Brevet FR2913745A1 — publié le 20080919

VALVE DE LIMITATION DE PRESSION D'UN GAZ, NOTAMMENT POUR SYSTEME DE CLIMATISATION DE VEHICULES A MOTEUR La présente invention concerne une valve de limitation de pression d'un gaz, plus particulièrement adaptée à l'utilisation du dioxyde de carbone (CO2) dans les systèmes de climatisation de véhicules à moteur. A l'heure actuelle, les systèmes de climatisation fonctionnent à partir de gaz fluoré ayant pour inconvénient de nuire à l'environnement, et plus particulièrement à l'ozone. C'est pourquoi le protocole de Kyoto prévoit, dans les quatre années à venir, de réduire les émissions des gaz à effet de serre de 8% par rapport au niveau de 1990. Egalement, la directive 2006/40/CE vise à réduire puis interdire précisément l'utilisation des gaz fluorés d'ici à 2017 dans les systèmes de climatisation des véhicules à moteur. Une des solutions envisagées est donc de remplacer le gaz fluoré utilisé actuellement par du dioxyde de carbone (CO2), 1300 fois moins nocif pour l'ozone que le gaz fluoré. Mais le passage du gaz fluoré au dioxyde de carbone n'est pas sans inconvénient sur l'installation de climatisation. En effet, nous pouvons dénombrer les inconvénients suivants : - les pressions de fonctionnement sont plus élevées (120 et 160 bars, contre 30-40 bars actuellement), - les températures de fonctionnement sont plus élevées (jusqu'à 180 degrés centigrades en pointe), - la compatibilité des matériaux avec le CO2 est mauvaise, notamment avec les élastomères, - les taux de fuite ou perméabilité admis avec le CO2 sont très faibles (maximum 1g/an de CO2). Pour le passage au CO2, les normes exigent donc l'utilisation d'organes de sécurité mécaniques qui soient capables de limiter la pression dans les différents circuits (120 et 160 bars) de la ligne de climatisation, essentiellement engendrée par une augmentation de la température, mais aussi par un mauvais taux de charge, lors du remplissage de la ligne de climatisation. La valve devra donc pouvoir limiter la pression en s'ouvrant pour laisser le gaz sortir de la ligne de climatisation lorsque la pression est trop élevée, et en se fermant lorsque cette pression dans le circuit aura diminué. Il est connu de remédier à ces inconvénients, notamment en ce qui concerne l'élévation de température ayant une conséquence sur la pression, en utilisant des valves de limitation de pression du type constituées par un corps creux traversant, présentant un fond ouvert de sortie du gaz, contre lequel prend appui un organe élastique, taré en fonction de la pression à réguler, et en liaison à son autre extrémité avec un élément d'obturation formant clapet, destiné à coopérer en fermeture avec un siège correspondant d'un ajutage calibré d'entrée du gaz. Dans ces valves connues, l'élément d'obturation peut être constituée par une bille en acier, supportant bien entendu la température, mais qui présente par ailleurs l'inconvénient d'être d'une dureté telle la rendant indéformable, ce qui induit, lorsqu'elle est en appui avec un siège sphérique, un mauvais contact, et par conséquent des risques de fuite de gaz. De plus, une telle bille sphérique est montée libre en rotation dans tous les sens et, à terme, il y a une possibilité de mauvais repositionnement sur le siège conique, ce qui peut provoquer encore une fois des fuites par mauvais contact. On pourrait imaginer associer un joint au siège, mais les joints connus sont incompatibles et perméables au CO2, à la température et à la pression en présence. La présente invention a pour but de remédier à ces derniers inconvénients, et concerne à cet effet une30 valve de limitation de pression d'un gaz, plus particulièrement adaptée à l'utilisation du dioxyde de carbone (CO2) dans les systèmes de climatisation de véhicules à moteur, et du type constituée par un corps creux traversant, présentant un fond ouvert de sortie du gaz, contre lequel prend appui un organe élastique, taré en fonction de la pression à réguler, et en liaison à son autre extrémité avec un élément d'obturation à portée sphérique formant clapet, destiné à coopérer en fermeture avec un siège correspondant d'un ajutage calibré d'entrée du gaz, caractérisée en ce que l'élément d'obturation est constitué par une calotte sphérique, surmontant un piston de guidage avec lequel elle est en liaison et réalisée en un matériau élastiquement déformable, s'auto-adaptant hermétiquement sur le siège d'entrée du gaz et apte à résister aux hautes pression et température liées à l'utilisation du CO2. L'invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'une valve de limitation de pression d'un gaz selon l'invention, montée sur un élément du système de climatisation de véhicule. La figure 2 est une vue en perspective de la valve de limitation de pression selon l'invention, isolée du système de climatisation. La figure 3 est une vue en perspective et en coupe longitudinale selon la III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe, selon la figure 3. Comme le montre la figure 1, la valve 1 de limitation de pression d'un gaz est représentée montée sur un élément 2 du système de climatisation d'un véhicule à moteur. Classiquement, cette valve 1 est constituée par un corps creux traversant 3 présentant un fond ouvert de sortie du gaz SG, contre lequel prend appui un organe élastique 5, taré en fonction de la pression à réguler, et en liaison à son autre extrémité avec un élément d'obturation 7 à portée sphérique formant clapet, destiné à coopérer en fermeture avec un siège correspondant 8 d'un ajutage calibré 9 d'entrée du gaz EG. Selon l'invention, l'élément d'obturation 7 est constitué par une calotte sphérique, surmontant un piston de guidage 6 avec lequel elle est en liaison et réalisée en un matériau élastiquement déformable, s'auto-adaptant hermétiquement sur le siège 8 d'entrée du gaz EG et apte à résister aux hautes pression et température liées à l'utilisation du CO2. Selon une autre caractéristique de l'invention, le matériau élastiquement déformable de la calotte sphérique constituant l'élément d'obturation est un polymère thermoplastique. Différents essais ont conduit à préférer un polymère thermoplastique à base de polyimide. Dans la recherche d'un polyimide idéal pour ce 10 genre d'application, il a pu être observé que le produit commercialisé sous la marque déposée Vespel par la société DuPont présentait d'excellentes caractéristiques de tenue à la température, et conséquemment aux pressions, tout en présentant une 15 capacité à se déformer élastiquement. Bien entendu, d'autres types de matériaux pourraient être adoptés, le principe de l'invention portant sur un matériau élastiquement déformable 20 s'auto-adaptant hermétiquement sur le siège 8 d'entrée de gaz EG (comme déjà évoqué ci-dessus). Selon une autre caractéristique de l'invention, le siège 8 de l'ajutage 9 d'entrée de gaz EG est constitué 25 par un tronc de cône. Selon une variante non représentée, le siège de l'ajutage d'entrée de gaz est constitué par le rebord circulaire de l'ajutage même. Selon une autre caractéristique de l'invention, la valve est raccordée à un élément 2 du système de 30 climatisation du véhicule, par l'intermédiaire d'une partie filetée externe 10 du corps 3 se vissant dans un logement fileté correspondant 11 de l'élément 2, l'étanchéité entre l'une et l'autre des parties s'effectuant directement, métal contre métal, entre d'une part une arête vive 12 d'un épaulement sortant 13, réalisé sur la surface externe du corps 3 de valve 1, au-delà de sa partie filetée 10, et d'autre part une zone de révolution tronconique 14 réalisée sur l'élément 2, au dessous de son filetage 11. Préférentiellement, les matériaux métalliques constituant le corps 3 de valve 1 et l'élément 2 où il se visse sont de dureté différente, de manière à obtenir, sous l'effet d'un couple de serrage, la déformation de l'un ou de l'autre matériau, ayant pour effet de parfaire l'étanchéité. Ces matériaux différents pourront être par exemple constitués par laiton contre aluminium, ou encore acier inoxydable contre laiton, ou tout autre type de matériau. REVENDICATIONS 1. Valve (1) de limitation de pression d'un gaz, plus particulièrement adaptée à l'utilisation du dioxyde de carbone (CO2) dans les systèmes de climatisation de véhicules à moteur, et du type constituée par un corps creux traversant (3), présentant un fond ouvert de sortie du gaz (SG), contre lequel prend appui un organe élastique (5), taré en fonction de la pression à réguler, et en liaison à son autre extrémité avec un élément d'obturation (7) à portée sphérique formant clapet, destiné à coopérer en fermeture avec un siège correspondant (8) d'un ajutage calibré (9) d'entrée du gaz (EG), caractérisée en ce que l'élément d'obturation (7) est constitué par une calotte sphérique, surmontant un piston de guidage (6) avec lequel elle est en liaison et réalisée en un matériau élastiquement déformable, s'auto-adaptant hermétiquement sur le siège (8) d'entrée du gaz (EG) et apte à résister aux hautes pression et température liées à l'utilisation du CO2. 2. Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau élastiquement déformable de la calotte sphérique constituant l'élément d'obturation est un polymère thermoplastique. 3. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau élastiquement déformable de la calotte sphérique constituant l'élément d'obturation est à base de polyimide.25 4. Valve selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le siège (8) de l'ajutage (9) d'entrée de gaz (EG) est constitué par un tronc de cône. 5. Valve selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le siège de l'ajutage d'entrée de gaz est constitué par le rebord circulaire de l'ajutage même. 6. Valve selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est raccordée à un élément (2) du système de climatisation du véhicule, par l'intermédiaire d'une partie filetée externe (10) du corps (3) se vissant dans un logement fileté correspondant (11) de l'élément (2), l'étanchéité entre l'une et l'autre des parties s'effectuant directement, métal contre métal, entre d'une part une arête vive (12) d'un épaulement sortant (13), réalisé sur la surface externe du corps (3) de valve (1), au-delà de sa partie filetée (10), et d'autre part une zone de révolution tronconique (14) réalisée sur l'élément (2), au dessous de son filetage (11). 7. Valve selon la revendication 5, caractérisée en ce que les matériaux métalliques constituant le corps (3) de valve (1) et l'élément (2) où il se visse sont de dureté différente, de manière à obtenir, sous l'effet d'un couple de serrage, la déformation de l'un ou de l'autre matériau, ayant pour effet de parfaire l'étanchéité.