un second détecteur de commande du fonctionnement de l'élément obturateurX en fonction des conditions thermo dynamiques du fluide réfrigérant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément obturateur comprend un siège de soupape, situé entre les deux orifices, un organe mobile de soupape coaxial et coopérant avec ce siège, un diaphragme flexible supportant cet organe mobile, ces deux organes associés ayant des surfaces actives différentes, de sorte que les deux surfaces du diaphragme étant soumises à des pressions égales, l'organe mchlede srMpeprend appui sur son siège pour interrompre la communication entre les deux orifices. 3-. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de diaphragme tournée vers le siège d'obturateur est soumise en permanence à la pression du fluide exercée à l'orifice d'admission, alors que l'autre surface du diaphragme est soumise à la pression du fluide exercée à l'orifice d'admission, sous l'effet des premier etlou second détecteurs. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier détecteur comprend un conduit,connectant en permanence l'orifice d'admission du dispositif et aboutissant à un siège d'obturateur situé dans une chambre de commande, et un obturateur coopérant avec ce siège, la chambre étant en communication avec l'autre surface du diaphragme, la position de l'obturateur étant commandée par une électrovanne dont l'enroulement peut etre mis sous tension par un détecteur extérieur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit reliant la chambre de commande à l'orifice d'admission est perpendiculaire au siège de soupape associé à l'organe de soupape et en ce que cette chambre de commande est coaxiale du conduit. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second détecteur comprend un passage connecté en permanence à l'orifice d'admission du dispositif, un passage connecté en permanence à la chambre de contrOle, un siège d'obturateur situé entre les deux passagers, un obturateur mobile qui coopère avec le siège et est rappelé en contact étanche avec celui-ci par un élément élastique, le second détecteur commandant le déplacement axial de l'obtu- rateur mobile par rapport à son siège en fonction de la température du fluide réfrigérant dans le dispositif. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second détecteur comprend une capsule thermosensible,qui est au contact du fluide réfrigérant en écoulement dans le dispositif,et un prolongement axial rigide de la capsule et qui porte sur l'obturateur mobile, de sorte que la température du fluide dépassant une valeur déterminée, la dilatation de cette capsule amène son prolongement rigide à déplacer l'obturateur mobile de son siège. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la capsule thermosensible est disposée dans une chambre coaxiale du siege de l'obturateur mobile, le prolongement de la capsule traversant une partie d'une cavité interne du corps, qui est étanche relativement à la chambre contenant la capsule et qui communique avec le passage allant à la chambre de commande. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chambre contenant la capsule communique par un conduit interne avec un orifice, lequel dans le fonctionnement du dispositif est relié au condenseur, la chambre de capsule communiquant de plus par un conduit avec un orifice qui, en fonctionnement du dispositif, est connecté à l'échappement du compresseur, et en ce que lesdits conduits interne et d'orifice sont perpendiculaires à l'axe de cette chambre. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les axes des sièges associés à l'organe mobile de soupape à l'obturateur du premier détecteur et à l'obturateur du second détecteur, sont mutuellement perpendiculaires. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que l'organe mobile de soupape est muni d'un dispositif d'obturation empêchant ses vibrations qu peuvent résulter des pulsations de fonctionnement du compresseur. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément de soupape empêche lécoulement du fluide réfrigérant depuis l'orifice de sortie vers l'orifice d'admission à travers un trou de cet organe mobile de soupape et permet l'écoulement en sens inverse à travers ce trou, dans organe mobile de. soupape. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif obturateur empêchant les vibrations comprend une chambre interne de l'organe mobile de soupape, coaxiale dudit trou et qui est muaie d'un déflecteur à perforations, et une bille formant clapet qui coopère avec un siège ménagé dans ceste chambre interna.