Brevet FR2417697A1 — publié le 19790914

L'invention a pour objet une vanne thermostatique pour échangeur de chaleur faisant partie d'une installation de chauffage et de ventilation ou de climatisation d'un véhicule automobile. On sait qu'un échangeur de chaleur faisant partie d'une installation de chauffage et de ventilation ou de climatisation d'un véhicule automobile assure, par de l'eau chaude, ou fluide primaire, circulant dans des tubes, le chauffage de l'air, -ou fluide secondaire, qui balaie les tubes. L'échangeur doit avoir une efficacité non seulement ajustable en fonction d'une manoeuvre de l'usager, mais aussi en fonction des variations éventuelles de conditions extérieures : abaissement ou élévation de température de l'air ambiant, changement de régime du moteur, variation de pression d'air, etc. .La vanne qui contrôle la circulation de l'eau dans les tubes de l'échangeur doit donc, d'une part, pouvoir être actionnée à partir du tableau de bord, par l'intermédiaire d'une transmission ad hoc, d'autre part être commandée à partir d'un organe capteur de température, ou organe thermosensible, placé dans le flux d'air à la sortie de l'échangeur, ledit organe com- prenant, le plus souvent, un conduit de faible diamètre, en cuivre ou analogue, contenant un liquide se dilatant sous l'effet de la chaleur, l'ensemble étant souvent désigné sous le nom de "bulbe". La technique des dispositifs de vanne thermostatique, dé jà très évoluée, offre encore quelques lacunes, principalement eu égard à l'assemblage des divers éléments relevant principalement de la fonction thermostatique et, d'autre part, au fonctionnement de la vanne dans les conditions extrêmes, c'est-à-dire à son ouverture complète ou presque complète et à sa fermeture complète ou presque complète. La présente invention vise précisément à combler ces lacunes. Dans des dispositifs de vanne connus, la fonction thermostatique est assurée grace au fait qu'un équipage coulissant portant une membrane, propre à coopérer avec la tranche de l'orifice du tuyau aboutissant à l'entrée de l'échangeur proprement dit, est soumis, outre à l'action d'un levier ou analogue formant le dernier élément de la transmission dont l'autre extrémité est constituée par un bras à bouton pour la manoeuvre par l'usager, à l'action de pression du fluide thermostatique. Sous un de ses aspects, l'invention définit un moyen de montage de la partie assurant la fonction thermostatique qui permet un assemblage particulièrement simple pouvant se décomposer en une succession d'opérations favorables à la fabrication en série. Sous -un autre aspect, l'invention vise une conformation de membrane, et des compartiments prévus pour son logement, favorable au bon fonctionnement de la vanne, notamment dans ses conditions extrêmes. La description qui suit, faite à titre d'exemple, se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe diamétrale d'une vanne, dans sa condition d'ouverture, le bulbe étant chaud; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, mais dans la condition de fermeture de la vanne; - la figure 3 est une vue, à plus grande échelle, d'une partie de la vanne; - la figure 4 est une vue partielle en élévation à 90Q des vues des figures 1 et 2; - la figure 5 est une vue en plan correspondante; - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la figure 5; - la figure 7 est une vue en plan d'un fut faisant partie de la vanne; et. - la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la figure 7. Le corps 11 de la vanne est avantageusement une pièce en matière plastique obtenue par moulage qui comprend une tour cylindrique 12 dépendant d'une embase 13. La tour 12 présente à sa partie inférieure, avant son raccordement à l'embase, une portée annulaire 14 qui sert au guidage à coulissement, le long de la surface 15 de ladite portée, d'un fût 16 présentant un corps inférieur 17 (fig. 8), en forme de cuvette, d'où dépendent des doigts 18 prolongeant la paroi latérale 19 de la cuvette et qui ménagent entre eux des fentes ou rainures 21. Chacun des doigts se termine à son extrémité supérieure par un rebord 22 tourné vers l'extérieur. Un ressort à boudin 23 est logé dans l'intervalle annulaire ménagé entre la surface interne 24 de la tour 12, au-dessus de la portée 14 et les surfaces externes 25 des doigts 18,- le ressort 23 prenant appui à son extrémité inférieure sur un épaulement 26 limitant la portée 14 et par sa spire supérieure 27 sur les faces inférieures 28 des rebords 22 des doigts 18. La spire 27 entoure d'une manière complète les parties supérieures 29 des doigts 18. Chacun des doigts 18 présente sur sa face interne, en une zone intermédiaire de sa hauteur, une dent 31 limitée par une face inférieure 32 sensiblement perpendiculaire à l'axe 33, commun à la tour 12 et au fût 16, une face frontale 34 parallèle audit axe et une face supérieure 35 oblique par rapport audit axe. Les doigts 18 entourent à leur partie supérieure, en contact avec leur surface interne 36, un dispositif thermostatique, quelquefois appelé bulbe, comprenant un bouchon 37 dont le fond supérieur 38 est traversé par l'extrémité 39 du tube contenant un liquide se dilatant sous l'effet de la chaleur qui débouche ainsi dans une chambre 41 limitée, d'une part, par la surface interne 42 du bouchon 38, d'autre part par la surface supérieure 43 d'une petite membrane déformable 44 dont la couronne périphérique 45 est serrée entre un épaulement 46 du bouchon et un rebord annulaire supérieur 47 d'un guidage tubulaire 48, le serrage de la couronne 45 étant obtenu par un serti 49 de l'extrémité du bouchon.Dans les figures là 3, la membrane 44 est représentée dans sa position déformée comme provoquée par la surpression régnant dans la chambre 41, autrement dit dans la condition de bulbe chaud. La partie centrale 51 de la membrane 44 est propre à repousser, par l'intermédiaire d'une rondelle 53, en téflon ou analogue, un poussoir cylindrique 54 monté à coulissement libre dans la partie inférieure du guidage 48. L'invention n'exclut pas que le rôle du poussoir soit tenu par un galet dont l'axe est perpendiculaire à l'axe 33 et qui est maintenu par un léger rentré de l'extrémité inférieure du guidage 48. Par sa face inférieure 56, le poussoir 54 coopère par sa face frontale 56 avec le dôme 58 formant la partie centrale du fond 59 d'une cupule 61, dont le rebord supérieur 62 sert d'appui à un ressort à boudin 63 dont l'extrémité inférieure 64 est appuyée contre le fond annulaire 65 du fût 16. Le contre-appui pour le rebord 62, lorsque la cupule 61 est à sa position supérieure, comme montré sur la figure 1, est fourni par les faces inférieures 32 des dents 31 des doigts 18. Le trou central 71 que ménage le fond annulaire 65 du fAt 16 sert à l'introduction à force du noyau 72 formant la partie centrale de la membrane principale 73, l'élasticité à la compression dudit noyau étant suffisante pour laisser son passage jusqu'à ce que l'épaulement 74 formant la base du noyau 72 ait franchi l'orifice 71, après quoi l'élasticité de la matière constitutive de la membrane amène la base du noyau en débordement par rapport à l'ori- fice 71, assurant ainsi l'assemblage avec le fQt 16. Le corps 75 de la membrane est ainsi appliqué contre la face inférieure 76 du fond 65 et ledit corps, de forme cylindrique, a un diamètre sur sa surface externe 77 légèrement supérieur à celui de la surface externe 78 du tube 79 que la membrane 73 est destinée à obturer par coopération dé sa surface plane inférieure 81 avec la tranche 82 dudit tube. Le corps 75 de la membrane se prolonge vers le haut par un collet 83 en contact de serrage avec la surface externe 84 de la cuvette 17 formant la partie inférieure du fAt 16, et la membrane 73 se prolonge par une couronne mince 85, sur laquelle sont prévus des amincissements circulaires comme montré en 86 jusqu'à un cordon périphérique 87 prévu pour etre serré entre l'embase 13 de la tour 12 et le bord supérieur 88 de la pièce de fonderie 89 comprenant, outre le tube 79, un corps 91 dont dépend une tubulure 92 se terminant par une ou plusieurs brides 90 pour la liaison directe ou indirecte à la pompe à eau ou au radiateur de chauffage. Le bord 88 du corps 91 a une section diamétrale en U à deux branches 101 et 105 d'intégrale longueur et la zone de ratta- chement du cordon 87, de centrage et de retenue, au reste de la membrane est écrasée entre le bord de la branche 105 et 1'embase 13, ce qui réalise l'étanchéité parfaite. Le serrage est obtenu par un anneau 106 à section en U avec une branche supérieure 107 et une branche inférieure 108. l'a paroi 101 du corps 91, de forme générale tronconique, présente cependant des parties rentrantes 102 plus près de l'axe 33 que les parties montrées en 103. La face supérieure du bouchon 37 vient prendre appui contre une butée 100. Dans le cas d'une vanne uniquement thermostatique, ladite butée est fixe. Dans le cas d'une vanne, non seulement thermostatique mais également à actionnement manuel, la butée 100 forme l'extrémité de la transmission prévue entre l'orga- ne d'actionnement placé sur le tableau de bord et la vanne. Le dispositif thermostatique ou bulbe comprenant le bouchon 37, le tube 39, le guide tubulaire 48 enserrant la petite membrane 44 est assemblé pour faire un sous-ensemble. La cupule 61 est présentée dans l'orifice du fût 16 à doigts 18 alors non mon té dans la tour 12 mais contenant déjà le ressort 63, on la fait pénétrer quelque peu dans ledit rot jusqu'à ce que la face inférieure du bord 62 de la cupule sollicite les doigts 18 à l'écartement par coopération avec les faces inclinées 35 de ces derniers les doigts 18 s'épanouissent par flexion autour de leur zone d'attache au bord 19 de la cuvette 17, leur déformation n'étant pas entravée. Lorsque ledit bord 62 de la cupule 61 a franchi les dents 31, les doigts 18 reprennent leur condition initiale sous l'effet de leur élasticité propre.On met en place le ressort 23. Après mise en place, les doigts 18 ne peuvent plus s'épanouir, leur extrémité supérieure devenant enserrée par la spire supérieure 27 du ressort 23. L'extraction de la cupule 61 hors de la tour 12 est ainsi rendue impossible. Le ressort 23 continue cependant à assurer sa fonction de rappel, ses spires, à l'exception de sa spire d'extrémité, pouvant augmenter en diamètre lors de la contraction du ressort. Au cours du fonctionnement et lors d'une dilatation du fluide contenu dans le tuyau 39, la déformation de la petite membrane 44, plane dans la condition de non-contrainte, repousse, avec interposition de la rondelle 53, le poussoir 54, lequel repousse lui-meme la cupule 61 agissant sur le fond annulaire 65 portant la membrane principa'le 73 par l'intermédiaire du ressort 63. Dans la condition d'ouverture de la vanne, comme montré sur la figure 1, la couronne 85 de la membrane 73 est à un niveau supérieur à celui du corps 75 de ladite membrane et la circulation de l'eau dans la chambre limitée par le corps 91 de la pièce de fonderie 89 s'effectue pratiquement sans perte de charge ; le débit d'eau chaude dans l'échangeur de chaleur auquel est abouché le tube 79 est maximal. La condition de fermeture est montrée sur la figure 2. Si, à partir de cette condition, est commandée une ouverture légère, par effet thermostatique, la couronne 85 de la membrane est très proche des parties rentrantes 102 du corps, ce qui introduit une perte de charge importante et permet effectivement l'obtention de tries faibles débits, sans qu'apparaisse l'effet de pompage. A ce résultat peut aussi coopérer une découpe en forme de deai-lune, comme schématisé par le trait pointillé 111 de la figure 1. A partir de la condition de fermeture complète où la pres sion d'application de la membrane principale 73 contre la tranche 82 est suffisante pour que la demi-lune soit obturée par la matiS re constitutive de ladite membrane, en raison de son élasticité, une diminution de la pression a pour effet de démasquer seulement la demi-lune, sans que la membrane perde contact avec le reste de la tranche 82. REVENDICATIONS 1. Dispositif de vanne, notamment thermostatique, en particulier pour échangeur de chaleur faisant partie d'une installation de chauffage, ou de ventilation, ou de climatisation de véhicule automobile comprenant un fQt portant une membrane principale de vanne à sa partie inférieure et ouvert à sa partie supérieure pour recevoir un équipage de commande dont l'enfoncement assure l'actionnement de la vanne ainsi qu'une cupule pour limiter une chambre avec la membrane principale dont le rebord est soumis à l'action d'un premier ressort, caractérisé en ce que, pour le maintien de la cupule et empêcher son extraction ultérieure, la paroi du fût est divisée suivant des doigts longitudinaux propres à s'épanouir élastiquement pour l'introduction de la cupule et qui présentent sur leur face interne des dents par lesquelles ils retiennent la cupule dans leur position non épanouie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après introduction de la cupule l'épanouissement des doigts est empêché par un second ressort à boudin entourant la partie supérieure des doigts. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les doigts présentent chacun un rebord tourné vers l'extérieur pour le maintien du second ressort. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le second ressort est celui qui est prévu pour s'oppo sar..8lastiquement à l'enfoncement du fût par rapport à une tour périphérique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cupule reçoit un effort thermostatique par l'intermédiaire d'un poussoir. 6. Dispositif de vanne, notamment pour contrôler le débit d'eau d'un échangeur de chaleur faisant partie d'une installation de chauffage,et/ou ventilation, et/ou climatisation de véhicule automobile comprenant un corps fixe de vanne avec un tube de raccordement à bride pour l'arrivée d'eau ou analogue et d'où dépend un tube de sortie dont la tranche de débouché à l'intérieur du corps est prévue pour constituer le siège d'une membrane portée par un équipage déplaçable à coulissement vers ou à l'éloignement de ladite tranche, caractérisé en ce qu'entre le corps de la membrane prévu pour l'obturation et le bord périphérique serré d'une manière étanche entre ledit corps et une embase d'une tour supé rieure1 est une couronne mince qui, dans la position de pleine ouverture ok lo gens 1trouve un logement dans une one suffisamment éloignée de la paroi dudit corps pour ne pas entraver le débit d'eau provenant de l'arrivée d'eau vers le tuyau de raccordement à l'échangeur. 7. Dispositif de vanne selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi dudit corps présente des parties contre lesquelles vient reposer la couronne mince de la membrane dans la condition de fermeture totale ou quasi-totale de la vanne pour introduire une perte de charge importante dans la circulation du flux d'eau.