Brevet FR2796120A1 — publié le 20010112

Dispositif de chauffage pour fluides à utiliser avec une soupape de dégazage. L'invention concerne un dispositif de chauffage pour des fluides, en particulier des gaz, avec une soupape, telle qu'une soupape de dégazage, un élément chauffant à coefficient de température positif (élément PTC) traversé par un écoulement, et fixé sur un siège de soupape réalisé en matériau conducteur de la chaleur. De tels dispositifs de chauffage sont connus, l'élément chauffant ayant une résistance électrique à coefficient de température positif ou une conductibilité électrique à coefficient de température négatif assurant au dispositif une protection contre un chauffage trop élevé par le fait que sa conductibilité électrique diminue lorsque la température augmente. De tels éléments PTC sont constitués en règle générale de matériaux en céramique, conducteurs du froid. Pour veiller à obtenir un bon fonctionnement et un rendement élevé de la part des éléments PTC, ou à utiliser l'énergie électrique nécessaire à leur fonctionnement de façon aussi optimale que possible, il faut que la mise en contact de ceux-ci se fasse sur une zone de contact aussi grande que possible. En plus, on connaît un dispositif de chauffage du type exposé dans le préambule, pour chauffer de l'air de dégazage issu d'un carter de vilebrequin, dispositif pour lequel un élément PTC sensiblement en forme de plaque est brasé sur une extension aplatie d'un siège de soupape en cuivre d'une soupape de dégazage et une plaque de contact étant montée par brasage sur le côté opposé au siège de soupape de l'élément PTC. La mise en contact de l'élément PTC avec une alimentation de puissance s'effectue à chaque fois par une patte de raccordement reliant le siège de soupape et la plaque de contact. Ici, il s'avère désavantageux, d'une part, que la fabrication d'un tel dispositif de chauffage soit coûteuse du fait pour la liaison brasée de devoir assurer un contact aussi à plat que possible de l'élément PTC avec le siège de soupape ou la plaque de contact et d'autre part, que lorsque l'on enrobe par moulage ou par injection le dispositif de chauffage par une matière synthétique thermoplastique pour constituer un boîtier, ce qui s'effectue à une température élevée supérieure à la température de ramollissement de la matière synthétique respective, fréquemment la liaison brasée de l'élément PTC au siège de soupape ou à la plaque de contact est endommagée, voire complètement désolidarisée, ou bien on observe une destruction de la partie céramique PTC du fait que les matériaux respectifs présentent des coefficients de dilatation thermique de valeurs différentes, faisant qu'il existe un taux de rebut important. De plus, en fonctionnement, des contraintes thermiques se produisent, pouvant mener également à une défaillance précoce du dispositif de chauffage. L'invention a comme but de perfectionner encore un dispositif de chauffage du type cité dans le préambule, de manière à ce que, en évitant les inconvénients mentionnés et en bénéficiant d'un rendement élevé, on puisse obtenir une durée d'un fonctionnement sûr et, de plus, une fabrication rentable, exempte de rebuts. selon l'invention, le problème est résolu, par un dispositif de chauffage du type cité au début, par le fait que l'élément PTC est fixé, à l'aide d'un élément profilé en forme de tronçon extrudé réalisé en un matériau conducteur, sur une extension plate du siège de soupape. Par rapport à l'état de la technique décrit précédemment et selon l'invention, on n'utilise aucune liaison brasée, mais au contraire une liaison à serrage, pour établir la mise en contact de l'élément PTC. Grâce au pressage permanent de l'élément profilé, on assure d'une part une alimentation électrique optimale de l'élément PTC, et d'autre part, une transmission thermique optimale, reposant essentiellement sur la conductivité thermique de l'élément PTC au siège de soupape. La liaison à serrage permet de bénéficier d'une fabrication sans rebuts et rentable du dispositif de chauffage et empêche l'endommagement de l'élément PTC lors du fonctionnement, par le fait que sont supportées aussi bien les contraintes thermiques provoquées par la différence de dilatation des éléments, que la sollicitation mécanique, en particulier aux vibrations ou aux chocs tels ceux produits, par exemple, par un véhicule automobile en fonctionnement, la liaison à serrage, au contraire de la liaison brasée fait appel à une liaison par la matière et admet de faibles déplacements relatifs de l'élément PTC par rapport à l'élément profilé. L'élément profilé est de préférence bloqué par serrage par deux ailes sur l'extension du siège de soupape. Ici, l'élément profilé peut par exemple présenter deux ailes sensiblement parallèles qui, lors de la fixation de celles-ci sur l'extension du siège de soupape, sont fixées par sertissage de manière à entourer l'extension du siège de soupape, et les extrémités des ailes étant tournées sensiblement l'une vers l'autre. De préférence, l'élément profilé présente en plus deux ponts reliant les ailes, disposés sensiblement perpendiculairement à celles-ci, ponts entre lesquels l'élément PTC est disposé. Grâce à l'agencement de l'élément PTC entre les ponts de l'élément profilé, lors de la fixation par serrage de l'élément profilé, il est exercé sur l'élément PTC une pression de pressage prédéterminable, pression veillant à assurer une mise en contact, durable et bonne conductrice, de l'élément PTC. Selon un mode de réalisation préféré, il est prévu que deux éléments de contact appartenant à un contact de raccordement s'étendent sensiblement perpendiculairement à un axe médian longitudinal du siège de soupape. Il est en particulier prévu qu'un premier élément de contact soit relié de façon conductrice au siège de soupape et que l'autre élément de contact soit relié de façon conductrice à l'élément PTC disposé entre les ponts de l'élément profilé. L'élément de contact relié au siège de soupape peut être relié rigidement au siège de soupape de manière quelconque, par exemple par soudage, brasage ou analogue, ou bien le siège de soupape et l'élément de contact sont réalisés d'une seule pièce. L'élément PTC est de préférence fixé par serrage entre un premier pont et une plaque de contact de l'élément de contact, isolée électriquement de l'autre pont de l'élément profilé, par utilisation d'un insert isolant, la plaque de contact et l'élément de contact étant de préférence réalisés d'une seule pièce. La mise en contact durable et sûre de l'élément PTC est donc assurée par le fait que l'élément PTC appuie, par sa face tournée vers le siège de soupape, sensiblement à plat sur une aile de l'élément PTC conducteur de l'électricité et conducteur de la chaleur, tandis qu'il appuie, par sa face opposée au siège de soupape, sensiblement à plat sur la plaque de contact isolée de l'élément profilé ou du siège de soupape. La pression de pressage nécessaire pour assurer la mise en contact à plat de ,l'élément PTC est générée soit lors de la fixation par sertissage de l'élément profilé sur l'extension du siège de soupape, soit par un blocage préalable des ponts de l'élément profilé. Un mode de réalisation préféré prévoit un dispositif de chauffage disposé dans un boîtier en matière synthétique constitué de matière synthétique, en particulier thermoplastique, le boîtier en matière synthétique étant formé par enrobage-injection ou intégration par moulage ou analogue. L'élément de liaison prévu selon l'invention garantit le non endommagement de l'élément PTC lors de l'intégration par moulage ou par enrobage avec la matière synthétique chaude. Les éléments de contact disposés l'un sur le siège de soupape et l'autre sur l'extension du siège de soupape, ainsi que sur la plaque de contact, et appartenant au contact de raccordement sont, de préférence, disposés dans une douille de raccordement du boîtier en matière synthétique, si bien que les éléments de contact, réalisés en particulier sous la forme de pattes de contact, sont susceptibles d'être reliés à une prise d'une alimentation de puissance. La soupape peut être de préférence constituée d'une membrane, disposée dans le boîtier en matière synthétique, réalisée en un matériau flexible, par exemple en caoutchouc, qui obture le passage existant dans la section transversale d'écoulement du siège de soupape au moyen d'un élément de maintien d'un dispositif de retenue fixé axialement, du boîtier, et libère ce passage lorsqu'une surpression prédéterminée agit sur le côté opposé à la membrane. Sur le côté opposé à la membrane, le boîtier en matière synthétique présente de préférence un embout de raccordement pour assurer la liaison du boîtier à un dispositif sollicité en pression par le fluide, en particulier à un carter de vilebrequin d'un moteur à combustion. Selon un mode de réalisation encore préféré, le boîtier en matière synthétique présente, sur la face tournée vers la membrane, un embout de raccordement pour assurer la liaison du boîtier à une conduite d'évacuation prévue pour le fluide chauffé. L'invention va être explicitée plus en détail ci-après à l'aide de formes de réalisation préférées, en faisant référence aux dessins. Dans le dessin . la figure 1 représente une vue de dessus d'un élément chauffant selon l'invention ; . la figure 2 représente une vue de profil du dispositif de chauffage, observée dans la direction de la flèche A de la figure 1 ; . la figure 3 représente une vue en perspective d'un élément profilé avant le serrage sur un siège de soupape, et . la figure 4 représente une vue latérale, en direction de la flèche B de la figure 1, d'un dispositif de chauffage encapsulé par moulage dans un boîtier en matière synthétique. La figure 1 représente un dispositif de chauffage selon l'invention avec un siège de soupape 2 en matériau conducteur, par exemple en cuivre, en aluminium ou leurs alliages, avec une extension plane 3, sur laquelle un élément PTC 1 est fixé par serrage au moyen d'un élément profilé 10 en forme de tronçon extrudé réalisé en un matériau électriquement conducteur de l'électricité et conducteur de la chaleur. L'élément profilé peut en principe également être constitué des matériaux précités. De préférence, les parties 2 et 10 sont réalisées d'une seule pièce en aluminium ou bien en alliages d'aluminium, en particulier sous la forme de pièces moulées. Deux éléments de contact 5, 6 réalisés sous la forme de pattes de contact d'un contact de raccordement 4 s'étendent sensiblement perpendiculairement à l'axe médian longitudinal 7 du siège de soupape 2. Alors que l'élément de contact 5 est relié de façon conductrice à l'extension 3 du siège de soupape 2 ou bien qu'en particulier l'élément de contact 5, l'extension 3 et le siège de soupape 2 sont réalisés d'une seule pièce, l'élément de contact 6 est réalisé conducteur et relié à un élément PTC qui, dans la vue de dessus représentée, est recouvert par un pont 12 de l'élément profilé 10. Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, l'élément profilé 10 (représenté hachuré) présente deux ailes 11a, 11b bloquées par serrage ou par sertissage sur l'extension 3 du siège de soupape 2, si bien que les extrémités des ailes 11a, 11b sont tournées sensiblement l'une vers l'autre. Les ailes 11a, 11b de l'élément profilé 10, par exemple en tôle, sont reliées entre elles par l'intermédiaire de ponts 12, 13 disposés sensiblement perpendiculairement par rapport à celles-ci. Un élément PTC 1 est disposé, en contact d'appui pratiquement complet, entre les ailes 13 de l'élément profilé 10 et une plaque de contact 6a de l'élément de contact 6 constitué en particulier sous la forme de pattes de contact, la plaque de contact 6a et l'élément de contact 6 étant, de préférence, réalisés d'une seule pièce. La plaque de contact 6a est complètement isolée de l'élément profilé 10 ou du pont 12 et des ailes 11a, 11b de l'élément profilé 10, au moyen d'un insert isolant 8. Grâce à la liaison, stable et durable, on obtient un bon contact d'appui, à plat, conducteur de la chaleur et de l'électricité, entre l'élément PTC 1 et la plaque de contact. 6a ou le pont 13 de l'élément profilé 10, ainsi qu'entre le pont 13 et l'extension 3 du siège de soupape 2. En outre, un anneau-support 2a rigidifiant le siège de soupape 2 est disposé sur celui-ci. Un tel élément profilé 10, avant le serrage sur un siège de soupape (non représenté), est représenté -sur la figure 3. Les ailes 11a, 11b sont disposées sensiblement parallèles. La figure 4 représente une partie conductrice munie d'un dispositif de chauffage selon l'invention, disposée dans un boîtier en matière synthétique. Le boîtier en matière synthétique 20 est par exemple fabriqué par enrobage au moulage du dispositif de chauffage 1 avec une substance thermoplastique, par exemple une polyoléfine, à partir de la phase liquide en fusion. Les éléments de contact 5, 6, réalisés sous la forme de pattes de contact, sont disposés dans une douille de raccordement 21 appartenant au boîtier 20. Une soupape 25, réalisée sous la forme d'une soupape de dégazage pour un carter de vilebrequin (non représenté), est constituée par une membrane 26 réalisée en matériau flexible, par exemple du caoutchouc, qui, au moyen d'un élément de maintien 27a d'un dispositif de retenue 27 axialement fixe du boîtier 20, obture la section transversale d'écoulement 19 du siège de soupape 2 et libère celle-ci lorsqu'une surpression prédéterminée est exercée sur le côté, opposé à la membrane 26, du siège de soupape 2. Le dispositif de retenue 27 est réalisé de façon à permettre le passage de fluides et, par exemple, à la façon d'un anneau de maintien comporte des supports disposés radialement. Le boîtier en matière synthétique 20 présente, sur la face tournée vers la membrane 26, un embout de raccordement 23 destiné à évacuer l'air chauffé et, sur la face opposée à la membrane 26, un embout de raccordement 22 destiné à assurer la liaison du boîtier 20 à un carter de vilebrequin (non représenté). Un autre embout de raccordement 24 qui, par exemple, sert à supporter un dispositif de mesure devant effectuer la mesure de la pression intérieure au carter sur la face, opposée à la membrane 26, du siège de soupape 2 est disposé au-dessus de l'embout de raccordement 22. Liste des caractères de référence 1 Elément PTC 2 Siège de soupape 2a Anneau-support 3 Extension 4 Contact de raccordement 5 Elément de contact 6 Elément de contact 6a Plaque de contact 7 Axe médian longitudinal 8 Insert isolant 10 Elément profilé 11a, b Ailes 12 Pont 13 Pont 19 Section transversale d'écoulement 20 Bottier en matière synthétique 21 Douille de raccordement 22 Embout de raccordement 23 Embout de raccordement 24 Embout de raccordement 25 Soupape 26 Membrane 27 Dispositif de retenue 27a Elément de maintien REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage pour des fluides, en particulier des gaz, présentant une soupape, telle qu'une soupape de dégazage, un élément chauffant à coefficient de température positif (élément PTC) traversé par un écoulement, fixé sur un siège de soupape réalisé en matériau conducteur de la chaleur, caractérisé en ce que l'élément PTC (1) est disposé à l'intérieur d'un élément profilé en forme de tronçon extrudé (10) et fixé par serrage à l'aide de celui-ci sur une extension (3) du siège de soupape (2). 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément profilé (10) est fixé par serrage sur l'extension (3) du siège de soupape (2), au moyen de deux ailes (11a, 11b). 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément profilé (13) présente deux ponts (12, 13) reliant les ailes (11a, 11b), disposés sensiblement perpendiculairement à celles-ci, ponts entre lesquels l'élément PTC (1) est monté. 4. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux éléments de contact (5, 6) d'un contact de raccordement (4) s'étendent sensiblement perpendicu laires à l'axe médian longitudinal (7) du siège de soupape (2). 5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un premier élément de.contact (5) est relié de façon conductrice à l'extension (3) du siège de soupape (2) et l'autre élément de contact (6) est relié de façon conductrice à l'élément PTC (1) disposé entre les ponts (12, 13) de l'élément profilé (10). 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément PTC (1) est fixé par serrage entre un premier pont (13) et une plaque de contact (6a), appartenant à l'élément de contact (6), isolée électriquement de l'autre pont (12) de l'élément profilé (l0) à l'aide d'un insert isolant (8). 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par un montage dans un boîtier en matière synthétique (20). 8. Dispositif de chauffage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le boîtier en matière synthétique (20) est réalisé par enrobage- injection, intégration par moulage. 9. Dispositif de chauffage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les éléments de contact (5, 6) du contact de raccordement (4) sont disposés dans une douille de raccordement (21) du boîtier en matière synthétique (20). 10. Dispositif de chauffage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le boîtier en matière synthétique (20) présente, sur le côté opposé à la membrane (26), un embout de raccordement (22) pour assurer la liaison du boîtier (20) à un dispositif sollicité en pression par le fluide, en particulier un carter de vilebrequin. il. Dispositif de chauffage selon la revendication 7 ou 10, caractérisé en ce que le boîtier en matière synthétique (20) présente, sur le côté tourné vers la membrane (26), un embout de raccordement (23) pour relier le boîtier (20) à une conduite d'évacuation du fluide chauffé.