Brevet FR3146972A1 — publié le 20240927

Titre : Dispositif combiné de vanne multivoies et de pompe L’invention a pour objet un dispositif combiné (1) de vanne multivoies et de pompe, ce dispositif combiné étant configuré pour recevoir un fluide, notamment un fluide caloporteur, et comportant : une pompe (2) comportant un rotor de pompe (3) configuré pour pomper du fluide, une vanne multivoies (4) comprenant un rotor de vanne (5) muni d’une ouverture de distribution de fluide (6) configurée pour être placée sélectivement suivant au moins deux positions fluidiques distinctes, le rotor de vanne comprenant un logement configuré pour recevoir au moins partiellement le rotor de pompe (3) de sorte que du fluide pompé par le rotor de pompe (3) puisse être distribué par le rotor de vanne (5) par l’ouverture de distribution de fluide (6) de ce rotor de vanne (5). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif combiné de vanne multivoies et de pompe Le domaine de la présente invention concerne un dispositif combiné de vanne multivoies et de pompe configuré pour recevoir un fluide, notamment un fluide caloporteur. Selon l’invention, ce dispositif combiné est utilisé dans un système de gestion thermique et configuré pour refroidir une batterie, notamment une batterie de véhicule automobile. D’une manière générale, on cherche à réduire l’encombrement des composants dans les véhicules. Ceci est un enjeu majeur. Dans le cadre d’un système de gestion thermique, une piste de travail est de compacter l’ensemble des composants de celui-ci, notamment la vanne multivoies et la pompe. L’invention vise notamment un tel but. L’invention a ainsi pour objet un dispositif combiné de vanne multivoies et de pompe, ce dispositif combiné étant configuré pour recevoir un fluide, notamment un fluide caloporteur, et comportant : - une pompe comportant un rotor de pompe configuré pour pomper du fluide, - une vanne multivoies comprenant un rotor de vanne muni d’une ouverture de distribution de fluide configurée pour être placée sélectivement suivant au moins deux positions fluidiques distinctes, le rotor de vanne comprenant un logement configuré pour recevoir au moins partiellement le rotor de pompe de sorte que du fluide pompé par le rotor de pompe puisse être distribué par le rotor de vanne par l’ouverture de distribution de fluide de ce rotor de vanne. L’invention permet d’intégrer, au sein d’un seul et même dispositif combiné, deux fonctions, à savoir une fonction de vanne multivoies et une fonction de pompe, habituellement réalisées sur deux composants distincts. Ceci permet avantageusement de rendre le dispositif plus compact. Selon l’un des aspects de l’invention, le logement du rotor de vanne est configuré pour loger entièrement le rotor de pompe, notamment le logement du rotor de vanne présentant un diamètre plus grand que le diamètre du rotor de pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, le logement du rotor de vanne présente une hauteur plus grande que la hauteur du rotor de pompe. Autrement dit, il y a un espace libre dans le logement, sous le rotor de pompe. Le rotor de pompe est ainsi de dimensions relativement faibles par rapport à celles du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne et le rotor de pompe présentent un axe de rotation commun. Selon l’un des aspects de l’invention, le logement du rotor de vanne comprend une volute configurée pour conduire le fluide pompé par le rotor de pompe vers l’ouverture de distribution de fluide du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, la volute s’étend le long du pourtour extérieur du rotor de pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, l’ouverture de distribution de fluide du rotor de vanne est formée sur une jupe de ce rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, cette jupe présente une forme cylindrique coaxial à l’axe de rotation du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, cette jupe fait partie d’une coupelle de sortie de fluide qui définit la volute dans le logement recevant le rotor de pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne comporte un conduit de fluide, notamment axial, configuré pour déboucher sur une aspiration du rotor de pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, ce conduit de fluide est configuré pour amener du fluide provenant d’une entrée de fluide de la vanne vers la pompe, plus précisément vers le rotor de pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, ce conduit du rotor de vanne s’étend de manière coaxiale à l’axe de rotation du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, le conduit du rotor de vanne débouche, à l’une de ses extrémités, dans la coupelle de sortie qui forme le logement pour le rotor de pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, le conduit du rotor de vanne débouche, à l’autre de ses extrémités, dans une coupelle d’entrée de fluide. Ainsi du fluide pénétrant dans la vanne par l’entrée de fluide de la vanne circule d’abord à travers cette coupelle d’entrée puis à travers le conduit axial et enfin à travers le rotor de pompe avant d’être conduit via la volute vers l’ouverture de distribution de fluide du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, cette ouverture de distribution de fluide du rotor de vanne est dans une des positions fluidiques permises par la vanne, position qui est choisie en fonction de la fonction fluidique souhaitée. Le dispositif combiné selon l’invention permet ainsi de sélectionner la voie à utiliser de la vanne multivoies, tout en permettant d’assurer la circulation de fluide grâce à la pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne peut prendre une position fluidique dans laquelle toutes les voies de sortie sont bloquées et aucun fluide ne sort de la vanne multivoies. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne peut ainsi comporter une coupelle d’entrée et une coupelle de sortie de fluide et entre les deux, un conduit axial. Selon l’un des aspects de l’invention, la coupelle d’entrée comporte des rayons reliant une bordure de la coupelle à un moyeu du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, ce moyeu est relié à un moteur. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne est lié à un moteur électrique, notamment un moteur pas à pas, configuré pour faire tourner le rotor de vanne suivant les différentes positions fluidiques qui correspondent respectivement à différentes positions angulaires. Par exemple, la vanne comprend une entrée et six voies de sortie. Dans ce cas, le rotor de vanne peut prendre six positions angulaires différentes, de sorte à faire correspondre l’ouverture de distribution de fluide du rotor de vanne avec l’une de ces voies. De manière générale, le nombre de voies de sorties est compris entre deux et dix. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne peut prendre entre deux et dix positions angulaires différentes correspondant à autant de voies de sortie. Selon l’un des aspects de l’invention, la vanne multivoies peut comporter une seule voie d’entrée. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne est réalisé d’un seul tenant, par exemple dans une matière plastique. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne est réalisé par plusieurs pièces assemblées. Selon l’un des aspects de l’invention, la pompe est de type pompe centrifuge. Selon l’un des aspects de l’invention, la pompe peut être de type irréversible ou réversible. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de pompe comporte un disque à aubes pourvu d’une aspiration axiale de fluide et configuré pour délivrer le fluide dans une direction centrifuge. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de pompe est monté sur un arbre d’un moteur, notamment un moteur électrique tel qu’un moteur électrique sans balai (encore appelé moteur Brushless). Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif combiné comprend un corps principal logeant le rotor de vanne et le rotor de pompe. Selon l’un des aspects de l’invention, le corps principal comprend des ajours correspondant aux voies de la vanne multivoies. Selon l’un des aspects de l’invention, les voies de sortie sont disposées sur un pourtour de ce corps principal. Selon l’un des aspects de l’invention, le corps principal comprend des colonnettes qui forment chacune un conduit de fluide, ces colonnettes étant configurées pour permettre le raccord de tuyaux extérieurs pour réaliser un circuit de fluide. Selon l’un des aspects de l’invention, le corps principal est réalisé d’un seul tenant, par exemple en matière plastique ou métallique ou en alliage. Selon l’un des aspects de l’invention, le corps principal est assemblé avec le moteur de la pompe et/ou le moteur de la vanne. Par exemple, le moteur de la pompe est assemblé à l’une des extrémités axiales du corps principal et le moteur de la vanne est assemblé à l’autre des extrémités axiales du corps principal. Selon l’un des aspects de l’invention, un joint est interposé entre le rotor de vanne et le corps principal, ce joint étant ajouré en vis-à-vis des voies de la vanne multivoies. Selon l’un des aspects de l’invention, le joint présente une forme cylindrique coaxiale à l’axe de rotation du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, le joint s’étend sur toute la hauteur du rotor de vanne. Selon l’un des aspects de l’invention, le rotor de vanne peut glisser de manière étanche sur ce joint, lors de rotations du rotor de vanne. L’invention a encore pour objet un le système de gestion thermique comprenant un dispositif combiné, notamment configuré pour refroidir une batterie, notamment une batterie de véhicule automobile. Selon l’un des aspects de l’invention, le système de gestion thermique est configuré pour permettre un fonctionnement dans un mode de refroidissement de batterie, et/ou dans un mode de récupération de chaleur. Selon l’un des aspects de l’invention, le système de gestion thermique comprend une pompe à chaleur. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : La est une représentation en perspective du dispositif combiné de vanne multivoies et de pompe selon l’invention ; La est une vue en coupe selon l’axe A-A’ de la ; La est une vue en représentation en perspective du rotor de vanne ; La est une autre représentation en perspective du rotor de vanne ; La est une représentation en perspective de la pompe et de son moteur ; La est une représentation en perspective du corps principal du dispositif combiné. Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. On a représenté, sur les figures 1, 2 et 3, un dispositif combiné 1 configuré pour recevoir un fluide caloporteur, et comportant : - une pompe 2 comportant un rotor de pompe 3 configuré pour pomper du fluide, - une vanne multivoies 4 comprenant un rotor de vanne 5 muni d’une ouverture de distribution de fluide 6 configurée pour être placée sélectivement suivant une pluralité de positions fluidiques distinctes. Le dispositif combiné 1 comprend un corps principal 7 qui loge le rotor de vanne 5 et le rotor de pompe 3. Le corps principal 7 est assemblé avec un moteur de la pompe 8 et un moteur de la vanne 9. Le moteur de la pompe 8 est assemblé à l’une des extrémités axiales du corps principal 7 et le moteur de la vanne 9 est assemblé à l’autre des extrémités axiales du corps principal 7. La pompe 2 est une pompe centrifuge. Elle est de type irréversible ou en variante, de type réversible. La vanne 4 comprend une entrée 10 et six voies de sortie 11a à 11f. Le rotor de vanne 5 prend six positions angulaires, de sorte à faire correspondre l’ouverture de distribution de fluide 6 avec l’une de ces voies de sortie 11a à 11f. Le rotor de vanne 5 comprend un logement 12 configuré pour recevoir entièrement le rotor de pompe 3. De sorte que le fluide pompé par le rotor de pompe 3 soit distribué par le rotor de vanne 5 par l’ouverture de distribution de fluide 6. Le dispositif combiné 1 en vue de coupe, comprend le logement 12 du rotor de vanne 5 qui présente un diamètre et une hauteur plus grands que le diamètre et la hauteur du rotor de pompe 3. Il y a donc un espace libre dans le logement 12 du rotor de vanne 5, sous le rotor de pompe 3. Le rotor de pompe 3 est de dimensions plus faibles par rapport à celles du rotor de vanne 5. Le rotor de vanne 5 et le rotor de pompe 3 présentent un axe de rotation commun. Le logement 12 du rotor de vanne 5 comprend une volute 13 configurée pour conduire le fluide pompé par le rotor de pompe 3 vers l’ouverture de distribution de fluide 6 du rotor de vanne 5. Ces éléments sont représentés dans les figures 3 et 4. La volute 13 s’étend le long du pourtour extérieur du rotor de pompe 3. L’ouverture de distribution de fluide 6 est formée sur une jupe 14 qui présente une forme cylindrique coaxial à l’axe de rotation du rotor de vanne 5. Cette jupe 14 fait partie d’une coupelle de sortie de fluide 15 qui définit la volute 13 dans le logement 12 qui reçoit le rotor de pompe 3. Le rotor de vanne 5 comporte un conduit de fluide 16, qui est axial, configuré pour déboucher sur une aspiration du rotor de pompe. Ce conduit de fluide 16 amène du fluide en provenance d’une entrée de fluide de la vanne vers le rotor de pompe 3. Le conduit de fluide 16 s’étend de manière coaxiale à l’axe de rotation du rotor de vanne 5. Sur la , est représenté le conduit 16 qui débouche, à l’une de ses extrémités, dans la coupelle de sortie 15 qui forme le logement pour le rotor de pompe 3 et à l’autre de ses extrémités, dans une coupelle d’entrée de fluide 17. Ainsi le fluide pénètre dans la vanne 4 par l’entrée de fluide de la vanne 4 circule d’abord à travers cette coupelle d’entrée 17 puis à travers le conduit axial 16 et enfin à travers le rotor de pompe 3 avant d’être conduit via la volute 13 vers l’ouverture de distribution de fluide 6 du rotor de vanne 5. L’ouverture de distribution de fluide 6 est dans une position fluidique qui est choisie en fonction de la fonction fluidique souhaitée. Le dispositif combiné 1 permet de sélectionner la voie d’utilisation de la vanne multivoies, tout en permettant d’assurer la circulation de fluide grâce à la pompe 2. Dans une variante, le rotor de vanne 5 prend une position fluidique dans laquelle toutes les voies de sortie 11a à 11f sont bloquées et aucun fluide ne sort de la vanne multivoies 4. Le rotor de vanne 5 comporte une coupelle d’entrée 17 et une coupelle de sortie de fluide 15 et entre les deux, un conduit axial 16, visibles sur la . La coupelle d’entrée 17 comporte des rayons 18. Ces rayons 18 relient une bordure de la coupelle à un moyeu 19 du rotor de vanne 5 représentés sur la . Ce moyeu 19 est relié au moteur électrique de la vanne 9, qui est un moteur pas à pas, configuré pour faire tourner le rotor de vanne 5 suivant les positions fluidiques qui correspondent respectivement aux positions angulaires. Le rotor de vanne 5 est réalisé d’un seul tenant, par exemple dans une matière plastique ou, dans une variante, par plusieurs pièces assemblées. Le rotor de pompe 3 comporte un disque à aubes 20 pourvu d’une aspiration axiale 21 de fluide. Le rotor de pompe 3 est configuré pour délivrer le fluide dans une direction centrifuge. Le rotor de pompe 3 est monté sur un arbre 22 d’un moteur électrique 8 sans balai (encore appelé moteur Brushless) représentés sur les figures 2 et 5. Le corps principal 7 comprend des ajours 23a à 23f qui correspondent aux voies de la vanne multivoies 11a à 11f. Les voies de sortie sont disposées sur un pourtour du corps principal 17 visibles sur la . Le corps principal 17 comprend des colonnettes 24a à 24f qui forment chacune un conduit de fluide, ces colonnettes sont configurées pour permettre le raccord de tuyaux extérieurs pour réaliser un circuit de fluide. Le corps principal 7 est réalisé d’un seul tenant en matière plastique ou, dans des variantes, en matière métallique ou en alliage. Un joint 25 est interposé entre le rotor de vanne 5 et le corps principal 7, il est ajouré en vis-à-vis des voies de la vanne multivoies 11a à 11f. Il présente une forme cylindrique coaxiale à l’axe de rotation du rotor de vanne 3. Le joint 25 s’étend sur toute la hauteur du rotor de vanne 3. Le rotor de vanne 3 glisse de manière étanche sur ce joint 25, lors des rotations du rotor de vanne 3. Peut être prévu un système de gestion thermique qui comprend un dispositif combiné 1. Ce système de gestion thermique est configuré pour refroidir une batterie de véhicule automobile. Le système de gestion thermique est configuré pour permettre le fonctionnement dans un mode de refroidissement de batterie et un mode de récupération de chaleur. Le système de gestion thermique comprend ici une pompe à chaleur, et le dispositif combiné 1 est configuré pour réguler les circulations de fluide caloporteur dans cette pompe à chaleur selon différents modes. Dispositif combiné (1) de vanne multivoies (4) et de pompe (2), ce dispositif combiné (1) étant configuré pour recevoir un fluide, notamment un fluide caloporteur, et comportant : une pompe (2) comportant un rotor de pompe (3) configuré pour pomper du fluide, une vanne multivoies (4) comprenant un rotor de vanne (5) muni d’une ouverture de distribution de fluide (6) configurée pour être placée sélectivement suivant au moins deux positions fluidiques distinctes, le rotor de vanne comprenant un logement (12) configuré pour recevoir au moins partiellement le rotor de pompe (3) de sorte que du fluide pompé par le rotor de pompe (3) puisse être distribué par le rotor de vanne (5) par l’ouverture de distribution de fluide (6) de ce rotor de vanne (5). Dispositif combiné (1) selon la revendication 1, dans lequel le logement (12) du rotor de vanne (5) est configuré pour loger entièrement le rotor de pompe (3), notamment le logement du rotor de vanne (5) présentant un diamètre plus grand que le diamètre du rotor de pompe (3). Dispositif combiné (1) selon l’une des revendication 1 et 2, dans lequel le logement (12) du rotor de vanne (5) comprend une volute (13) configurée pour conduire le fluide pompé par le rotor de pompe (3) vers l’ouverture de distribution de fluide (6) du rotor de vanne (5). Dispositif combiné (1) selon la revendication précédente, dans lequel la volute (13) s’étend le long du pourtour extérieur du rotor de pompe (3). Dispositif combiné (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’ouverture de distribution de fluide (6) du rotor de vanne (5) est formée sur une jupe (14) de ce rotor de vanne (5). Dispositif combiné (1) selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 4, dans lequel cette jupe (14) fait partie d’une coupelle de sortie de fluide (15) qui définit la volute (13) dans le logement (12) recevant le rotor de pompe (3). Dispositif combiné (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le rotor de vanne (5) comporte un conduit de fluide (16), notamment axial, configuré pour déboucher sur une aspiration du rotor de pompe. Dispositif combiné (1) selon les revendications 6 et 7, dans lequel le conduit (16) du rotor de vanne (5) débouche, à l’une de ses extrémités, dans la coupelle de sortie (15) qui forme le logement (12) pour le rotor de pompe (3). Dispositif combiné (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif combiné (1) comprend un corps principal (7) logeant le rotor de vanne (5) et le rotor de pompe (3). Système de gestion thermique comprenant un dispositif combiné (1) selon l’une des revendications précédentes, notamment configuré pour refroidir une batterie, notamment une batterie de véhicule automobile.