Brevet FR2545874A1 — publié le 19841116

L'invention part d'un dispositif pour changer la quantité de chaleur que contient un liquide à l'aide d'un élément d'étranglement chargé par un ressort vers lequel une pompe à engrenage refoule le liquide, en particulier de l'huile provenant du carter réservoir d'huile d'un moteur à combustion interne, dispositif dans lequel la chaleur produite par l'élénient d'étranglement est cédée à un échangeur de chaleur. On connaît un dispositif de ce type utilisé en combinaison avec un moteur à combustion interne dont le graissage demande une pression d'huile de 5 à 7 bars. Cette pression regne également côté aspiration de la pompe à engrenage du dispositif, Les joints sur l'arbre d'entraînement de cette pompe ne conviennent pas pour ces pressions car, à mesure que les fuites augmentent, une trop grande quantité d'huile retourne au carter d'huile du moteur et est donc retirée du circuit d'huile de graissage. De ce fait, la pression de l'huile de graissage chute, ce qui peut provoquer a destruction du moteur. L'invention vise notamment à éviter cet inconvénient. Selon l'invention, un dis positif comme indiqué au débit est caractérisé en ce que la pompe à huile de graissage, entraînée par le moteur à combustion interne et aspirant l'huile du carter réservoir d'huile de ce moteur, refoule une partie au moins de l'huile refoulée par elle sous une pression supérieure à la pression atmosphérique vers le caté basse pression de la pompe à engranage. Un dispositif ainsi réalisé a notamment l'avantage, par rapport à l'art antérieur, que la circulation d'huile de graissage est toujours maintenue de façon sûre, de sorte qu'aucune difficulté n'est à craindre quant au bon fonctionnement du moteur à combustion interne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un système de chauffage hydrostatique utilisant un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale d'une pompe à engrenage; et - les figures 3 et 4 sont des détails, également en coupe axiale montrant des joints sur l'arbre d'entraînement de la pompe. Le système représenté sur la figure 1 comprend un moteur à combustion interne 10 qui entraîne d'un côté une pompe à engrenage 11 et de l'autre caté la pompe à huile de graissage 12 du moteur. La pompe de graissage 12 aspire l'huile à travers une conduite d'aspiration 13 du carter réservoir d'huile 14 du moteur et la refoule sous une pression de 5 à 7 bars dans une conduite 15 qui mène à travers un radiateur d'huile 16 du moteur 10, sur lequel est branché en parallèle un thermostat 17, ainsi qu'à travers un filtre à huile-18 et un appareil de réglage de débit 19 prévus à la suite, jusqu'à un échangeur de chaleur 20 qui fait partie d'un dispositif de chauffage 21. Une conduite 21' retourne de l'échangeur 20 à l'appareil de réglage de débit 19. De la conduite 15 part, en amont de l'appareil de réglage de débit 19, une conduite 22 qui mène au cOté aspiration 23 de la pompe à engrenage 11. La conduite de refoulement 24 de cette pompe mène à une unité de chauffage 25 constituée essentiellement d'une soupape limitatrice de pression 26 et d'un distributeur 27 à quatre voies et deux positions et à commande électromagnétique. La conduite 24 se prolonge au-delà du distributeur 27 par la conduite 29, laquelle débouche dans la conduite de refoulement 15 de la pompe de graissage entre le filtre 18 et le radiateur d'huile 16. Une soupape de maintien de pression 30 est branchée parallèlement à la pompe de graissage 12. Une conduite de liaison 31 contenant un limiteur 32 relie les conduites 24 et 29 à l'intérieur de l'unité de chauffage 25.Le distributeur 27 peut occuper l'une de deux positions et II. Une conduite 33 relie le distributeur 27 à la soupape limitatrice de pression 26 et de là à la conduite 29. La figure 2 est une coupe axiale d'une pompe à engrenage du commerce. Elle comporte deux pignons 35, 36 qui sont mutuellement en prise par des dentures extérieures et dont les tourillons 37 à 40 sont montés dans des paliers constitués par des coussinets 41 à 44. Le pignon 35 est solidaire d'un arbre d'entraînement 46 formé par un prolongement du tourillon 38 et faisant saillie à l'extérieur à travers un alésage 47 d'un flasque 48 fermant d'un côté le boîtier 49 de la pompe, l'autre côté étant fermé par un flasque 50. Dans l'alésage 47 est disposé un joint d'arbre 52 qui peut être du type de ceux représentés de façon plus détaillée et à titre d'exemple sur les figures 3 et 4. I1 s'agit d'un joint annulaire dit à labyrinthe ou à jeu, ce qui veut dire qu'un faible courant d'huile défini s'écoule toujours, sous forme d'une fuite, de l'intérieur du boîtier 49 de la pompe à engrenage 11 le long de l'arbre d'entraînement 46 et à travers le joint 52. Selon l'invention, le joint 52 est réalisé et monté de manière que le jeu qu'il définit ne change pas par suite d'usure et reste donc constant sur toute la durée de vie du joint. Un tel joint d'arbre peut se présenter, par exemple, sous forme d'une bague flottante 54 qui est maintenue en place par un jonc 55. Une variante d'une telle bague est représentée dans la partie inférieure de la figure 3 et est désignée par 56.La figure 4 montre deux autres variantes du joints d'arbre. Le joint représenté dans la partie supérieure de cette figure est désigné par 58 et possède un biseau dirigé vers l'épaulement formé dans l'alésage, un joint torique 59 étant placé entre le biseau et cet épaulement. De préférence, le bord intérieur des bagues 54, 56 et 58 délimite avec la surface extérieure de l'arbre d'entraînement 46 un jeu constant défini, tandis que les bagues sont étanchées par rapport au boîtier de la pompe. La partie inférieure de la figure 4 représente un joint d'arbre formé d'une pièce de talle emboutie 60 combinée avec un ressort 61 qui maintient la pièce emboutie à une distance déterminée de l'arbre d'entraînement 46. Bien entendu, de nombreuses autres variantes de joints d'arbre remplissant les conditions indiquées ci-dessus sont concevables.L'étanchéité vis-à-vis du bottier de la pompe est assurée de préférence par un ou plusieurs joints toriques. Au démarrage du moteur à combustion interne, la pompe de graissage 12 et la pompe à engrenage 11 refoulent de l'huile provenant du carter 14 du moteur dans les conduites de refoulement correspondantes 15, 24. Tant que le moteur est froid et sa vitesse de rotation relativement basse, une faible partie de l'huile refoulée par la pompe à engrenage 11 s'écoule à travers le limiteur 32 et la conduite 31 dans la conduite 29, La pression produite par la pompe à engrenage peut ainsi s'établir lentement et la pompe ne doit pas travailler dès le départ contre la pression de coupure élevée de l'ordre de 150 bars de la soupape limitatrice de pression 26. La pompe de graissage 12 refoule de l'huile à travers le radiateur 16 et le filtre 18 vers l'appareil de réglage de débit 19. Avant cet appareil, la partie excédentaire de l'huile refoulée est dérivée dans la conduite 22 et vers la pompe à engrenage 11. Cette huile présente une pression de 5 à 7 bars, laquelle est appliquée également au côté aspiration 23 de la pompe à engrenage ll-et au joint d'arbre 52. Lorsque le dispositif de chauffage 21 - qui sert en particulier de chauffage de cabine - doit être mis en service, le distributeur 27 est commuté de sa position de passage libre I à la position de travail II, de sorte que l'huile s'écoule maintenant à travers la conduite 33 jusqu'à la soupape limitatrice de pression 26. Lorsque la pression d'ouverture de cette dernière est atteinte, l'huile s'écoule de la conduite 33 dans la conduite 29. L'huile est chauffée par l'étranglement dans la soupape limitatrice de pression 26 et huile chaude parvient à travers la conduite 29 et la conduite 15 ainsi qu'à travers l'appareil de réglage de débit 19 jusque dans l'échangeur de chaleur 20 du dispositif de chauffage 21, depuis lequel la chaleur est dissipée dans l'espace à chauffer au moyen d'un ventilateur non représenté. Lorsque la température voulue est atteinte, le distributeur est ramené à sa position I, de sorte que le fluide de pression refoulé par la pompe à engrenage 11 pénètre directement dans la conduite 29, sans être étranglé dans la soupape limitatrice de pression 26. I1 est essentiel que la pression d'aspiration relativement élevée de 5 à 7 bars sur le caté aspiration 23 de la pompe à engrenage 11 ne crée pas de difficultés sur le joint d'arbre 52. Ces difficultés sont évitées parce que le joint 52 laisse subsister un jeu entre lui-mAme et l'arbre, à travers duquel une quantité d'huile de fuite minimale définie peut s'écouler vers l'extérieur. Comme déjà indiqué, le joint doit etre réalisé de manière que la section d'écoulement définie par ce jeu reste constante pendant toute la durée d'utilisation du joint. Avec les joints classiques, qui ne résistent pas à une pression de 5 à 7 bars, la fuite deviendrait progressivement plus importante avec le temps, de sorte qu'une trop grande quantité d'huile finirait par retourner de la pompe à engrenage 11 au carter d'huile 14 de sorte que cette quantité d'huile serait prélevée du circuit de graissage. I1 en résulterait une forte chute de la pression d'huile de graissage et la destruction du moteur à combustion interne. Les joints d'arbre selon les figures 3 à 5 peuvent être en métal, matière synthétique ou céramique. Ils sont avantageusement étanchés radialement vis-à-vis du flasque 48 par des joints toriques ou des éléments d'étanchéité analogues. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour changer la quantité de chaleur que contient un liquide à l'aide d'un élcment d'étranglemer. (26) chargé par un ressort, vers lequel une pompe à engrenage (11) refoule le liquide, en particulier de l'huile provenant du carter réservoir d'huile d'un moteur à combustion interne (10), dispositif dans lequel la chaleur produite par l'élément d'étranglement esL- cédée à un échangeur de chaleur (20), caractérisé en ce que la pompe à huile de graissage (12), entraînée par le moteur à combustion interne (10) et aspirant l'huile du carter réservoir (14) de ce moteur, refoule une partie au moins de l'huile refoulée par elle sous une pression supérieure à la pression atmosphérique vers le côté basse pression (23) de la pompe à engrenage (11). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint d'arbre (52) disposé sur l'arbre d'entraînement (46) de la pompe à engrenage est un joint ménageant un jeu entre lui-meme et l'arbre pour l'écoulement d'une quantité minimale définie d'huile de fuite. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint d'arbre de l'arbre d'entraînement (46) de la pompe à engrenage est formé par une bague disposée dans l'alésage (47) traversé par l'arbre (46) et dont le bord intérieur délimte vis-à-vis de l'arbre d'entraînemant (46) un jeu constant défini, tandis qye la bague est étanchée vis-à-vis du boîtier de la pompe. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pression à l'entrée de la pompe à engrenage (11) est de 5 à 7 bars.