Brevet FR2610690A1 — publié le 19880812

Vanne rotative. La présente invention concerne une vanne du type dans laquelle un organe formant vanne pro- prement dit peut tourner sélectivement à l'inté- rieur d'un logement entre une position d'ouverture permettant, au fluide, de s'écouler d'un orifice d'entrée vers un orifice de sortie, et une position de fermeture coupant cet écoulement. La vanne de la présente invention est particulièrement adaptée pour régler le débit d'un réfrigérant chaud vers le coeur du dispositif de chauffage d'un camion ou d'un autre véhicule comportant un moteur à refroidissement par eau. Très souvent, un réfrigérant contient de la rouille, des poussières ou d'autres particules étrangères. Ces particules ont tendance à venir s'emprisonner entre le logement et l'organe formant soupape proprement dit et lorsque ce dernier tourne, les particules ont tendance à glisser, en formant des rayures, le long des surfaces d'étanchement accouplées d'une vanne conventionnelle. En défini- tive, les rayures sont la cause de fuites, nécessitant ainsi le remplacement de la vanne. Le but général de l'invention est de fournir une vanne rotative relativement peu coûteuse pouvant rester étanche contre les fuites dans un milieu ambiant encrassé au cours d'une longue période, de façon à prolonger sensiblement la durée de vie de la vanne. Pour réaliser l'objet ci-dessus, une vanne selon l'invention comprend un logement ayant une paroi intérieure définissant une chambre à section transversale généralement circulaire, des orifices d'entrée et de sortie espacés angulairement, pratiqués dans ce logement et communiquant avec la chambre précitée, ainsi qu'un organe formant vanne pouvant tourner à l'intérieur de cette chambre entre une première position dans laquelle les orifices précités sont fermés, et une seconde position ouvrant ces orifices au moins partiellement, cet organe formant vanne comprenant un croisillon supporté à l'intérieur du logement pour tourner sur un axe coïncidant avec celui de la chambre précitée; cette vanne comprend une première et une seconde courroie sans fin réalisées en une matière élastique flexible, des moyens supportant ces courroies sur le croisillon précité afin d'amener ces courroies à tourner avec ce croisillon sur l'axe précité, tout en permettant, à chaque courroie, de voyager sur un parcours sans fin par rapport à ce croisillon au cours de cette rotation, cette première et cette seconde courroie fermant les orifices d'entrée et de sortie respectivement lorsque l'organe formant vanne occupe la première position, ces courroies ouvrant ces orifices d'entrée et de sortie respec- tivement à mesure que cet organe formant vanne tourne vers la seconde position, les moyens suppor- tant les courroies amenant une importante longueur de chacune de cellesci à venir s'engager sur la paroi intérieure du logement en en épousant la forme, tout en permettant, à chaque courroie, de rouler le long de cette paroi à mesure que l'organe formant vanne effectue une rotation entre les positions précitées. Suite à l'effet de roulement des courroies, les particules étrangères ont tendance à rouler sans aucun préjudice vers l'orifice de sortie plut8t que de venir se loger, en formant des rayures, entre les courroies et le logement. La présente invention prévoit également une façon exceptionnelle de supporter les courroies de façon à les amener à épouser, de manière étanche, la configuration du logement de la vanne, tout en évitant une forte friction lors de la rotation de l'organe formant vanne. L'invention appara!tra plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan par le sommet d'une nouvelle vanne améliorée présentant les caractéristiques exceptionnelles de la présente invention, cette vanne étant installée dans un système spécifique-de chauffage d'un véhicule; la figure 2 est une coupe transversale partielle agrandie prise pratiquement suivant la ligne 2-2 de la figure 1; les figures 3, 4 et 5 sont des coupes transversales partielles prises pratiquement suivant les lignes 3-3, 4-4 et 5-5 respectivement de la figure 2; les figures 6 et 7 sont des vues semblables à celles des figures 4 et 5 respectivement, mais elles montrent l'organe formant vanne dans une position déplacée; - la figure 8 est une vue partielle en perspective prise pratiquement suivant la ligne 8-8 de la figure 7; et 26 1 0690 la figure 9 est une vue éclatée en pers- pective de l'organe formant vanne. Telle qu'elle est représentée dans les dessins, la vanne 10 de la présente invention est incorporée dans un système d'échange de chaleur d'un véhicule en vue de régler le débit de l'agent réfrigérant chaud (par exemple, un antigel) vers le coeur du dispositif de chauffage (non représenté) situé dans l'habitacle du véhicule. Le réfrigérant est acheminé à la vanne via un conduit d'entrée 11 et il s'écoule hors de cette vanne au moyen d'un conduit de sortie 12. La vanne 10 comprend un logement 13 (figure 2) en matière plastique moulée et dans lequel sont pratiqués des trous alignés 14 (figure 2) destinés à recevoir les conduits d'entrée et de sortie 11 et 12. Des plaques 15 coopèrent avec des brides 16 prévues sur les conduits afin de maintenir ceux-ci dans les trous, ces plaques étant fixées au logement 13 au moyen de vis 17. A l'intérieur du logement 13 est formée une chambre généralement cylindrique 20 (figure 2) qui est définie par une paroi latérale cylindrique 21, une paroi inférieure 22 et un chapeau supérieur 23. Une bride périphérique de montage 24 s'étendant vers l'extérieur (figure 4) est solidaire de la paroi inférieure et elle comporte des trous 25 pouvant recevoir des vis (non représentées) en vue de fixer la vanne à un organe support sous- jacent 26 (figure 2). Le chapeau 23 est fixé au logement 13 au moyen de vis 27 (figure 1) et il coopère avec la paroi inférieure 22 pour supporter un organe formant vanne 30 (figure 2) conçu pour tourner entre des positions d'ouverture et de fermeture à l'intérieur de la chambre 20 de la vanne. En l'occurrence, l'organe formant vanne comprend une tige supérieure 31 (figure 2) réalisée en métal, ainsi qu'un croisillon inférieur 32 en matière plastique moulée. La tige s'étend vers le haut à travers le chapeau 23 par lequel elle est supportée avec possibilité de tourner et, à son extrémité supérieure, elle supporte une manivelle 33 (figures 1 et 2). Un fil métallique de commande 34 supporté de façon à pouvoir coulisser dans une gaine 35 est raccordé à la manivelle et il peut être actionné en lui imprimant un mouvement linéaire pour faire tourner l'organe formant vanne 30 sur 90 entre la position complètement ouverte et la position complètement fermée. Une console de montage 36 est fixée à la face supérieure du chapeau 23 de la vanne au moyen de vis 37 (figure 2) et elle supporte une pince 38 maintenant la gaine. Sur la partie du croisillon 32, qui en forme l'extrémité supérieure, sont formées deux pattes diamétralement espacées 39 et 40 (figures 2 et 3) et coopérant avec des butées 41 et 42 pour limiter la rotation -de l'organe formant vanne 30 à 90 . Ces butées sont définies par deux épaulements formés à l'inté- rieur du chapeau 23 et espacés l'un de l'autre de 90 . Lorsqu'on fait avancer le fil métallique de commande 34 de la position représentée en traits pleins en figure 1 vers la position représentée en traits discontinus, l'organe formant vanne 30 effectue une rotation en sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la patte 39 vienne s'engager sur la butée 41. En rétractant le fil métallique, l'organe formant vanne 30 effectue une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la patte 40 vienne s'engager sur la butée 42. Des orifices d'entrée et de sortie 45 et 46 (figure 5) sont pratiqués à travers la paroi cylindrique 21 du logement 13 de la vanne et ils communiquent avec les conduits d'entrée et de sortie 11 et 12 respectivement. Ces orifices sont allongés dans le sens vertical comme représenté en figure 8 et ils sont situés sur les c8tés opposés de la chambre 20 de la vanne en étant généralement espacés diamétralement l'un de l'autre. Selon la présente invention, les orifices d'entrée et de sortie 45 et 46 sont conçus pour être étanchés par des courroies sans fin 50 et 51 respectivement qui roulent, en en épousant la forme, le long de la paroi cylindrique intérieure 21 du logement 20. Suite à l'effet de roulement des courroies 50 et 51, la rouille, les impuretés et d'autres particules étrangères ne sont pas empri- sonnées entre les courroies ou sur la paroi 21 en y formant des rayures mais, au contraire, elles roulent le long de la paroi pour être déchargées par l'orifice de sortie 46. Etant donné que l'on empêche la formation de rayures, la vanne 10 peut rester étanche contre les fuites même après avoir fonctionné pendant un grand nombre de cycles, si bien que sa durée de vie est sensiblement prolongée comparativement à celle de vannes de la technique antérieure utilisées dans des milieux ambiants semblables. Plus spécifiquement, les courroies 50 et 51 sont réalisées en une matière élastique flexible moulée telle qu'un caoutchouc de silicone et, après moulage initial, elles ont une configuration cylin- drique comme représenté en figure 9. Ces courroies sont supportées par le croisillon 32 de l'organe 26 1 0690 formant vanne 30 et, à cet effet, l'extrémité infé- rieure du croisillon est réalisée sous forme de deux branches 53 et 54 s'étendant dans le sens vertical et espacées transversalement. Des oreilles 55 (figure 9) dans lesquelles sont pratiquées des encoches, sont formées solidairement et ressortent, dans des directions opposées, des extrémités supé- rieure et inférieure de chaque branche et elles sont conçues pour recevoir, avec possibilité de rotation, des tourillons 56 formés sur les extrémités opposées de rouleaux en laiton. En l'occurrence, on prévoit quatre rouleaux identiques 57, 58, 59 et 60. Les oreilles supportent les rouleaux de telle sorte qu'ils puissent tourner librement autour d'axes s'étendant parallèlement à l'axe de la chambre , ce dernier axe coincidant avec l'axe de rotation de l'organe formant vanne 30. Afin que l'organe formant vanne puisse être mieux supporté pour tourner autour de ce dernier axe, des pattes 61 (figures 2 et 9) ayant des surfaces extérieures courbes ressortent vers le bas à partir des extrémités inférieures des branches 53 et 54 et elles sont conçues pour voyager à l'intérieur d'un anneau 62 moulé solidairement avec et ressortant vers le haut de la paroi inférieure 22 du logement 13. Comme le montre la figure 5, les axes des quatre rouleaux 57 à 60 sont disposés aux quatre coins d'un rectangle imaginaire dont le centre coincide avec l'axe de rotation de l'organe formant vanne 30. La courroie 50 est entraînée autour des rouleaux 57 et 58, tandis que la courroie 51 est entraînée autour des rouleaux 59 et 60. L'écar- tement entre les rouleaux 57 et 58, ainsi qu'entre les rouleaux 59 et 60 est suffisamment important pour que les courroies 50 et 51 soient étirées à partir de leur configuration initialement cylindri- que et pour qu'elles soient amenées à prendre, en section transversale, une configuration générale- ment elliptique lorsqu'elles passent autour de ces rouleaux. Comme représenté le plus clairement en figure 5, de ce fait, la face extérieure de chaque brin extérieur de chaque courroie épouse étroitement la forme de la paroi cylindrique inté- rieure 21 du logement 13 sur une importante longueur de cette courroie. Dans ce cas, la face extérieure de pratiquement la totalité du brin extérieur de chaque courroie est engagée intimement face à face sur la paroi 21. La vanne 10 est complétée par des galets pressant les faces extérieures des brins intérieurs des courroies 50 et 51 vers les branches 53 et 54, ainsi que vers les rouleaux 57, 58, 59 et 60 de telle sorte que les brins extérieurs des courroies puissent mieux épouser la configuration de la paroi 21. En l'occurrence, ces galets sont formés par deux disques circulaires 70 solidaires de et espacés axialement le long d'une broche allongée en laiton 71. Les extrémités supérieure et inférieure de cette broche sont supportées pour tourner à l'inté- rieur de trous pratiqués dans l'extrémité inférieure de la tige 31 et dans la paroi inférieure 22 du logement 13. L'axe de cette broche 71 coïncide avec l'axe de rotation de l'organe formant vanne , cette broche pouvant tourner librement par rapport au croisillon 32. Lorsque l'organe formant vanne 30 occupe sa position complètement fermée, les courroies et 51 sont situées comme représenté dans les figures 4 et 5 et elles étanchent les orifices d'entrée et de sortie 45 et 46 respectivement. Les disques 70 exercent une pression contre les brins intérieurs des courroies et ils contribuent à presser les brins extérieurs contre la paroi cylindrique 21. Du fait que les courroies épousent la forme de la paroi, des joints étanches sont établis aux deux orifices afin d'empêcher l'écoule- ment à travers la vanne 10. Lorsqu'on fait tourner l'organe formant vanne 30 en sens inverse des aiguilles d'une montre vers sa position d'ouverture, les courroies 50 et 51 roulent le long de la paroi 21 de la chambre et elles voyagent dans le sens des aiguilles d'une montre autour des rouleaux 57 à 60. Etant donné que les courroies roulent en pénétrant dans la paroi 21 plutôt que d'y glisser, les particules étrangères ne pénètrent pas par friction dans les courroies ou la paroi, non plus qu'elles y forment des rayures. Les rouleaux 57 à 60 tournant librement coopèrent avec les disques 70 tournant librement pour permettre, aux courroies, de voyager avec une friction relativement faible. Dans la position d'ouverture complète de l'organe formant vanne 30, comme représenté dans les figures 6 et 7, les orifices d'entrée et de sortie 45 et 46 sont complètement ouverts, conduisant ainsi à une perte de charge relativement faible en travers de la vanne 10. Des orifices supplémentaires d'entrée et de sortie tels que les orifices 75 représentés en figure 8 peuvent éventuellement être pratiqués dans le logement 13 afin de permettre un écoulement modulé lorsque l'organe formant vanne n'est que partiellement ouvert. Etant donné que l'on prévoit deux courroies 50 et 51, les forces agissant sur l'organe formant vanne 30 sont pratiquement équilibrées. La pression agissant contre la courroie 50 dans la position de fermeture complète de l'organe formant vanne intervient pour presser la courroie 51 plus fermement encore contre la paroi 21, assurant ainsi un bon étanchement à l'orifice de sortie 46. De même, en prévoyant deux courroies, la vanne peut être bidirectionnelle, c'est-à-dire que l'orifice de sortie 46 peut servir d'orifice d'entrée. 1i REVENDICATIONS 1. Vanne comprenant un logement (13) ayant une paroi intérieure définissant une chambre (20) à section transversale généralement circulaire, des orifices d'entrée et de sortie (45, 46) espacés angulairement, pratiqués dans ce logement et communi- quant avec la chambre précitée, ainsi qu'un organe formant vanne (30) pouvant tourner à l'intérieur de cette chambre entre une première position dans laquelle les orifices précités sont fermés, et une seconde position ouvrant ces orifices au moins partiellement, cet organe formant vanne (30) compre- nant un croisillon (32) supporté à l'intérieur du logement pour tourner sur un axe coincidant avec celui de la chambre précitée, caractérisée en ce qu'elle comprend une première et une seconde courroie sans fin (50, 51) réalisées en une matière élastique flexible, des moyens (57, 58, 59, 60) supportant ces courroies (50, 51) sur le croisillon précité (32) afin d'amener ces courroies (50, 51) à tourner avec ce croisillon (32) sur l'axe précité, tout en permettant, à chaque courroie, de voyager sur un parcours sans fin par rapport à ce croisillon (32) au cours de cette rotation, cette première et cette seconde courroie (50, 51) fermant les orifices d'entrée et de sortie (45, 46) respectivement lorsque l'organe formant vanne occupe la première position, ces courroies ouvrant ces orifices d'entrée et de sortie (45, 46) respectivement à mesure que cet organe formant vanne tourne vers la seconde position, les moyens (57, 58, 59, 60) supportant les courroies amenant une importante longueur de chacune de celles-ci à venir s'engager sur la paroi intérieure du logement en en épousant la forme, tout en permettant, à chaque courroie, de rouler le long de cette paroi à mesure que l'organe formant vanne effectue une rotation entre les positions précitées. 2. Vanne selon la revendication 1, carac- térisée en ce que les moyens supportant les courroies comprennent des première et seconde paires espacées angulairement de rouleaux (57, 58, 59, 60) espacés angulairement et supportés par le croisillon (32) pour tourner sur des axes s'étendant parallèle- ment à l'axe de rotation de ce croisillon (32), les rouleaux de ces première et seconde paires étant disposés à l'intérieur de ces première et seconde courroies respectivement, tout en maintenant ces courroies étirées. 3. Vanne selon la revendication 2, carac- térisée en ce que la première et la seconde courroie (50, 51) voyagent autour des rouleaux (57, 58, 59, 60) de la première et de la seconde paire res- pectivement, à mesure que l'organe formant vanne tourne entre les positions précitées. 4. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les axes des quatre rouleaux (57, 58, 59, 60) sont situés aux quatre coins d'un rectangle imaginaire dont le centre est situé le long de l'axe de la chambre précitée. 5. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque courroie (50 ou 51) a en section transversale, une configuration circulaire lorsque la matière flexible de cette courroie est détendue. 6. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que les rouleaux (57, 58, 59, 60) de chaque courroie (50 ou 51) sont espacés suffisam- ment l'un de l'autre pour étirer la courroie et l'amener à prendre, en section transversale, une configuration généralement elliptique. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des galets (70) supportés pour tourner par rapport au croisillon (32) autour d'un axe coïncidant avec l'axe de rotation de ce croisillon (32), ces galets (70) venant s'engager sur les côtés extérieurs des brins intérieurs des courroies (50, 51) et maintenant les faces intérieures de ces brins intérieurs contre les rouleaux précités (57, 58, 59, 60). 8. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les galets (70) sont consti- tués de plusieurs disques circulaires espacés l'un de l'autre le long de l'axe de rotation du croisillon (32).