Brevet FR2532410A1 — publié le 19840302

Dans certains domaines de la technique, il est nécessaire de maintenir des fluides, notamment des liquides dans une òurchette=de températures étroites. C'est le cas en particulier dans les moteurs d'aéronefs dans lesquels il est nécessaire de maintenir l'huile à une température aussi constante que possible pour, d'une part, que la viscosité de l'huile. soit convenable -et, d'autre part, qu'elle ne carbonise pas si la température dépasse un seuil limite. Dans de nombreux moteurs, huile doit ainsi être maintenue à une température supérieure à 70 C mais inférieure à 100 C alors que le moteur subit des variations de charges importantes et se trouve dans une atmosphère à température très variable ouvant dans la pratique varier. entre -50 et 9400C. Pour résoudre ce problème en particulier en aéronautique, il a été proposé de refroidir l'huile des moteurs en la faisant passer dans un échaùgeur,- lui-même disposé dans un conduit traversé par l-lair ambiant, la section utile de passage du conduit étant réglée par des volets commandés au -moyen de vérins, eux-mêmes asservis en fonctionne la température de l'huile sortant de l'échangeur. Les dispositifs connus du genre ci-dessus sont onéreux et nécessitent la mise en oeuvre d'organes pesants qui augmentent donc inutilement-la charge de l'aéronef ta présente invention remédie aux inconvénients cidessus et améliore la fiabilité du systeme en permettant notamment en fonction du champs des températures ambiantes envisagées ou des puissances à dissiper, ou des débits considérés, soit de-supprimer tout dispositif de volets mobiles en fonctionnant -à section de veine constante sur.llair refroidisseur soit de conserver des volets commandés par tout ou rien en supprimant leur asservissement et eh limitant ainsi seulement deux sections constantes de veines adaptées aux donditions de ventilation tout en assurant une régulation extrêmement précise de la température du fluide à refroidir Conformément à l'invention, le groupe de refroidissement à régulation automatique de températures pour fluides liquides dans lequel le fluide est amené à passer dans au moins un échangeur de chaleur est carac térisé en ce qu'il comporte deux circuits échangeurs constamment traversés par un fluide de refroidissement, lesdits dewa circuits etant alimentes simultanément en fluide à refroidir et étant reliés indépendamment à un ensemble à clapets de régulation délimitant un canal par lequel -le fluide à refroidir ayant traversé le premier circuit échangeur pas se en ':?ermanence, ce canal communiquant avec un espace contenant un élément thermostatique de commande d'un organe contrlant le débit du fluide à refroidir dans le second circuit échangeur. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description detaillée qui suit Une forme de réalisation de l'objet de l'inven tion est représentée, -à titre d'exemple non linuitatif, au dessin annexé. La fig.-l est un schéma d'un mode de réalisation d'un groupe de refroidissement à régulation de température faisant application de l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation longitudinale d'un ensemble à clapets régulateurs du groupe de refroidissement de la fig. 1, la partie supérieure de la figure illustrant un équipage mobile dans une position caractéristique et la partie inférieure illustrant ce même clapet mobile dans une seconde position caractéristique. Au dessin, 1 désigne un moteur dont l'huile de lubrification doit être refroidie et maintenue entre deux seuils de température précis, par exemple entre 71 et 990C quelle que soit la charge du moteur et les conditions de température ambiante. Pour assurer ce refroidissement, le groupe-de la fig. 1 comporte un échangeur refroidisseur 2 qui-comprend deux circuits indépendants 2a, -2b reliés entre eux à leur entrée par une boîte collectrice commune 3 et munis à leur sortie de battes collectrices indépendantes 4a, 4b. Les circuits 2a, - 2b sont disposés de façon contigue de maniere que le fluide de refroidissement qui les traver-se, par exemple l'air atmosphérique, circule dans le sens de la flèche f1. . Pour assurer la régulation de la température, le groupe de'refroidissement comporte un ensemble à clapets régulateurs 5 décrit en détail dans ce qui suit. Comme l'illustre la fig. 1, la sortie du circuit d'huile du moteur 1 est reliée par un conduit 6 à la boîte d'entrée commune 3 de l'échangeur 2. La boîte de sortie 4a du circuit 2a est reliée par un second conduit 7 à une entrée 8 de l'ensemble 5, entrée qui est reliée en permanence par un canal 9 constamment ouvert à la sortie 10-de. l'enserble 5, sortie qui est à son tour reliée 'par un troisième conduit 11 à l'entrée du circuit d'huile du moteur 1. L'ensemble 5 comporte une seconde entrée 12 à- laquelle est relié un quatrième conduit 13 branché à la boîte collectrice 4a du second circuit 2b-de l'échangeur 2 La bolte commune 3 est, par ailleurs, reliée au moyen d'un cinquième- conduit 14 à une entrée de dérivation 15 de l'ensemble 5. t'ensemble 5 comporte un corps 16,par exemple en métal moule qui'délimite les entres 8, 12 et 15 ainsi que la sortie 10. Intérieurement le corps 1 délimite un cylindre 17 dans lequel est disposé un tiroir 18 qui contient-et qui est fixé rigidement à une cartouche 19. Un ressort de compression 20 est interposé entre la cartouche 19 et un fourreau 21 solidaire du corps 16 et s'étendant concentriquement en partie à l'intérieur du tiroir 18. La cartouche 19 supporte une tige 22 qui lui est coaxiale et qui comporte une Yête 23 de-stinée à coopérer avec un collet 24 qui présente intérieurement un clapet 25 engagé à 11 intérieur du fourreau 21 qui lui sert de guide. Un ressort de compression 26 est interposé entre le collet 24 du clapet 25 et l'extrémité de la cartouche 19 de façon à tendre toujours à repousser ledit clapet 25 vers la partie gauche du dessin pour le maintenir constamment à l'état libre en appui contre la tete 23 de la tige 22. La tige 22 qui est immobilisée en translation vers la partie gauche du dessin par rapport à la cartouche 19 par l'intermédiaire d'une bague conique 34 est également maintenue en appui contre la queue 28 d'un élément thermostatique 29 agissant contre l'action du ressort 20 et disposé dans une douille 30 qui est elle-meme fixée à un couvercle 31 fermant le corps 16. La douille 30 est donc reliée rigidement au corps 16. La fig. 2 montre qu'un canal annulaire 32 est formé a l'intérieur du corps 16 dans le cylindre 17 près de l'extrémité du tiroir 18 qui est relié à la cartouche 19 et comme cela apparaît à la partie inférieure de la figure, ce canal annulaire peut être fermé par le tiroir '18, ce qui a pour effet que toute communication est empêchée entre l'entrée 12 et le canal 9 menant à la sortie 10. La longueur du tiroir 18 est choisie pour que celui-ci puisse être coulissé vers la gauche du dessin d'une mesure suffisante pour découvrir le canal annulaire 32, ce qui est illustré à la partie inférieure du dessin. Lorsque l'huile du moteur est froide, l'élément thermostatique 29 est contracté, de sorte que les différentes parties mobiles de l'ensemble 5 se trouvent dans la position représentée-à la moitié supérieure du dessin. On voit ainsi que le tiroir 18 obture le canal annulaire 32, de sorte que l'huile provenant de la boîte collectrice 4b communiquant avec l'entrée 12 ne peut pas s'écouler vers le canal 9, ce qui empêche toute circulation d'huile dans le circuit 2b de l'échangeur 2. La tête 23 de la tige 22 agit, en outre, sur le collet 24 du clapet 25 qui est soulevé du siège 27 contre l'action du ressort 26. De l'huile peut, par conséquent, s'écouler par l'entrée de dérivation 15, un conduit de dérivation 33 prévu dans le cors 16 et rejoindre la sortie 10 pour être ramenée directement au moteur.Ce mode- d'écoulement se produit notamment au moment du démarrage du-moteur lorsque l'huile est froide et visqueuse et que la perte de charge est,- par conséquent, importante dans le premier circuit 2a de l'échangeur 2,.premier circuit qui est parcouru également par l'huile provenant du moteur et ramené, à celui-ci 'par le second conduit 7, l'entrée '8, le canal 9, la sortie 10 et le troisième conduit 11. Au- fur, et a mesure de l'échauf-fement de l'huile l'élévation de la température provoque la dilatation de l'é.lement thermostatique 29 qui repousse progressivement la tige 22. Dans un premier'-temps, clapet 25 est ainsi amené à porter contre le siège 27 par le ressort 26 qui se détend. L'entrée de dérivation 15 est alors fermée Cette fermeture se produit alors que le tiroir 18 n'a pas encore découvert le canal annulaire 32. L'huile est ainsi amenée à passer uniquement dans la premièr,e- partie 2á de l'échangeur Si la viscosité de, l'huile est encore telle que la perte de charge dans l'échangeur dépasse le seuil de tarage du clapet 25 réglé par le ressort 26, alors la pression exercée sur ledit clapet le fait soulever eontre l'action dudit ressort 26. La température de l'huile continuant à croître l'élément thermostatique 29 continue lui-même à être dilaté et repousse, par conséquent, la tige 2-2 dont la tête 23 s'écarte du collet 24. En même temps, la cartouche 19 déplace d'une même mesure le tiroir 18 qui découvre progressivement le canal annulaire 32 puis le canal 9 pour rejoindre la sortie- 10. La mesure dont le canal 32 est découvert regle, par conséquent, le débit de l'huile dans le second circuit 2b de l'échangeur 2. Si Iledébit devient excessif, l'élément thermostatique 29 se rétracte et, par conséquent, le tiroir 18 tend à obturer davantage le canal annulaire 32 pour réduire le débit d'huile dans la partie 2b de l'échangeur, ce qui permet alors à la température de l'huile de croître de nouveau. La description qui précède et le dessin montrent que quelle que soit la position qu'occupe le tiroir 18 et B tige 22, il est toujours possible au clapet 25 d'être sou- levé en cas de surpression dans la boîte collectrice 3, incident qui pourrait se produire par exemple en cas de colmatage des circuitsêchangeurs ou en cas de colma-tage de l'ensemble à clapets décrit dans ce qui précède. Ainsi que l'illustre la fig. 1, il-est important de disposer la partie Ra de l'échangeur qui est toujours parcourue par de l'huile en amont de la partie 2b lorsqu'on considère le sens de circulation du fluide refroidisseur figuré par la flèche f En effet, le fluide refroidisseur ayant etc chauffé dans la partie 2a de l'échangeur cede une partie de ses calories dans la partie 2b, ce qui empê- che le figeage de l'huile qui s'y trouve lorsque le fluide de refroidissement est-à basse température. Dans ce qui précède, l'invention a été décrite en mettant en oeuvre un échangeur à double circuit mais elle pourrait évidemment être mise en oeuvre de façon analogue en utilisant deux échangeurs distincts alimentés par le premier conduit 6 qui, dans ce cas, serait également relié à l'entrée de dérivation 15 décrit dans ce qui précède. L'invention peut également être mise en oeuvre pour la régulation de la température d'autres fluides que l'huile d'un moteur. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Groupe de refroidissement à régulation automatique de température pour fluides liquides dans lequel le fluide est amene passer dans au moins un échangeur de chaleur, caractérisé en ce- qukil comporte deux circuits échangeurs 2a, 2b- traversés par un fluide de refroidissement, lesdits deux circuits étant alimentés simultanément en fluide à refroidir et étant reliés indépendamment à un ensemble à clapets de régulation délimitant un canal 9 par lequel le fluide à refroidir ayant traversé le premier circuit échangeur 2a passe en permanence7 ce cana communiquant avec un espace contenant un élément thermostatique 29 de commande d'un organe 18 contrôlant le débit du fluide à refroidir' dans le second circuit échangeur 2b. 2 - Groupe de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux circuits échangeurs 2a, 2b sont juxtaposés de- façon que le fluide de refroidissement traverse toujours ,?n premier lieu celui-des circuits échangeurs 2a qui est parcouru en permanence par le fluide à refroidir. 3 - Groupe de--refroidissement suivant l'une desrevendications 1 et 2p caractérisé èn ce que les deux circuits échangeurs 2a, 2b font partie d'un même échangeur 2 comportant une boîte collectrice commune 3 et deux boites collectrices de sortie indépendantes 4a, 4b menant.respec- tivement à deux entrées distinctes 8, 12 de l'ensemble à clapets 5. 4 - Groupe de refroidissement suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble à clapets 5 délimite 'un conduit, de dérivation contrôlé par un clapet taré et relié à l'entrée des circuits échangeurs. 5 - Groupe de refroidissement suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe contrôlant le débit dans le second circuit échangeur 2b comporte un tiroir 18 relié à llélément thermostatique 29 et contrôlant l'ouverture progressive d'un canal annulaire 32 prévu dans un cylindre du corps de l'ensemble à clapet. 6 - Groupe de refroidissement suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tiroir 18 est relié à llélement thermostatique 29 par une cartouche 19 disposée à l'intérieur dudit tiroir et supportant supplémentairement une tige 22 disposée à l'intérieur du clapet 25 pouvant obturer le conduit de dérivation 33, ledit clapet étant relié par un ressort taré à ladite cartouche 19. ~ 7 - Groupe de refroidissement suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tige 22 portée par la cartouche 19 comporte une tete 23 coopérant avec un collet 24 du clapet pour soulever celui-ci d'un siège 27 lorsque l'élément thermostatique est rétracté alors que le fluide à refroidir est froid. 8 - Groupe de refroidissement suivant l'une -des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les positions respectives du collet 24 du clapet et de la tête 23 de la tige,22 sont choisies pour que le clapet soit amené sur son siège 27 par le ressort 26 au début de la dilatation de l'élément thermostatique 29 et alors que ledit élément themostatique 29 n'a pas déplacé le tiroir 18 d'une mesure suffisante pour qu'il découvre le canal annulaire 32 provoquant la circulation du fluide à refroidir dans le second circuit échangeur 2b.