Brevet FR2687601A1 — publié le 19930827

La présente invention est relative à un nouveau procédé de fabrication d'une vanne papillon ou dispositif pour le mettre en oeuvre et vanne papillon obtenue par ce procédé. On sait qu'une vanne papillon est constituée d'un corps convergent-divergent composé généralement de deux troncs de cone en opposition dont la section de passage peut être obturée par une plaque ou papillon qui pivote autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à celui de la buse et dont le contour correspond à la section interne de la buse de telle sorte que lorsque la plaque est amenée dans une position proche d'un plan perpendiculaire à l'axe du corps convergent-divergent, la section de passage de cette dernière est totalement obturée alors que lorsque la plaque est amenée dans l'axe du corps convergent-divergent la section de passage de la buse est alors totalement libérée, une ouverture progressive de la buse pouvant être obtenue par le déplacement de la plaque de ITune à l'autre de ces positions. De telles vannes papillons sont couramment utilisées, en particulier dans des buses à corps convergent-divergent pour l'admission de l'air dans les moteurs à combustion interne, notamment les moteurs d'automobiles. Selon l'état de la technique, ces vannes papillons sont réalisées par l'assemblage de plusieurs pièces métalliques, la buse étant obtenue par moulage d'un alliage métallique tel que celui connu sous le nom de zamak, tandis que le papillon est constitué par une plaque métallique assujettie à un axe de rotation qui pivote dans des paliers supportés par le corps de la buse. La réalisation de telles vannes papillons est relativement coûteuse et difficile du fait que le contour du papillon doit être usiné avec beaucoup de précision pour qutà l'état fermé, il obture complètement la section de passage du corps convergent-divergent en assurant une étanchéité parfaite par appui métal sur métal. La présente invention permet de réaliser ltensemble de la vanne papillon, ctest-à-dire la buse, le papillon et son axe de pivotement, en une seule opération de moulage de matières plastiques. La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour fabriquer une vanne papillon, caractérisé par le fait : que l'on réalise le moulage du corps de la buse par injection d'une première matière plastique dans un moule qui est susceptible de recevoir un insert constituant l'axe de commande du papillon, le volume intérieur de la buse étant délimité par deux noyaux qui viennent s'engager axialement dans le corps de la buse en entourant ledit insert tout en assurant le moulage de la surface intérieure de la buse; que l'on écarte l'un de l'autre lesdits noyaux selon la direction de l'axe de la buse, d'une distance correspondant à l'épaisseur que l'on désire donner au papillon; que pour réaliser le papillon l'on injecte une seconde matière plastique dans l'espace compris entre les deux noyaux, ladite seconde matière plastique enrobant au moins partiellement ledit insert; ladite seconde matière plastique présentant la double caractéristique de ne pas adhérer à ladite première matière plastique et de présenter un coefficient de dilatation au moins égal au coefficient de dilatation de ladite première matière plastique afin qu' après refroidissement et dans tout le domaine de température dans lequel la vanne papillon sera utilisée, le papillon pivote librement dans la buse tout en assurant l'étanchéité de l'obturation lorsqu'il est en position fermée. Pour éviter que lors de son moulage le papillon adhère au corps de la buse on peut, soit utiliser deux matières plastiques de natures différentes qui n'adhèrent pas l'une sur l'autre, soit utiliser une même matière plastique qui présente une fusion franche de telle sorte que la matière du papillon en cours d'injection ne colle pas à celle de la buse qui est déjà solidifiée. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on réalise sur le corps de la buse, deux paliers disposés de part et d'autre du papillon à l'aide de tubes rétractables solidaires des deux parties du moule qui assurent le moulage de la partie externe de la buse et à l'intérieur desquels vient se situer l'insert, lesdits tubes étant repoussés contre les noyaux assurant le moulage de l'intérieur de la buse lors de l'injection de la première matière plastique tandis qu'ils sont légèrement écartés de l'axe de la buse durant l'injection de la seconde matière plastique de manière à réaliser de part et d'autre du papillon deux paliers cylindriques solidaires de ce dernier, paliers qui prennent appui à l'intérieur de surfaces cylindriques de même diamètre réalisées dans le corps de la buse. La présente invention a également pour objet une vanne papillon, caractérisée par le fait qu'elle a été obtenue par le procédé décrit ci-dessus et qu'elle est constituée par une buse en une première matière plastique injectée, à l'intérieur de laquelle pivote un papillon en une seconde matière plastique injectée, le contour du papillon correspondant exactement à la section intérieure de la buse et assurant une parfaite obturation de cette dernière en position fermée, le coefficient de dilatation de la première matière plastique étant au moins égal à celui de la seconde. La présente invention a enfin pour objet un moule pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, ce moule étant caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison : au moins deux parties déterminant la forme extérieure de la buse susceptibles de s'écarter parallèlement l'une de l'autre, ces deux parties comportant chacune un orifice situé dans l'alignement l'un de l'autre pour recevoir les deux extrémités d'un insert constituant l'organe de commande du papillon, ainsi que deux noyaux destinés à déterminer la surface intérieure de la buse, lesdits noyaux étant susceptibles d'être placés dans une première position dans laquelle ils viennent au contact l'un de l'autre de part et d'autre de l'insert, et dans une seconde position dans laquelle ils sont légèrement écartés l'un de l'autre pour permettre le moulage du papillon par injection à l'aide d'un orifice réalisé dans l'un des noyaux. Dans un mode de réalisation préféré de 1 invention, les deux parties déterminant la forme extérieure de la buse comportent deux tubes destinés à recevoir chacune des extrémités de l'insert, lesdits tubes pouvant être appliqués contre les noyaux pendant le moulage du corps de la buse, puis, placés dans une position légèrement écartée juste avant le moulage du papillon, pour réaliser simultanément le moulage des paliers du papillon sur la buse. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chacun des deux noyaux est constitué en deux parties de manière à faciliter le démoulage, ces deux parties se raccordant selon un plan parallèle à l'axe du papillon. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexe. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue schématique représentant les différentes parties d'un moule pour mettre en oeuvre l'invention, - la figure 2 est une vue de gauche du noyau du moule de la figure 1, - les figures 3 et 4 correspondent aux figures 1 et 2 lors de la mise en oeuvre de la première phase du procédé selon I'invention, - les figures 5 et 6 correspondent aux figures 1 et 2 lors de la mise en oeuvre de la deuxième phase du procédé selon l'invention, - les figures 7 et 8 représentent le moule des figures 5 et 6 après injection du corps de la buse, - les figures 9 et 10 correspondent aux figures 1 et 2 lors de la troisième phase de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - les figures 11 et 12 représentent le moulage par injection du papillon, et - la figure 13 représentent le corps de la buse et le papillon obtenu en fin de moulage selon l'invention. On a schématiquement représenté sur la figure I une vue en coupe axiale du moule permettant de réaliser une vanne papillon selon l'invention. Ce moule est composé de deux parties centrales 1 et 2 susceptibles de s'écarter et se rapprocher l'une de l'autre perpendiculairement à l'axe 3 de la vanne papillon qui doit être fabriquée. Ces parties centrales sont complétées par deux parties supérieures 4 et 5 et par deux parties inférieures 6 et 7 qui peuvent deux à deux se rapprocher l'une de l'autre comme les parties centrales 1 et 2 et qui peuvent également se dégager des parties centrales respectivement vers le haut et vers le bas. Les parties supérieures 4 et 5 comportent des canaux d'injection 8 et 9 qui permettent de réaliser le moulage du corps de la buse, comme cela sera expliqué ultérieurement. Le moule comporte également un noyau supérieur 10 et un noyau inférieur 11 dont les périphéries permettent de délimiter la surface intérieure de la buse et dont les extrémités 10a et lla permettent de délimiter les contours du papillon. On retrouve les noyaux 10 et 11 sur la figure 2 qui est une vue de gauche des noyaux de la figure 1. Ces noyaux 10 et 11 sont chacun réalisés en deux parties respectivement lOb, 10c et Ilb, llc dont l'utilité sera expliquée ultérieurement. Les parties centrales I et 2 du moule comportent deux tubes 12 et 13 qui sont susceptibles dtoetre déplacés axialement entre deux positions, comme cela sera expliqué ultérieurement. Sur la figure 1, les tubes 12 et 13 sont représentés dans une de leurs positions, l'autre position étant déterminée par le fait que leur extrémité vient en butée contre le fond des raînures circulaires 14 et 15 qui ont été schématiquement représentées sur le dessin. On a schématiquement représenté sur les figures 3 et 4 la première phase du procédé de fabrication d'une vanne papillon selon l'invention. Lors de cette première phase, on a engagé à l'intérieur du tube 13 un insert métallique 16 qui est destiné à constituer l'axe de commande du papillon. Cet insert présente une partie centrale 16a qui recevra le moulage du papillon et à ses extrémités deux parties cylindriques 16b et 16c dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur des tubes 12 et 13. Lors de la première phase du procédé selon l'invention, une extrémité 16c de l'insert 16 est engagée à l'intérieur du tube 13. Conformément à l'invention, il est indifférent que l'extrémité 16c soit engagée dans le tube 13 ou que l'extrémité 16b soit engagée dans le tube 12. Pour passer à la deuxième phase du procédé selon l'invention, les six parties 1, 2, 4, 5, 6 et 7 du moule sont réunies en y inserant les noyaux 11 et 10. Comme on peut le voir en particulier sur la figure 6, les extrémités des noyaux viennent au contact l'une de l'autre. De même, le noyau 11 vient au contact des parties inférieures 6 et 7 du moule alors que le noyau 10 vient au contact des parties supérieures 4 et 5 du moule. On voit également sur la figure 5 comment les extrémités des noyaux viennent au contact des extrémités des tubes 12 et 13 de manière à ce que l'insert 16 reste, dans cette phase du procédé, totalement isolé du volume intérieur du moule dans lequel sera injectée la matière plastique par l'intermédiaire des orifices 8 et 9 pour constituer le corps de la buse. Les figures 7 et 8 correspondent aux figures 5 et 6 après injection de la matière plastique qui réalise le corps de la buse. On voit clairement sur la figure 7 comment l'insert 16 est isolé du corps de la buse 17. Comme représenté sur les figures 9 et 10, immédiatement après le moulage du corps de la buse, on écarte légèrement la partie 10b du noyau 10 et la partie llc du noyau 11, tandis que l'on écarte également les tubes 12 et 13 dont les extrémités extérieures viennent buter en 14 et 15 respectivement sur les moules 2 et 1. Ces deux séries de déplacement ont pour effet, d'une part de créer un espace 18 pour réaliser le moulage du papillon, et d'autre part de réaliser deux espaces annulaires 19 et 20 qui sont situés autour de l'insert dans l'épaisseur de la paroi du corps de la buse. Ces espaces annulaires 19 et 20 sont destinés à réaliser des paliers solidaires du corps du papillon pour permettre à ce dernier de tourillonner directement dans le corps de la buse. On a représenté sur les figures 11 et 12 la réalisation par injection du papillon par l'orifice 21 réalisé dans la partie 10c du noyau 10. Cette injection réalise en une seule partie autour de l'insert 16 la plaque proprement dite 22 du papillon qui, comme on le voit sur la figure 12 a sa périphérie délimitée par le corps de la buse 17 préalablement moulé, l'enrobage 23 de la partie centrale 16a de l'insert 16, ainsi que les deux disques 24 et 25 qui tourillonnent dans les évidements circulaires 19 et 20 réalisés dans le corps de la buse comme décrit ci-dessus en rapport avec la figure 9. On a représenté sur la figure 13, la vanne papillon obtenue selon l'invention après écartement des différentes parties du moule. On voit en particulier sur la figure 13, comment le papillon tourillonne à l'aide de ses disques cylindriques 24 et 25 dans le corps de la buse, le fait que le papillon 22 prenne appui sur la surface intérieure de la buse évitant tout déplacement latéral. Le papillon peut être commandé par les parties 16b et 16c de l'insert. Comme on le voit en particulier sur la figure 12, la périphérie du papillon 22 est directement moulée sur la partie de la surface interne de la buse contre laquelle le papillon doit venir s' appliquer pour réaliser l'obturation du passage dans la buse. I1 en résulte que l'on obtient une obturation parfaite car la périphérie du papillon a obligatoirement exactement la même forme que la partie correspondante de la buse. Grâce à cette caractéristique, le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre le moulage à bas prix de vannes papillon dont la section de passage du fluide peut être différente d'une section circulaire du fait que le papillon adapte automatiquement sa forme à celle de la section libre de la buse. Comme cela a été exposé précédemment, le procédé selon l'invention implique que l'on puisse réaliser successivement le moulage du corps de la buse et celui du papillon sans que la matière plastique injectée lors du moulage du papillon adhère à la matière plastique utilisée pour le moulage de la buse. Ceci peut être obtenu, soit en utilisant des matières plastiques différentes de caractéristiques appropriées, soit encore en utilisant une même matière plastique qui présente une fusion franche de telle sorte que la matière plastique constituant le corps de la buse soit déjà solidifiée au moment où l'on réalise l'injection du papillon. C'est en particulier le cas des polyamides. Par ailleurs et pour permettre un libre pivotement du papillon par rapport à la buse, il est souhaitable, conformément à l'invention, que le papillon présente un coefficient de dilatation supérieur et au moins égal au coefficient de dilatation du corps de la buse, ceci dans le domaine de température de fonctionnement de la vanne papillon. A titre d'exemple, on peut utiliser selon l'invention du polyamide 4.6 (PA 4/6) chargé avec 20 à 30% de fibre de verre qui, en raison de sa fusion franche, permet de réaliser successivement le moulage du corps de la buse et celui du papillon sans que le papillon adhère à la buse. On peut également utiliser par exemple du polyamide 6.6 (PA 6/6) chargé avec 20 à 30% de fibre de verre pour réaliser le corps de la buse et du polyoxyméthylène (POM) chargé avec 20 à 30% de fibre de verre pour réaliser le papillon. On peut encore utiliser par exemple du polybutylène téréphtalate (PBT) chargé de 20 à 30% de fibre de verre pour réaliser le corps de la buse et du polyoxyméthylène (POM) chargé avec 20 à 30% de fibre de verre pour réaliser le papillon. I1 est bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit n'a été donné qu a titre d'illustration et qu'il ne présente aucun caractère limitatif. C'est ainsi que si dans ce mode de réalisation la surface intérieure de la buse a une surface biconique convergente-divergente, il est également possible de donner à l'intérieur de la buse une surface différente telle que par exemple une surface cylindrique. De même la section de la buse peut être autre que circulaire. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer une vanne papillon, caractérisé par le fait : que l'on réalise le moulage du corps de la buse (17) par injection d'une première matière plastique dans un moule qui est susceptible de recevoir un insert (16) constituant l'axe de commande du papillon, le volume intérieur de la buse étant délimité par deux noyaux (10,11) qui viennent s'engager axialement dans le corps de la buse en entourant ledit insert tout en assurant le moulage de la surface intérieure de la buse; que l'on écarte l'un de l'autre lesdits noyaux (10,11) selon la direction de l'axe de la buse, d'une distance correspondant à l'épaisseur que l'on désire donner au papillon (23); que pour réaliser le papillon (23) l'on injecte une seconde matière plastique dans ltespace compris entre les deux noyaux (10,11), ladite seconde matière plastique enrobant au moins partiellement ledit insert (16); ladite seconde matière plastique présentant la double caractéristique de ne pas adhérer à ladite première matière plastique et de présenter un coefficient de dilatation au moins égal au coefficient de dilatation de ladite première matière plastique afin qu' après refroidissement et dans tout le domaine de température dans lequel la vanne papillon sera utilisée, le papillon (22) pivote librement dans la buse tout en assurant l'étanchéité de l'obturation lorsqu'il est en position fermée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise sur l'insert (16), deux paliers (24,25) disposés de part et d'autre du papillon à l'aide de tubes rétractables (12,13) solidaires des deux parties (1,2) du moule qui assurent le moulage de la partie externe de la buse et à l'intérieur desquels vient se situer l'insert, lesdits tubes (12,13) étant repoussés contre les noyaux (10,11) assurant le moulage de l'intérieur de la buse lors de l'injection de la première matière plastique tandis qu'ils sont légèrement écartés de l'axe (3) de la buse durant l'injection de la seconde matière plastique de manière à réaliser de part et d'autre du papillon deux paliers cylindriques (24,25) solidaires de ce dernier, paliers qui prennent appui à l'intérieur de surfaces cylindriques (19,20) de même diamètre réalisées dans le corps de la buse. 3. Vanne papillon obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par une buse (17) en matière plastique injectée, à l'intérieur de laquelle pivote un papillon (22) en matière plastique injectée, le contour du papillon correspondant exactement à la section intérieure de la buse et assurant une parfaite obturation de cette dernière en position fermée, le coefficient de dilatation de la matière plastique du corps de la buse étant au moins égal à celui de la matière plastique du papillon. 4. Vanne papillon selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le papillon comporte de part et d'autre une surface cylindrique (24,25) qui pivote dans un palier (19,20) de même forme réalisé dans le corps de la buse. 5. Vanne papillon selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait que l'axe du papillon comporte un insert (16) destiné à sa commande. 6. Moule pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison : au moins deux parties (1,2) déterminant la forme extérieure du corps de la buse susceptibles de s'écarter parallèlement l'une de l'autre, ces deux parties comportant chacune un orifice situé dans l'alignement l'un de l'autre pour recevoir les deux extrémités d'un insert (16) constituant l'organe de commande du papillon, ainsi que deux noyaux (10,11) destinés à déterminer la surface intérieure du corps de la buse, lesdits noyaux étant susceptibles d'être placés dans une première position dans laquelle ils viennent au contact l'un de l'autre de part et d'autre de l'insert, et dans une seconde position dans laquelle ils sont légèrement écartés l'un de l'autre pour permettre le moulage du papillon par injection à l'aide d'un orifice (21) réalisé dans l'un des noyaux. 7. Moule selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les deux parties (1,2) déterminant la forme extérieure du corps de la buse comportent deux tubes (12,13) destinés à recevoir chacune des extrémités de l'insert (16), lesdits tubes pouvant être appliqués contre les noyaux (10,11) pendant le moulage du corps de la buse, puis, placés dans une position légèrement écartée lors du moulage du papillon, pour réaliser simultanément le moulage des paliers (19,20) du papillon sur le corps de la buse. 8. Moule selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que chacun des deux noyaux (10,11) est constitué en deux parties (10b,îOc,îîb,Iîc)de manière à faciliter le démoulage, ces deux parties se raccordant selon un plan parallèle à l'axe du papillon.