Brevet FR2476261A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne une valve destinée à assurer un réglage de débit d'eau dans des véhicules. Plus particulièrement, elle concerne une telle valve comportant une enveloppe qui présente des raccords d'entrée et de sortie et un opercule plat glissant percé d'un orifice dsécou- a lement, cet opercule étant mobile/coulissement entre une position d'ouverture dans laquelle de l'eau peut passer, à travers l'orifice d'écoulement, du raccord d'entrée au raccord de sortie et une position de fermeture dans laquelle 1' orifice d'écoulement ne communique pas avec les raccords d' entrée et de sortie. De telles valves servent à régler le débit auquel de 1' eau de refroidissement du moteur traverse un échangeur de chaleur qui fait partie d'un dispositif de chauffage intérieur au véhicule. Dans les valves actuellement utilisées dans les circuits d'eau de dispotitifs de chauffage de véhicules, l'opercule glissant est muni de joints en caoutchouc mou ou en matière plastique. I1 n'est pas exceptionnel de voir des grains de sable ou autres particules abrasives sen- castrer dans les joints en caoutchouc mou ou matière plastique, ce qui provoque une abrasion des surfaces d'étanchéité métalliques coopérantes. De ce fait, la valve risque de fuir et d'assurer moins précisément le réglage de faibles débits d'eau. La présente invention a pour objet de réaliser une valve de réglage de débit du genre précité capable de continuer à assurer un réglage précis, notamment de débits d'eau faibles, pendant plus longtemps que les valves connues, et dont le prix de revient soit modéré. Suivant l'invention, il est prévu une vanne de réglage de débit comprenant un corps qui présente des raccords d'entrée et de sortie d'eau et un opercule plat percé d'un orifice d'écoulement, l'opercule étant mobile entre une position d'ouverture dans laquelle de l'eau peut passer à travers son orifice d'écoulement du raccord d'entrée au raccord de sortie, et une position de fermeture, dans laquelle l'orifice d'écou lement ne communique pas avec les raccords d'entrée et de sortie, cette vanne étant caractérisée en ce que son étanchéi té tubulaire flexible élastiquement qui prend par déformation une forme en tonneau entre le corps et un organe presseur par rapport auquel l'opercule glisse, et sollicite ainsi l'organe presseur vers l'opercule tout en assurant l'étan- chéité de cet organe par rapport au corps. En pratique, l'idéal est que tant l'organe presseur que l'opercule soient en matière dure telle que matière céramique. Ainsi, du sable de fonderie éventuellement présent dans le circuit de circulation d'eau ou les passages de refroidissement du moteur de véhicule n'abrase par les surfaces d'étant chéité de l'opercule ni de l'organe presseur. L'étanchéité par rapport au corps de l'organe presseur est assurée par l'élément d'étanchéité, dont la déformation en tonneau à pour effet de presser l'organe presseur contre l'opercule. L'élément d'étanchéité tubulaire prend de préférence une forme déformée pour laquelle la force de sollicitation élasc tique qu'il engendre est maximale. Ainsi, si les-dimensions de la valve varient du fait de tolérances de fabrication, la force élastique exercée par l'élément d'étanchéité sur l'or- gane presseur, et donc par cet organe sur l'opercule, demeure sensiblement constante. On dispose ainsi d'une marge relativement grande de tolérance sur les épaisseurs de l'aper- cule et de l'organe presseur, ce qui est particulièrement intéressant quand ces composants sont réalisés en matière céramique.Ce mode de mise de l'organe presseur en contact étanche avec l'opercule est pratiquement avantageux par rapport à l'utilisation d'un ressort de compression car, dans ce dernier cas, des variations des dimensions des composants de la Yalve, découlant de tolérance de fabrication, risquent de faire varier, d'une valve à l'autre, la charge appliquée par le ressort et, ainsi, l'effort à exercer pour manoeuvrer la valve. De préférence, l'élément d'étanchéité est disposé dans un évidement de diamètre tel que l'élément d'étanchéité déformé ne touche pas le fond de l'évidement. Cet agencement permet à l'élément d'étànchéité de fléchir en son milieu sans toucher le fond de l'évidement, de sorte qu'après avoir passé par un maximum, la force élastique qu'il engendre se met à diminuer. L'expérience montre que le mieux est de donner à l'élé ment d'étanchéité les dimensions suivantes : diamètre intérieur 14 mm, épaisseur 1 mm, longueur 5,1 mm et de le loger dans un évidement d'un diamètre extérieur d'au moins 19 mm. Pour retenir l'élément d'étanchéité tubulaire dans l'é- videment, l'organe presseur peut être constitué par un fourreau tubulaire muni d'un rebord radial dont une face est en contact glissant avec l'opercule et dont la face opposée subit l'action de l'élément d'étanchéité tubulaire. De préférence, le diamètre extérieur de ce rebord correspond à un grand diamètre de l'évidement recevant l'élément d'étanchéité, et le diamètre extérieur du fourreau correspond à un pétit diamètre de cet évidement. Selon une variante, l'organe presseur est une plaque annulaire plate prenant appui dans un évidement du corps de valve. On va maintenant décrire plus en détail, à titre d'exemples, deux réalisations de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une valve de réglage de débit suivant un mode de réalisation de l'invention la figure 2 représente cette valve vue en bout suivant la flèche II de la figure 1 la figure 3 reproduit avec grossissement un détail de la figure i.I la figure 4 est un diagramme indiquant la caractéristique de force axiale exercée par l'élément d'étanchéité élastique incorporé à la valve selon les figures 1 à 3 en foction de la distance de compression axiale de cet élément la figure 5 représente en coupe axiale une valve de réglage de débit d'eau suivant un autre mode de réalisation de l'invention, dont les pièces semblables à celle de la valve selon les figures 1 à 3 portent les mêmes références numériques. La valve représentée sur les figures 1 à 3 comporte un corps 1 muni de raccords d'entrée 2 et de sortie 3 pour le raccordement avec des tuyaux souples. Le corps 1 peut être moulé en matière plastique. Sur ce corps est montée une patte 4 sur laquelle est articulé un levier de commande 5. Une barre de manoeuvre de la valve présente un tronçon d'extrém4- té 6a coud d'équerre et engagé dans un trou du levier de commande 5, pour permettre à ce dernier de déplacer la barre 6. La barre 6 pénètre, à travers un joint, à l'intérieur du corps 1 et est relièe dans ce dernier à un opercule plat mobile 7, en céramique.L'opercule 7 est pressé contre un épaulement annulaire plat 10, du côté entrée du corps 1, par un dispositif d'étanchéité comprenant un élément d'étanchéité tubulaire 8, en caoutchouc de silicone, et un organe presseur constitué par un fourreau tubulaire 9 en céramique. Les surfaces de contact des composants 7, 9 et 10 sont aplanies, par d'écaulement meulage ou autrement, ae taçon a interrompre etficacement/d' eau entre les raccords 2 et 3. L'opercule céramique 7 presen- te une ouverture évasée 7d dont la partie la plus large est voisine de la barre de manoeuvre 6 et qui s'amenuise à partir de cette barre jusqu'à se réduire à une fente étroite. Quand le levier de commande 5 pivote, la barre 6 déplace l'opercule 7 dans le corps 1 entre une position de fermeture, représentée sur la figure 1, dans laquelle l'ouverture 7d est décalée par rapport aux raccords d'entrée 2 et de la sortie 3, et une position de pleine ouverture dans laquelle, la partie large de l'ouverture 7d s'étend dans l'axe de ces raccords, ce qui autorise un débit d'eau maximum. Quand l'opercule 7 se déplace vers sa position d'ouverture, l'ouverture 7d stinterpose progressivement dans le canal d'écoulement reliant les raccords d'entrée 2 et de sortie 3, ce qui augmente progressivement le débit auquel de 11 eau traverse la valve. La figure 3 représente plus clairement ie dispositif d'étanchéité. Dans le corps 1 est ménagé un évidement annulaire Il dans lequel est logé l'élément d'étanchéité tubulaire 8. L'évidement Il présente une paroi d'extrémité radiale lla et une paroi cylindrique axiale ou fond llb. I1 offre un débouché élargi défini par une paroi cylindrique llc. Le fourreau 9 comporte un rebord 9a et un tronçon de guidage tubulaire 9b qui définit une paroi-cylindrique intérieure de l'évi- dement ii, dans lequel il enferme ainsi l'élément d'étanchéité 8. On leyoit, l'élément d'étanchéité 8 subit, lors de 1'as- semblage de la valve, une précontrainte lui faisant subir une déformation en tonneau, par suite de sa propre forme et du contact avec les faces opposées de l'évidement Il. Ce dernier a une largeur radiale suffisante pour que l'anneau d'étanchéité 8 puisse se cintrer au maximum sans entrer en contact avec la paroi cylindrique llb. La figure 4 est un diagramme de la force axiale de compression exercée, dans un exemple type, par l'élément d'étanchéité élastique 8 en fonction de la compression axiale. Jusqu'à une distance de compression axiale d'environ 0,6 mm, l'augmentation de la force de compression en fonction de la distance de compression est sensiblement linéaire, puis la courbe s'aplatit, la force de compression devenant maximale pour une distance de compression d'environ 0,9 mm, après quoi la force élastique devient inversement proportionnelle à la distance de compression. Pour des distances de compression allant de 0,6 à 1,2 mm, la courbe est très aplatie, ce qui indique que la force exercée par l'élément 8 n'augmente ou ne diminue que peu dans cet intervalle de compression axiale. C'est cette région de 0,6 à 1,2 mm qu'on utilise comme région de précontrainte ou de travail de l'élément d'étanchéité 8, ce qui maintient sensiblement constante la force tendant à appliquer hermétiquement le rebord 9a du fourreau 9 contre l'opercule 7, et ce dernier contre l'épaulement 10, même si du fait de tolérances de fabrication, les dimensions axiales de ces pièces viennent à varier dans un intervalle d'approximativement 0s6 mm. Dans un exemple concret type, l'élément d'étanchéité tubulaire 8 a un diamètre intérieur de 14 mm, une épaisseur de 1 mm et une longueur à l'état non déformé de 5,1 mm. Le diamètre extérieur du rebord 9a, et celui de la paroi cylindrique iic, doivent alors être de 19 mm. Pour simplifier l'assemblage, on peut donner à l'élément 8 un diamètre intérieur inférieur de 0,2 mm au diamètre extérieur du tronçon de guidage 9b, ce qui assure le maintien élastique de l'élément 8 sur ce tronçon 9b. Dans l'exemple décrit dans le paragraphe précédent, l'é liement d'étanchéité 8 a à l'état non contraint un diamètre intérieur de 14 mm. Si le tronçon de guidage 9b avait un dia mettre extérieur de 15 mm, l'élément d'étanchéité 8 serait sous précontrainte radiale, une fois posé sur le tronçon -de guidage 9b, et la courbe force-déformation atteindrait par conséquent une valeur maximale plus grande, ce qui ferait courir le risque de voir l'élément 8 entrer en contact avec la paroi cylindrique 11b en se renflant radialement vers l'extérieur. I1 en est de même si l'élément d'étanchéité 8 est trops épais. Comme illustré par la figure.3, le déplacement axial du fourreau 9 par rapport au corps I peut être limité soit par la compression de l'élément d'étanchéité tubulaire 8, soit par rencontre entre le rebord 9a et l'épaulement annulaire formé à la jonction entre les parois cylindriques 11b et 11c de l'évidement 11. Comme on le voit sur la figure 1, le corps 1 est réalisé en deux pièces dont chacune présente l'un des raccords d'entrée 2 ou de sortie 3. De ce fait, on accède aisément aux surfaces d'étanchéité plates de l'épaulement 10 et de l'évi-- dement 11 en démontant la valve. On peut adapter la forme du corps 1 et des raccords 2, 3 aux besoins particuliers de l'utilisateur. Il va sans dire aussi que la barre 6 peut être manoeuvrée par des moyens autres que le levier 5 représenté, par exemple par un moyen de manoeuvre pneumatique. La réalisation selon la figure S est pratiquement semblable à celle selon les figures I à 3, sauf que le fourreau 9 selon les figures 1 à 3 est remplacé par une plaque pressez se annulaire 19 logée dans la cavité peu profonde définie par la paroi cylindrique llc de l'évidement 11. La plaque presseuse 19 et l'opercule coopérant 7 sont tous deux en matière céramique. Selon la variante illustrée par la figure 5, les passages d'écoulement d'eau des raccords d'entrée 2 et de sortie 3 ont un diamètre décroissant jusqu'à une valeur minimale égale au diamètre du trou circulaire traversant la plaque presseuse annulaire 19. Dans les deux réalisations illustrées de l'invention, on simplifie la structure et l'assemblage de la valve en réalisant le corps de valve 1 en deux pièces qui présentent respectivement les raccords d'entrée 2 et de sortie 3 et sont maintenues assemblées par rabattement de quatre languettes défor mables 20 (dont deux seulement sont visibles) solidaires de la patte de montage 4, qui est elle-même de préférence en acier laminé à froid galvanisé. Un anneau d'étanchéité 21 interposé entre les deux pièces rend le corp 1 assemblé étanche à l'eau. REVENDICATIONS 1. Valve de réglage de débit d'eau comprenant un corps qui présente des raccords d'entrée et de sortie et un opercule formé d'une plaque percée d'un orifice d'écoulement, l'opercule étant mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle de l'eau peut traverser son orifice d'écoulement du raccord d'entrée au raccord de sortie, et une position de fermeture dans laquelle l'orifice d'écoulement ne communique pas avec les raccords d'entrée ni de sortie, cette valve é- tant caractérisée en ce que son étanchéité est assurée intérieurement par un élément d'étanchéité tubulaire (8) flexible élastiquement qui prend une forme en tonneau par déformation entre le corps (1) et un organe presseur (9) par rapport auquel l'opercule (7) glisse, et sollicite ainsi l'organe presseur (9) contre l'opercule (7) tout en assurant l'étanchéité de l'organe presseur (9) par rapport au corps (1). 2. Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (8) est logé dans un évidement (11) de diamètre tel qu'à l'état déformé, l'élément drétanchéité (8) ne touche pas la paroi (ilb) de l'évidement tll)* 3. Valve selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité tubulaire (8) å la longueur et l'épaisseur. voulues pour exercer à l'état déformé une force de sollicitation maximale sur l'organe presseur (9 (9 > . 4. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à } caractérisée en ce que l'organe presseur (9) est constitué par un fourreau tubulaire présentant un rebord radial. (9a) dont une face est en contact glissant avec l'opercule (7) et dont la face opposée subit l'action de l'élément d'étanchéité tubulaire (8). 5. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe presseur (9) est constitué par une plaque annulaire plate qui prend appui dans un évidement du corps de valve (1). 6. Valve selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisée en ce que l'opercule sous forme de plaque (7) et/ ou l'organe presseur (9) sont réalisés en matière céramique. 7q Valve selon l'une quelqonque des revendications précé dentes, caractérisée en ce que le corps de valve (1) présente des passages d'écoulement d'entrée et de sortie dont la section droite diminue vers l'opercule (7).