Brevet FR2488039A1 — publié le 19820205

La présente invention concerne un thermocontact perfectionné, notamment pour circuits de refroidissement de moteurs, notamment de moteurs comprenant un circuit de refroidissement à eau ou autre liquide refroidissant sous pression. On sait que l'on utilise de plus en plus, notamment dans l'automobile, des circuits de refroidissement à eau sous pression pour le refroidissement des moteurs ther- miques.Le liquide de refroidissement peut être de l'eau ou un mélange d'eau et de glycol ou tout autre mélange refroidissant. Ces circuits de refroidissement scellés permettent, par l'élévation de la pression, d'augmenter la température d'ébullition de l'eau et par conséquent d'augmenter la tem pérature de fonctionnement du moteur et son rendement. On utilise actuellement, pour assurer la sécurité de ces circuits de refroidissement sous pression, des themo- contacts destinés à avertir l'opérateur ou le conducteur de l'approche de la température d'ébullition. Ces thermostats sont géntralement du même type que ceux utilisés dans les circuits de refroidissement à liquide à pression ambiante, le thermocontact de circuit scellé étant simplement ré- glé à une température plus levée en fonction de l'élévation de la température d'ébullition. I1 en résulte qu'en cas de perte d'étanchéité et par conséquent de diminution de pression ou même d'annulation de la surpression par rapport à la pression atmosphérique, la température abaissée d'ébullition du liquide de refroidissement peut être atteinte sans que le thermocontact sensible seulement à une température plus élevée, donne d'indications. Ceci se traduit le plus souvent par une avarie grave du moteur. D'un autre côté, on a déjà décrit des thermostats susceptibles d'être réglés à une température qui varie en fonction de la pression. Ces thermostats présentent cependant de nombreux inconvénients. Non seulement ils sont oné- reux et peu fiables, ce qui est incompatible avec leur utilisation dans une industrie massive telle que l'automobile, mais encore ils présentent des inconvénients de réglage importants. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et a pour objectif de fournir un thermocontact perfectionné, sensible à la pression, qui soit fiable et fidèle. Un autre objectif de l'invention est de fournir un thermocontact qui soit d'un prix de revient particulièrement bas, ce qui, en combinaison avec son caractère fiable et fidèle, permet l'utilisation de celui-ci dans les circuits de refroidissement des véhicules automobiles. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel thermocontact sensible à la pression dont le ré- glage soit particulièrement facile. Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un tel thermocontact sensible à la pression, susceptible d'être réglé à une température présentant un décalage constant par rapport à la température d'ébullition du liquide dans lequel il est plongé, quelle que soit la variation de celle-ci en fonction de la pression et ceci pour une large gamme de variation de pression et donc de tempé- rature d'ébullition. L'invention a pour objet un thermocontact perfection- né sensible à la pression, applicable à l'alerte ou la sécurité dans des circuits de refroidissement, notamment à liquide sous pression, par exemple des circuits de refroidissement scellés de moteurs de véhicules automobiles, comprenant une capsule déformable contenant un fluide,un contact mobile entraîné par la capsule et un contact fixe coopérant avec la capsule pour générer un signal lorsque le contact mobile bute sur le contact fixe, caractérisé par le fait que le volume intérieur de ladite capsule, mis sous vide, comprend un liquide occupant une partie dudit volume,le reste du volume étant occupé par la vapeur sous tension saturante, et qu'un moyen élastique, de préférence un ressort, coopère avec la capsule pour tendre à en augmenter le volume. Dans une forme de réalisation préférée, applicable notamment à la protection d'un circuit de refroidissement liquide sous pression, la capsule contient un liquide de même nature, et de préférence identique au liquide du circuit de refroidissement. De façon avantageuse, le thermocontact peut comprendre une butée limitant la compression de la capsule. On comprend donc que, lorsque la capsule selon l'invention est insérée dans un circuit de liquide soumis à une certaine surpression, la capsule tend à diminuer de volume, ce qui contribue à augmenter la tension du moyen élastique, et ceci jusqu'à ce que la position de butée soit atteinte. Lorsque la température s'élève dans le circuit de refroidissement, la température du liquide contenu dans la capsule s'élève presque instantanément de la même façon. La tension de vapeur saturante s'élève alors dans la capsule et, si le liquide de la capsule est le même que celui du circuit de refroidissement, la température-d'ébullition dans la capsule est atteinte avant la température d'ébullition dans le circuit de refroidissement de sorte que la capsule se met à augmenter de volume, entrainant le contact mobile, dès que la somme de la tension de vapeur dans la capsule et de la force élastique du moyen élastique a juste dépassé la valeur de la pression absolue dans le liquide de refroidissement qui entoure la capsule.La différen- ce entre la pression à l'extérieur de la capsule et dans la capsule est proportionnelle à la force du moyen dlasti- que dont la valeur juste avant le contact peut. être réglée par rglage de l'écartement entre les deux contacts. Il en résulte que, quelle que soit la pression extérieure, la déformation de la capsule se produira avec un décalage constant entre la pression extérieure et la pression à l'intérieur de la capsule, et par conséquent, quelle que soit la pression extérieure, la température d'alerte déterminée par le mouvement de la capsule sera toujours décalée au-dessous de la température d'ébullition correspondante du liquide de refroidissement d'une quantité fixe, fonction de la force du moyen élastique ou ressort. Si, dans une autre forme de réalisation de l'invention, on utilise dans la capsule un liquide différent du liquide de refroidissement, il en résultera, pour un état de compression donné de la capsule, une modification de l'écart entre la température de fonctionnement de la capsule et la température d'ébullition du milieu liquide qui l'entoure. Par ailleurs, en raison de la différence d'allure des cour bes caractéristiques température d'ébullition - pression absolue, le décalage ne sera plus constant lorsque la pression absolue variera, mais ce décalage sera au contraire variable. Ainsi le liquide peut avantageusement être de l'eau pure, un mélange d'eau et de glycol ou d'un autre constituant znti-gel ou de tout autre liquide convenable, étant entendu qu'il est nettement préférable, dans le sens de la présente invention, d'utiliser un liquide identique ou analogue au liquide dans lequel le thermostat se trouve plongé. De préférence, le moyen élastique est constitué par la paroi même de la capsule qui peut être plissée en accordéon. L'organe de butée est de préférence constitué par une tige disposée à l'intérieur de la capsule et solidaire d'une face de la capsule, l'extrémité libre de cette tige venant buter contre la face opposée de la capsule lorsque celle-ci est comprimée, le degré de compression étant déterminé par la longueur de la tige. Dans une forme de réalisation préférée, le contact mobile du thermocontact est sollicité par une tige coulissante entrai née par le mouvement de la capsule, la tige étant simplement repoussée axialement par la capsule sans en être solidaire de façon que les déplacements latéraux de la capsule, en général inévitables, ne perturbent pas le mouvement longitudinal de la tige dans ses moyens de guidage. De façon partîculièrment avantageuse, la tige peut avoir un très petit diamètre, par exemple de l'ordre de 0,8 mmra tige traversant unorgane d'étanchéité constitué par un joint torique permettant de mettre le contact mobile, disposé à une extrémité de la tige, hors d'atteinte te du liquide dans lequel baigne la capsule. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue en élévation d'un thermostat selon l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe axiale de ce thermostat. La figure 3 représente une vue en coupe axiale de ce thermostat selon une variante de l'invention. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2. Le thermocontact de l'invention est destiné à être utilisé dans un circuit de refroidissement à eau sous pression, scellé de façon à fonctionner sous une pression absolue de deux bars. La capsule comporte un corps 1 muni d'une surface externe 2,présentant des pans coupés 3 à la manière d'un écrou, ledit corps se poursuivant, après un décrochement 4, par une partie filetée S de diamètre inférieur qui se poursuit elle-même par une jupe cylindrique allongée 6 munie de larges ouvertures périphériques 7 et se terminant par une base plane 8 A l'intérieur de la jupe cylindrique, et à la partie inférieure de celle-ci, se trouve disposée une capsule métallique 9, d'un type usuel présentant une extrémité inférieure 10 solidaire du fond 8, une extrémité supérieure libre Il munie d'un embout 12 de mise sous vide et de remplissage, et une paroi périphérique 13 plissée en accordéon, la capsule formant ainsi un ressort de raideur comprises 75 et 150 g/mm. Une tige de butée 14 est portée par le fond 10 et présente une longueur telle que dans la position du dessin l'extrémité supérieure 11 de la capsule vient buter contre l'extrémité libre de la tige 14, limitant ainsi la compression de la capsule. La capsule est remplie jusque environ plus glycol mi-hauteur d'un volume d'eau/iS apres avoir été mise sous vide, ce qui, à part une pression résiduelle faible, laisse dans le volume susjacent 16 la tension de la vapeur d'eau et glycol saturante. Dans l'embout 12, on est venu emmancher à force une tige 17 qui vient obturer le passage de remplissage de capsule dans l'embout et qui se prolonge à l'extérieur jusqu'à une extrémité en forme de portée hémisphérique 180 Contre cette extrémité 18 s'applique l'extrémité arrondie correspondante d'une tige mince rectiligne 19 qui court dans un passage élargi 20 dans le corps du thermostat, l'autre extrémité de la tige 20 étant noyée dans un plateau en forme de piston 21 susceptible de coulisser à l'intérieur d'une chambre cylindrique formée par le volume intérieur d'une bague de matière plastique isolante 22. Dans le passage 20 est monté un joint torique 32 à travers lequel glisse la tige avec une très faible force de frottement, le guidage de l'ensemble formé par la tige 19 et le plateau 21 en translation rectiligne étant ainsi assuré par ce joint torique et par la bague 22.On voit par ailleurs que le plateau 21 porte un contact métallique 21a qui se trouve mis à la masse par l'intermédiaire de la tige 19 suivie de la tige 17, de la capsule et de la jupe 6. Dans la chambre formée par la pièce 22, un faible ressort 23 s'appuie sur un rebord 22a, surmonté d'une rondelle conductrice 24 disposée à l'extrémité de la bague 22 pour maintenir constamment la tige 19 en contact avec la tige 17. La rondelle 24 est maintenue en place par une rondelle isolante 25 à section en équerre et présente un passage central taraudé dans lequel on visse un plot de contact métallique 26 dont l'enfoncement règle la distance séparant les deux contacts On voit encore que la rondelle conductrice 24 est reliée à une languette plate conductrice 27 qui émerge de la matière isolante pour être reliée à un circuit d'alerte. L'ensemble constitué par les pièces 22, 24 et 25 est contenu-dans un logement que présente la tête 1 et maintenu en place par une lèvre de sertissage 28 de l'extrémité supérieure de la tête. En se référant à la figure 3, on voit que, dans un souci d'économie, la rondelle 24 peut être réalisée par une rondelle plate métallique 29 munie d'une soie emboutie 30 à travers laquelle on a chassé,à la profondeur voulue, un plot de contact 31. Le thermo contact est monté de façon que la jupe 6 avec la capsule plonge dans un circuit de refroidissement à eau + glycol d'un moteur thermique destiné à fonctionner à une pression de deux bars, ce qui correspond à une température d'ébullition de l'eau de 1200 C environ. En temps normal, l'eau + glycol sous pression maintient la capsule 9 dans la position comprimée représentée sur le dessin. La distance verticale qui sépare les contacts 21a et 26, c'est-à-dire l'écartement des contacts, détermine le degré de compression résiduelle de la capsule 9 au moment où, sous l'effet de sa dilatation, les deux contacts vien nent s'appuyer l'un contre l'autre.Cette distance détermine donc la différence de pression qui existe entre le liquide de refroidissement et la tension de vapeur saturante dans la capsule au moment où s'effectue le contact, cette différence étant ainsi réglée par l'enfoncement plus ou moins grand du plot de contact 26. A cette différence de pression correspond une différence de température d'ébullition entre la température d'é- bullition à deux bars de l'eau du circuit et la température d'ébullition dans la capsule qui est dans ces conditions de 40 C. Cette différence de pression étant la même quelle que soit en fait la pression absolue qui règne dans le liquide de refroidissement dans lequel baigne la capsule 9, l'écart entre les températures d'ébullition reste donc constant.Ainsi, en cas de chute de pression due à un défaut d'étanchéité et qui ramènerait la pression du milieu de refroidissement à un bar, c'est-à-dire la pression atmosphérique, la température d'ébullition dans la capsule, c'est-à-dire la -température d'alerte de l'eau, serait de 960 C s de sorte qu'en cas d'échauffement excessif, l'alerte serait donnée bien avant l'ébullition. On comprend d'autre part que ce thermocontact présente une grande longévité, du fait que la capsule, qui en constitue la partie la plus sensible, reste toujours immobile sous l'effet de la surpression du liquide de refroidissement, sauf dans les cas peu nombreux où la température de ce liquide s'approche de très près de la température d'alerte. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications de forme et de matériau, sans pour cela s'éloigner ni de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS 1 - Thermocontact perfectionné sensible à la pression, applicable à l'alerte ou la sécurité dans des circuits de refroidissement, notamment des circuits sous pression, par exemple les circuits de refroidissement scellés de moteurs de véhicules automobiles, comprenant une capsule déformable contenant un fluide, un contact mobile entraîné par la capsule, lorsqu'elle augmente de volume, vers un contact fixe pour générer un signal lorsque le contact mobile bute sur le contact fixe, caractérisé par le fait que le volume intérieur de ladite capsule (9) mise sous vide, comprend un liquide (15) occupant une partie dudit volume,- le reste (16) du volume étant occupé par la vapeur sous tension saturante dudit liquide, et qu'un moyen élastique (13) coopère avec la capsule pour tendre à en augmenter le volume. 2 - Thermocontact selon la revendication 1, car acté- risé par le fait que la capsule contient un liquide sensiblement identique au liquide qui entoure la capsule. 3 - Thermocontact selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte une but (14) limitant la rétraction de la capsule. 4 - Thermocontact selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit organe de butée est constitué par une tige disposée à l'intérieur de la capsule et solidaire d'une face (10) de la capsule, l'extrémité libre de cette tige venant buter contre la face opposée de la capsule (11) lorsque celle-ci se rétracte. 5 - Thermocontact selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit moyen élastique est constitué par la paroi plissée (13) de la capsule. 6 - Thermocontact selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le contact mobile (21a) est sollicité par une tige coulissante (19) en tratnée par le mouvement de la capsule, ladite tige étant simplement repoussée axialement par la capsule sans en être solidaire. 7 - Thermocontact selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite tige est repoussée vers la capsu le par un faible ressort (23). 8 - Thermocontact selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que la tige traverse un organe d'étanchéité constitué par un joint torique (32) faisant fonction d'organe de guidage de ladite tige. 9 - Thermocontact selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que ladite tige coopère avec une porte hémisphérique (18) solidaire de la capsule. 10 - Thermocontact selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite portée hémisphérique (18) est présentée par l'extrémité d'une tige plus épaisse (17) forcée dans un embout (12) de la capsule. 11 - Thermocontact selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que ledit contact mobile (21a) coulisse dans une chambre formée par une bague isolante (22) à l'extrémité de laquelle est situé ledit contact fixe (26). 12 - Thermocontact selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ledit contact fixe (26) est chassé ou vissé dans une rondelle conductrice (24, 29) solidaire d'une languette conductrice (27), l'enfoncement dudit contact fixe déterminant l'écart entre les deux contacts (21a,26) et par conséquent la tension desdits moyens élastiques (13) au moment où s'effectue le contact. 13 - Thermocontact selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite rondelle (29) est constituée tlune pièce métallique mince munie par emboutissage d'une soie recevant ledit contact fixe (31) et présentant d'un seul tenant ladite languette (27). 14 - Thermocontact selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'il comporte un corps avec une tette à pans coupés (3), un filetage sous-jacent (5) et une jupe (6) munie de lumières de passage (7), ladite capsule (9) étant disposée à la partie inférieure de ladite jupe.