Brevet FR2743139A1 — publié le 19970704

Détendeur thermostatique pour appareil de climatisation, en particulier de véhicule automobile L'invention concerne un détendeur thermostatique propre à faire partie d'un appareil de climatisation pouvant être utilisé, par exemple, dans un véhicule automobile. Le détendeur thermostatique de l'invention est du type comprenant un corps métallique traversé par un premier conduit contrôlé par un clapet réglable et par un second conduit logeant un capteur thermostatique pilotant le clapet, et dans lequel le capteur thermostatique est maintenu par un capuchon logé dans un alésage du corps. Un tel détendeur thermostatique est destiné à faire partie d'un circuit de climatisation parcouru par un fluide frigorigène et comprenant en outre un compresseur, un condenseur et un évaporateur. Le premier conduit est alors relié entre la sortie du condenseur et l'entrée de l'évaporateur pour provoquer une chute de pression du fluide frigorigène à l'état liquide et sous haute pression issu du condenseur et obtenir un fluide frigorigène à basse pression sous forme vapeur et sous forme liquide envoyé à l'évaporateur. De son côté, le second conduit est relié entre la sortie de l'évaporateur et l'entrée du compresseur de manière à être traversé par le fluide frigorigène, sous forme de vapeur à basse pression, qui est issu de l'évaporateur et qui est envoyé au compresseur. Le clapet est ouvert plus ou moins en fonction de différents paramètres, à savoir la pression du capteur thermostatique (qui dépend notamment de la température du fluide réfrigérant évaporé), la pression de l'évaporateur et la pression d'un ressort antagoniste agissant sur le clapet. Le corps métallique d'un détendeur thermostatique de ce type est réalisé habituellement sous la forme d'un bloc massif, généralement en aluminium, usiné pour former les entrées et sorties respectives du premier et du second conduit et pour former en outre un logement interne destiné à recevoir le capteur thermostatique ainsi que différents composants liés au clapet. Dans les dispositifs connus de ce type, le capuchon servant au maintien du capteur thermostatique est maintenu par un anneau de retenue du type "circlip" engagé dans une gorge périphérique annulaire usinée à la périphérie de l'alésage précité. Toutefois, comme ce capuchon se trouve situé entre le second conduit traversé par le fluide frigorigène en phase vapeur et à basse pression, d'une part, et le milieu extérieur, d'autre part, il se forme une condensation due à un échange de température. Cette condensation peut provoquer une corrosion de l'anneau de retenue et peut donc conduire à la sortie du capuchon et à une défaillance de fonctionnement du détendeur. Pour éviter cet inconvénient il est nécessaire d'utiliser un anneau de retenue en matériau inoxydable, donc coûteux. Au surplus, la mise en place d'un tel anneau de retenue nécessite un outillage particulier qui n'est pas toujours compatible avec les chaînes de fabrication automatisées. Enfin, la présence de cet anneau de retenue nuit à une bonne intégration du capuchon dans le corps métallique. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle propose à cet effet un détendeur thermostatique du type défini en introduction, dans lequel le capuchon est maintenu par vissage dans l'alésage du corps. Ainsi, le maintien du capuchon est assuré par des filetages homologues formés respectivement dans le corps métallique et le capuchon, et non pas par un anneau de retenue comme dans la technique antérieure, ce qui permet de diminuer le coût global du détendeur. De tels filetages ne sont pas sensibles à la corrosion et ne risquent donc pas de conduire à une sortie accidentelle du capuchon et à une défaillance du détendeur thermostatique. En outre, la réalisation de ces filetages est particulièrement aisée. Dans une première forme de réalisation de l'invention, un joint torique d'étanchéité est interposé entre le capuchon et l'alésage du corps métallique. Ce joint d'étanchéité est avantageusement logé dans une gorge périphérique du capuchon. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le capuchon comporte une portée annulaire propre à coopérer avec une portée annulaire homologue du corps métallique pour assurer une étanchéité par contact, sans joint d'étanchéité. Comme le capuchon est généralement réalisé en une matière métallique, l'étanchéité est alors assurée par contact métal/métal. De façon préférentielle, les deux portées annulaires sont de forme sensiblement tronconique. Dans l'une ou l'autre des formes de réalisation, le capuchon comporte avantageusement un orifice borgne conformé pour recevoir un outil de vissage ou de dévissage, par exemple une clé à six pans ou un tournevis. Le corps du détendeur thermostatique est avantageusement réalisé en aluminium ou en alliage à base d'aluminium. Quant au capuchon, il est avantageusement réalisé en aluminium ou alliage d'aluminium, ou encore en cuivre ou en alliage à base de cuivre, tel que du laiton. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente une vue en coupe d'un détendeur thermostatique selon une première forme de réalisation de l'invention, ainsi que les différents composants d'un circuit de climatisation; et - la figure 2 est une vue partielle en coupe, analogue à celle de la figure 1, d'un détendeur thermostatique selon une seconde forme de réalisation de l'invention. La figure 1 montre un détendeur thermostatique D faisant partie dun circuit de climatisation qui comprend en outre un compresseur CP, un condenseur CD et un évaporateur E, ces différents composants étant parcourus par un fluide frigorigène dans la direction indiquée par les flèches. Le détendeur thermostatique D comprend un corps métallique 10 réalisé sous la forme d'un bloc massif de forme sensiblement parallélépipédique, par exemple en aluminium. Ce corps comprend une entrée 12 propre à être reliée à la sortie du condenseur CD et une sortie opposée 14 propre à être reliée à l'entrée de l'évaporateur E. L'entrée 12 et la sortie 14 constituent les deux extrémités d'un premier conduit dont le passage est contrôlé par un clapet 16 constitué ici par une bille déplaçable suivant un axe XX. Le clapet 16 est disposé dans un corps de clapet 18 logé dans un alésage axial 20 qui s'étend sur l'axe XX et qui débouche par un alésage circulaire 22 sur une face supérieure 24 du corps 10. Le corps de clapet 18 comprend un passage axial 26 et un passage transversal 28 qui font communiquer entre elles l'entrée 12 et la sortie 14. Les passages 26 et 28 précités communiquent avec les entrées 12 et 14 par différents alésages de structures connues, non décrits en détail. Le clapet 16 est sollicité en direction d'un siège de clapet 30 par 11 intermédiaire d'un ressort hélicoïdal 32 interposé entre un support de clapet 34 et une vis de réglage 36 permettant de régler la pression du ressort qui agit sur le clapet 16 dans le sens de la fermeture. Le corps de clapet 18 est maintenu à l'intérieur de l'alésage 20 par deux joints toriques 38 et 40, disposés de part et d'autre du passage transversal 28. Le clapet 16 subit l'action antagoniste d'une tige 42 formant poussoir qui s'étend dans la direction de l'axe XX. Cette tige est guidée dans le corps de clapet 18 successivement par un joint torique 44, une rondelle 46, un ressort 48 et une bague 50. Du côté opposé au clapet 16, la tige 42 est sollicitée par un diaphragme 52 par l'intermédiaire d'un disque 54. Ce diaphragme 52 fait partie d'un capteur thermostatique 56, encore appelé "bulbe", qui est situé dans un conduit dont les deux extrémités sont formée respectivement par une entrée 58 reliée à la sortie de l'évaporateur E et une sortie 60 reliée à l'entrée du compresseur CP. Le capteur 56 comprend une coupelle inférieure prenant appui sur le corps de clapet 18 et une coupelle supérieure 64. Ces deux coupelles maintiennent entre elles le diaphragme 52 et un organe de retenue 66. La coupelle supérieure 64 comporte, à son sommet, un passage axial 68 dans lequel est engagé un tube capillaire 70. Le capteur thermostatique 56 loge intérieurement un gaz et contient aussi du charbon actif 72. Sur le sommet de la coupelle supérieure 64 prend appui un manchon 74 dont une extrémité s'engage dans un trou borgne 76 ménagé dans un capuchon 78 de forme circulaire. La structure générale du détendeur thermostatique, telle qu'elle vient d'être décrite jusqu'à présent, est généralement connue. Conformément à l'invention, le capuchon 78 est maintenu dans son logement, c'est-à-dire dans l'alésage 22, par vissage. Le capuchon 78 est formé d'un matériau métallique, par exemple de l'aluminium, un alliage d'aluminium, du cuivre ou un alliage de cuivre. Ce capuchon comporte un filetage extérieur 80 usiné directement dans le matériau métallique et propre à coopérer par vissage avec un filetage intérieur 82 entourant l'alésage 22 et usiné directement dans le matériau du corps 10. Par ailleurs, un joint torique 84 est engagé dans une gorge périphérique 86 du capuchon pour assurer l'étanchéité entre le capuchon 78 et le corps 10. Le joint 84 est situé proche d'une face interne 88 du capuchon 78, qui est opposée à une face externe 90 située du côté de la face 24 du corps 10. Le capuchon 78 comporte en outre un orifice borgne 92 de configuration hexagonale, formé à partir de la face externe 90, dans la direction de l'axe XX. Cet orifice borgne est destiné à recevoir un outil de vissage ou de dévissage du type clé à six pans pour la mise en place du capuchon et, le cas échéant, son démontage. Dans la forme de réalisation de la figure 2, à laquelle on se réfère maintenant, le capuchon 78 comporte également un filetage extérieur 80 propre à coopérer avec un filetage intérieur 82 du corps 10. Toutefois, ces deux filetages s'étendent pratiquement sur toute la hauteur du capuchon 78, entre la face interne 88 et la face externe 90. En outre, le capuchon 78 comporte, à proximité de sa face interne 88, une portée annulaire tronconique 94 propre à coopérer avec une portée annulaire tronconique 96, de forme homologue, que comporte le corps 10. Cette portée 96 est formée en saillie vers l'intérieur de l'alésage 22. Ainsi, l'étanchéité entre le capuchon 78 et le corps 10 est assurée par un contact métal/métal, ce qui permet d'éviter le recours à un joint d'étanchéité, comme dans le cas de la figure 1. Le couvercle 78 comporte, là aussi, un orifice borgne 92 pour la réception d'une clé à six pans. On rappellera maintenant brièvement le fonctionnement du circuit de climatisation de la figure 1. Le fluide frigorigène en phase vapeur est comprimé par le compresseur CP et envoyé dans le condenseur CD où il se condense en phase liquide sous haute pression. Le fluide frigorigène est ensuite détendu dans le détendeur D sous l'action du clapet 16 pour donner un mélange en phase liquide et en phase vapeur sous basse pression. Celui-ci est ensuite envoyé à l'évaporateur et en ressort à l'état de phase vapeur sous basse pression. Le fluide en phase vapeur traverse alors le second conduit entre les extrémités 58 et 60 en agissant sur le capteur thermostatique 56, avant de regagner le compresseur. Le condenseur CD est traversé par un flux d'air qui est échauffé à son contact, tandis que l'évaporateur E est traversé par un flux d'air qui est refroidi à son contact et qui est destiné à servir, dans l'exemple, à la climatisation d'un véhicule automobile. Le détendeur D crée une chute de pression dans le fluide frigorigène en phase liquide qui traverse le corps 10 entre l'entrée 12 et la sortie 14. Comme le liquide est incompressible, le détendeur D maintient la "surchauffe" qui assure l'état gazeux du fluide frigorigène à l'entrée du compresseur CP. En outre, le détendeur D contrôle le débit du fluide frigorigène en fonction de la charge calorifique absorbée par l'évaporateur E, laquelle varie suivant les différentes conditions de fonctionnement. Ainsi, seule la quantité nécessaire de fluide frigorigène est injectée pour une utilisation maximale de la surface d'échange. Le fonctionnement du détendeur D est déterminé par l'équili- bre de trois pressions - la pression P1 du capteur thermostatique 56 dépendant de la température du fluide réfrigérant évaporé, et donc de la nature de la charge que contient le capteur thermostatique. Cette pression agit dans le sens de l'ouverture du clapet 16. - La pression P2 de l'évaporateur E qui, dans l'exemple, est prise en sortie de l'évaporateur. Cette pression agit dans le sens de la fermeture du clapet 16. - La pression P3 du ressort 32, dont la valeur est fixée pour le réglage de la surchauffe. Cette pression agit dans le sens de la fermeture. Tant que les trois pressions s'équilibrent, le passage du fluide frigorigène au travers du premier conduit reste ouvert. Si l'évaporateur E n'est pas assez alimenté en fluide frigorigène, la température au niveau du capteur thermostatique 56 (bulbe) augmente, la pression P1 monte et entraîne une augmentation d'ouverture. Il en est de même pour une baisse de pression P2 dans l'évaporateur. Par contre, une baisse de température au niveau du capteur thermostatique 56 et une hausse de pression dans l'évaporateur agissent dans le sens de la fermeture. Dans un tel dispositif, une condensation a tendance à se former, par échange de température, à l'extérieur du capuchon 78. Comme ce capuchon est ici maintenu par vissage, il ne risque pas de s'échapper et de conduire à une défaillance du détendeur. Le détecteur thermostatique de l'invention est destiné à être utilisé principalement dans les installations de climatisation de véhicules automobiles. Revendications 1. Détendeur thermostatique pour circuit de climatisation, comprenant un corps métallique (10) traversé par un premier conduit (12, 14) contrôlé par un clapet réglable (16) et par un second conduit (58, 60) logeant un capteur thermostatique (56) pilotant le clapet (16), et dans lequel le capteur thermostatique (56) est maintenu par un capuchon (78) logé dans un alésage (22) du corps (10), caractérisé en ce que le capuchon (78) est maintenu par vissage (80, 82) dans l'alésage (22) du corps métallique (10). 2. Détendeur thermostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un joint torique d'étanchéité (80) est interposé entre le capuchon (78) et l'alésage (22) du corps métallique (10). 3. Détendeur thermostatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint torique d'étanchéité (80) est logé dans une gorge périphérique (82) du capuchon (78). 4. Détendeur thermostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capuchon (78) comporte une portée annulaire (94) propre à coopérer avec une portée annulaire homologue (96) du corps métallique (10) pour assurer une étanchéité par contact, sans joint d'étanchéité. 5. Détendeur thermostatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la portée annulaire (94) du capuchon (78) et la portée annulaire (96) du corps métallique (10) sont de forme générale tronconique. 6. Détendeur thermostatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capuchon (78) comporte un orifice borgne (92) conformé pour recevoir un outil de vissage ou de dévissage, par exemple une clé à six pans ou un tournevis. 7. Détendeur thermostatique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps (10) est en aluminium ou alliage à base d'aluminium. 8. Détendeur thermostatique selon lune des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le capuchon (78) est réalisé dans un matériau métallique choisi parmi l'aluminium, un alliage d'aluminium, le cuivre et un alliage de cuivre.