Brevet FR2768483A1 — publié le 19990319

La présente invention concerne une vanne mélan- geuse pour mélanger une veine de fluide chaud à une veine de fluide froid notamment vanne de réinjection des gaz d'échappement comprenant un boîtier en matière plastique pour recevoir la veine de fluide froid et un embout débouchant dans le boîtier en matière plastique et conduisant à la veine de fluide chaud, cet embout étant en un matériau réfractaire et son orifice de sortie assure le mélange de la veine de fluide chaud à la veine de fluide froid, des moyens étant prévus pour évacuer la chaleur par rapport au boîtier en ma- tière plastique, ces moyens se composant d'au moins deux sur- faces d'écoulement s'étendant transversalement à la direction d'écoulement de la veine de fluide froid et arrivant dans la direction de l'écoulement de la veine de fluide froid. Selon le document DE-197 13 578.1, on connaît une vanne mélangeuse pour mélanger une veine de fluide chaud à une veine de fluide froid. Le boîtier en matière plastique de cette vanne reçoit la veine de fluide froid et l'ajutage con- duisant à la veine de fluide chaud arrive dans le boîtier en matière plastique. Pour protéger le boîtier en matière plastique contre la veine de fluide chaud, on prévoit des moyens d'évacuation de la chaleur constitués par au moins deux sur- faces d'écoulement qui sont disposées l'une en regard de l'autre transversalement à la direction de l'écoulement de la veine de fluide froid et s'étendent dans la direction de l'écoulement de cette veine de fluide froid. Les surfaces d'écoulement sont ainsi placées entre l'orifice de sortie de la veine de fluide chaud et le boîtier en matière plastique. On évite ainsi notamment une surchauffe locale du boîtier en matière plastique au niveau de l'arrivée de la veine de fluide chaud. Cela permet également de passer des conditions de fonctionnement dans lesquelles on mélange une veine rela- tivement faible de fluide froid à une veine de volume relati- vement important de fluide chaud. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de développer une telle vanne mélangeuse du type défini ci-dessus. Selon l'invention, cette vanne mélangeuse est caractérisée en ce que les surfaces d'écoulement sont des pièces en tôle mises en forme, bloquées par l'embout et le boîtier en matière plastique. Lavanne mélangeuse selon l'invention offre l'avantage d'une réalisation des surfaces d'écoulement. Comme les surfaces d'écoulement sont des pièces en tôle mises en forme, fixées en position par l'ajutage et le boîtier en ma- tière plastique, il est possible de manière simple par exem- ple lors du montage de la vanne mélangeuse, de disposer les surfaces d'écoulement. En particulier, si les surfaces d'écoulement sont serrées entre la pièce de raccordement et le boîtier en matière plastique, on peut assurer le blocage en position des surfaces d'écoulement sans nécessiter de moyens de fixation supplémentaires. Les surfaces d'écoulement sont de simples pièces en tôle mises en forme faciles à réa- liser et en particulier en tôle relativement mince ce qui permet de les insérer sans difficulté dans des constructions existantes de vannes mélangeuses. Il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de liaison supplémentaires en particulier entre la pièce de raccordement et les surfaces d'écoulement. Ainsi, globalement, on réalise une protection très efficace contre les surchauffes locales du boîtier en matière plastique de la vanne mélangeuse avec des moyens re- lativement réduits. La mise en place des surfaces d'écoulement cons- tituées par des pièces de tôle mises en forme, ne réduit que de façon minimale la surface de la section du canal condui- sant la veine de fluide froid dans la vanne mélangeuse si 3() bien que la modification du comportement fluidique à l'intérieur de la vanne mélangeuse par la mise en place com- plémentaire des surfaces d'écoulement est négligeable. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - les surfaces d'écoulement sont serrées entre l'embout et un manchon du boîtier en matière plastique, - les surfaces d'écoulement s'appuient par leurs extrémités libres venant en saillie dans la veine de fluide froid, contre une paroi intérieure d'un canal d'écoulement du boî- tier en matière plastique, - les extrémités libres ont une partie cintrée tournée vers le boîtier en matière plastique et réalisant l'appui contre la paroi intérieure du canal d'écoulement. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une vanne mélangeuse représentée en coupe dans l'unique fi- gure annexée. Description de l'exemple de réalisation L'unique figure montre une vanne de réinjection de gaz d'échappement 10 servant par exemple à mélanger les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à l'air aspiré alimentant le moteur. De telles vannes de réinjection de gaz d'échappement sont utilisées par exemple dans les mo- teurs diesels, turbo à aspiration. Il est clair que ce dispo- sitif permet de mélanger tout autre veine de fluide chaud à une veine de fluide froid. La vanne de réinjection des gaz d'échappement 10 comporte un boîtier en matière plastique 12 formant un canal d'écoulement 14 pour une veine de fluide froid. Dans le canal d'écoulement 14 débouche un embout 16 constituant un canal d'écoulement 18 pour une veine de fluide chaud. Le canal d'écoulement 18 débouche transversalement à la direction d'écoulement dans le canal 14. Un orifice de sortie 20 de l'embout 16 peut être fermé ou ouvert par une installation à clapet 22. L'installation à clapet 22 comprend une tige de commande 24 portant le corps de clapet 26. La tige de com- mande 24 est actionnée par un actionneur 28 par exemple une boîte de commutation à dépression ou boîte manométrique Suivant la position de commutation de l'actionneur 28, le corps de clapet 26 libère une surface de section libre de l'orifice de sortie 20 comprise entre une surface minimale (position de fermeture) et une surface maximale. Cette sur- face de section libre de l'orifice de sortie 20 permet de réaliser un mélange dosé de manière appropriée entre la veine de fluide chaud par le canal d'écoulement 18 et la veine de fluide froid du canal 14. L'embout 16 est en une matière réfractaire par exemple un métal si bien que cet embout résiste à la veine de fluide chaud dans le canal d'écoulement 18. Le boîtier en ma- tière plastique 12 est en une matière thermoplastique résis- tant à des températures relativement élevées en fonction des températures rencontrées dans le canal 14 en tenant compte de l'addition de la veine de fluide chaud. Dans certains cas de fonctionnement, par exemple en cas d'incident de la commande du clapet, le débit volumique de la veine de fluide chaud peut être très élevé par rapport au débit volumique de la veine de fluide froid et que notamment dans la zone de l'orifice de sortie 20 de l'embout 16, on arrive à une éléva- tion locale de la température pour laquelle n'est pas prévu le boîtier de matière plastique 12. Les surfaces d'écoulement disposées l'une en regard de l'autre sont destinées à évi- ter une telle surchauffe locale éventuelle du boîtier en ma- tière plastique 12. Le boîtier en matière plastique 12 forme un man- chon 32 pour recevoir l'embout 16. L'embout 16 de forme tubu- laire est constitué d'un premier segment tubulaire 34 et d'un second segment tubulaire 36. Le segment tubulaire 34 forme une bride de raccordement 38 à laquelle se raccorde la con- duite de la veine de gaz chaud. L'embout 16 est muni d'une bride de liaison 40. La bride de liaison 40 comprend une partie annulaire inté- rieure 42 et une partie annulaire extérieure 44; la partie annulaire intérieure 42 comporte un cintrage intérieur 46 et la partie annulaire extérieure 44 un cintrage extérieur 48. Le cintrage extérieur 48 entoure un bourrelet 50 réalisé sur l'embout 32 par une liaison par la force et la forme. Cette liaison par la force et la forme permet de fixer les segments de tube 34, 36 et ainsi l'ensemble de l'embout 16. Entre le segment tubulaire 36 et le manchon 32, on serre dans des positions opposées les deux surfaces d'écoulement 30. Ces surfaces sont réalisées par des pièces de tôle mises en forme 52 (à paroi relativement mince). Les pièces en tôle mises en forme 52 ont leur épaisseur tournée dans la direction de l'écoulement dans le canal 14 si bien que la veine de fluide froid passant dans le canal ne rencon- i tre qu'une perte de charge relativement faible et ainsi né- gligeable. Les surfaces d'écoulement 30 ont des extrémités libres 54, situées dans le canal d'écoulement 14, repliées en direction du boîtier en matière plastique 12 pour s'appuyer contre celui-ci. On forme ainsi un intervalle d'air 56 entre les surfaces d'écoulement 30 et la paroi intérieure du canal d'écoulement 14. Les extrémités 54 ont une partie repliée 58 tournée vers le boîtier en matière plastique 12 et par les- quelles se fait l'appui contre la paroi intérieure du canal d'écoulement 14. La réalisation de l'intervalle d'air 56 et de la partie repliée 58 produit un refroidissement des surfaces d'écoulement 30 sur leur côté non tourné vers l'embout 16 ce qui évite une surchauffe locale du boîtier en matière plasti- que 12 au-delà de la température autorisée. La partie repliée 58 sert d'une part d'appui pour les surfaces d'écoulement 30 et d'autre part cette partie allonge le chemin de conduction thermique pour conduire la chaleur par les surfaces d'écoulement 30 balayées par la veine de fluide froid passant par le canal 14. On évite ainsi en toute sécurité tout échauffement local par conduction thermique des surfaces d'écoulement 30 au niveau du point de contact entre la partie repliée 58 et la paroi intérieure du canal d'écoulement 14 au-delà de la température autorisée. A l'extrémité 60 du côté de la bride de montage, les surfaces d'écoulement 30 sont également repliées et vien- nent prendre derrière une partie repliée 62 d'un épaulement 64 formé sur le manchon 32. Le montage des surfaces d'écoulement 30 se fait d'une manière très simple. Ces surfa- ces sont préfabriquées sous la forme de pièces en tôle mises en forme 52 et avec leur partie arrondie 62 on les place sur les épaulements 64. Les extrémités 54 libres pénètrent alors dans le canal d'écoulement 14. Puis, on met en place l'embout de raccordement 16 si bien que les surfaces d'écoulement 30 sont pincées entre le segment tubulaire 36 de l'embout 16 et la paroi intérieure du manchon 32. Les surfaces d'écoulement sont ainsi bloquées et conservent leur position. L'épaisseur relativement mince des surfaces d'écoulement 30 permet une mise en place ajustée de l'embout 16 dans le manchon 32. La liaison par la force et la forme de l'ajutage 16 et des sur- faces d'écoulement 30 se fait par la partie repliée exté- rieure 48 qui entoure le bourrelet 50. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Vanne mélangeuse pour mélanger une veine de fluide chaud à une veine de fluide froid notamment vanne de réinjection des gaz d'échappement comprenant un boîtier en matière plas- tique pour recevoir la veine de fluide froid et un embout dé- bouchant dans le boîtier en matière plastique et conduisant à la veine de fluide chaud, cet embout étant en un matériau ré- fractaire et son orifice de sortie assure le mélange de la veine de fluide chaud à la veine de fluide froid,10 des moyens étant prévus pour évacuer la chaleur par rapport au boîtier en matière plastique, ces moyens se composant d'au moins deux surfaces d'écoulement s'étendant transversalement à la direction d'écoulement de la veine de fluide froid et arrivant dans la direction de l'écoulement de la veine de fluide froid, caractérisée en ce que les surfaces d'écoulement (30) sont des pièces en tôle (52) mises en forme, bloquées par l'embout (16) et le boîtier en matière plastique (12). 2 ) Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces d'écoulement (30) sont serrées entre l'embout (16) et un manchon (32) du boîtier en matière plastique (12). 3 ) Vanne selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que les surfaces d'écoulement (30) s'appuient par leurs extrémi- tés libres (54) venant en saillie dans la veine de fluide froid, contre une paroi intérieure d'un canal d'écoulement (14) du boîtier en matière plastique (12). 4 ) Vanne selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que les extrémités libres (54) ont une partie cintrée (58) tour- née vers le boîtier en matière plastique et réalisant l'appui contre la paroi intérieure du canal d'écoulement (14).