Brevet FR2896293A1 — publié le 20070720

MECANISME D'OUVERTURE OU DE FERMETURE D'UNE VALVE A DEUX POSITIONS DE FERMETURE L'invention se rapporte à un mécanisme d'ouverture ou de fermeture d'une valve, par exemple destinée à un système de climatisation au gaz carbonique CO2. Ce type de mécanisme comprend de façon connue, un siège percé d'un conduit et une broche mobile à l'intérieur du conduit contre la compression d'un ressort de rappel en appui sur le siège, pour être déplacée d'une position d'ouverture à une position de fermeture dite à basse pression du conduit où respectivement un joint, porté par la broche, est séparé ou comprimé par rapport au conduit. Dans la position de fermeture à basse pression, c'est à dirE? pour des pressions de gaz allant jusqu'à 60 bars, le joint, par exemple en élastomère, est suffisant pour fermer le conduit de façon étanche. L'effort sur la broche augmente avec une augmentation de la pression de gaz, par exemple de 30 bars à 200 bars. On observe alors une diminution progressive de l'étanchéité de la fermeture du conduit, le joint devenant de plus en plus perméable, notamment sous des températures élevées, allant pe r exemple jusqu'à 200 degrés celsius. De plus, lorsque ce joint est en contact avec un milieu gazeux formé de molécules de très petites dimensions, telles que celles du gaz carbonique, ces dernières vont migrer dans la matière du joint et provoquer son gonflement. De ce gonflement résulte un risque de déplacement de ce joint hors de son espace réservé, un risque que ce joint se déchire du fait qu'il soit monté trop serré dans son logement, ainsi qu'un risque qu'il déchausse un élément adjacent tel qu'un segment. Enfin, un tel gonflement du joint réduit son étanchéité et provoque un taux plus important de fuite du gaz au travers de la valve. Un autre phénomène peut se produire au moment de l'ouverture du mécanisme lorsque le contenant est sous pression. En effet, la dépression qui se produit au moment de l'ouverture du mécanisme peut aussi engendrer un déplacement du joint hors de son espace réservé. Le but de l'invention vise à remédier au moins en )artie aux inconvénients précités en modifiant ce type de mécanisme tout en garantissant une fermeture étanche du conduit, non seulement en basse pression mais également en haute pression. A cet effet, l'invention a pour objet un mécanisme d'ouverture ou de fermeture d'une valve, comprenant un siège percé d'un conduit et une broche mobile à l'intérieur du conduit contre la compression d'un ressort de rappel en appui sur le siège, un joint destiné à obstruer le conduit par contact étanche entre la broche et le siège lorsque ce joint est comprimé par un déplacement de la broche dans une première position dite basse pression, un segment solidaire d'une des extrémités de la broche ou du siège et conformé pour venir en contact étanche dans le conduit respectivement contre le siège ou la broche lorsque cet.:e dernière est déplacée dans une seconde position dite à haute pression qui comprime d'avantage le joint, caractérisé en ce que ledit joint est soit rendu solidaire du siège, soit maintenu dans une cavité par au moins un moyen de retenue qui fait saillie dans cette dernière. Grâce à ce moyen de retenue, le joint est mieux tenu dans son logement et la saille de ce moyen fait naître un volume libre dans ce logement qui pourra être avantageusement exploité lors du gonflement de ce joint au contact du gaz, en particulier du gaz carbonique. Sous l'effet d'une augmentation de la pression de ce gaz, I étanchéité est progressivement assurée par le contact étanche entre le segment de la broche, distinct du joint, et le conduit ou entre le segment du siège et la brocha. D'où un mécanisme garantissant une fermeture étanche du conduit aussi bien en basse qu'en haute pression. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lectare de la description de quatre modes de réalisation illustrés par les dessins. La figure 1 montre en coupe un premier mode d'exécution de l'invention dans lequel le joint est rendu solidaire du siège. Les figures 2a et 2b montrent en coupe un deuxièrne mode d'exécution de l'invention, dans lequel le joint est maintenu par un moyen de retenue dans une cavité essentiellement solidaire du siège. Les figures 3a et 3b montrent en coupe un troisièrne mode d'exécution de l'invention, dans lequel le joint est maintenu par un moyen de retenue dans une cavité solidaire de la broche. Les figures 4a et 4b montrent en coupe un quatrième mode d'exécution de l'invention dans une position de fermeture dite à haute pression. En référence à la figure 1, le mécanisme d'ouverture ou de fermeture d'une valve comprend, un siège 1 percé d'un conduit 3 et une broche 5 mobile à l'intérieur du conduit 3 contre la compression d'un ressort de rappel 7 eri appui sur le siège 1. La broche 5 est déplacée d'une position d'ouverture à uno première position de fermeture, dite à basse pression, du conduit 3 où un joint 9 est respectivement séparé de la broche afin de libérer son passage, ou co rprimé en contact étanche entre la broche 5 et le siège 1 pour obstruer ce conduit. Le mécanisme est destiné à être monté dans un corps de valve, non représenté sur les figures, en étant par exemple vissé à l'aide d'un filetage 13 formé sur le siège 1. Un second joint 15 assure l'étanchéité entre le siège et I,a corps de valve. La compression du second joint 15 est déterminée par l'effort de :serrage du filetage 13 dans le corps de valve. Le corps de valve est ensuite monté sur la paroi d'un système donné, par exemple un réservoir faisant partie d'un système de climatisation au gaz carbonique CO2. La pression qui règne dans le réservoir rempli par le gaz carbonique est susceptible de varier des basses aux hautes pressions, typiquement de 0 à 160 bars, notamment sous l'effet d'une augmentation de la température. L'une des extrémités de la broche 5 comprend un segment '11 distinct du joint 9, conformé pour venir en contact étanche contre le siège 1, au sein du conduit 3, dans une seconde position de fermeture dite à haute pression. Cette seconde position de fermeture est atteinte lorsque la broche 5 est déplacée de la première position de fermeture, dite à basse pression, en une position qui comprime d'avantage le joint 9. En variante, le segment 11 peut être renc u solidaire du siège 1, tel qu'illustré dans les figures 1, 2a et 2b. Dans ce cas, il sers conformé pour venir en contact étanche contre la broche 5, au sein du conduit 3, dans la seconde position de fermeture dite à haute pression. Selon le premier mode d'exécution de l'invention, le joint 9 est porté par le siège 1 et ce trouve ainsi rendu solidaire de ce dernier comme illustré dans la figure 1. En référence aux figures 2a et 2b, celles-ci illustrent un deuxième mode d'exécution de la présente invention dans lequel le joint 9 est maintenu par au moins un moyen de retenue 10 faisant saillie dans une cavité 8 ménagée dans le siège 1 essentiellement. Comme mieux visible sur la figure 2b représentant un détail de la figure 2a, on remarque que ce moyen de retenue est dans ce cas solidaire au moins en partie du siège 1 et du segment 11. II est constitué par au moins une couronne, en l'occurrence une couronne supérieure 10a et une couronne inférieure 10b, faisant saillie des parois internes de la cavité 8. La couronne supérieure 10a est solidaire du siège 1 alors que la couronne inférieure 10b est quant à elle solidaire du segment 11. Selon un troisième mode d'exécution illustré aux figures 3a et 3b, le joint 9 est maintenu par le moyen de retenue 10 dans une cavité 8 solidaire de la broche 5. Dans ce cas de figure, le moyen de retenue est rendu solidaire au moins en partie de cette broche, plus précisément en partie de la broche et en partie du segment. D'une manière générale, on mentionnera que le moyen de retenue 10 peut être solidaire au moins en partie du siège 1 ou de la broche 5, ou encore du segment 11. Il peut également être solidaire d'une quelconque combinaison de ces trois éléments pris deux par deux. Comme mieux visible sur les détails illustrés dans les figures 2b et 3b, la cavité 8 possède au moins un volume ou espace libre non occupé par le joint lorsque ce dernier n'est ni comprimé, ni gonflé par le gaz. Grâce à cet espace, une expansion du volume du joint 9 dans la cavité 8 est rendue possible au cours du fonctionnement de la valve sans risque de déchirement de ce joint ni déchaussement d'un élément adjacent à ce joint, tel que le segment 11. Grâce au moyen de retenue 10, et en particulier aux saillies de ce moyen, le maintien du joint 9 dans sa cavité s'en trouve amélioré. Avantageusement, ce joint peut donc être localement maintenu pincé par le moyen de retenue dans la cavité 8 tout en préservant au sein de cette dernière un volume libre pour le gonflement du joint 9. Un tel gonflement est notamment engendré par la migration du gaz carbonique dans le joint et par l'augmentation de température en cours d'utilisation de la valve. Avantageusement encore, la configuration du moyen de retenue 10 dans la cavité 8 va permettre de minimiser le taux de fuite de la valve. En référence aux figures 4a et 4b, celles-ci illustrent un quatrième mode de réalisation du mécanisme de la présente invention dans la seconde position de fermeture, dite à haute pression. Dans cette seconde position et comme mieux visible dans le détail que donne la figure 4b, le joint 9 subit une ccmpression supplémentaire jusqu'à ce que le segment 11 solidaire de la broche 5 vienne en contact étanche contre le siège 1 dans le conduit 3. A cet effet, le segment 11 possède une lèvre 21 pour assurer ce contact étanche avec le siège 1, en particulier avec un segment tronconique 17 du conduit 3. Dans le cas où le segment 11 serait solidaire du siège 1, la lèvre 21 assurerait alors le contact étanche contre la broche 5. Le segment 11 est de préférence de forme cylindrique. Cependant, on prévoit de concevoir également un segment de forme tronconique pour venir en contact étanche avec un segment cylindrique. En variante de ce quatrième mode d'exécution, le segment cylindrique 11 de la broche 5, respectivement du conduit, peut posséder un arrondi ou un chanfrein en lieu et place de la lèvre 21. Dans chacun des modes d'exécution de l'invention, le contact entre le segment 11 et le siège 1 ou entre le segment 11 et la broche 5, au sein du conduit 3, permet de conserver l'étanchéité du système malgré l'augmentation de pression de gaz en déplaçant la broche de la position de fermeture à basse pression contre la compression supplémentaire du joint 9. De préférence, le segmert 11 et le segment 17 du conduit 3 ou de la broche venant en contact l'un contre l'autre dans la position de fermeture à haute pression sont métalliques, en matière plastique ou sont l'un métallique et l'autre en matière plastique. Dans ces conditions, ils réalisent un contact à étanchéité rigide contrairement au joint 9 de fermeture à basse pression, qui réalise une étanchéité souple . Des résultats expérimentaux montrent que le mécanisme garantit une étanchéité équivalente à moins d'un gramme par an pour des pressions de gaz allant jusqu'à 160 bars. Le mécanisme selon l'invention est simple dans sa conception puisqu'il ne nécessite pas d'intervention mécanique après l'installation de la valve sur la paroi du réservoir du système de climatisation utilisé. REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'ouverture ou de fermeture d'une valve, comprenant un siège (1), percé d'un conduit (3), une broche (5) mobile à l'intérieur du conduit contre la compression d'un ressort de rappel (7) en appui sur le siège, un joint (9) destiné à obstruer le conduit (3) par contact étanche entre la broche (5) et le siège (1) lorsque ce joint est comprimé par un déplacement de la broche (5) dans une première position dite basse pression, un segment (11) solidaire d'une extrémité de la broche (5) ou du siège (1) et conformé pour venir en contact étanche dans le conduit (3) respectivement contre le siège (1) ou la broche (5) lorsque cette dernière est déplacée dans une seconde position dite à haute pression qui comprime d'avantage le joint (9), caractérisé en ce que ledit joint (9) est soit rendu solidaire du siège (1), soit maintenu dans une cavité (8) par au moins un moyen de retenue (10) qui fait saillie dans cette cavité. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de retenue (10) est solidaire au moins en partie du siège (1), dE! la broche (5) ou du segment (11). 3. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de retenue (10) est constitué par au moins une couronne (10a, 10b). 4. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que IE1 cavité (8) possède au moins un volume libre non occupé par le joint (9) lorsque ce dernier n'est ni comprimé, ni gonflé. 5. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que IB segment (11) possède une lèvre (21) pour assurer le contact étanche contre le siège (1) ou la broche (5) dans le conduit (3).